JP3760701B2

JP3760701B2 - 反応射出フォーム成形品

Info

Publication number: JP3760701B2
Application number: JP32710099A
Authority: JP
Inventors: 恒水野; 良治筒井; 貴弘山田
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 1999-11-17
Filing date: 1999-11-17
Publication date: 2006-03-29
Anticipated expiration: 2019-11-17
Also published as: US6455147B1; JP2001138355A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インモールドコート法により表皮塗膜が形成されてなる反応射出フォーム成形品（以下「ＲＩＭフォーム成形品」）に関する。特に、ステアリングホイール等に適用した場合、バリの除去が容易となるＲＩＭフォーム成形品に関する。
【０００２】
ここでは、自動車等の車両用のステアリングホイールを主として例に採り説明するが、本発明は、他のＲＩＭフォーム成形品、例えば、ホーンパッド、アームレスト等にも適用可能である。
【０００３】
【背景技術】
一般に、上記ステアリングホイールのリング部１０は、リング部芯金１２を軟質のインテグラルスキン付きのウレタンフォーム（通常、半硬質）１４で被覆し、さらに、耐光性、耐摩耗性等の見地から表皮塗膜１６を形成している。（図１参照）
該ウレタンフォームは、通常、ＲＩＭ（反応射出成形）により成形していた。型締め圧が小さく（通常の熱可塑性樹脂を射出成形する場合の約１／１０以下）、且つ、金型の加熱・冷却エネルギーも小さくて済むためである。そして、当該仕上げ塗膜は、通常、生産性等の見地からインモールドコートにより形成することが多い。
【０００４】
すなわち、ステアリングホイールのリング部の成形は下記の如く行なっていた。
【０００５】
(1) 合わせ金型（図例では上型・下型）１８、２０の製品キャビテイ面１８ａ、２０ａ対に、インモールド塗膜（表皮塗膜）１６をスプレー塗装等により形成する（図２参照）。
【０００６】
(2) リング部芯金１２を開状態の金型にセットした後、型閉じを行ない、ＲＩＭウレタン材料を射出注入する。
【０００７】
(3) ＲＩＭウレタン材料が反応硬化後、離型する。離型後の成形品のリング部１０には、図３に示すようにバリ２２が型合わせ面（ＰＬ）位置に残存しているため、バリ取りを行なって仕上げる。ＲＩＭ成形では、型締め圧が小さく、流動性の良好な低分子量状態で金型内に射出されるため、型合わせ面に幅の大きいバリが発生し易い。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
昨今のステアリングホイールの軽量化の要請から、従来のリング部におけるフォーム密度０．７g/cm³ 前後からフォーム密度０．５g/cm³ 前後の高発泡タイプのものが要求されるようになってきた。
【０００９】
しかし、高発泡タイプとした場合、バリの除去が困難であることが分かった。
【００１０】
本発明は、上記にかんがみて、高発泡タイプのフォームにおけるバリの除去が容易となる反応射出フォーム成形品を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意開発に努力をする過程で、上記インモールドコートの塗料を破断伸びの小さいものとすれば、バリ除去が容易となることを見出し、下記構成の反応射出フォーム成形品に想到した。
【００１２】
インモールドコート法により表皮塗膜が形成され、成形品本体が（ポリオール成分とポリイソシアネート成分と反応型発泡剤とを含む）発泡処方のポリウレタン材料を用いて反応射出成形されてなる密度０．３５〜０．６０ｇ／ｃｍ³の反応射出フォーム成形品において、
前記表皮塗膜が、破断伸び（Ｅｂ）（ＪＩＳＫ６４００：１号形試験片）が２５〜１５０％を示すことを特徴とする。
【００１３】
【手段の詳細な説明】
次に、上記手段の各構成について詳細な説明を行なう。従来例と同一部分については、同一図符号を付して、それらの説明を省略する。
【００１４】
(1) 本発明の反応射出成形品は、インモールドコート法により表皮塗膜１６が形成され、成形品本体（ステアリングホイールのリング部）１０が（ポリオール成分とポリイソシアネート成分と反応型発泡剤とを含む）発泡処方のウレタン材料を用いて反応射出成形されてなる密度０．３５〜０．６０g/cm³ のものであることを前提とする。
【００１５】
(2) 成形品本体は、ＲＩＭ用の、ポリオール成分とポリイソシアネート成分と反応型発泡剤とを含む発泡処方ウレタンでＲＩＭ成形する。
【００１６】
ここで、ポリオール成分は、ポリエステル系でもよいが、耐加水分解性に優れ、且つ、ポリエステル系に比して相対的に低粘度であるポリエーテル系を好適に使用できる。該ポリオール成分は、１，０００〜１０，０００の分子量を有する高分子ポリオールからなる。
【００１７】
上記主体ポリオールとするポリエーテルポリオールとしては、プロピレングリコール、グリセロール、トリメチロールプロパン、ビスフエノールＡ等の低分子アルコールやエチレンジアミン等の低分子量アミンにエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、スチレンオキサイド等の環状エーテルを反応させて得る二官能・三官能・四官能性のもの、さらには、これらにビニルモノマー等をグラフト重合させたポリマーポリオールを使用できる。
【００１８】
また、ポリイソシアネート成分としては、芳香族系、特に、ジフェニルメタン類が反応性に優れているため好適に使用できる。そして、該ポリイソシアネート成分のイソシアネート含量１８〜３３．６％のものが好適に使用できる。
【００１９】
上記芳香族系イソシアネートとしては、４，４´−（又は２，４´−、２，２´−）ジフエニルメタンジイソシアネート（以下「ＭＤＩ」と略す）、クルードＭＤＩ、液状ＭＤＩ、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、及びフエニレンジイソシアネート等、さらには取扱上の見地から、これらの成分の一部を高分子化させたダイマー、トリマー、カルボジイミド等で変性あるいは他のアルコールで変性したプレポリマーなどを使用できる。これらのうちで、ジフェニルメタン類（ＭＤＩ系）のものが望ましい。
【００２０】
(3) 上記反応型発泡剤としては、カルバミン酸塩及び水のいずれか一方又は併用型とする。
【００２１】
ここで、カルバミン酸塩系とは、下記一般式で表示される群から選択されるものを意味する。（特開平７−１８８３６７号公報参照）
【００２２】
【化１】

【００２３】
（式中Ｒ¹ は水素又はＣ₁ 〜Ｃ₃ アルキル基若しくは
式
【００２４】
【化２】

【００２５】
の基を表し、Ｒ² およびＲ³ は同一又は異なり、水素またはＣ₁ 〜Ｃ₃ アルキル基を表し、ｎは２〜６の整数である。）
そして、このＲＩＭウレタン材料には、通常のウレタン材料に配合されている、顔料、触媒、その他副資材を配合することができる。
【００２６】
鎖延長剤としては、６２〜９９９の分子量を有する少なくとも一つの低分子ポリオール・ポリアミンが使用できる。鎖延長剤の添加量は、高分子ポリオール１００部に対して通常２〜３０部とする。該鎖延長剤としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、トリメチロールプロパン、グリセリン、ジエチルトリレンジアミン等を挙げることができる。
【００２７】
上記触媒としては、通常、第三級アミン系や有機金属系のものを使用する。第三級アミン系としては、トリエチレンジアミン（ＴＥＤＡ）、１，８−ジアザ−ビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７（ＤＢＵ）等を、有機金属系としてはジブチル錫ジラウレート（ＤＢＴＤＬ）、ジオクチルチンマーカプチド等を、それぞれ好適に使用できる。
【００２８】
上記反応型発泡剤の配合量は、密度０．３５〜０．６０g/cm³ となるような処方、通常１〜６部、望ましくは２〜４部とする。
【００２９】
(4) 上記構成において、本発明の反応射出フォーム成形品は、表皮塗膜が、破断伸び（Ｅ_b ）（JIS K 6400：１号形試験片) ２５〜１５０％のものとする。
【００３０】
表皮塗膜（インモールドコート）の破断伸びが小さ過ぎると、塗膜が硬過ぎて、触感が低下するとともに、耐低温撃性が低下する。
【００３１】
表皮塗膜の破断伸びが大き過ぎると、本発明の効果（バリ取り作業の容易化）を奏し難い。
【００３２】
上記インモールドコート法の表皮塗膜を形成する塗料は、ＲＩＭの成形品本体と密着性（接着性）が良好で、且つ、ＲＩＭ成形品の表面要求特性を満足させるものなら特に限定されない。
【００３３】
例えば、成形品本体はウレタン材料であるので、通常、ウレタン系塗料を使用する。該ウレタン系塗料は、一液型・二液型を問わない。通常、ポリオール成分として塗膜に耐摩耗性を得易いポリエステル系やアクリル系を、イソシアネート成分として塗膜に耐光性を得易い下記非芳香族系（脂肪族系）とする塗料が強靭な塗膜を得易くて望ましい。
【００３４】
上記ポリエステル系ポリオールとしては、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピペリン酸、イソフタル酸等のジカルボン酸にエチレングリコール、ジエチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、ポリオキシエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール等のジオール成分を反応させて得られるものや、ポリカプロラクトンポリオール、ポリカーボネートポリオール等を使用可能である。
【００３５】
アクリル系ポリオールとしては、スチレン、メチルメタクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート等とβ−ヒドロキシエチルメタクリレート等を反応させて得られるものが使用可能である。
【００３６】
また、非芳香族系イソシアネートとしては、脂肪族イソシアネートの他に脂環式イソシアネートも含み、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＭＤＩ）、キシレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、水添キシレンジイソシアネート（水添ＸＤＩ）、４，４´−メチレンジシクロヘキシルジイソシアネート（水添ＭＤＩ）、メチルシクロヘキシルジイソシアネート（水添ＴＤＩ）、及びイソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）等、さらには、取扱上の見地から、それらを高分子化させたダイマー、トリマー、プレポリマーなど、いわゆる非黄変性のものを挙げることができる。
【００３７】
そして、このウレタン系塗料には、通常のウレタン系塗料に配合されている、顔料、鎖延長剤、触媒、その他副資材を配合することができる。
【００３８】
鎖延長剤、触媒としては、上記ウレタンフォームのものと同様なものを使用可能である。
【００３９】
【発明の作用・効果】
本発明の反応射出フォーム成形品は、上記の如く、インモールドコート法に形成する表皮塗膜を、破断伸び（Ｅ_b ）（JIS K 6400：１号形試験片) が２５〜１５０％を示すものとすることにより、下記のような作用・効果を奏するものである。
【００４０】
密度が０．３〜０．６０g/cm³ の高発泡のＲＩＭフォーム成形品においても、バリ取り作業が、後述の実施例で支持される如く、容易である。
【００４１】
密度が０．７前後の標準的なフォームの場合は、バリに形態保持性（腰）があり、表皮塗膜が柔らかくても、ナイフを食い込ますことができ、バリの除去作業問題はない（表１参照）。
【００４２】
しかし、上記０．６０g/cm³ 以下の高発泡（低密度）とした場合、表皮層（インテグラルスキン層）も相対的に低密度化して、バリに形態保持性（腰）がなくなり、ナイフを当ててもバリが逃げ易くなる。本発明の如く、表皮塗膜を破断伸びの小さいものを使用したとき、バリが表皮塗膜により形態保持性が付与され、バリに対してナイフの食い込みが容易となり、結果的にバリ除去が奇麗にできる（容易となる）。
【００４３】
特に、ステアリングホイールのリング部のように内外周に沿ってバリが発生してバリ仕上げ距離が長く、且つ、奇麗なバリ仕上げ（バリ除去）が要求される成形品に本発明を適用すると効果はより顕著となる。
【００４４】
また、バリ除去は、通常、カッターナイフを用いた手作業とするが、機械化（自動化）も可能であり、本発明の如く、バリ除去性が良好な場合、従来に比して、機械化がより容易となる。
【００４５】
【実施例】
以下、本発明の効果を確認するために行なった実施例・比較例について説明する。下記の如くステアリングホイールを成形した。
【００４６】
(1) インモールドコート塗料とし、表１の各破断伸び（Ｅ_b ）を示す下記タイプのものをそれぞれ用いてスプレー塗布により、ステアリングホイール成形用金型のキャビティ面対にそれぞれインモールドコート（乾燥膜厚約５〜１０μｍ）を形成した。なお、リング部周囲部の塗布幅は内側・外側ともに、約５〜２０mmであった。
【００４７】
・比較例１（一液型）：ポリエステルポリオール／イソホロンジイソシアネート系ポリウレタン樹脂、
・実施例１（一液型）：ポリエステルポリオール／ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）系
・実施例２（二液型）：アクリルポリオール／イソシアヌレート変性ＨＤＩ系
・実施例３（二液型）：ポリエステルポリオール／ＨＤＩ系
・実施例４（二液型）：アクリルポリオール／イソシアヌレート変性ＨＤＩ系
・実施例５（二液型）：アクリルポリオール／イソシアヌレート変性ＨＤＩ系
(2) 上記インモールドコートを行なった金型を型閉じして、下記条件でステアリングホイール（ＳＷ）のリング部を成形した。なお、各密度のＲＩＭ材料のタイプは、それぞれ表２に示すものを用いた。また、バリの平均突出幅は、いずれも２〜２０mmであった。
【００４８】
・金型：４芯形状のＳ／Ｗ型
・射出速度：１８０ｇ／ｓ
・射出圧力：１５ＭＰａ（＊ポリオール、イソシアネート共）
・金型温度：６０℃
・材料温度：３０℃（＊ポリオール、イソシアネート共）
・キュア時間：１８０秒
(3) 離型後のＳＷ成形品について、カッターナイフでバリ仕上する時のやり易さ（バリの切り易さ）を評価した。
【００４９】
それらの結果を表１に示すが、インモールドコートの表皮塗膜の破断伸び（Ｅ_b ）が１５０％以下の実施例１〜４の場合、フォーム密度０．４〜０．５ g/cm ³と高発泡でも、バリ除去性が、比較例１〜２に比して良好であることが分かる。
【００５０】
【表１】

【００５１】
【表２】

【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する成形品であるステアリングホイールのリング部断面図
【図２】ステアリングホイールの成形用金型のリング部における型開き時の概略断面図
【図３】バリ除去前にステアリングホイールのリング部断面図
【符号の説明】
１０ステアリングホイールのリング部
１２リング部芯金
１４ウレタンフォーム
１６表皮塗膜（インモールドコート）
１８上型（ステアリングホイール成形型の）
２０下型（ステアリングホイール成形型の）
２２リング部に発生したバリ

Claims

インモールドコート法により表皮塗膜が形成され、成形品本体が、ポリオール成分とポリイソシアネート成分と反応型発泡剤とを含む発泡処方のウレタン材料を用いて反応射出成形されてなる密度０．３５〜０．６０ｇ／ｃｍ³の反応射出フォーム成形品において、
前記表皮塗膜が、破断伸び（Ｅｂ）（ＪＩＳＫ６４００：１号形試験片）が２５〜１５０％を示すことを特徴とする反応射出フォーム成形品。
前記反応型発泡剤が、カルバミン酸塩及び水のいずれか一方又は併用型であることを特徴とする請求項１記載の反応射出フォーム成形品。
前記表皮塗膜が、ポリエステル系ポリオールあるいはアクリル系ポリオールと脂肪族系イソシアネートをそれぞれポリオール成分及びイソシアネート成分とするポリウレタン系塗料で形成されてなることを特徴とする請求項１又は２記載の反応射出フォーム成形品。
前記反応射出フォーム成形品がステアリングホイールであることを特徴とする請求項１、２又は３記載の反応射出フォーム成形品。