JP4462160B2

JP4462160B2 - ステアリングホイール被覆の製造方法

Info

Publication number: JP4462160B2
Application number: JP2005286251A
Authority: JP
Inventors: 良治筒井
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2025-09-30
Also published as: JP2007091975A

Description

本発明は、ステアリングホイール被覆の製造方法に関するものである。

ポリウレタンフォームの一例であるステアリングホイールのポリウレタンフォーム被覆を製造する場合、ポリウレタンフォーム材料を、型に注入し、発泡させてリング状のキャビティ内に充満させ、ウレタン反応による硬化後に脱型する。この注入から脱型までの時間（脱型時間）を十分に取らずに脱型すると、脱型時にポリウレタンフォーム被覆が変形する、脱型後にポリウレタンフォーム被覆が膨らんで寸法安定性に欠ける、等の問題が生じる。一方、脱型時間を十分に取ると、生産性（製造効率）が低下する。

この問題の合理的な解決法は、ウレタン反応による硬化を触媒により促進して、脱型時間を短縮することである。従来より、ウレタン用の触媒には種々のものが知られており、二種の触媒を併用することも提案されている。例えば、特許文献１には、主触媒としてトリエチレンジアミン、副触媒として有機スズ系を使用したウレタン材料が記載されている。また、特許文献２には、（ＣＨ_３）_２Ｎ（ＣＨ_２）_ｐＯＨ（ｐは４〜９の整数）で表される化合物と、ＨＯ−［Ｒ^１−Ｎ（Ｒ^２）］ｎ−Ｒ^１−ＯＨで表される化合物とを含有する触媒の存在下で、ポリオール成分とイソシアネート成分とを反応させるポリウレタンフォームの製造方法が記載されている。
特開２００３−３２７６４８号公報特開２００５−２９６５８号公報

ところが、特許文献１のトリエチレンジアミンと有機スズ系との併用触媒では、脱型時間を短縮することができる反面、材料の流動性が低下するため、ポリウレタンフォーム被覆のように細長いリング状のキャビティ内に充満させて均質な製品を得ることは難しいという問題があった。また、特許文献２の併用触媒は、アミン系触媒に基づくＶＯＣの発生量を低減し、フォギングを発生させがたくすることを主目的とするものである。

本発明の目的は、上記課題を解決し、材料の流動性を維持しつつ、脱型時間を短縮することができるようにすることにある。

上記の課題を解決するために、本発明は次の手段［１］〜［２］を採ったものである。

［１］芯金のリング部の全体及びスポーク部の一部に被覆されたステアリングホイール被覆の製造方法であって、
リング状のキャビティの中心部に前記芯金をセットし、
前記キャビティに、ポリオール成分とイソシアネート成分と発泡剤とからなり、ポリオール成分にはポリエ−テルポリオ−ルを使用し、ポリエ−テルポリオ−ル１００質量部に対し、（ａ）トリエチレンジアミン３３質量％とジプロピレングリコール６７質量％とからなるトリエチレンジアミン触媒１〜４質量部と、（ｂ）メチルアミン・１，６−ヘキサンジオ−ル重縮合物触媒０．２５〜１２質量部とを含み、且つ（ｂ）／（ａ）質量比率が０．２５〜３であるポリウレタンフォーム材料を注入した後、
前記ポリウレタンフォーム材料を発泡させて前記キャビティ内に充満させ、余剰材料をベント穴から吹き出させ、前記ポリウレタンフォーム材料をウレタン反応により硬化させるステアリングホイール被覆の製造方法。

［２］ポリエーテルポリオールは、水酸基価２０〜５５、平均官能基数２〜３、ポリオキシプロピレングリコ−ル（ＰＰＧ）／ポリオキシエチレングリコ−ル（ＰＥＧ）＝７０／３０〜９５／５、末端水酸基の一級化率５０〜９５％を満たすものであることが好ましい。
イソシアネート成分は、４，４'−ジフェニルメタンジイソシアネ−トを高分子化させた４，４'−ジフェニルメタンジイソシアネ−トのダイマー、トリマー又はプレポリマーであり、ポリオール成分に対してＮＣＯ／ＯＨ＝０．９５〜１．３の範囲の混合比で使用されることが好ましい。

これらの手段において、次の態様を例示できる。

（ａ）トリエチレンジアミン触媒
広く使用されているトリエチレンジアミン３３質量％とジプロピレングリコ−ル６７質量％とからなる触媒を好ましく例示でき、その市販品としては、三共エア−プロダクツ社製、商品名：ＤＡＢＣＯ３３ＬＶを挙げることができる。この触媒を用いる場合の配合は、ポリオール成分（鎖延長剤を除く）の１００質量部に対し、１〜４質量部が好ましい。１質量部未満では、ウレタン反応の促進作用（脱型時間の短縮効果）が低下し、４質量部を越えると、ウレタン反応の促進作用が過剰になり、流動性が低下する。但し、この触媒に限定されるものではなく、例えばトリエチレンジアミンの濃度が変われば配合量も変わる。

（ｂ）メチルアミン・１，６−ヘキサンジオ−ル重縮合物
式ＨＯ−［Ｒ^１−Ｎ（Ｒ^２）］_ｎ−Ｒ^１−ＯＨ（式中、Ｒ^１がヘキサメチレン基、Ｒ^２がメチル基、ｎが３．５である）で表されるポリ３級アミングリコール触媒であり、その市販品としては、花王社製、商品名：カオーライザーＰ２００を挙げることができる。この触媒を用いる場合の配合は、ポリオール成分（鎖延長剤を除く）の１００質量部に対し、０．２５〜１２質量部が好ましい。同配合が０．２５質量部未満では、ウレタン反応の促進作用（脱型時間の短縮効果）が低下し、１２質量部を越えると、ウレタン反応の促進作用が過剰になり、寸法安定性に欠ける。

前記のとおり、（ｂ）／（ａ）質量比率は０．２５〜３の範囲とする。同質量比率が０．２５未満では、ウレタン反応の促進作用（脱型時間の短縮効果）が低下し、３を越えると、ウレタン反応の促進作用が過剰になり、寸法安定性に欠ける。

（１）ポリオ−ル成分
ポリオ−ル成分は、特に限定されないが、例えばポリエ−テルポリオ−ルを使用する。ステアリングホイールのポリウレタンフォーム被覆の場合、ポリエ−テルポリオ−ルとしては、水酸基価２０〜５５、平均官能基数２〜３、ポリオキシプロピレングリコ−ル（ＰＰＧ）／ポリオキシエチレングリコ−ル（ＰＥＧ）＝７０／３０〜９５／５、末端水酸基の一級化率５０〜９５％を満たすものが好ましい。また、成形品の強度・反発弾性を増大させる目的で鎖延長剤を添加することが望ましい。鎖延長剤としてはエチレングリコ−ル（ＥＧ）、ジエチレングリコ−ル（ＤＥＧ）、１，４−ブタンジオ−ル等を例示することができ、上記ポリエ−テルポリオ−ル１００質量部に対する配合量は、ＤＥＧの場合は３〜２５質量部（望ましくは１０〜２０質量部）とすることが好ましい。

（２）イソシアネ−ト成分
イソシアネ−ト成分は、特に限定されないが、例えば芳香族系イソシアネ−トを使用する。ステアリングホイールのポリウレタンフォーム被覆の場合、芳香族系イソシアネ−トとしては、４，４'−ジフェニルメタンジイソシアネ−ト（以下ＭＤＩと略す）、ポリメリックＭＤＩ（クル−ドＭＤＩ）、液状ＭＤＩ、トリレンジイソシアネ−ト、及びフェニレンジイソシアネ−ト等が好ましく、取扱上及び物性の見地から、これらのを高分子化させたダイマ−、トリマ−、プレポリマ−などとする。
また、ステアリングホイールのポリウレタンフォーム被覆の場合、上記イソシアネ−ト成分はポリオ−ル成分に対してＮＣＯ／ＯＨ＝０．９５〜１．３の範囲の混合比で使用することが好ましい。

（３）発泡剤
ウレタン材料を発泡させてフォ−ムにするため材料に配合する発泡剤は、特に限定されないが、例えば水を発泡剤とする。水の配合量はポリオ−ル成分（鎖延長剤を除く）の１００質量部に対して、０．０５〜１．０質量部（望ましくは０．１〜０．５質量部）とすることが好ましい。

本発明によれば、材料の流動性を維持しつつ、脱型時間を短縮することができる。その作用は次のようなものと推定している。すなわち、触媒（ａ）と触媒（ｂ）を併用することで、全体のウレタン反応としては触媒（ａ）によりウレタン硬化が進んでいるが、反応初期は触媒（ｂ）による遅延効果で、材料の流動性を維持することが可能になっており、また反応終期では重縮合物である触媒（ｂ）の高分子内の触媒活性点（アミノ基）が、その鎖状分子構造がためにその活性点の自由度があり、ウレタン硬化が進み分子移動が困難な反応終期であっても、効果的にウレタン反応に寄与しているためと考えられる。

本発明によれば、材料の流動性を維持しつつ、脱型時間を短縮することができる。

ポリオール成分とイソシアネート成分とからなり、
ポリオール成分（鎖延長剤を除く）の１００質量部に対し、
（ａ）トリエチレンジアミン３３質量％とジプロピレングリコール６７質量％とからなるトリエチレンジアミン触媒１〜４質量部と、
（ｂ）メチルアミン・１，６−ヘキサンジオ−ル重縮合物触媒０．２５〜１２質量部と
を含み、且つ（ｂ）／（ａ）質量比率が０．２５〜３であるポリウレタンフォーム材料である。

本発明をステアリングホイールのポリウレタンフォーム被覆の製造方法及びその材料に具体した実施例について説明する。図１に示すように、ステアリングホイール１は、芯金２と、該芯金２のリング部の全体及びスポーク部の一部に被覆されたポリウレタンフォーム被覆３とを含む。このポリウレタンフォーム被覆３を、次の表１に示す配合の実施例１〜４及び比較例１〜５の各ポリウレタンフォーム材料を用いて製造した。また、各例の材料には、発泡剤として水を０．１質量部添加した。

具体的には、図２に示すように、成形用金型１０を開いて、リング状のキャビティ１１の中心部に芯金２をセットし、成形用金型１０を閉じて、ミキシングヘッド１２からキャビティ１１に各例のポリウレタンフォーム材料を同量ずつ注入して行った。注入されたポリウレタンフォーム材料は発泡してキャビティ１１内に充満し、余剰材料１３はベント穴１４から吹き出した。ポリウレタンフォーム材料がウレタン反応により硬化した後、成形用金型１０を開いて、製造されたポリウレタンフォーム被覆３を脱型した。

表１において「脱型時間（指数）*」は、比較例１の脱型時間を１（基準）としてそのときの硬度と同じ硬度に達するまでの脱型時間を指数化したものである。指数値が小さい方が脱型時間が短かく良好である。
また、「ベント穴からのウレタン吹き出し重量（指数）**」は、比較例１の吹き出し重量を１（基準）としたときのそれに対する吹き出し重量を指数化したものである。指数値が大きい方が材料流動性が高く良好である。

表１に結果を示すとおり、比較例１，４は脱型時間が長く、比較例２，３，５は材料流動性が低かった。これに対し、実施例１〜４は脱型時間が短かく、かつ十分な吹き出しがあって材料流動性も良好である。また、実施例１〜４間では触媒（ｂ）としてのカオーライザーＰ２００の配合量を０．５質量部から４質量部に増やすに連れて、脱型時間が短縮された。

本発明は前記実施例に限定されるものではなく、例えば以下のように、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。
（１）ステアリングホイール被覆以外にも、各種自動車用ウレタンフォーム製品（例えばコンソールボックス、アームレスト、シフトレバーノブ、パーキングレバーグリップ等の被覆）、自動車以外の各種用途ウレタンフォーム製品（例えば冷蔵庫用断熱材）に具体化することもできる。但し、本発明はステアリングホイール被覆のように細長いものに特に有効である。

本発明の実施例のステアリングホイール被覆を示す正面図である。同ステアリングホイール被覆の製造方法を示す断面図である。

符号の説明

１ステアリングホイール
２芯金
３ポリウレタンフォーム被覆
１０成形用金型
１１キャビティ
１２ミキシングヘッド
１３余剰材料
１４ベント穴

Claims

芯金のリング部の全体及びスポーク部の一部に被覆されたステアリングホイール被覆の製造方法であって、
リング状のキャビティの中心部に前記芯金をセットし、
前記キャビティに、ポリオール成分とイソシアネート成分と発泡剤とからなり、ポリオール成分にはポリエ−テルポリオ−ルを使用し、ポリエ−テルポリオ−ル１００質量部に対し、（ａ）トリエチレンジアミン３３質量％とジプロピレングリコール６７質量％とからなるトリエチレンジアミン触媒１〜４質量部と、（ｂ）メチルアミン・１，６−ヘキサンジオ−ル重縮合物触媒０．２５〜１２質量部とを含み、且つ（ｂ）／（ａ）質量比率が０．２５〜３であるポリウレタンフォーム材料を注入した後、
前記ポリウレタンフォーム材料を発泡させて前記キャビティ内に充満させ、余剰材料をベント穴から吹き出させ、前記ポリウレタンフォーム材料をウレタン反応により硬化させるステアリングホイール被覆の製造方法。
前記ポリエーテルポリオールは、水酸基価２０〜５５、平均官能基数２〜３、ポリオキシプロピレングリコ−ル／ポリオキシエチレングリコ−ル＝７０／３０〜９５／５、末端水酸基の一級化率５０〜９５％を満たすものであり、
前記イソシアネート成分は、４，４'−ジフェニルメタンジイソシアネ−トを高分子化させた４，４'−ジフェニルメタンジイソシアネ−トのダイマー、トリマー又はプレポリマーであり、前記ポリオール成分に対してＮＣＯ／ＯＨ＝０．９５〜１．３の範囲の混合比で使用される請求項１記載のステアリングホイール被覆の製造方法。