JPH09183826A - 一体スキン層付ウレタンフォーム成形品の製造方法 - Google Patents

一体スキン層付ウレタンフォーム成形品の製造方法

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JPH09183826A
JPH09183826A JP7352166A JP35216695A JPH09183826A JP H09183826 A JPH09183826 A JP H09183826A JP 7352166 A JP7352166 A JP 7352166A JP 35216695 A JP35216695 A JP 35216695A JP H09183826 A JPH09183826 A JP H09183826A
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JP
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polymer
isocyanate
skin layer
polyurethane foam
molded article
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JP7352166A
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Hitoo Yoshimura
仁雄 吉村
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TS Tech Co Ltd
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Tokyo Seat Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、高度に耐変色性及び
耐熱性並びに耐候性を有する一体スキン層付ポリウレタ
ンフォーム成形品を製造する方法を提供する。 【解決手段】 本発明の一体スキン層付ポリウレタン
フォーム成形品の製造方法は、イソシアネート類と、ポ
リオール類、鎖延長剤、触媒及び必要により各種の助
剤、添加剤を含む樹脂液をワンショットで金型に注入し
て成形品表面に高密度層を形成させる一体スキン層付ポ
リウレタンフォーム成形品の製造方法において、イソシ
アネート類として、脂肪族系及び脂環式ポリイソシアネ
ート類から合成されたイソシアヌレート重合体のみを使
用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は耐候性及び耐変色性
に優れ、しかも耐熱性を具備した一体スキン層付スキン
層付ポリウレタンフォーム成形品の製法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に一体スキン層付ポリウレタンフォ
ーム成形品、即ちインテグラルスキン付ポリウレタンフ
ォーム成形品は、通常、芳香族系ポリイソシアネートを
使用して、例えば自動車ステアリングホイール、アーム
レストレイント、ヘッドレストレイント、スポイラーや
家具或いは家庭用電気機器等のグリップ部品などに使用
されている。
【0003】一体スキン層付ポリウレタンフォーム成形
品の製法としては、従来からワン・ショット法で一体ス
キン層付ポリウレタンフォーム成形品を生成させる、い
わゆるインテグラルスキンポリウレタンフォーム成形品
を製造する技術は知られている。
【0004】この技術によれば、成形品の表面に天然皮
革や合成皮革で被覆することなく、これらを代替するス
キン層である美しい表面層を有するポリウレタンフォー
ム成形品を一工程で型にキャスティングを行うか、また
はリアクション・インジェクション・モールド(いわゆ
るRIM技術)によって製造することが行われてきた。
この技術の成形サイクル時間は比較的短く、1〜10分
程度であり、その型内での硬化時間(キュアー時間)は
1〜5分程度で製造されてきた。
【0005】従ってこの技術に使用される反応組成物中
の有機ポリイソシアネートは、通常、芳香族系ポリイソ
シアネートが用いられてきた。しかしこのような芳香族
系ポリイソシアネートから得られるポリウレタンフォー
ムは酸化によって黄色化する原因となる発色因をもった
化合物を生成しまたこの酸化は光や熱でさらに促進され
ることも知られている。
【0006】つまり、芳香族系ポリイソシアネートが使
用されているため、熱的に或いは紫外線の環境下に空気
中の酸素などにより一体スキン層付ポリウレタンフォー
ム自体が黄変するという欠点があった。
【0007】この成形品表面外観の変色による商品性低
下を防止する技術としては、実用上所望の色相に成形品
を製造するに当たり、金型内無変性塗料を予め塗布し、
ポリウレタンフォーム用樹脂液を注入し、全表面が無黄
変性塗料により被覆された成形品とする技術が知られて
いる。
【0008】また、得られた成形品へ無黄変性塗料を後
塗装して、無黄変性塗膜により或いは多量の酸化防止
剤、紫外線吸収剤、光安定剤などを添加し(以下老化防
止剤添加法と記す)、芳香族系ポリイソシアネートによ
るポリウレタンフォームの変色に到る期間を延長させる
技術が知られている。
【0009】しかしながら無黄変性塗膜による変色防止
(以下塗膜保護法と記す)は有効であるが、工程面、設
備面、作業面などに難点がある。また老化防止剤添加法
では変色防止期間に限界があり、外観商品性からも問題
となっていた。
【0010】殊に成形用金型の合わせ部分であるパーテ
イング面については成形品の仕上工程でパーテイング部
に発生したバリ部分がカットされ、ポリウレタンフォー
ム層が裸で外観として露出されるため、外観商品性から
大きな欠点であった。
【0011】これを防止する為、更にパーテイング部カ
ット面へも無黄変性塗料を再度塗布し、塗膜を形成する
などが採用されてきた。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】一般に、変色を防止す
るため、ヘキサメチレンジイソシアネート、キシレンジ
イソシアネート、水添キシレンジイソシアネート、イソ
ホロンジイソシアネート、水添ジフェニルメタンジイソ
シアネート(ジシクロヘキシル4,4’ジイソシアネー
ト)等の脂肪族系や脂環式ポリイソシアネート類を使用
したポリウレタン樹脂は耐変色性や耐候性に優れている
ことから、これらイソシアネート類は単量体やTMPア
ダクト体或いはビュウレット変性体または三量体として
提供され、主に塗料、接着剤、シーラント剤などの分野
で使用されてきた。
【0013】またこれらの脂肪族系や脂環式有機ポリイ
ソシアネート類をポリウレタンフォーム成形品に使用す
る技術は、特公昭54−15599号公報、特開昭56
−28212号公報、特開平6−271638号公報、
特開平6−220155号公報などに記載されている。
【0014】これらのポリイソシアネートは単量体や単
量体を多量に含むポリオール変性によるプレポリマーを
使用している。従って得られるポリウレタン成形品は蒸
気圧の高い単量体を使用し、製造工程の環境衛生上に問
題があったり、分子構造上成形品の金型からの脱型時を
含めた初期の硬度発現が不十分であったり、殊に耐熱性
が悪く、100〜150℃の熱的環境下に単量体(モノ
マー)が遊離したり、ポリウレタンフォーム層が発泡時
に溶融したりなど多くの欠点があった。
【0015】従来から、脂肪族系或いは脂環式イソシア
ネート類は、芳香族系ポリイソシアネート類に比較し
て、極めて活性度が低く、従ってその反応性も低く、一
体スキン層付ポリウレタンフォーム成形品のワンショッ
ト法での製造は極めて困難であるとされてきた。
【0016】従って脂肪族系或いは脂環式イソシアネー
ト類の主な利用分野は、反応釜にて反応の諸条件を設定
し、緩反応ができる点などから塗料及び接着剤並びにシ
ーリング剤などの分野にかぎられていた。
【0017】また脂肪族系や脂環式ポリイソシアネート
をポリウレタンフォーム成形品に利用する技術としての
上記特公昭54−15599号公報、特開昭56−28
212号公報、特開平6−271638号公報、特開平
6−220155号公報などに記載されているが、ここ
に記載されている技術は、これらのポリイソシアネート
類の単量体をそのまま使うか、或いは単量体を主体とし
てこれにビュウレット体やアダクト体或いは三量体重合
物又はNCO基末端プレポリマー等を混合して使用した
り、さらにはこれらに芳香族系ポリイソシアネートを混
合した、いわゆる脂肪族系や脂環式ポリイソシアネート
と芳香族系ポリイソシアネート類を混合した有機ポリイ
ソシアネートを使用して、ワンショット法によるポリウ
レタンフォームの製造法が提案されているものである。
【0018】上記製造技術として特公昭54−1559
9号公報、特開昭56−28212号公報、特開平6−
271638号公報、特開平6−220155号公報に
開示されている一体スキン付ポリウレタンフォームにあ
っては、耐熱性及び耐候性並びに耐変色性が充分でな
く、その改善が強く望まれてきた。
【0019】本発明者は、脂肪族系或いは脂環式ポリイ
ソシアネート類が耐変色性塗料及び耐変色性が要求され
る特殊用途向け接着剤や塗膜防水剤或いは装飾床面、耐
黄変ウレタンセメント用混和剤等の分野で主として、利
用されている理由について、鋭意研究及び探求した。
【0020】研究及び探求は、上記アダクト体やビュウ
レット体或いは三量体は耐黄変性に優れており、これら
のうちでも三量体が極めて耐変色性のみならず、耐熱安
定性及び耐候性に優れている点に着目して行った。
【0021】そして、脂肪族系或いは脂環式ポリイソシ
アネート類の単量体やそのNCO基の一部をポリオール
等の活性水素化合物により附加体としたプレポリマー
(以下アダクト体という)或いはこれらにビュウレット
体や三量体を混合したポリイソシアネート類を使用した
一体スキン層付ポリウレタンフォーム成形品の耐熱或い
は耐候性や耐変色性などの欠点を改善すべく鋭意研究を
重ねた結果、これらの脂肪族系或いは脂環式ポリイソシ
アネート類を三量化せしめたイソシアヌレート重合体を
使用した場合に、極めて耐熱性と耐候性並びに耐変色性
に優れた、しかも成形時の硬度発現性も改善され、また
従来の芳香族系ポリイソシアネート類のかわりに、上記
の非芳香族系ポリイソシアネート類を用いた際に生ずる
低反応性(低活性度である)という問題から、ワンショ
ット法による一体スキン層付ポリウレタンフォーム成形
品の製造が極めて困難であった点をも解決し、成形サイ
クルタイムを充分に短くし、しかも耐熱性及び耐候性並
びに耐変色性に優れ、更に成形時の初期硬度発現特性に
も優れた一体スキン層付ポリウレタンフォーム成形品が
得られる事を見いだし本願発明に至った。
【0022】本発明の目的は、高度に耐変色性及び耐熱
性並びに耐候性を有する一体スキン層付ポリウレタンフ
ォーム成形品を製造する方法を提供するものである。
【0023】本発明の本質的な目的は、これらの黄色化
に対して高度な安定性を有する一体スキン層付ポリウレ
タンフォーム成形品を製造する工業的及び経済的に非常
に価値ある方法を提供することにある。
【0024】
【課題を解決するための手段】本発明の一体スキン層付
ポリウレタンフォーム成形品の製造方法は、イソシアネ
ート類と、ポリオール類、鎖延長剤、触媒及び必要によ
り各種の助剤、添加剤を含む樹脂液をワンショットで金
型に注入して成形品表面に高密度層を形成させる一体ス
キン層付ポリウレタンフォーム成形品の製造方法におい
て、前記イソシアネート類として、脂肪族系及び脂環式
ポリイソシアネート類から合成されたイソシアヌレート
重合体のみを使用したことを特徴とする。
【0025】
【発明の実施の形態】本発明に使用される有機ポリイソ
シアネートは脂肪族系及び脂環式ポリイソシアネート類
からなるイソシアヌレート環を形成する重合体を95重
量%以上含有し、1分子中にイソシアヌレート環を1個
以上とNCO基を2個以上同時に有し、しかもそのイソ
シアヌレート重合体は反応物の蒸留により未反応のジイ
ソシアネートを除去することにより分子中にイソシアヌ
レート環を1つ有するものが10重量%以上及びイソシ
アヌレート環を2つ以上有するものが90重量%以下か
らなるイソシアヌレート重合体である。(以下イソシア
ヌレート重合体という)
【0026】イソシアヌレート重合体の製造に使用され
る脂肪族系及び脂環式ポリイソシアネート類としては、
1,6ヘキサメチレンジイソシアネート(HMDI)、
1−イソシアネート,3,3,5−トリメチル−5−イ
ソシアネートメチルシクロヘキサン(IPDI)、テト
ラメチレンジイソシアネート、m−及びp−キシレンジ
イソシアネート(XDI)、4,4’−メチレンビス
(シクロヘキシルイソシアネート)(H12−MDI)、
1,3−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサ
ン、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシア
ネート、ジメチルシクロヘキサンジイソシアネート、
2,4−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネー
ト)、シクロブタン1,3−ジイソシアネート、2,5
(2,6)−ビス(イソシアナトチル)ビシクロ(2,
2,1)ヘプタン(NBDI)、などがある。これらのイ
ソシアネート類から製造されたイソシアヌレート重合体
は二種類以上混合して使用することもできる。これらの
イソシアネート類のうち脂肪族系イソシアネートでしか
も一級イソシアネート基を有し、立体障外もなくしか
も、他樹脂との相溶性もよい、1,6ヘキサメチレンジ
イソシアネートからのイソシアヌレート重合体が最も好
ましい。
【0027】本発明に於いて一体スキン層付ポリウレタ
ンフォーム成形品を得るため前記イソシアヌレート重合
体と共に用いられるポリオールとしては1分子中に2個
以上の水酸基を有するもので、従来から使用されている
全てのポリエーテルポリオール及びポリエステルポリオ
ール並びにポリエーテルポリオールとエチレン性不飽和
単量体(例えばアクリロニトリル、ビニルベンゼン、メ
タクリル酸メチル)を反応させたポリマーポリオール
(例えば米国特許第3,383,351号で開示されて
いる様なポリオール)が使用でき、これらのポリオール
は2種以上の組合せで使用することもできる。またこれ
らのポリオールの分子量は1000〜10,000であ
る。
【0028】ポリエーテルポリオールとしては1分子中
に活性水素原子を少なくとも2個以上有する化合物の1
種または2種以上を開始剤として、アルキレンオキサイ
ド(例えばエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド
など)を付加重合することによって製造される。ここに
使用される活性水素原子を少なくとも2個以上有する化
合物としては、エチレングリコール、プロピレングリコ
ール、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリエタ
ノールアミン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、
蔗糖などがある。
【0029】ポリエステルポリオールとしてはポリカル
ボン酸と上記のポリエーテルポリオールの開始剤として
使用され、1分子中に2個以上の水酸基を有する化合
物、例えばエチレングリコール、プロピレングリコー
ル、トリメチロールプロパン、などであり、ポリカルボ
ン酸としてはアジピン酸、マレイン酸、コハク酸、マロ
ン酸の如く1分子中に少なくとも2個のカルボキシル基
を有する1種以上の化合物を使用し、公知の方法で製造
することができる。もちろんカプロラクトンの開環重合
によるポリエステルポリオールも使用できる。
【0030】鎖延長剤としては1分子中に少なくとも2
個の活性水素を有する低分子化合物で、水酸基当量が1
00以下のもの例えばエチレングリコール、ジエチレン
グリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、
1,4−ブタンジオール、ペンタエリスリトール、ジグ
リセリン、エチレンジアミン、トリエタノールアミンな
ど及びこれらにアルキレンオキサイドを付加させたもの
が使用される。また鎖延長剤はポリオール成分に対して
3〜15重量%の量で使用される。
【0031】本発明に使用される発泡剤としては通常の
ポリウレタンフォーム即ち軟質フォーム、半硬質フォー
ムに使用されている全ての発泡剤が使用できる。その代
表例としては物理的発泡剤であるハロゲン化炭化水素、
例えば1,1−ジクロロ−1−フルオロエタン(HCF
C−141b)、1,1,1,2−テトラフルオロエタ
ン(HFC−134a)、3,3−ジクロロ−1,1,
1,2,2−ペンタフルオロプロパン(HCFC−22
5ca)、ジクロロメタン(所謂塩化メチレン)などや
易揮発性のブタン、ヘキサン、ヘプタン、イソペンタ
ン、ギ酸メチルの如き低沸点炭化水素化合物及び化学的
発泡剤でありイソシアネート類と反応し、ガス発生を伴
う水が使用できる。これらは単独或いは2種以上混合し
て使用してもよい。
【0032】本発明に於ける脂肪族及び脂環式ポリイソ
シアネート類からのイソシアヌレート重合体のみを使用
した一体スキン層付ポリウレタンフォーム成形品にあっ
ては、望ましくは水と低沸点炭化水素化合物との併用或
いは水の単独使用が効果的である。また発泡剤の使用量
はポリオール成分に対して化学的発泡剤である水は0.
1〜1.5重量%、物理的発泡剤であるハロゲン化炭化
水素或いは低沸点炭化水素化合物は3〜15重量%であ
り、それぞれ単独或いは併用して使用される。
【0033】本発明に使用される触媒は通常のポリウレ
タンフォームに使用される3級アミン類及びその塩類並
びに有機スズ化合物などの金属化合物系触媒が全て使用
できる。これらの触媒類については米国特許第3,79
9,898号、特公昭52−43517号、特公昭53
−14279号、特公昭54−15599号に記載され
ているが、これらの触媒のうち1,4−ジアザビシクロ
(2,2,2)オクタン、1,8−ジアザ−ビシクロ−
(5,4,0)ウンデセン−7(サンアプロ(株)販売
のDBu)及びその塩類、ビス−(2−ジメチルアミノ
エテル)エーテル、N,N,N’,N’N’−ペンタメ
チルジエチレントリアミン及び高級脂酸のスズ石鹵例え
ばジブチルチンジラウレート(DBTDL)の組合せが
望ましくまた最も効果的である。またその配合量はポリ
オール成分に対して3級アミン類は4重量%以下、有機
スズ化合物は3重量%以下でありこれら触媒は併用して
使用すればよい。
【0034】本発明に使用される助剤類及び添加剤とし
ては必要により各種の界面活性剤、着色剤及び本発明の
成形品それ自体充分に酸素や光や熱の影響下に於ける耐
変色性や耐熱安定性及び耐候性を有しているが、これら
の特性をさらに向上させる為に酸化防止剤及び光安定剤
並びに紫外線吸収剤を用いることが望ましい。またワン
ショット法に於ける一体スキン層付ポリウレタンフォー
ム成形品のスキン形成を物理的効果面より促進させるに
寄与しうるポリブテンや流動パラフィンなどの助剤や添
加剤を使用できる。
【0035】以上の如く本発明に係る一体スキン層付ポ
リウレタンフォーム成形品の製造方法はイソシアネート
類として、脂肪族系及び脂環式ポリイソシアネート類か
ら合成されたイソシアヌレート重合体のみを使用し、こ
れに従来公知周知のポリオール類、鎖延長剤、触媒及び
必要により各種の助剤、添加剤を含む樹脂液をワンショ
ットで金型に注入して成形品表面に高密度層を形成させ
る一体スキン層付ポリウレタンフォーム成形品の製造方
法であり、通常RIM技術(リアクション・インジェク
ション・モールド、即ち反応射出成形と呼ばれる)製法
によりNCOインデックス80〜120の範囲で、また
使用するイソシアヌレート重合体の活性度により20〜
60℃の液温範囲で、そして金型温度は40〜70℃の
範囲で予めテストにより最適温度域に選定すればよい。
【0036】またこの際発泡剤として使用される化学的
発泡剤である水と併用される低沸点炭化水素化合物はそ
の沸点範囲20〜70℃から上記の各温度設定に準じ、
一体スキン層はポリウレタンフォーム成形品のスキン形
成と該樹脂液の泡沫化とゲル化のバランスが良好なもの
を選定すればよく、通常は設定金型温度に対して10〜
30℃低めの沸点を持つ低沸点炭化水素化合物が効果的
である。
【0037】
【発明の効果】本発明による一体スキン層付ポリウレタ
ンフォーム成形品は脂肪族系及び脂環式イソシアネート
類から重合されたイソシアヌレート重合体のみをNCO
として使用している為、その耐変色性、耐熱性、耐候性
に優れているため金型合わせ面であるパーテイング部分
への追加塗装による塗膜保護も必要なく予め樹脂液に着
色しておけば所望のいかなる色調にも着色でき、自動車
やゲーム機用のステアリングホイール、アームレストレ
イント、ヘッドレストレイント、スポイラーや家具或い
は家庭用電気機器等のグリップなど広範囲の用途に用い
ることができる。
【0038】
【実施例】以下の本発明を実施例により説明する。また
実施例及び比較例に於いては、ことわりのない限り部及
び%は重量によるものである。実施例;実施例1〜4、
比較例5〜7の配合及び得られた一体スキン層付ポリウ
レタンフォーム成形品の特性を表1,表2に示した。実
施例及比較例で使用した原料は以下の通りである。
【0039】ポリオール 1;水酸基価34のポリエーテルポリオール(三洋化成
工業(株)の商品名FA−951)
【0040】触媒 1 ;トリエチレンジアミン(三共エアープロダクト
(株)の商品名Dabco) 2 ;70%ビス−(2−ジメチルアミノエチル)エー
テルと30%DPGの混合溶液(花王(株)商品名Ka
olizerNo.12) 3 ;ジブチルチンジラウレート(日東化成(株)の商
品名u−100)
【0041】イソシアネート 1 ;HDI(1.6ヘキサメチレンジイソシアネー
ト)のイソアイアヌレート重合体(日本ポリウレタン工
業(株)の商品名コロネートHX、NCO含量21.3
%イソシアネートモノマー含有量0.6%以下) 2 ;XDI(キシレンジイソシアネート)のTMP
(トリスチロールプロパン)アダクト体(武田薬品工業
(株)の商品名D−110N、NCO含有量11.1% 3 ;HDI(1.6ヘキサメチレンジイソシアネー
ト)(日本ポリウレタン工業(株)の商品名HDI、純
度99.9%、加水分解性塩素0.004%) 4 ;カルボジイミド変性MDI(三菱化学ダウ(株)
の商品名Isonate−143L,NCO含量29.
0%) 5;ポリエーテルポリオール変性によるMDIプレポリ
マー(三菱化学ダウ(株)の商品名Isonate−1
81,NCO含量23.1%)
【0042】架橋剤及び鎖延長剤 1;エチレングリコール(EG) 2;水酸基価520のポリエーテルポリオール(三洋化
成工業(株)の商品名CA−235)
【0043】整泡剤 1;シリコーン系整泡剤(東レダウコーニング(株)の
商品名SRX−274C)
【0044】発泡剤 1;H・CFC−141b(ダイキン工業(株)の商品
名、ダイフロン−1416) 2;蒸留水
【0045】劣化防止剤 TinuvinB−75熱及び光安定剤としての酸化防
止剤、紫外線吸収剤ヒンゲートアミン光安定剤のブラン
ド品(液状)(日本チバガイギー(株)の商品名)
【0046】
【表1】
【0047】変色テスト用供試体 表1に示す通りウレタン原料配合液より、10t×15
0×160 のテストピース用金型を用いて実施例1〜
4及び比較例5〜7の各成形品を得て、これから10t
×50×60 に切り出し、以下の試験の供試体とし
た。
【0048】耐光変色テスト 紫外線カーボンフェードメーター(メーカー、スガ試験
(株)FAL−5H)で100時間後の変色の割合を色
度計で測定し、色差値(△E)で表わした(A−2
゜)。
【0049】自然曝露変色テスト 自然曝露テストを1年間にわたり実施し、その変色度合
を目視観察し評価した。
【0050】
【表2】
【0051】実施例1〜4、比較例5〜7の配合及び得
られた1体スキン層付ポリウレタンフォーム成形品の特
性を表1、表2に示した。表2の結果よりHDIのイソ
シアヌレート重合体であるコロネートHXを用いた実施
例1,2,3が最も良好な耐変色特性を示している。ま
た、比較例5はフリー発泡時に温度のスコーチによりフ
ォーム中央部が融解し空洞化した。また比較例6及び7
のいわゆる芳香族ポリイソシアネート類によるテストピ
ースでは表2に記載の通り良好な結果は得られなかっ
た。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08G 101:00) C08L 75:04

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 イソシアネート類と、ポリオール類、鎖
    延長剤、触媒及び必要により各種の助剤、添加剤を含む
    樹脂液をワンショットで金型に注入して成形品表面に高
    密度層を形成させる一体スキン層付ポリウレタンフォー
    ム成形品の製造方法において、前記イソシアネート類と
    して、脂肪族系及び脂環式ポリイソシアネート類から合
    成されたイソシアヌレート重合体のみを使用したことを
    特徴とする一体スキン層付ポリウレタンフォーム成形品
    の製造方法。
JP7352166A 1995-12-28 1995-12-28 一体スキン層付ウレタンフォーム成形品の製造方法 Pending JPH09183826A (ja)

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