JP2575478B2

JP2575478B2 - ウレタンフォーム複合材料の製造方法

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Publication number: JP2575478B2
Application number: JP27730488A
Authority: JP
Inventors: 岸　　正夫; 清人土井; 誠一佐野; 裕之小池
Original assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Priority date: 1988-11-04
Filing date: 1988-11-04
Publication date: 1997-01-22
Anticipated expiration: 2012-01-22
Also published as: JPH02125723A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、ウレタンフォーム複合材料、特に自動車内
装用の複合材料、例えば成形天井、ドアーパネル、リア
ートレイ等の基板（以下コアー材と略称する）の製造方
法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、自動車内装複合材料、特に成形天井に用いるコ
アー材は、糸屑とフェノール樹脂を混合し加熱成形され
た、レジンフェルト、メラミン樹脂を含浸加工し加熱成
形された、段ボール、ガラスマット成形体、ポリスチレ
ン系ボード等の成形されたコアー材が用いられ、実際に
は更に該コアー材に、クッション層を有した、ビニルレ
ザー、クロス等を接着し成形天井としていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、これ等コアー材は、重量、臭気、剛
性、耐熱性、微粉末の発生、寸法安定性等々の問題があ
る。近時、自動車の省エネルギー化の中で、剛性、耐熱
性、寸法安定性の優れた、軽量化コアー材の開発要求が
高まり、軽量なウレタンフォームを芯材とした、複合化
コアー材の開発が活発化してきており、ウレタンフォー
ムを芯材とし、ガラスマット、不織布等を補強材として
積層し、加熱成形プレスする方法が提案されている。

芯材と補強材の接着方法としては、ウレタンプレポリ
マーを、ウレタンフォームに含浸し、水分との反応を利
用して、加熱成形する方法、熱硬化性樹脂、例えばエポ
キシ、メラミン、フェノール系等の接着剤を用いる方
法、水性エマルションを積層間の接着と合わせて、補強
剤の一部としての機能を持たせる方法が検討されてい
た。

かかる接着剤を用いて、複合材料化した場合、ウレタ
ンプレポリマーを用いた方法は、芯材のウレタンフォー
ムへの浸透ムラを無くする事が難しく接着強度、剛性、
硬度等のバラツキが問題となり、又硬化時間が遅い等の
問題がある。

また、熱硬化性樹脂を用いた場合、臭気、可撓性、吸
音性、防音性等の問題がある。

更に、取扱いに優れる水性エマルションを用いる方法
では、接着機能を有するエマルションは、一般に熱可塑
性樹脂が主となる為、剛性、耐熱性、耐湿性、耐水性、
更に寸法安定性等が問題となり、実用化には至っていな
い。

かかる問題を解決したウレタンフォーム複合材料接着
剤として、特願昭62−257081号公報に、エポキシ変性ア
クリルエマルションとアミン系硬化剤併用による製造方
法を提案されている。

しかしながら、この方法では、プレス条件として、高
温度で長時間プレスする方式に於いては、充分な接着物
性が得られるものの、生産性向上の目的で、熱プレス時
間を短縮した場合、硬化が甘くなり、接着力、剛性、耐
熱性、耐湿性、耐水性、寸法安定性等の接着物性が不充
分で、実用性に欠け、熱プレス時間の短縮化を余儀なく
された。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者等は、これ等問題を解決すべく、鋭意検討を
重ねた結果、水性エマルションとホルムアルデヒド縮合
系樹脂の配合物を用いる事が、熱プレス時間の短縮化
に、極めて有効である事を見出し、本発明を完成するに
至った。

即ち、本発明は、ウレタンフォームを芯材とし、その両面に接着剤を塗
布し、補強材としてガラスマット及び不織布をウレタン
フォームを挟む形で積層し、熱プレスにて複合化する方
法に於いて、接着剤として水性エマルションとホルムア
ルデヒド縮合系樹脂の配合物を用いる事を特徴とするウ
レタンフォーム複合材料の製造方法に関するものであ
る。

本発明に於ける、ウレタンフォーム複合材料に用いる
芯材用ウレタンフォームとは、発泡倍率10〜40倍の硬質
又は半硬質フォームの、３〜10mm厚にスライスされた発
泡体シートである。

又、ガラスマットとは、ガラス繊維を不織布のごとく
網状に織った、目付け量100g/m²程度のものであり、不
織布とは、ナイロン、ポリエステル、レーヨン等の、目
付け量50g/m²程度の不織布である。

本発明に用いる水性エマルションとは、アクリルエマ
ルション、エチレン酢酸ビニル共重合体エマルション、
又は、前記二種のエマルションの混合物であり、ガラス
転移温度（Tg℃）が−５〜50℃のエマルションである。

これ等エマルション中、アクリルエマルションは、以
下に述べる硬質モノマー、軟質モノマー、官能基モノマ
ーの共重合体エマルションである。

具体的には、硬質モノマーとして、スチレン、メチル
アクリレート、アクリロニトロル、酢酸ビニル等の一種
もしくは二種以上が挙げられる。

軟質モノマーとしては、メチルアクリレート、エチル
アクリレート、ブチルアクリレート、２−エチルヘキシ
ルアクリレート等の一種もしくは二種以上が挙げられ
る。

官能基モノマーとしては、カルボキシル基を有するも
のとして、アクリル酸、メタアクリル酸、イタコン酸、
マレイン酸、フマール酸等、また、アミド基を有するも
のとしてアクリルアミド、メタクリルアミド、マレイン
アミド等、水酸基を有するものとして、ヒドロキシエチ
ルアクリレート、ヒドロキシエチルメタアクリレート、
ヒドロキシプロピルアクリレート等、更に、Ｎ−メチロ
ールアミド等を有するものとしてＮ−メチロールアクリ
ルアミド等が挙げられる。

上記モノマー類の共重合体エマルションのガラス転移
温度（Tg℃）は、−５〜＋50℃の範囲のアクリルエマル
ションであり、これ等の好ましい組成割合は、硬質モノ
マーとして、40〜70重量部、軟質モノマーとして25〜55
重量部、官能基モノマーとして１〜10重量部の範囲であ
る。但しこれ等３者の合計を100重量部とする。

更に好ましい組み合わせ及び組成割合は、スチレン、
又はメチルメタアクリレート40〜70重量部、ブチルアク
リレート25〜55重量部、ヒドロキシエチルアクリレー
ト、メタアクリル酸及びアクリルアミドが各々１〜３重
量部の組み合わせで、共重合された固形分45〜50％、pH
7〜９、粘度100〜5,000cpsのエマルションである。

上記アクリルエマルションのガラス転移温度（Tg℃）
が、−５℃以下の場合、剛性、耐熱性等に欠け、50℃以
上の場合、ウレタンフォーム、ガラスマット及び不織布
との密着性が低下し、接着力が問題となる。

エチレン酢酸ビニル共重合体エマルションは、エチレ
ン含有量が10〜30重量部の、固形分が45〜65％、pHが４
〜６、粘度が100〜10,000cps、ガラス転移温度が−２〜
＋15℃のエマルションが挙げられる。

上記エマルションは既に上市中のものであり、好まし
くは、ガラス転移温度（Tg℃）が０℃以上のものが望ま
しい。更にアクリルエマルションとエチレン酢酸ビニル
共重合体エマルションの混合物は、前記二種のエマルシ
ョンを任意の割合で配合したものである。剛性、耐熱
性、寸法安定性等より、好ましくアクリルエマルション
の配合割合は、固形分として50重量部以上が望ましい。

本発明に用いるポリエチレングリコールアルキルフェ
ニルエーテル系ノニオン界面活性剤は、で示され、エチレンオキサイド鎖長が長く、30モル以上
重合せしめたものであり、HLBが18〜20、有効成分50〜1
00％のものが挙げられ、中でも有効成分60％の透明液体
状のものが、水性エマルションとの混和性並びにホルム
アルデヒド縮合系樹脂配合物の粘度安定性付与上好まし
い。

上記ノニオン界面活性剤は、水性エマルションの固形
分100重量部に対して、0.5〜５重量部（見掛け）の範囲
で配合すると良い。

ノニオン界面活性剤が、0.5重量部より少ない場合、
ホルムアルデヒド縮合系樹脂配合時の粘度安定性、すな
わち、経時による増粘が著しく、最悪の場合数時間でゲ
ル化を起こし、実用性に欠け好ましくない。

ノニオン界面活性剤が、５重量部より多い場合、配合
物の発泡性、耐水性、耐湿性の低下を起こし好ましくな
い。

上記ノニオン界面活性剤の使用に当たっては、水にて
20〜30％〔見掛け濃度（固形分を100％とみなし）〕に
溶解せしめた水溶液を用いると便利である。

本発明に用いるホルムアルデヒド縮合系樹脂は、例え
ば、尿素樹脂、メラミン樹脂、尿素−メラミン共縮合樹
脂、レゾルシン樹脂、フェノール樹脂、ケトン樹脂等
の、いわゆるホルマリンとの水溶性初期縮合物、及びこ
れ等のエマルション型重合体が挙げられる。これ等の
内、熱プレス時間の短縮化、水性エマルションとの配合
時の粘度安定性、色相、価格等より尿素樹脂が好まし
く、ホルムアルデヒドと尿素のモル比が1.4〜1.7、フリ
ーホルムアルデヒド濃度が0.3〜1.5％、固形分が45〜65
％、粘度が10〜500cps範囲の尿素樹脂があげられる。

前記モル比が1.4以下で、且つフリーホルムアルデヒ
ド濃度が0.3％以下の場合、熱プレスでの短時間接着性
に欠け、また、モル比が1.7で、且つフリーホルムアル
デヒド濃度が1.5％以上の場合、作業時の臭気が著し
く、環境衛生上問題である。

本発明の水性エマルションとホルムアルデヒド縮合系
樹脂の配合割合は、水性エマルションの固形分100重量
部に対して、ホルムアルデヒド縮合系樹脂が５〜50重量
部の範囲である。

ホルムアルデヒド縮合系樹脂が、５重量部より少ない
場合、短時間接着性に欠け、接着性、剛性、その他接着
物性が満足されず、50重量部より多い場合は、ウレタン
フォームと補強剤との密着性が低下し、充分な接着物性
が得られないばかりか、臭気上の問題が発生し実用性に
欠ける。

本発明の水性エマルションとホルムアルデヒド縮合系
樹脂を配合した接着剤を用いたウレタンフォーム複合材
料の製造は、通常の塗布方法及び接着方法で行われる。

例えば、ウレタンフォームの両面に、ロールコーター
又はスプレー装置にて、接着剤を均一に塗布し、ウレタ
ンフォームを芯材として、ガラスマット、不織布の順で
両面よりサンドウィッチ状とし、120〜150℃に加熱され
た金型プレスにて、30〜60秒間熱プレスする事により得
られる。

本発明のウレタンフォーム複合材料の製造に於いて
は、水性エマルションと尿素樹脂の配合物に、必要に応
じて塩化アンモニウムのごとく硬化促進材、粒状尿素の
ごとくフリーホルムアルデヒドのキャッチャー剤、着色
剤、増粘剤、老化防止剤、離型剤等を併用しても良い。

以上のごとく、本発明のウレタンフォーム複合材料の
製造においては、水性エマルションとホルムアルデヒド
縮合系樹脂の配合物使用につき、熱プレス時間の短縮
化、剛性、耐熱性、耐水性、耐湿性、寸法安定性には熱
硬化性樹脂であるホルムアルデヒド縮合系樹脂が著しく
寄与し、接着力、可撓性には水性エマルションが寄与
し、綜合的にウレタンフォーム複合材料として具備すべ
き前記諸物性が充分満足される事から、ウレタンフォー
ム複合材料の製造方法として実用価値は極めて高いもの
である。

〔実施例〕

次に本発明を製造例、実施例、比較例を挙げて具体的
に説明するが、これに限定されものではない。

尚、以下に於いて、特に指定のない限り部又は％は重
量基準とする。

製造例１〜４本発明に用いる水性エマルションとしてのアクリルエ
マルションを、表−１に示すモノマー組成100部とドデ
シルベンゼンスルホン酸ソーダ0.5部、蒸留水50部を、
予め撹拌しモノマー乳化物を得た。

別に、フラスコ中に蒸留水50部、ドデシルベンゼンス
ルホン酸ソーダ0.2部を仕込み、窒素シール下で撹拌し
ながら70℃に昇温、次いで過硫酸カリウム0.5部を投与
し、直ちに予め得たモノマー乳化物を４時間かけて連続
的に投与し、更に同温度で４時間、残モノマーの重合を
行い、重合を完結させた。次いで30℃以下に冷却し、14
％アンモニア水でpH7〜９に調整し、部分ケン化ポリビ
ニルアルコールの水溶液を添加し、粘度3000cps、固形
分50％のアクリルエマルションを得た。

実施例１製造例１で得たアクリルエマルション100部に対し
て、エポリエチレングリコールアルキルフェニルエーテ
ル系ノニオン界面活性剤として、20％エマルジット25水
溶液（第一工業薬品KK製）５部、ホルムアルデヒド縮合
系樹脂として（商品名ストラクトボンドＣ−３、三井東
圧化学KK製、固形分65％、粘度500cps、pH7.0、ホルム
アルデヒド／尿素モル比＝1.4、フリーホルマリン濃度
0.6％）23部を配合し、ウレタンフォーム複合材料用接
着剤を得た。本接着剤を半硬質ウレタンフォーム（発泡
倍率20倍、厚さ7mm）の両面にエアースプレーを用い、2
00g/m²均一に塗布し、ガラスマット、不織布の順でウレ
タンフォームをサンドウィッチ状に覆せ、150℃熱プレ
スにて0.1kg/cm²の圧力で30秒間圧着し、ウレタンフォ
ーム複合材料を得た。

以下の方法にて物性の試験を行い、その結果を表−２
に示した。

試験方法イ）短時間接着性実施例のウレタンフォーム複合材の熱プレス条件に
て、プレスから取り出し直後の高温時の接着状態、剛性
を指触にて観察し、下記のごとく表示した。

○・・・接着状態、剛性共良好 △・・・接着状態、剛性共不足 ×・・・剛性がなく、容易に各層間で剥離ロ）臭気熱プレス時及び開圧直後の臭気を感覚的に判定し、下
記のごとく表示した。

○・・・開圧時、若干の臭気有り △・・・開圧時の臭気大（但し熱プレス時は少） ×・・・臭気大で目への刺激大ハ）ポットライフ接着剤配合物を、室温にて24時間放置し、粘度の変化
をBM型回転粘度計を用い測定し、下記のごとく表示し
た。

○・・・粘度変化率50％以下 △・・・粘度変化率50〜200％の範囲 ×・・・粘度変化率200％以上もしくはゲル化ニ）接着力実施例で得たウレタンフォーム複合材料を25mm幅に裁
断し、24時間室温放置後インテスコにより180゜剥離強
度を測定した。

ホ）剛性 70×200mmの複合材料を藤井式引張り試験機を用い、
スパンの長さ100mmで50mm/minの速度にて荷重を加え、
破断強度を測定し次の式にて曲げ強度を算出し剛性とし
て表示した。

曲げ強度（剛性）算出方法Ｓ・・・試料の幅（cm）Ｔ・・・試料の厚さ（cm）Ｗ・・・最大荷重（破断時）（kg）Ｌ・・・スパンの長さ（cm）ヘ）硬度上島製作所（株）製ショアー硬度計、タイプＤを用い
て測定した。

ト）耐熱性ニ）で得た試料を100℃雰囲気下にてニ）と同様の試
験法にて測定した。

チ）耐水性ニ）で得た試料を20±２℃水中に30分浸漬後ニ）と同
様の試験法にて測定した。

リ）耐湿性ニ）で得た試料を50±２℃/RH95％の恒温恒湿下で168
時間処理後、ニ）と同様の試験法にて測定した。

ヌ）寸法安定性複合材料を100×100mm角に正確に裁断し、前記ト）の
耐熱性、リ）の耐湿性測定条件下に168時間放置し、室
温下で変化した長さを測定し下記のごとく表示した。

○・・・1mm以下の変化 △・・・１〜3mmの変化 ×・・・3mm以上の変化実施例２実施例１で用いたストラクトボンドＣ−３を７部に変
えた以外は、実施例１に準じ、ウレタンフォーム複合材
料を作成後試験に供し、その結果を表−２に示した。

実施例３実施例１で用いたストラクトボンドＣ−３を、32部に
変えた以外は、実施例１に準じ、ウレタンフォーム複合
材料を作成後試験に供し、その結果を表−２に示した。

実施例４実施例１で用いたアクリルエマルションを製造例２で
変えた以外は、実施例１に準じ、ウレタンフォーム複合
材料を作成後試験に供し、その結果を表−２に示した。

実施例５実施例１で用いたアクリルエマルションを製造例３に
変えた以外は、実施例１に準じ、ウレタンフォーム複合
材料を作成後試験に供し、その結果を表−２に示した。

実施例６実施例１で用いたアクリルエマルションを製造例４に
変えた以外は、実施例１に準じ、ウレタンフォーム複合
材料を作成後試験に供し、その結果を表−２に示した。

実施例７実施例１で用いた20％エマルジット25水溶液を1.5部
に変えた以外は、実施例１に準じ、ウレタンフォーム複
合材料を作成後試験に供し、その結果を表−２に示し
た。

実施例８実施例１で用いた20％エマルジット25水溶液を12部に
変えた以外は、実施例１に準じ、ウレタンフォーム複合
材料を作成後試験に供し、その結果を表−２に示した。

実施例９実施例１で用いたアクリルエマルションを、エチレン
酢酸ビニル共重合体エマルション（商品名デンカEVAラ
テックス25、電気化学工業K.K製、固形分50％、pH5.0、
粘度1000cps、ガラス転移温度（Tg＋15℃）に変えた以
外は、実施例１に準じ、ウレタンフォーム複合材料を作
成後試験に供し、その結果を表−２に示した。

実施例10 実施例１で用いたアクリルエマルションを、エチレン
酢酸ビニル共重合体エマルション（商品名デンカEVAラ
テックス30、電気化学工業K.K製、固形分55％、pH5.0、
粘度2500cps、ガラス転移温度（Tg0℃）に変えた以外
は、実施例１に準じ、ウレタンフォーム複合材料を作成
後試験に供し、その結果を表−２に示した。

実施例11 実施例１で得た接着剤配合物と、実施例７で得た接着
剤配合物を、７対３の割合で配合し、実施例１に準じ、
ウレタンフォーム複合材料を作成後試験に供し、その結
果を表−２に示した。

実施例12 実施例２で得た接着剤配合物と、実施例８で得た接着
剤配合物を、７対３の割合で配合し、実施例１に準じ、
ウレタンフォーム複合材料を作成後試験に供し、その結
果を表−２に示した。

実施例13 実施例３で得た接着剤配合物と、実施例８で得た接着
剤配合物を、７対３の割合で配合し、実施例１に準じ、
ウレタンフォーム複合材料を作成後試験に供し、その結
果を表−２に示した。

比較例１実施例１に用いたストラクトボンドＣ−３を、１部に
変えた以外は、実施例１に準じ、ウレタンフォーム複合
材料を作成後試験に供し、その結果を表−２に示した。

比較例２実施例１に用いたストラクトボンドＣ−３を、40部に
変えた以外は、実施例１に準じ、ウレタンフォーム複合
材料を作成後試験に供し、その結果を表−２に示した。

比較例３実施例１に用いた20％エマルジット25水溶液を１部に
変えた以外は、実施例１に準じ、ウレタンフォーム複合
材料を作成後試験に供し、その結果を表−２に示した。

比較例４実施例１に用いた20％エマルジット25水溶液を15部に
変えた以外は、実施例１に準じ、ウレタンフォーム複合
材料を作成後試験に供し、その結果を表−２に示した。

比較例５実施例１で用いたホルムアルデヒド縮合系樹脂を、ユ
ーロイドUF（三井東圧化学K.K製、固形分48％、粘度50c
ps、pH7.0、ホルムアルデヒド／尿素モル比＝1.8、フリ
ーホルマリン濃度1.8％）に変えた以外は、実施例１に
準じ、ウレタンフォーム複合材料を作成後試験に供し、
その結果を表−２に示した。

比較例６実施例１で用いたホルムアルデヒド縮合系樹脂を、ユ
ーロイド305（三井東圧化学K.K製、固形分58％、粘度40
cps、pH7.0、ホムアルデヒド／尿素モル比＝1.3、フリ
ーホルマリン濃度0.4％）に変えた以外は、実施例１に
準じ、ウレタンフォーム複合材料を作成後試験に供し、
その結果を表−２に示した。

〔発明の効果〕表−２から明らかなごとく、本発明のウレタンフォー
ム複合材料の製造方法は、水性エマルションを主体とし
た接着剤を用いた関係上、環境汚染、火災等の危険性が
極めて少なく、合わせて接着の分野で通常用いられてい
る塗布機にて充分塗布でき、水性エマルション型接着剤
の最大の問題点であった熱プレス時の硬化速度が大幅に
改善され、短時間内での接着が可能となったばかりか、
自動車内装複合材料として具備すべき接着力、硬度、剛
性、耐熱性、耐水性、耐湿性、更には寸法安定性に優れ
る事から、実用価値は極めて高く、その意義は大であ
る。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ウレタンフォームを芯材とし、その両面に
接着剤を塗布し、補強材としてガラスマット及び不織布
をウレタンフォームを挟む形で積層し、熱プレスにて複
合化する方法に於いて、接着剤として水性エマルション
とホルムアルデヒド縮合系樹脂の配合物を用いる事を特
徴とするウレタンフォーム複合材料の製造方法。
【請求項２】水性エマルションとホルムアルデヒド縮合
系樹脂の配合物が、該水性エマルションの固形分100重
量部に対し、該ホルムアルデヒド縮合系樹脂を、固形分
として５〜50重量部配合して成る請求項１記載のウレタ
ンフォーム複合材料の製造方法。
【請求項３】水性エマルションが、ガラス転移温度（Tg
℃）で−５〜＋50℃の範囲の、アクリルエマルション又
はエチレン酢酸ビニル共重合体エマルションもしくは前
記二種のエマルションの混合物である請求項１記載のウ
レタンフォーム複合材料の製造方法。
【請求項４】水性エマルションが、該水性エマルション
の固形分100重量部に対し、0.5〜５重量部のポリエチレ
ングリコールアルキルフェニルエーテル系ノニオン界面
活性剤を含有するする請求項１記載のウレタンフォーム
複合材料の製造方法。
【請求項５】ホルムアルデヒド縮合系樹脂が、ホルマリ
ンと尿素のモル比で、1.4〜1.7の範囲の尿素樹脂である
請求項１記載のウレタンフォーム複合材料の製造方法。