JPH0717019B2 - 複合成型板の成形・製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複合成型板の成形・製造方法に関するもので
ある。

更に詳しくは、分子中に２個以上のイソシアネート基を
含有する有機ポリイソシアネート化合物及び／又はその
イソシアネート基末端プレポリマーとポリオキシアルキ
レン付加高級脂肪族アミン誘導体の１種又は２種以上と
の反応から得られる水発泡性ポリイソシアネート樹脂を
基材類の結合剤として使用する複合成型板の成形・製造
方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来から多層構造を有する複合成型板の成形・製造技術
に関しては数多くの文献が発表されており、又実抑用化
されている。

例えば（１）ストラトテック（STRATOTEC）システム、
（２）グローバル（GLOBAL）システム、（３）エラスト
フレックス（ELASTFLEX）システム、（４）ロスフレー
レ（ROTH FRERE）システム等が挙げられるが、それぞれ
のシステムが製造コスト、プロセス上の作業性、サイク
ルタイム、製品の物性等に長所、短所を有している。

上記の各システムの短所を列記すると次の様なものが考
えられる。

（１）に関しては、芯層材料としてウレタンフォーム原
液とガラス繊維を吹き付けしたあとプレス成型している
が、ガラス繊維の塗布に均一性を得ることがむずかし
く、又ウレタンフォームの立ち上がり性も不均一になる
恐れがあり、その結果不良率が大きいという欠点を有し
ている。又設備コストも決して安価ではない。

（２）に関しての最も製造上の欠点と考えられるのはウ
レタンフォームに樹脂を含浸させるプロセスで有機溶剤
を使用する所であり、作業環境上での問題点が大きい。

（３）に関しては熱間成形（THERMO FOAMING）方式の
為、エネルギーコストにかかる負担が大きい上、サイク
ルタイムが長いという欠点を有している。

（４）に関しては成型上のロスが大きく、結果としてコ
ストアップにつながること、更に設備コストへの負担が
大きい。

この様にいづれのシステムをとってみてもそれなりの欠
点を有しており、これらのシステムが実用化されている
とは云え、更に改良された樹脂システムを用いて加工法
による成形法が要望されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、従来の多層構造を有する複合成型板の
成形・製造技術の持つ欠点を解消し、製造コストが安価
であり、プロセス上の作業性に優れ、短縮されたサイク
ルタイムを有し、不良率が小さく且つ有機溶剤不使用の
複合成型板の成形・製造方法を提供することにある。

本発明者は、鋭意研究検討を重ねた結果、多層構造を有
する複合成型板を製造するに際し、各種基材類の結合剤
として有機ポリイソシアネート化合物及び／又はイソシ
アネート基末端プレポリマーをポリオキシアルキレン付
加高級脂肪族アミン誘導体で変性することによって得ら
れる水発泡性ポリイソシアネート樹脂を使用することに
より、有機溶剤を添加する必要はなく、作業性、水に対
する分散性に優れ、且つ任意に発泡樹脂化速度を調節出
来、又発泡樹脂が弾性を有する軟質のものから剛性を有
する硬質のものまで任意に制御出来るという特徴を有す
るため、基材類と水発泡性ポリイソシアネート樹脂との
各種組み合わせによって又、この水発泡性ポリイソシア
ネート樹脂の塗布量、即ち芯材への樹脂含浸量を調節す
ることによって複合成型板に種々のボード特性を付与出
来ることを見い出し、本発明を完成するに至った。

〔問題点を解決するための手段〕 即ち本発明は、表面材料、裏打ち材料、芯層材料及び裏
面材料を用いて、複合成型板を成形・製造するに際し、
上記基材類の結合剤として水発泡性ポリイソシアネート
樹脂を使用することを特徴とする複合成型板の成形・製
造方法である。

本発明に使用されうる基材類としては、表面材料として
エンボス、つや消し等の処理を施した着色塩ビシート、
ポリウレタン樹脂、天然ゴム、AS樹脂等の化学処理又は
ポリブレンドによるプラスチックシート、ガラス繊維、
綿、羊毛、化学繊維等による着色織布などが挙げられ、
樹脂の接着性、含浸防止等を考慮してポリエチコーティ
ング等裏面処理したものも含まれる。

裏打ち材料として、ガラス繊維、ガラス繊維マット、プ
ロピレン繊維、岩綿、パームロックスライスチップ、そ
の他のフイラー類などが挙げられる。

芯層材料としては、水発泡性ポリイソシアネート樹脂が
裏打ち材料を通して発泡した後、成型板の形状保持のた
めに発泡樹脂が含浸する性質を有するものであれば特に
制限はないが、代表的な基材としては連通気泡性のプラ
スチックフォーム、段ボール紙、繊維クズ等が挙げられ
る。

裏面材料としては、プラスチックシート、和紙等の紙
類、寒冷紗、不織布等の布類などが挙げられ、表面材料
と同様に裏面処理したものも含まれる。

本発明に使用されうる水発泡性ポリイソシアネート樹脂
は、分子中に２個以上のイソシアネート基を含有する有
機ポリイソシアネート化合物及び／又はそのイソシアネ
ート基末端プレポリマーとモノアルコキシレートジアル
キルアミン、ジアルコキシレートモノアルキルアミン、
トリアルコキシレートモノアルキルジアミン、ジアルコ
キシレートモノアルキルアミド及びトリアルコキシレー
トモノアルキルアミドアミンに代表されるポリオキシア
ルキレン付加高級脂肪族アミン誘導体の１種又は２種以
上との反応から得られる。

該樹脂用の有機ポリイソシアネート化合物の例として
は、官能基数が２以上のトリレンジイソシアネート、キ
シリレンジイソシアネート、ナフチレンジイソシアネー
ト、ジフェニルメタンジイソシアネート、プリフェニル
メタンポリイソシアネート、ビフェニレンイソシアネー
ト、ジフェニルエーテルジイソシアネート、トリジンジ
イソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イ
ソホロンジイソシアネート等が挙げられ、又これらのイ
ソシアネート誘導体及びこれら類似の化合物の単独又は
２種以上の混合物が挙げられる。

又、イソシアネート基材類プレポリマーは、有機ポリイ
ソシアネート化合物と活性水素を有するポリオールとの
反応により得られる。

活性水素を有するポリオールとしては、１分子中に少な
くとも２個以上の水酸基を有するポリオールは全て使用
出来るが、代表的なものとしては、ポリエステルポリオ
ール、ポリエーテルポリオール、エポキシポリオール等
であり、又これらのポリオールの２種以上の組み合わせ
により使用することも出来る。

ポリエステルポリオールとしては、例えばエチレングリ
コール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコー
ル、1,2-プロピレングリコール、トリメチレングリコー
ル、1,3-ブチレングリコール、テトラメチレングリコー
ル、ヘキサメチレングリコール、デカメチレングリコー
ル、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリ
スリトール、ソルビトール等の少なくとも２個以上のヒ
ドロキシル基を有する化合物の１種又は２種以上とマロ
ン酸、マレイン酸、コハク酸、アジピン酸、酒石酸、セ
バシン酸、シュウ酸、フタール酸、テレフタール酸、ア
ゼライン酸、トリメリット酸等の少なくとも２個以上の
カルボキシル基を有する化合物の１種又は２種以上を使
用し、公知の方法によって製造することが出来る。又ε
−カプロラクトン、δ−バレロラクトン等で代表される
ラクトン環を有するモノマーを開環重合させたラクトン
系ポリエステルも包含される。

ポリエーテルポリオールとしては、例えばエチレングリ
コール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコー
ル、1,2-プロピレングリコール、トリメチレングリコー
ル、1,3-ブチレングリコール、テトラメチレングリコー
ル、グリセリン、ソルビトール、シュークローズ、ビス
フェノールＡ、ペンタエリスリトール等の活性水素を少
なくとも２個有する化合物の１種又は２種種以上をポリ
オール出発化合物として、炭素数２以上のエチレンオキ
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アルキレンオキサイド、エピク
ロルヒドリン等のモノマーの１種又は２種以上を公知の
方法により付加重合することによって製造される。

又、これら活性水素を有するポリオールには、一般式R₃
OR₄O_nＨ（R₃:アルキル基、R₄:アルキレン基）で示
される分子量250〜4000のアルコキシポリアルキレング
リコールも包含される。

本発明に使用されるポリオキシアルキレン付加高級脂肪
族アミン誘導体は、一般式（１）、（２）、（３）及び
（４）で示される。

式 中 R:平均炭素数８〜40の直鎖又は分岐のアルキル基又はヒ
ドロキシアルキル基（但し、アルケニル基、ヒドロキシ
アルケニル基、フェニル基、ベンジル基及び炭素鎖中に
エーテル結合を有するものも含まれる） R₁:水素又はメチル基（但し、水素とメチル基がランダ
ムあるいはブロック状に組み合わせた形で導入されても
よい） R₂:平均炭素数７〜39の直鎖又は分岐のアルキル基又は
ヒドロキシアルキル基（但し、アルケニル基、ヒドロキ
シアルケニル基、フェニル基、ベンジル基及び炭素鎖中
にエーテル結合を有するものも含まれる） x₁,x₂,y₁,y₂,y₃,z₁,z₂:1〜350の整数 n:2又は３の整数である。

この一般式（１）〜（４）のＲ及び の脂肪酸残基としては、植物性及び動物性の天然脂肪酸
残基であってもよいが、化学合成等の合成脂肪酸残基で
あってもよい。

植物性の天然脂肪酸残基としては、たとえば、とうもろ
こし油、綿実油、落花生油、ナタネ油、ゴマ油、大豆
油、サフラワー油、ヤシ油、パーム油、パーマ核油等か
ら得られる。

動物性のものとしては、豚油、牛脂油、鰯油、ニシン
油、イカ油、鰯鯨油、鯨油等があり、又含酸素脂肪酸残
基としては、コルク樫の樹皮油等から得られる。

石油を原料とした脂肪酸の工業的合成法としては、現
在、パラフィンの液相空気酸化、オレフィンのヒドロホ
ルミル化（オキソ法）あるいはカルボニル化（Koch法）
等があり、大規模に製造が行われている。

これらの動植物油からのあるいは合成脂肪酸等からの脂
肪酸の残基は単独あるいは２種以上を混合して用いても
よい。

本発明の複合成型板を成形・製造する際、無機化合物、
有機化合物等の合成樹脂用の強化剤、増量剤あるいは難
燃剤等を水発泡性ポリイソシアネート樹脂に加えてもよ
い。

例えば、無機充填剤としては、マイカ粉、粉末クレー、
シリカゲル、石コウ、炭酸カリシウム、水酸化アルミニ
ウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、ケイ酸
ナトリウム、ケイ砂、パーライト、シラスバルーン、ガ
ラスバルーン等が挙げられる。

難燃剤としては、トリス（クロルエチル）フォスフェー
ト、トリス（クロルプロピル）フォスフェート、トリス
（ジクロルプロピル）フォスフェート、トリス（ジブロ
ムプロピル）フォスフェート等のハロゲン有機リン酸エ
ステル化合物、デカブロムジフェニルオキサイド等のハ
ロゲン系難燃剤等がある。又、これらの無機系、有機系
の添加剤を単独又は２種以上組み合わせて使用してもよ
い。

本発明に使用される水発泡性ポリイソシアネート樹脂
は、比較的低粘度の親水性のポリイソシアネート樹脂組
成物である。このために、本発明の樹脂組成物では粘度
調整剤を特に必要としないが、場合によっては添加、配
合してもよい。しかし、酢酸エステル類やケトン類等の
低沸点の有機溶剤は作業環境の低下や引火の危険性があ
る等の面から好ましくない。アルキレンカーボネート類
やフタル酸エステル類等は沸点、引火点が高く、粘度調
整剤としては好ましい。

本発明に使用される水発泡性ポリイソシアネート樹脂か
らは種々の特性を有する発泡体が得られる。

すなわち、有機ポリイソシアネート化合物の種類を変え
たり、本発明中の化合物であるポリオキシアルキレン付
加高級脂肪族アミン誘導体で、この有機ポリイソシアネ
ート化合物を直接変性するか、あるいは予め、汎用のポ
リエーテルポリオール、ポリエステルポリオール等のプ
リポリマー製造用の変性剤の種類及びポリオキシアルキ
レン付加高級脂肪族アミン誘導体の構造やその分子量を
変化させることにより、弾性を有する軟質の発泡体か
ら、剛性を有する硬質の発泡体まで、その発泡倍率も数
倍から数十倍まで任意に調整出来るため、複合成型板の
用途に見合った特性をもたせることが可能になった。

又、本発明の水発泡性ポリイソシアネート樹脂は、極め
て水との反応性が大きいが、水分を遮断した系では貯蔵
安定性に優れており、経日による粘度変化もほとんどな
く、長期保存後の使用も充分可能である。

本発明の複合成型板の成形・製造は、一般的には次の様
な方法で達成出来る。

予め、芯層材料となる液含浸性の基材に、水をスプレー
しておき、次いで裏と表になる表面材料の裏面に水発泡
性ポリイソシアネート樹脂をスプレー、刷毛塗り、ドク
ターナイフ、ローラー等を使用して均一に塗布する。あ
るいは、水発泡性ポリイソシアネート樹脂を水と混合
し、エマルジョンとして表面材料か芯層材料に塗布する
方法でも可能である。この水発泡性ポリイソシアネート
樹脂の塗布量は、通常100〜500g/m²の範囲であり、発泡
量、芯層材料への含浸性等を考慮して決定される。樹脂
を塗布した後、例えば、表面材料／裏打ち材料／芯層材
料／裏打ち材料／裏面材料の様に積層させ、所望の形状
を有する金型内にセットし、プレスすることで複合成型
板を得ることが出来る。モールド温度は最高でも100℃
で充分で、通常は50〜80℃であり、プレス時間は通常１
分以上で２〜５分である。プレス圧は樹脂の発泡圧に耐
えうるものであれば良い。プレスする際、金型を用い、
型内プレス成形することにより、自由曲面を有する製品
を成形することが出来る。

本発明の水発泡性ポリイソシアネート樹脂を結合剤とし
て使用して製造される複合成型板は、樹脂の種類、基材
の種類、樹脂の塗布量、更には基材の積層厚みとプレス
後の成型板の厚みの関係、すなわちパック率の調整等に
より、成型板の硬さ、弾性、感触、及びボンド物性を種
々変えることが可能なため、極めて広い分野への応用が
可能である。

例えば、自動車の内装材料（天井材、座席部分とトラン
クルームとの仕切り板、ドアの内張り、サンバイザー
等）、建築材料（天井材、間仕切り、壁用表面材等）、
家具材料などへの応用ができる。

本発明の複合成型板は製造プロセス上、低温域で短時間
で成形出来ること、低沸点の溶剤を使用しないこと、成
型板の均一性が容易に得られるため不良率が小さいこと
など多くの長所が認められるが、成型板そのものの特徴
ある長所としては、軽量、吸音性に優れていること、耐
熱性に優れていること、断熱性に優れていることなどが
挙げられる。

〔実施例〕

本発明について実施例により、さらに詳しく説明する
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。なお、実施例中で使用されるポリオキシアルキレン
付加高級脂肪族アミン誘導体をアミン誘導体ポリオール
と略して記載する。特にことわりのない限り、実施例及
び比較例中の部及び％はそれぞれ「重量部」及び「重量
％」を示す。

実施例１ 次の要領で水発泡性ポリイソシアネート樹脂（Ｉ）を調
製した。

ポリフェニルメタンポリイソシアネート（日本ポリウレ
タン工業製、ミリオネートMR−300、NCO含量31.5％）97
0部と平均分子量700のメトキシポリエチレングリコール
30部とを80℃で３時間反応させ、自己乳化型ポリイソシ
アネート樹脂を得た。

この樹脂を40℃以下に冷却した後、これにアミン誘導体
ポリオール（一般式１に相当）として鰯油アミンE15
（アルキル分布：炭素数20〜22が約90％、エチレンオキ
サイド付加モル数が15、水酸基価143）238部を温度上昇
を確認しながら加え、最終的には80℃で３時間保持する
ことで水発泡性ポリイソシアネート樹脂を得た。この樹
脂のNCO含量は22.0％であった。

実施例２ 次の要領で水発泡性ポリイソシアネート樹脂（II）を調
製した。

液状ジフェニルメタンジイソシアネート（日本ポリウレ
タン工業製、ミリオネートMTL、NCO含量29.0％）1000部
と、ペンタエリスリトールにエチレンオキサイド80部と
プロピレンオキサイド20部をランダムに重合させた平均
分子量8400のポリアルキレンテトラオール312部とを、8
0℃で３時間反応させ、親水性ポリイソシアネート樹脂
を得た。この樹脂の1000部を40℃以下に冷却した後、こ
れにアミン誘導体ポリオール（一般式２に相当）とし
て、牛脂ジアミンE3（アルキル分布：炭素数18が24％、
不飽和結合を一個持つ炭素数18が37％及び炭素数16が30
％、エチレンオキサイド付加モル数が３、水酸基価39
0）62部を実施例１と同様の操作で反応させ、水発泡性
ポリイソシアネート樹脂を得た。この樹脂のNCO含量は1
9％であった。

実施例３ 次の要領で水発泡性ポリイソシアネート樹脂（III）を
調製した。

自己乳化型ポリフェニルメタンポリイソシアネート（日
本ポリウレタン工業製、コロネート3053、NCO含量29.5
％）1000部に、アミン誘導体ポリオール（一般式４に相
当）として、牛脂アミドアミンE15（アルキル分布：炭
素数18が24％、不飽和結合を一個持つ炭素数18が37％及
び炭素数16が30％、エチレンオキサイド付加モル数が1
5、水酸基価190）174.5部を実施例１と同様の操作で反
応させ、水発泡性ポリイソシアネート樹脂を得た。この
樹脂のNCO含量は23％であった。

実施例４ 次の要領で水発泡性ポリイソシアネート樹脂（IV）を調
製した。

ポリフェニルメタンポリイソシアネート（日本ポリウレ
タン工業製、ミリオネートMR−100、NCO含量31.0％）10
00部に実施例１で使用したアミン誘導体ポリオール157
部を実施例１と同様の操作で反応させ、水発泡性ポリイ
ソシアネート樹脂を得た。この樹脂のNCO含量は25.0％
であった。

実施例５ 実施例１〜４で調製した樹脂を使用し、各種基材の組み
合わせで複合成型板を製造した。

表面材料として熱溶融ポリエチレンフィルム処理したエ
ンボス付着色塩ビシート、裏打ち材料として230g/m²の
ガラス繊維チョップドストランドマット、芯層材料とし
て5mm厚軟質ポリウレタンフォーム、裏面材料として表
面材料と同様の処理をした不織布を用いて複合成型板を
製造した。結合剤として実施例１で調製した水発泡性ポ
リイソシアネート樹脂（Ｉ）を種々塗布量を変化させて
使用した。樹脂は表面及び裏面材料のポリエチレンフィ
ルム上にローラーを使用して均一に塗布し、又、発泡性
向上を目的として芯層材料には水を50g/m²スプレー塗布
した。プレス条件はプレス温度70℃、プレス時間３分及
びプレス圧10kg/cm²であった。成型板の厚みはスペーサ
ーを使用し、5mmに設定した。

表−１に樹脂の塗布量を変化させた場合の複合成型板の
特性を示す。

実施例６ 実施例５と同様の基材を使用し、結合剤として実施例２
で調製した水発泡性ポリイソシアネート樹脂（II）を使
用して複合成型板を製造した。製造条件は実施例５と同
様で、樹脂塗布量は表面材料に148g/m²、裏面材料に128
g/m²であった。この複合成型板の特性を表−２に示す。

実施例７ 表面材料として熱溶融ポリエチレンフィルム処理した着
色織布を用いた以外は実施例５と同様の基材を使用し、
結合剤として実施例３で調製した水発泡性ポリイソシア
ネート樹脂（III）を使用して複合成型板を製造した。
製造条件はプレス温度を80℃にした以外は実施例５と同
様で、樹脂塗布量は表面材料に124g/m²、裏面材料に104
g/m²であった。この複合成型板の特性を表−２に示す。

実施例８ 実施例７と同様の基材及び結合剤を用いて複合成型板を
製造した。結合剤は水と１対１で混合し水エマルジョン
として芯層材料の軟質ポリウレタンフォームの両面にス
プレーした。含浸した樹脂量は187g/m²であった。軟質
ポリウレタンフォームへの水の含浸量が多いことからプ
レス温度を100℃、プレス時間４分とした。

この複合成型板の特性を表−２に示す。

実施例９ 実施例７と同様の基材を用い、実施例４で調製した水発
泡性ポリイソシアネート樹脂（IV）を使用して複合成型
板を製造した。製造条件はプレス温度70℃、プレス時間
３分、プレス圧10kg/cm²で、樹脂塗布量は表面材料に12
8g/m²、裏面材料に102g/m²であった。この複合成型板の
特性を表−２に示す。

実施例10 次の要領で水発泡性ポリイソシアネート樹脂（VI）を調
製した。

自己乳化型ポリフェニルメタンポリイソシアネート（日
本ポリウレタン工業製、コロネート3053、NCO含量29.5
％）1000部に、アミン誘導体ポリオール（一般式３に相
当）として、硬化牛脂アミドE50（アルキル分布：炭素
数18が63％、炭素数16が30％、エチレンオキサイド付加
モル数50、水酸基価48）199部を実施例１と同様の操作
で反応させ、水発泡性ポリイソシアネート樹脂を得た。

この樹脂のNCO含量は24％であった。

複合成型板の製造 実施例５と同様の基材を使用し、結合剤として実施例10
で調製した水発泡性ポリイソシアネート樹脂（VI）を使
用して複合成型板を製造した。製造条件は実施例５と同
様で、樹脂塗布量は表面材料に135g/m²、裏面材料に112
g/m²であった。この複合成型板の特性を表−２に示す。

比較例１ 次の要領でイソシアネート基末端プレポリマー（Ｖ）を
調製した。

ミリオネートMR−100 1000部とPEG−400（三洋化成工業
製、OHV280）131部とを80℃で３時間反応させ、イソシ
アネート基末端プレポリマーを得た。この樹脂のNCO含
量は25.0％であった。このようにして得た親水性ポリイ
ソシアネート樹脂（Ｖ）を使用して複合成型板を製造し
た。製造条件は実施例９とまったく同様で、樹脂塗布量
は表面材料132g/m²、裏面材料に106g/m²であった。この
複合成型板の特性を表−２に示す。

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｂ２９Ｌ 31:58 (56)参考文献 特開 昭57−207058（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−59004（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−47127（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−82733（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表面材料、裏打ち材料、芯層材料及び裏面
   材料を用いて、複合成型板を成形・製造するに際し、上
   記基材類の結合剤として水発泡性ポリイソシアネート樹
   脂を使用することを特徴とする複合成型板の成形・製造
   方法。
2. 【請求項２】水発泡性ポリイソシアネート樹脂が、分子
   中に２個以上のイソシアネート基を含有する有機ポリイ
   ソシアネート化合物及び／又はそのイソシアネート基末
   端プレポリマーとジアルコキシレートモノアルキルアミ
   ン、トリアルコキシレートモノアルキルジアミン、ジア
   ルコキシレートモノアルキルアミド及びトリアルコキシ
   レートモノアルキルアミドアミンに代表されるポリオキ
   シアルキレン付加高級脂肪族アミン誘導体の１種又は２
   種以上とを反応せしめて得られるものである請求項１記
   載の複合成型板の成形・製造方法。