JPH1158534A - 繊維強化ウレタン樹脂複層発泡体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 互いに密度が異なる繊維強化ウレタン樹脂低
密度発泡層及び高密度発泡層を有しかつ高強度・高剛性
・高断熱性を有する繊維強化ウレタン樹脂複層発泡体を
一工程で製造する方法を提供する。 【解決手段】 マット状強化繊維を含む繊維強化高密度
ウレタン樹脂発泡層1 と、固体状小片材料4 を含む低密
度ウレタン樹脂発泡層2 とが一体化された繊維強化ウレ
タン樹脂複層発泡体を製造する方法であって、注型用型
5 内に、発泡剤としての水を微量含んだポリウレタン樹
脂原液を注入した後、同型5 内に少なくとも１枚のマッ
ト状強化繊維3 を載置し、ついで該マット状強化繊維3
上に、発泡剤としての水を付着あるいは含浸している固
体状小片材料4 を充填して型締めする一連の工程をポリ
ウレタン樹脂原液6 の発泡が終了する前に完了すること
を特徴としている。繊維強化ウレタン樹脂複層発泡体
は、２層及び３層の場合がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高強度・高剛性・
高断熱性を有する繊維強化ウレタン樹脂複層発泡体の製
造方法に関するものである。

【０００２】ここで、繊維強化ウレタン樹脂複層発泡体
とは、互いに密度が異なる低密度ウレタン樹脂発泡層と
高密度繊維強化ウレタン樹脂発泡層とを有する繊維強化
ウレタン樹脂二層発泡体、および表面層としての高密度
繊維強化ウレタン樹脂発泡層と芯層としての低密度ウレ
タン樹脂発泡層とを有する三層の繊維強化ウレタン樹脂
サンドイッチ型発泡体を少なくとも包含する発泡体を意
味する。

【０００３】

【従来の技術】従来、互いに密度が異なる低密度ウレタ
ン樹脂発泡層と繊維強化高密度ウレタン樹脂発泡層を有
する繊維強化ウレタン樹脂複層発泡体を一工程で製造す
る方法としては、例えばつぎの方法が知られている。

【０００４】まず第１に、一回の注型発泡プロセスで実
施し、その際、モールド温度及び反応性樹脂原液の型に
対する発泡圧力を調整することにより、同一材料で連続
したフォーム芯部（コア）とソリッド表面部とを有する
ウレタン樹脂インテグラルスキンフオームを得る方法で
ある。

【０００５】この種の反応射出発泡成形品の製造の際に
は、反応性組成物原液の型内での流動性を良くするため
に、成形用型は通常３０〜６０℃に加熱保持される。一
方、反応性組成物原液は反応硬化時に発熱して型温度よ
りも高温（ウレタン樹脂の場合には１００℃程度）にな
る。注型後は、発泡剤を含む反応性組成物原液は反応硬
化と共に発泡し型に接する部分より冷却され、それによ
り型に接する部分に形成される気泡膜内のガスが冷却さ
れて凝縮し、この部分の気泡膜が萎縮して内部に較べて
高密度のスキン層が形成され、その後発泡成形品が脱型
可能な温度まで冷却されて脱型される。

【０００６】つぎに第２に、特開平８−２９１２０９号
公報に開示されているように、従来のフォームの表面硬
度の悪さを補うために、ポリウレタン樹脂原液を型内に
注入直後に成形型の雰囲気圧力を減圧状態とし、反応完
了前に、該成形型の雰囲気圧力を常圧状態または加圧状
態にすることにより、高密度・高硬度の外層部と、低密
度・低硬度の内層部を形成する方法である。

【０００７】また第３に、特公平３−６０２８０号公報
に開示されているように、下型の周辺に異なる複数の上
型をそれぞれヒンジ継手にて開閉自在に操作可能にし、
それぞれ異硬度のフォームの発泡性配合液を注型ヘッド
にて自動的に注入し、積層される各層のフォームを順次
成形するに当たり、被積層フォームのタックフリータイ
ムの終了直前または経過後に、次層のフォームの発泡性
配合液を注入し、異硬度の積層シートを得るという方法
である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
上記第１のインテグラルスキンフオームにおいては、ス
キン層はせいぜい１ｍｍ程度であり、しかもスキン層の
コア部に対するの密度比は３程度が限界である。つまり
コア部の密度を低く設定すると断熱性はでるが、スキン
層も密度が低くなり、しかも厚みが薄いために充分な強
度がでない。逆に強度を重視して、スキン層の密度を高
く設定すると強度・剛性は出るが、コア層の密度も高く
なり、断熱性が急激に低下する。簡潔に言えば、強度・
剛性と断熱製の両立が困難である。

【０００９】また従来の上記第２の方法によれば、成形
型内の圧力調整により異密度化を行なうため、インテグ
ラルスキンフオームの場合と同様に、外層部と内層部の
密度差を大きく設定することができず、やはり強度・剛
性と断熱性が両立できなかった。

【００１０】また、全体として低密度の成形品の強度を
補うために成形品表面に強化繊維あるいはＦＲＰを貼り
付ける方法が考えられるが、別工程での強化材作製ある
いは接着剤使用による貼り付け等を考えると、作業性、
コスト及び接着剤の溶剤揮散などによる環境汚染の問題
があった。

【００１１】さらに従来の上記第３の方法によれば、異
硬度フォーム成形のために複数の上型を用いるので、複
雑な型構造となり、１つ１つの型コストがかかり、大量
生産の際には、多大な設備投資が必要となる。また、各
層のフォームがタックフリータイムの終了直前あるいは
経過後になるまで、上型を交換して次層を注型できない
ため、成形時間が非常に長くなるという問題があった。

【００１２】本発明の目的は、上記の従来技術の問題を
解決し、発泡倍率の比率（コントラスト）の大きい繊維
強化高密度ウレタン樹脂発泡層と低密度ウレタン樹脂発
泡層とを一工程で成形することができて、断熱性と曲げ
強度・剛性のバランスがとれた成形品を高生産性で得る
ことができ、また、予め成形した発泡体に強化面材等を
接着材にて貼り合わせる必要がないので、作業性、施工
性に優れているうえに、表面部のマット状強化繊維の番
手及び枚数を適宜選択するにより、繊維強化ウレタン樹
脂複層発泡体の強度設計を自由に行なうことができる繊
維強化ウレタン樹脂複層発泡体の製造方法を提供するこ
とにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の請求項１記載の発明は、少なくとも１枚
のマット状強化繊維を含む繊維強化高密度ウレタン樹脂
発泡層と、固体状小片材料を含む低密度ウレタン樹脂発
泡層とが一体化された繊維強化ウレタン樹脂複層発泡体
を製造する方法であって、注型用型内に、発泡剤として
の水を微量含んだポリウレタン樹脂原液を注入した後、
同型内に少なくとも１枚のマット状強化繊維を載置し、
ついで該マット状強化繊維上に、発泡剤としての水を付
着あるいは含浸している固体状小片材料を充填して型締
めする一連の工程をポリウレタン樹脂原液の発泡が終了
する前に完了することを特徴としている。

【００１４】本発明の請求項２記載の発明は、少なくと
も１枚のマット状強化繊維を含む繊維強化高密度ウレタ
ン樹脂発泡層と、固体状小片材料を含む低密度ウレタン
樹脂発泡層とが一体化された繊維強化ウレタン樹脂複層
発泡体を製造する方法であって、注型用型内に、発泡剤
としての水を付着あるいは含浸している固体状小片材料
を充填した後、同型内に少なくとも１枚のマット状強化
繊維を載置し、ついで該マット状強化繊維上に、発泡剤
としての水を微量含んだポリウレタン樹脂原液を注入し
て型締めする一連の工程をポリウレタン樹脂原液の発泡
が終了する前に完了することを特徴としている。

【００１５】本発明の請求項３記載の発明は、少なくと
も１枚のマット状強化繊維を含む繊維強化高密度ウレタ
ン樹脂発泡層と、固体状小片材料を含む低密度ウレタン
樹脂発泡層とが一体化された繊維強化ウレタン樹脂複層
発泡体を製造する方法であって、注型用型内に、発泡剤
としての水を微量含んだポリウレタン樹脂原液を注入し
た後、同型内に少なくとも１枚のマット状強化繊維を載
置し、ついで該マット状強化繊維上に、発泡剤としての
水を付着あるいは含浸している固体状小片材料を充填
し、さらに該固体状小片材料上に少なくとも１枚のマッ
ト状強化繊維を載置し、最後に該マット状強化繊維上
に、発泡剤としての水を微量含んだポリウレタン樹脂原
液を注入して型締めする一連の工程をポリウレタン樹脂
原液の発泡が終了する前に完了することを特徴としてい
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態を、
図面を参照して説明する。

【００１７】まず、図１を参照すると、本発明の請求項
１記載の発明の方法により製造された繊維強化ウレタン
樹脂複層発泡体は、２層構成を有しており、その下層
は、マット状強化繊維(3) にほぼ含浸した高密度ウレタ
ン樹脂発泡層(1) よりなり、上層は、硬化に伴うウレア
結合生成により水を失った固体状小片材料(4) を含む低
密度ウレタン樹脂発泡層(2) よりなる。

【００１８】高密度ウレタン樹脂発泡層(1) はマット状
強化繊維(3) と別体のごとき様相を呈しているが、若干
表面に露出している部分はあるものの、マット状強化繊
維(3) 内部にも相当程度入り込んでいる。

【００１９】ここで、イソシアネートの線状反応におけ
る結合生成について説明すると、イソシアネートは末端
水素基含有ポリエーテルまたはポリエステルポリオール
と反応してウレタン結合を生成する。また、イソシアネ
ートは水あるいはアミンと反応してウレア結合を生成す
る。このウレア結合生成時に型内の水が消費される。

【００２０】なお、図示は省略したが、本発明の請求項
２記載の発明の方法により製造される繊維強化ウレタン
樹脂複層発泡体は、脱型後の上層と下層とが、上記の場
合とは逆になっているだけで、その構成は、図１に示す
ものとほゞ同様である。

【００２１】つぎに、図４を参照すると、本発明の請求
項３記載の発明の方法により製造された繊維強化ウレタ
ン樹脂複層発泡体は、上記請求項１記載の方法により製
造された発泡体に比べて、表裏層にマット状強化繊維
(3) に含浸した高密度ウレタン樹脂発泡層(1) を有し、
中央部は、硬化に伴うウレア結合生成により水を失った
固体状小片材料(4) を含む低密度ウレタン樹脂発泡層
(2) よりなる３層構成のサンドイッチ構造を有してい
る。

【００２２】つぎに、図２を参照して、本発明の請求項
１記載の発明の維強化ウレタン樹脂複層発泡体の製造方
法について説明する。

【００２３】すなわち、繊維強化ウレタン樹脂複層発泡
体を製造するには、まず、注型用型(5) 内に、水を付着
あるいは含浸している固体状小片材料(4) を充填し（図
２ａ参照）、ついで、マット状強化繊維(3) を所定枚数
載置し、最後に水を微量に含んだポリウレタン樹脂原液
(6) を注型用型(5) の平面あるいは曲面に対してほぼ均
一に流し込み、（図２ｂ参照）、型締め・硬化後に所望
の繊維強化ウレタン樹脂複層発泡体の成形品を得る（図
２ｃ参照）。

【００２４】なお、本発明の請求項２記載の発明の製造
方法については、注型用型(5) 内への材料の載置順が請
求項１の場合と逆である以外は、特記事項がないので、
その説明を省略する。

【００２５】つぎに、本発明の同一ウレタン樹脂材料で
の二層化の原理について、請求項１記載の発明の繊維強
化ウレタン樹脂複層発泡体の製造方法を例に挙げて、図
３を参照して説明する。

【００２６】まず、注型用型(5) に全ての材料をセット
して型締めした状態で、注型用型(5) 内の底面に存在す
る水を微量に含んだポリウレタン樹脂原液が触媒の作用
により徐々に発泡を始め、片側は型(5) に拘束されてい
るためにマット状強化繊維に含浸しながら型(5) の上面
部に向かう（図３ａ参照）。

【００２７】マットを通過した一定量の樹脂は、水を付
着あるいは含浸している固体状小片材料(4) に接触した
瞬間から、多量の水の影響で急速に発泡しはじめ（図３
ｂ参照）、所望の繊維強化ウレタン樹脂二層発泡体が形
成される。

【００２８】なお、本発明の請求項２記載の発明の繊維
強化ウレタン樹脂複層発泡体を製造する方法は、型(5)
内への材料の載置順が、上記請求項１記載の発明の繊維
強化ウレタン樹脂複層発泡体を製造する場合と逆である
以外は、特記事項がないので、説明を省略する。

【００２９】上記において、繊維強化高密度ウレタン樹
脂発泡層が形成された後、型内部の残りの発泡面積に対
して、充填された水を付着あるいは含浸している固体状
小片材料に含まれる水の量とマット状強化繊維間から浸
透したウレタン樹脂量の比率が悪いと（水が多いと）、
ウレア結合が多くなり脆くなる問題があるため、上記の
残りの発泡面積に対してマット状強化繊維を通過するウ
レタン樹脂量（体積）及び発泡面積内に存在させる水量
は最適なものとする必要がある。

【００３０】ここで、マット状強化繊維を通過するウレ
タン樹脂量は、マット状強化繊維の番手及び枚数、並び
に最初にポリウレタン樹脂原液に混合する微量の水量に
より決まる。これは、マット状強化繊維の番手及び枚数
によって、供給したウレタン樹脂に対する通過可能面積
（空隙率）が異なるためである。つまり、供給したウレ
タン樹脂に発生する全発泡圧と、マット状強化繊維層の
発泡圧に対する抵抗力のバランスにより内部に浸透する
樹脂量が決定される。その結果として、繊維強化高密度
ウレタン樹脂発泡層と低密度ウレタン樹脂発泡層の密度
比を自由に設定することが可能になる。

【００３１】なお、マット状強化繊維の番手及び枚数
は、求められる品質に応じて自由に設定できる。

【００３２】また、型内に供給するべきウレタン樹脂の
量は必要な断熱性等により自ずと決まってくる。つま
り、各層の必要な密度（発泡倍率）が分かれば、上記の
ように内部発泡面積に対するマット状強化繊維を通過す
る樹脂量を調整すれば良い。

【００３３】なお、マット状強化繊維にはもう１つの役
割があり、マット状強化繊維を通過して内部に向かうウ
レタン樹脂が急激な発泡圧の増加により逆浸透して、成
形品が繊維強化高密度ウレタン樹脂発泡層と低密度ウレ
タン樹脂発泡層が混在した状態にならないためのバリア
ー層の役割を果している。

【００３４】ここで、マット状強化繊維(3) の目付、及
び水を付着あるいは含浸している固体状小片材料(4) の
充填量については、特に制限はないが、マット状強化繊
維はバリアー層として機能する必要があるので目が詰ま
っている（目付が大きい）方が好ましく、水を付着ある
いは含浸している固体状小片材料(4) の充填量について
は、水を担持できて内部発泡面積をできるだけ稼げるも
のが良いので、隙間が多い（目付が小さい）方が好まし
い。また、各層の厚みは、マット状強化繊維の厚み及び
枚数により自由に設定できる。

【００３５】固体状小片材料(4) としては、例えば粒
状、塊状、短繊維状、または針状などの形態があげられ
る。

【００３６】つぎに、水の量について説明する。

【００３７】水の添加量については、本発明ではウレタ
ン樹脂発泡層を密度差をつけて複層化することが目的で
あり、最初にポリウレタン樹脂原液に含ませる水は、マ
ット状強化繊維を通過する程度の発泡圧を発生させるた
めに添加するものであるから、水を付着あるいは含浸し
ている固体状小片材料に担持させる水量よりかなり少な
くて良い。そのため、請求項では微量という表現を用い
た。

【００３８】水の添加重量の比率は、製造したい複層発
泡体の樹脂密度比により異なるので、特には規定しな
い。

【００３９】また、イソシアネート自体が開封後の放置
により吸水している場合には、水をポリウレタン樹脂原
液に添加しなくとも良い場合もある。

【００４０】ここで、ウレタン樹脂は、イソシアネー
ト、ポリオール、泡化触媒、ゲル化触媒及び発泡剤より
なる。

【００４１】イソシアネートとしては、ジフェニルメタ
ンジイソシアネート（ＭＤＩ）、ポリメチレンポリフェ
ニレンポリイソシアネート、トルエンジイソシアネート
（ＴＤＩ）、シクロヘキシルイソシアネート、メタキシ
レンジイソシアネートなどが挙げられるが、これらの変
性体を使用しても良い。

【００４２】ポリオールとしては、エチレングリコー
ル、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジ
プロピレングリコール、グリセリン、マンニトール、ペ
ンタエリスリトール、ジエチレントリアミンなどが挙げ
られる。

【００４３】泡化触媒としては、トリメチレンジアミ
ン、ジメチルベンジルアミン、テトラメチルヘキサメチ
レンジアミン等の３級アミンやジエタノールアミン、ジ
メチルアミノメタノールなどのアルカノールアミンが挙
げられる。

【００４４】ゲル化触媒としては、ジブチル錫ジラウレ
ート、オクタン酸錫、ジブチル錫ジアセテートなどの有
機金属化合物が用いられる。これらのうち、２種の触媒
の配合比率及び量を変化させることにより、泡化の立ち
上がり時間及び勾配を自由に設定することができる。

【００４５】発泡剤は本発明においては水を使用する
が、蒸留水である必要はなく水道水等の生活用水レベル
で充分である。

【００４６】また、水を付着あるいは含浸している固体
状小片材料は、型とマット状強化繊維との間に低密度ウ
レタン樹脂発泡層を形成させるための空間確保のために
用いられる。そのため、液体では問題があり、形状保持
性のあるものが求められる。従って、固体状小片材料
は、固体状及び半固体状小片材料の両方を含んで意味す
るものとする。

【００４７】ここで、固体状小片材料の例としては、木
粉、紙屑、廃プラ、ゴム粉等の廃材が挙げられる。また
チョップドファイバー、ミルドファイバー等の強化材で
も良い。強化材の材質としては、ガラス繊維、炭素繊
維、アラミド繊維等が挙げられる。さらには、ガラスバ
ルーン、炭酸カルシウム、クレー、マイカなどの充填材
でも良い。半固体状小片材料の例としては、吸水性樹
脂、寒天等が挙げられる。

【００４８】ただ、低密度ウレタン樹脂発泡層は断熱性
の観点からできるだけ小さなウレタン樹脂発泡セルが多
数含まれている必要があるため、水を付着あるいは含浸
している固体状小片材料は、粉状であれば粒径の粗いも
の、また繊維状であれば繊維長の長いもの等の内部空間
に対して嵩高であることが好ましい。つまり、水を付着
あるいは含浸している固体状小片材料の体積は全低発泡
空間体積の１０〜５０％であることが好ましい。その理
由としては、５０％より多い場合には内部の低密度ウレ
タン樹脂発泡層形成空間が密に詰まっていて、低密度ウ
レタン樹脂発泡層が充分に形成できないため、断熱性が
低下するし、逆に、１０％未満であると充分な低密度ウ
レタン樹脂発泡層を形成する空間が形成できないからで
ある。

【００４９】なお、以上のような固体状小片材料あるい
は半固体状小片材料を、マット状体あるいは網状体に擦
り込んで付着させて用いる場合もある。

【００５０】マット状強化繊維としては、例えば、チョ
ップドストランドマット、コンティニュアスマット、ク
ロス等が挙げられ、その材質としては、ガラス繊維、炭
素繊維、アラミド繊維等が挙げられる。

【００５１】その他、必要に応じて、内部離型剤、整泡
剤、安定剤、耐候性向上剤、着色剤などを添加すること
ができる。

【００５２】本発明により得られる発泡倍率の異なるウ
レタン樹脂複層発泡体は繊維強化低発泡層側が高強度・
高硬度であり、高発泡層側が断熱性を有することから、
補強のための面材の貼り付けを必要としないで、壁材・
床材等に好適に使用される。

【００５３】なお、図示は省略したが、本発明の請求項
２記載の発明の繊維強化ウレタン樹脂複層発泡体の製造
方法については、脱型後の上層と下層が、互いに逆にな
るだけで、上記請求項１記載の発明の繊維強化ウレタン
樹脂複層発泡体の製造方法の場合と、ほゞ同様である。

【００５４】つぎに、図５と図６を参照して、本発明の
請求項３記載の発明のサンドイッチ型の繊維強化ウレタ
ン樹脂複層発泡体の製造方法について説明する。

【００５５】まず図５を参照すると、注型用型(5) に水
を微量に含んだポリウレタン樹脂原液(6) を注型用型
(5) の平面あるいは曲面に対してほぼ均一に流し込み、
ついでマット状強化繊維(3) を所定枚数載置し（図５
ａ）、その上に水を付着あるいは含浸している固体状小
片材料(4) を型内平面に水平にほぼ凹凸のないように並
べ、さらにマット状強化繊維(3) 、ポリウレタン樹脂原
液(6) の順に型内に導入して（図５ｂ）、型締め・硬化
後に所望の成形品を得る（図５ｃ）。この時、固体状小
片材料(4) に担持された水は、急激な低発泡層形成の際
に、ウレア結合を形成しながら消費される。

【００５６】つぎに、本発明の同一ウレタン樹脂材料で
のサンドイッチ化の原理について、図６を参照して説明
する。

【００５７】注型用型(5) に全ての材料をセットして型
締めした状態で、まず表裏両側に存在する水を微量に含
んだポリウレタン樹脂原液が触媒の作用により徐々に発
泡を始め、表裏両面は型面に拘束されているためにマッ
ト状強化繊維に含浸しながら表裏両側から型内部に向か
う（図６ａ）。

【００５８】マット状強化繊維を通過した一定量の樹脂
は、水を付着あるいは含浸している固体状小片材料に接
触した瞬間から、多量の水の影響で急速に発泡しはじめ
（図６ｂ）、芯部には低密度ウレタン樹脂発泡層が充填
されてサンドイッチ成形品が形成される。

【００５９】表裏層が形成された後、型内部の発泡面積
に対して、マット状強化繊維間に存在する水の量とマッ
ト状強化繊維から浸透した樹脂量の比率が悪いとすなわ
ち水が多いと、ウレア結合が多くなり脆くなる問題があ
るため、上記内部発泡面積に対してマット状強化繊維を
通過するウレタン樹脂量（体積）及びマット状強化繊維
間に存在させる水量は最適化する必要がある。

【００６０】ここで、マット状強化繊維を通過するウレ
タン樹脂量は、マット状強化繊維の番手及び枚数、並び
に最初にポリウレタン樹脂原液に混合する微量の水量に
より決まる。これは、マット状強化繊維の番手及び枚数
により表裏層に供給したウレタン樹脂に対する通過可能
面積（空隙率）が異なるためである。

【００６１】つまり、表裏層に供給したウレタン樹脂に
発生する全発泡圧と、マット状強化繊維層の発泡圧に対
する抵抗力のバランスにより内部に浸透する樹脂量が決
定される。その結果として、表裏層と中間層の密度比を
自由に設定することが可能になる。

【００６２】なお、表面及び裏面に用いるマット状強化
繊維の番手及び枚数は求められる品質に応じて自由に設
定でき、必ずしも同じである必要はない。また、表裏面
に供給するウレタン樹脂の量は必要な断熱性により自ず
と決まってくる。つまり、必要な内部の密度（発泡倍
率）が分かれば、上記のように内部発泡面積に対するマ
ット状強化繊維を通過する樹脂量を調整すれば良い。

【００６３】また表裏面のマット状強化繊維はバリアー
層の役割を果たし、マット状強化繊維を通過して内部に
向かった樹脂が急激な発泡圧の増加により表面に押し上
げられ、成形品の表面が高密度ウレタン樹脂発泡層と低
密度ウレタン樹脂発泡層が混在した状態にならないよう
にしている点は、上記の場合と同様である。

【００６４】本発明の請求項３記載の発明のサンドイッ
チ型の繊維強化ウレタン樹脂複層発泡体の製造方法で
は、芯部を表面部より高発泡のウレタン樹脂発泡層とす
ることが目的であるが、その他の点は、上記請求項１記
載の発明の維強化ウレタン樹脂複層発泡体の製造方法の
場合とほゞ同様である。

【００６５】（作用）本発明の請求項１記載の発明は、
少なくとも１枚のマット状強化繊維を含む繊維強化高密
度ウレタン樹脂発泡層と、固体状小片材料を含む低密度
ウレタン樹脂発泡層とが一体化された繊維強化ウレタン
樹脂複層発泡体を製造する方法であって、注型用型内
に、発泡剤としての水を微量含んだポリウレタン樹脂原
液を注入した後、同型内に少なくとも１枚のマット状強
化繊維を載置し、ついで該マット状強化繊維上に、発泡
剤としての水を付着あるいは含浸している固体状小片材
料を充填して型締めする一連の工程をポリウレタン樹脂
原液の発泡が終了する前に完了することを特徴とするも
のである。

【００６６】また本発明の請求項２記載の発明は、脱型
後の上層と下層とが、上記請求項１記載の発明の場合と
は逆になるだけで、ほゞ同様の方法をことを特徴とする
ものである。

【００６７】さらに、本発明の請求項３記載の発明は、
表裏面の繊維強化高密度ウレタン樹脂発泡層と芯部の低
密度ウレタン樹脂発泡層とが一体化された３層構成のサ
ンドイッチ構造の繊維強化ウレタン樹脂発泡体を製造す
る方法であって、注型用型内に、発泡剤としての水を微
量含んだポリウレタン樹脂原液を注入した後、同型内に
少なくとも１枚のマット状強化繊維を載置し、ついで該
マット状強化繊維上に、発泡剤としての水を付着あるい
は含浸している固体状小片材料を充填し、さらに該固体
状小片材料上に少なくとも１枚のマット状強化繊維を載
置し、最後に該マット状強化繊維上に、発泡剤としての
水を微量含んだポリウレタン樹脂原液を注入して型締め
する一連の工程をポリウレタン樹脂原液の発泡が終了す
る前に完了することを特徴としている。

【００６８】本発明の方法によれば、いずれの場合も、
上記のような発泡倍率の比率（コントラスト）の大きい
繊維強化高密度ウレタン樹脂発泡層と低密度ウレタン樹
脂発泡層を一工程で成形できるために、低設備コストで
生産性良く複層パネルを製造できる。また、本質的に同
一のウレタン樹脂よりなり、同時成形のために層間が強
固に接着しており、経時安定性に優れている。

【００６９】また、予め成形した発泡体に強化面材等を
接着材にて貼り合わせる必要がないので、作業性、施工
性に優れているうえに、表面部のマット状強化繊維の番
手及び枚数を適宜選択するにより、繊維強化ウレタン樹
脂複層発泡体の強度設計を自由に行なうことができる。

【００７０】そして、上記いずれの繊維強化ウレタン樹
脂複層発泡体の製造方法の場合にも、水を付着あるいは
含浸している固体状小片材料の充填により、型内に高密
度ウレタン樹脂発泡層形成のための空間確保を行ない、
さらにその部分に存在する水により、急激な発泡が励起
されて繊維強化ウレタン樹脂複層発泡体を得ることがで
きる。

【００７１】

【実施例】つぎに、この発明の実施例を比較例とともに
説明する。

【００７２】実施例１ 図２に示す型(5) を用いて、図１に示す本発明の平板状
の繊維強化ウレタン樹脂複層発泡体を製造した。

【００７３】この実施例における実施条件は、下記の通
りであった。

【００７４】成形型サイズ；縦３００ｍｍ×横４００ｍ
ｍ×２０（厚み）ｍｍ イソシアネート；ＳＢＵイソシアネート０５８１（住友
バイエルウレタン樹脂株式会社製） ポリオール；ＳＢＵ Ｔｐｏｌｙｏｌ−６ＦＴ０３（同
社製） 重量混合比；イソシアネート：ポリオール＝１４４：１
００ 樹脂硬化品密度；１．２ｇ／ｃｍ³ （無発泡） なお、以下に記載の密度の単位はすべてｇ／ｃｍ³ とす
る。また、以下に記載の水及びアミン触媒の重量部はポ
リオール１００重量部を基準とする。

【００７５】また繊維強化高密度ウレタン樹脂発泡層及
び低密度ウレタン樹脂発泡層の密度の測定は、ＪＩＳＫ
７１１２に従って行ない、表面層及び内層の樹脂密度の
測定は、各層の焼成前の体積及び焼成（６３５℃）後の
重量変化により求めた。

【００７６】まず、イソシアネート、ポリオール、水
（ポリオールの０．２重量部）及びアミン触媒（ポリオ
ールの０．３重量部）を、合計重量が８２０ｇになるよ
うに配合して攪拌機にて混合した後に、成形型内に均一
に注入した。

【００７７】つぎに成形型の平面部と同一サイズ（３０
０×４００ｍｍ）にカットしたチョップドストランドマ
ット（商品名：グラスペース、＃４５０、品番：ＧＰ４
５０ＲＡ１８６ＳＳ、日東紡績株式会社製）を２枚重ね
て載置して、その上に、発泡剤としての水を付着あるい
は含浸している固体状小片材料として、２５ｍｍガラス
短繊維を１００ｇ程度（日東紡績株式会社製）に、水を
上記ポリオールに対して２．０重量部スプレーしたもの
を載置した。

【００７８】そして、型締め及び硬化後に脱型し、繊維
強化ウレタン樹脂二層発泡体を得た。

【００７９】密度測定の結果、繊維強化高密度ウレタン
樹脂発泡層の密度は０．７０で、低密度ウレタン樹脂発
泡層の密度は０．１９であった。また、成形にかかった
合計時間は５分であった。

【００８０】実施例２ まず、発泡剤としての水を付着あるいは含浸している固
体状小片材料として、木屑（平均粒径：７５０μｍ）１
５０ｇに、水を上記ポリオールに対して１．６重量部ス
プレーにて付着させたものをほぼ均一に型内に敷いた。

【００８１】つぎに、成形型の平面部と同一サイズ（３
００×４００ｍ）にカットしたチョップドストランドマ
ット（＃６００ Ａタイプ表面処理、日東紡績株式会社
製）を２枚重ねて載置し、最後にイソシアネート、ポリ
オール、水（ポリオールの０．２重量部）及びアミン触
媒（ポリオールの０．３重量部）を、合計重量が１１０
０ｇになるように配合して攪拌機にて混合した後に、成
形型内に均一に注入した。

【００８２】そして、型締め及び硬化後に脱型し、繊維
強化ウレタン樹脂二層発泡体を得た。

【００８３】密度測定の結果、繊維強化高密度ウレタン
樹脂発泡層の密度は０．８０で、低密度ウレタン樹脂発
泡層の密度は０．２４であった。また、成形にかかった
合計時間は５分であった。

【００８４】比較例１ 高密度ウレタン樹脂発泡層及び低密度ウレタン樹脂発泡
層を形成させるウレタン樹脂の配合は、以下の通りに設
定した。

【００８５】

【表１】 ２つの上型を用意し、まず、下型の型内にチョップドス
トランドマット（実施例１と同じもの）を２枚載置し、
１０ｍｍのクリアランスを形成する上型にて型締めし、
ウレタン樹脂を７００ｇ注入した。

【００８６】４分後に、高密度発泡層形成用ウレタン樹
脂がタックフリータイム前後であることを確認して、２
０ｍｍのクリアランスを形成する上型に交換し、型締め
後に、１４０ｇの樹脂を注入して硬化させ、繊維強化ウ
レタン樹脂二層発泡体を得た。

【００８７】密度測定の結果、繊維強化高密度ウレタン
樹脂発泡層の密度は０．６で、低密度ウレタン樹脂発泡
層の密度は０．１２であった。また、成形にかかった合
計時間は１０分であった。

【００８８】以上により、本発明による実施例１及び実
施例２は特公平３−６０２８０号公報の記載に準ずる比
較例１よりも高生産でウレタン樹脂二層発泡体を成形で
きることが確認できた。

【００８９】実施例３ 図５に示す型(5) を用いて、図４に示す本発明の平板状
のサンドイッチ型の繊維強化ウレタン樹脂複層発泡体を
製造した。

【００９０】この実施例における実施条件は、下記の通
りであり、上記実施例１の場合とほゞ同様とした。

【００９１】なお、全体密度の測定はＪＩＳＫ７１１２
に従って行ない、表面層及び内層の樹脂密度の測定は、
各層の焼成前の体積及び焼成（６３５℃）後の重量変化
により求めた。

【００９２】まず、成形後の全体密度が０．４程度にな
るように量を調整したイソシアネート、ポリオール、水
（ポリオールの０．２重量部）及びアミン触媒（ポリオ
ールの０．３重量部）を攪拌機にて混合し、その後この
配合物を２等分した。

【００９３】そして、分割配合物の１つを成形型に流し
込み、ついで成形型の平面部と同一サイズ（３００×４
００ｍｍ）にカットしたチョップドストランドマット
（＃６００、Ａタイプ表面処理、日東紡績株式会社製）
を２枚重ねて載置して、その上に木屑（平均サイズ：７
５０μｍ）１５０ｇに水を上記ポリオールに対して２．
０重量部になるようにスプレーにて付着させたものをほ
ぼ均一に型内に敷きつめた。

【００９４】さらに、上からチョップドストランドマッ
ト（同上）を２枚重ね、最後に２等分した残りのポリウ
レタン樹脂原液をチョップドストランドマット表面に均
一に流し込み、型締め後７分で脱型し、繊維強化ウレタ
ン樹脂複層発泡体を得た。

【００９５】成形品自体は表裏面から中央部に向かって
比較的徐々に密度が変化しているため、大まかではある
が、チョップドストランドマットの内側と外側に分類し
ての密度及び厚みの分布は以下の通りであった。

【００９６】

【表２】 ここで、全体密度とは、サンドイッチ発泡体全体の密度
を指す。

【００９７】比較例２ まず型内にチョップドストランドマット（実施例１と同
じもの）を２枚載置し、木屑（平均サイズ：７５０μ
ｍ）１５０ｇ（水を担持させないもの）を型面に均一に
供給し、チョップドストランドマット２枚（実施例１と
同じもの）を載置して型締め後、ウレタン樹脂（但し、
ポリオールに対して水は１．５重量部、触媒は０．３部
重量部添加）を全体密度が０．５程度になるように成形
型に注入し、１０分間硬化・冷却させてインテグラルス
キンフォームを得た。（ウレタン樹脂の型中央部での発
熱温度は１００℃程度であった。）この成型品の密度厚
み構成は以下のものであった。

【００９８】

【表３】 比較例３ まず型内にチョップドストランドマット（実施例１と同
じもの）を２枚載置し、木屑（平均サイズ：７５０μ
ｍ）１５０ｇ（水を担持させないもの）を型面に均一に
供給し、チョップドストランドマット２枚（同上）を載
置して型締め後、ウレタン樹脂（但し、ポリオールに対
して水は１．４重量部、触媒は０．３部重量部添加）を
全体密度が０．３０程度になるように成形型に注入した
直後、雰囲気圧力を５５０Ｔｏｒｒまで減圧し、２分後
に雰囲気圧力を７６０Ｔｏｒｒに変化させ５分間保持し
た。こうして、異硬度発泡体を得た。この成型品の密度
及び厚み構成は以下のものであった。

【００９９】

【表４】 つぎに、上記の３つの成形品について物性評価を行なっ
た結果を以下に示す。

【０１００】

【表５】 試験法 なお、曲げ強度は、ＪＩＳＫ７０５５に準じて行なっ
た。また、熱伝導率（５℃）は、ＪＩＳＡ１４１２の熱
流２枚法に準じて行なった。

【０１０１】以上のように、本発明は、比較例２のイン
テグラルスキンフォームに比較して同程度の密度で、曲
げ強度はほぼ同等で、熱伝導率（断熱性）に大幅な向上
が見られた。また、実施例３では比較例３と同程度の密
度で、曲げ強度・熱伝導率基に優れた結果が見られた。

【０１０２】

【発明の効果】本発明は、上述のように、まず請求項１
記載の発明は、少なくとも１枚のマット状強化繊維を含
む繊維強化高密度ウレタン樹脂発泡層と、固体状小片材
料を含む低密度ウレタン樹脂発泡層とが一体化された繊
維強化ウレタン樹脂複層発泡体を製造する方法であっ
て、注型用型内に、発泡剤としての水を微量含んだポリ
ウレタン樹脂原液を注入した後、同型内に少なくとも１
枚のマット状強化繊維を載置し、ついで該マット状強化
繊維上に、発泡剤としての水を付着あるいは含浸してい
る固体状小片材料を充填して型締めする一連の工程をポ
リウレタン樹脂原液の発泡が終了する前に完了すること
を特徴とするものである。

【０１０３】また本発明の請求項２記載の発明は、脱型
後の上層と下層とが、上記請求項１記載の発明の場合と
は逆になる繊維強化ウレタン樹脂複層発泡体の製造方法
である。

【０１０４】さらに、本発明の請求項３記載の発明は、
表裏面の繊維強化高密度ウレタン樹脂発泡層と芯部の低
密度ウレタン樹脂発泡層とが一体化された３層構成のサ
ンドイッチ構造の繊維強化ウレタン樹脂発泡体を製造す
る方法であって、注型用型内に、発泡剤としての水を微
量含んだポリウレタン樹脂原液を注入した後、同型内に
少なくとも１枚のマット状強化繊維を載置し、ついで該
マット状強化繊維上に、発泡剤としての水を付着あるい
は含浸している固体状小片材料を充填し、さらに該固体
状小片材料上に少なくとも１枚のマット状強化繊維を載
置し、最後に該マット状強化繊維上に、発泡剤としての
水を微量含んだポリウレタン樹脂原液を注入して型締め
する一連の工程をポリウレタン樹脂原液の発泡が終了す
る前に完了することを特徴としている。

【０１０５】本発明の方法によれば、いずれの場合も、
上記のような発泡倍率の比率（コントラスト）の大きい
繊維強化高密度ウレタン樹脂発泡層と低密度ウレタン樹
脂発泡層を一工程で成形できるために、低設備コストで
生産性良く複層パネルを製造できる。また、本質的に同
一のウレタン樹脂よりなり、同時成形のために層間が強
固に接着しており、経時安定性に優れている。

【０１０６】また、予め成形した発泡体に強化面材等を
接着材にて貼り合わせる必要がないので、作業性、施工
性に優れているうえに、表面部のマット状強化繊維の番
手及び枚数を適宜選択するにより、繊維強化ウレタン樹
脂複層発泡体の強度設計を自由に行なうことができる。

【０１０７】そして、上記いずれの繊維強化ウレタン樹
脂複層発泡体の製造方法の場合にも、水を付着あるいは
含浸している固体状小片材料の充填により、型内に高密
度ウレタン樹脂発泡層形成のための空間確保を行ない、
さらにその部分に存在する水により、急激な発泡が励起
されて繊維強化ウレタン樹脂複層発泡体を得ることがで
きるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の請求項１記載の発明により製造された
繊維強化ウレタン樹脂複層発泡体の断面図である。

【図２】本発明の請求項１記載の製造工程の１実施形態
を示す説明図である。

【図３】本発明によるウレタン樹脂成形での二層化の原
理を示す概念図である。

【図４】本発明の請求項３記載の発明により製造された
繊維強化ウレタン樹脂複層発泡体の断面図である。

【図５】本発明の請求項５記載の製造工程の１実施形態
を示す説明図である。

【図６】本発明によるウレタン樹脂成形でのサンドイッ
チ化の原理を示す概念図である。

【符号の説明】

１ 高密度ウレタン樹脂発泡層 ２ 低密度ウレタン樹脂発泡層 ３ マット状強化繊維 ４ 固体状小片材料 ５ 注型用型 ６ ポリウレタン樹脂原液

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ３２Ｂ 5/32 Ｂ３２Ｂ 5/32 // Ｂ２９Ｋ 75:00 105:04 105:08 Ｂ２９Ｌ 9:00

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１枚のマット状強化繊維を含
   む繊維強化高密度ウレタン樹脂発泡層と、固体状小片材
   料を含む低密度ウレタン樹脂発泡層とが一体化された繊
   維強化ウレタン樹脂複層発泡体を製造する方法であっ
   て、注型用型内に、発泡剤としての水を微量含んだポリ
   ウレタン樹脂原液を注入した後、同型内に少なくとも１
   枚のマット状強化繊維を載置し、ついで該マット状強化
   繊維上に、発泡剤としての水を付着あるいは含浸してい
   る固体状小片材料を充填して型締めする一連の工程をポ
   リウレタン樹脂原液の発泡が終了する前に完了すること
   を特徴とする、繊維強化ウレタン樹脂複層発泡体の製造
   方法。
2. 【請求項２】 少なくとも１枚のマット状強化繊維を含
   む繊維強化高密度ウレタン樹脂発泡層と、固体状小片材
   料を含む低密度ウレタン樹脂発泡層とが一体化された繊
   維強化ウレタン樹脂複層発泡体を製造する方法であっ
   て、注型用型内に、発泡剤としての水を付着あるいは含
   浸している固体状小片材料を充填した後、同型内に少な
   くとも１枚のマット状強化繊維を載置し、ついで該マッ
   ト状強化繊維上に、発泡剤としての水を微量含んだポリ
   ウレタン樹脂原液を注入して型締めする一連の工程をポ
   リウレタン樹脂原液の発泡が終了する前に完了すること
   を特徴とする、繊維強化ウレタン樹脂複層発泡体の製造
   方法。
3. 【請求項３】 少なくとも１枚のマット状強化繊維を含
   む繊維強化高密度ウレタン樹脂発泡層と、固体状小片材
   料を含む低密度ウレタン樹脂発泡層とが一体化された繊
   維強化ウレタン樹脂複層発泡体を製造する方法であっ
   て、注型用型内に、発泡剤としての水を微量含んだポリ
   ウレタン樹脂原液を注入した後、同型内に少なくとも１
   枚のマット状強化繊維を載置し、ついで該マット状強化
   繊維上に、発泡剤としての水を付着あるいは含浸してい
   る固体状小片材料を充填し、さらに該固体状小片材料上
   に少なくとも１枚のマット状強化繊維を載置し、最後に
   該マット状強化繊維上に、発泡剤としての水を微量含ん
   だポリウレタン樹脂原液を注入して型締めする一連の工
   程をポリウレタン樹脂原液の発泡が終了する前に完了す
   ることを特徴とする、繊維強化ウレタン樹脂複層発泡体
   の製造方法。