CN1799805A - 用于塑料模具的脱模剂组合物和使用该组合物的组件 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于塑料模具的新颖不燃性脱模剂组合物，该组合物包含：(a)氢氟醚；(b)氟油；和(c)氟基表面活性剂，其中成分(a)的含量是50wt％或更大。组合物是低毒性的，不可燃的，比常规组合物更化学稳定，和一起带来剥离性的高持久性和足够的耐用性。

Description

用于塑料模具的脱模剂组合物和使用该组合物的组件
技术领域
本发明涉及能够降低对全球环境的负荷的组合物。本发明涉及脱模剂组合物，该组合物具有低的全球变暖潜力并且是低毒性的，不可燃的和化学稳定的。
背景技术
用于塑料模具的脱模剂分成便宜的硅氧烷基脱模剂和昂贵但具有良好制造质量的氟基脱模剂。在那些物质中，后者，即氟基脱模剂由于例如如下原因而称为塑料模具用脱模剂的主流。一种原因在于要使用的氟基脱模剂的数量可以小。另一个原因在于氟基脱模剂几乎不引起模头的污染。再一个原因在于氟基脱模剂几乎不转移到模塑制品。
在许多情况下，用于这样氟基脱模剂的活性成分是氟油、氟树脂、氟基表面活性剂等。如要求的那样，氟基脱模剂与硅油，粘结剂树脂等一起加入全氟烃(以下缩写为PFC)进行稀释。这样的PFC具有对于作为主要成分的有机氟化合物的适当溶解度和适当的沸点使得它可以挥发。此外，PFC具有对于人体的低毒性而且是不可燃的，故它急剧地用作溶剂(参见日本专利申请未决公开No.2000-694455)。
全球变暖成为近来严重的环境问题。希望抑制CO2排放数量的京都议定书的执行已经实施为防止全球变暖的一个措施。用于上述氟基脱模剂的PFC具有高全球变暖潜力，故它成为数量必须减少的物质。此外，塑料模塑制品的形状变复杂和变大，故要求脱模剂的性能的进一步改进。特别地，需要脱模剂的改进。
本发明的目的是提供，作为对PFC的溶剂替代选择的脱模剂组合物，该组合物具有低全球变暖潜力且是低毒性的、不可燃性的、与氟油和氟基表面活性剂相容，并且是化学稳定的。
本发明的另一个目的是提供通过模塑新颖脱模剂组合物获得的组件。
发明内容
本发明的发明人进行深入的研究以希望减轻缺陷，即上述脱模力的低持久性。结果是，他们发现用于塑料模具的脱模剂组合物的活性成分中的氟基表面活性剂极大地作为关键材料，由此完成本发明。
即，现已发现，为获得具有脱模力高持久性的塑料模具用不燃性脱模剂组合物，不仅要求有由氟油的凝聚破坏导致的脱除而且要求有由氟基表面活性剂的界面剥离导致的脱除。
根据本发明，提供：
(1)一种用于塑料模具的不燃性脱模剂组合物，包含：(a)氢氟醚；(b)氟油；和(c)氟基表面活性剂，其中成分(a)的含量是50wt％或更大以赋予不燃性；
(2)根据以上项目(1)的用于塑料模具的不燃性脱模剂组合物，其中成分(b)和成分(c)的总含量，相对于组合物总体是0.10wt％以上、10.0wt％以下；
(3)根据以上项目(1)或(2)的用于塑料模具的不燃性脱模剂组合物，其中成分(a)的沸点为20℃或更高和低于110℃，不具有闪点；
(4)根据以上项目(1)-(3)任意一项的用于塑料模具的不燃性脱模剂组合物，其中成分(a)由选自C4F9OCH3、C4F9OC2H5、和CHF2CF2OCH2CF3的分子式表示；
(5)根据以上项目(1)-(4)任意一项的用于塑料模具的不燃性脱模剂组合物，其中作为成分(b)的氟油在150℃下的蒸气压小于667Pa；
(6)根据以上项目(1)-(5)任意一项的用于塑料模具的不燃性脱模剂组合物，其中作为成分(b)的氟油在25℃下的表面张力小于3.2×10-2N/m；
(7)根据以上项目(1)-(6)任意一项用于塑料模具的不燃性脱模剂组合物，其中作为成分(b)的氟油包括由以下分子式表示的任意一种化合物或其混合物：
X-(CF2CFCl)n-X(2≤n≤10，n表示整数；X＝Cl或F)；
Y-(C3F6O)m-Y(10≤m≤50，m表示整数；Y＝F或全氟烷基)；
CF3O-[(C3F6O)l-(CF2O)k]-CF3(10≤l+k≤50，l和k各自表示整数)；或
CF3O-[(C2F4O)l-(CF2O)k]-CF3(10≤l+k≤50，l和k各自表示整数)；
(8)根据以上项目(1)-(7)任意一项的用于塑料模具的不燃性脱模剂组合物，其中通过加入作为成分(c)的氟基表面活性剂到水溶液体系中获得的表面张力数值为2.00×10-2N/m或更小。
(9)根据以上项目(1)-(8)任意一项的用于塑料模具的不燃性脱模剂组合物，其中作为成分(c)的氟基表面活性剂是含氟磷酸酯；和
(10)通过模塑根据以上项目(1)-(9)任意一项的用于塑料模具的不燃性脱模剂组合物获得的组件。
根据本发明，可以获得具有脱模力高持久性的塑料模具用不燃性和高度安全脱模剂组合物而不使用有机氟基溶剂如PFC。此外，可以通过模塑模塑剂降低塑料组件生产时的缺陷百分比。
由于具有低全球变暖潜力的溶剂的使用和氟基表面活性剂的加入，本发明的脱模剂组合物是低毒性的，不可燃，比常规组合物更化学稳定。因此，可以提供用于塑料模具的新颖不燃性脱模剂组合物，该组合物同时具有剥离性的高持久性和足够的耐用性。
此外，由于降低组件的粘附和刚施加脱模剂之后的脱模剂残留，通过模塑具有耐用性的新颖脱模剂获得的组件有助于缺陷百分比的降低。
本发明的其它特征和优点从如下内容是显然的。
具体实施方式
以下，通过优选的实施方案详细描述本发明。
作为要用于本发明的成分(a)的氢氟醚可以是各种氢氟醚的任意一种，只要该氢氟醚是不具有闪点和具有低全球变暖潜力的化合物。在干燥性能和可燃性消失方面化合物的沸点优选为20℃以上和低于120℃。更具体地，由选自C4F9OCH3、C4F9OC2H5、和CHF2CF2OCH2CF3的分子式表示的化合物包括，但不限于由Sumitomo 3M制造的HFE 7100、由Sumitomo 3M制造的HFE 7200、和由ASAHI GLASS CO.，LTD制造的AE 3000。
本发明的用于塑料模具的不燃性脱模剂组合物中氢氟醚的含量是50wt％或更大。在小于50wt％的含量下，作为氢氟醚的特性的不燃性和低化学侵袭由于任何其它成分的影响而不显现，结果是组合物变得可燃，或损害模塑制品或模头。
作为要用于本发明的成分(b)的氟油首先具有低表面张力以保证脱除性。氟油在25℃下的表面张力特别优选小于3.2×10-2N/m。表面张力等于或高于3.2×10-2N/m的油由于脱除性差的原因，不优选用于脱模剂。此外，为在高温下的模头中也保持稳定的脱除性，优选具有适当低蒸气压和几乎不挥发的油。更具体地，合适地使用在150℃下的蒸气压小于667Pa的油。在结构方面例如，如下物质可以用作满足这些性能的氟油：由X-(CF2CFCl)n-X表示的氯三氟乙烯低聚物衍生物(2≤n≤10，n表示整数；X＝Cl或F)；由Y-(C3F6O)m-Y表示的六氟环氧丙烷(以下缩写为HFPO)低聚物衍生物(10≤m≤50，m表示整数；Y＝F或全氟烷基)；直链全氟聚醚油；由CF3O-[(C3F6O)l-(CF2O)k]-CF3(10≤l+k≤50，l和k均表示整数)或CF3O-[(C2F4O)l-(CF2O)k]-CF3(10≤l+k≤50，l和k均表示整数)表示的六氟丙烯(以下缩写为HFP)或四氟乙烯(以下缩写为TFE)进行光氧化聚合获得的化合物。
更具体地，可以合适地使用市售氟油如由DAIKININDUSTRIES，LTD制造的Daifloil#20，由DAIKIN INDUSTRIES，LTD制造的DEMNUM S-20，由NOK Kluber制造的BARRIERTA J60，由Montecatini制造的Fomblin Y06，由Montecatini(现Salvey SolexisKK)制造的Fomblin M03，由Montecatini制造的Fomblin Z03，或由Du Pont制造的KRYTOX，但本发明不限于它们。
作为用作本发明特征的成分(c)的氟基表面活性剂也优选具有低表面张力以保证脱除性。在氟基表面活性剂向水溶液体系加入时水的表面张力优选为2.00×10-2N/m或更小。表面张力高于2.00×10-2N/m的氟基表面活性剂的脱除性差，故它几乎不可用于脱模剂组合物。满足以上条件的阴离子、阳离子、非离子、和两性结构的任意一种可以合适地用于氟基表面活性剂。更合适地使用含氟磷酸酯基表面活性剂。这样酯的例子包括，但不限于由通式(RfR2O)jPO(OR1)k(OH)l(OM)t表示的磷酸酯，或其盐(在通式中：Rf表示含有4-20个碳原子的氟烷基或氟烯基；M表示碱金属原子、铵基团、或取代铵基团；R1表示含有1-5个碳原子的烷基；R2表示-CH2CH(OR3)CH2-基团，条件是R3表示氢原子或含有1-10个碳原子的烷基；j表示1、2或3；l表示2、1或0，条件是由l表示的数字必须等于或小于(3-j)；k表示2、1或0，条件是由k表示的数字必须等于或小于3-(j+1)；和t表示3-(j+l+k))。
更具体地，每种市售氟基表面活性剂如：由Sumitomo 3M制造的Fluorad FC-135(最小表面张力：1.70×10-2N/m，离子性：阳离子)和由Sumitomo 3M制造的Fluorad FC-129(最小表面张力：1.70×10-2N/m，离子性：阴离子)；由Mitsubishi Metal Corporation制造的EFTOPEF-123A(最小表面张力：1.15×10-2[N/m]，离子性：阴离子)和由Mitsubishi Metal Corporation制造的EFTOP EF-123B(最小表面张力：1.54×10-2N/m，离子性：阴离子)；由DAINIPPON INK AND CHEMICALS制造的MEGAFACF-191(最小表面张力：1.34×10-2[N/m]，离子性：阴离子)和由DAINIPPON INK AND CHEMICALS制造的MEGAFAC F-177(最小表面张力：2.00×10-2[N/m]，离子性：非离子)；由ASAHI GLASS CO.，LTD制造的SURFLON S-121(最小表面张力：1.62×10-2[N/m]，离子性：阳离子)和由ASAHI GLASS CO.，LTD制造的SURFLON S-145(最小表面张力：1.70×10-2[N/m]，离子性：非离子)；和由DAIKIN INDUSTRIES，LTD制造的UNIDYNE DS-301(最小表面张力：1.85×10-2[N/m]，离子性：两性)和由DAIKIN INDUSTRIES，LTD制造的UNIDYNE DS-401(最小表面张力：1.74×10-2[N/m]，离子性：非离子)可以合适地使用，但本发明不限于它们。
当对应于脱模剂组合物中活性固体含量的(b)氟油成分和(c)氟基表面活性剂的总含量过大时，组合物的脱除性和脱除性的持久性良好，但脱模剂组合物会粘合到模塑制品的表面，因此会增加初始缺陷模塑制品的数目。相反，当总含量过小时，组合物不显示足够的脱除性。从上述观点，本发明的脱模剂组合物中氟油和氟基表面活性剂的总含量合适地为0.10wt％-10.0wt％(两者包括在内)。
除三种必要成分(a)，(b)，和(c)以外，只要组合物整体不具有可燃性，本发明的用于塑料模具的不燃性脱模剂组合物中可以任意使用各种添加剂和助溶剂。
通常，(a)氢氟醚具有与各种溶剂和材料的低相容性。特别地考虑到些情况，增容的溶剂如氢氟烃(以下缩写为HFX)或含氟醇通常用于均匀溶解(c)氟基表面活性剂。甚至在采用通用有机溶剂稀释(c)氟基表面活性剂的情况下也可以使用增容的溶剂。
本发明的上述用于塑料模具的不燃性脱模剂组合物在处理方法如浸泡，刷涂和喷涂的任何一种中发挥相同的效果。
本发明的具有耐用性的新颖脱模剂可降低在模塑时组件的粘附和和在刚施加脱模剂之后的脱模剂残留。因此，可以降低这样产物生产时的缺陷百分比。例如，脱模剂用于模塑塑料透镜、喷墨组件等。应当注意到本发明不限于上述模塑组件。
以下，通常实施例更具体地描述本发明。然而，本发明不限于这些实施例。
(实施例1)
制备具有如下组成的用于塑料模具的脱模剂组合物。
由Sumitomo 3M制造的HFE 7100                       92.00wt％
由DAIKIN INDUSTRIES，LTD制造的DEMNUM S-20         0.30wt％
由DAINIPPONINK AND CHEMICALS制造的MEGAFACF-191    0.20wt％
三氟乙醇                                          2.50wt％
1，3-双三氟甲基苯                                 5.00wt％
(实施例2)
制备具有如下组成的用于塑料模具的脱模剂组合物。
由Sumitomo 3M制造的HFE 7100                        80.00wt％
由Montecatini制造的FOMBLIN Y06                     0.30wt％
由Sumitomo 3M制造的Fluorad FC-135                  0.20wt％
IPA                                            4.00wt％
1，3-双三氟甲基苯                              5.00wt％
(实施例3)
制备具有如下组成的用于塑料模具的脱模剂组合物。
由ASAHI GLASS CO.，LTD制造的AE 3000            50.00wt％
由DAIKIN INDUSTRIES，LTD制造的Daifloil#20      0.15wt％
由DAIKIN INDUSTRIES，LTD制造的UNIDYNE S-401    0.20wt％
三氟乙醇                                       2.50wt％
1，3-双三氟甲基苯                              5.00wt％
(实施例4)
制备具有如下组成的用于塑料模具的脱模剂组合物。
由Sumitomo 3M制造的HFE 7100                    85.00wt％
由NOK Kluber制造的BARRIERTA J60                0.4wt％
由Mitsubishi Metal Corporation制造的EFTOP      0.35wt％
EF-123A
IPA                                            4.00wt％
1，3-三氟甲基苯                                5.00wt％
(对比例1)
制备具有如下组成的用于塑料模具的脱模剂组合物。
由Sumitomo 3M制造的HFE 7100                    98.00wt％
由DAIKIN INDUSTRIES，LTD制造的DEMNUM S-20      2.00wt％
(对比例2)
制备具有如下组成的用于塑料模具的脱模剂组合物。
由Sumitomo 3M制造的HFE 7100                    75.00wt％
由Sumitomo 3M制造的HFE 7200                    24.00wt％
由Montecatini制造的FOMBLIN Y06                 1.00wt％
(对比例3)
制备具有如下组成的用于塑料模具的脱模剂组合物。
由ASAHI GLASS CO.，LTD制造的AE 3000            30.00wt％
由DAIKIN INDUSTRIES，LTD制造的Daifloil#2            0.15wt％
由DAIKIN INDUSTRIES，LTD制造的UNIDYNE S-401         0.20wt％
IPA                                                 62.00wt％
1，3-双三氟甲基苯                                   5.00wt％
(对比例4)
制备具有如下组成的用于塑料模具的脱模剂组合物。
由ASAHI GLASS CO.，LTD制造的AE 3000                 85.00wt％
由NOK Kluber制造的BARRIERTA J60                     0.02wt％
由DAINIPPON INK AND CHEMICALS制造的MEGAFAC F-191    0.03wt％
IPA                                                 5.00wt％
1，3-双三氟甲基苯                                   5.00wt％
(对比例5)
制备具有如下组成的用于塑料模具的脱模剂组合物。
由Sumitomo 3M制造的HFE 7200                         85.00wt％
由Du Pont制造的特氟隆(注册商标)AF1600               15.00wt％
(对比例6)
制备具有如下组成的用于塑料模具的脱模剂组合物。
由Sumitomo 3M制造的HFE 7200                         60.00wt％
由Montecatini制造的FOMBLIN Y06                      15.00wt％
由DAINIPPON INK AND CHEMICALS制造的MEGAFAC F-191    0.10wt％
IPA                                                 5.00wt％
1，3-双三氟甲基苯                                   20.00wt％
评价上述各种脱模剂组合物每种的如下评价项目。
(可燃性)
评价通过Tagliabue密闭自动闪点测试仪(由RIGO CO.，LTD.制造的RFT-101)按照JIS k2265进行。即使其中没检测到闪点但在观察窗的上部分观察到测试火焰的扩大的情况由△指示。
(耐塑料性)
进行浸泡测试以确认对要模塑的塑料不发生相反的效果如溶解和溶胀。将每个试件(尺寸15×25×3mm)浸入本发明的每种脱模剂组合物1小时，在浸泡之后显示小于0.1％的重量变化率的试件由○指示，在浸泡之后显示0.1％以上和小于1％的重量变化率的试件由△指示，在浸泡之后显示1％或更大的重量变化率的试件由×指示。如下片用作试件。
PMMA(丙烯酸类)：Hitaloid(由Hitachi Chemical Co.，Ltd.制造)
聚碳酸酯(PC)：Lexan 123R(由GE Plastics Japan Ltd.制造)
聚砜(Psu)：UDEL聚砜
(脱除性)
为评价脱除性，将本发明的脱模剂组合物施加到SPCC钢板(尺寸15×25×3mm)，然后充分干燥溶剂。通过Aron Alpha(由TOAGOSEICO.，LTD.制造)将钢板和与用于耐塑料性评价相同的试件彼此粘合，生成物的剪切剥离力用作剥离力的物理性能替代选择。剪切剥离力小于100gf/cm2的产物由○指示，和剪切剥离力为100gf/cm2或更大的产物由×指示。
(持久性)
在将脱模剂施加到测试模头之后，将射注的数目计数直到发生下一次粘附。射注的数目用于评价脱模力的持久性。典型的模塑树脂是Psu和PC。在5,000次射注或更多之后也不显示粘附的产物由○指示，在500次射注之后但小于5,000次射注显示粘附拉物由△指示，在小于500次射注之后显示粘附的产物由×指示。
(脱模剂残留)
由于脱模剂对模塑制品的粘合，在脱模剂刚施加之后脱模剂在模塑制品上残留。其中当由眼睛观察时在小于5次射注之后剩余脱模剂消失的情况由○指示，在5次射注或更多但小于20次射注之后剩余脱模剂消失的情况由△指示，和剩余脱模剂在20次射注或更多之后消失的情况由×指示。
表1总结获得的结果。
表1
                    脱模剂的评价结果
  闪点           耐塑料性   脱除性       持久性   脱模剂残留
  ℃   PMMA   PC   Psu   PC   Psu
  实施例1   无   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○
  实施例2   无   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○
  实施例3   无   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○
  实施例4   无   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○
  对比例1   无   ○   ○   ○   ○   △   ×   ○
  对比例2   无   ○   ○   ○   ○   △   △   ○
  对比例3   35   ○   ○   ○   ○   ○   ×   ○
  对比例4   无   ○   ○   ○   △   ×   ×   ○
  对比例5   无   ○   ○   ○   ○   △   ×   ×
  对比例6   无   ○   ○   ○   ○   △   ×   ×
如表1所示，由于具有使用了低全球变暖潜力的溶剂和氟基表面活性剂的加入，本发明的脱模剂组合物是低毒性的，不可燃的，比常规组合物更化学稳定。因此，可以提供用于塑料模具的新颖不燃性脱模剂组合物，该组合物一起带来剥离性的高持久性和足够的耐用性。
此外，由于降低组件的粘附和刚施加脱模剂之后脱模剂的残留，通过模塑具有耐用性的新颖脱模剂获得的组件可归于缺陷百分比的降低。

Claims (10)

1.一种用于塑料模具的不燃性脱模剂组合物，包括：
(a)氢氟醚；
(b)氟油；和
(c)氟基表面活性剂，
其中成分(a)的含量是50wt％或更大以赋予不燃性。
2.根据权利要求1的用于塑料模具的不燃性脱模剂组合物，其中成分(b)和成分(c)的总含量，相对于组合物整体，是0.10wt％以上和10.0wt％以下。
3.根据权利要求1的用于塑料模具的不燃性脱模剂组合物，其中成分(a)的沸点为20℃以上和低于110℃，不具有闪点。
4.根据权利要求1的用于塑料模具的不燃性脱模剂组合物，其中成分(a)由选自C4F9OCH3、C4F9OC2H5、和CHF2CF2OCH2CF3的分子式表示。
5.根据权利要求1的用于塑料模具的不燃性脱模剂组合物，其中作为成分(b)的氟油在150℃下的蒸气压小于667Pa。
6.根据权利要求1的用于塑料模具的不燃性脱模剂组合物，其中作为成分(b)的氟油在25℃下的表面张力小于3.2×10-2N/m。
7.根据权利要求1的用于塑料模具的不燃性脱模剂组合物，其中作为成分(b)的氟油包括由以下分子式表示的任意一种化合物或其混合物：
X-(CF2CFCl)n-X(2≤n≤10，n表示整数；X＝Cl或F)；
Y-(C3F6O)m-Y(10≤m≤50，m表示整数；Y＝F或全氟烷基)；
CF3O-[(C3F6O)l-(CF2O)k]-CF3(10≤l+k≤50，l和k各自表示整数)；或
CF3O-[(C2F4O)l-(CF2O)k]-CF3(10≤l+k≤50，l和k各自表示整数)。
8.根据权利要求1的用于塑料模具的不燃性脱模剂组合物，其中通过加入作为成分(c)的氟基表面活性剂到水溶液体系中获得的表面张力数值为2.00×10-2N/m或更小。
9.根据权利要求1的用于塑料模具的不燃性脱模剂组合物，其中作为成分(c)的氟基表面活性剂具有含氟磷酸酯主链。
10.通过模塑根据权利要求1的用于塑料模具的不燃性脱模剂组合物获得的组件。
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