JP2006306043A - ウレタンスプレー表皮成形用の離型剤 - Google Patents
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Abstract
【課題】金型から離型したウレタン表皮成形品の表面の擦り跡残り、艶むら、艶上がりが生じることに対し、これらを防止する離型剤を提供する。
【解決手段】 ワックス成分を無含有タイプのウレタンスプレー表皮成形用の水性離型剤。本離型剤は、アミン当量が５００〜１００００ｇ/molであり、かつ、２５℃における動粘度（JIS k 2238)が３０〜１００００mm2/ｓであるアミノ変性シリコーンオイル、グリコール系界面活性剤、及びフッ素系界面活性剤を機能成分として含む。
【選択図】なし
【解決手段】 ワックス成分を無含有タイプのウレタンスプレー表皮成形用の水性離型剤。本離型剤は、アミン当量が５００〜１００００ｇ/molであり、かつ、２５℃における動粘度（JIS k 2238)が３０〜１００００mm2/ｓであるアミノ変性シリコーンオイル、グリコール系界面活性剤、及びフッ素系界面活性剤を機能成分として含む。
【選択図】なし
Description
本発明は、ウレタンスプレー表皮成形用の離型剤に関する。以下の説明で、固形分・各成分の濃度を示す「％」は、「質量％（重量％）」を意味する。
自動車用内装部品において、エアバックハンドル本体、パッドなどはウレタン材料を射出成形で、インスツルメントパネルのウレタン表皮部分はスラッシュ成形、スプレー成形などで成形されている。
金型とウレタン材料の離型を容易にするため、ウレタン成形時には金型に離型剤を塗布するのが一般的である。
ウレタン用の離型剤としては、ポリエチレンワックス系、α-メチルスチレン変性ジメチルポリシロキサン系などが用いられるが離型性が充分とはいえない。
このため、離型性を向上させるために、ワックス、シリコーン樹脂、オルガノポリシロキサン類などを配合した離型剤が開示されている(特許文献１・２等参照)。
しかし、この離型剤を用いての成形では、離型性は良いがウレタン表皮成形品の表面の、艶むら、艶上がり、擦り跡残り等が生じ外観品質が低下してしまう（特に、ワックスを含む場合）。
特開平７−３１６４３２号公報（特許請求の範囲等）
特開平７−２２８８８４号公報（特許請求の範囲等）
本発明は、上記にかんがみて、金型から離型したウレタン表皮成形品の表面の艶むら、艶上がり、擦り跡残り等が生じることに対し、これらを防止するウレタン表皮成形品用の離型剤を提供することにある。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意開発に努力する過程で、ウレタン本体の射出成形では、ワックスが離型剤成分の流れ防止として作用するため離型剤成分として必須とされていたが、ウレタン表皮のスプレー成形では必ずしもワックス成分が必要ではないことに着眼して、下記構成のウレタンスプレー表皮成形用の離型剤に想到した。
ワックス成分非含有タイプのウレタンスプレー表皮成形用の水性離型剤であって、
アミノ変性シリコーンオイル、グリコール系界面活性剤及びフッ素系界面活性剤を必須成分とし、
前記アミノ変性シリコーンオイルが、アミン当量が５００〜１００００ｇ/mol（望ましくは１２００〜９０００ｇ/mol）であり、かつ、動粘度（２５℃）（JIS k 2238；以下同じ。）が３０〜１００００mm2/ｓ（好ましくは５０〜１５００mm2/ｓ）であることを特徴とする。
アミノ変性シリコーンオイル、グリコール系界面活性剤及びフッ素系界面活性剤を必須成分とし、
前記アミノ変性シリコーンオイルが、アミン当量が５００〜１００００ｇ/mol（望ましくは１２００〜９０００ｇ/mol）であり、かつ、動粘度（２５℃）（JIS k 2238；以下同じ。）が３０〜１００００mm2/ｓ（好ましくは５０〜１５００mm2/ｓ）であることを特徴とする。
すなわち、アミノ変性シリコーンオイルとして、それぞれ特定範囲のアミン当量かつ特定動粘度とすることにより、十分な離型性が得られ、艶むら、艶上がり、擦り跡残り等がなく外観品質の良好な成形品が得られる。
上記アミノ変性シリコーンオイルとしては、ポリシロキサンの側鎖にアミノ基を導入したものを使用することが好ましい。
また、上記構成において、必須成分の濃度（原液基準）は、アミノ変性シリコーンオイル：０.１〜３０％、グリコール系界面活性剤：０.０５〜１０％、フッ素系界面活性剤：０.０５〜６％であることが好ましい。
さらには、アミノ変性シリコーンオイル（A)に対する前記グリコール系界面活性剤（B)の質量配合比が、(A)/(B)＝６/１〜２/１であることが好ましく、更には (A)/(B)＝５/１〜３/１であることが好ましい。
上記構成において、固形分（塗膜成分）の濃度（原液基準）が、０.２〜４０％が好ましい。
ワックス成分非含有タイプ、すなわち、ワックス無配合の離型剤のため、ウレタン表皮成形品の表面の擦り跡残り、艶むら、艶上がり等がなく外観品質の良好な成形品を提供でき、しかも、ワックス無配合でも、良好な離型性を確保できる（後述の表５〜６参照）。
本発明におけるワックス成分非含有タイプのウレタンスプレー表皮成形用の水性離型剤は、特定のアミノ変性シリコーンオイルを、グリコール系界面活性剤を用いて乳化安定化させたものである。
以下の説明で、金型塗布時（使用時）における水性離型剤（原液）の希釈の有無に関係なく、固形分（塗膜成分）の濃度（％）は、特に断らない限り、原液基準とする。
本発明で使用する、アミノ変性シリコーンオイルは、アミン当量：５００〜１００００ｇ/molであり、かつ、動粘度（２５℃）（JIS k 2238；以下同じ。）：３０〜１００００mm2／ｓであるものが、さらには、アミン当量：１２００〜９０００ｇ/molであり、かつ、動粘度（２５℃）：５０〜１５００mm2/ｓであるものが好ましい。
なお、アミン当量とは、アミン１個あたりの当量（g/equiv）で、分子量を１分子あたりのアミン数で割った値をいう。
上記アミノ変性シリコーンオイルは、特に限定されないが、ポリシロキサンの側鎖にアミノ基を導入したアミノ基含有オルガノポリシロキサンを使用することが好ましい。
アミノ変性シリコーンオイルの濃度は、０.１〜３０％の範囲とすることにより、十分な離型性が得られるとともに、艶むら・艶上がり、擦り跡残り等がなく外観品質の良好な成形品が得られる。
上記グリコール系界面活性剤としては、高級アルコールエチレンオキサイド付加物（ポリオキシエチレンアルキルエーテル）、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物、脂肪酸エチレンオキサイド付加物、多価アルコール脂肪酸エステルエチレンオキサイド付加物、高級アルキルアミンエチレンオキサイド付加物、脂肪酸アミドエチレンオキサイド付加物、ポリプロピレングリコールエチレンオキサイド付加物などが挙げられる。
好ましくは、炭素数６〜１８のポリオキシエチレンアルキルエーテル（エチレンオキサイド４〜２０mol付加物）であり、ポリオキシエチレンラウリルエーテルとポリオキシエチレンオクチルエーテルとの混合物、ポリオキシエチレンデシルエーテル（エチレンオキサイド４〜１４mol付加物）が挙げられる。
上記グリコール系界面活性剤の濃度を、０.０５〜１０％、好ましくは０.１〜６％の範囲とすることにより、アミノ基含有オルガノポリシロキサンの乳化を行うことができ、安定な離型剤（原液）が得られる。
また、フッ素系界面活性剤としては、フルオロアルキル基、ぺルフルオロアルキル基、ぺルフルオロアルケニル基に対して、カルボン酸塩基、リン酸塩基、スルホン酸塩基、４級アミン塩基、ポリオキシアルキレン基、アミノ基などを持つ化合物であり、アニオン性、カチオン性、ノニオン性のものが挙げられる。好ましくは、ぺルフルオロアルキル基、ぺルフルオロアルケニル基に対して、カルボン酸塩基、リン酸塩基、スルホン酸塩基、ポリオキシアルキレン基を持つ化合物が好ましく、α−ペルフルオロノネニルオキシ−ω−メチルポリエチレンオキシド、ペルフルオロアルキルスルホン酸ナトリウム塩が挙げられる。
上記フッ素系界面活性剤の濃度（配合量）としては、０.０５〜６％、好ましくは０.１〜４％の範囲とすることにより、前記アミノ変性シリコーンオイルと協同して、十分な離型性が得られ、艶むら、艶上がり、擦り跡残り等がなく外観品質の良好な成形品が得られる。
なお、アミノ変性シリコーンオイルの乳化をしやすくするために、グリコール系界面活性剤に加えて、酸成分（酢酸、プロピオン酸、酪酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、パルミチン酸等の脂肪酸；塩酸、硫酸、リン酸等の無機酸）を適宜配合してもよい。
この水性離型剤の固形分（塗膜成分）の濃度（原液基準）は、要求離型性、保管性（保存安定性）及び使用態様（希釈使用の有無等）に異なり、０．２〜４０％の範囲で適宜設定する。固形分濃度が低すぎると、保管時嵩高となるとともに、原液のままスプレー塗布しても一回の塗布で十分な離型性を得難い。逆に、固形分濃度が高過ぎると、成形品に対する離型剤の付着が多くなりベタツキが懸念されるとともに、艶むらや艶上りのグロス値の差が大きくなるおそれがある。
ここで、固形分（塗膜成分）とは、金型面に塗布したとき、揮発せずに塗膜成分として残るものをいい、例えば、アミノ変性シリコーンオイル等の塗膜成分となれば、常温で流動性を示すものも含む。
本発明の水性離型剤は、そのまま、あるいは、原液を適宜水で希釈（２〜５倍）して使用する。そして、塗布時における固形分濃度（塗布液濃度）は、離型性及び他の特性確保、スプレー塗布性の見地から、０．２〜３０％、好ましくは１〜２５％とする。
このときの金型面への離型剤の塗布量は、スプレー表皮のウレタン材料・肉厚等及び要求表面仕上がりにより異なるが、固形分量で通常、０．０１〜１０g/m2、好ましくは０．０４〜５ｇ/m2とする。
表１に、試験に用いたアミノ変性シリコーンオイル（略号：ＡＳＯ）の構造、アミン当量値（ｇ/mol）並びに２５℃における動粘度値（mm2/ｓ）を示す。
構造２：主鎖両末端にアミノ基を導入したもの。
表２に、試験に用いたグリコール系界面活性剤（略号：ＧＳＡＡ）の処方を示す。
次に、ウレタン表皮の耐光性を保護するモールドコートをスプレー塗布する。モールドコートとしてはアクリルエマルション系のものを使用した。
該モールドコートの上にウレタン表皮を下記の如く形成した。
表皮材料は、ポリエーテルポリオール、架橋剤、３級アミン触媒などを配合した配合ポリオールと、ＭＤＩ系イソシアネートとを質量配合比（ポリオール／ＭＤＩ＝３０/７０）でスタティックミキサーを用いて混合して調製した。
その混合液をスプレーで上記モールドコート上に、下記条件で塗布・硬化させた。
塗布条件：２０g/minの吐出速度で肉厚１．５mmとなるように塗布。
硬化条件：金型温度６５℃で１２０秒間硬化
そして、下記各項目の評価試験を行った。
そして、下記各項目の評価試験を行った。
〔離型性評価〕
連続３０ショット後の型面へのモールドコート及びウレタンの付着有無
○：モールドコート、ウレタンの付着なし
×：モールドコート、ウレタンの付着あり
〔艶むら評価〕
垂直壁面を設けた平板テストピース金型に、離型剤塗布、モールドコート塗布、ウレタンを塗布し模擬インスツルメントパネル端末部を成形。テストピースの中央部と壁面から３０mmの部位の６０°グロスをGardner Micro TRIで測定。その差が０.５以内であるかどうかを判定する。
○：差が０．５以内
×：差が０．５を超える場合
〔艶上がり評価〕
初期成形品と連続３０ショット後成形品の同一部位の ６０°グロスをGardner Micro TRI で測定して、その差が０．５ 以内であるかどうかを判定する。
○：差が０．５以内
×：差が０．５を超える場合
〔耐擦り性評価〕
テーパスクラッチテスタを使用。荷重０.２９Ｎでテストピース表面を擦り、1時間放置後の痕跡の有無を目視判定する。
○：擦り跡残りがない
×：擦り跡残りがある
＜試験結果及び考察＞
これらの評価試験における各実施例及び各比較例の結果をそれぞれ表５及び表６に示す。ワックス成分を含有せず、アミン当量が５００〜１００００ｇ/molでありかつ２５℃における動粘度が３０〜１００００mm2/ｓであるアミノ変性シリコーンオイル、グリコール系界面活性剤、フッ素系界面活性剤からなる各実施例の離型剤では、良好な離型性とともに、表面の艶むら・艶上がり、擦り跡残り等がなく外観品質の良好な結果が得られた。
連続３０ショット後の型面へのモールドコート及びウレタンの付着有無
○：モールドコート、ウレタンの付着なし
×：モールドコート、ウレタンの付着あり
〔艶むら評価〕
垂直壁面を設けた平板テストピース金型に、離型剤塗布、モールドコート塗布、ウレタンを塗布し模擬インスツルメントパネル端末部を成形。テストピースの中央部と壁面から３０mmの部位の６０°グロスをGardner Micro TRIで測定。その差が０.５以内であるかどうかを判定する。
○：差が０．５以内
×：差が０．５を超える場合
〔艶上がり評価〕
初期成形品と連続３０ショット後成形品の同一部位の ６０°グロスをGardner Micro TRI で測定して、その差が０．５ 以内であるかどうかを判定する。
○：差が０．５以内
×：差が０．５を超える場合
〔耐擦り性評価〕
テーパスクラッチテスタを使用。荷重０.２９Ｎでテストピース表面を擦り、1時間放置後の痕跡の有無を目視判定する。
○：擦り跡残りがない
×：擦り跡残りがある
＜試験結果及び考察＞
これらの評価試験における各実施例及び各比較例の結果をそれぞれ表５及び表６に示す。ワックス成分を含有せず、アミン当量が５００〜１００００ｇ/molでありかつ２５℃における動粘度が３０〜１００００mm2/ｓであるアミノ変性シリコーンオイル、グリコール系界面活性剤、フッ素系界面活性剤からなる各実施例の離型剤では、良好な離型性とともに、表面の艶むら・艶上がり、擦り跡残り等がなく外観品質の良好な結果が得られた。
これに対して、ワックスを含ませた比較例１・２は、離型性に問題は発生しないが、艶上り・耐擦り性等に問題（比較例２は艶むらも発生）が発生することが分かる。本発明のアミン等量若しくは動粘度のいずれかにおいて本発明の範囲外であるアミノ変性シリコーンオイルを用いた比較例３〜６は、離型性に問題が発生することが分かる。また、本発明の範囲内のアミノ変性シリコーンオイルをグリコール系界面活性剤で乳化させ、フッ素系界面活性剤を用いなかった比較例７は、離型性に問題が発生することが分かる。
Claims (5)
- ワックス成分非含有タイプのウレタンスプレー表皮成形用の水性離型剤であって、
アミノ変性シリコーンオイル、グリコール系界面活性剤及びフッ素系界面活性剤を必須成分とし、
前記アミノ変性シリコーンオイルが、アミン当量：５００〜１００００ｇ/molであり、かつ、動粘度（２５℃）（JIS k 2238；以下同じ。）：３０〜１００００mm2/ｓであることを特徴とするウレタンスプレー表皮成形用の離型剤。 - 前記アミノ変性シリコーンオイルが、アミン当量：１２００〜９０００ｇ/molであり、かつ、動粘度（２５℃）：５０〜１５００mm2/ｓであることを特徴とする請求項１記載のウレタンスプレー表皮成形用の離型剤。
- 前記アミノ変性シリコーンオイルが、ポリシロキサンの側鎖にアミノ基を導入したものであることを特徴とする請求項１又は２記載のウレタンスプレー表皮成形用の離型剤。
- 前記必須成分の濃度（原液基準）が、アミノ変性シリコーンオイル：０.１〜３０質量％、前記グリコール系界面活性剤：０.０５〜１０質量％、前記フッ素系界面活性剤：０.０５〜６質量％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のウレタンスプレー表皮成形用の離型剤。
- 固形分（塗膜成分）の濃度（原液基準）が、０.２〜４０質量％であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のウレタンスプレー表皮成形用の離型剤。
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