JP2017024271A - ポリウレタンフォーム成形用離型剤組成物および軟質ポリウレタンフォームの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、水系の離型剤では、ワックス等の蓄積からくる金型の汚れや、それに起因するポリウレタンフォームの表面セル状態の悪化などの問題があった。
(A)25℃における粘度が3,000〜50,000Pa・sであり、式(I):HO[R1 2SiO]mH………(I)
(式(I)中、R1は互いに同一でも異なっていてもよい、置換または非置換の1価の炭化水素基であり、mは、当該ポリジオルガノシロキサンの25℃における粘度を3,000〜50,000Pa・sにする値である。)で表される、両末端にシラノール基を有する直鎖状のポリジオルガノシロキサンと、
(B)有機チタン化合物と有機ジルコニウム化合物から選ばれる1種または2種以上の架橋触媒と、
(C)引火点が40℃以上で沸点が100〜230℃のナフテン系溶媒およびイソパラフィン系溶媒から選ばれる、1種または2種以上の溶媒を含有し、
前記(A)直鎖状ポリジオルガノシロキサンの含有量が0.1〜30質量%であり、かつ
前記(B)架橋触媒と前記(A)直鎖状ポリジオルガノシロキサンとの含有量の比率(質量比)が、1/10〜1/1であることを特徴とする。
本発明の第1の実施形態であるポリウレタンフォーム成形用離型剤組成物は、(A)25℃における粘度が3,000〜50,000Pa・sで、式(I):HO[R1 2SiO]mH………(I)で表される、両末端にシラノール基を有する直鎖状のポリジオルガノシロキサンと、(B)有機チタン化合物と有機ジルコニウム化合物から選ばれる1種または2種以上の架橋触媒と、(C)引火点が40℃以上で沸点が100〜230℃のナフテン系溶媒およびイソパラフィン系溶媒から選ばれる、1種または2種以上の溶媒を含有する。そして、前記(A)直鎖状ポリジオルガノシロキサンの含有量が0.1〜30質量%であるとともに、(B)架橋触媒と(A)直鎖状ポリジオルガノシロキサンとの含有量の比率(質量比)が、1/10〜1/1であることを特徴とする。
以下、本発明の第1の実施形態の各成分について説明する。
(A)成分は、式(I):HO[R1 2SiO]mH………(I)で表される両末端にシラノール基を含有する直鎖状のポリジオルガノシロキサンであり、3,000〜50,000Pa・sの粘度を有する。なお、このポリジオルガノシロキサンは、α,ω−ジヒドロキシポリジオルガノシロキサンと呼ぶことがある。また、本明細書において、粘度は、特段の定めがない限り25℃における値とする。
(B)成分である架橋触媒は、前記(A)成分であるα,ω−ジヒドロキシポリジオルガノシロキサンの架橋反応を促進する触媒である。(B)架橋触媒としては、有機チタン化合物と有機ジルコニウム化合物から選ばれる1種または2種以上を使用する。有機チタン化合物としては、アルコシキ基を含有するチタン化合物(以下、アルコシキ基含有チタン化合物という。)、チタンキレート化合物等が挙げられる。また、有機ジルコニウム化合物としては、アルコシキ基を含有するジルコニウム化合物(以下、アルコシキ基含有ジルコニウム化合物という。)、ジルコニウムキレート化合物等が挙げられる。
有機チタン化合物および有機ジルコニウム化合物の例を以下に示す。なお、化合物名の後の括弧内は商品名である。
(アルコシキ基含有チタン化合物(チタンアルコキシド))
チタンテトライソプロポキシド(オルガチックスTA−10、松本ファインケミカル社製)、チタンテトラ−n−ブトキシド(オルガチックスTA−25、松本ファインケミカル社製)、チタンブトキシダイマー(オルガチックスTA−22、松本ファインケミカル社製)、チタンテトラ−2−エチルヘキソキシド(オルガチックスTA−30、松本ファインケミカル社製)、ポリ(チタンテトライソプロポキシド)(A−10、日本曹達社製)、ポリ(チタンテトラ−n−ブトキシド)(B−10、日本曹達社製)、ポリ(トリ−n−ブトキシチタンモノステアレート)(TBSTA−400、日本曹達社製)
(チタンキレート化合物)
チタンジイソプロポキシビス(アセチルアセトネート)(オルガチックスTC−100、松本ファインケミカル社製)、チタンテトラアセチルアセトネート(オルガチックスTC−401、松本ファインケミカル社製)、チタンジオクチロキシビス(オクチレングリコレート)(オルガチックスTC−200、松本ファインケミカル社製)、チタンジイソプロポキシビス(エチルアセトアセテート)(オルガチックスTC−750、松本ファインケミカル社製)、チタンジイソプロポキシビス(トリエタノールアミネート)(オルガチックスTC−400、松本ファインケミカル社製)、チタンラクテートアンモニウム塩(オルガチックスTC−300、松本ファインケミカル社製)、チタンラクテート(オルガチックスTC−310、松本ファインケミカル社製)、ポリヒドロキシチタンステアレート(オルガチックスTPHS、松本ファインケミカル社製)
(その他の有機チタン化合物)
ポリ(チタンホスフェート)(P−151P、日本曹達社製)、ポリ(チタンアシレート)(S−152P、日本曹達社製)
(アルコシキ基含有ジルコニウム化合物(ジルコニウムアルコキシド))
ジルコニウムテトラ−n−プロポキシド(オルガチックスZA−45、松本ファインケミカル社製)、ジルコニウムテトラ−n−ブトキシド(オルガチックスZA−65、松本ファインケミカル社製)
(ジルコニウムキレート化合物)
ジルコニウムテトラアセチルアセトネート(オルガチックスZC−150、松本ファインケミカル社製)、ジルコニウムトリブトキシモノアセチルアセトネート(オルガチックスZC−540、松本ファインケミカル社製)
(B)/(A)が1/10未満では、耐久性のある離型性被膜を得ることができない。
(B)/(A)が1/1超では、硬化が遅れるため、被膜を十分に形成することができず、好ましくない。(B)/(A)は1/10〜6/10の範囲がより好ましい。
(C)成分である溶媒は、薄く均一な離型性被膜を形成するために、前記(A)成分を分散させる分散媒である。(C)成分は、引火点が40℃以上で沸点が100〜230℃のナフテン系溶媒と、引火点が40℃以上で沸点が100〜230℃のイソパラフィン系溶媒から選ばれる。
(C)成分である溶媒の引火点が40℃未満であると、作業の安全性および環境を悪化させるので好ましくない。また、引火点が40℃以上であっても沸点が100℃未満であると、作業環境を悪化させるので好ましくない。沸点が230℃を超えると、離型剤組成物を塗布した後の乾燥が著しく遅くなり、好ましくない。(C)成分の引火点はより好ましくは45〜70℃である。また、(C)成分の沸点はより好ましくは150〜210℃である。なお、沸点範囲は40℃以内であることが好ましい。
第1の実施形態のポリウレタンフォーム成形用離型剤組成物は、さらに、(D)式(II):R2 xN[(R3O)nH]3−x………(II)で表されるアルカノールアミンの1種または2種以上を含有することができる。
(D)成分を含有する離型剤組成物の使用により、ポリウレタンフォーム成形体の表面セル状態をさらに向上させることができる
(D)/(B)が1/1超では、離型性の被膜を形成することが難しい。(D)/(B)は、1/10〜1/1の範囲が好ましく、1/10〜8/10の範囲がより好ましい。
また、被膜強度を高める目的で、架橋成分となり得るシロキシ骨格を持つ成分を、本発明の目的を阻害しない範囲内において配合してもよい。架橋成分となり得る成分として、具体的には、アルコシキシラン(例えば、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトシキシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、テトラメトキシシランなど)、粘度100Pa・s以下の両末端アルコキシ変性シリコーンオイル(例えば、α,ω−ジメトキシ変性シリコーンオイル、α,ω−テトラメトキシ変性シリコーンオイル、α,ω−ヘキサメトキシ変性シリコーンオイルなど)、アルコシキシランの加水分解縮合物からなる液状または固形のレジン化合物(例えば、ポリメチルシルセスキオキサン、ポリシリケートなど)が挙げられる。
本発明の第2の実施形態である軟質ポリウレタンフォームの製造方法は、離型剤として、前記第1の実施形態のポリウレタンフォーム成形用離型剤組成物を使用し、コールドキュア方式により成形する工程を有することを特徴とする。
・ポリイソシアネート(例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート、トルエンジイソシアネート等)
・ポリオール(例えば、多官能アルコールまたは多官能アミンを出発物質として製造されるポリエーテルポリオール等)
・連鎖延長剤(例えば、エチレングリコール、トリエチレンジアミン等の多官能アルコールまたは多官能アミン)
・触媒(例えば、トリエチレンジアミン、ビス[(2−ジメチルアミノ)エチル]エーテル、N,N,N,N−テトラメチルヘキサメチレンジアミン等の3級アミン類、カルボン酸金属塩、ジブチルチンジラウレート等の有機スズ化合物)
・発泡剤(例えば、水、低沸点溶剤等)
・整泡剤(気泡調整剤)(例えば、ポリエーテルシロキサン系界面活性剤、シリコーン系整泡剤、含フッ素化合物系整泡剤)。
表1および表2に示す、(A)α,ω−ジヒドロキシポリジオルガノシロキサンと、(B)有機チタン化合物と、(C)溶媒と、(D)アルカノールアミンとを、それぞれ同表に示す組成(質量部)で配合して混合した。
なお、表1および表2中、α,ω−ジヒドロキシポリジオルガノシロキサンの後の括弧内は、25℃における粘度の値を示す。また、ポリ(チタンテトライソプロポキシド)としては、A−10(商品名、日本曹達社製)を、ポリ(チタンテトラ−n−ブトキシド)としては、B−10(商品名、日本曹達社製)を、チタンジイソプロポキシビス(エチルアセトアセテート)としては、オルガチックスTC−750(商品名、松本ファインケミカル社製)をそれぞれ使用した。さらに、イソパラフィン系溶媒としては、IPソルベント1620(出光興産社製、引火点;49℃、沸点;166〜202℃、芳香族揮発性溶剤の含有量;50ppm以下)を、ナフテン系溶媒としては、テクリーンN−16(新日本石油社製、引火点;42℃、沸点;160〜180℃、芳香族揮発性溶剤の含有量;4000ppm以下)をそれぞれ使用した。
60℃に加温したアルミニウムテストピース(縦100mm×横100mm×厚さ2mm)の表面に、離型剤組成物を刷毛塗りした後、60℃で10分間保持して乾燥させた。次いで、テストピースの表面を、布帛で繰り返し強く拭いた。そして、離型剤組成物の塗膜が肉眼で見て破壊されるまでの拭き回数で、離型剤としての耐久性を評価した。
60℃に加温したアルミニウムテストピース(縦100mm×横100mm×厚さ2mm)の表面に、離型剤組成物を刷毛塗りした後、60℃で10分間保持して乾燥させた。次いで、60℃に加温したままのテストピース1枚を、60℃に保持した金型の内壁面に沿って配置した後、以下に示す組成を有するポリウレタン発泡組成物を金型内に注入し、60℃で6分間保持して発泡させ硬化させた。
・ポリエーテルポリオール …………75質量部
(サンニックスFA−703、三洋化成工業社製、水酸基価33mgKOH/g)
・ポリマーポリオール …………25質量部
(サンニックスFA−728R、三洋化成工業社製、水酸基価28.5mgKOH/g)
・市水 ………… 4質量部
・トリエチレンジアミン系触媒 …………0.4質量部
(Niax Catalyst A−33、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製)
・ビス[(2−ジメチルアミノ)エチル]エーテル系触媒 …………0.1質量部
(Niax Catalyst A−1、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製)
・シリコーン整泡剤 …………0.5質量部
(Niax Silicone Y−10366J、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製)
・ポリイソシアネート …………32.15質量部
(コロネート 1021、東ソー社製、Index 95)
耐久性試験2に示す手順で発泡性ポリウレタン組成物を金型内で発泡させ硬化させた後、得られた成形体(ポリウレタンフォーム)を脱型した。そして、1回目の成形と脱型で得られたポリウレタンフォームの表面状態を肉眼で観察し、均一なオープンセル(表面に開口したセル)が形成されているかどうかを、以下の基準で10段階で評価した。
(評価基準)
1〜2…………開口径5mm以上のセルが目視で観察される。
3〜4…………開口径2mm以上5mm未満のセルが目視で観察される。
5〜6…………開口径1mm以上2mm未満のセルが目視で観察される。
7以上…………開口径1mm以上のセルは目視で観察されない。
なお、評価点数7以上は、車輌用シートとして合格レベルである。評価点数は、「10」が最高であり、セルの開口径が極めて小さく均一である。
離型剤組成物を25℃で30日静置した後、外観を観察した。判定は、透明液体で浮遊物、沈殿物、液分離の無い場合を「合格」とし、それ以外は「不合格」とした。
さらに、比較例4の離型剤組成物では、(B)架橋触媒としてチタンキレートが含有されており、組成物自体の保存安定性が不良である。また、得られる被膜のポリウレタンフォームに対する離型性および離型耐久性が十分でなく、ポリウレタンフォーム表面の発泡セルの状態が不良となる。
Claims (7)
- (A)25℃における粘度が3,000〜50,000Pa・sであり、式(I):HO[R1 2SiO]mH………(I)
(式(I)中、R1は互いに同一でも異なっていてもよい、置換または非置換の1価の炭化水素基であり、mは、当該ポリジオルガノシロキサンの25℃における粘度を3,000〜50,000Pa・sにする値である。)で表される、両末端にシラノール基を有する直鎖状のポリジオルガノシロキサンと、
(B)有機チタン化合物と有機ジルコニウム化合物から選ばれる1種または2種以上の架橋触媒と、
(C)引火点が40℃以上で沸点が100〜230℃のナフテン系溶媒およびイソパラフィン系溶媒から選ばれる、1種または2種以上の溶媒を含有し、
前記(A)直鎖状ポリジオルガノシロキサンの含有量が0.1〜30質量%であり、かつ
前記(B)架橋触媒と前記(A)直鎖状ポリジオルガノシロキサンとの含有量の比率(質量比)が、1/10〜1/1であることを特徴とするポリウレタンフォーム成形用離型剤組成物。 - さらに、(D)式(II):R2 xN[(R3O)nH]3−x………(II)
(式(II)中、R2は、炭素数1〜12のアルキル基、アリール基、アラルキル基から選ばれる1価の炭化水素基であり、2個の場合互いに同一でも異なっていてもよい。R3は、炭素数2〜4のアルキレン基である。xは0〜2の整数であり、nは1〜10の整数である。)で表されるアルカノールアミンの1種または2種以上を含有し、
当該(D)アルカノールアミンと前記(B)架橋触媒との含有量の比率(質量比)が、1/1以下であることを特徴とする請求項1記載のポリウレタンフォーム成形用離型剤組成物。 - 前記(D)アルカノールアミンは、アルカノール基1個を有する3級アルカノールアミンであることを特徴とする請求項2記載のポリウレタンフォーム成形用離型剤組成物。
- 前記(B)架橋触媒は、アルコキシ基を有する有機チタン化合物(但し、チタンキレート化合物を除く。)から選ばれる1種または2種以上の化合物を含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載のポリウレタンフォーム成形用離型剤組成物。
- 前記(B)架橋触媒は、ポリアルコキシチタン化合物から選ばれる1種または2種以上の化合物を含むことを特徴とする請求項4記載のポリウレタンフォーム成形用離型剤組成物。
- コールドキュア方式により成形する工程を有する軟質ポリウレタンフォームの製造方法であり、
前記成形工程において、離型剤として、請求項1乃至5のいずれか1項記載のポリウレタンフォーム成形用離型剤組成物を使用することを特徴とする軟質ポリウレタンフォームの製造方法。 - 前記成形工程における型温度が40〜80℃であり、密度が25〜70kg/m3の軟質ポリウレタンフォームを製造することを特徴とする請求項6記載の軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
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