JP5170986B2

JP5170986B2 - ポリウレタンフォーム成型用水系離型剤組成物。

Info

Publication number: JP5170986B2
Application number: JP2006163068A
Authority: JP
Inventors: 信輔成松; 啓介大西; 敬山本; 隆彦梅田; 興二矢野
Original assignee: Neos Co Ltd
Current assignee: Neos Co Ltd
Priority date: 2006-06-13
Filing date: 2006-06-13
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2026-06-13
Also published as: JP2007331141A

Description

本発明はポリウレタンフォーム成型用水系離型剤組成物に関する。

ポリウレタンフォーム等の発泡成型品を製造するに際して、成型金型からの成型品の脱型を容易にするために、予め成型金型の内面に離型剤が塗布される。

その成型用離型剤としては、炭化水素系溶剤やフロン系溶剤にワックスやシリコーンオイル等の離型性物質を溶解・分散させた溶剤系離型剤が一般的に使用されてきた。しかし、溶剤系離型剤は、有機溶剤による引火・爆発の危険、また作業環境悪化や人体への影響等の点が問題視されている。

以上の問題から、溶剤系離型剤から水系離型剤への代替が提案されている（特許文献１、２）。

特に、近年は、大気環境保護への関心が高まり、化学物質に対する規制が厳しくなり、浮遊粒子状物質（ＳＰＮ）および光化学オキシダントによる大気汚染の防止を図るため、原因物質の一つである揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の工場・事業所からの排出抑制に関する「大気汚染防止法の一部を改正する法律案」が平成１６年３月９日に閣議決定後、平成１８年４月１日に施行され、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の使用を削減しようとする動きが高まっている。ここで、世界保健機構による分類において、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の沸点範囲は、５０−１００℃〜２４０−２６０℃とされている。

しかし、従来の水系離型剤組成物には、沸点１５０〜２５０℃の溶剤（特許文献１）、沸点１４０〜２５０℃の炭化水素系溶剤（特許文献２）等のＶＯＣが含有されている。

これは、ポリウレタンフォームの成型においてＶＯＣを含まない水系離型剤を用いると、離型性物質（ワックス類、シリコーン化合物、フッ素化合物）の乳化・分散に必要となる乳化剤の影響によって、成型品表面のスキン及び／またはセル荒れの発生、脱型性の悪化等の問題が生じてしまっていたためである。

一方、特許文献３には、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマーを用いたゴムホース製造のための水系離型剤が記載されている。しかし、ポリウレタンフォーム製造用離型剤については、ゴムホース製造用の離型剤では要求されない成型品のオープンセル性等の仕上がり性に優れていることが要求される。実際、上記ゴムホース製造用離型剤をポリウレタンフォーム成型用離型剤として用いても、満足な成形型からの脱型性、成型品の仕上がり性（オープンセル性）は得られない。

このような状況の下、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を含まない、いわゆる環境にやさしい離型性であって、なおかつ成型品の仕上がり性（オープンセル性等）に優れるポリウレタンフォーム成型用水系離型剤の開発が望まれている。
特開２００３−３２６５３３号公報特開２００５−１９９５０４号公報特開２００４−３０６４０９号公報

本発明は、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）成分を含まず、作業安全性、環境適性に優れ、成型品表面のオープンセル性、脱型性の向上された水系離型剤を提供することを課題とする。

本発明者らは、種々の重合体を含む離型剤組成物を用いて試験した結果、特定のＥＯ（オキシエチレン基）平均分子量とＰＯ（オキシプロピレン基）平均分子量との比（ＥＯ平均分子量／ＰＯ平均分子量）を有するポリオキシアルキレングリコールブロック共重合体を、ワックス類と共に用いることにより、ＶＯＣを含まない離型剤であっても、優れた脱型性及び成型品表面のオープンセル性を奏することを見出した。本発明者らは、上記知見に基づきさらに鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の項に関する：
項１．
ワックス類、及び
下記一般式（１）：
ＨＯ（ＡＯ）_a（ＢＯ）_b（ＡＯ）_cＨ（１）
［式中、ＡＯとＢＯとは互いに異なり、夫々、オキシエチレン基またはオキシプロピレン基を示す。
ａ及びｃは、同一または異なって、１以上の整数を示す。
ＡＯがオキシエチレン基の場合、ｂは１以上の整数を示す。
ＡＯがオキシプロピレン基の場合、ｂは０以上の整数を示す。］
により表されるポリマー成分の１種または２種以上、
を含むポリウレタンフォーム成型用水系離型剤組成物であって、
ポリマー成分中のポリオキシプロピレン部分の含有率Ｘｐｏ（％）：
Ｘｐｏ＝Ｍｐｏ／（Ｍｐｏ＋Ｍｅｏ）×１００
［式中、Ｍｐｏはポリオキシプロピレン部分の平均分子量を示し、Ｍｅｏは、ポリオキシエチレン部分の平均分子量を示す。］
が５５％より大きく、かつ
ポリマー成分の平均分子量Ｍが４００以上であることを特徴とするポリウレタンフォーム成型用水系離型剤組成物。

項２．
ワックス類１００重量部に対して前記ポリマー成分を１〜５０重量部含むことを特徴とする項１に記載のポリウレタンフォーム成型用水系離型剤組成物。

本発明のポリウレタンフォーム成型用水系離型剤は、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）成分を含まないため作業安全性及び環境適性に優れており、かつ成型品表面のオープンセル性及び脱型性に優れている。

以下に、本発明の詳細を実施形態に基づいて更に詳しく説明する。

本発明においてポリウレタンフォーム成型用水系離型剤とは、水系のポリウレタンフォーム成型用離型剤の中でも揮発性有機化合物（ＶＯＣ）成分を含まないものを示す。

本発明におけるワックス類としては、天然ワックス、合成ワックス等が使用できる。

天然ワックスとしては、植物系ワックス、動物系ワックス、鉱物系ワックス、石油ワックスが挙げられる。石油ワックスとしては、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタム等が挙げられる。

合成ワックスとしては、合成炭化水素ワックス、変性ワックス、水素化ワックス等が挙げられる。合成炭化水素ワックスとしては、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス等が挙げられる。

これらの中でも石油ワックス、合成炭化水素ワックスが好ましく、特に、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ポリエチレンワックスが好ましい。

本発明のポリウレタンフォーム成型用水系離型剤組成物において、ワックス類の配合量は、組成物全体の重量に対して、通常０．１〜５０重量％、好ましくは１〜３０重量％である。

本発明のポリウレタンフォーム成型用水系離型剤組成物に含有されるポリマー成分は、下記一般式（１）で表される：
ＨＯ（ＡＯ）_a（ＢＯ）_b（ＡＯ）_cＨ（１）
［式中、ＡＯとＢＯとは互いに異なり、夫々、オキシエチレン基またはオキシプロピレン基を示す。
ａ及びｃは、同一または異なって、１以上の整数を示す。
ＡＯがオキシエチレン基の場合、ｂは１以上の整数を示す。
ＡＯがオキシプロピレン基の場合、ｂは０以上の整数を示す。］。

また、当該ポリマー成分のポリオキシプロピレン部分の含有率Ｘｐｏ（％）：
Ｘｐｏ＝Ｍｐｏ／（Ｍｐｏ＋Ｍｅｏ）×１００
［式中、Ｍｐｏはポリオキシプロピレン部分の平均分子量（以下、単にＰＯ平均分子量と表すこともある）を示し、Ｍｅｏは、ポリオキシエチレン部分の平均分子量（以下、単にＥＯ平均分子量と表すこともある）を示す。］
は５５％より大きく、好ましくは６０％以上であり、より好ましくは８０％以上である。

ここで、ＡＯがオキシエチレン基を示す場合、ポリオキシエチレン部分の平均分子量は、（ＡＯ）_ａ部分の平均分子量と（ＡＯ）_ｃ部分の平均分子量との合計を示す。

同様に、ＡＯがオキシプロピレン基を示す場合、ポリオキシプロピレン部分の平均分子量は、（ＡＯ）_ａ部分の平均分子量と（ＡＯ）_ｃ部分の平均分子量との合計を示す。

一般式（１）で表されるポリマー成分は、上記範囲のＸｐｏを有し、かつ通常４００以上、好ましくは４００〜６０００、より好ましくは４００〜４５００の平均分子量Ｍを有する。

尚、平均分子量Ｍは、ＰＯ平均分子量及びＥＯ平均分子量の合計に相当する。

ポリオキシプロピレン部分の含有率Ｘｐｏ及び平均分子量Ｍの両方が上記条件を満たすポリマー成分を用いることによって、成型品のオープンセル性及び脱型性に優れたポリウレタンフォーム成型用水系離型剤組成物を得ることができる。

また、上記一般式（１）において、これらのポリマー成分１ｗｔ％水溶液の曇点は、通常７０℃未満、好ましくは５８℃以下である。

上記ポリマー成分は、１種単独でまたは２種以上混合して使用される。

本発明のポリウレタンフォーム成型用水系離型剤組成物において、ポリマー成分の配合量は、ワックス類１００重量部に対して、通常１〜５０重量部であり、好ましくは４〜４０重量部である。ワックス類に対するポリマー成分の割合を上記範囲とすることによって、成型品表面のオープンセル性及び脱型性に優れ、かつ成型品のスキン及びセルの荒れが発生し難いポリウレタンフォーム成型用水系離型剤組成物を得ることができる。

上記ワックス類を乳化させるために、本発明のポリウレタンフォーム成型用水系離型剤組成物には、乳化剤が添加され得る。本発明に使用される乳化剤としては、上記ワックス類を分散または乳化できるものであればよく、陽イオン性界面活性剤、陰イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤等が挙げられる。

陽イオン性界面活性剤としては、例えば、アルキルアミン塩、アルキルアンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩等が挙げられる。

陰イオン性界面活性剤としては、例えば、脂肪酸塩、アルキル硫酸塩、アルキルスルホン酸塩等が挙げられる。

非イオン性界面活性剤としては、アルキルエーテル、アルキルアミン、脂肪酸グリセリンエステル、ポリエチレンイミド等が挙げられる。

これらの乳化剤の配合量は、ワックス類１００重量部に対して、通常１００重量部以下であり、好ましくは５０重量部以下である。

本発明における離型剤組成物には、必要に応じて、シリコーン系化合物、フッ素系化合物、防錆剤、防腐剤、酸化防止剤、レベリング剤等の各種の添加剤を添加することも可能である。但し、それらの各種添加剤としては、目的とする揮発性有機化合物（ＶＯＣ）成分は全く含まず、離型性、成型品のオープンセル性及び作業環境を損なわないものが選択され、適量において使用される。

シリコーン系化合物としては、シリコーンオイル、シリコーンレジン、シリコーングリース、シリコーンゴム等が挙げられる。

シリコーンオイルとしては、例えば、ジメチルシリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル等が挙げられる。

フッ素系化合物としては、陰イオン性フッ素系化合物、陽イオン性フッ素系化合物、両性フッ素系化合物及び非イオン性フッ素系化合物が挙げられる。

陰イオン性フッ素系化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸塩、パーフルオロアルキルホスホン酸塩、パーフルオロアルキルカルボン酸塩等が挙げられる。

陽イオン性フッ素系化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルアンモニウム塩等が挙げられる。

両性フッ素系化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルベタイン等が挙げられる。

非イオン性フッ素系化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルアルキレンエーテル、パーフルオロアルケニルアルキレンエーテル等が挙げられる。

本発明のポリウレタンフォーム成型用離型剤は、本明細書中に特に明記した点以外については、当該分野において通常用いられるポリウレタンフォーム成型法と同様の方法によって使用することができる。

本発明のポリウレタンフォーム成型用離型剤を金型に塗布する方法としては、スプレー塗布または刷毛塗り等によって塗布する方法がある。金型に付着する離型剤の不揮発成分量は、１ｍ^２当り０．０１〜５００ｇ、好ましくは０．１〜１００ｇである。上記の量を金型に塗布することによって成型品のオープンセル性及び脱型性が十分に得られ、金型の汚れが少なく、かつ経済的にも有利である。

以下に、本発明を実施例によって説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

本発明ポリウレタンフォーム成型用離型剤の有効成分であるポリマーは、下記のようなＥＯ−ＰＯ−ＥＯ型、ＰＯ−ＥＯ−ＰＯ型またはＰＯ型に分類することもできる：
ＨＯ（ＥＯ）_ｋ（ＰＯ）_ｌ（ＥＯ）_ｍＨＥＯ−ＰＯ−ＥＯ型
ＨＯ（ＰＯ）_ｎ（ＥＯ）_ｏ（ＰＯ）_ｐＨＰＯ−ＥＯ−ＰＯ型
ＨＯ（ＰＯ）_ｑＨＰＯ型
［ここで、ＥＯはオキシエチレン基を示し、ＰＯはオキシプロピレン基を示す。
ｋ、ｌ、ｍ、ｎ、ｏ、ｐ及びｑは、同一または異なって、１以上の整数を示す。］
また、ＨＯ（ＥＯ）_ｒＨＥＯ型
［ここで、ＥＯはオキシエチレン基を示す。ｒは、１以上の整数を示す。］
により表されるポリマーも比較例の離型剤の成分として用いた。

実施例、比較例の離型剤の有効成分として用いたポリマーの特性を表１に示す。

表中、アデカプルロニックは、旭電化工業社製のポリマーである。

表中、Ｐｌｕｒｏｎｉｃは、ＢＡＳＦ社製のポリマーである。但し、＊印の曇点値は、１ｇサンプル＋１００ｇ水での値である。

実施例、比較例に用いたその他の配合成分の説明、特徴を表２に示す。

実施例１〜１６
実施例１〜１６で調整した離型剤組成物を表３に示す。
比較例１〜１０
比較例１〜１０で調整した離型剤組成物を表４に示す。
性能評価
６０〜６５℃に加温した試験用金型（アルミ製、成型品サイズ：１３ｃｍ×１０ｃｍ×４ｃｍ）に離型剤をスプレーガンで均一に約３ｇ塗布した。ポリウレタンフォーム用原料を混合攪拌し、試験用金型に注入した後、金型温度６０〜６５℃で６分間反応させた。その後、下記評価方法により評価を行った。
脱型性
試験用金型の上型を開いたときの荷重をプッシュプルスケールで測定した。尚、要した荷重が３５Ｎ未満である場合を◎、３５Ｎ以上４５N未満を○、４５Ｎ以上を×で表した。試験結果は、表３、４に示す通りである。
成型品のオープンセル性
成型した成型品の表面のオープンセル性を目視により評価した。尚、成型品の表面に形成されたセル全てがオープンセルとなっている状態をオープンセル率１００％、また成型品の表面に形成されたセル全てがクローズドセルとなっている状態をオープンセル率０％として、オープンセル率７５％以上を◎、５０％以上７５％未満を○、２５％以上５０％未満を△、０％以上２５％未満を×で表した。試験結果は、表３、４に示す通りである。

また、実施例１〜１２ならびに比較例４〜７、９及び１０について、平均分子量Ｍ及びポリマー成分中のポリオキシプロピレン部分の含有率Ｘｐｏと離型剤性能の評価との関係を図１に示す。

図１に示されるように、ポリマー成分中のポリオキシプロピレン部分の含有率Ｘｐｏ
が５５％より大きく、かつポリマー成分の平均分子量Ｍが４００以上であるポリマーを含有する離型剤が、優れた脱型性及び成型品のオープンセル性の両方を兼ね備えていることが分かる。

本発明は、ポリウレタンフォーム成型用水系離型剤組成物に関し、ポリウレタンフォームの製造に使用できる。

図１は、実施例１〜１２ならびに比較例４〜７、９及び１０について、平均分子量Ｍ及びポリマー成分中のポリオキシプロピレン部分の含有率Ｘｐｏと離型剤性能の評価との関係を示す散布図である。

Claims

ワックス類、及び
下記一般式（１）：
ＨＯ（ＡＯ）_a（ＢＯ）_b（ＡＯ）_cＨ（１）
［式中、ＡＯとＢＯとは互いに異なり、夫々、オキシエチレン基またはオキシプロピレン基を示す。
ａ及びｃは、同一または異なって、１以上の整数を示す。
ＡＯがオキシエチレン基の場合、ｂは１以上の整数を示す。
ＡＯがオキシプロピレン基の場合、ｂは０以上の整数を示す。］
により表されるポリマー成分の１種または２種以上、
を含むポリウレタンフォーム成型用水系離型剤組成物であって、
ポリマー成分中のポリオキシプロピレン部分の含有率Ｘｐｏ（％）：
Ｘｐｏ＝Ｍｐｏ／（Ｍｐｏ＋Ｍｅｏ）×１００
［式中、Ｍｐｏはポリオキシプロピレン部分の平均分子量を示し、Ｍｅｏは、ポリオキシエチレン部分の平均分子量を示す。］
が６０％以上であり、かつ
ポリマー成分の平均分子量Ｍが４００以上であり、
ワックス類１００重量部に対して前記ポリマー成分を４〜４０重量部含むことを特徴とするポリウレタンフォーム成型用水系離型剤組成物。