JP5622633B2 - 軟質ウレタンフォーム成形品用離型剤組成物 - Google Patents

Description

本発明は、軟質ウレタンフォーム成形品に対して優れた離型性、オープンセル形成性及び耐燃焼性を付与すると共に、当該成形品の連続的成形を可能にする離型剤組成物に関する。

軟質ウレタンフォーム成形品は、例えば、自動車用のシートや防音材等の材料として使用されており、該成形品には披接着性や防音性が要求されるために、この種の成形品の表面には、オープンセルと呼ばれる均一な孔が形成されていることが必要となる。

また、自動車用のシートや防音材等の成形品に対しては、安全性の観点から、難燃性が要求されているが、近年のハロゲン系難燃剤に対する法的な規制や製造コストの低減化等の観点から、軟質ウレタンフォーム成形品に配合される難燃剤の使用は低減化の傾向にある。

一方、この種の成形品の製造時には、ウレタン樹脂と金型との接着を抑制するために、一般的には離型剤が使用されている。しかしながら、離型剤の有効成分として使用される一般的なシリコーンオイルは可燃性の液体であるために、該シリコーンオイルは、該離型剤が塗布された金型から離型される成形品へ付着し、当該成形品の耐燃焼性を低下させる要因となっている。

さらに、軟質ウレタンフォームの成形に際しては、通常は、成形毎に離型剤が金型へ塗布されるために、作業工程の増加に伴って成形品の生産性が低下するだけでなく、離型剤の塗布時に発生する離型剤成分のミスト等の浮遊量の増加に伴って作業環境が悪化するという問題がある。

このため、当該分野においては、金型へ１回塗布するだけで、成形品の連続成形を可能にする離型剤が要請されている。

例えば、特許文献１には、連続成形を可能にする離型剤として、少なくともジメチルシリコーンオイルとペインタブル性シリコーンオイルとを混合してなる離型剤組成物が開示されている。しかしながら、該離型剤組成物を塗布した金型を使用して軟質ウレタンフォーム樹脂を成形する場合には、成型品の表面にオープンセルを形成させることが困難になるだけでなく、成形品へシリコーン成分が付着して当該成型品の耐燃焼性が低下するということが判明した（後述の比較例３参照）。

また、特許文献２には、連続成形を可能にする離型剤として、金型表面上での硬化温度が２０〜９０℃であって硬化皮膜の表面張力が１５〜２５ｄｙｎｅ／ｃｍとなる室温硬化型シリコーンゴムが開示されている。しかしながら、該室温硬化型シリコーンゴムを塗布した金型を使用して軟質ウレタンフォーム樹脂を成形する場合には、成型品の十分な離型性がもたらされないために、該離型剤を当該成形品の実用的な生産に使用することは困難であることが判明した（後述の比較例１及び２参照）。

特開２００３−４８２１８号公報 特開平７−３２９０９８号公報

本発明は、軟質ウレタンフォーム成形品に対して優れた離型性、オープンセル形成性及び耐燃焼性を付与すると共に、当該成形品の連続的成形を可能にする離型剤組成物を提供するためになされたものである。

即ち、本願発明は、下記の成分（１）〜（３）を含有する軟質ウレタンフォーム成形品用離型剤組成物に関する：
（１）皮膜形成性シリコーン、
（２）２５℃で１００００ｃＳｔ以上の動粘度を示すジメチルポリシロキサン及び
（３）該シリコーンと該ジメチルポリシロキサンを溶解する溶剤。

本発明による軟質ウレタンフォーム成形品用離型剤組成物を使用することによって、軟質ウレタンフォーム成形品に対して優れた離型性、オープンセル形成性及び耐燃焼性を付与すると共に、当該成形品の連続的成形が可能となる。

上記の成分（１）としては、一般的な皮膜形成性シリコーンを使用することができるが、特に好ましいシリコーンは、金型への塗布後に空気中の水分と反応して皮膜を形成する縮合硬化型シリコーンポリマーを主成分とする皮膜形成性シリコーンである。

このような縮合硬化型シリコーンポリマーとしては、脱アルコール型シリコーンポリマー、脱オキシム型シリコーンポリマー及び脱酢酸型シリコーンポリマーが挙げられるが、金型の腐食防止の観点からは、脱アルコール型シリコーンポリマー及び脱オキシム型シリコーンポリマーが好ましい。
この種の皮膜形成性シリコーンとしては、「ＰＲＸ−３０８」（東レ・ダウコーニング社製の脱オキシム型皮膜形成性シリコーン）及び「ＳＲ−２４００」（東レ・ダウコーニング社製の脱アルコール型皮膜形成性シリコーン）等が例示される。

成分（１）の一般的な含有量は、離型剤組成物１００重量部あたり０．７５〜７．５重量部、好ましくは１〜５重量部であり、該含有量が０．７５重量部未満の場合には、離脱型及びオープンセル形成性が得られず、また、該含有量を７．５重量部よりも多くしても、得られる効果に変化はなく、非経済的である。

上記の成分（２）としては、一般式ＣＨ_３−[Ｓｉ(ＣＨ_３)_２−Ｏ]_ｎ−Ｓｉ(ＣＨ_３)_２−ＣＨ_３ （式中、ｎは８００〜１５００の数を示す）で表されるジメチルポリシロキサンが挙げられる。
この種のジメチルポリシロキサンとしては、「ＫＦ９６−１００００」（信越シリコーン社製のジメチルポリシロキサン）及び「ＫＦ９６−１０００００」（信越シリコーン社製のジメチルポリシロキサン）等が例示される。

２５℃におけるこの種のジメチルポリシロキサンの動粘度は１００００ｃＳｔ以上、好ましくは、１００００〜１０００００ｃＳｔであり、該動粘度が１００００ｃＳｔ未満の場合には、成形品の耐燃焼性が得られず、また、１０００００ｃＳｔより高くなると、取り扱いが難しくなり、製造が困難となる。

成分（２）の一般的な含有量は、離型剤組成物１００重量部あたり０．１〜７．５重量部、好ましくは０．５〜３重量部であり、該含有量が０．１重量部未満の場合には、十分な離型性が得られず、また、該含有量が７．５重量部よりも多くなると、離型剤液の粘度が高くなるため、離型剤液の塗布作業が困難となる。

上記の成分（３）としては、上述の成分（１）及び（２）を溶解する溶剤であって、金型内での成形温度（通常は、５０〜７０℃）において蒸発する溶剤が使用される。
この種の溶剤としては、特に限定的ではないが、ヘキサン、オクタン、ノナン、メチルシクロヘキサン、トルエン、キシレン、ジメチルエーテル、及びジエチルエーテルから選択される１種又は２種以上の溶剤が例示される。

成分（１）と成分（２）の相対量に関して言えば、これらの成分の合計量（１００重量部）に対して、成分（２）を２５〜５０重量部、好ましくは３０〜４０重量部配合する。
この場合、成分（２）の含有量が２５重量部未満の場合には、十分な離型性及びオープンセル形成性が得られず、また、該含有量が５０重量部よりも多くなると、成形品の耐燃焼性及びオープンセル形成性が得られない。

なお、成分（１）と成分（２）の混合物の含有量は、離型剤組成物１００重量部に対して、１〜１５重量部、好ましくは２〜１０重量部であり、該含有量が１重量部未満の場合には、十分な離型性が得られず、また、該含有量を１５重量部よりも多くしても、得られる効果に変化はなく、非経済的である。

本発明による離型剤組成物には、必要に応じて、防錆剤、触媒、界面活性剤等の常套の添加剤を、本発明の目的を阻害しない範囲内において、適宜配合してもよい。

本発明による離型剤組成物は、当該分野において常用されている軟質ウレタンフォーム成形法とおける用法に従って使用することができ、該離型剤組成物を金型に塗布する方法としては、スプレー塗布、刷毛塗り、ディッピング等が挙げられる。

上記の離型剤組成物を金型の内壁に塗布した後、通常は、金型の温度を約５０〜７０℃に設定して約１５〜９０分間保持して該離型剤組成物中の揮発性成分を蒸発させることによって、該内壁表面上に皮膜を形成させる。この場合、金型に付着させる離型剤組成物中の不揮発成分の付着量は、一般的には０．１〜１００ｇ／ｍ^２、好ましくは１〜３０ｇ／ｍ^２であり、これによって、成形品の離型性と仕上がり性の点で十分な持続性が得られる。

上述のようにして内壁に離型剤皮膜が形成された金型内へ、発泡性ウレタン樹脂組成物を注入し、該樹脂組成物を発泡硬化させた後、軟質ウレタンフォーム成形品を離型させることによって、適正なオープンセルと優れた耐燃焼性が付与された軟質ウレタンフォーム成形品が製造される。この場合、該成形品の離型性は実用上十分なものであり、また、該成形品は、本発明による離型剤組成物を金型の内壁に一回塗布するだけで、一般的には、約１０〜５０回連続的に製造することができる。

なお、発泡性ウレタン樹脂組成物としては、当該分野において従来から使用されているものを適宜使用すればよく、特に限定的ではないが、次の成分を含有する発泡性ウレタン樹脂組成物が挙げられる：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、多官能アルコールもしく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及びトリエチレンジアミン等の多官能アルコールもしくは多官能アミン）、発泡剤（例えば、水及び低沸点溶剤等）、触媒（例えば、１、４−ジアザビシクロ［２、２、２］オクタン、スタナスオクトエート等のアミン系化合物もしくは有機金属化合物、補強剤及び気泡調整剤（例えば、ポリエーテルシロキサン系界面活性剤）。

本発明を以下の実施例と比較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。
実施例１〜４及び比較例１〜９
これらの実施例と比較例に係る離型剤組成物の製造原料を以下の表１に示す。

以下の表２に示す成分（１）〜（３）を室温で攪拌混合することによって種々の離型剤組成物を調製した。

得られた離型剤組成物２０ｇをスプレーガン（イワタ社製「カップガンＷ−１０１」；口径１ｍｍ）を用い、アルミニウム製の金型１（成形品形状：１０ｃｍ×１３ｃｍ×４ｃｍの直方体）の内壁に塗布した後、６５℃で１時間加熱し、以下の手順により、成形品の離型性を評価した。

該発泡性ウレタン樹脂組成物を金型内で発泡硬化させた後、金型からの成型品の抜き取りに要する荷重をプッシュプルスケールで測定し、該荷重を脱型力とした。成形品を金型から抜き取った後、金型の内壁に離型剤組成物を再度塗布することなく、当該金型内へ上記の発泡性ウレタン樹脂組成物を注型し、該樹脂組成物を発泡硬化させた後、金型からの成型品の抜き取りに要する荷重をプッシュプルスケールで測定した。以降、同様の成形工程を繰り返し、該成形工程を合計１０回おこなった。

脱型時に要した金型開放荷重の平均値が４０Ｎ未満の場合の離型性を「○」で表示し、該平均値が４０Ｎ以上であるか、又は成形品が金型に張り付いた場合の離型性を「×」で表示する測定結果を以下の表３に示す。

上述の成形工程によって得られた成形品の表面状態をデジタルマイクロスコープで観察し、以下の基準に従って成形品のオープンセル形成性を評価した。
即ち、成形品の表面に直径２００〜５００μｍの範囲でオープンセルが形成された場合を「○」で表示し、また、該表面に直径１００〜１５００μｍの範囲でオープンセルが形成された場合を「△」で表示し、さらに、該表面にオープンセルは形成されずにウレタン膜（所謂「スキン」）が形成された場合又は発泡性ウレタン樹脂組成物が完全に発泡しないで成型品の表面部と内部に大きな穴（所謂「ボイド」）が形成された場合を「×」で表示し、評価結果を以下の表３に示す。

前記の配合処方に従って調製した離型剤組成物２ｇを金型２（成形品形状２ｃｍ×２ｃｍ×１３ｃｍの直方体）の内壁に塗布し、６５℃で１時間加熱した後、以下の手順によって成形品の耐燃焼性を評価した。
即ち、前記の配合処方によって調製した発泡性ウレタン樹脂組成物３ｇを金型２内へ注型し、該樹脂組成物を発泡硬化させた後、金型から抜き取った成形品の耐燃焼性を、米国保険業者安全試験所策定のＵＬ９４燃焼試験方法に基づき、以下の手順と基準に従って評価した。

試験片としての成形品を垂直方向に吊り下げ、該試験片の下端部に１０秒間接炎し、その後、試験片の炎が消えた後、該試験片の下端部にさらに１０秒間接炎し、１回目と２回目の接炎終了後の燃焼時間を測定し、その合計を燃焼時間とした。各試験片における有炎と無炎の燃焼時間の合計が１０秒以内の場合を「○」で表示し、該燃焼時間の合計が１０秒以上である場合又は各試験片が完全燃焼した場合を「×」で表示し、得られた耐燃焼性に関する評価結果を以下の表３に示す。

Claims (8)

1. 下記の成分（１）〜（３）を含有する軟質ウレタンフォーム成形品用離型剤組成物：
   （１）皮膜形成性シリコーン
   （２）２５℃で１００００ｃＳｔ以上の動粘度を示すジメチルポリシロキサン、及び
   （３）該シリコーンと該ジメチルポリシロキサンを溶解する溶剤、
   であって、成分（１）が、金型への塗布後の反応によって皮膜を形成する縮合硬化型シリコーンポリマーである、該離型組成物。
2. 縮合硬化型シリコーンポリマーが、脱アルコール型シリコーンポリマーである請求項１記載の離型剤組成物。
3. 縮合硬化型シリコーンポリマーが、脱オキシム型シリコーンポリマーである請求項１記載の離型剤組成物。
4. 成分（２）が、一般式ＣＨ_３−[Ｓｉ(ＣＨ_３)_２−Ｏ]_ｎ−Ｓｉ(ＣＨ_３)_２−ＣＨ_３（式中、ｎは８００〜１５００の数を示す）で表されるジメチルポリシロキサンである請求項１記載の離型剤組成物。
5. ジメチルポリシロキサンが、２５℃で１００００〜１０００００ｃＳｔの動粘度を示す請求項１記載の離型剤組成物。
6. 成分（３）が、下記の溶剤から選択される１種又は２種以上の溶剤である請求項１記載の離型剤組成物：
   ヘキサン、オクタン、ノナン、メチルシクロヘキサン、トルエン、キシレン、ジメチルエーテル、及びジエチルエーテル。
7. 成分（１）と成分（２）の合計量（１００重量部）に対して、成分（２）を２５〜５０重量部含有する請求項１記載の離型剤組成物。
8. 成分（１）と成分（２）の混合物の含有量が、離型剤組成物１００重量部に対して、１〜１５重量部である請求項１記載の離型剤組成物。