TWI795660B

TWI795660B - 水性脫模組合物及其製備方法

Info

Publication number: TWI795660B
Application number: TW109125221A
Authority: TW
Inventors: 蔡明瞭; 李佩華
Original assignee: 國立勤益科技大學
Priority date: 2020-07-27
Filing date: 2020-07-27
Publication date: 2023-03-11
Also published as: TW202204516A

Abstract

本發明提供一種水性脫模組合物，其為水包油劑型(O/W)透明乳化物，水性脫模組合物包含一油性成分、一陰離子界面活性劑、一第一非離子型界面活性劑、一第二非離子型界面活性劑以及水，陰離子界面活性劑、第一非離子型界面活性劑以及第二非離子型界面活性劑的親水親油平衡值(HLB)均為10~20；藉以本發明水性脫模組合物藉由多種界面活性劑與矽油調配組成，並具有優良化學穩定性、耐高溫、易塗佈以及多次脫模能力等良好特性，且本發明水性脫模組合物在脫模加工不會產生有毒物質，能降低環境汙染以達到符合環保規範的功效。

Description

水性脫模組合物及其製備方法

本發明係關於一種脫模劑技術，尤指一種水性脫模組合物及其製備方法。

一般脫模劑廣泛套用於金屬壓鑄、聚氨酯泡沫和彈性體、注塑熱塑性塑膠，真空發泡片材和擠壓型材等各種模壓操作中，其中，目前商業常用的脫模劑包含石墨型脫模劑以及有機矽氧烷型脫模劑具有危害環境以及人體健康的缺失。

簡單來說，石墨型脫模劑的脫膜使用會生成細小的石墨粉塵，並漂浮在工廠的空氣中，此時製程工人吸入石墨粉塵容易引起支氣管炎和矽肺病，進而危害人體健康，而且，石墨型脫模劑的脫模能力較差，因而容易沾附在機器及模具上，導致影響製程效率。

另外，有機矽氧烷型脫模劑應用在製程中常會使用揮發性物質，如甲苯、乙酸乙酯、二氯甲烷，二氯乙烷等有毒物質，除了造成汙染環境以及危害人體健康之外，對於各種模壓製程，需經常清洗殘留在模具的有毒物質，進而影響加工生產的效率。

本案之主要目的，在於習知脫模劑具有汙染環境以及危害人體健康的問題，據以本發明提供一種水性脫模組合物及其製備方法，其具有優良的脫模能力，並能提供環保規範的效用。

為達到上述目的，本發明提供一種水性脫模組合物，其為水包油劑型(O/W)透明乳化物，水性脫模組合物包含一油性成分、一陰離子界面活性劑、一第一非離子型界面活性劑、一第二非離子型界面活性劑以及水，陰離子界面活性劑、第一非離子型界面活性劑以及第二非離子型界面活性劑的親水親油平衡值(HLB)均為10~20。

本發明另一實施例提供一種水性脫模組合物的製備方法，其包含初步乳化步驟以及二次乳化步驟。初步乳化：將一油性成分、一陰離子界面活性劑、一第一非離子型界面活性劑、一第二非離子型界面活性劑以及水在一第一乳化條件進行攪拌及乳化，其中，陰離子界面活性劑、第一非離子型界面活性劑以及第二非離子型界面活性劑的親水親油平衡值(HLB)均為10~20；二次乳化：再添加水並在一第二乳化條件進行攪拌及乳化，獲得一水性脫模組合物。

藉此，本發明水性脫模組合物藉由多種界面活性劑與矽油調配組成，並證實水性脫模組合物具有優良化學穩定性、耐高溫、易塗佈以及多次脫模能力等良好特性，且本發明水性脫模組合物在脫模加工不會產生有毒物質，能降低環境汙染以達到符合環保規範的功效。

S1:初步乳化

S2:二次乳化

圖1係為本發明實施例之步驟流程圖。

圖2係為本發明實施例實驗組與對照組1~3之透光度分析圖。

圖3係為本發明實施例在1天、3個月以及6個月保存的外觀影像圖。

圖4係為本發明實施例在1天、3個月以及6個月保存的顯微鏡影像圖。

圖5係為本發明實施例在1天、3個月以及6個月保存的油微胞粒徑數據統計圖。

請參閱圖1至圖5所示，本發明提供一種水性脫模組合物，其為水包油劑型(O/W)透明乳化物，水性脫模組合物包含一油性成分、一陰離子界面活性劑、一第一非離子型界面活性劑、一第二非離子型界面活性劑以及水，其中，陰離子界面活性劑、第一非離子型界面活性劑以及第二非離子型界面活性劑的親水親油平衡值(HLB)均為10~20；進一步說明，油性成分係為矽油，陰離子界面活性劑為有機酸鹽，其HLB值為12.0，第一非離子型界面活性劑為聚氧乙烯脫水山梨醇單月桂酸酯(Tween 20)，其HLB值為16.7，第二非離子型界面活性劑為聚乙二醇(PEG 400)，其HLB值為13.5。

值得一提，界面活性劑的種類會影響水性脫模組合物的脫模能力，簡單來說，當界面活性劑的乳化能力太高時，則影響分散相本身的脫模能力，造成產品無法完整脫模；當界面活性劑的乳化能力太低時，則影響塗佈使用的均勻度，以致於產品產生黏模現象而造成脫模失敗。

進一步說明，本實施例油性成分之含量為2至25wt%，陰離子界面活性劑之含量為0.5至1wt%，第一非離子型界面活性劑之含量為0.2至8wt%，第二非離子型界面活性劑之含量為20至46wt%，水之含量為50至55wt%，在一較佳實施例中，第一非離子型界面活性劑與第二非離子型界面活性劑之濃度比例為2：8、4：6、6：4或8：2，且第一非離子型界面活性劑與第二非離子型界面活性劑混合的HLB值為14~17。

值得說明，本發明經研究發現，第一非離子型界面活性劑與第二非離子型界面活性劑的濃度比例，會影響水性脫模組合物的乳化效益，具體來說，本發明將第一非離子型界面活性劑與第二非離子型界面活性劑的實施濃度比例調配成2：8、4：6、6：4以及8：2，並分別測試水性脫模組合物的HLB值、ζ電位、黏度、油微胞粒徑以及pH值。

測試結果如下述表1所示，隨著第一非離子型界面活性劑的濃度提升以及第二非離子型界面活性劑的濃度下降，水性脫模組合物的HLB值以及ζ電位明顯增加，而且水性脫模組合物的油微胞粒徑也會明顯減小，能有效提高乳化效益。

請配合圖1所示，係為本發明水性脫模組合物的製備方法，係用於製備前述水性脫模組合物，該製備方法包含初步乳化S1步驟以及二次乳化S2步驟。

初步乳化S1：將前述油性成分、陰離子界面活性劑、第一非離子型界面活性劑、第二非離子型界面活性劑以及水在第一乳化條件進行攪拌及乳化，在一較佳實施例中，第一乳化條件的溫度為30~45℃，攪拌時間為30分鐘。

二次乳化S2：再添加水並在一第二乳化條件進行攪拌及乳化，獲得所述水性脫模組合物，在一較佳實施例中，第一乳化條件與第二乳化條件相同，第二乳化條件的溫度為30~45℃，攪拌時間為30分鐘，值得一提，本實施例水性脫模組合物的pH值約為7，且水性脫模組合物的透光度為50至60%，即便於25℃下保存1~6個月，水性脫模組合物穩定地維持透明狀態，表示本實施例水性脫模組合物經6個月的長期放置，並未受放置時間影響而出現油微胞聚集之現象，藉以達到高安定性的優點。

值得說明，本實施例第一乳化條件與第二乳化條件的攪拌轉速、溫度及時間，能增加水性脫模組合物的乳化油微胞數目以及均勻降低油微胞粒徑，進而有效提高水性脫模組合物的乳化效益，而能達到增進脫模效率的功效。

為充分瞭解本發明之目的、特徵及功效，茲提供本發明水性脫模組合物與市面上商業商品TF-68D01、TF-41H03、MC2022W進行各項物性比較，其中，本發明係以水性脫模組合物為實驗組，商業商品TF-68D01為對照組1，商業商品TF-41H03為對照組2，商業商品MC2022W為對照組3，以說明本發明水性脫模組合物相較於商業商品TF-68D01、TF-41H03、MC2022W，充分具備優良脫模能力，並同時達到環保規範之效用。

pH值測量：

本發明透過pH計各別測量實驗組與對照組1~3的pH值，測量結果如下述表2所示，實驗組的pH值為7.29接近於中性，對照組1的pH值為4.44，對照組2的pH值為2.42，對照組3的pH值為4.72，表示實驗組相較於對照組1~3在操作使用上具有安全性。

脫模測試：

為證明本發明實驗組具備優良脫模的實用性，將更進一步利用碳纖維材料各別測試實驗組與對照組1~3的脫模效率以及累計脫模次數，進一步說明，本實施例係先將實驗組與對照組1~3分別塗佈在熱壓機的模具上，再塗設2層碳纖維，最後該熱壓機以170℃進行熱壓10分鐘，並紀錄脫模結果及次數。

測試結果如下述表3所示，實驗組與對照組1~2皆可重複脫模3次，而對照組3無法成功脫模，顯然本發明實驗組的脫模能力相當於對照組1~2，並能有效提供重複脫模之效益。

透光度測試：

本發明進一步利用UV-Vis分析儀分別測量實驗組與對照組1~3的透射度，測量結果如圖2所示，實驗組與對照組1~3在300波數下，實驗組的透光度為59.50%，對照組1的透光度為1.31%，對照組2的透光度為1.19，對照組3的透光度8.04，顯然實驗組相較於對照組1、3同屬水性具有優良的透光效果。

穩定性測試：

本實施例透過瓶裝測試的方式長時間觀察水性脫模組合物的保存穩定性，其中，本發明將水性脫模組合物儲存在50mL玻璃瓶中，保存溫度係為常溫(25℃)，並以1天、3個月以及6個月的保存階段藉由相機紀錄瓶中水性脫模組合物的物理外觀，並同時利用顯微鏡觀察水性脫模組合物的油微胞分散變化。

請配合圖3所示，本發明經由相機紀錄獲得，水性脫模組合物在1天、3個月以及6個月的保存外觀皆呈現透明度，並無因長時間的放置而有破乳化的跡象，再請配合圖4所示，水性脫模組合物在1天、3個月以及6個月同時經由顯微鏡觀察獲得，水性脫模組合物的油微胞皆為均勻分散，表示本發明水性脫模組合物並未受放置時間影響而出現油微胞聚集之現象，而且，本實施例進一步測試水性脫模組合物在1天、3個月以及6個月的油微胞粒徑變化，如圖5檢測結果獲得，水性脫模組合物之油微胞粒徑均保持在1-100奈米；為此，本實施例具有良好的保存穩定性，進而達到優良保存的效用。

綜上所述，本發明具有下列功效：

1.本發明水性脫模組合物藉由多種界面活性劑與矽油調配組成，並證實水性脫模組合物具有優良化學穩定性、耐高溫、易塗佈以及多次脫模能力等良好特性，且本發明水性脫模組合物在脫模加工不會產生有毒物質，能降低環境汙染以達到符合環保規範的功效。

2.本發明水性脫模組合物能被廣泛應用於金屬壓鑄、聚氨酯彈性體、碳纖維製品以及注塑熱塑性塑料，達成廣泛應用於各式製程工業之效益。

3.本發明製備方法能增加水性脫模組合物的乳化油微胞數目以及均勻降低油微胞粒徑，進而有效提高水性脫模組合物的乳化效益，而能達到增進脫模效率的功效。

以上所舉實施例僅用以說明本發明而已，非用以限制本發明之範圍。舉凡不違本發明精神所從事的種種修改或變化，俱屬本發明意欲保護之範疇。

S1:初步乳化

S2:二次乳化

Claims

一種水性脫模組合物，其為水包油劑型(O/W)透明乳化物，該水性脫模組合物的pH值約為7，且該水性脫模組合物的透光度為50至60%，即便於25℃下保存1~6個月，該水性脫模組合物穩定地維持透明狀態；該水性脫模組合物包含一油性成分、一陰離子界面活性劑、一第一非離子型界面活性劑、一第二非離子型界面活性劑以及一水，該油性成分之含量為2至25wt%，該陰離子界面活性劑之含量為0.5至1wt%，該第一非離子型界面活性劑之含量為0.2至8wt%，該第二非離子型界面活性劑之含量為20至46wt%，該水之含量為50至55wt%，其中，該陰離子界面活性劑的親水親油平衡值(HLB)為12，該第一非離子型界面活性劑的親水親油平衡值(HLB)為16.7，該第二非離子型界面活性劑的親水親油平衡值(HLB)為13.5，該第一非離子型界面活性劑與該第二非離子型界面活性劑混合的HLB值為14~17，該第一非離子型界面活性劑與該第二非離子型界面活性劑混合的電位值為74mV。
如請求項1所述之水性脫模組合物，其中，該第一非離子型界面活性劑與該第二非離子型界面活性劑之濃度比例為2：8，。
如請求項2所述之水性脫模組合物，其中，該第一非離子型界面活性劑為聚氧乙烯脫水山梨醇單月桂酸酯(Tween 20)，該第二非離子型界面活性劑為聚乙二醇(PEG 400)。
如請求項2所述之水性脫模組合物，其中，該陰離子界面活性劑有機酸鹽。
如請求項4所述之水性脫模組合物，其中，該油性成分為矽油。
一種水性脫模組合物的製備方法，其包含下列步驟：初步乳化：將一油性成分、一陰離子界面活性劑、一第一非離子型界面活性劑、一第二非離子型界面活性劑以及水在一第一乳化條件進行攪拌及乳化，該第一乳化條件的溫度為30~45℃，攪拌時間為30分鐘，該油性成分之含量為2至25wt%，該陰離子界面活性劑之含量為0.5至1wt%，該第一非離子型界面活性劑之含量為0.2至8wt%，該第二非離子型界面活性劑之含量為20至46wt%，水之含量為50至55wt%，其中，該陰離子界面活性劑的親水親油平衡值(HLB)為12，該第一非離子型界面活性劑的親水親油平衡值(HLB)為16.7，該第二非離子型界面活性劑的親水親油平衡值(HLB)為13.5，該第一非離子型界面活性劑與該第二非離子型界面活性劑混合的HLB值為14~17，該第一非離子型界面活性劑與該第二非離子型界面活性劑混合的電位值為74mV；以及二次乳化：再添加水並在一第二乳化條件進行攪拌及乳化，形成一水性脫模組合物，該水性脫模組合物為水包油劑型(O/W)透明乳化物，該水性脫模組合物的pH值約為7，且該水性脫模組合物的透光度為50至60%，即便於25℃下保存1~6個月，該水性脫模組合物穩定地維持透明狀態，其中，該第二乳化條件的溫度為30~45℃，攪拌時間為30分鐘。