JP2005199504A - ポリウレタン成形用水性離型剤 - Google Patents

Abstract

【課題】 経済性、安全性、環境適性、脱型性に優れ、ポリウレタン発泡体表面の美観を向上させることのできる水系離型剤を提供する。
【解決手段】 離型活性物質、炭化水素系溶剤、および乳化剤をそれぞれ少なくとも１種以上含有するポリウレタン成形用水性離型剤において、前記炭化水素系溶剤成分の総含有量を、前記離型活性物質の総含有量の５００〜４０００質量％とし、かつ分散形態を水中油型とする。
【選択図】 なし

Description

本発明は、ポリウレタン発泡成形品を製造する際に用いられる水性離型剤に関する。

ポリウレタン発泡成形品を製造する際には、発泡体と成形型との付着を防止し、発泡体表面の美観（スキンレスで荒れがないこと）をよくするため、離型剤を成形型に塗布する必要がある。現在、工業的に用いられている離型剤には、ワックスや油のような離型活性物質が、媒体に分散または溶解された状態で含有されている。媒体により、離型活性物質は成形型に塗布するための最適濃度に希釈される。媒体として用いられるものは、有機溶剤または水であるが、媒体は発泡体表面の美観に影響を与えるため、媒体の選択に際しては、この点を考慮する必要がある。

現在は、主に媒体が有機溶剤のみからなる離型剤が使用されている。媒体が有機溶剤のみであると、乳化剤を添加する必要がなく、また離型活性物質が溶解するので、滑らかで撥水性に富んだ離型膜表面が形成される。このような離型膜表面は、発泡体の脱型を容易にし、さらに発泡体表面の美観を優れたものにする。しかし、有機溶剤のみからなる媒体の使用は、経済性、安全性、環境保護の観点からは好ましくない。

特に、近年、環境保護についての関心が高まり、化学物質に対する規制が厳しくなったため、離型剤においても、揮発性有機溶剤の使用をできるだけ減らし、水を利用しようとする動きが高まっている。しかし、離型剤の媒体を水だけにしようとすると、離型活性物質の分散のために乳化剤が必要となり、塗布後形成された離型膜表面の乳化剤密度が高くなってしまう。そのため、発泡体表面が荒れを起こし易く、さらに、脱型しにくくなるという欠点がある。

この対策として、特許文献１に開示されているような、油中水型分散系が提案されている。しかし、この方法では水の含有量が少なく、経済性、環境保護の観点からは不十分である。その上、連続層が有機溶剤のため、火気による引火の危険があり、安全性の点からも好ましくない。また、特許文献２には、疎水性向上剤を離型性物質に対し１５０〜５００％含有することが提案されている。しかし、この量では乳化剤や離型活性物質を溶解する能力は不十分で、発泡体表面の美観の改善効果は少ない。
特表２００２−５１６１９３号公報 特許第３２９７８３６号公報

従って、本発明は、経済性、安全性、環境適性、離型性に優れ、ポリウレタン発泡体表面の美観を向上させることのできる水系離型剤を提供することを課題とする。

本発明者らは、鋭意研究の結果、離型剤を特定の構成成分にすることによって上記の課題を解決した。

本発明の第一の態様によれば、離型活性物質、炭化水素系溶剤、および乳化剤をそれぞれ少なくとも１種以上含有するポリウレタン成形用水性離型剤であって、前記炭化水素系溶剤成分の総含有量が、前記離型活性物質の総含有量の５００〜４０００質量％であり、かつ分散形態が水中油型であることを特徴とするポリウレタン成形用水性離型剤を提供して前記課題を解決する。

この離型剤は、高濃度の溶剤型離型剤を少量の乳化剤により水中に分散した形態になっている。成形型にこれを塗布した場合、最初に水が蒸発し、その後、有機溶剤に溶解した離型活性物質および少量の乳化剤が離型膜を形成する。そのため、乳化剤密度が極めて低く、かつ撥水性に富んだ離型膜表面を形成することができ、離型性および美観の点で溶剤型離型剤と同等の性能を有する水性離型剤を提供することが可能になる。また、有機溶剤量は離型活性物質および乳化剤を溶解する最少量としているため、経済性、環境適性の点で有利である。さらに、分散形態が水中油型のため、有機溶剤が水に取り囲まれており、火災の危険が少なく安全である。

また、炭化水素系溶剤の沸点が、１４０℃〜２５０℃であることによって、離型膜の乾燥性や、離型活性物質の分散安定性に優れた離型剤を提供することができる。これにより、成形したポリウレタン発泡体表面の美観をより向上させることができる。

さらに、乳化剤の少なくとも１種をアミン石鹸とし、脂肪酸の含有量を、有機溶剤量に対して一定の比率にすることによって、より滑らかな離型膜を形成することができるので、さらに離型性および成形したポリウレタン発泡体表面の美観を向上させることができる。

さらに、離型剤に３級アミンを添加すると、ポリウレタン発泡体表面の硬化速度が向上するため、ポリウレタン発泡体の表面荒れが改善でき、さらに美観を向上させることができる。

加えて、アミン石鹸を構成する脂肪酸の総含有量を、離型活性物質量に対しても一定の比率にすることによって、乳化剤量がさらに最適化され、より滑らかな離型膜を形成することができる。

以上に説明したように、本発明の第一の態様によれば、離型活性物質、炭化水素系溶剤、および乳化剤をそれぞれ少なくとも１種以上含有するポリウレタン成形用水性離型剤であって、前記炭化水素系溶剤成分の総含有量が、前記離型活性物質の総含有量の５００〜４０００質量％であり、かつ分散形態が水中油型であることを特徴とするポリウレタン成形用水性離型剤を提供して前記課題を解決する。

この離型剤は、高濃度の溶剤型離型剤を少量の乳化剤により水中に分散した形態になっている。成形型にこれを塗布した場合、最初に水が蒸発し、その後、有機溶剤に溶解した離型活性物質および少量の乳化剤が離型膜を形成する。そのため、乳化剤密度が極めて低く、かつ撥水性に富んだ離型膜表面を形成することができ、離型性および美観の点で溶剤型離型剤と同等の性能を有する水性離型剤を提供することが可能になる。また、有機溶剤量は離型活性物質および乳化剤を溶解する最少量としているため、経済性、環境適性の点で有利である。さらに、分散形態が水中油型のため、有機溶剤が水に取り囲まれており、火災の危険が少なく安全である。

また、炭化水素系溶剤の沸点が、１４０℃〜２５０℃であることによって、離型膜の乾燥性や、離型活性物質の分散安定性に優れた離型剤を提供することができる。これにより、成形したポリウレタン表面の美観をより向上させることができる。

さらに、乳化剤の少なくとも１種をアミン石鹸とし、脂肪酸の含有量を、有機溶剤量に対して一定の比率にすることによって、より滑らかな離型膜を形成することができるので、さらに離型性および成形したポリウレタン発泡体表面の美観を向上させることができる。

さらに、離型剤に３級アミンを添加すると、ポリウレタン発泡体表面の硬化速度が向上するため、ポリウレタン発泡体の表面荒れが改善でき、さらに美観を向上させることができる。

加えて、アミン石鹸を構成する脂肪酸の総含有量を、離型活性物質量に対しても一定の比率にすることによって、乳化剤量がさらに最適化され、より滑らかな離型膜を形成することができる。

本発明のこのような効果は、次に説明する発明を実施するための最良の形態から明らかにされる。

本発明のポリウレタン成形用水性離型剤は、離型活性物質、炭化水素系溶剤および乳化剤をそれぞれ少なくとも１種以上含有する。

（ａ）離型活性物質
本発明の離型活性物質とは、水への溶解度が低く、成形型と型中のポリウレタン発泡体との界面に撥水面（離型膜）を形成して、成形した発泡体を離型しやすくする物質のことである。離型活性物質としては、ワックス、油などが挙げられるが、ワックスを使用する方が、発泡体表面の荒れが少なく、スキンレスの表面を形成しやすいという点で好ましい。ワックスとしては天然および合成の炭化水素ワックスやこれらの変成物や酸化物など、また、鉱物性および動植物性ワックスやこれらの変成物等を使用できる。具体的には、炭化水素ワックスとしてはパラフィンワックス、マイクロスタリンワックス、セレシンワックス、フィッシャートロプッシュワックス、ポリエチレンワックス、ポリエチレンポリプロピレン共重合ワックス等を例示できる。鉱物性ワックスとしてはモンタンワックス等が挙げられ、動植物ワックスとしてはカルナバワックス、キャンデリラワックス、蜜蝋、木蝋、ライスワックス、硬化鯨蝋、水添ひまし油ワックス、硬化牛脂等が挙げられる。これらの中で、ポリエチレンワックス、ポリエチレンポリプロピレン共重合ワックス等の炭化水素ワックスを使用すると、より発泡体表面の荒れが少ない、スキンレスの表面を形成できるので、特に好ましい。

（ｂ)炭化水素系溶剤
炭化水素系溶剤の例としては、オクタン、ノナン、ドデカン、ウンデカン等の脂肪族炭化水素、テトラリン、ナフタレン、ブチルベンゼン、テトラメチルベンゼン等の芳香族炭化水素、あるいはミネラルターペン、ソルベントナフサ等の混合物が挙げられる。これらの炭化水素系溶剤の中で、沸点が１４０℃〜２５０℃の範囲にあるものを用いるのが好ましい。沸点が２５０℃以上の溶剤を用いると乾燥性に劣るので好ましくなく、また、１４０℃以下では溶剤が水より先に蒸発してしまって離型活性物質の溶解性が低下するため、好ましくない。炭化水素系溶剤量は、離型活性物質に対して５００〜４０００質量％含有することが必須である。５００質量％以下では離型活性物質が十分に溶解せず、撥水性に富んだ離型膜が形成できずに発泡体表面の美観を損ねてしまい、また、４０００質量％以上では離型活性物質に対して必要な乳化剤成分が多くなりすぎ、発泡体表面の美観を損ねると共に安全性、環境保護の観点から、好ましくない。特に、１０００〜３０００質量％が、発泡体表面の美観の向上、環境保護という観点から好ましい。

（ｃ)乳化剤
乳化剤としては、媒体である水中で、離型活性物質や炭化水素系溶剤を乳化する物質であれば何でも使用できるが、脂肪酸とアミンからなる脂肪酸のアミン石鹸が好ましく用いられる。脂肪酸は、特に高級脂肪酸であることが好ましい。ここでいう高級脂肪酸とは、炭素原子数が１０〜２４の飽和あるいは不飽和の脂肪酸であり、直鎖であっても、分岐していてもよい。本発明において、脂肪酸は、その総含有量が、炭化水素系溶剤の総含有量の０．５〜５質量％であるのが好ましく、２〜４％であることがさらに好ましい。加えて、その総含有量が、離型活性物質の総含有量の１０〜１００質量％であるのが好ましい。脂肪酸の量が少ないと乳化作用が劣り、脂肪酸の量が多すぎると、発泡体表面の荒れや脱型が困難になるという問題が生ずるので、好ましくない。脂肪酸と共にアミン石鹸を形成するアミンとして好ましいものは、２級アミンまたは３級アミンである。１級アミンのように、アミン窒素原子上に水素原子が２以上あると、ポリウレタン原料のイソシアネートと反応してポリマーを形成する恐れがあるので好ましくない。具体的には、ジアルキルアミン、トリアルキルアミン、モルホリンおよびその誘導体、ジアルキルアルカノールアミン等が好ましい。また、トリエチレンジアミン、Ｎ,Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミン、Ｎ,Ｎ−ジメチル−２−フェニルアミン、Ｎ,Ｎ,Ｎ´,Ｎ´−テトラメチルブタンジアミン、Ｎ,Ｎ,Ｎ´,Ｎ´−テトラメチル−1,6−ヘキサンジアミン、Ｎ−ヘキサメチルトリエチレンテトラミン、Ｎ,Ｎ´−ジメチルピペラジン、エチルモルホリン等のような、３級アミンの中で、ウレタン硬化触媒として用いられるものは、発泡体表面の硬化速度を上げ、表面荒れを防止することができるので特に好ましい。しかし、ウレタン硬化触媒は一般に高価であり、アミンの一部として必要最少量添加するのが好ましい。その他乳化剤としては、ＨＬＢ値（ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｅ−ｌｉｐｏｐｈｉｌｅ ｂａ1ａｎｃｅ）の低い乳化剤が使用できる。低ＨＬＢ値の乳化剤として、高級脂肪酸の多価アルコールエステル、高級アルコールのエチレンオキサイド付加物等が挙げられる。
（ｄ）その他

本発明の離型剤には、上記主要成分の他に、必要に応じて、その性能を損なわない範囲で各種添加剤を添加することができる。添加剤として、具体的には酸化防止剤、防腐剤、防錆剤、濡れ剤などが挙げられる。

＜１＞ 評価用試料の作製
（実施例１）
ミネラルターペン（沸点１５１〜１７８℃）３０部、ポリエチレンワックス（融点９９℃）２．７部、ステアリン酸ジグリセライド０．２部を混合し、１２０℃まで加熱してワックスを溶解させる。これを、予め調整しておいたアミン石鹸液（ステアリン酸１．１部、モルホリン０．６部およびトリエチレンジアミン０．２部を、９５℃に加熱した水６５．２部に入れてかき混ぜ、均一に分散させた液）の中へ撹拌しながら滴下し、予備乳化液を調整する。さらにこれを、ホモジナイザーを用いて乳化し、４０℃まで急冷することによって、均一なエマルジョン組成物を得た。

（実施例２）
実施例１と同様の製造方法により下記組成物を調整した。
ステアリン酸 １．１部
モルホリン ０．６部
トリエチレンジアミン ０．２部
水 ５６．２部
ミネラルターペン（沸点１４１〜１７２℃） ３９．０部
ポリエチレンワックス（融点１０７℃） １．７部
エチレンプロピレン共重合体ワックス（融点９６℃） １．０部
ステアリン酸ジグリセライド ０．２部

（実施例３）
実施例１と同様の製造方法により下記組成物を調整した。
ステアリン酸 １．１部
アミノエチルエタノールアミン ０．６部
トリエチレンジアミン ０．２部
水 ３６．２部
ミネラルターペン（沸点１５４〜１９７℃） ６０．０部
ポリエチレンワックス（沸点１０７℃） １．８部
ステアリン酸ジグリセライド ０．１部

（実施例４）
実施例１と同様の製造方法により下記組成物を調整した。
ステアリン酸 ０．７部
モルホリン ０．４部
トリエチレンジアミン ０．１部
水 ５７．５部
ミネラルターペン（沸点１５１〜１７８℃） ４０．０部
ポリエチレンワックス（融点１０７℃） １．２部
ステアリン酸ジグリセライド ０．１部

（比較例１）
実施例１と同様の製造方法により下記組成物を調整した。
ステアリン酸 １．１部
モルホリン ０．６部
トリエチレンジアミン ０．２部
水 ８２．２部
ミネラルターペン（沸点１５１〜１７８℃） １３．０部
ポリエチレンワックス（融点１０７℃） ２．７部
ステアリン酸ジグリセライド ０．２部

（比較例２）
実施例１と同様の製造方法により下記組成物を調整した。
ステアリン酸 １．６部
モルホリン ０．６部
トリエチレンジアミン ０．２部
水 ６６．２部
ミネラルターペン（沸点１５１〜１７８℃） ３０．０部
ポリエチレンワックス（融点１０７℃） １．３部
ステアリン酸ジグリセライド ０．１部

＜２＞ 性能評価
上記作成した水性エマルジョンを、７０℃に加熱したポリウレタンフォーム製造用金型にスプレーで３０ｇ／ｍ^２となるように塗布した。その後、ポリウレタンフォーム原料を金型温度６５℃で金型に注入後、蓋をして、１００℃のオーブンで１０分間キュアを行った。その後、取り出して、発泡体の表面荒れ性、離型性、セルオープン性（スキンレスの状態）を評価した。その結果を表１に示す。

表１に示すように、本発明の実施例は、発泡体の表面荒れが少なく、離型性、セルオープン性に優れていた。一方、脂肪酸量が有機溶剤量に対して多すぎるもの（比較例１）、有機溶剤量が離型活性物質量に対して少なすぎるもの（比較例１）、有機溶剤量が離型活性物質量に対して多すぎるもの（比較例２）、脂肪酸量が離型活性物質量に対して多すぎるもの（比較例２）は、発泡体の表面荒れが発生し、また離型性にも劣っていた。

Claims (6)

1. 離型活性物質、炭化水素系溶剤、および乳化剤をそれぞれ少なくとも１種以上含有するポリウレタン成形用水性離型剤であって、前記炭化水素系溶剤成分の総含有量が、前記離型活性物質の総含有量の５００〜４０００質量％であり、かつ分散形態が水中油型であることを特徴とするポリウレタン成形用水性離型剤。
2. 前記炭化水素系溶剤の沸点が、１４０〜２５０℃であることを特徴とする請求項１に記載のポリウレタン成形用水性離型剤。
3. 前記乳化剤の少なくとも１種が、脂肪酸とアミンからなるアミン石鹸であり、前記脂肪酸の総含有量が前記炭化水素系溶剤の総含有量の０．５〜５質量％であることを特徴とする請求項１または２に記載のポリウレタン成形用水性離型剤。
4. 前記アミン石鹸を構成する前記脂肪酸の総含有量が、前記炭化水素系溶剤の総含有量の２〜４質量％であることを特徴とする請求項３に記載のポリウレタン成形用水性離型剤。
5. 前記アミン石鹸を構成する前記脂肪酸の総含有量が、前記離型活性物質の総含有量の１０〜１００質量％であることを特徴とする請求項３または４に記載のポリウレタン成形用水性離型剤。
6. 前記ポリウレタン成形用水性離型剤が、３級アミンを含有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のポリウレタン成形用水性離型剤。