專利名稱：水性脫模劑及其在生產(chǎn)聚氨酯模制品中的用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水性脫模劑及其在生產(chǎn)聚氨酯模制品中的用途。
背景技術(shù)：
已知用于生產(chǎn)模制品的聚氨酯體系對于使用的模具材料，優(yōu)選 高導(dǎo)熱性材料例如金屬，顯示出強(qiáng)的粘合。因此對于聚氨酯模制品 的脫模，需要脫模劑，這些脫模劑被施加在與聚氨酯和/或與聚氨酯 反應(yīng)混合物相接觸的模具壁上。此類脫模劑由在溶劑例如烴類或水中的蠟類、皂類、油類和/或 聚硅氧烷的分散體或乳液組成。在將脫模劑施加至模具之后，溶劑揮發(fā)，具有脫?；钚缘牟粨] 發(fā)性物質(zhì)形成薄的脫離膜，該膜旨在保證聚氨酯模制品在生產(chǎn)之后 能容易地從模具上移除。為了減少有機(jī)材料對環(huán)境的負(fù)擔(dān)，對于不含揮發(fā)性有機(jī)材料的 水基脫模劑有著高度的興趣。但是，與那些含有有機(jī)溶劑的常規(guī)脫 模劑相比，市場上的水性脫模劑具有如下缺點在大部分水揮發(fā)之后，在模具中總是仍然留下薄的水膜，其在典型的模具溫度45-80 °C，優(yōu)選50-75'C下不揮發(fā)，而是與聚氨酯體系的異氰酸酯化合物進(jìn) 行反應(yīng)，那些反應(yīng)導(dǎo)致非常堅硬和堅固的聚脲化合物。結(jié)果是模具 的表面受到不利影響。該表面獲得一種所謂的積聚(build-up)，而這 必須通過費(fèi)力的清洗才能除去。除了實際需要的脫模效果(release effect),脫模劑還起到其它作 用。例如，它還非常大地影響到聚氨酯模制品的表面，該表面將是
細(xì)孔的或光滑和均勻的，其中目的之一是為了保證完成的模制品能 夠被輕易地也就是容易地用織物或皮革覆蓋。在生產(chǎn)率不斷加大優(yōu)化的過程中，特別是在汽車供應(yīng)商行業(yè) 中，正是聚氨酯模制品的上述覆蓋性已經(jīng)成為一個重要的質(zhì)量特 征。改善聚氨酯泡沫模制品的表面質(zhì)量的一個選擇是使用能催化并 因此加速多元醇-異氰酸酯反應(yīng)的物質(zhì)。因此市售用于聚氨酯模制品 的水性脫模劑一般包括被稱為錫促進(jìn)劑的物質(zhì)，換句話說就是基于 有機(jī)錫化合物的催化劑。除了改善表面質(zhì)量，這些錫促進(jìn)劑還具有 脫模協(xié)助效果，因為它們在泡沫和脫離膜之間的界面處加速多元醇-異氰酸酯的反應(yīng)。因此而緩和的還有上述的模具積聚問題，因為作為錫加速劑的 脫模協(xié)助效果的結(jié)果，為了獲得有效的脫模，不必要向模具施用這 么多的脫模劑。特別適合的是如EP 1 082 202描述的二羧酸二正丁基錫。例如 在DE 35 41 513或DE 34 10 219中描述的，主要使用二月桂酸二丁 基錫(DBTL)。正如己知，DBTL被標(biāo)記為R 50/53(對于環(huán)境是危險的，對于水 生物非常有毒)，在儲存和運(yùn)輸含有DBTL的脫模劑期間對環(huán)境潛伏 著風(fēng)險。因此，許多例如在鞋底或床墊領(lǐng)域中的聚氨酯泡沫模制品客戶 已經(jīng)在要求所使用的脫模劑不含錫化合物。此外，ECB(歐洲化學(xué)品管理局)正在進(jìn)行一項分類，其將有機(jī)錫 化合物標(biāo)記為再生毒物，在R組的R60-R61。這將影響某些二羧酸 二正丁基錫，其中包括DBTL。在此情況下實際上不再可能使用包 含這種組分的脫模劑
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是尋求水性的模具脫模劑，它們不含有機(jī) 錫化合物并且還顯示出有效的脫模作用，不會引起模具壁上任何積 聚還有利地影響聚氨酯模制品的表面，換句話說就是使表面細(xì)孔、 光滑和均勻。出人意料地己經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在包含0.5-40重量％，優(yōu)選3-20重量％ 的常規(guī)的具有脫?；钚缘奈镔|(zhì)例如蠟類、皂類、油類和/或聚硅氧垸 類的水分散體中，使用有機(jī)酸的鉍鹽作為催化劑，其量為0.1-10重 量％，優(yōu)選0.5-5重量％，特別優(yōu)選0.5-3重量％，實現(xiàn)了這個目的。因此本發(fā)明提供了用于生產(chǎn)聚氨酯模制品的脫模劑水分散體， 其包含A) 至少一種具有脫?；钚?release activity)的試劑，其選自皂 類、油類、蠟類和聚硅氧烷類，B) 乳化劑，C) 如果需要的話，泡沫穩(wěn)定劑，D) 如果需要的話，粘度改進(jìn)劑，E) 如果需要的話，助劑和添加劑，F(xiàn)) 0.1-10重量。/。，優(yōu)選0.5-5重量％的至少一種羧酸鉍，和G) 水。所述分散體優(yōu)選地包含A) 0.5-40重量％的至少一種具有脫?；钚缘脑噭溥x自皂 類、油類、蠟類和聚硅氧垸類，B) 0.1-10重量％的乳化劑，C) 0-5重量％的泡沫穩(wěn)定劑，D) 0-5重量％的粘度改進(jìn)劑，E) 0-2重量％的通常的防腐劑、殺細(xì)菌劑、殺真菌劑和抗氧化劑，F(xiàn)) 0.1-10重量o/。，優(yōu)選0.5-5重量％的至少一種羧酸鉍，和G) 水。作為羧酸鉍，優(yōu)選使用有機(jī)酸R-COOH的鉍(III)鹽，其中R是非支鏈的或支鏈的Q至C22烴基團(tuán)，其任選地含有多重鍵，即烷基、鏈烯基和/或芳基。優(yōu)選使用的有機(jī)酸是一元脂肪酸，它們在該領(lǐng)域是常規(guī)并且已 知的而且是基于天然植物或動物的脂肪和油類，具有6至22個碳原 子，優(yōu)選具有》8至20個碳原子，特別優(yōu)選具有8至18個碳原子， 例如己酸、辛酸、2-乙基己酸、癸酸、新癸酸、月桂酸、肉豆蔻 酸、棕櫚酸、棕櫚油酸、異硬脂酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、洋芫 荽子酸、反油酸、花生酸、山崳酸、芥酸、鱈魚酸、菜籽油脂肪 酸、豆油脂肪酸、葵花子油脂肪酸、妥爾油脂肪酸，以及還有在加 壓裂解過程中獲得的工藝混合物。原則上具有相似鏈分布的所有脂 肪酸都是合適的。這些脂肪酸的不飽和組分的含量，如果需要的話，通過已知的 催化氫化方法被調(diào)整至所希望的碘值，或者通過混合完全氫化的和 未氫化的脂肪組分來獲得。碘值，作為脂肪酸的平均飽和度的一個數(shù)值量度，是指用于飽 和雙鍵而被100g的該化合物吸收的碘的量。該羧酸鉍可以由鉍(III)化合物與有機(jī)酸R-COOH通過文獻(xiàn)上已 知的方法制備，或者在相應(yīng)的商品名下作為商品而獲得，例如三辛 酸鉍或三新癸酸鉍，以商品名例如Borchi Kat (Borchers GmbH)或 Tegokat (Goldschmidt TIB GmbH)、來自Shepherd的Neobi 200和 來自Caschem的Coscat⑧。這些物質(zhì)未被分類為有毒并且也未被分類 為對環(huán)境危險。這些鹽一方面在反應(yīng)混合物/模具表面的界面處催化多元醇與異 氰酸酯的反應(yīng)，而且另外地在所需的泡孔尺寸(cell sizes)和結(jié)構(gòu)方面
影響泡沫的表面質(zhì)量后者應(yīng)該存在于某一泡孔尺寸(精細(xì)泡孔的， 但不是微泡沫或粗糙泡沫)之內(nèi)，并且應(yīng)該是輕微開孔的(不是封閉 的或大部分開放的)。這些指標(biāo)很大程度上是實用的，也就是能夠通 過一些尋找范圍的試驗被優(yōu)化，并且使得更容易例如用紡織覆蓋物 來覆蓋模制品。本發(fā)明進(jìn)一步提供了這些分散體在生產(chǎn)聚氨酯模制品中作為外部脫模劑的用途。本發(fā)明的其它主題是由權(quán)利要求來限定其特征。 作為具有脫模活性的常規(guī)物質(zhì)，根據(jù)本發(fā)明可以使用例如 蠟類，也就是液態(tài)、固態(tài)、天然或合成的蠟，還有被氧化的和/或部分水解的；羧酸與醇或脂肪醇的酯，金屬皂類，例如堿金屬或堿土金屬的脂肪酸鹽；油類，例如室溫下為粘稠的或液態(tài)的烴類，如果希望的話，但不是優(yōu)選的，與未飽和的低聚和/或高聚烴類使用；聚硅氧烷，例如聚二甲基硅氧烷，如果希望的話被脂肪或芳香烴基取代。具有脫?；钚缘牡湫偷南烆惱缭诠镜男麄鲀?Waxes by Clariant, production, characteristics and applications", Clariant, 2003年 5月以及Degussa的"Formtrennmittel mit Vestowax⑧"中列出。能夠使用的典型的乳化劑可以是選自如下的一種或多種化合物I)陰離子乳化劑，例如-烷基醚羧酸酯類，烷基硫酸酯類，脂肪醇乙氧基化醚硫酸酯 類，(X-烯烴磺酸酯類，烷基磷酸酯類，烷基聚醚磷酸酯類，垸基磺 基琥珀酸酯類，非離子乳化劑例如乙氧基化脂肪醇、乙氧基化的氧-處理的醇、以及其他醇醚，脂肪胺例如二甲基烷基胺，脂肪酸鏈垸
醇酰胺，脂肪酸酯與醇，包括甘油酯或聚甘油酯或山梨醇酯， II)陽離子乳化劑，例如 酸化的垸基二甲基胺，季氮化合物，in)兩性離子表面活性劑，其量為0.1-10重量％，優(yōu)選0.5-6重量％。作為典型的助劑和添加劑，可以聯(lián)合使用現(xiàn)有技術(shù)中已知的一 種或多種化合物，例如選自聚氨酯泡沫穩(wěn)定劑，如聚硅氧烷-聚醚共 聚物；以及典型的粘度改進(jìn)劑，如典型的增稠劑、例如被稱為卡波 姆的聚丙烯酸衍生物、或者其它聚合物電解質(zhì)增稠劑，例如水溶性 的纖維素衍生物或黃原膠。脂肪族烴也可以被認(rèn)為在水性配制物中 粘度被改性-這些烴類因此是石油餾分，它們?nèi)苊浰玫南烆?，結(jié)果 顯示出增稠效果；典型的防腐劑、殺細(xì)菌劑、殺真菌劑和抗氧化 劑。本發(fā)明的分散體能夠通過現(xiàn)有技術(shù)中己知的方法制備。 一個優(yōu) 選的過程是首先以熔融的形式(低于水的沸騰溫度)將乳化劑注入具 有脫?；钚缘奈镔|(zhì)，在高剪切力下引入部分水，然后在低剪切力下 加入包含其它組分的其余的水。通常地，使該模具達(dá)到所希望的模具溫度45-80°C，優(yōu)選50-75°C，并且用脫模劑噴霧，靜置一定的時間，這取決于水的比例， 大約1-10分鐘，直到大部分水都蒸發(fā)，然后泵送入包含多元醇、聚 異氰酸酯、并且如果希望的話其它添加劑，例如催化劑、泡沫穩(wěn)定 劑、和發(fā)泡劑的反應(yīng)性聚氨酯體系。將該模具關(guān)閉，經(jīng)過固化時間 之后打開并取出模制品。實施例以下實施例用于對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述，但是本發(fā)明并不 限于這些實施例。
所用物質(zhì)的列表-DC 1卯=聚醚硅氧烷，生產(chǎn)商Air Products, -PolySl 130=平均摩爾質(zhì)量為約3000以及碘值為約450 g碘 /100g的聚丁二烯，生產(chǎn)商Degussa，-脂肪胺-R-NH2，其中R-C，2.22，非支鏈的或支鏈的烷基，-微晶蠟=市售的具有凝固溫度為50-卯。C的蠟， -聚乙烯蠟=市售的具有凝固溫度為50-90。(:的蠟， -Tegoka他新癸酸鉍(III)，生產(chǎn)商Goldschmidt TIB GmbH， -Kosmos 19=二月桂酸二丁基錫(DBTL)，生產(chǎn)商Goldschmidt GmbH，-DesnK)phen PU50REII-聚醚多元醇，生產(chǎn)商Bayer， -Tegoamin TA33，生產(chǎn)商Goldschmidt GmbH， -Tegostab B 4113=有機(jī)改性的硅氧烷，生產(chǎn)商GoldschmidtGmbH，-Suprasec X 2412=二苯甲烷4,4，-二異氰酸酯，生產(chǎn)商 Huntsman 。實施例1脫模劑1，無催化劑1.2重量％的聚乙烯蠟(凝固點60°C)， 6.4重量％的微晶蠟(凝固 點70°C)， 6.0重量％的Polym 130， 1.4重量％的脂肪胺，0.1重量 %的醋酸(在水中60%)， 1.5重量％的DC 190， 83.4重量°/。的水。實施例2脫模劑2，含DBTL:1.2重量。/。的聚乙烯蠟(凝固點60°C)， 6.4重量。/。的微晶蠟(凝固 點70°C)， 6.0重量％的PolySl 130， 1.4重量％的脂肪胺，0.1重量 %的醋酸(在水中60%)， 1.5重量％的DC 190， 0.4重量％的 Kosmos 19， 83.0重量％的水。實施例3脫模劑3，含新癸酸鉍(m):1.2重量％的聚乙烯蠟(凝固點60°C)， 6.4重量％的微晶蠟(凝固 點70°C)， 6.0重量％的PolySl 130， 1.4重量％的脂肪胺，0.1重量 %的醋酸(在水中60%), 1.5重量°/。的DC 190， 0.3重量％的 Tegokat⑧新癸酸鉍(m)， 83.1重量％的水。實施例4脫模劑4，含新癸酸鉍(III):1.2重量％的聚乙烯蠟(凝固點60°C)， 6.4重量°/。的微晶蠟(凝固 點70°C)， 6.0重量％的Polym 130， 1.4重量°/。的脂肪胺，0.1重量 %的醋酸(在水中60%)， 1.5重量％的DC 190， 0.6重量％的 Tegokat⑧新癸酸鉍(IH)， 82.8重量％的水。實施例5脫模劑5，含辛酸鉍(m):1.2重量％的聚乙烯蠟(凝固點60°C)， 6.4重量％的微晶蠟(凝固 點70°C)， 6.0重量％的Poly6l 130， 1.4重量％的脂肪胺，0.1重量 %的醋酸(在水中60%)， 1.5重量％的DC 190， 0.6重量％的 Tegokat⑧辛酸鉍(m)， 82.8重量％的水。脫模劑測試類似于實際中所用的那些，將這些脫模劑通過使用一個0.5 mm
的噴嘴以20 g/n^的量噴霧施加到金屬測試板上，并且將包含100份 Desmophen PU 50REII、 3.5份水、0.5份Tegomin TA 33、 1.5份 二乙醇胺、l份Tegostab⑧B4113、 78份Suprasec X 2412的能起泡 沫的聚氨酯體系在48'C下在置于盒子模具中的這些板上起泡。在固化發(fā)生之后(IO分鐘)，為了測量脫模效果的程度，將這些 金屬板用彈簧測力儀從泡沫上剝離。脫模測試的評價:脫模劑從泡沫上剝離金屬 板的力[kg]對泡沫表面的評估11.1形成表層，涂污的，難以覆蓋，因為在閉合的并 因此相對大的表面上產(chǎn)生過度的摩擦力20.8輕微開孔，干燥，易于覆蓋30.8輕微至更少的開孔，令人滿意地易于覆蓋40.8輕微的開孔，干燥，容易覆蓋50.9輕微的開孔，干燥，容易覆蓋如在上表明顯的是，根據(jù)本發(fā)明所用的無毒鉍鹽滿足了在實踐 中關(guān)于覆蓋性和泡孔特性的要求。它們與沒有催化劑的對照(脫模劑l)相比顯示出顯著的技術(shù)優(yōu)勢，并且與有毒的錫化合物(脫模劑2)在 技術(shù)效果上是相當(dāng)?shù)摹?br> 權(quán)利要求
1.用于生產(chǎn)聚氨酯模制品的脫模劑水分散體，其包含A)至少一種具有脫?；钚缘脑噭溥x自皂類、油類、蠟類和聚硅氧烷類，B)乳化劑，C)如果需要的話，泡沫穩(wěn)定劑，D)如果需要的話，粘度改進(jìn)劑，E)如果需要的話，助劑和添加劑，F(xiàn))0.1-10重量％的至少一種羧酸鉍，和G)水。
2. 如權(quán)利要求1所述的用于生產(chǎn)聚氨酯模制品的脫模劑水分散 體，其包含A) 0.5-40重量％的至少一種具有脫?；钚缘脑噭?，其選自皂 類、油類、蠟類和聚硅氧烷類，B) 0.1-10重量％的乳化劑，C) 0-5重量％的泡沫穩(wěn)定劑，D) 0-5重量％的粘度改進(jìn)劑，E) 0-2重量％的通常的防腐劑、殺細(xì)菌劑、殺真菌劑和抗氧化劑，F(xiàn)) 0.1-10重量％的至少一種羧酸鉍，和G) 水。
3. 如權(quán)利要求l或2所述的分散體，其中作為組分F)，使用至 少一種有機(jī)酸R-COOH的鉍(m)鹽，其中R是任選地支鏈的Q至<:22的烴基，其任選地含有多重鍵。
4. 如權(quán)利要求1-3中任何一項所述的分散體，其中使用三辛酸 鉍和/或三新癸酸鉍。
5. 如權(quán)利要求1-4所述的脫模劑分散體的用途，其用于生產(chǎn)聚 氨酯模制品。
6. 如權(quán)利要求1-4所述的脫模劑分散體的用途，其用于改善使 用它生產(chǎn)的聚氨酯模制品的覆蓋性。
全文摘要
本發(fā)明提供用于生產(chǎn)聚氨酯模制品的脫模劑水分散體，其包含A)至少一種具有脫模活性的試劑，其選自皂類、油類、蠟類和聚硅氧烷類，B)乳化劑，C)如果需要的話，泡沫穩(wěn)定劑，D)如果需要的話，粘度改進(jìn)劑，E)如果需要的話，助劑和添加劑，F(xiàn))至少一種羧酸鉍，和G)水。
文檔編號B29K75/00GK101130268SQ200710142769
公開日2008年2月27日 申請日期2007年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月25日
發(fā)明者T·亨寧 申請人:戈爾德施米特有限公司