●フッ素系離型剤 REPELFINE® の開発
東ソー・ファインケム株式会社 研究開発部 機能性材料グループ
東ソー株式会社 ポリマー事業部 企画管理室

白井石川智大真一

従来、高い剥離性と薄膜形成能を示すフッ素系離型

1．はじめに剤の有効成分としては、炭素数が 7 以上のパーフルオ

離型剤は、金型から樹脂等の成形品を容易に剥離すロアルキル基を有する化合物が用いられてきたが、生るために用いられる材料である。中でも、成形前の金物濃縮性等の環境に対する悪影響が懸念され、近年で型にあらかじめ塗布して用いる外部離型剤は、さまざは実質的に製造が禁止されている［2］。このため、炭まな樹脂製品の成形に用いられている。製品の生産性

素数が 6 以下のパーフルオロアルキル基を有する化合を向上させる観点から、離型剤の高機能化ニーズが高物への代替が進んでいるが、剥離性等の機能が低下すまっており、高い剥離性だけでなく、1 回の塗布で繰るという課題があった。当社では、独自技術を駆使しり返し剥離ができる反復離型性、成形品への離型剤成て炭素数が 6 以下のパーフルオロアルキル基から構成［1］分の転写が少ない低移行性等が求められている。

される新規な含フッ素化合物を合成し、これを有効成

外部離型剤は有効成分の違いにより、ワックス系、分とする離型剤 REPELFINE® を開発した。本技術のシリコーン系、フッ素系等の種類に大別される。ワッ開発目的は、離型剤の高機能化と環境負荷の低減を同

クス系及びシリコーン系の離型剤は、金型と成形品の時に達成することであり、より高いレベルの工業化及間に形成された油脂の層が破壊される層間剝離によっび持続可能な生産消費形態の確保に貢献することを目て剥離を行うものであり、有効成分が成形品に多く移指す。

行する上、反復離型性にも限界がある（図１a）。一方、フッ素系離型剤は、油脂等よりもさらに付着性の低いフッ素系材料の特徴を活かして、少量の有効成分で高2．フッ素系離型剤 REPELFINE® の特長

い剥離性能を発揮する。とくに、金型表面に含フッ素［1］含フッ素化合物（有効成分）の基本性能評価化合物の薄膜を形成させるものは、金型と成形品の境⑴

有効成分の特長と性能評価

界で剥離する界面剥離の寄与が大きく、移行性が低い

当社のフッ素系離型剤 REPELFINE® の有効成分でという特長がある（図１b）。このため、高剥離性、寸ある含フッ素化合物（FPR − 01）は、剥離性を示すフッ法安定性、成形品の 2 次加工性等が要求される成形プ

素化炭化水素基（Rf 基）と結合性基から構成されておロセスにおいては、フッ素系離型剤が好適に用いられり、塗布により金型と化学結合して、高剥離性と反復ている。しかし、多くはシリコーン等の補助剤が添加離型性を示す分子レベル（厚さ nm スケール）の離型されているため、層間剝離の要素が含まれる点で改善膜を形成する（図２）。このような極薄の離型膜によっの余地がある。離型剤のさらなる高機能化ニーズを満て、界面剥離のメカニズムで成形品の離型が行われる。

たすためには、有効成分を適切に設計し、界面剥離のここで、離型膜が形成された金型表面の付着性（剥離寄与を高めることが重要となる。

性）は表面自由エネルギーの大小により議論できる［3］。
Rf 基として従来用いられてきた C8F17 基を有する化合

（a）

（b）
成形品

成形品

図１

離型

離型

金型

金型

離型剤の種類と剥離のメカニズム；（a）層間剥離 ,（b）界面剥離

撥液性の発現

有効成分の構造（水接触角：111.6°）

フッ素化炭化水素基
（剥離性）
結合性基
（金型と化学結合）

図２

金属

REPELFINE® 有効成分の特徴

103

TOSOH Research & Technology Review Vol.64（2020）

物（C8）と、環境対応のため代替剤として用いられル基から構成されるにもかかわらず、従来の含フッ素ている C6F13 基を有する化合物（C6）を比較例として、化合物よりも優れた剥離性を発現することが確認でき離型膜の性能を表面自由エネルギー解析により評価した。

た。
⑵

評価方法

［2］製品情報30 mm × 15 mm × 2 mmt のステンレス鋼板に対し⑴

基本物性て、5％水酸化ナトリウム／エタノール水溶液による製品の基本物性を表２に示す。FPR − 01 を共通の有脱脂洗浄、純水による洗浄、乾燥を順次行った後、各効成分として、溶剤の違いにより 2 種類のグレード

種含フッ素化合物の 2 −プロパノール溶液に 1 時間浸を製品化した。いずれも溶剤と含フッ素化合物のみ漬し、2 −プロパノールで洗浄して乾燥することによからなり、シリコーン等の補助剤は全く含まれない。

り、離型膜が形成された試験片を作製した。協和界面

REPELFINE® は 2 −プロパノール（イソプロピルアル

科学製接触角計 DMs − 401 を用いて純水及びジヨードコール）を溶剤とし、塗布後常温で乾燥できる速乾性

メタン（液滴量各 2 μ L）の接触角を測定し、Owensタイプである。REPELFINE® − NF は、アルコール類− Wendt 法により試験片の表面自由エネルギーを算出と水の混合溶剤を用いた非引火性タイプであり、消防した。

法上の危険物に該当しないため安全性が高く、保管数⑶量や保管場所等の制限を受けないといった特長があ

結果
ステンレス鋼板に形成させた離型膜の性能評価結果る。

を表１に示す。FPR − 01 は、C8 及び C6 よりも表面自⑵安全性由エネルギーが低い離型膜を形成し、より付着性の低有効成分である FPR − 01 の安全性試験結果を表３にい表面を形成できることがわかる。この結果から、開示す。濃縮度予備試験において高濃縮性でないことが発した FPR − 01 が炭素数 6 以下のパーフルオロアルキ示されたほか、急性毒性等にも問題がなく、高い安全性を有していることが確認できた。

表１化合物
FPR－01C8C6有効成分の基本性能評価結果
接触角［deg］Water
CH2I2
111.6
95.2
112.4
92.3
103.6
91.1

［3］離型性試験

表面自由エネルギー［mN ／ m］

⑴

10.9
11.9
13.7

系接着剤を使用した木質ボードのラボプレス成形試験を実施した。ポリウレタンは極めて付着性の高い熱硬表２製品の基本物性及び荷姿

製品名

REPELFINE®
（速乾性タイプ）

REPELFINE®－NF（非引火性タイプ）

溶剤
外観
引火点
危険物分類
沸点
比重2－プロパノール
無色透明液体12℃
第 4 類アルコール類
82℃
0.786

アルコール類、水無色透明液体なし
非該当100～190℃
0.949

ボトル（1L）
ケミカルドラム（18L）

ボトル（1L）
ケミカルドラム（18L）

荷姿※※エアゾール試作品サンプル提供可能

104

木質ボード離型性試験
REPELFINE® の離型性試験として、ポリウレタン

東ソー研究・技術報告

表３
試験項目

第 64 巻（2020）

FPR－01 安全性試験結果
試験結果

表４判定

生物濃縮係数～250L ／ kg 高濃縮性でない
Ames 試験陰性
変異原性なしLD50（ラット経口） ＞2000mg ／ kg
低毒性
引火点なし
不燃性

木質ボード離型性試験結果（東ソー株式会社 ウレタン研究所 参考データ）
離型剤

初期剥離荷重

連続離型係数REPELFINE
既存ワックス系
既存フッ素系

＜1N
20N
16N

110
2
1離型性試験結果（代表例）

表５結果

樹脂
ポリアリレート
ポリサルフォン
ゴム（CR）

改善点（既存剤比）

備考

反復離型性
反復離型性
2 次加工性

連続成形時間 8h→24h
1 回の塗布で 1 日連続成形可能
後工程（塗装）への影響なし

化性樹脂の一つであり、これを木質基材と複合化させ型テストにおいて、既存の離型剤よりも優れた剥離性、た木質ボードの成形においては、高い剥離性を有する

反復離型性、2 次加工性等を示すことが明らかとなっ®

2離型剤が必須である。REPELFINE を 10 g ／ m の割た。今後、溶剤を水に置き換える水性化や、塗布を簡合で塗布したステンレス鋼板をプレス板として用い、便にするためのエアゾール化などを継続して検討し、180℃で熱圧成形した後、成形体からステンレス鋼板より顧客が取り扱いやすい形態の製品を開発していくを剥離する際の荷重をプッシュプルゲージにより測定予定である。本技術により、樹脂製品の生産性向上及した。また、比較例として既存のワックス系及びフッび有害廃棄物の低減が可能となり、工業開発の持続可素系離型剤を塗布し、同様の試験を実施した。結果を能な発展に貢献できるものと考えている。

表４に示す。
REPELFINE® は既存の離型剤よりも 10 N 以上低い荷重で剥離でき、1 回の塗布で 100 回以上繰り返し離4．文献型できた。剥離荷重の低さは有効成分の優れた剥離［1］東レリサーチセンター，離型性向上技術（2017）

性を反映している。また、既存剤では離型によって［2］European Chemicals Agency, Substances restricted

有効成分が金型表面から取り除かれるため、1 回の塗布で 1 回～数回しか離型ができない。これに対して、

under REACH（2020）［3］三刀基郷，接着の基礎と理論（2012）®

REPELFINE は有効成分が金型に化学結合しているため、極めて優れた反復離型性が達成できるものと考えられる。
⑵

その他樹脂製品の成形
その他、熱可塑性樹脂製品の射出成形や、ゴム製品の成形等にも適用可能であることを確認している。代
表的な離型性試験結果を表５に示す。

3．まとめ
高い性能と環境負荷の低減を同時に達成するフッ素系離型剤 REPELFINE® を開発した。有効成分の FPR− 01 は従来の含フッ素化合物よりも高い剥離性を発現し、生物濃縮性の懸念もなく安全性が高いことを確認した。この新規な有効成分を用いて、油脂やシリコーン等を含まず、ほぼ完全な界面剥離を達成する離型剤の開発に成功した。実際に、さまざまな樹脂製品の離105