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Diese
Erfindung betrifft Verbesserungen beim oder in Verbindung mit dem
Mischen von Zusammensetzungen sowie Siliconzusammensetzungen, die
durch solches Mischen hergestellt werden.
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Siliconzusammensetzungen,
die in flüssigem
Zustand aufgetragen oder geformt und dann gehärtet werden können, sind
wohlbekannt. Unter diesen Zusammensetzungen gibt es solche, die
dazu vorgesehen sind, eine niedrige Viskosität während der Lagerung und Anwendung
zu haben und dennoch Produkte mit hoher mechanischer Festigkeit
zur Verfügung
stellen. Solche Zusammensetzungen können für eine Reihe von Zwecken verwendet
werden und werden besonders zur Verwendung bei Beschichtungs- und
Ausformungsvorgängen
bevorzugt, bei denen sie mit oder ohne einem getrennten Heizvorgang
gehärtet
werden. Typischerweise enthalten solche Zusammensetzungen verstärkende Füllmaterialien,
wobei das am häufigsten
verwendete Siliciumdioxid ist, um die mechanischen Eigenschaften des
gehärteten
Produkts zu verbessern. Obwohl es bei der Verstärkung des fertigen Produkts
hilft, tendiert Siliciumdioxid auch dazu, progressiv mit den Polysiloxanen,
die in der flüssigen
Zusammensetzung enthalten sind, mit einer entsprechenden Erhöhung der
Viskosität
der Zusammensetzung zu assoziieren. Es wurde daher eine Praxis,
das Siliciumdioxid durch eine geeignete Behandlung seiner Oberfläche hydrophob
zu gestalten.
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Die
Oberflächenbehandlung
von Siliciumdioxid kann mit dem Siliciumdioxid in der Form eines Trockenpulvers
und vor der Einführung
in die Siliconzusammensetzung durchgeführt werden, wird aber üblicherweise
in situ in der Zusammensetzung vorgenommen. Es werden daher üblicherweise
oberflächenbehandelnde
Materialien, zum Beispiel Hexamethyldisilazan oder Divinyltetramethyldisilazan,
mit Wasser in die Zusammensetzung aus Polysiloxan und Siliciumdioxid
eingebracht. Normalerweise wird dieses Mischen chargenweise durchgeführt, aber dies ist
ein langsames Verfahren und das Produkt kann an wesentlichen Variationen
in der Qualität
zwischen den Chargen leiden.
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Es
wurden kontinuierliche Verfahren zur in situ-Behandlung von Siliciumdioxid
vorgeschlagen, die Doppelschneckenextruder einsetzen. Die Doppelschneckenextruder
können
in der Länge
gestreckt werden, um das Mischen der Materialien zu erreichen, aber
die eingesetzten sind im Allgemeinen aus ingenieurstechnischen Gründen auf
eine Maximallänge
des 60-fachen des Durchmessers der Schraube beschränkt. Die
vorgeschlagenen Verfahren können
bedingt durch einen Mangel an Verweilzeit der Mischung in dem Extruder
und einen niedrigen Durchsatz der Mischung durch den Extruder ineffizient
und unökonomisch
sein. Auch enthalten Füllstoffe
mit niedriger Dichte einen hohen Anteil an Luft, der zu Problemen
führt,
wenn sie kontinuierlich in Siliconpolymere in einem Doppelschneckenextruder
eingebracht wird. Die Geschwindigkeit des Einbringens des Füllstoffes
in eine Zusammensetzung in einem kontinuierlichen Verfahren war
eine der hauptsächlichen
Beschränkungen
des Durchsatzes.
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Wir
haben nun herausgefunden, dass Mischungen aus Polysiloxan und verstärkenden
Füllmaterialien
mit besserer Effizienz durch das Einführen ausgewählter Materialien in einen
Schneckenextruder, der mehr als zwei Schnecken enthält, die
in miteinander in Verbindung stehenden Kammern, welche radial um
eine gemeinsame Achse verteilt sind, angeordnet sind und sich mit
der Achse jeder Schnecke parallel zu der gemeinsamen Achse erstrecken,
hergestellt werden können.
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Die
vorliegende Erfindung stellt gemäß einem
ihrer Aspekte ein Verfahren zur Herstellung einer polysiloxanhaltigen
Masse zur Verfügung,
welche ein oberflächenbehandeltes
Füllmaterial
enthält,
umfassend das kontinuierliche Einführen von Materialien in einen
Schneckenextruder, in dem diese gemischt und unter Entfernung der
gasförmigen
Materialien zu einem Auslass gefördert
werden, wobei der Schneckenextruder mehr als zwei Schnecken enthält, die
in miteinander in Verbindung stehenden Kammern, welche radial um
eine gemeinsame Achse verteilt sind, angeordnet sind und sich mit
der Achse jeder Schnecke parallel zu der gemeinsamen Achse erstrecken,
und die Materialien, die in dem Extruder gemischt werden, umfassen:
- a) ein Polysiloxan mit mehr als 40 Siloxaneinheiten,
ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus trialkylsilylendblockierten Polysiloxanen
und Polysiloxanen mit wenigstens einer siliciumgebundenen Alkenyl-,
Hydroxyl- oder hydrolysierbaren Gruppe,
- b) ein verstärkendes
Füllmaterial,
ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus fein verteiltem Siliciumdioxid, oberflächenbehandeltem
fein verteilten Siliciumdioxid, Calciumcarbonat, oberflächenbehandeltem
fein verteilten Calciumcarbonat, Quarzpulver, Aluminiumhydroxid,
Zirconiumsilicat, Diatomeenerde und Titandioxid,
- c) ein Hydrophobierungsmittel, ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus Disilazanen mit Wasser und Polydiorganosiloxanen mit bis zu
40 Siloxaneinheiten, die siliciumgebundene Hydroxyl- oder Aminogruppen
enthalten, wobei jedes der Materialien in den Extruder als das Material
selbst oder in Mischung mit irgendeinem oder mehreren der anderen
von (a), (b) und (c) eingeführt
wurde.
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In
einem Verfahren gemäß der Erfindung
ziehen wir es vor, einen Extruder einzusetzen, bei dem drei oder
mehr Schnecken im Abstand um gleichwinkelige Abschnitte angeordnet
sind, wie es zum Beispiel vollständiger
in der Beschreibung des
U.S.
Patents 5,836,682 beschrieben wird.
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Vorzugsweise
sind die Schnecken in einem Gehäuse
mit inneren und äußeren Verkleidungselementen
umschlossen, die zusammen die Kammern definieren, in denen sich
die Schnecken drehen. Vorzugsweise sind die inneren und äußeren Verkleidungselemente
miteinander befestigt und wenigstens im Wesentlichen horizontal
mit der gemeinsamen Achse angeordnet. Vorzugsweise hat jede Schnecke
eine Vielzahl von Prozesselementen, die an benachbarten Schäften dicht
ineinandergreifen. Vorzugsweise hat der Extruder zehn oder mehr,
zum Beispiel zwölf,
miteinander wechselwirkende Schnecken, die mit ihren Achsen radial
im gleichen Abstand zu der gemeinsamen Achse so angeordnet sind,
um beim Mischen und Fördern
der Materialien durch den Extruder zu dessen Auslass zusammenzuwirken.
In einem bevorzugten Extruder greifen die zwölf Schrauben eng ineinander
und sind in einem Kreis um einen Kern angeordnet. Material in dem
Extruder wird gemischt, während
es veranlasst wird, sich axial zu dem Extruder und in dem Ring,
der durch die Kammern bereitgestellt wird, wie in einer Spirale
zu bewegen. Vorzugsweise entspricht die Länge jeder Extruderschnecke
dem 25- bis 60fachen des Durchmessers der Schnecke. Vorzugsweise
ist der Durchmesser jeder Extruderschnecke 20 bis 160 mm. In einem
bevorzugten Verfahren gemäß der Erfindung werden
die Schnecken gleichsinnig und mit einer Geschwindigkeit von 50
bis 1.200 U/min. gedreht.
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In
einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
ziehen wir es vor, es so zu arrangieren, dass das Innere des Extruders
wenigstens erste, zweite und dritte Mischzonen zur Verfügung stellt,
die entlang der gemeinsamen Achse angeordnet sind. Vorzugsweise
greift in einer ersten der Zonen ein erster Teil jeder Schnecke
mit einem ersten Teil jeder der Schnecken ineinander, die zu dieser
benachbart sind, so dass der Zweck in dieser ersten Zone in erster
Linie das Vorschieben der Mischung in Richtung der nachfolgenden
Zonen ist. Vorzugsweise sind in einer zweiten der Zonen Teile der
Schnecken so angeordnet, dass sie das intensive Kneten und Verteilen
der Mischung ebenso wie das Vorschieben in die nachfolgenden Zonen
unterstützen.
Vorzugsweise sind in einer dritten Zone Teile der Schnecken so angeordnet,
dass sie das Kneten und Verteilen der Mischung ebenso wie das Vorschieben
in Richtung des Auslasses unterstützen. Vorzugsweise gibt es
auch eine vierte Zone, in der Teile der Schnecken so angeordnet
sind, um das Kneten und Verteilen der Mischung ebenso wie das Vorschieben
derselben zu unterstützen.
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In
einem bevorzugten Verfahren hat die erste Zone eine Länge, die
dem 5- bis 30-fachen des Durchmessers einer Schnecke entspricht.
Vorzugsweise wird die Temperatur des Materials in der ersten Zone
bei weniger als 100°C
geregelt. Vorzugsweise hat die zweite Zone eine Länge, die
dem 5- bis 30-fachen des Durchmessers einer Schnecke entspricht. Vorzugsweise
wird die Temperatur des Materials in der zweiten Zone bei weniger
als 150°C
geregelt. Vorzugsweise hat die dritte Zone eine Länge, die dem
5- bis 15-fachen der Länge
einer Schnecke entspricht. Vorzugsweise wird die Temperatur des
Materials in der dritten Zone bei 100°C bis 350°C geregelt. Vorzugsweise ist
das Material in der dritten Zone einem reduzierten Druck unterworfen.
Wenn sie vorhanden ist, dann hat die vierte Zone vorzugsweise eine
Länge,
die dem 5- bis 15-fachen des Durchmessers einer Schnecke entspricht.
Vorzugsweise wird die Temperatur des Materials in der vierten Zone, wenn
diese vorhanden ist, bei weniger als 250°C geregelt.
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Die
Polysiloxane (a), die in einem Verfahren gemäß der Erfindung verwendet werden,
können
linear oder verzweigt sein und haben eine Viskosität von einer
Flüssigkeit
bis zu einem Gummi. Diese Materialien enthalten Siloxanketteneinheiten
XpRqSiO(4-(p+q))/2 und kettenendständige Einheiten
mit vorzugsweise der allgemeinen Formel XR2SiO1/2, bei denen jedes R eine einbindige Kohlenwasserstoffgruppe
darstellt, die bis zu 12 Kohlenstoffatome enthält, zum Beispiel Methyl oder
Phenyl, die substituiert oder auch nicht sein können, X eine Gruppe R oder eine
Alkenyl-, Hydroxyl- oder hydrolysierbare Gruppe darstellt, p einen
Wert von 0, 1 oder 2 hat, q einen Wert von 0, 1 oder 2 hat und die
Summe aus p + q einen Wert von 0, 1 oder 2 hat. Bevorzugte Polysiloxane
(a) sind wenigstens im Wesentlichen lineare Materialien, die in
erster Line aus Ketteneinheiten der allgemeinen Formel R2SiO bestehen, worin R eine Methylgruppe
darstellt. Geeignete Materialien umfassen trimethylsilylendständige Polydimethylsiloxane mit
einer Viskosität
von 350 mPas oder mehr, Methylvinylpolysiloxane mit Viskositäten von
ungefähr 2.000
bis 60.000 mPas, α,ω-Dihydroxypolydiorganosiloxane
mit Viskositäten
von etwa 5.000 bis 11.000 mPa·s
und fluorierte Polydiorganosiloxane.
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In
einem Verfahren gemäß der Erfindung kann
das verstärkende
Füllmaterial
(b) eines von denen sein, die normalerweise in Siliconzusammensetzungen
eingesetzt werden, zum Beispiel Siliciumdioxidarten oder Calciumcarbonate,
Quarzpulver, Aluminiumhydroxid, Zirconiumsilicat, Diatomeenerde
und Titandioxid mit großer
Oberflächefläche sein.
Falls dies gewünscht
wird, kann das verstärkende
Füllmaterial,
das dem Extruder zugefördert
wird, insgesamt oder zum Teil aus oberflächenbehandeltem Siliciumdioxid
oder Calciumcarbonat, zum Beispiel Siliciumdioxid, das durch Behandlung
seiner Oberfläche
mit Silan oder Silazan hydrophob gestaltet wurde, bestehen.
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Wenn
ein verstärkendes
Füllmaterial
verwendet wird, das nicht oberflächenbehandelt
wurde, um es hydrophob zu gestalten, dann ist es bevorzugt, zusätzlich ein
Hydrophobierungsmittel (c) zu dem Extruder zu fördern. Vorzugsweise wird das
Hydrophobierungsmittel aus der Gruppe ausgewählt, die aus Disilazanen mit
Wasser und Polydiorganosiloxanen mit bis zu 40 Siloxaneinheiten
mit siliciumgebundenen Hydroxyl- oder Aminogruppen besteht. Geeignete
Disilazane umfassen Hexamethyldisilazan und Tetramethyldivinylsilazan.
Die genannten Polydiorganosiloxane sind vorzugsweise lineare Polydiorganosiloxane
mit Ketteneinheiten, auf die oben Bezug genommen wird.
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In
einem Verfahren gemäß der Erfindung
ziehen wir es vor, dass eines der Materialien, die dem Extruder
zugefördert
werden, eine Mischung (e) ist, die ein Produkt ist, das durch das
Mischen des Polysiloxans (a) und des Füllstoffmaterials (b) (das vorzugsweise
pyrogene oder gefällte
Kieselsäure
ist) und optional anderer Materialien gebildet wird. Bequem kann
solch eine Mischung (e) in einer getrennten kontinuierlichen Mischvorrichtung
gemischt werden, zum Beispiel mit einer solchen, die mittels eines Rotor-Stator-Mischers
mit erzwungenem Axialtransport arbeitet, oder mit einem Doppelschneckenmischer
mit einem sehr großen
Verhältnis
des äußeren Durchmessers
und des inneren Durchmessers arbeitet, um ein großes freies
Volumen zu ermöglichen, und
sie ist daher in der Lage, große
Mengen von leichten Füllmaterialien
zu mischen, so dass solch eine Doppelschnecke üblicherweise mit überlappenden
Schneckenrührern
co-rotiert, die bei einer konstanten Geschwindigkeit rotieren, während die
Inhaltsstoffe an verschiedenen Punkten entlang ihrer Länge zugeführt werden.
Abhängig
von der Formulierung und dem Auslass dieses Mischers kann sie dem
Extruder direkt zugeführt
werden oder alternativ dazu kann die Mischvorrichtung zu einem Vorratsbehälter fördern, in
dem die Mischung gelagert und vor der Förderung zum Extruder gealtert
wird.
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In
einem Verfahren gemäß der Erfindung
ist die Mischung (e) vorzugsweise ein Pulver oder eine Paste, das
bzw. die durch das Mischen der Materialien (a), (b) und (c) in den
Gewichtsteilen gebildet wurde, so dass für 100 Teile Siliciumdioxid 50 bis 180 Teile
Polysiloxan (a) eingesetzt werden. Wenn das Material eine Paste
ist, dann enthält
es vorzugsweise ungefähr
110 bis 280 Gewichtsteile Polysiloxan (a) bezogen auf 100 Gewichtsteile
des Füllmaterials, und
wenn die Mischung (e) ein Pulver ist, dann enthält sie vorzugsweise ungefähr 70 bis
110 Gewichtsteile an Polysiloxan (a) bezogen auf 100 Gewichtsteile
des Füllmaterials.
Vorzugsweise ist (c) zu ungefähr 10
bis 30, am meisten bevorzugt 15 bis 25, Gewichtsteilen vorhanden
und d ist in dem Bereich von 2 bis 10 Gewichtsteilen, am meisten
bevorzugt 3 bis 6 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile
des Füllmaterials
vorhanden.
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In
einem Verfahren gemäß der Erfindung werden
die Materialien vorzugsweise zu dem Schneckenextruder in Anteilen
gefördert,
um in den ersten, zweiten und dritten Zonen ein Verhältnis von
70 bis 180 Gewichtsteile Polysiloxan (a) zu 100 Gewichtsteilen des
Füllmaterials
(b) zur Verfügung
zu stellen.
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Ein
Verfahren gemäß der Erfindung
ist im Allgemeinen zur Verarbeitung von Massen aus Füllstoff/Polysiloxanpolymer
nützlich
und ist besonders zur Herstellung von Vormischungen geeignet, die
zur weiteren Verarbeitung vorgesehen sind, um Formulierungen in
ein oder mehreren Teilen zur Härtung
zur Verfügung
zu stellen, um ein fertiges Produkt bereitzustellen.
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Die
Erfindung stellt in einem anderen ihrer Aspekte ein Verfahren zur
Herstellung einer Vormischung zur Verarbeitung in ein härtbares
Produkt zur Verfügung,
umfassend das kontinuierliche Einführen von Materialien in einen
Schneckenextruder, in dem diese gemischt und unter Entfernung der
gasförmigen
Materialien zu einem Auslass gefördert
werden, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Schneckenextruder
mehr als zwei Schnecken umfasst, die in miteinander in Verbindung
stehenden Kammern, welche radial um eine gemeinsame Achse verteilt
sind, angeordnet sind und sich mit der Achse jeder Schnecke parallel
zu der gemeinsamen Achse erstrecken, und die Materialien, die dem
Schneckenextruder zugeführt
werden, im Wesentlichen bestehen aus:
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a)
einem Polysiloxan mit mehr als 40 Siloxaneinheiten, ausgewählt aus
der Gruppe bestehend aus trialkylsilylendblockierten Polysiloxanen
und Polysiloxanen mit wenigstens einer siliciumgebundenen Alkenyl-,
Hydroxyl- oder hydrolysierbaren Gruppe,
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b)
einem verstärkenden
Füllmaterial,
enthaltend irgendeines von fein verteiltem Siliciumdioxid, Calciumcarbonat,
Quarzpulver, Aluminiumhydroxid, Zirconiumsilicat, Diatomeenerde
und Titandioxid,
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c)
einem Hydrophobierungsmittel, ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus Disilazanen und Polydiorganosiloxanen mit bis zu 40 Siloxaneinheiten,
die siliciumgebundene Hydroxyl- oder Aminogruppen enthalten, und
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d)
Wasser und/oder
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e)
dem Produkt, das durch Mischen von irgendwelchen zwei oder mehreren
von a), b), c) und d) gebildet wird.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung können
die Materialien aus dem Auslass des Extruders weiter mit anderen
Materialien einschließlich
zum Beispiel Härtungsmitteln,
Katalysatoren, Inhibitoren, Weichmachern, Streckmitten und nichtverstärkenden
Füllstoffe
verarbeitet werden.
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Härtungsmittel,
die eingebracht werden können,
umfassen zum Beispiel Polysiloxane, in die siliciumgebundene Wasserstoffatome
zur Umsetzung mit Alkenylpolysiloxanen der Vormischung eingebaut sind,
sowie hydrolysierbare Silane und Siloxane zur Umsetzung mit Polysiloxanen
der Vormischung mit Hydroxyl- oder hydrolysierbaren Gruppen. Katalysatoren,
die eingebaut werden können,
umfassen zum Beispiel Platinkatalysatoren für die Hydrosilylierungsreaktion,
Organometallsalze oder Komplexe zur Unterstützung einer Kondensationshärtung sowie
Peroxide. Inhibitoren können
eingebracht werden, um die Geschwindigkeit der Reaktion in dem gehärteten Produkt
zu variieren. Weichmacher und Streckmittel, die eingebaut werden
können,
umfassen zum Beispiel trimethylsilylendständiges Polydimethylsiloxan.
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Nichtverstärkende Füllstoffe,
die eingebaut werden können,
können
zum Beispiel aus Eisenoxid, Zinkoxid, Ruß, Glasmikroballons und Carbonaten aus
Calcium, Magnesium, Barium oder Zink sowie Bariumsulfat ausgewählt werden.
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Verfahren
gemäß der Erfindung
tragen zur verbesserten Effizienz von Produktionseinrichtungen bei
und ergeben Produkte von guter Konsistenz relativ schnell.
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Damit
die Erfindung klarer wird, folgt nun eine Beschreibung, die mit
den beigefügten
Zeichnungen zu lesen ist, von einem Verfahren, das zur Erläuterung
der Erfindung im Wege eines Beispiels gewählt wurde. In den Beispielen
sind alle Teilangaben nach Gewicht und alle Viskositäten wurden
bei 25°C gemessen
und es sollte verstanden werden, dass die Vormischungen A, B, C
und D, die in den folgenden Beispielen diskutiert werden, alternative
Mischungen sind, die oben als Mischung (e) bezeichnet werden.
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In
den Figuren ist
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1 ein
Plan eines Mehrfachschneckenextruders, der in dem erläuternden
Verfahren verwendet wird,
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2 eine
Seitenansicht eines Teils des Extruders, der in 1 gezeigt
wird,
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3 eine
Querschnittsansicht, die im Wesentlichen an der Linie A-A der 2 entnommen wurde,
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4 ein
Schema einer Schraube, die in dem Extruder lokalisiert ist.
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Das
erläuternde
Verfahren ist zur Herstellung von polysiloxanhaltigen Massen, welche
ein oberflächenbehandeltes
Füllmaterial
enthalten, das das kontinuierliche Einführen von Materialien in einen
Einlass (10) eines Schneckenextruders (12), in dem
diese gemischt und unter Entfernung der gasförmigen Materialien durch Entlüftungen
(16, 18, 20) zu einem Auslass (14)
gefördert
werden. Die Entlüftung (16)
kann so angeordnet werden, um Luft aus dem Extruder abzuziehen,
während
das Mischens durchgeführt
wird, oder um Material in den Extruder zum Mischen mit anderen Inhaltsstoffen
einzuführen.
Es werden je nach Bedarf Mittel zur Erwärmung und/oder Kühlung verschiedener
Abschnitte des Extruders während
des Betreibens des Extruders zur Verfügung gestellt. Der Schneckenextruder
(12) enthält
zwölf Schrecken
(22), die in miteinander in Verbindung stehenden Kammern
(24) positioniert sind, welche radial um eine gemeinsame
Achse (26) verteilt sind und sich mit der Achse von jeder
Schnecke parallel zu der gemeinsamen Achse (26) erstrecken. Der
Extruder enthält
ein Gehäuse
mit einem im Allgemeinen zylindrischen äußeren Mantel (28),
der mit seiner Achse im Wesentlichen horizontal angeordnet ist und
die gemeinsame Achse (26) bereitstellt. Es erstreckt sich
dadurch ein Hohlraum (30) entlang der im Wesentlichen horizontalen
gemeinsamen Achse (26). Das Innere des äußeren Mantels (28)
ist mit einem Profil versehen, um eine Vielzahl von teilzylindrischen
Oberflächen
(32) zu definieren, die im gleichen Abstand von der gemeinsamen
Achse vorliegen und um gleichwinkelige Abschnitte um den Umfang
des Hohlraums (30) angeordnet sind. Ein innerer Mantelteil
(34) des Gehäuses
ist an dem äußeren Mantel
mit dem Hohlraum (30) befestigt. Seine äußere Oberfläche ist profiliert, um teilzylindrische
Oberflächen
(36) zu definieren, die komplementär zu den Oberflächen (32)
des äußeren Mantels
(28) sind. Die Oberflächen
(32) und (36) definieren zusammen die Kammern
(24), die mit benachbarten Kammern in Verbindung stehen
und jeweils eine Schnecke (22) aufnehmen, die zur Drehung
um eine Achse parallel zu der des Gehäuses angeordnet sind. Der Durchmesser
von jeder Extruderschnecke beträgt
30 mm. Die Länge
von jeder Schnecke des Extruders entsprach dem 32-fachen des Durchmessers
der Schnecke. In den Verfahren gemäß der Erfindung werden die
Schnecken gleichsinnig und bei einer Geschwindigkeit von 50 bis
1.200 U/pm. gedreht
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Jede
Schnecke 22 hat Teile, die profiliert sind, um das gewünschte Kneten
oder Fördern
der Mischung in dem Extruder zu fördern. Diese Teile der Schnecken
sind auf den Schnecken und in dem Extruder positioniert, um erste
(40), zweite (42), dritte (44) und vierte
(46) Mischzonen zur Verfügung zu stellen, die axial
in dem Extruder angeordnet sind. In der ersten Zone (40)
greift ein erster Teil (41) von jeder Schnecke in einen
ersten Teil (41) von jeder der Schnecken, die zu dieser
benachbart sind, ineinander, so dass der Zweck in dieser ersten
Zone in erster Linie das Vorschieben der Mischung zu den nachfolgenden
Zonen ist. In der zweiten Zone (42) sind Teile (43)
der Schnecken so angeordnet, dass sie das intensive Kneten und Verteilen
der Mischung ebenso wie das Vorschieben in die nachfolgenden Zonen
unterstützen.
In der dritten Zone (44) sind die Teile (45) der
Schnecken so angeordnet, dass sie das Kneten und Verteilen der Mischung
ebenso wie das Vorschieben in Richtung des Auslasses unterstützen. In der
vierten Zone (46) sind die Teile (47) der Schnecken
so angeordnet, dass sie das weitere Kneten und Verteilen der Mischung
sowie das Vorschieben davon unterstützen.
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In
einem bevorzugten Verfahren hat die erste Zone eine Länge, die
dem 5- bis 30-fachen des Durchmessers einer Schnecke entspricht,
und die Temperatur des Materials in der ersten Zone wird bei weniger
als 100°C
geregelt. Die zweite Zone hat eine Länge, die dem 5- bis 15-fachen
des Durchmessers einer Schnecke entspricht, und die Temperatur des Materials
in der zweiten Zone wird bei weniger als 150°C geregelt. Die dritte Zone
hat eine Länge,
die dem 5- bis 30-fachen der Länge
einer Schnecke entspricht, und die Temperatur des Materials in der
dritten Zone wird bei 100°C
bis 350°C
geregelt. Die vierte Zone hat eine Länge, die dem 5- bis 15-fachen
des Durchmessers einer Schnecke entspricht, und die Temperatur des
Materials in der vierten Zone wird bei weniger als 250°C geregelt.
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Vorzugsweise
wird das Material in der dritten Zone einem reduzierten Druck zwischen –100 und –1.000 mbar
(d. h. zwischen –104 und –105 Pa) unterworfen, der durch die Abzüge (18, 20)
abgezogen wird.
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Beispiel 1
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100
Teile eines vinylfunktionellen Polydiorganosiloxans mit einer Viskosität von 55.000
mPas (a) wurden mit 100 Teilen einer pyrogenen Kieselsäure mit
einer Oberfläche
von 255 m2/g (b), 22,5 Teilen Hexamethyldisilazon
(c) und 6 Teilen Wasser in einem Doppelschaftextruder mit einem
Verhältnis
des äußeren Durchmessers
zum inneren Durchmesser von 2,7 zur Bildung eines Pulvers (Vormischung
A) gemischt. Die Vormischung A wurde in den Zugabeabschnitt der
Trommel eines Doppelschneckenextruders, bei dem die Schnecken jeweils
einen Durchmesser von 30 mm und eine Länge hatten, die dem 45-fachen
von deren Durchmesser entspricht, übertragen und bei 500 U/min
gedreht. 60 Teile des vinylfunktionellen Polydiorganosiloxans (a)
wurden in den Zugabeabschnitt des Doppelschneckenextruders gegeben
und die Mischung wurde mit einer Temperatur von weniger als 100°C zu einer
einheitlichen Paste verarbeitet (in einem Extruderzugabe- und Intensivmischabschnitt
des Extruders). In einem dritten Extruderabschnitt wurde die Paste
auf 275°C
erwärmt und
einem reduzierten Druck von –900
mbar (–9 × 104 Pa) ausgesetzt, um Hexamethyldisilazan
und Wasser sowie Nebenprodukte zu entfernen. In einem vierten Abschnitt
wurden weitere 71 Teile des Polydiorganosiloxans (a) hinzu gegeben,
um eine homogene Paste zu bilden, die zur Formulierung geeignet
ist, um eine gehärtete
Zusammensetzung zur Verfügung zu
stellen.
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Die
erhaltene Paste wurde aus dem Extruder dispensiert und gekühlt. Der
maximale Durchsatz des Extruders war 6,6 kg/h. Ihre Viskosität wurde
24 Stunden nach dem Dispensieren unter Verwendung eines Viskosimeters
mit Konus und Platte bei einer Schergeschwindigkeit von 10 s–1 gemessen
und stellte sich als 1.490 mPas heraus.
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Beispiel 2
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94
Teile des vinylfunktionellen Polydiorganosiloxans mit einer Viskosität von 55.000
mPas (a), das in Beispiel 1 verwendet wurde, wurden mit 100 Teilen
der Kieselsäure
(b), die in Beispiel 1 verwendet wurde, 21,4 Teilen Hexamethyldisilazan
(c) und 6,6 Teilen Wasser in einem Rotor-Stator-Mischer mit erzwungenem
Axialtransport zur Bildung eines Pulvers (Vormischung B) gemischt.
Die Vormischung B wurde in den Einlass (10) des Zwölfschneckenextruders übertragen,
bei dem die Schrauben bei 230 U/min drehten. Es wurden 64 Teile
des vinylfunktionellen Polydiorganosiloxans (a) in den Einspeisungsabschnitt
des Schneckenextruders gegeben und die Mischung wurde mit einer
Temperatur von weniger als 100°C
in eine einheitliche Paste verarbeitet (in dem Extruderzugabe- und
Intensivmischabschnitt des Extruders). In dem dritten Extruderabschnitt
wurde die Paste auf 210°C
erwärmt
und einem reduzierten Druck von –900 mbar (–9 × 104 Pa)
ausgesetzt, um Hexamethyldisilazan und Wasser sowie Nebenprodukte
zu entfernen. In dem vierten Abschnitt wurden weitere 73 Teile des
Polydiorganosiloxans (a) hinzu gegeben und das Mischen wurde weitergeführt, um eine
homogene Paste zu bilden, die zur Formulierung geeignet ist, um
eine härtbare
Zusammensetzung zur Verfügung
zu stellen.
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Die
erhaltene Paste wurde aus dem Extruder dispensiert und gekühlt. Der
maximale Durchsatz des Extruders war 103 kg/h. Ihre Viskosität wurde
24 Stunden nach dem Dispensieren unter Verwendung eines Viskosimeters
mit Konus und Platte bei einer Schergeschwindigkeit von 10 s–1 gemessen
und stellte sich als 860 mPas heraus.
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Wie
man aus den Daten erkennen kann, stellte das in Beispiel 2 verwendete
Verfahren eine Zusammensetzung mit niedrigerer Viskosität als das von
Beispiel 1 mit der gleichen Gesamtformulierung zur Verfügung, was
eine bessere Behandlung der Kieselsäure und ein besseres Abziehen
der flüchtigen
Stoffe anzeigt. Zudem ist der Durchsatz, der in Beispiel 2 erreicht
wird, im Vergleich zu Beispiel 1 um mehr als das 15-fache höher, was
das Verfahren von Beispiel 2 ökonomisch
attraktiver als das von Beispiel 1 macht.
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Beispiel 3
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91
Teile des vinylfunktionellen Polydiorganosiloxans mit einer Viskosität von 55.000
mPas (a), das in Beispiel 1 verwendet wurde, wurden mit 100 Teilen
Kieselsäure
(b), die in Beispiel 1 verwendet wurde, 20 Teilen Hexamethyldisilazan
(c) und 6 Teilen Wasser in einem kontinuierlichen Rotor-Stator-Mischer
mit einem erzwungenem Axialtransport zur Bildung eines Pulvers (Vormischung
C) gemischt. Die Vormischung C wurde in den Einlass (10)
des Zwölfschneckenextruders übertragen,
bei dem die Schnecken bei 230 U/min rotierten. 61 Teile des vinylfunktionellen
Polydiorganosiloxans (a) wurden in den Zugabeabschnitt des Schneckenextruders
gegeben und die Mischung wurde zu einer einheitlichen Paste (in
dem Extruderzugabe- und Intensivmischabschnitt des Extruders) mit
einer Temperatur von weniger als 100°C verarbeitet. In dem dritten
Extruderabschnitt wurde die Paste auf 210°C erwärmt und einem reduzierten Druck
von –900
mbar (–9 × 104 Pa) ausgesetzt, um Hexamethyldisilazan
und Wasser sowie Nebenprodukte zu entfernen. In dem vierten Abschnitt
wurden weitere 79 Teile des Polydiorganosiloxans (a) hinzu gegeben
und das Mischen wurde zur Bildung einer homogenen Paste weitergeführt, die zur
Formulierung geeignet ist, um eine gehärtete Zusammensetzung zu ergeben.
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Die
erhaltene Paste wurde aus dem Extruder dispensiert und gekühlt. Der
maximale Durchsatz des Extruders war 110 kg/h. Ihre Viskosität wurde
24 Stunden nach dem Dispensieren unter Verwendung eines Viskosimeters
mit Konus und Platte bei einer Schergeschwindigkeit von 10 s–1 gemessen
und stellte sich als 822 mPas heraus. Von einer 2 mm dicken Schicht
der erhaltenen Paste, die auf eine Kunststofffolie beschichtet wurde,
wurde festgestellt, dass sie ein glattes Erscheinungsbild ohne erkennbare
Teilchen hat.
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Beispiel 4
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91
Teile des vinylfunktionellen Polydiorganosiloxans mit einer Viskosität von 55.000
mPas (a), das in Beispiel 1 verwendet wurde, wurden mit 100 Teilen
Kieselsäure
(b), die in Beispiel 1 verwendet wurde, 20 Teilen Hexamethyldisilazan
(c) und 6 Teilen Wasser in einem Rotor-Stator-Mischer mit einem erzwungenem
Axialtransport zur Bildung eines Pulvers (Vormischung D) gemischt.
Die Vormischung D wurde in den Einlass (10) des Zwölfschneckenextruders übertragen,
bei dem die Schnecken bei 230 U/min rotierten. 175 Teile des vinylfunktionellen
Polydiorganosiloxans (a) wurden in den Zugabeabschnitt des Schneckenextruders
gegeben und die Mischung wurde zu einer einheitlichen Paste (in
dem Extruderzugabe- und Intensivmischabschnitt des Extruders) mit
einer Temperatur von weniger als 100°C verarbeitet. In den zweiten
und dritten Extruderabschnitten wurde die Paste auf 210°C erwärmt und
einem reduzierten Druck von –900
mbar (–9 × 104 Pa) ausgesetzt, um Hexamethyldisilazan
und Wasser sowie Nebenprodukte zu entfernen.
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Die
erhaltene Paste wurde aus dem Extruder dispensiert und gekühlt. Der
maximale Durchsatz des Extruders war 150 kg/h. Ihre Viskosität wurde
24 Stunden nach dem Dispensieren unter Verwendung eines Viskosimeters
mit Konus und Platte bei einer Schergeschwindigkeit von 10 s–1 gemessen
und stellte sich als 1729 mPas heraus. Von einer 2 mm dicken Schicht
der erhaltenen Paste, die auf eine Kunststofffolie beschichtet wurde,
wurde festgestellt, dass sie ein körniges Erscheinungsbild mit
vielen sichtbaren Kieselsäureteilchen
hat.
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Die
Ergebnisse zeigen, dass die in Beispiel 4 erhaltene Paste eine höhere Viskosität als die
in Beispiel 3 hergestellte hatte, obwohl sie einen höheren Gehalt
an Polysiloxan hat. Zudem hatte das Erscheinungsbild der Paste,
die in Beispiel 4 erhalten wurde, ein schlechteres Erscheinungsbild
bedingt durch unzureichend verteilte Füllstoffteilchen.