JP2007297609A - 石材固定化用シリコーン組成物、その製造方法及びその用途 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】縮合による室温硬化型シリコーンゴム(A)、シリコーンオイル(B)およびフィラー(C)を含有するシリコーン組成物であって、それらの含有割合は、室温硬化型シリコーンゴム(A)100重量部に対して、シリコーンオイル(B)が20〜80重量部、およびフィラー(C)が1〜5重量部であり、且つ、25℃における粘度が50〜2000mPa・sであることを特徴とする石材固定化用シリコーン組成物、その製造方法及びそれを用いた線路敷石用固定化材などを提供した。
【選択図】なし
Description
近年、新幹線列車を代表として列車の高速化が顕著なものとなっているが、この現象に伴なって、鉄道軌道周辺に発生する風圧も増大する傾向となっており、この列車通過時に惹起される風圧によって、道床砕石の飛散が起り易くなっている。
この道床砕石の飛散は、走行列車の窓ガラスを破損することや、沿線の家屋に危害を与えることもあることから、この飛散防止することが重要となってきている。
したがって、上記の問題点や不具合に対応して、砕石同士を固着接合させる接着力が優れ、しかも、道床を通して地下に浸透、流出しない道床砕石用固着剤やそれを用いた道床砕石飛散防止方法が要望されている。また、バラスト固着剤の施工(散布、硬化)については、列車の通過しない夜間に、如雨露(ジョーロ)で固着剤を砕石上に散布し一番列車が通過するまでに硬化を完了させなければならず、そのために固着剤は、低温下での作業性と硬化性の性能が要求される。
それらの含有割合は、室温硬化型シリコーンゴム(A)100重量部に対して、シリコーンオイル(B)が20〜80重量部、およびフィラー(C)が1〜5重量部であり、且つ、25℃における粘度が50〜2000mPa・sであることを特徴とする石材固定化用シリコーン組成物が提供される。
また、本発明の第3の発明によれば、第1の発明において、シリコーンオイル(B)は、25℃における動粘度が50mm2/s以下であることを特徴とする石材固定化用シリコーン組成物が提供される。
さらに、本発明の第4の発明によれば、第1の発明において、フィラー(C)は、比表面積が30〜500m2/gのシリカであることを特徴とする石材固定化用シリコーン組成物が提供される。
また、本発明の第6の発明によれば、第5の発明において、液状の室温硬化型シリコーンゴム(A)は、25℃における粘度が0.5Pa・s以上であることを特徴とする石材固定化用シリコーン組成物の製造方法が提供される。
さらに、本発明の第7の発明によれば、予めフィラー(C)を含有するペースト状の室温硬化型シリコーンゴム(A)と、シリコーンオイル(B)とを混合することを特徴とする、第1の発明に係る石材固定化用シリコーン組成物の製造方法が提供される。
また、本発明の石材固定化用シリコーン組成物の製造方法は、高圧ホモジナイザー等の機器を使用せずに作製することができるので、簡便であり、効率的で生産性の高い石材固定化用シリコーン組成物の製造方法を提供できる。
さらに、本発明の石材固定化用シリコーン組成物を用いることにより、石材又は砕石同士を固着接合させる接着力に優れ、風圧、氷雪塊の落下によっても飛散することがなく、しかも、道床などを通して地下に浸透、流出しない、性能のよい、線路敷石用固定化材、道路舗装砂利用固定化材、又は庭園砂利用固定化材を提供できる。
本発明の石材固定化用シリコーン組成物は、縮合による室温硬化型シリコーンゴム(A)、シリコーンオイル(B)およびフィラー(C)を含有するシリコーン組成物であって、それらの含有割合は、室温硬化型シリコーンゴム(A)100重量部に対して、シリコーンオイル(B)が20〜80重量部、およびフィラー(C)が1〜5重量部であり、且つ、25℃における粘度が50〜2000mPa・sであることを特徴とするものである。
(i)室温硬化型シリコーンゴム(A)
本発明に用いられる室温硬化型シリコーンゴム(A)は、縮合型の反応性シリコーンゴムであり、大気中の水分と反応することで硬化し、加水分解性官能基が水分と接触することによって、加水分解縮合反応を起こして架橋する。その加水分解官能基としては、例えば、メチルエチルケトオキシム基(脱オキシム型)、アセトキシ基(脱酢酸型)、アルコキシ基(脱アルコール型)、イソプロペノキシ基(脱アセトン型)などがあるが、放出される物質の腐食性、臭気の少ない脱アルコール型あるいは脱オキシム型が好ましく、特に、脱オキシム型、すなわち、オキシム系の室温硬化型シリコーンゴムであることが、石材との接着性の観点から好ましい。
(a)次の一般式で表されるα,ω−ジヒドロキシオルガノポリシロキサンと、
からなる混合物であり、場合によっては有機溶剤に希釈して基材表面に施し、乾燥硬化した後に弾性のある皮膜を形成するものである。
前記の式の置換または非置換の1価の有機基は、炭素数10以下のものが好ましく、とくに、メチル、エチル、ビニルなどの化合物が好ましい。
オキシムシランとしては、例えば、メチル−トリス(メチルエチルケトオキシム)シラン、ビニル−トリス(メチルエチルケトオキシム)シランなどが好ましい。
本発明の石材固定化用シリコーン組成物には、必須の構成成分として、シリコーンオイル(B)が含有される。
シリコーンオイル(B)としては、特に限定されず、シリコーンオイルとして公知の、例えば、次の一般式で表されるポリシロキサンの側鎖、末端がすべてメチル基であるポリジメチルシロキサン(ジメチルシリコーンオイル)や、ポリシロキサンの側鎖の一部がフェニル基であるメチルフェニルシリコーン、ポリシロキサンの側鎖の一部が水素であるメチルハイドロジェンシリコーンオイルが挙げられる。
シリコーンオイル(B)の具体的なものとして、例えば、GE東芝シリコーン(株)製の商品名「TSF451」シリーズがあり、「TSF451−0.65」、「TSF451−10」、「TSF451−20」、「TSF451−30」、「TSF451−50」等を用いることができる。
本発明の石材固定化用シリコーン組成物には、接着性を向上させるために、フィラー(C)が含有される。
フィラー(充填材又は充填剤)としては、公知の充填剤、例えば、煙霧質シリカ、表面処理煙霧質シリカ、沈殿シリカ、けいそう土、石英粉、炭酸カルシウム、カーボンブラック、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化鉄、鉄またはアルミニウム等のケイ酸塩(または複合酸化物)などの他、接着向上剤としてシランカップリング剤が挙げられる。中でもシリカ系が好ましく、特に疎水性の煙霧質シリカ(疎水性フュームドシリカ)がより好ましい。
また、フィラーの比表面積としては、30〜500m2/gであることが好ましい。
本発明の石材固定化用シリコーン組成物には、上記の室温硬化型シリコーンゴム(A)、シリコーンオイル(B)及びフィラー(C)が含有され、それらの含有割合は、室温硬化型シリコーンゴム(A)100重量部に対して、シリコーンオイル(B)が20〜80重量部、好ましくは40〜60重量部であり、フィラー(C)が1〜5重量部、好ましくは2〜4重量部である。
また、本発明の石材固定化用シリコーン組成物は、25℃における粘度が50〜2000mPa・sであり、好ましくは、300〜700mPa・sである。25℃における粘度が50mPa・s未満では、石材へのゴム成分の残量が少ないため接着性が乏しく、また、低粘度のため地下流出量が多いという不具合が生じ、一方、2000mPa・s超では、高粘度のため散布に不具合が生じる恐れがある。
所定粘度に調製する方法は、上記の室温硬化型シリコーンゴム(A)、シリコーンオイル(B)及びフィラー(C)を、粘度の適当な物や添加量について、適宜選択し、粘度を調製すればよい。
本発明の石材固定化用シリコーン組成物の製造方法としては、具体的には、二つの態様をとることができる。室温硬化型シリコーンゴム(A)の外観、粘度性状によって、適宜どちらかの態様をとることができる。
第一の態様としては、先ず、シリコーンオイル(B)とフィラー(C)を混合した後、液状の室温硬化型シリコーンゴム(A)を混合することを特徴とするものである。
その際には、液状の室温硬化型シリコーンゴム(A)は、25℃における粘度が0.5Pa・s以上であることが好ましい。
市販の室温硬化型シリコーンゴム(A)は、例えば、GE東芝シリコーン(株)製の商品名「TSE382」は、オキシム型であって、硬化前では、外観は非流動性ペースト状である。その場合には、第二の態様が採られる。
本発明の石材固定化用シリコーン組成物は、石材又は砕石同士を強固に固着接合させる接着力に優れ、風圧、氷雪塊の落下によっても飛散することがなく、しかも、道床などを通して地下に浸透、流出しないという作用効果を奏する。特に、本発明の石材固定化用シリコーン組成物で、砕石(バラスト)を固結することにより、砕石(バラスト)が列車の振動や通過時の風圧により飛散することを防止することができる。
また、本発明の石材固定化用シリコーン組成物は、鉄道軌道用道床における線路敷石用固定化材ばかりでなく、道路舗装砂利用固定化材や、庭園砂利用固定化材として、好適に用いることができる。
また、本発明の石材固定化用シリコーン組成物を、上記の用途に用いる際には、例えば、道床砕石への塗布および/または散布方法としては、従来公知の方法で行えばよいが、特に、如雨露散布や、加圧空気によるスプレーガンによる散布が高効率であり、好ましい方法である。
さらに、本発明の石材固定化用シリコーン組成物の散布量としては、適宜、設定され、例えば、0.1kg/m2より少ないと、砕石に対して充分な固着効果を与えられないし、5kg/m2より多くすると、経済的に不利となるので、0.1〜5.0kg/m2の範囲、好ましくは1.0〜3.0kg/m2とすればよい。
また、砕石(バラスト)としては、平均粒径3〜200mm程度の砕石が好ましい。
[実施例1]
比表面積が110m2/gの疎水性シリカ(デグッサ社製「AEROSIL R972」)14gと、25℃における動粘度が0.65mm2/sであるシリコーンオイル[信越シリコーン(株)製「KF−96L−0.65cs」]238gを混合攪拌して、均一溶解させた。その混合物に、25℃における粘度が5Pa・sである縮合型シリコーンゴム混和物[信越シリコーン(株)製「KE−445−T」]448gを加えて、30分間攪拌し、乳白色の均一分散液700gを得た。得られた均一分散液の25℃における粘度は、520mPa・sであった。
比表面積が110m2/gの疎水性シリカ(デグッサ社製「AEROSIL R972」)14gと、25℃における動粘度が1mm2/sであるシリコーンオイル[信越シリコーン(株)製「KF−96L−1cs」]224gを混合攪拌して、均一溶解させた。その混合物に、25℃における粘度が5Pa・sである縮合型シリコーンゴム混和物[信越シリコーン(株)製「KE−445−T」]462gを加えて、30分間攪拌し、均一分散液700gを得た。得られた均一分散液の25℃における粘度は、480mPa・sであった。
23℃、相対湿度50%、7日間硬化後のデューロメータA硬度が28を示す縮合型シリコーンゴム混和物[GE東芝シリコーン(株)製「TSE382」]315gと、25℃における動粘度が0.65mm2/sであるシリコーンオイル[GE東芝シリコーン(株)製「TSF 451−0.65」]385gとを、30分間混合攪拌し、乳白色の均一分散液700gを得た。得られた均一分散液の25℃における粘度は、425mPa・sであった。
特許第3126245号公報に記載の実施例に準拠して、シリコーン樹脂エマルジョンを作製した。その作製方法は、以下のとおりで、部は重量部を示したものであり、水はイオン交換水を使用した。粘度は25℃での測定値を示したものである。
オクタメチルシクロテトラシロキサン(東レ・ダウコーニング製SH−244)250g(500部)、フェニルトリエトキシシラン(信越化学工業製KBE−103)0.9g(1.8部)、n−ドデシル硫酸ナトリウム2.5g(5部)、ドデシルベンゼンスルホン酸2.5g(5部)および水45g(90部)を、ホモジナイザーを用いて15分間攪拌して乳化し、さらに水199g(398部)を加え、ホモジナイザーで20分間撹拌して均一なエマルジョンを得た。
次いで、このエマルジョンをフラスコに仕込み、50℃で6時間加熱した後、室温まで放冷し、炭酸ナトリウム10%水溶液4g(8部)を添加してpHを7に調整した後、コロイダルシリカゾル(日産化学工業(株)製「スノーテックスC」(商品名)(20〜21%水分散液、粒径10〜20μm、pH8.5〜9.0))42g(84部)と、無水マイレン酸とγ−アミノプロピルトリエトキシシラン(東レ・ダウコーニング製Z−6011)との重量比1/2.3の反応物4.2g(8.4部)、およびγ−クリシドキシプロピルトリエトキシシラン(東レ・ダウコーニング製SH−6040)1.7g(3.4部)を添加して撹拌し、乳白色のエマルジョン組成物Aを得た。
次に、ジブチルスズジラウレート30gを水69gに加えて、ホモミキサーで攪拌して乳化させて、硬化触媒となるエマルジョン組成物Bを作り、前記エマルジョン組成物B 9gを前記エマルジョン組成物A中に添加して撹拌し、粘度が980mPa・sのチキソ性の高い乳白色のシリコーン樹脂エマルジョン(i)を得た。また、前記シリコーン樹脂エマルジョン(i)2gをアルミ皿にはかりとり、105℃オーブンで3時間加熱乾燥した時のシリコーン樹脂エマルジョン(i)中のシリコーン樹脂成分の含有率(重量換算)は43%であった。
実施例1〜3および比較例で得た未硬化の液状シリコーン組成物について、次の評価方法で性能評価を実施した。評価結果を表1に示す。
130mm×25mm×厚さ1.5mmのSUS製金属板2枚を用意し、うち1枚の半分の面積に、実施例1〜3および比較例で得た未硬化の液状シリコーン組成物0.6gを各々キャストした後、もう1枚の金属板を接着面積が同じになるように各々貼り合わせ、25℃、相対湿度30%で、7日間放置して試験片とした。接着試験は、引っ張り試験機(島津製作所社製 オートグラフAG−I10KN)を使用し、前記試験片に1kNの引張力を継続負荷し、試験片が完全に剥離分離するまでの最大試験力を測定して、接着性の評価とした。
底面に9個のΦ8mmの貫通孔を有するカップ状の直径170mmの2リットル樹脂容器Aと、流出量測定用の受け容器として前記樹脂容器Aの底径より大きな開口部を有する重量W0のカップ状樹脂容器B(容量2リットル)を準備し、前記樹脂容器Aに粒径10〜20mmの市販砂利2kgを入れ、前記樹脂容器Aの底面が前記樹脂容器Bの底面から約100mmの高さで前記樹脂容器Bの開口部内に納まるように設置する。次に、実施例1〜3および比較例で作製した未硬化の液状シリコーン組成物200gを、樹脂容器Aに入れた砂利上に上方から満遍なく散布し、1時間後に前記樹脂容器A底面の孔を通過して前記樹脂容器Bへ自然流出した未硬化の液状シリコーン組成物入りの樹脂容器B重量W1を測定し、式1により地下流出割合を求め流出性を評価した。地下流出割合が小さいほど実用において道床を通して地下に浸透、流出し難く優れている。
(式1):
地下流出割合[%]={(W1[g]−W0[g])/200[g]}×100
Claims (10)
- 縮合による室温硬化型シリコーンゴム(A)、シリコーンオイル(B)およびフィラー(C)を含有するシリコーン組成物であって、
それらの含有割合は、室温硬化型シリコーンゴム(A)100重量部に対して、シリコーンオイル(B)が20〜80重量部、およびフィラー(C)が1〜5重量部であり、且つ、25℃における粘度が50〜2000mPa・sであることを特徴とする石材固定化用シリコーン組成物。 - 前記縮合官能基がオキシム基であることを特徴とする請求項1に記載の石材固定化用シリコーン組成物。
- シリコーンオイル(B)は、25℃における動粘度が50mm2/s以下であることを特徴とする請求項1に記載の石材固定化用シリコーン組成物。
- フィラー(C)は、比表面積が30〜500m2/gのシリカであることを特徴とする請求項1に記載の石材固定化用シリコーン組成物。
- シリコーンオイル(B)とフィラー(C)を混合した後、液状の室温硬化型シリコーンゴム(A)を混合することを特徴とする、請求項1に記載の石材固定化用シリコーン組成物の製造方法。
- 液状の室温硬化型シリコーンゴム(A)は、25℃における粘度が0.5Pa・s以上であることを特徴とする請求項5に記載の石材固定化用シリコーン組成物の製造方法。
- 予めフィラー(C)を含有するペースト状の室温硬化型シリコーンゴム(A)と、シリコーンオイル(B)とを混合することを特徴とする、請求項1に記載の石材固定化用シリコーン組成物の製造方法。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の石材固定化用シリコーン組成物を用いてなることを特徴とする線路敷石用固定化材。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の石材固定化用シリコーン組成物を用いてなることを特徴とする道路舗装砂利用固定化材。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の石材固定化用シリコーン組成物を用いてなることを特徴とする庭園砂利用固定化材。
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