JP2013531695A - 液状硬化性シリコーンゴム組成物、および前記組成物の硬化物によってコーティングされた織物 - Google Patents
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Abstract
(A)ケイ素原子に結合したアルケニル基を1分子中に平均1個以上有するオルガノポリシロキサン:100質量部、(B)(B−1) ケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に少なくとも3個有し、且つ前記水素原子の内の少なくとも1個が式:R1HSiO2/2( 式中、R1は脂肪族不飽和結合を有しない非置換または置換の1価炭化水素基である)で表されるシロキサン単位としてその分子中に存在するオルガノハイドロジェンポリシロキサン、および( B−2 ) 分子鎖両末端の各々にのみケイ素原子に結合した水素原子をそれぞれ1個有し、分子中に脂肪族不飽和結合を有しない直鎖状のオルガノハイドロジェンポリシロキサン[但し、前記( B−1 ) 成分および前記( B−2 ) 成分の配合量は、前記( B−1 ) 成分および前記( B−2 ) 成分中に含まれるケイ素原子に結合した水素原子と前記(A)成分中に含まれるアルケニル基とのモル比が(0.8:1.0)〜(2.5:1.0)となり、かつ前記( B−2 ) 成分中に含まれるケイ素原子に結合した水素原子の合計個数が、前記( B−1 ) 成分および前記( B−2 ) 成分中に含まれるケイ素原子に結合した水素原子の合計個数の70〜100%となる量であり、但し、前記数値が100%となる場合は、(B)成分は(B−2)のみからなる。]、(C)ヒドロシリル化反応触媒:本組成物を硬化させる量、並びに(D)補強性シリカ微粉末:0.1〜50質量部、を含有する液状硬化性シリコーンゴム組成物を提供する。この液状硬化性シリコーンゴム組成物の硬化物からなるシリコーンゴム被覆層を備えた被覆織物は、エアバッグ用の被覆織物として適している。
Description
(A)ケイ素原子に結合したアルケニル基を1分子中に平均1個以上有するオルガノポリシロキサン:100質量部、
(B)(B−1)ケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に少なくとも3個有し、且つ前記水素原子の内の少なくとも1個が式:R1HSiO2/2( 式中、R1は脂肪族不飽和結合を有しない非置換または置換の1価炭化水素基である)で表されるシロキサン単位としてその分子中に存在するオルガノハイドロジェンポリシロキサン、および
(B−2)分子鎖両末端の各々にのみケイ素原子に結合した水素原子をそれぞれ1個有し、分子中に脂肪族不飽和結合を有しない直鎖状のオルガノハイドロジェンポリシロキサン
[但し、前記(B−1)成分および前記(B−2)成分の配合量は、前記(B−1)成分および前記(B−2)成分中に含まれるケイ素原子に結合した水素原子と前記(A)成分中に含まれるアルケニル基とのモル比が(0.8:1.0)〜(2.5:1.0)となり、かつ前記(B−2)成分中に含まれるケイ素原子に結合した水素原子の合計個数が、前記(B−1)成分および前記(B−2)成分中に含まれるケイ素原子に結合した水素原子の合計個数の70〜100%となる量である。但し、前記数値が100%となる場合は、(B)成分は(B−2)のみからなる。]
(C)ヒドロシリル化反応触媒:本組成物を硬化させる量
(D)補強性シリカ微粉末:0.1〜50質量部、
を含む。
また、特に指定がない限り、本明細書中の粘度は25℃においてV型もしくはBH型回転粘度計で測定した値、動粘度の値は、25℃においてウベローデ粘度計で測定した値をいう。BET表面積はJIS K6430に準拠して測定した値である。
(A)成分として用いる、ケイ素原子に結合したアルケニル基を1分子中に平均1個以上有するオルガノポリシロキサンは、−Si−O−結合の連鎖からなる主鎖を有し且つケイ素原子に結合したアルケニル及びその他の有機基を有する化合物である。(A)成分のアルケニル基の例としては、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、及びヘプテニル基が挙げられ、ビニル基であることが好ましい。また、(A)成分中のアルケニル基以外のケイ素原子に結合する有機基としては、アルキル基、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、及びヘキシル基;アリール基、例えば、フェニル基、トリル基、及びキシリル基;並びに、ハロゲン化アルキル基、例えば、3−クロロプロピル基及び3,3,3−トリフルオロプロピル基、が例示され、好ましくは、メチル基及びフェニル基からなる群から選択される。また、(A)成分のオルガノポリシロキサンは、分子鎖末端又は側鎖に、水酸基、及びアルコキシ基、例えば、メトキシ基及びエトキシ基からなる群から選択される基を、本発明の目的を達成可能な限りにおいて少量有していてもよい。
(A−1)成分: 1分子中に少なくとも2個のアルケニル基を有し、アルケニル基の含有量が2質量%未満、好ましくは0.02〜1.9質量%、特に好ましくは0.02〜0.5質量%の範囲であるオルガノポリシロキサン。
(A−2)成分: 1分子中に少なくとも2個のアルケニル基を有し、アルケニル基の含有量が5質量%以上、好ましくは8〜50質量%の範囲であり、特に好ましくは8〜40質量%の範囲であるオルガノポリシロキサン。
(A−1)成分は、1種のオルガノポリシロキサンであっても、2種以上のオルガノポリシロキサン混合物であってもよい。(A−1)成分のオルガノポリシロキサン、又は(A−1)成分として2種以上のオルガノポリシロキサンを用いる場合はその混合物全体として、その中に含まれるアルケニル基が、平均で2質量%未満、好ましくは0.02〜1.9質量%、特に好ましくは0.02〜0.5質量%の範囲であることが好ましい。アルケニル基の量が2質量%未満である(A−1)成分を用いることによって、液状硬化性シリコーンゴム組成物の硬化物について良好な機械物性が得られるからである。
(A−2)成分は、1種のオルガノポリシロキサンであっても、2種以上のオルガノポリシロキサン混合物であってもよい。(A−2)成分のオルガノポリシロキサン、又は(A−2)成分として2種以上のオルガノポリシロキサンを用いる場合はその混合物全体として、それに含まれるアルケニル基が、平均で5質量%以上、好ましくは8〜50質量%の範囲、より好ましくは8〜40質量%の範囲であることが好ましい。(A−2)成分を用いることにより、本発明の硬化性組成物から得られる硬化物の機械特性(例えば破断伸び)を向上させ、本発明の硬化性組成物をコーティング剤として用いて得られる被覆織物を用いて作製したエアバッグを膨張させたときの内外気圧差の低下を改善できる傾向がある。
(B)成分は、後述する(C)成分のヒドロシリル反応触媒の存在下、上記(A)成分と反応して、ヒドロシリル化反応によって(A)成分を架橋して硬化させるための硬化剤であり、ケイ素原子に結合した水素原子を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンである。(B)成分として用いるオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、−Si−O−結合からなる主鎖を有し且つケイ素原子に結合した水素原子及びケイ素原子に結合した有機基を有する、直鎖状、分岐状、及び環状化合物からなる群から選択される。さらに(B)成分は、以下の(B−1)成分及び(B−2)成分を含有するか、あるいは(B−2)成分のみからなる。
本発明の液状硬化性組成物の技術的特徴の一つは、(B)成分の硬化剤成分として、(B−1)成分よりも(B−2)成分を多く用いるか、あるいは(B−2)成分のみを用いていることである。
(B−1)成分は、ケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に少なくとも3個有し、且つ前記水素原子の内の少なくとも1個が式:R1HSiO2/2( 式中、R1は脂肪族不飽和結合を有しない非置換または置換の1価炭化水素基である)で表されるシロキサン単位としてその分子中に存在するオルガノハイドロジェンポリシロキサンである。
(B−2)成分は、 分子鎖両末端の各々にのみケイ素原子に結合した水素原子をそれぞれ1個有し、分子中に脂肪族不飽和結合を有しない直鎖状のオルガノハイドロジェンポリシロキサンである。
(B−2)成分としては、例えば、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ封鎖ジメチルシロキサン、及び、このポリオルガノシロキサンのメチル基の一部または全部がメチル基以外のアルキル基(例えば、エチル基及びプロピル基)、アリール基(例えば、フェニル及びトリル基)、及びハロゲン化アルキル基(例えば3,3,3−トリフルオロプロピル基)からなる群から選択される基によって置換された末端ケイ素結合水素含有オルガノポリシロキサン、並びにこれらのオルガノポリシロキサンの二種以上の混合物が例示できる。これらのオルガノハイドロジェンポリシロキサンの動粘度は、通常、1〜100mm2/sの範囲、好ましくは3〜30mm2/gの範囲であるが、特にこの範囲に限定されない。
(B−1)成分および(B−2)成分の使用量は、(B−1)成分および(B−2)成分中に含まれるケイ素原子に結合した水素原子と(A)成分中に含まれるアルケニル基とのモル比が、(水素原子:アルケニル基)=(0.8:1.0)〜(2.5:1.0)となり、かつ(B−2)成分中に含まれるケイ素原子に結合した水素原子の合計個数が、(B−1)成分および前記(B−2)成分中に含まれるケイ素原子に結合した水素原子の合計個数の70〜100%となる量である。したがって、この数値が100%である場合は、(B)成分は(B−2)成分のみからなる。すなわち、本発明では、(B)成分に含まれるケイ素原子に結合した水素原子の70%以上が(B−2)成分に由来するように、(B−2)成分のみ、又は(B−1)成分及び(B−2)成分を併用することを一つの特徴とする。
(C)成分は、(A)成分中のアルケニル基と(B)成分中のケイ素原子に結合した水素原子との間のヒドロシリル化反応を促進するヒドロシリル化触媒である。ヒドロシリル化反応を促進できる限りどのような化合物を(C)成分として用いてもよい。(C)成分としては、ヒドロシリル化反応促進作用が高い点と入手が比較的容易である点から、白金化合物が好ましい。白金化合物としては、白金微粉末;塩化白金酸又は塩化白金酸のアルコール溶液;塩化白金酸のオレフィン錯体、塩化白金酸とアルケニルシロキサンとの錯体;白金のジケトン錯体;シリカ、アルミナ、またはカーボン等に担持された金属白金;白金化合物を含有する熱可塑性樹脂粉末が例示される。白金化合物以外の白金族金属系触媒を用いることもでき、その例としては、ロジウム、ルテニウム、イリジウム及びパラジウム系化合物、例えば、RhCl(PPh3)3、RhCl(CO)(PPh3)2、Ru3(CO)12、IrCl(CO)(PPh3)2、及びPd(PPh3)4が例示される。なお、前記式中、Phはフェニル基を表す。
(D)成分は補強性シリカ微粉末である。補強性シリカ微粉末は、本発明の液状硬化性シリコーンゴム組成物を硬化させて得られる硬化物の機械的強度を向上させるための成分である。(D)成分としては、乾式法シリカ微粉末、沈降法シリカ微粉末、及びこれらのシリカ微粉末表面が有機ケイ素化合物などでさらに処理されて得られる疎水性シリカ微粉末が例示できる。これらの中でもBET比表面積が50m2/g以上の補強性シリカ微粉末が好ましい。補強性シリカ微粉末の配合量は、硬化物の所望の物性が得られる範囲で任意の量であることができ、特に限定されないが、例えば、(A)成分100質量部に対して0.1〜50質量部が好ましく、5〜40質量部がより好ましい。
本発明の硬化性組成物から得られる硬化物と基材の織物との間の接着力を高めるために、本発明の硬化性組成物に、(E)成分として接着性付与剤を添加することができる。
本発明の液状硬化性シリコーンゴム組成物には、上述した成分に加えて、シリコーンゴム分野で公知の添加剤をさらに添加してもよい。
本発明の液状硬化性シリコーンゴム組成物を調製する方法は特定の方法に限定されず、(A)成分〜(D)成分、および必要に応じて(E)成分、及びさらにその他任意の成分を混合することにより調製することができる。特に、(A)成分の一部と(D)成分を加熱混合して調製した補強性シリカ微粉末含有マスターバッチを予め調製し、そこへ残余の(A)成分、(B)成分、(C)成分、さらに場合により(E)成分及びその他の所望の添加剤を添加し、混合することが好ましい。なお、(A)〜(D)以外の成分を硬化性組成物に配合する場合は、補強性シリカ微粉末含有マスターバッチを調製する際にそこへ添加してもよく、また、(A)〜(D)成分以外の添加剤が加熱混合により変質するおそれがある場合には、残余の(A)成分、(B)成分、及び(C)成分を上記マスターバッチに配合する際に、これらの成分とともに配合することが好ましい。また、このマスターバッチを調製する際に(D)成分の補強性シリカ微粉末の表面を疎水性に変性するための上述した有機ケイ素化合物をマスターバッチに添加して(D)成分の表面をin-situで疎水化処理してもよい。
本発明の液状硬化性シリコーンゴム組成物は織物被覆用として適している。すなわち、本発明の液状硬化性組成物の硬化物で被覆された織物も本発明の範囲内である。本発明の液状硬化性シリコーンゴム組成物を織物上に塗布し、次いで、この組成物を硬化させることにより、織物上に硬化シリコーンゴム被覆層を形成させることができる。織物としては、ナイロン(登録商標)6、ナイロン(登録商標)66、ナイロン(登録商標)46などのポリアミド繊維織物;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル繊維織物;ポリアクリロニトリル繊維織物、アラミド繊維織物、ポリエーテルイミド繊維織物、ポリサルフォン系繊維織物、炭素繊維織物、レーヨン繊維織物、及びポリエチレン繊維織物、あるいはこれらの繊維からなる不織物が例示できる。例えば、自動車用エアバッグなどの、大きな強度が必要とされる用途に用いる場合は、ポリアミド繊維織物またはポリエステル繊維織物を用いることが好ましい。織物は、本発明の液状硬化性シリコーンゴム組成物でコーティングする前に水洗し、乾燥させることが好ましい。
以下に本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。実施例中、部とあるのは質量部のことであり、粘度は25℃においてV型もしくはBH型の回転粘度計で測定した値である。動粘度は25℃においてウベローデ粘度計を使用して測定した値である。また、化学構造を示す記載中のMeはメチル基を示し、Viはビニル基を示す。また、ビニル基含有ポリオルガノシロキサンのビニル基含有量(質量%)は、ヨウ素滴定により測定して得られた不飽和基量(1gの試料に含まれる不飽和基のモル当量)にビニル基(C2H3)の式量を掛け算して得られる質量が、そのビニル基含有ポリオルガノシロキサンの質量に占める割合を示す値である。ケイ素原子に結合した水素原子の量(質量%)は、臭素滴定により測定した水素原子の量(1gの試料に含まれる水素原子のモル当量)に水素(H)の原子量を掛け算して得られる質量が、その水素原子を有する化合物全体の質量に占める割合を示す値である。
以下に示す液状硬化性シリコーンゴム組成物を20MPaの圧力下、120℃で10分間プレス加硫して厚さ2mmの硬化シリコーンゴム片を得た。このシリコーンゴムの硬さをJIS K 6253に規定されるタイプAデュロメータにより測定した。また、JIS K 6251−1993「加硫ゴムの引張試験方法」に規定されるダンベル7号形に準拠した形状であるが、試験片のつかみ部をさらに広くしたダンベル状試験片を、液状硬化性シリコーンゴム組成物から作成した。このダンベル状試験片の引張強さおよび破断伸びをJIS K 6251−1993に規定の方法に準拠して測定した。
470デシテックスの経糸密度46本/インチ、緯糸密度46本/インチのナイロン(登録商標)66製であって、5リットルの容積の袋状の内部空間を中央部に有し且つこの内部空間が気体吹き込み口を備えている袋織織物の両面に、表1に記載の塗布量で液状硬化性シリコーンゴム組成物を塗布し、180℃で2分間加熱してシリコーンゴム被覆袋織織物を製造した。この袋織織物の内部空間に気体吹き込み口から125kPaの圧力の気体を吹き込んで内部空間の圧力を70kPaとした。直ちに気体吹き込み口を閉じ、内部空間の圧力が50kPaに低下するまでの時間を測定し、6秒間以上50kPaを超える内圧が保持された場合を合格とした。
上記内圧保持特性評価用のナイロン(登録商標)66製袋織織物の袋状部分から切り取った織物片上に、液状硬化性シリコーンゴム組成物を厚さ50μmとなるよう塗布し、180℃の加熱炉中に2分間保持してこの組成物を硬化させて、シリコーンゴム被覆織物を調製した。得られたシリコーンゴム被覆織物を、スコット揉み試験機を使用して、荷重1kgfの条件で1,000回の繰返し回数の試験後、シリコーンゴム被覆層の状態を目視で観察し、全く異常が認められないものを5、筋状の傷が極僅かに認められたものを4、織物からのシリコーンゴム被覆層の剥離が部分的に認められたものを3、織物からのシリコーンゴム被覆層の剥離が部分的に認められたものを2、織物からのシリコーンゴム被覆層の剥離が織物全面に渡って認められたものを1と評価した。
粘度40,000mPa・sの分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン 100質量部、BET比表面積225m2/gのフュームドシリカ 36質量部、ヘキサメチルジシラザン 7質量部、水 1.4質量部をロスミキサーに投入し、室温で均一になるまで混合した後、減圧下200℃で2時間加熱処理して流動性のあるシリカマスターバッチ1を調製した。
表1に示した配合量で各成分を均一に混合して液状硬化性シリコーンゴム組成物を調製した。各液状硬化性シリコーンゴム組成物から得られる硬化したシリコーンゴムの機械的特性、内圧保持特性、及びスコットもみ試験特性を上記方法で測定し、得られた結果を表1に示した。
シリカマスターバッチ
base−1: 調製例1で調製したシリカマスターバッチ1。シリカマスターバッチ1には、シリカマスターバッチ1 100質量部あたり、下記a−1 68質量部、及び(D)成分:フュームドシリカ 32質量部が含まれる。
(A−1)成分
a−1: 粘度40,000mPa・sの分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン。ビニル基含有量約0.09質量%。
(A−2)成分
a−2: 粘度3.5mPa・sの環状メチルビニルポリシロキサン。ビニル基含有量約30.7質量%。
a−3: 粘度20mPa・sの分子鎖両末端ジメチルヒドロキシシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体。ビニル基含有量約10.9質量%。
(B−1)成分
b−1: 動粘度5mm2/sの分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体。ケイ素原子結合水素原子含有量約0.76質量%。
(B−2)成分
b−2: 動粘度11mm2/sの分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン。ケイ素原子結合水素原子含有量約0.17質量%。
白金系触媒:白金の1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体の1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン溶液。白金金属含有量約4000ppm。
AD−1: 3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
AD−2: ジルコニウムテトラアセチルアセトネート 50質量部と、粘度400mPa・sの分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン 50質量部の混合物。
Inh−1: 3,5−ジメチル−1−オクチン−3−オール。
70g/m2、50g/m2、又は35g/m2の各塗布量で液状硬化性シリコーンゴム組成物をナイロン(登録商標)66製袋織織物に塗布し、加熱硬化させて得られたシリコーンゴム被覆織物の内圧保持特性の評価結果から、コーティング量が35g/m2という少ない量でも、本発明の液状硬化性シリコーンゴム組成物は、良好は内圧保持特性を発現できることがわかる。具体的には、(B−1)成分及び(B−2)成分に含まれるSiHの数の合計に対して、(B−2)成分に含まれるSiHの数を72〜100%にした本発明の実施例では、液状硬化性シリコーンゴム組成物の織物への塗布量を35g/m2という少ない量にしても、得られたシリコーンゴム被覆織物は70kg/m2の内圧をかけたときに6秒以上50kg/m2以上の内圧保持することができるのに対し、(B−2)成分のSiHの数を(B−1)成分及び(B−2)成分の合計のSiHの60%とした比較例1及び2では、硬化性シリコーンゴム組成物の織物への塗布量が70g/m2という35g/m2の2倍の量で塗布しても、同じ測定条件で内圧を6秒以上50kg/m2以上に保つことができなかった。
Claims (5)
- 下記の(A)、(B)、(C)、及び(D):
(A)ケイ素原子に結合したアルケニル基を1分子中に平均1個以上有するオルガノポリシロキサン:100質量部、
(B)(B−1)ケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に少なくとも3個有し、且つ前記水素原子の内の少なくとも1個が式:R1HSiO2/2(式中、R1は脂肪族不飽和結合を有しない非置換または置換の1価炭化水素基である)で表されるシロキサン単位としてその分子中に存在するオルガノハイドロジェンポリシロキサン、および
(B−2) 分子鎖両末端の各々にのみケイ素原子に結合した水素原子をそれぞれ1個有し、分子中に脂肪族不飽和結合を有しない直鎖状のオルガノハイドロジェンポリシロキサン、
[但し、前記(B−1)成分および前記(B−2)成分の配合量は、前記(B−1)成分および前記(B−2)成分中に含まれるケイ素原子に結合した水素原子と前記(A)成分中に含まれるアルケニル基とのモル比が(0.8:1.0)〜(2.5:1.0)となり、かつ前記(B−2)成分中に含まれるケイ素原子に結合した水素原子の合計個数が、前記(B−1)成分および前記(B−2)成分中に含まれるケイ素原子に結合した水素原子の合計個数の70〜100%となる量である。但し、前記数値が100%となる場合は、(B)成分は(B−2)のみからなる。]
(C)ヒドロシリル化反応触媒:本組成物を硬化させる量、
(D)補強性シリカ微粉末:0.1〜50質量部
を含有する液状硬化性シリコーンゴム組成物。 - さらに、(E)接着性付与剤:0.05〜5質量部を含有する、請求項1に記載の液状硬化性シリコーンゴム組成物。
- 請求項1又は2に記載の液状硬化性シリコーンゴム組成物の硬化物で被覆された織物。
- 前記被覆された織物がエアバッグ用である、請求項3記載の織物。
- 請求項1又は2に記載の液状硬化性シリコーンゴム組成物を織物上に塗布し、さらに前記組成物を硬化させることにより、前記織物上に硬化シリコーンゴム被覆層を形成させる、請求項3記載の織物の製造方法。
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