JP2016204624A - キャビティ充填に優れたゴム合成物 - Google Patents

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Abstract

【課題】洗浄作業性、離型性及び充填性に優れる成形用の型のクリーニングに用いるキャビティ充填用のゴム組成物の提供。【解決手段】60〜100重量部のブタジエンゴム、0〜40重量部のエチレン−プロピレンジエンモノマゴム、及び100℃又はそれより低い融点を有する5〜40重量部のポリマ添加物を含む非架橋ゴムと、100重量部の前記非架橋ゴムに基づいて、5〜60重量部のワックス、0.5〜10重量部の硬化剤、及び5〜110重量部の無機充填剤と吸着剤との混合物とを含む、ゴム組成物。【選択図】図4

Description

本発明は、熱可塑性樹脂の連続的な成形プロセスの間に型に残っている汚染物質を除去し、次に型にリリース性能を与えるためのゴム合成物に関する。より詳細には、本発明は、複数の特定の成分の組み合わせにより、型の中のゴム合成物の移動性を高めることによって、優れた充填性能を有するゴム合成物に関する。
プロセスの間に取り込まれる汚染物質、及び一部の成形製品の炭化物は、原材料の熱可塑性樹脂を加圧及び加熱することによって、製品を成形する際に使用される型に残る。そのような汚染物質および炭化物は、その後に繰り返されるプロセスにおいて、汚染物質として作用し、そのため、製造される一部の成形製品には欠陥が生じ、連続的な成形プロセスにわたって、製品の品質が劣化する。従って、一定期間又は一定頻度の成形作業を実行した後には、型に残っている汚染物質を除去する作業(いわゆる「洗浄作業」)が、実施されるべきである。
そのような洗浄作業を効率的に実施する方法として、複数の洗浄成分を含むシートが開発された。そのようなシートに使用される合成物の研究が、活発に行われた。米国特許第3,476,599号は、型を洗浄する熱可塑性樹脂の合成物を提案し、熱可塑性樹脂は、ベースとして使用され、アミノ基及びヒドロキシル基を有するアミノアルコールをベースとする化合物が、洗浄剤として添加されている。しかしながら、洗浄のためのシート硬化プロセスにおいて、洗浄剤としてのアミノアルコールをベースとする化合物のアミノ基が分解され、ゆえにアミンをベースとするガスが生成され、それにより悪臭及びスモークを発生させる。
従って、ブタジエンゴム(BR)及びエチレン−プロピレンジエンモノマ(EPDM)ゴムを含む非架橋ゴムが、ベースとして使用され、イミダゾールをベースとする又はイミダゾリンをベースとする化合物が洗浄剤として使用される、型洗浄用のゴム合成物が提案され、ゆえに上述の問題は、ある程度検討されている。しかしながら、非架橋ゴムの架橋に使用される硬化剤(主に有機過酸化物)の分解に起因して、悪臭が発生する。このように、問題は根本的に検討されなかったので、イミダゾールをベースとする又はイミダゾリンをベースとする化合物に限定された洗浄剤に起因して、洗浄力の向上は限定される。
一方、型にリリース性能をもたらす作業(いわゆる「リリース作業」)は、繰り返し作業に起因する、洗浄作業及び熱可塑性樹脂の容易な脱着に必要である。
特に、半導体を製造するEMC成形プロセスでは、リリース作業が、半導体デバイスの品質に直接影響する。従って、型表面にもたらされるリリース性能が一定レベルよりも低い場合、すべての製品は品質が低下し、修復に多くの時間が費やされることがある。従って、リリース性能を長期間維持するとともに、型にリリース性能をもたらす研究が行われた。
従来、型にリリース性能をもたらす目的で、粉末に粉砕した、天然のカルナバワックス又はジメチルシリコンオイルを、核酸などの溶媒と混合し、同じものを高圧スプレー容器に入れて型表面に直接スプレーする方法、大量のワックスと混合したエポキシ樹脂化合物を、低圧トランスファー成形法でコーティングする方法、などが使用された。
しかしながら、これらの方法が使用される場合、リリース性能は、型内の不均一なコーティングに起因して劣化し、核酸溶媒の使用によって環境汚染が生じ、又は低圧トランスファー成形法に起因して、コストが著しく高くなる。
そのような問題に取り組む解決策として、ブタジエンゴム(BR)、及びエチレン−プロピレンジエンモノマ(EPDM)ゴムを含む非架橋ゴムが、洗浄作業におけるようにベースとして使用され、洗浄剤の代わりにコーティング成分を含み、更に無機充填剤、硬化剤などを含む、型をコーティングするためのゴム合成物を用いたゴムの硬化によって、コーティング成分(ワックス及び添加剤)が溶離することにより、コーティングが実行される、型コーティング方法が提案された。
特に図1は、従来のゴム合成物のリリース機構、及び充填性能の欠如を図示する概略図である。図2は、図1のプロセスによって、型からリリースされた架橋ゴムを図示する図である。図3は、図1のプロセスによってコーティングされた型から、EMC製品を製造するプロセス、及び充填性能の欠如に起因した、EMC製品内の欠陥を図示する概略図である。
図1〜3を参照すると、非架橋ゴム121及びコーティング成分122を含むリリースゴム合成物120が、型110に配置され、次に、約175〜180℃で硬化させることによって、架橋が行われる。架橋ゴム130がそこから除去されると、型110の内部は、コーティング成分122でコーティングされる。
しかしながら、この方法は、合成物から作られたゴムは型110から容易にリリースされないという、離型性能の低下に起因した製品欠陥及び型の汚染、並びに、リリース剤をコーティングしている型の内部の凸凹の部分110aをゴム合成物が十分に充填しないという、未充填現象に起因した型内のリリース性能の劣化、などの問題を有している。
従って、洗浄作業又は型リリース剤によるコーティング作業にかかる製造コストを低減し、環境に配慮した作業環境を提供し、優れた洗浄性能、又は離型及び充填性能を示し得る、ゴム合成物に対して緊急の必要性がある。
従って、本発明は、まだ解決されていない上記及び他の技術的問題を解決する目的で、行われた。
以下に説明するように、本発明によるゴム合成物は、複数の特定の成分の組み合わせで構成され、そのようなゴム合成物が成形用の型に使用される場合、洗浄用のゴムの洗浄力又は離型及び充填性能、並びに、ゴム合成物から作られたリリース用のゴムは優れていることが確認された。ゆえに本発明は完成する。
本発明の1つの態様によれば、成形用の型のリリース性能を高めるゴム合成物が提供され、ゴム合成物は、100重量部の非架橋ゴムに基づいて、60〜100重量部のブタジエンゴム(BR)、0〜40重量部のエチレン−プロピレンジエンモノマ(EPDM)ゴム、及び100℃又はそれより低い融点(T)を有する、5〜40重量部のポリマ添加物を含む非架橋ゴム、並びに、5〜60重量部のワックス、0.5〜10重量部の硬化剤、及び5〜110重量部の無機充填剤と吸着剤との混合物を含む。
本発明の別の態様によれば、100重量部の非架橋ゴムに基づいて、60〜100重量部のブタジエンゴム(BR)、0〜40重量部のエチレン−プロピレンジエンモノマ(EPDM)ゴム、及び100℃またはそれより低い融点(T)を有する、5〜40重量部のポリマ添加物を含む非架橋ゴム、並びに、5〜60重量部の洗浄剤、0.5〜10重量部の硬化剤、及び5〜110重量部の無機充填剤と吸着剤との混合物を含む、ゴム合成物が提供される。
ここで、融点は、示差走査熱量計(DSC)の解析によるピーク点を意味し、非架橋ゴムは、熱及び圧力を加えた硬化剤の反応によって型内で架橋し、型の内部を洗浄剤で洗浄することによって、又は内部をワックス及び添加剤でコーティングした後に除去される成分を意味する。
本発明によるゴム合成物では、特定の条件を満たすポリマ添加物が、従来の非架橋ゴムのベースとして使用されるブタジエンゴム及びエチレン−プロピレンジエンモノマゴムに更に添加され、ゆえに、ゴム合成物の移動性が高められ、それにより型内のゴムの充填性能を向上する。従って、型の内部は、ワックス及び添加剤で完全にコーティングされ、ゆえに、合成物から作られたゴムの離型性能が向上され得る。さらに、ゴムの離型性能は高められ、洗浄作業後に型内に残っている洗浄用のゴムの残留物量が最小化され得る。さらに、架橋ゴムからリリースされる洗浄剤のリリース速度は増加され得て、ゆえに、型の内部を完全に洗浄し、それにより型洗浄力を向上することが可能である。
上述のように、ゴム合成物内の非架橋ゴムは、エチレン−プロピレンジエンモノマゴムを含まなくてもよく、40重量部またはそれより少ない量、特に5〜30重量部のエチレン−プロピレンジエンモノマゴムを含んでもよい。
ポリマ添加物は、5〜40重量部の量、特に10〜30重量部で含まれてよい。
非架橋ゴムが、40重量部より多い量のポリマ添加物を含む場合、ゴム合成物から作られたリリース用又は洗浄用のゴムの架橋の度合いは、低下する。従って、洗浄剤は、型内の汚染物質に作用せず、ゆえに、洗浄力は低下する、又はワックスおよび添加剤のコーティング量は低下する。それによりリリース性能は劣化する。一方、非架橋ゴムが、5重量部より少ない量のポリマ添加物を含む場合、本発明で所望される充填及び離型性能を示すことは困難である。
特定の実施形態において、ポリマ添加物の融点は、40〜100℃、特に40〜90℃であり得る。
ポリマの融点が100℃より高い場合、製造温度が上がり、ゆえに、非架橋ゴム製品の製造時に、スコーチング(架橋前)が生じ、それによって複数の製品欠陥が生じ得る。一方、ポリマ添加物の融点が40℃より低い場合、製品表面は粘着性を持つようになり、ゆえに、製品は製造の間に装置の表面に粘着し、それによって、製品を製造することが困難になり、製品の硬度低下に起因して充填性能が劣化する。
特定の実施形態において、ポリマ添加物はポリオレフィンをベースとするエラストマ、又はポリオレフィン用のモノマ、並びにアクリル酸モノマ及びそのアイオノマで構成されるコポリマ、又はポリオレフィン用のモノマ及びアクリレートモノマで構成されるコポリマであり得る。
ポリオレフィンをベースとするエラストマは、上述のポリマ添加物の条件が満たされる限り、特に限定されず、超低密度ポリエチレン(VLDPE)、ポリブテン、ポリ−4−メチル−1−ペンテン(TPX)、コポリマであってプロピレン、ブテン、ヘキセン、及び/又はオクタン及びエチレンのコポリマ、並びにオレフィンをベースとする熱可塑性エラストマからなる群から選択された1又は複数であってよい。従って、低密度ポリエチレン(LDPE)、超低密度ポリエチレン(VLDPE)、又はポリオレフィン用のモノマ及びアクリル酸モノマで構成されるコポリマ、並びにそれらのアイオノマ又はポリオレフィン用のモノマ及びアクリレートモノマで構成されるコポリマは、100℃より高い融点を有し、本発明のポリマ添加物には適切ではあり得ない。
ポリオレフィン用のモノマ及びアクリル酸モノマで構成されるコポリマ、並びにそれらのアイオノマ又はポリオレフィン用のモノマ及びアクリレートモノマで構成されるコポリマは、それらの融点(T)が100℃またはそれより低い限り、特に限定されず、エチレン−アクリル酸コポリマ(EAA)、エチレン−メタクリル酸コポリマ(EMAA)及びそれらのアイオノマ、エチレン−メチルアクリレートコポリマ(EMA)、エチレン−アクリル酸エチルコポリマ(EEA)、エチレン−アルキルアクリレート−アクリル酸コポリマ、エチレン−アルキルメタクリル酸−メタクリレートコポリマ、エチレン−アクリル酸ブチルコポリマ(EBA)、及びエチレン−酢酸ビニルコポリマ(EVA)からなる群から選択された1又は複数であってよい。
コポリマは、例えば、100重量%のコポリマに基づいて、60〜96重量%のポリオレフィン用モノマ、及び4〜40重量%のアクリル酸、又はアクリレートをベースとするモノマ、もしくは酢酸ビニルをベースとするモノマを含み得る。
特定の実施形態において、ポリマ添加物としてのポリオレフィンエラストマは、エチレンモノマの反応によって得られるエチレン−プロピレンコポリマ又はエチレン−ブチレンコポリマ、及びプロピレンモノマ又はブチレンモノマであってよい。エチレン−プロピレンコポリマ又はエチレン−ブチレンコポリマは、上述されるようなポリマ添加物の条件を、必然的に満たす。
一方、実質的に、型にリリース性能を与えるワックス及び添加剤は、ワックス及び添加剤がリリース性能を与える限り、特に限定されない。例えば、ワックス及び添加剤は、ポリエチレン、スリップ剤、及びブロッキング防止剤の混合物であってよく、これらは、200〜3000の重量平均分子量を有する。ここで、ゴムの離型性能を高めるスリップ剤は、特に限定されず、例えば、エルカ酸アミド、オレアミド、ステアラミド、ベヘン酸アミド、エチレン−ビス−ステアラミド、エチレン−ビス−オレアミド、ステアリルエルカ酸アミドなどであってよい。
ワックス及び添加剤の含有量は、上述のように、100重量部の非架橋ゴムに基づいて、5〜60重量部であってよい。含有量が5重量部より少ない場合、型に十分なリリース性能を与えることは困難である。含有量が60重量部より多い場合、型表面に残っているワックスは汚れとなり、別の汚染源として作用し得る。
一方、実質的に、型から汚染物質を取り除く洗浄剤は、型から汚染物質を取り除く作用が果たされる限り、特に限定されず、それらの例は、塩化メチレン、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、アセトアルデヒド、エチルジグリコール、エタン酸、ギ酸、ドデシルベンゼンスルホン酸アンモニウム、1−メトキシ−2−プロパノール、メチルアルコール、ドデシルベンゼンスルホン酸、アセトン、2−(2−ブトキシエトキシ)エタノールジエチレングリコールモノブチルエーテル(BDG)、エタノールアミン(MEA)、2−アミノエタノール(MEA)、2−ジエチルアミノエタノール(DEAE)、2−メトキシルエタノール(EM)、2−エトキシルエタノール、2−プロポキシエタノール、ジメチルスルホキシド(DMS)、2−(2−アミノエチルアミノ)エタノール(2−(2−アミノエチルアミノ)エタノール)、N−メチルピロリドン(NMP)、1−フェノキシ−2−プロパノール(PGPhE)、メシチルオキシド、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、及びアミノアルコールをベースとする化合物からなる群から選択された、2又はそれより多くの混合物を含み、特に、塩化メチレン、アセトン、2−メトキシエタノール(EM)、ジメチルスルホキシド(DMS)、N−メチルピロリドン(NMP)、1−フェノキシ−2−プロパノール(PGPhE)、メシチルオキシド、及び4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノンからなる群から選択された、2又はそれより多くの混合物を含む。
さらに、本発明の発明者は、複数の異なる洗浄化合物の組み合わせから構成された混合物が、洗浄剤として使用される場合、1つの洗浄化合物のタイプが洗浄剤として使用される場合と比較して、はるかに優れた洗浄効果を示すことを確認した。従って、より詳細には、2又はそれより多くの異なる洗浄化合物のタイプを含む混合物が、洗浄剤として使用される。
ここで、混合洗浄化合物間の比は、重量に基づいて、1:99〜99:1でよく、特に5:95〜95:5でよい。
洗浄剤の含有量は、上述のように、0.5〜60重量部である。含有量が0.5重量部より少ない場合、十分な洗浄力を得ることは困難である。含有量が60重量部より多い場合、型表面に残っている洗浄剤は汚れになり、別の汚染源として作用し得る。
一方、本出願の発明者は、洗浄補助剤が洗浄剤とともに更に含まれる場合、洗浄力が更に高められることを確認した。従って、ゴム合成物は、洗浄補助剤を更に含み、洗浄補助剤は、特に非イオン性界面活性剤であってよい。
実施形態において、非イオン性界面活性剤は、C2338の分子式を有する、アルキルアミンエトキシレートをベースとする化合物であってよい。C2338の分子式を有する、アルキルアミンエトキシレートをベースとする化合物は、可逆的な界面活性を有する材料であり、そのアミンエトキシレートは、苛性溶液内で界面活性剤として作用する。しかしながら、アミンエトキシレートは、酸性溶液内では、その界面活性を失う。そのような性能は、含水物からの乳化油の分離を容易にし、ゆえに、工業用の洗浄又は金属洗浄に、化合物が使用され得ることが知られていた。
別の実施形態において、非イオン性界面活性剤は、以下の化学式1で表されたアルキルフェノールエトキシレートをベースとする化合物で、特にオクチルフェノールエトキシレートをベースとする化合物であってよく、以下の化学式1のRはCである。以下の化学式1において、xは3〜10の整数であり得る。
ここで、RはC〜C10のアルキルであり、xは1〜55の整数である。
化学式1で表されたアルキルフェノールエトキシレートをベースとする化合物は、濡れ性、洗浄性能、及び含水物中におけるオイル乳化性を有する材料であり、広い温度範囲内で使用され、液体、ペースト、粉末などあらゆる洗浄化合物のタイプに使用され得る。従って、化合物は、家庭用のソフト洗浄剤及び工業重機用の洗浄剤を含む、さまざまなな工業用洗浄剤に使用され得る。特に、化合物は、硬表面および金属の洗浄に、優れた効果を有することが知られていた。
別の実施形態において、非イオン性界面活性剤は、C1230の分子式を有するアルコールアルコキシレートをベースとする化合物で、特に以下の化学式2で表される材料であってよい。
1230の分子式を有するアルコールアルコキシレートをベースとする化合物は、優れた性能及び加工性を有する水溶性の非イオン性界面活性剤であり、優れた濡れ性、洗浄性能、および速い溶解速度などの特性を有する。そのような特性に起因して、化合物は、洗浄剤、又は硬表面及び金属用の脱脂剤、並びに家庭用洗浄剤及び様々な工業用洗浄剤として、使用され得ることが知られている。
洗浄補助剤及び洗浄剤の間の相互作用の正確なメカニズムは知られていないが、以下に説明される複数の実験例にあるように、洗浄剤を洗浄補助剤とともに使用することで、その添加量と比べて、洗浄力が劇的に増加することを確認することは可能である。従って、本発明による、洗浄補助剤を含むゴム合成物は、洗浄剤の使用量が減少しても、従来の複数のゴム合成物より優れた、またはそれらと類似の洗浄力を有し得る。
洗浄補助剤の含有量は、0.1〜7重量部、特に0.5〜3重量部であってよい。含有量が0.1重量部より少ない場合、高い洗浄力を得ることは困難である。含有量が7重量部より多い場合、洗浄補助剤は別の汚染源として作用し得るので、洗浄力が更に高められることはない。
洗浄剤と洗浄補助剤とのうち少なくとも1つは、無機充填剤および吸着剤に含まれ得る。このことは、以下により詳細に、コーティングされた状態、含侵された状態、およびコーティングかつ含侵された状態において説明される。というのは、非架橋ゴムとともに主に液体状態として存在する洗浄剤または洗浄補助剤を、均一に練り混ぜることは困難だからである。
さらに、本出願の発明者は、確認した。水、及び/又は、メタノール又はエタノールなどアルコールをベースとする材料の膨張剤が、洗浄剤及び洗浄補助剤とともに更に含まれる場合、洗浄力は更に高められる。
ゴム合成物で作られた型洗浄用のモノマを型の上に設置し、15〜100kgf/cmの圧力を150〜200℃で2〜10分間加えることで、型の内部形状の中にモノマを硬化することによって、通例の洗浄作業が実施される。ここで、洗浄剤とともに膨張剤が添加される場合、洗浄力は更に高められ得る。これが生じるのは、洗浄作業中にモノマに加えられる温度は膨張剤の沸点よりも高いがゆえに、膨張剤が沸点またはそれより高い温度で気化するからであり、ゆえに、モノマの内部に存在する洗浄剤が表面に溶出するブルーミング効果が起きやすくなることが想定される。つまり、洗浄剤だけが使用される場合、モノマの内部に存在し、ゆえに汚染物質に対して効果的に作用しない洗浄剤が表面に溶出し、それにより洗浄剤が汚染物質に接触する。
膨張剤が、本発明によるゴム合成物に更に含まれる場合、100重量部の非架橋ゴムに基づいて、膨張剤の含有量は1〜10重量部であってよい。含有量が1重量部より少ない場合、効果を得ることは困難である。含有量が10重量部より多い場合、練り混ぜる作業を実施することは困難になり得るので、型表面は汚染され得る。
さらに、本出願の発明者は、塩酸、硫酸、硝酸、臭素酸などの強酸、又は水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの強アルカリが、洗浄剤及び洗浄補助剤とともに使用される場合、更に高い洗浄効果が得られることを確認した。洗浄剤とともに添加された強酸又は強アルカリは、触媒(以下、たびたび「洗浄触媒」と称される)として作用することが想定される。つまり、洗浄剤及び洗浄補助剤だけが含まれる、型洗浄用のゴム合成物については、洗浄剤が汚染物質を直接溶解する方法で、洗浄が実施される。あるいは、洗浄剤が型と汚染物質との間に浸透し、それにより型と汚染物質との間の粘着力が低下し、この状態において、汚染物質は架橋ゴムに付着して除去される方法で、洗浄は実施される。一方、洗浄剤及び洗浄補助剤とともに洗浄触媒が使用される場合、洗浄触媒は汚染物質の微粉化を容易にし、ゆえに洗浄剤及び洗浄補助剤の浸透性が増加して、洗浄力の大幅な向上をもたらす。
洗浄触媒は、100重量部の洗浄剤に基づいて、0.5〜20重量部の量で含まれてよい。上述のような洗浄触媒、強酸又は強アルカリが選択的に使用されてよく、特にKOHが使用されてよい。
洗浄触媒を含む洗浄剤の含有量は、上述のように、0.5〜60重量部であってよい。
熱及び圧力によって架橋する間に非架橋ゴムが硬化する。硬化剤は、そのような硬化を引き起こす。非架橋ゴムとして、有機過酸化物、フェノール樹脂、硫黄などが使用されてよく、特に有機過酸化物が使用されてよい。有機過酸化物のタイプは、半減期における温度を考慮して、型の温度によって選択され得る。有機過酸化物の複数の例は、2,5−ジメチル−2,5−ビス−(t−ブチルパーオキシ)、d−t−ブチルペルオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ビス−(t−ブチルパーオキシ)−ヘキサン、t−ブチルクミルペルオキシド、ビス−(t−ブチルパーオキシ−i−プロピル)−ベンゼン、ジクミルペルオキシド、4,4−ジ−t−ブチルパーオキシ−n−ブチルバレレート、t−ブチルパーオキシベンゾエート,1,1−ジ−t−ブチルパーオキシ−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、ジ−ベンゾイルペルオキシド(ジ−ベンゾイルペルオキシド)、ビス−(2,4−ジクロロベンゾイル)−ペルオキシド(ビス−(2,4−ジクロロベンゾイル)−ペルオキシド)などを含むが、これらに限定されない。それらの中で、ビス−(t−ブチルパーオキシ−i−プロピル)−ベンゼン、及び4,4−ジ−t−ブチルパーオキシ−n−ブチルバレレートが、エチレン−プロピレンジエンモノマ(EPDM)及びブチルゴム(BR)を含む洗浄用の混合ゴム合成物に、特に好ましく使用される。
硬化剤の含有量は、上述のように、100重量部の非架橋ゴムに基づいて、0.5〜10重量部であってよい。含有量が0.5重量部より少ない場合、硬化の開始又は硬化の促進は、成し遂げられ得ない。含有量が10重量部より多い場合、過剰な架橋が生じる。ゆえに全体の機械的性能は劣化し、引裂強度は大幅に低下する。
無機充填剤は、粘度の増大によって、複数の合成物成分間のバランス維持を強める。つまり、合成物の粘度は、ワックス又は洗浄剤を非架橋ゴムに添加することによって低下し、複数の成分間のバランスは、無機充填剤の添加により、ムーニー粘度を増加させることによって維持され得る。無機充填剤の複数の例は、シリカ、タルク、アルミナ、炭酸カリウム、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、酸化チタン、カーボンブラックなどを含む。
いくつかの場合において、本発明によるゴム合成物は、吸着によって、洗浄作業(本発明によるゴム合成物から作られた型ゴムシートを型に入れた後に、熱及び圧力を加える作業)又はリリース作業(本発明によるゴム合成物から作られた型リリース用のゴムシートを型に入れた後に、熱及び圧力を加える作業)で生じる、様々な臭気およびスモーク成分を除去するための吸着剤を更に含み得る。
吸着剤は、臭気及びスモーク成分に対して、高吸着能及び高比表面積を有する。作業の間で生じる臭気及びスモークは、硬化剤及び洗浄剤の分解など様々な要因によって、やむを得ず引き起こされる。これに関連した複数の問題が、高比表面積を有する吸着剤を含む、本発明による合成物を使用して、検討され得る。吸着剤は、特に、少なくとも200m/g又はそれより大きい比表面積を有する。さらに、複数の微小細孔を有する吸着剤は、優れた吸着能を示し得る。
吸着剤の複数の例は、粘土(泥)、シリカゲル、活性炭、ゼオライト、イオン交換樹脂、酸石膏などを含む。いくつかの場合において、それらの2又はそれより多くの混合物が使用され得る。本発明に使用される吸着剤は、特に、無色で200m/g又はそれより大きい比表面積を有するゼオライト、シリカゲル、又は酸石膏であってよく、より特には、微小粉末シリカゲル又はゼオライトであってよい。微小粉末シリカゲルの粒子は、数ミリメートル(mm)〜数マイクロメートル(μm)のサイズに粉砕され、それにより非架橋ゴムと練り混ぜる問題に取り組んでいる。X型ゼオライト及びY型ゼオライトは、高比表面積(約500m/g又はそれより大きい)を有するが高価なので、これらはA型ゼオライトと混合される。ゆえに本発明による合成物の準備コストは減少し得る。一方、活性炭及びイオン交換樹脂は、超高比表面積(約600m/g又はそれより大きい)を有するので、優れた吸着能が示されるが、それらの色は黒であり、かつ高価である。従って、他の複数の吸着剤成分とともに、活性炭及びイオン交換樹脂を使用することが好ましい。
さらに、吸着剤は、無機充填剤としても同時に作用する。吸着剤及び無機充填剤の含有量は、100重量部の非架橋ゴムに基づいて、5〜110重量部であってよい。
さらに、本発明によるゴム合成物は、他の化合物又は混合物を、それらの性能が損なわれない限り、含み得る。
本発明の上記及び他の複数の目的、複数の特徴、及び他の複数の利点が、複数の添付図面を併用した以下の詳細な説明から、より明らかに理解されることになる。
従来のゴム合成物のリリース機構及び充填性能の欠如を図示する、概略図である。
図1のプロセスによって、型からリリースされた架橋ゴムを図示する、画像である。
図1のプロセスによってコーティングされ型を用いたEMC製品の製造方法、及び充填性能の欠如に起因するEMC製品の欠陥を図示する、概略図である。
本発明の実施形態によって、優れた充填及び離型性能を有する、ゴム合成物のリリース機構を図示する、概略図である。
図4のプロセスによって、型からリリースされた架橋ゴムを図示する、画像である。
これより、本発明が、複数の添付図面を参照して、より詳細に説明される。これらの例は、例示を目的としてのみ提供されており、本発明の範囲および趣旨を限定するものとして解釈されるべきではない。
図4は、本発明の実施形態によって、優れた充填及び離型性能を有するゴム合成物のリリース機構を図示する概略図であり、図5は、図4のプロセスによって、型からリリースされた架橋ゴムを図示する画像である。
図4及び図5を参照すると、非架橋ゴム221及びコーティング成分222を含むリリースゴム合成物220が型210に配置され、次に、約175〜180℃での硬化によって、架橋が行われる。架橋ゴム230が除去されると、型210の内部は、コーティング成分222でコーティングされる。
ここで、従来のゴム合成物と違って、型の内部の複数の凸凹部分210aも、ゴム合成物で十分に充填されて未充填は生じず、優れた離型性能が示される。従って、図5に示されるように、十分に形成された架橋ゴムが型からリリースされる。
これより、本発明が、以下の複数の例を参照して、より詳細に説明される。これらの例は、例示を目的としてのみ提供されており、本発明の範囲および趣旨を限定するものとして解釈されるべきではない。
[例1]300gのエチレン−プロピレンジエンモノマ(EPDM)ゴム、及び200gの超低密度ポリエチレン(VLDPE)が、700gのブタジエンゴム(BR)と混合された。硬化剤(30gの4,4−ジ−t−ブチルパーオキシ−n−ブチルバレレート)、無機充填剤(300gのシリカ、50gの酸化チタン)、及びワックス(80gのポリエチレン、20gのスリップ剤)が、ニーダ及びロールミルで練り混ぜられた。ここで、超低密度ポリエチレン(VLDPE)の密度は0.87、その融点は60℃であった。
[例2]例1と同じように、混合物が作られた。但し、エチレンモノマ及びアクリル酸モノマを重量比9:1で反応させることによって生成された、エチレン−メタクリル酸コポリマ(EMAA)のアイオノマ200gが、超低密度ポリエチレン(VLDPE)の代わりに使用された。ここで、エチレン−メタクリル酸コポリマ(EMAA)のアイオノマの密度は0.95、その融点は70℃であった。
[例3]例1と同じように、混合物が作られた。但し、エチレンモノマ及びメタクリル酸モノマを重量比9:1で反応させることによって生成された、200gのエチレン−メタクリル酸コポリマ(EMA)が、超低密度ポリエチレン(VLDPE)の代わりに使用された。ここで、エチレン−メタクリル酸コポリマ(EMA)の密度は0.94、その融点は72℃であった。
[例4]例1と同じように、混合物が作られた。但し、エチレンモノマ及び酢酸ビニルモノマを重量比9:1で反応させることによって生成された、200gのエチレン−酢酸ビニルコポリマ(EVA)が、超低密度ポリエチレン(VLDPE)の代わりに使用された。ここで、エチレン−酢酸ビニルコポリマ(EVA)の密度は0.95、その融点は75℃であった。
[例5]例1と同じように、混合物が作られた。但し、200gのエチレン−ブチレンコポリマが、超低密度ポリエチレン(VLDPE)の代わりに使用された。ここで、エチレン−ブチレンコポリマの密度は0.88、その融点は64℃であった。
[例6]300gのエチレン−プロピレンジエンモノマ(EPDM)ゴム、及び300gの超低密度ポリエチレン(VLDPE)が、700gのブタジエンゴム(BR)と混合され、硬化剤(30gの4,4−ジ−t−ブチルパーオキシ−n−ブチルバレレート)、無機充填剤(300gのシリカ、50gの酸化チタン)、及びワックス(80gのポリエチレン、20gのスリップ剤)が、ニーダ及びロールミルで練り混ぜられた。ここで、超低密度ポリエチレン(VLDPE)の密度は0.87、その融点は59℃であった。
[例7]300gのエチレン−プロピレンジエンモノマ(EPDM)ゴム、及び100gの超低密度ポリエチレン(VLDPE)が、700gのブタジエンゴム(BR)と混合され、硬化剤(30gの4,4−ジ−t−ブチルパーオキシ−n−ブチルバレレート)、無機充填剤(300gのシリカ、50gの酸化チタン)、及びワックス(80gのポリエチレン、20gのスリップ剤)が、ニーダ及びロールミルで練り混ぜられた。ここで、超低密度ポリエチレン(VLDPE)の密度は0.885、その融点は80℃であった。
[比較例1]例1と同じように、混合物が作られた。但し、超低密度ポリエチレン(VLDPE)は使用されなかった。
[比較例2]例1と同じように、混合物が作られた。但し、低密度ポリエチレン(LDPE)が、超低密度ポリエチレン(VLDPE)の代わりに使用された。ここで、低密度ポリエチレン(LDPE)の密度は0.921、その融点は110℃であった。
[比較例3]例1と同じように、混合物が作られた。但し、密度0.93、融点110℃を有するエチレン−メタクリル酸コポリマが、ポリマ添加物として、超低密度ポリエチレン(VLDPE)の代わりに使用された。
[比較例4]例6と同じように、混合物が作られた。但し、400gの超低密度ポリエチレン(VLDPE)が使用された。
[比較例5]例6と同じように、混合物が作られた。但し、20gの超低密度ポリエチレン(VLDPE)が使用された。
[例8]300gのエチレン−プロピレンジエンモノマ(EPDM)ゴム、及び200gの超低密度ポリエチレン(VLDPE)が、700gのブタジエンゴム(BR)と混合され、硬化剤(30gの4,4−ジ−t−ブチルパーオキシ−n−ブチルバレレート)、無機充填剤(300gのシリカ、50gの酸化チタン)、及び混合洗浄剤(30gのモノエタノールアミン(MEA)、25gのN−メチルピロリドン(NMP)、35gのジメチルスルホキシド(DMSO))が、ニーダ及びロールミルで練り混ぜられた。ここで、超低密度ポリエチレン(VLDPE)の密度は0.87、その融点は60℃であった。
[例9]例8と同じように、混合物が作られた。但し、エチレンモノマ及びアクリル酸モノマを重量比9:1で反応させることによって生成された、エチレン−メタクリル酸コポリマ(EMAA)のアイオノマ200gが、超低密度ポリエチレン(VLDPE)の代わりに使用された。ここで、エチレン−メタクリル酸コポリマ(EMAA)のアイオノマの密度は0.95、その融点は70℃であった。
[例10]例8と同じように、混合物が作られた。但し、エチレンモノマ及びメタクリル酸モノマを重量比9:1で反応させることによって生成された、200gのエチレン−メタクリル酸コポリマ(EMA)が、超低密度ポリエチレン(VLDPE)の代わりに使用された。ここで、エチレン−メタクリル酸コポリマ(EMA)の密度は0.94、その融点は72℃であった。
[例11]例8と同じように、混合物が作られた。但し、エチレンモノマ及び酢酸ビニルモノマを重量比9:1で反応させることによって生成された、200gのエチレン−酢酸ビニルコポリマ(EVA)が、超低密度ポリエチレン(VLDPE)の代わりに使用された。ここで、エチレン−酢酸ビニルコポリマ(EVA)の密度は0.95、その融点は75℃であった。
[例12]例8と同じように、混合物が作られた。但し、200gのエチレン−ブチレンコポリマが、超低密度ポリエチレン(VLDPE)の代わりに使用された。ここで、エチレン−ブチレンコポリマの密度は0.88、その融点は64℃であった。
[例13]300gのエチレン−プロピレンジエンモノマ(EPDM)ゴム、及び300gの超低密度ポリエチレン(VLDPE)が、700gのブタジエンゴム(BR)と混合され、硬化剤(30gの4,4−ジ−t−ブチルパーオキシ−n−ブチルバレレート)、無機充填剤(300gのシリカ、50gの酸化チタン)、及び混合洗浄剤(30gのモノエタノールアミン(MEA)、25gのN−メチルピロリドン(NMP)、35gのジメチルスルホキシド(DMSO))が、ニーダ及びロールミルで練り混ぜられた。ここで、超低密度ポリエチレン(VLDPE)の密度は0.87、その融点は59℃であった。
[例14]300gのエチレン−プロピレンジエンモノマ(EPDM)ゴム、及び100gの超低密度ポリエチレン(VLDPE)が、700gのブタジエンゴム(BR)と混合され、硬化剤(30gの4,4−ジ−t−ブチルパーオキシ−n−ブチルバレレート)、無機充填剤(300gのシリカ、50gの酸化チタン)、及び混合洗浄剤(30gのモノエタノールアミン(MEA)、25gのN−メチルピロリドン(NMP)、35gのジメチルスルホキシド(DMSO))が、ニーダ及びロールミルで練り混ぜられた。ここで、超低密度ポリエチレン(VLDPE)の密度は0.885、その融点は80℃であった。
[例15]例8と同じように、混合物が作られた。但し、補助洗浄剤(10gのトリトンRW)が、無機充填剤にまいて同じものを含侵することによって、添加された。
[例16]例15と同じように、混合物が作られた。但し、10gのトリトンXL−80Nが、補助洗浄剤として使用された。
[例17]例15と同じように、混合物が作られた。但し、10gのトリトンX−100が、補助洗浄剤として使用された。
[例18]膨張剤の効果を確認するために、1:1の比で混合された、水及びエタノールの混合物25gが、例15の構成に加えられ、例15と同じように混合物が作られた。
[例19]洗浄触媒の効果を確認するために、5gのKOHが、洗浄触媒として、例18の構成に更に添加され、例15と同じように混合物が作られた。
[比較例6]例8と同じように、混合物が作られた。但し、超低密度ポリエチレン(VLDPE)は、使用されなかった。
[比較例7]例8と同じように、混合物が作られた。但し、低密度ポリエチレン(LDPE)が、超低密度ポリエチレン(VLDPE)の代わりに使用された。ここで、低密度ポリエチレン(LDPE)の密度は0.921、その融点は110℃であった。
[比較例8]例8と同じように、混合物が作られた。但し、密度0.93、融点110℃を有するエチレン−メタクリル酸コポリマが、ポリマ添加物として、超低密度ポリエチレン(VLDPE)の代わりに使用された。
[比較例9]例13と同じように、混合物が作られた。但し、400gの超低密度ポリエチレン(VLDPE)が使用された。
[比較例10]例13と同じように、混合物が作られた。但し、20gの超低密度ポリエチレン(VLDPE)が使用された。
[実験例1]例1〜7、及び比較例1〜5に従って作られた混合物のそれぞれは、実験用の型(MQFP28x28)に充填され、180℃において450秒間、60kg/cmの圧力下で硬化しながら、型に対するリリース作業が30回実施された。
リリース作業の間、未充填現象の発生頻度が測定された。結果は、以下の表1に要約される。
[実験例2]例1〜7、及び比較例1〜5に従って作られた混合物のそれぞれは、実験用の型(MQFP28x28)に充填され、180℃において450秒間、60kg/cmの圧力下で硬化しながら、型に対するリリース作業が30回実施された。
リリース作業の間、リリースされない頻度が測定された。結果は、以下の表2に要約される。
表1及び表2を参照すると、比較例2及び比較例3の結果から、100℃より高い融点を有する複数の添加剤が使用される場合、リリースに適したゴムを生成することは不可能であることが、確認され得る。
さらに、ポリマ添加物が使用されない比較例1と比較すると、例1〜7の場合において、充填及び離型性能は著しく高められることが確認され得る。
さらに、本発明の含有量範囲が満たされない比較例4の場合において、リリース性能の欠如に起因して、製品の生成が困難であることが確認され得る。さらに、比較例5の場合において、充填及び離型性能は、比較例1と比較してある程度向上するが、例1〜7と比較すると、充填及び離型性能は、著しく低下することが確認され得る。
[実験例3]例8〜14及び比較例6〜10に従って作られた混合物のそれぞれは、エポキシ成形化合物(EMC)で汚染された実験用型(MQFP28x28)に充填され、180℃において450秒間、60kg/cmの圧力下で硬化しながら、型に対する洗浄作業が実施された。
洗浄作業の間、未充填現象の発生頻度が測定された。結果は、以下の表3に要約される。
[実験例4]例8〜19及び比較例6〜10に従って作られた混合物のそれぞれは、エポキシ成形化合物(EMC)で汚染された実験用型(MQFP28x28)に充填され、180℃において450秒間、60kg/cmの圧力下で硬化しながら、型洗浄が実施された。汚染物質が型から完全に除去されるまで、そのような作業が繰り返された。
洗浄作業の間、臭気およびスモークの発生度合い、及び汚染物質に対する型洗浄力が確認された。結果は、以下の表4に要約される。以下の結果は、方法を5回実施し、そこから得られた複数の値を平均することによって、得られた。
表3を参照すると、比較例7及び8も実験結果によって、100℃より高い融点を有する添加剤が使用される場合、洗浄に適したゴムを生成することは不可能であることが、確認され得る。
さらに、例8〜14の場合において、ポリマ添加物が使用されない比較例6と比較して、充填性能及び洗浄力は著しく高められることが、確認され得る。
さらに、本発明の含有量範囲が満たされない比較例9の場合において、洗浄力が不十分であり、ゆえに洗浄用のゴムとして作用することが困難であること、並びに、本発明の含有量範囲が満たされない比較例10の場合において、充填性能及び洗浄力が、比較例6と比較してある程度向上するが、例8〜14と比較すると、充填性能及び洗浄力は著しく低下することが、確認され得る。
さらに、例15〜19のように洗浄補助剤が使用される場合、洗浄作業の間に生成されていた臭気及びスモークは生成されないこと、並びに、例18及び例19に従って膨張剤又は洗浄触媒を含むゴム合成物が使用される場合、膨張剤又は洗浄触媒が含まれない例15と比較して、はるかに優れた洗浄力が示されることが、確認され得る。
本発明の好ましい実施形態が、例示を目的として開示されたが、添付の特許請求の範囲に開示されたように、本発明の範囲および趣旨から逸脱せずに、様々な変更、追加、及び置換が可能であることを、当業者は理解するであろう。
上述のように、本発明によるゴム合成物は、特定の成分の組み合わせによって、型内のゴム合成物の移動性を高める。結果として、充填性能が向上し、ゆえに従来技術の問題である未充填現象が検討された。さらに、リリース用のゴムは、優れた離型性能を示し、型のリリース性能は向上する。洗浄力は、架橋ゴムからリリースされる洗浄剤のリリース速度の向上によって、更に高められ得る。

Claims (17)

  1. 成形用の型のリリース性能を高めるゴム合成物であって、
    60〜100重量部のブタジエンゴム(BR)、0〜40重量部のエチレン−プロピレンジエンモノマ(EPDM)ゴム、及び100℃又はそれより低い融点(T)を有する5〜40重量部のポリマ添加物を含む非架橋ゴムと、
    100重量部の前記非架橋ゴムに基づいて、5〜60重量部のワックス、0.5〜10重量部の硬化剤、及び5〜110重量部の無機充填剤と吸着剤との混合物とを含む、ゴム合成物。
  2. 60〜100重量部のブタジエンゴム(BR)、0〜40重量部のエチレン−プロピレンジエンモノマ(EPDM)ゴム、及び100℃又はそれより低い融点(T)を有する、5〜40重量部のポリマ添加物を含む非架橋ゴムと、
    100重量部の前記非架橋ゴムに基づいて、5〜60重量部の洗浄剤、0.5〜10重量部の硬化剤、及び5〜110重量部の、無機充填剤と吸着剤との混合物を含む、ゴム合成物。
  3. 前記非架橋ゴムは、10〜30重量部のポリマ添加物を含む、請求項1又は2に記載のゴム合成物。
  4. 前記ポリマ添加物の融点は、90℃又はそれより低い、請求項1又は2に記載のゴム合成物。
  5. 前記ポリマ添加物は、ポリオレフィンをベースとするエラストマ、又はポリオレフィン用のモノマ、並びにアクリル酸モノマ及びそのアイオノマから構成されるコポリマ、又はポリオレフィン用のモノマ及びアクリレートモノマから構成されるコポリマである、請求項1又は2に記載のゴム合成物。
  6. 前記ポリオレフィンをベースとするエラストマは、超低密度ポリエチレン(VLDPE)、ポリブテン、ポリ−4−メチル−1−ペンテン(TPX)、コポリマであってプロピレン、ブテン、ヘキセン及びオクタンのうち少なくとも1つ、及びエチレンのコポリマ、並びにオレフィンをベースとする熱可塑性エラストマからなる群から選択された1又は複数である、請求項5に記載のゴム合成物。
  7. 前記コポリマは、エチレン−アクリル酸コポリマ(EAA)、エチレン−メタクリル酸コポリマ(EMAA)、エチレン−メタクリル酸コポリマのアイオノマ、エチレン−メタクリル酸コポリマ(EMA)、エチレン−アクリル酸エチルコポリマ(EEA)、エチレン−アルキルアクリレート−アクリル酸コポリマ、エチレン−アルキルメタクリル酸−メタクリレートコポリマ、エチレン−アクリル酸ブチルコポリマ(EBA)、及びエチレン−酢酸ビニルコポリマ(EVA)からなる群から選択された1又は複数である、請求項5に記載のゴム合成物。
  8. 前記コポリマは、100重量%の前記コポリマに基づいて、60〜96重量%のポリオレフィン用のモノマ、及び4〜40重量%のアクリル酸、又はアクリレートをベースとするモノマ、もしくは酢酸ビニルをベースとするモノマを反応させることによって得られる、請求項5に記載のゴム合成物。
  9. 前記ポリマ添加物は、エチレン−プロピレンコポリマ又はエチレン−ブチレンコポリマである、請求項1又は2に記載のゴム合成物。
  10. 前記ワックスは、200〜3000の重量平均分子量を有する、ポリエチレン及びスリップ剤の混合物である、請求項1に記載のゴム合成物。
  11. 前記洗浄剤は、異なる洗浄化合物のタイプの混合物である、請求項2に記載のゴム合成物。
  12. 前記ゴム合成物は、洗浄補助剤を更に含む、請求項2に記載のゴム合成物。
  13. 前記ゴム合成物は、膨張剤を更に含む、請求項2に記載のゴム合成物。
  14. 前記ゴム合成物は、強酸又は強アルカリの洗浄触媒を更に含む、請求項2に記載のゴム合成物。
  15. 前記硬化剤は有機過酸化物である、請求項1又は2に記載のゴム合成物。
  16. 前記無機充填剤は、シリカ、タルク、アルミナ、炭酸カリウム、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、酸化チタン、及びカーボンブラックからなる群から選択された何れか1つ、もしくは2又はそれより多くの混合物である、請求項1又は2に記載のゴム合成物。
  17. 請求項1又は2に記載の前記ゴム合成物から作られる、型をリリースするための、ゴムシート。
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