JP2016528325A - 電気ワイヤ又は電気ケーブルの製造に特に利用し得る熱加硫性ポリオルガノシロキサン組成物 - Google Patents

電気ワイヤ又は電気ケーブルの製造に特に利用し得る熱加硫性ポリオルガノシロキサン組成物 Download PDF

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Abstract

本発明は、熱加硫(熱硬化)させてシリコーンエラストマーにすることができるポリオルガノシロキサン組成物、即ち一般的に100℃〜200℃の範囲の温度、必要ならば250℃までの温度において加硫(硬化)させることができる新規のポリオルガノシロキサン組成物に関する。本発明はまた、これらの組成物を火災に対して保護された電気ワイヤ又は電気ケーブルを形成させるために用いられる一次絶縁体又は被覆材を製造するために使用することにも関する。本発明は最後に、前記組成物を使用して製造された、火災に対して保護された電気ワイヤ又は電気ケーブルに関する。

Description

本発明は、熱加硫(熱硬化)させてシリコーンエラストマーにすることができるポリオルガノシロキサン組成物、即ち一般的に100℃〜200℃の範囲の材料温度、必要ならば250℃までであり得る材料温度において加硫(硬化)させることができるポリオルガノシロキサン組成物に関する。本発明はさらに、これらの組成物を、特に火災に対して保護された電気ワイヤ又は電気ケーブル用の一次絶縁体又は被覆材を作るために用いることにも関する。本発明は最後に、前記組成物を使用して製造された、火災に対して保護された電気ワイヤ又は電気ケーブルに関する。
「電気ワイヤ」とは、エネルギー又は情報を伝達するために電気を搬送するための電気工学部品であって、電気を伝導するシングルコア又はマルチコア式の材料が絶縁性被覆材に包まれて成るものを意味する。電気ワイヤの内部はワイヤの「コア」と称される。
「導体」又は「単芯(single)導体」とは、コア及びその絶縁性被覆材から作られたエレメントを意味する。
「電気ケーブル」とは、エネルギー又は情報を伝達するために電気を搬送するための電気工学部品であって、電気的には別々であるが機械的には一体となった複数個の導体から成るもの(随意に外部スクリーニングがあるもの)を意味する。
電気ケーブルは1又は2以上の単芯導体(一般的に銅又はアルミニウムをベースとする)から成る;これらの単芯導体はそれぞれ、絶縁体をベースとする1又は2以上の同心円層から作られた一次絶縁体又は被覆材によって保護される。この被覆材/これらの被覆材(複数個の個別の導体を有するケーブルの場合)の周りに、1若しくは2以上の充填用エレメント及び/又は1若しくは2以上の補強用エレメント(特にガラスファイバー及び/又は無機ファイバーをベースとするもの)が設けられる。この場合には大抵の場合に外側シース(これは1又は2以上のシースを含むことができる)が存在する。複数個の単芯導体を有する電気ケーブルの場合、充填用エレメント(群)及び/又は補強用エレメント(群)(これ/これらは単芯導体群(それぞれ一次絶縁体が設けられたもの)の周りに配置される)はすべての単芯導体群のための共通の被覆材を構成する。
「火災に対して保護された電気ワイヤ又は電気ケーブル」や「耐火性安全電気ワイヤ又は電気ケーブル」という表現は、少なくとも灰分凝集及び難燃性に関して高品質の火中挙動を保証しなければならない電気ワイヤ又は電気ケーブルを定義するものである。火災に対して保護された電気ワイヤ又は電気ケーブルが備えていなければならない特徴は、多くの国において法的規制の主題となっており、厳しい基準が設けられている。
本発明は、一般的に、「火災に対して保護された電気ワイヤ又は電気ケーブル」の分野、即ち耐火性であり、火災の状況下で、火災伝播源や実質的な煙発生源になることなく、所定の時間長さの間作働することができる電気ワイヤ又は電気ケーブルの分野に適用されるが、これに限定されるわけではない。これらの火災に対して保護された電気ワイヤ又は電気ケーブルは特に、電力輸送用又は低周波伝達用の電気ワイヤ又は電気ケーブルである。ケーブル産業の主要なチャレンジの1つは、極限熱状況(特に火災において遭遇するもの)におけるケーブルの挙動及び性能の改善である。実際、絶縁シース(被覆)を構成する材料の性能が不充分なものである場合、電気ワイヤ又は電気ケーブル中に含まれる伝導性ワイヤの加熱が電気アークの形成又は短絡(ショート)をもたらし、後者の引火及び燃焼をもたらし、かくして火災を拡大させてしまうことがある。
かくして、安全性の理由で、電気ワイヤ又は電気ケーブルの容量を最大にして、一方で火炎の伝播を遅らせ、他方で火災に耐えられるようにして、特にアラームシステム、エレベーター、固定電話等の人々の安全のために不可欠な装置について作働の連続性を保証し、より良好な状況での緊急サービスの介入を可能にすることが必須となっている。
耐火性安全電気ワイヤ又は電気ケーブルはさらに、その環境に対して危険なものであってはならず、即ち、極限熱状況に置かれた時に毒及び/又は濃い煙を放出してはならない。
耐火性安全電気ワイヤ又は電気ケーブルは、回路の故障を防ぐのに充分な金属導体の絶縁性を保証するために、火災中での燃焼後の残留物の凝集性が良好な材料から作られていなければならない。要求される耐火性及び加えられる応力が、フランス国標準規格NF C 32-070 CR1にまとめられている。これは所定条件におけるケーブルの燃焼の作働時間に関するものである。耐火性は灰ができることによるものとされているが、灰は、ケーブルの作働にとって充分な絶縁性を維持するように、ある程度の凝集を示さなければならない。この試験は、ケーブル又はワイヤの試験片を約900℃に加熱された電気炉の熱流束に付し、試験の間のその電気的作働をチェックすることからなる。試験片はさらに張力下に置かれ、機械的衝撃を加えられる。ケーブルにつなげられて公称電圧を加えられた対照用ランプが試験の終わりにまだ点灯していたら、試験は良好と判断される。
前記標準規格は、少なくとも一次絶縁材料が火災が広がらないことに関して特別に設計されたものである電気ワイヤ又は電気ケーブルについて満たされ得るだけである。
火中での可撓性電気ワイヤ又は電気ケーブルの絶縁体の一体性を保証するために、ケーブル産業界では、耐火性マイカテープ、又はセラミックに変化するシリコーンエラストマー、という2つの技術が用いられてきた。
マイカテープをベースとする丈夫だが硬い絶縁体は、工業的規模で使用しやすく、架橋ポリエチレンで被覆された時に丈夫で効果的な絶縁シースを提供する。欠点は、この技術によって製造されたケーブルは硬くて、露出させて接続するのがはるかに困難なことである。
シリコーンエラストマー絶縁体は、マイカテープの有効な代替品である。導体上への直接押出成形が、耐火性と設置しやすさとの間の良好な折衷点をもたらす。さらに、有機ポリマーから作られた材料とは対照的に、シリコーン材料は、酸素下で高温に曝された時にシリカをベースとする灰物質の生成をもたらし、これは絶縁性であるという利点を有する。このシリコーン材料に固有の特性は、それらを電気ワイヤ又は電気ケーブルの分野において用いるのに好ましいものにした。実際、燃焼後に、導体ワイヤ(導線)の絶縁機能を維持しつつ、分解生成物の揮発を遅らせ、気相中での燃焼に利用され得る揮発性物質の量を減らし、電気ワイヤ又は電気ケーブルの表面で利用され得る熱の量を減らすのは、シリカ残留物である。シリカ残留物はまた、火事の熱流から導体ワイヤの表面を絶縁することもできる。しかしながら、シリコーン材料から得られるこのシリカの層は、充分な凝集性を持たず、ほんの僅かな衝撃で崩壊してしまう。従って、電気ワイヤ又は電気ケーブルにおいては、シリカを充填されたものでさえ、シリコーン材料の保護層の特性だけでは、この電気ワイヤ又は電気ケーブルがフランス国標準規格NF C 32-070 CR1に従う耐火性安全電気ワイヤ又は電気ケーブルのカテゴリーに格付けされるのに充分ではない。
この欠点を克服するために、先行技術では、熱加硫してシリコーンエラストマーになることができるポリオルガノシロキサン組成物であって、ペルオキシドによる触媒作用によって架橋するポリオルガノシロキサンポリマー、フラックスタイプ及び/又はラメラタイプのフィラー(これは白金及び金属酸化物と組み合わされていてもよく、組み合わされていなくてもよい)を含み、火事の際にある程度の凝集性を有する絶縁性灰物質の生成をもたらして、火災の間のケーブルの作働時間を引き延ばすことを可能にする、前記組成物が報告されている。欧州特許公開0467800A号を挙げることができる。これは、酸化亜鉛ZnO(フラックスとして)及びマイカ(ラメラフィラーとして)の両方を、随意に白金化合物及び/又は金属酸化物(例えば酸化チタン及び酸化鉄)と組み合わせて、使用することを提唱している。
別の技術的解決策は、国際公開WO01/34696号に記載されている。それによれば、熱加硫させてシリコーンエラストマーにすることができるポリオルガノシロキサン組成物は、以下のもの:
・少なくとも1種のポリオルガノシロキサンポリマーから成る成分(a)100部、
・少なくとも1種の補強用フィラー5〜80部、
・有機ペルオキシド0.2〜8部、
・マイカ8〜30部、
・酸化亜鉛6〜20部、
・熱加硫性ポリオルガノシロキサン組成物の分野において通常用いられる少なくとも1種の添加剤0〜15部
を含有し、この組成物は、その他の必須成分として
・白金、白金化合物及び/又は白金錯体0.0010〜0.02部、
・酸化チタン2〜10部、並びに
・少なくとも1種のフィラーからなる成分(i)50〜120部
を含有することを特徴とする。
その他の有用な組成物は、国際公開WO01/34705号に開示されている。この文献には、熱加硫させて改善された火中挙動を有するシリコーンエラストマーにすることができるポリオルガノシロキサン組成物が記載されており、この組成物は、以下のもの:
a)少なくとも1種のポリオルガノシロキサンポリマー;
b)少なくとも1種の補強用フィラー;
c)有機ペルオキシド;
d)マイカ;
e)酸化亜鉛;
f)随意としての熱加硫性ポリオルガノシロキサン組成物の分野において通常用いられる少なくとも1種の添加剤
を含有し、その他の必須成分としてさらに以下のもの:
g)白金、白金化合物及び/又は白金錯体;
h)酸化チタン;
i)少なくとも1種のフィラー;並びに
j)ウォラストナイト群に属する少なくとも1種の無機種:
を含有することを特徴とする。
最後に、国際公開WO2004/064081号には、熱加硫させてシリコーンエラストマーにすることができるポリオルガノシロキサン組成物の使用が記載されており、この組成物は、以下のもの:
a)少なくとも1種のポリオルガノシロキサンポリマー;
b)少なくとも1種の補強用フィラー;
c)有機ペルオキシド;
d)マイカ;
e)酸化亜鉛;
f)随意としての熱加硫性ポリオルガノシロキサン組成物の分野において通常用いられる少なくとも1種の添加剤;
g)白金、白金化合物及び/又は白金錯体;
h)酸化チタン;
i)少なくとも1種のフィラー;並びに
j)随意としてのウォラストナイト群に属する少なくとも1種の無機種:
を含有し、この組成物は、前記フィラーi)が水酸化アルミニウムAl(OH)3の表面処理された粉体から成ることを特徴とする。
従って、先行技術の電気ワイヤ又は電気ケーブルが「安全」と言える利点を有するためには、火災が広がらないことに関して特別に設計された一次絶縁材料を用いたケーブルを使用することが必要である。シリコーンエラストマーをベースとする一次絶縁材料は大抵の場合、有機ペルオキシドの作用下で高温において架橋するポリオルガノシロキサン組成物、又は室温において若しくは加熱時に金属触媒の存在下での重付加反応によって架橋するポリオルガノシロキサン組成物のいずれかから得られる。
すぐ使用できる混合物は、シリコーン絶縁材料の前駆体である熱加硫性ポリオルガノシロキサン組成物(HVE)である。HVE組成物は一般的に、要求される最終特性に応じた比率で、以下のものを含む:
・ビニル含有基を有するシロキシ官能基を好ましくは鎖の末端に有するポリオルガノシロキサンオイル及び/又はガム、
・補強用フィラー、特に燃焼シリカ;
・随意としての可塑剤又は耐構造化剤(保存中の粘度上昇を遅らせる);
・室温又は熱作用下で組成物を硬化させるのに充分な量の硬化用成分、並びに
・熱安定化用系。
これらの混合物は、1又は2以上の構成品の形で提供され、必要とされる特性に応じてユーザーが直接配合することができる。混練することによって可塑性にした後に、これらのすぐ使用できるHVE混合物は、押出成形によって、金属導体又はワイヤ製造用に用いることができる。実際、単芯導体の一次絶縁体又は被覆材を製造する場合には、すぐ使用できるHVE混合物を次いで各単芯導体の周囲に付着させ、次いで加熱して100℃〜250℃の範囲の材料温度にすることによって架橋させてシリコーンエラストマーにする。得られるシリコーン材料は、「アニールされた」と記載される。シリコーン材料の絶縁体の厚さは小さい(所定のケーブルについて厚さ数mm以下)。しかしながら、難燃特性が常に求められ、特に標準規格IEC60707に従って、より正確にはUL 94V(これは、シリコーン材料絶縁体の可燃性及び火災安全性を試験するための「米国アンダーライターズ・ラボラトリーズ」によって適用される標準規格である)によって、評価される。自己消火性は、ブンゼンバーナーの炎を2回連続して適用した後に試験片が依然として燃焼し続ける時間の長さを測ることによって特徴付けされる。試験サンプルの厚さが小さいほど、試験は試験材料にとって厳しいものとなる。
しかしながら、今日までに提唱されたこれらのすぐ使用できるHVE混合物又は熱加硫させてシリコーンエラストマーにすることができるポリオルガノシロキサン組成物は、完全に満足できるものではなかった。実際、これらの組成物は、粘着性を示し、工業的に製造する際又は電気ワイヤ若しくは電気ケーブルの製造の範疇で押出成形によって用いる時に、取扱い(「それらの加工容易性」)が難しいという欠点を有する。
これらの組成物が遭遇する別の問題は、フランス国標準規格NF C 32-070 CR1を満たす性能レベルを得るために課せられる要件に結び付けられる。実際、先行技術は、HVE組成物に大量の無機粒子を含有させることによって、材料の分解後の残留物が良好な電気的作働を保証し続けるのに充分な一体性を依然として有するようにすることが必要であると教示している。実際に影響を及ぼすためには、すぐ使用できるHVE混合物中に導入される無機フィラーの比率は、大抵の場合、混合物の総重量に対して50重量%より多い量で導入される。これにより、これらのすぐ使用できるHVE混合物の粘度又は粘稠性が高くなり、工業装置(特に押出成形工程におけるもの)に高い応力がかかることとなる。従って、使いやすさ又は「プロセス可能性」は特に工業的プロセスの範疇において重要な基準である。実際、(コア及び絶縁性被覆材から成る)導体の製造に用いた場合、すぐ使用できるHVE混合物は、まず最初に「ペーストが可塑性になる」ように混練し、次いで導電性コアの周りに絶縁材料が配置されるように押出成形を行い、絶縁材料を最終的に硬化させるために加熱することによって架橋させる。
シリコーン材料のマトリックス中に存在するフィラーのこれらの高い比率に結び付いた別の問題は、得られる材料の密度の増加、従って安全電気ワイヤ及び電気ケーブルの重量の増大である。これはユーザーが求めることとは反対である。ユーザーはより軽い安全電気ワイヤ又は電気ケーブルを要求する。さらに、これらの高充填(フィラー含有率が高い)シリコーン材料においては、機械的特性、特に破断点伸びが損なわれる。
シリコーン材料の火中挙動を改善するための別の重要な添加剤は、白金(Pt)又は白金誘導体である。白金を好ましくはシリカの存在下で加えることによって、シリコーン材料の熱安定性及び火中挙動を改善することが可能になる。現在では、シリコーン材料中に白金及びシリカを存在させることによって燃焼後のシリコーン残留物の割合を増やすことができることが知られている。
フランス国標準規格NF C 32-070 CR1に従い且つ先行技術に従って極限状況に適合できるようにするためには少量の白金が絶対に必要であるが、
・例えば欧州特許公開第1238007号に記載された組成物には白金金属56ppm及び無機フィラー50重量%超を、
・例えば欧州特許公開第2004741号に記載された組成物には白金金属25ppm及び無機フィラー50重量%超を、
・例えば欧州特許公開第2099848号に記載された組成物には白金金属10ppm及び無機フィラー50重量%超を
加えることが大切である。
白金は非常に高価格なので、安全ケーブル産業では、シリコーン材料の耐熱性を損なうことなく、標準規格に適合しつつ、安全電気ケーブル及び電気ワイヤの絶縁用に用いられるシリコーン材料中に必要な白金の量が少ない代替技術を見出すことが促されている。
今日までに提唱されている安全電気ワイヤ及び電気ケーブル用のシリコーン絶縁材料の前駆体である、すぐ使用できるHVE混合物又は熱加硫性ポリオルガノシロキサン組成物(HVE)は、完全に満足できるものではなく、改善、特に
a)火災の際により長いケーブル作働時間をもたらす凝集性の灰を得るため、
b)安全電気ワイヤ及び電気ケーブルの重量が低くなるようにすぐ使用できるHVE混合物から得られるシリコーン絶縁材料の密度を(好ましくは1.3以下の密度まで)下げるため、
c)すぐ使用できるHVE混合物の粘度が、取扱いが容易であり且つ安全電気ワイヤ及び電気ケーブル製造用の装置についてのプロセス可能性が良好なものとなるのに充分低いことを保証するため、
d)熱安定性を改善するために用いられる白金の割合を10ppmより低い値、さらには5ppmより低い値に下げるため、並びに
e)「The Underwriters Laboratories」(UL 94V)第4版(1991年6月18日)において規定されたプロトコルに従って、すぐ使用できる混合物から得られるエラストマーの良好な自己消火及び難燃性を得るため
の改善を必要とする。
欧州特許公開0467800A号 国際公開WO01/34696号 国際公開WO01/34705号 国際公開WO2004/064081号 欧州特許公開第1238007号 欧州特許公開第2004741号 欧州特許公開第2099848号
従って、本発明の1つの目的は、熱加硫させてシリコーンエラストマーにすることができるポリオルガノシロキサン組成物であって、前記シリコーンエラストマーが一次絶縁体を製造するために用いた時に電気ワイヤ及び電気ケーブルに非常に高品質の火中挙動を付与することがすでにできるものであることに加えて、少なくとも、灰分の良好な凝集を達成して、標準規格「NF C 32-070 CR1」を満足し且つ上記のb)〜e)の点で挙げた要求される特性に関して改善を成すことをも特徴とする、前記ポリオルガノシロキサン組成物を開発することである。
下記のものを含む組成物Cが見出され、これが本発明の第1の主題を構成する:
(A)ケイ素に結合したC2−C6アルケニル基を1分子当たり少なくとも2個有する少なくとも1種のポリオルガノシロキサンポリマーA:100重量部、
(B)実験式Mg5(CO3)4(OH)2・4H2Oのヒドロマグネサイト(水菱苦土石)、実験式Mg3Ca(CO3)4のハンタイト及びそれらの混合物より成る群から選択される少なくとも1種の無機物B:0.1〜250重量部、好ましくは0.5〜250重量部、さらにより一層好ましくは1〜200重量部、
(C)800℃超の温度の作用下における分解に対するシリコーンエラストマーの耐性を改善するための、白金金属、白金化合物、白金錯体及びそれらの混合物より成る群から選択される少なくとも1種の熱安定剤D:組成物Cの総重量に対する元素状白金金属の重量として表して0〜0.02重量部、又は0ppm〜200ppm、好ましくは0.00001〜0.02重量部、又は0.1ppm〜200ppm、並びに
(D)硬化用成分E:組成物を硬化させるのに充分な量。
シリコーンエラストマーに硬化可能なポリオルガノシロキサンの組成物Cは、電気ワイヤ又は電気ケーブルにおける絶縁体として特に有用である。
かくして、本出願人は、本発明に従う組成物中に実験式Mg5(CO3)4(OH)2・4H2Oのヒドロマグネサイト、実験式Mg3Ca(CO3)4のハンタイト及びそれらの混合物より成る群から選択される少なくとも1種の無機物Bが用いられたことによって、電気ワイヤ又は電気ケーブル用途において良好な折衷点がもたらされ、
・火災の際により長いケーブル作働時間をもたらす凝集性の灰を得ること、
・先行技術の組成物と比較して良好な押出成形適性及び改善された使用しやすさ(又は「プロセス可能性」)を提供し、先行技術の粘着性という有害な性質をもはや示さず、取扱いをより一層容易なものとする(これは工業的な実施にとって重要な利点である)こと、
・安全電気ワイヤ及び電気ケーブルの重量が低くなるようにすぐ使用できるHVE混合物から得られるシリコーン絶縁材料の密度を下げて1.3より低い密度を達成すること、
・熱安定性を改善するために用いられる白金の割合を10ppmより低い値、さらには5ppmより低い値に下げること、並びに
・「The Underwriters Laboratories」(UL 94V)第4版(1991年6月18日)において規定されたプロトコルに従って、すぐ使用できる混合物から得られるエラストマーの良好な自己消火及び難燃性を得ること
が可能になることを見出した。
好ましい実施形態に従えば、ポリオルガノシロキサンポリマー(群)A100重量部当たりで表した無機物Bの重量による量は、1〜100重量部、1〜50重量部、1〜30重量部又は好ましくは3.5〜30重量部とする。
実験式Mg5(CO3)4(OH)2・4H2Oのヒドロマグネサイトは、一次粒子の寸法が対角線Dが約2〜5μmとなる層状構造、例えば厚さdが200nm、形状ファクターが1:20となる層状構造の無機物である。
実験式Mg3Ca(CO3)4のハンタイトは、一次粒子の寸法が対角線Dが約1〜2μmとなる層状構造、例えば厚さdが50nm、形状ファクターが1:20となる層状構造の無機物である。
ヒドロマグネサイト及びハンタイトのモース硬度は約1〜2であり、アスペクト比は例えば1:20又はそれより大である。ヒドロマグネサイト及びハンタイトは一般的に寸法1〜15μm、厚さ100〜500nmの層状一次粒子の集合体の形にあるのが一般的である。
熱安定剤Dは白金を含有し、白金は、金属(元素状)白金、クロロ白金酸(例えばヘキサクロロ白金酸H2PtCl6)、水和クロロ白金酸H2PtCl6・6H2O(米国特許第2823218号明細書に記載)の形、白金と有機物質との錯体の形:例えば、特に白金とビニル含有オルガノシロキサンとの錯体(例えばカーステッド錯体、米国特許第3775452号明細書参照)、式(PtCl2,オレフィン)2及びH(PtCl3,オレフィン)のもののような錯体(米国特許第3159601号明細書に記載)(ここで、オレフィンはエチレン、プロピレン、ブチレン、シクロヘキセン又はスチレンを表す)、米国特許第3159662号明細書に記載された塩化白金とシクロプロパンとの錯体、又は欧州特許公開第1866364号に記載されたもののようなPt−カルベンタイプの錯体であることができる。
本発明に従う組成物の別の利点は、熱安定剤Dとして用いられる白金の量を組成物の総重量に対して10ppm以下、9ppm以下又は5ppm以下に減らすことができるということである。
従って、有利な実施形態に従えば、組成物Cは、800℃超の温度の作用下における分解に対するシリコーンエラストマーの耐性を改善するための、白金金属、白金化合物、白金錯体及びそれらの混合物より成る群から選択される少なくとも1種の熱安定剤Dを、組成物Cの総重量に対する元素状白金金属の重量として表して0.00001〜0.0009部、又は0.1ppm〜9ppm含むことを特徴とする。
従って、好ましい実施形態に従えば、本発明は、以下のものを含む組成物Cに関する:
(A)ケイ素に結合したC2−C6アルケニル基を1分子当たり少なくとも2個有する少なくとも1種のポリオルガノシロキサンポリマーA:100重量部、
(B) 実験式Mg5(CO3)4(OH)2・4H2Oのヒドロマグネサイト(水菱苦土石)、実験式Mg3Ca(CO3)4のハンタイト及びそれらの混合物より成る群から選択される少なくとも1種の無機物B:0.5〜250重量部、
(C) 800℃超の温度の作用下における分解に対するシリコーンエラストマーの耐性を改善するための、白金金属、白金化合物、白金錯体及びそれらの混合物より成る群から選択される少なくとも1種の熱安定剤D:組成物Cの総重量に対する元素状白金金属の重量として表して0.00001〜0.02重量部、又は0.1ppm〜200ppm、
(D)硬化用成分E:組成物を硬化させるのに充分な量、
(E)300℃〜900℃の範囲の軟化点を有する少なくとも1種の可融性フィラーF:0〜200重量部、好ましくは0.5〜120重量部、さらにより一層好ましくは0.5〜50重量部、
(F)少なくとも1種の耐熱性(refractory)無機フィラーG:0〜250重量部、好ましくは0.1〜100重量部、さらにより一層好ましくは0.5〜50重量部、
(G)水酸化マグネシウムMg(OH)2、水酸化アルミニウムAl(OH)3(随意にオルガノアルコキシシラン又はオルガノシラザンで表面処理されたもの)及びそれらの混合物より成る群から選択される少なくとも1種の耐火性(fireproofing)無機フィラーH:0〜300重量部、好ましくは1〜100重量部、さらにより一層好ましくは1〜80重量部、並びに
(H)酸化亜鉛:0〜20重量部、好ましくは0.1〜15重量部、さらにより一層好ましくは0.5〜10重量部。
ポリオルガノシロキサンポリマーAは、線状又は分岐鎖状であることができる。例示として、ポリオルガノシロキサンポリマーAは、
・一般式(I'):RnSiO(4-n)/2のシロキシル単位、及び
・一般式(II'):ZxySiO(4-x-y)/2の少なくとも2個のシロキシル単位
から成ることができる。これらの式中、各種記号は次の意味を持つ:
・記号Rは同一であっても異なっていてもよく、それぞれ非加水分解性炭化水素性状の基を表し、この基は、
・・1〜5個の炭素原子を有するアルキル基又は1〜5個の炭素原子と1〜6個の塩素及び/若しくはフッ素原子とを有するハロアルキル基、
・・3〜8個の炭素原子を有し且つ随意に1〜4個の塩素及び/又はフッ素原子を有するシクロアルキル又はハロシクロアルキル基、
・・6〜8個の炭素原子を有し且つ随意に1〜4個の塩素及び/又はフッ素原子を有するアリール、アルキルアリール又はハロアリール基、或は
・・3〜4個の炭素原子を有するシアノアルキル基
であることができ;
・記号Zは同一であっても異なっていてもよく、それぞれC2〜C6アルケニル基を表し;
・nは0、1、2又は3の整数であり;
・xは1、2又は3の整数であり、好ましくは1であり;
・yは0、1又は2の整数であり;
・合計x+yは1、2又は3である。
例示として、ケイ素原子に直接結合した有機基Rの中では、次の基を挙げることができる:メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、n−ペンチル、t−ブチル、クロロメチル、ジクロロメチル、α−クロロエチル、α,β−ジクロロエチル、フルオロメチル、ジフルオロメチル、α,β−ジフルオロエチル、3,3,3−トリフルオロプロピル、トリフルオロシクロプロピル、4,4,4−トリフルオロブチル、3,3,4,4,5,5−ヘキサフルオロペンチル、β−シアノエチル、γ−シアノプロピル、フェニル、p−クロロフェニル、m−クロロフェニル、3,5−ジクロロフェニル、トリクロロフェニル、テトラクロロフェニル、o−、p−又はm−トリル、α,α,α−トリフルオロトリル、キシリル類、例えば2,3−ジメチルフェニル及び3,4−ジメチルフェニル。
ケイ素原子に結合した有機基Rは、メチル基、フェニル基(これらの基は随意にハロゲン化されていてもよい)又はシアノアルキル基である。
記号Zはアルケニルであり、これはビニル又はアリル基であるのが好ましい。
式(I')のシロキシル単位の具体例としては、次式のものを挙げることができる:(CH3)2SiO2/2、(CH3)(C65)SiO2/2、(C65)2SiO2/2、(CH3)(C25)SiO2/2、(CH3CH2CH2−)(CH3)SiO2/2、(CH3)3SiO1/2及び(CH3)(C65)2SiO1/2
式(II')のシロキシル単位の具体例としては、次式のものを挙げることができる:(CH3)(C65)(CH2=CH)SiO1/2、(CH3)(CH2=CH)SiO2/2及び(CH3)2(CH2=CH)SiO1/2
例として、ポリオルガノシロキサンポリマーAは、ビニル含有基を0.01〜4重量%含有することができる。これらのポリオルガノシロキサンポリマーAは、1000〜1000000mPa・sの範囲の25℃における粘度を有し、これらは用語「オイル」で示されるが、しかしそれらの粘度は1000000mPa・sを越えることもでき、その場合にはこれらは「ガム」という用語で示される。本発明に従う組成物において、ポリオルガノシロキサンポリマーはオイル又はガム又はそれらの混合物であることができる。これらのオイル及びガムは、シリコーン製造業者によって市販されているか、又はすでに周知の技術を用いて製造することもできる。
好ましい実施形態に従えば、オルガノシロキサンポリマーAは、鎖中に、鎖末端に又は鎖中及び鎖末端に配置された異なるケイ素原子に結合した少なくとも2個のビニル基を1分子当たりに有し、ケイ素原子に結合した他の有機基はメチル、エチル及びフェニル基より成る群から選択される。
800℃超の温度の作用下における分解に対するシリコーンエラストマーの耐性を改善するための熱安定剤Dは、白金金属、白金化合物、白金錯体及びそれらの混合物より成る群から選択される。白金は、
・金属(元素状)白金、
・クロロ白金酸(例えばヘキサクロロ白金酸H2PtCl6)、
・白金と有機物質との錯体、例えば、特に白金とビニル含有オルガノシロキサンとの錯体(例えばカーステッド錯体)、式(PtCl2,オレフィン)2及びH(PtCl3,オレフィン)のもののような錯体(ここで、オレフィンはエチレン、プロピレン、ブチレン、シクロヘキセン又はスチレンを表す)、塩化白金とシクロプロパンとの錯体、又は白金−カルベンタイプの錯体(例えば欧州特許公開第1235836−A2号に記載されたもの)
の形にあることができる。
可融性フィラーFは一般的に300℃〜900℃の範囲の軟化点を有する。これは、以下のものより成る群から選択される:酸化ホウ素(例えばB23)、無水ホウ酸亜鉛(例えば2ZnO・3B23)又は水和物(例えば4ZnO・B23・H2O若しくは2ZnO・3B23・3.5H2O)、及び無水リン酸ホウ素(例えばBPO4)又は水和物、或はそれらの前駆体(これは酸化ホウ素又はホウケイ酸カルシウムであることができる)、アルミノケイ酸塩をベースとするリサイクルガラス及び粉末ガラス、例えばOmya社より販売されているFillite(登録商標)160W、中空又は中実ガラス微小球、例えばPotters Industries社より販売されているSpheriglass(登録商標)系(特にSpheriglass(登録商標)7010 CP01、Spheriglass(登録商標)5000 CP01、Spheriglass(登録商標)2000 CP01及びSpheriglass(登録商標)3000 CP01)、Quarzwerke社より販売されているMicrospar(登録商標)系の製品等の長石、例えばMicrospar(登録商標)1351600、Microspar(登録商標)1351600MST、水和ホウ酸カルシウム、或はこれらのフィラーの混合物。
可融性フィラーFとして、Potters Industries社より販売されているSpheriglass(登録商標)7010 CP01又はSpheriglass(登録商標)5000 CP01タイプの中実ガラス微小球を用いるのが特に好ましい。
好ましい実施形態に従えば、可融性フィラーFは、酸化ホウ素、ホウ酸亜鉛、リン酸ホウ素、粉末ガラス、ビーズの形のガラス、ホウ酸カルシウム及びそれらの混合物より成る群から選択される。
耐熱性無機フィラーGは、酸化マグネシウム(例えばMgO)、酸化カルシウム(例えばCaO)、酸化ケイ素(例えば沈降シリカ若しくは熱分解法シリカSiO2(好ましくはシリコーン若しくは石英の分野で周知の技術によって疎水性にするために表面処理されたもの)、石英、酸化アルミニウム若しくはアルミナ(例えばAl23)、酸化クロム(例えばCr23)、酸化チタン、酸化鉄、酸化ジルコニウム(例えばZrO2)、フィロケイ酸塩、ポリケイ酸塩及び層状二重水酸化物の3つの下位分類を含むナノクレー(モンモリロナイト、セピオライト(海泡石)、イライト、アタパルジャイト、タルク、カオリン、マイカ)並びにそれらの混合物から選択される少なくとも1種の無機フィラーであることができる。
好ましい実施形態に従えば、耐火性フィラーGは、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、シリカ、石英、モンモリロナイト、タルク、カオリン、マイカ及びそれらの混合物より成る群から選択される。
耐火性フィラーGの組合せ物が特に好ましく、これは、
・酸化ケイ素(例えば沈降シリカ若しくは熱分解法シリカSiO2(好ましくはシリコーンの分野で周知の技術によって疎水性にするために表面処理されたもの))、石英、フィロケイ酸塩、例えばモンモリロナイト、セピオライト、イライト、アタパルジャイト、タルク、カオリン又はマイカ(例えばマイカ白雲母6SiO2 −3Al23−K2O−2H2O)及びそれらの混合物より成る群から選択される少なくとも1種の耐火性フィラーG1と、
・酸化マグネシウム(例えばMgO)、酸化カルシウム(例えばCaO)、酸化アルミニウム若しくはアルミナ(例えばAl23)、酸化クロム(例えばCr23)、酸化ジルコニウム(例えばZrO2)及びそれらの混合物より成る群から選択される少なくとも1種の耐火性フィラーG2と
の組合せから成る。
前記の耐火性フィラーGの組合せ物を用いる場合、耐火性フィラーG1はポリオルガノシロキサンポリマーA100重量部当たり10〜150重量部の割合で存在させるのが好ましく、耐火性フィラーG2はポリオルガノシロキサンポリマーA100重量部当たり0.5〜100重量部の割合で存在させるのが好ましい。
シリカ等の酸化ケイ素は、シリコーンの分野において補強用フィラーとして広く用いられているという利点を有する。これらは一般的に燃焼シリカ及び沈降シリカから選択される。これらは、BET法で測定して少なくとも20m2/g、好ましくは100m2/g超の比表面積及び0.1μmより小さい平均粒子寸法を有する。これらのシリカは、好ましくはそのまま加えることもでき、この用途に通常用いられる有機ケイ素化合物で処理した後に加えることもできる。これらの化合物には、メチルポリシロキサン類、例えばヘキサメチルジシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、メチルポリシラザン類、例えばヘキサメチルジシラザン、ヘキサメチルシクロトリシラザン、クロロシラン類、例えばジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、メチルビニルジクロロシラン、ジメチルビニルクロロシラン、アルコキシシラン類、例えばジメチルジメトキシシラン、ジメチルビニルエトキシシラン、トリメチルメトキシシランが包含される。この処理の間に、シリカの初期重量が20%まで、好ましくは約10%増加し得る。
耐火性無機フィラーHは、水酸化マグネシウムMg(OH)2、水酸化アルミニウムAl(OH)3(随意にオルガノアルコキシシラン又はオルガノシラザンで表面処理されたもの)及びそれらの混合物より成る群から選択される。かかるフィラーはしばしば0.1μm超の粒子寸法を有する。
オルガノアルコキシシランの具体例としては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリ(2−メトキシエトキシ)シラン、ビニルトリアセトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、ブテニルトリメトキシシラン、ヘキセニルトリメトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシランを挙げることができる。
オルガノシラザンの具体例としては、ヘキサメチルジシラザンやジビニルテトラメチルジシラザンを挙げることができる。
好ましくは、耐火性無機フィラーHは、オルガノアルコキシシランで処理された水酸化アルミニウムである。
本発明に従う組成物はまた、随意成分として、ウォラストナイト群に属する少なくとも1種の無機種Iをさらに含有することもできる。ウォラストナイト群には、次の無機種が含まれる:メタケイ酸カルシウム(CaSiO3)又はウォラストナイト;カルシウムとナトリウムとの混合メタケイ酸塩(NaCa2HSi39)又はペクトライト(曹灰針石);及びカルシウムとマンガンとの混合メタケイ酸塩[CaMn(SiO3)2]又はバスタマイト(bustamite)。もちろん、これら様々な種の混合物を用いることも可能である。無機種Iは、ウォラストナイトであるのが好ましい。ウォラストナイトは、2つの形で存在する:ウォラストナイト自体(これは化学者はα−CaSiO3と示し、一般に自然状態で見つかる);及び擬ウォラストナイト又はβ−CaSiO3。ウォラストナイトα−CaSiO3を用いるのがより一層好ましい。ウォラストナイト群に属する無機種Iは、表面処理されていることを必要としないが、水酸化アルミニウム粉末に関して上で挙げたタイプの有機ケイ素化合物で表面処理されていてもよい。
無機種Iは、ポリオルガノシロキサンA100重量部当たり2〜20重量部の割合で存在させることができる。
従って、本発明に従う好ましい組成物は、以下のものを含む:
(A)ケイ素に結合したC2−C6アルケニル基を1分子当たり少なくとも2個有する少なくとも1種のポリオルガノシロキサンポリマーA:100重量部、
(B) 実験式Mg5(CO3)4(OH)2・4H2Oのヒドロマグネサイト(水菱苦土石)、実験式Mg3Ca(CO3)4のハンタイト及びそれらの混合物より成る群から選択される少なくとも1種の無機物B:5〜250重量部、
(C)800℃超の温度の作用下における分解に対するシリコーンエラストマーの耐性を改善するための、白金金属、白金化合物、白金錯体及びそれらの混合物より成る群から選択される少なくとも1種の熱安定剤D:組成物Cの総重量に対する元素状白金の重量として表して0.0001〜0.02部、又は1ppm〜200ppm、
(D)硬化用成分E:熱の作用下で組成物を硬化させるのに充分な量、
(E)300℃〜900℃の範囲の軟化点を有する少なくとも1種の可融性フィラーF:0〜200重量部、好ましくは0.5〜120重量部、さらにより一層好ましくは0.5〜50重量部、
(F)少なくとも1種の耐熱性無機フィラーG:0〜250重量部、好ましくは0.1〜100重量部、さらにより一層好ましくは0.5〜50重量部、
(G)水酸化マグネシウムMg(OH)2、水酸化アルミニウムAl(OH)3(随意にオルガノアルコキシシラン又はオルガノシラザンで表面処理されたもの)及びそれらの混合物より成る群から選択される少なくとも1種の耐火性無機フィラーH:0〜300重量部、好ましくは1〜100重量部、さらにより一層好ましくは1〜80重量部、並びに
(H)ウォラストナイト群に属する少なくとも1種の無機塩I:0〜20重量部。
好ましい実施形態に従えば、組成物Cは、硬化用成分Eが
・少なくとも1種の有機ペルオキシド(a−1);又は
・以下のものから成る成分(a−2):
・・a)ケイ素に結合した水素原子を1分子当たり少なくとも2個、好ましくはケイ素に結合した水素原子を1分子当たり少なくとも3個有する少なくとも1種のポリオルガノシロキサン(II)、並びに
・・b)有効量の少なくとも1種の重付加触媒(III)(好ましくは白金、白金化合物、白金錯体及びそれらの混合物より成る群から選択されるもの):
であることを特徴とする。
硬化用成分Eが有機ペルオキシド(a−1)である場合、組成物Cは有機ペルオキシドの作用下で高温(一般的に100〜200℃)において硬化可能である。HVEと称されるかかる組成物中に含まれるポリオルガノシロキサン又はガムは、随意に単位(VI)と組み合わされたシロキシル単位(V)から本質的に成り、ここで、残基ZはC2−C6アルケニル基を表し、xは1に等しい。これらのHVEは、例えば米国特許第3142655号、第3821140号、第3836489号及び第3839266号の各明細書に記載されている。
これらのHVE組成物のポリオルガノシロキサン成分は、有利には少なくとも300000mPa・s、好ましくは100万〜3000万mPa・sの範囲、さらにはそれ以上の25℃における粘度を有する。
有機ペルオキシド(a−1)は、シリコーンエラストマーを形成する組成物に対して加硫剤としての働きをするものの内のいずれかであることができる。従って、これは、シリコーンエラストマーと共に用いることが知られているペルオキシド又はペルエステルの内のいずれか、例えばジ−t−ブチルペルオキシド、ベンゾイルペルオキシド、過酢酸t−ブチル、ジクミルペルオキシド、2,5−ジメチルヘキサンの2,5−ジペルベンゾエート及び2,5−ビス(t−ブチルペルオキシ)−2,5−ジメチルヘキサン、モノクロロベンゾイルペルオキシド、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、過酢酸t−ブチル、2,5−ジメチル−2,5−ジ−(t−ブチルペルオキシ)ヘキサン及び2,2−ビス(t−ブチルペルオキシ)−p−ジイソプロピルベンゼンであることができる。
好ましくは、有機ペルオキシド(a−1)は、2,5−ジメチル−2,5−ジ−(t−ブチルペルオキシ)ヘキサン又は「Peroxide L」、ジクミルペルオキシド又は「Peroxide D」、ビス(2,4−ジクロロベンゾイル)ペルオキシド又は「Peroxide E」及びそれらの混合物より成る群から選択される。
一般的に、有機ペルオキシド(a−1)を組成物中に存在させる場合には、少なくとも1種のポリオルガノシロキサンポリマーA100重量部当たり0.05〜10重量部加える。
本発明に従う組成物にはまた、半補強用フィラーとして、少なくとも1種のポリオルガノシロキサン樹脂(V)(好ましくは構造中に少なくとも1個のアルケニル残基を含むもの)をも含有させることができる。これらのポリオルガノシロキサン樹脂(V)は、よく知られていて商品として入手可能な分岐鎖状のオルガノポリシロキサンオリゴマー又はポリマーである。これらは、(好ましくはシロキサンの)配合物又は溶液の形にあることができる。これらは、式R3SiO0.5(単位M)、R2SiO(単位D)、RSiO1.5(単位T)及びSiO2(単位Q)のものから選択される少なくとも2個の異なる単位をその構造中に有し、これらの単位の内の少なくとも1個は単位T又はQである。基Rは同一であっても異なっていてもよく、直鎖状又は分岐鎖状C1〜C6アルキル基、フェニル、3,3,3−トリフルオロプロピル、C2〜C4アルケニル基及びヒドロキシル基から選択される。例として、アルキル基Rとしてはメチル、エチル、イソプロピル、t−ブチル及びn−ヘキシル基を、アルケニル基Rとしてはビニル基を挙げることができる。別の特別な具体例に従えば、ポリオルガノシロキサン樹脂(V)は、その構造中にアルケニル基を0.1〜20重量%含み、この構造は、タイプMの同一であっても異なっていてもよいシロキシル単位、タイプTの同一であっても異なっていてもよいシロキシル単位及び/又はQ及び随意としてのタイプDのシロキシル単位を含む。
本発明に従う組成物にはまた、少なくとも1種の熱挙動添加剤J、例えばオクタン酸鉄、オクタン酸セリウム又はそれらの混合物をも含有させることができる。
電気ケーブル又はワイヤを押出成形によって製造する際には、ペルオキシドの選択は実際問題としてエラストマーを硬化させるために用いる方法(加硫方法)に依存するであろう。加硫方法を圧力なしで(例えば熱風炉及び/又は照射(赤外線))行う場合、用いるペルオキシドはモノクロロベンゾイルペルオキシド及び/又は2,4−ジクロロベンゾイルペルオキシドであるのが好ましい。加硫方法を圧力ありで(例えばスチーム管)行う場合、用いるペルオキシドはビス(t−ブチルペルオキシ)−2,5−ジメチル−2,5−ヘキサンであるのが好ましい。
RTVと称される重付加反応によって架橋する組成物Cの場合には、シリル化アルケニル基を有するポリオルガノシロキサンポリマーAは、有利には最大でも10000mPa・s、好ましくは200〜5000mPa・sの範囲の25℃における粘度を有する。
LSRと称される重付加反応によって架橋する組成物Cの場合には、シリル化アルケニル基を有するポリオルガノシロキサンポリマーAは、有利には1000mPa・s超、好ましくは5000mPa・s超の値から200000mPa・sの範囲の25℃における粘度を有する。
重付加HVEと称される重付加反応によって架橋する組成物Cの場合には、シリル化アルケニル基を有するポリオルガノシロキサンポリマーAは、有利には300000mPa・s超、好ましくは100万mPa・s〜3000万mPa・sの範囲又はそれ以上の25℃における粘度を有する。
RTV、LSR又は重付加HVEと称されるポリオルガノシロキサン組成物Cの場合には、成分(a−2)は有利には、以下のものから成る:
a)ケイ素に結合した水素原子を1分子当たり少なくとも2個、好ましくはケイ素に結合した水素原子を1分子当たり少なくとも3個有する少なくとも1種のポリオルガノシロキサン(II)、並びに
b)有効量の少なくとも1種の重付加触媒(III)(好ましくは白金、白金化合物、白金錯体及びそれらの混合物より成る群から選択されるもの)。
ポリオルガノシロキサン(II)の例としては、
・式(II−1):
Figure 2016528325
[ここで、
基Lは同一であっても異なっていてもよく、それぞれが1〜15個の炭素原子を有する一価炭化水素基、例えば1〜8個の炭素原子を有するアルキル基(随意に1個以上のハロゲン原子で置換されていてもよい)、有利にはメチル、エチル、プロピル及び3,3,3−トリフルオロプロピル基から選択されるもの、又はアリール基、有利にはキシリル、トリル若しくはフェニル基から選択されるものを表し、
dは整数1又は2であり、eは整数0、1又は2であり、dとeとの合計d+eは1、2又は3である]
のシロキシル単位、並びに
・随意としての式(II−2):
Figure 2016528325
(ここで、基Lは上と同じ意味を持ち、
gは0、1、2又は3である)
のシロキシル単位
を含むものを挙げることができる。
このポリオルガノシロキサン(II)の25℃における動的粘度は、好ましくは少なくとも10mPa・sであり、これは好ましくは20〜10000mPa・sの範囲である。ポリオルガノシロキサン(II)は、式(II−1)の単位のみから形成されていてもよく、追加的に式(II−2)の単位を含んでいてもよい。ポリオルガノシロキサン(II)は、線状、分岐鎖状、環状又は網状構造を有するものであることができる。
式(II−1)のシロキシル単位の例にはH(CH3)2SiO1/2、HCH3SiO2/2及びH(C65)SiO2/2がある。式(II−2)のシロキシル単位の例には(CH3)3SiO1/2、(CH3)3SiO1/2、(CH3)2SiO2/2及び(CH3)(C65)SiO2/2がある。
有用なポリオルガノシロキサン(II)の例には、以下のような線状化合物がある:
・ヒドロゲノジメチルシリル末端基を有するジメチルポリシロキサン、
・トリメチルシリル末端基を有する(ジメチル)(ヒドロゲノメチル)ポリシロキサン単位を持つコポリマー、
・ヒドロゲノジメチルシリル末端基を有する(ジメチル)(ヒドロゲノメチル)ポリシロキサン単位を持つコポリマー、
・トリメチルシリル末端基を有するヒドロゲノメチルポリシロキサン。
ポリオルガノシロキサン(II)は随意にヒドロゲノジメチルシリル末端基を有するジメチルポリシロキサンと少なくとも3個のSiH(ヒドロゲノシロキシル)官能基を有するポリオルガノシロキサンとの混合物であることができる。
ポリオルガノシロキサン(II)中のケイ素に結合した水素原子の数対ポリオルガノシロキサンポリマーAのアルケニル不飽和を有する基の総数の比は一般的に0.4〜10の範囲であり、0.6〜5の範囲であるのが好ましい。
好ましい実施形態に従えば、ポリオルガノシロキサン(II)は、異なるケイ素原子に結合した少なくとも2個の水素原子を1分子当たりに有するポリオルガノヒドロゲノシロキサンであって、そのケイ素原子に結合した有機基がメチル、エチル、フェニル基及びそれらの組合せより成る群から選択されるものである。
重付加触媒(III)は好ましくは白金、白金化合物、白金錯体及びそれらの混合物より成る群から選択される。その場合、重付加触媒(III)もまた熱安定剤Dであり、重付加触媒と800℃超の温度の作用下における分解に対するシリコーンエラストマーの耐性を改善するための熱安定剤との二重の役割を果たすだろう。
800℃超の温度の作用下における分解に対するシリコーンエラストマーの耐性を改善するための重付加触媒(III)は、白金金属、白金化合物、白金錯体及びそれらの混合物より成る群から選択される。白金は、
・金属(元素状)白金、
・クロロ白金酸(例えばヘキサクロロ白金酸H2PtCl6)、
・白金と有機物質との錯体、例えば、特に白金とビニル含有オルガノシロキサンとの錯体(例えばカーステッド錯体)、式(PtCl2,オレフィン)2及びH(PtCl3,オレフィン)のもののような錯体(ここで、オレフィンはエチレン、プロピレン、ブチレン、シクロヘキセン又はスチレンを表す)、塩化白金とシクロプロパンとの錯体、又は白金−カルベンタイプの錯体(例えば欧州特許公開第1235836−A2号に記載されたもの)
の形にあることができる。
上で特定した必須成分に加えて、本発明に従う組成物にはさらに、1又は2以上の補助添加剤f)(特に着色されたワイヤ及びケーブルを製造するための顔料f5)等)を追加的に含有させることができる。
本発明に従う組成物を調製するためには、シリコーンエラストマー産業においてよく知られている装置を用いて各種成分を緊密に混合する。これらは任意の順序で加えることができる。
さらに、第2の主題において、本発明は、上に記載した本発明に従う組成物Cを、火災に対して保護された電気ワイヤ又は電気ケーブルの構成中に含まれる単芯導体の一次絶縁体又は被覆材を製造するために、使用することに関する。
第3の主題において、本発明は、本発明の第1の主題に従うポリオルガノシロキサン組成物を用いて製造された電気ワイヤ又は電気ケーブルに関する。
前記の使用に関して、各単芯導体の周りへの本発明に従う組成物の付着は、通常の方法によって、特に押出成形技術によって、実施することができる。こうして得られた付着物を次いで加熱によって架橋させて、シリコーンエラストマーの一次絶縁体を形成させる。加熱時間はもちろん材料の温度及び任意の作動圧力と共に変化する。一般的には100〜120℃の範囲において数分程度、180〜200℃の範囲において数秒程度である。例えばクロスヘッドを備えた二連押出成形を用いて又は同時押出成形によって、数層付着させることも可能である。
本発明はさらに、少なくとも1つの導電性エレメント(1)が少なくとも1つの一次絶縁層(2)に包まれて成る、火災に対して保護された電気ワイヤ又は電気ケーブルであって、前記一次絶縁層(2)が前記の本発明に従う組成物Cを(随意に加熱して80℃〜250℃の範囲の材料温度にすることによって)硬化させることによって得られた材料から成ることを特徴とする、前記電気ワイヤ又は電気ケーブルに関する。
好ましい実施形態に従えば、本発明に従う組成物Cを硬化させることによって得られた材料は、1.30より低い密度を有する。
本発明に従う電気ワイヤ又は電気ケーブルは、絶縁された電気導体(群)を包む外装をさらに含むことができる。この外装は、当業者に周知である。これは、火災の高温の作用下で、局地で完全に燃焼して、火災の伝播源になることなく、残留灰分に形を変える。外装の材料は例えば、ポリオレフィンをベースとするマトリックスポリマー及び少なくとも1種の水和耐火性無機フィラー(特に金属水酸化物から選択されるもの、例えば水酸化マグネシウムや水酸化アルミニウム等)であることができる。外装は、慣用的には押出成形によって得られる。
好ましい実施形態に従えば、本発明に従う火災に対して保護された電気ワイヤ又は電気ケーブルは、一次絶縁層(2)が、押出成形技術によって導電性エレメント(1)の周りに組成物Cを付着させ、組成物Cが硬化するまで80℃〜250℃の範囲の材料温度を得るように加熱することによって、形成されたことを特徴とする。
本発明はさらに、前記の本発明に従う電気ワイヤ又は電気ケーブルの製造方法であって、以下の工程を含むことを特徴とするものに関する:
i.前記組成物Cを(随意に加熱して80℃〜250℃の範囲の材料温度にすることによって)硬化させることによって得られる材料から成る少なくとも1つの一次絶縁層(2)を電気導体の周りに形成させることから成る工程、
ii.随意に、工程iで得られた少なくとも2つの絶縁された電気導体を組み立てることから成る工程、及び
iii.随意に、工程i又はiiからの絶縁された電気導体(群)の周りに前記外装を押出成形する工程。
以下の例は例示目的で与えたものであり、本発明の範囲を限定するものとみなされるべきではない。
1)成分:
・ポリオルガノシロキサンA1=2つの末端のそれぞれをジメチルビニルシロキシ単位でブロックされたポリジメチルシロキサンであって、25℃において2000万mPa・sの粘度を有するもの;
・ポリオルガノシロキサンA2=2つの末端のそれぞれをトリメチルシロキシ単位でブロックされたポリ(ジメチル)(メチルビニル)シロキサンであって、鎖中にビニル基を720ppm含有し、25℃において2000万mPa・sの粘度を有するもの;
・無機物B1=MINELCO社からの商品等級Ultracarb LH15に相当するハンタイトとヒドロマグネサイトとの天然混合物、
・無機物B2=MINELCO社からの商品等級Ultracarb(登録商標)1250に相当するハンタイト[Mg3Ca(CO3)4]とヒドロマグネサイト[Mg5(CO3)4(OH)2・4H2O]との天然混合物、
・無機種I1=ウォラストナイト
・無機種I2=Luvomag(登録商標)系からの製品(Lehmanns Voss and Co社から販売されているC013シリーズ)である炭酸マグネシウム、
・安定剤D1:ジビニルテトラメチルジシロキサンによって結合した白金10重量%の白金錯体の、ジビニルテトラメチルジシロキサン中の溶液(カーステッド錯体);
・硬化用成分E1=2,4−ジクロロベンゾイルペルオキシド;
・耐熱性フィラーG'1:熱分解法シリカ(比表面積150m2/g)
・耐熱性フィラーG'2:オクタメチルテトラシロキサンで表面処理された熱分解法シリカ
・耐熱性フィラーG'3=結晶性シリカ(SIBELCO社より販売されているSikron(登録商標)E600);
・耐熱性フィラーG'4=タルク(Imerys Talc社より販売されているMISTRON(登録商標)HAR);
・耐熱性フィラーG'5=タルク(Imerys Talc社より販売されているMISTRON(登録商標)R10);
・耐熱性フィラーG'6=マイカ(Concord(登録商標)グレード325);
・耐熱性フィラーG'7=マイカ(Mica MAS 10(登録商標));
・耐熱性フィラーG'8=MgO(Lehmann & Voss & Co.社より販売されているLuvomag(登録商標)N 050);
・耐熱性フィラーG'9=被処理カオリン(Burgess Pigment Co.社より販売されているBurgess(登録商標)2211);
・耐熱性フィラーG'10=CaO(Omya UK Chemicals社より販売されているCaloxol(登録商標)PG);
・耐熱性フィラーG'11=TiO2(Evonik社より販売されているAeroxide(登録商標)TIO2 P 25);
・MEMO:γ-メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン;
・添加剤1=Rhodorsil(登録商標)RP 110 ST(Bluestar Silicones France SAS社より販売されているジ−(ヒドロキシジメチルシロキシ)ポリジメチルシロキサンオイル);
・添加剤2=RG 150 HTS(Bluestar Silicones France SAS社より販売されているフェニル化シリコーンオイル);
・添加剤3=RP130 Vi(Bluestar Silicones France SAS社より販売されているヒドロキシル化ビニル含有シリコーンオイル)、
・添加剤J1=2−エチルヘキサン酸鉄。
2)組成物の調製:
Zアームニーダー中で、組成物の成分(硬化用成分を除く)を室温(23℃)において1時間混合する。こうして得られた混合物を次いでシリンダーミキサー中で処理し、これに硬化用成分を加える。試験した組成物を下記の表1に記載する。
混合物の使いやすさ(又は「プロセス可能性」)をシリンダーミキサー中で評価した。次の尺度に従って混合物を評価する:
0=混合物は非常に粘着性であり、シリンダー上で作業するのに不適;
1〜2=粘着性であり、混合物はシリンダー上で用いるのが困難;
3〜4=僅かに粘着性;
5=非粘着性であり、混合物はシリンダー上で用いるのが容易。
Figure 2016528325
3)組成物の特徴付け:
(1i)ニーダー中で得られた均質ペーストの一部分を用いて、ポリオルガノシロキサン組成物の熱加硫から得られるシリコーンエラストマーの機械的特性を測定する。このために、この目的のために採用した均質ペーストの一部分を次いで加圧下で115℃において8分間加硫させ、厚さ2mmのプレートを製造するのに適した成形型を用いて加工する。こうして、アニーリングされていない状態(UA)のプレートが得られる。このプレートの一部分を次いで200℃において4時間アニーリングし(A)、次いで200℃において10日間エージングする。次いでこれらのすべてのプレートから標準化試験片を採取し、次の特性を測定する。
・DIN 53505規格に従うショアーA硬度(SHA)
・AFNOR NF T 46002標準規格に従う破壊強度(BS)(MPa)
・上記標準規格に従う破断点伸び(EB)(%)
・上記標準規格に従う100%伸び時弾性率(Mod100%)(MPa)。
アニーリングされていない状態(UA)のシリコーンエラストマーの密度も、AFNOR NF T 46030標準規格の指示に従って作業して、測定する。
(2i)前記ニーダーで得られた均質ペーストの別の一部分を細片状にカットして、電気ケーブルの製造のための押出成形機に供給する。このケーブルの製造は標準的な構成によるものであり、以下より成る。まず、直径1.05mmの単一銅コンダクターの周りに厚さ0.875mmのシリコーンエラストマーの一次絶縁体又は被覆材が押出成形されて成る直径2.8mmのケーブルを製造する。こうして押出成形機出口において得られたケーブルを赤外熱風炉中で250℃程度の温度(110〜130℃程度の材料温度にする)において1〜3分間加硫させる。次いで、ケーブルから標準化試験片を採取し、NF C 32-070 CR1標準規格に従って500ボルトの電圧下で灰分の凝集を測定する。得られた結果を下記の表2に報告する。「NC」は、試験が終了していないことを意味し、「格付けなし」(NC)と評価される。
Figure 2016528325
(3i)得られたエラストマーの難燃性試験を、Underwriters Laboratoriesによって規定されたIEC 60707国際標準規格に従って実施する。より正確には、表1に示した組成物を評価するために用いたプロトコルは、UL94V標準規格に相当し、これは、長さ127mm、幅12.7mmで、下記の試験に示した厚さを有する加硫エラストマーの試験片を鉛直方向で火炎に曝露することから成る。この試験片を、前記標準規格の要件に従ってキャリブレートされた約900℃の火炎への10秒間ずつ2回連続的な曝露に付す。各曝露について、消火時間T1及び次いでT2を記録する。
こうして格付けを行う:
・格付け「V0」は最良であり、この格付けは、難燃性であり、試験の間に燃焼滴りを生じない材料に相当する;
・格付け「V1」については、その材料はもっと易燃性であるが、試験の間に燃焼滴りを生じない;
・格付け「V2」については、燃焼性がV0より容易であることに加えて、試験の間に燃焼滴りを生じ得る;
・さらにより一層易燃性の材料には、「NC」(格付けなし)の評価が付与される。
得られた結果を下記の表3に報告する。
Figure 2016528325
本発明に従う組成物は、エラストマーと共に硬化させた時に、良好な自己消化性又は難燃性を示す。
無機種I2=炭酸マグネシウム[Luvomag(登録商標)系からの製品(Lehmanns Voss and Co社から販売されているC013シリーズ)である炭酸マグネシウム]を用いた比較用組成物も試験したが、結果は満足できるものではなく、「格付けなし」(NC)と評価されたことに注目されたい。

Claims (12)

  1. (A)ケイ素に結合したC2−C6アルケニル基を1分子当たり少なくとも2個有する少なくとも1種のポリオルガノシロキサンポリマーA:100重量部、
    (B)実験式Mg5(CO3)4(OH)2・4H2Oのヒドロマグネサイト(水菱苦土石)、実験式Mg3Ca(CO3)4のハンタイト及びそれらの混合物より成る群から選択される少なくとも1種の無機物B:0.1〜250重量部、
    (C)800℃超の温度の作用下における分解に対するシリコーンエラストマーの耐性を改善するための、白金金属、白金化合物、白金錯体及びそれらの混合物より成る群から選択される少なくとも1種の熱安定剤D:組成物Cの総重量に対する元素状白金金属の重量として表して0〜0.02重量部、又は0ppm〜200ppm、好ましくは0.00001〜0.02重量部、又は0.1ppm〜200ppm、並びに
    (D)硬化用成分E:組成物を硬化させるのに充分な量
    を含む組成物C。
  2. (A)ケイ素に結合したC2−C6アルケニル基を1分子当たり少なくとも2個有する少なくとも1種のポリオルガノシロキサンポリマーA:100重量部、
    (B)実験式Mg5(CO3)4(OH)2・4H2Oのヒドロマグネサイト(水菱苦土石)、実験式Mg3Ca(CO3)4のハンタイト及びそれらの混合物より成る群から選択される少なくとも1種の無機物B:0.5〜250重量部、
    (C)800℃超の温度の作用下における分解に対するシリコーンエラストマーの耐性を改善するための、白金金属、白金化合物、白金錯体及びそれらの混合物より成る群から選択される少なくとも1種の熱安定剤D:組成物Cの総重量に対する元素状白金金属の重量として表して0.00001〜0.02重量部、又は0.1ppm〜200ppm、
    (D)硬化用成分E:組成物を硬化させるのに充分な量、
    (E)300℃〜900℃の範囲の軟化点を有する少なくとも1種の可融性フィラーF:0〜200重量部、好ましくは0.5〜120重量部、さらにより一層好ましくは0.5〜50重量部、
    (F)少なくとも1種の耐熱性無機フィラーG:0〜250重量部、好ましくは0.1〜100重量部、さらにより一層好ましくは0.5〜50重量部、
    (G)水酸化マグネシウムMg(OH)2、水酸化アルミニウムAl(OH)3(随意にオルガノアルコキシシラン又はオルガノシラザンで表面処理されたもの)及びそれらの混合物より成る群から選択される少なくとも1種の耐火性無機フィラーH:0〜300重量部、好ましくは1〜100重量部、さらにより一層好ましくは1〜80重量部、並びに
    (H)酸化亜鉛:0〜20重量部、好ましくは0.1〜15重量部、さらにより一層好ましくは0.5〜10重量部
    を含む、請求項1に記載の組成物C。
  3. 前記硬化用成分Eが
    ・少なくとも1種の有機ペルオキシド(a−1);又は
    ・次のa)並びにb)から成る成分(a−2):
    ・・a)ケイ素に結合した水素原子を1分子当たり少なくとも2個、好ましくはケイ素に結合した水素原子を1分子当たり少なくとも3個有する少なくとも1種のポリオルガノシロキサン(II)、並びに
    ・・b)有効量の少なくとも1種の重付加触媒(III)(好ましくは白金、白金化合物、白金錯体及びそれらの混合物より成る群から選択されるもの):
    であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の組成物C。
  4. 800℃超の温度の作用下における分解に対するシリコーンエラストマーの耐性を改善するための、白金金属、白金化合物、白金錯体及びそれらの混合物より成る群から選択される少なくとも1種の熱安定剤Dを、組成物Cの総重量に対する元素状白金金属の重量として表して0.00001〜0.0009部、又は0.1ppm〜9ppm含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載の組成物C。
  5. 前記可融性フィラーFが酸化ホウ素、ホウ酸亜鉛、リン酸ホウ素、粉末ガラス、ビーズの形のガラス、ホウ酸カルシウム及びそれらの混合物より成る群から選択される、請求項2に記載の組成物C。
  6. 前記耐熱性無機フィラーGが酸化マグネシウム、酸化カルシウム、シリカ、石英、モンモリロナイト、タルク、カオリン、マイカ及びそれらの混合物より成る群から選択される、請求項2に記載の組成物C。
  7. 前記ポリオルガノシロキサンポリマーAが、鎖中に、鎖末端に又は鎖中及び鎖末端に配置された異なるケイ素原子に結合した少なくとも2個のビニル基を1分子当たりに有し、そのケイ素原子に結合した他の有機基がメチル、エチル及びフェニル基より成る群から選択される、請求項1に記載の組成物C。
  8. 前記ポリオルガノシロキサン(II)が、異なるケイ素原子に結合した少なくとも2個の水素原子を1分子当たりに有するポリオルガノヒドロゲノシロキサンであって、そのケイ素原子に結合した有機基がメチル、エチル、フェニル基及びそれらの組合せより成る群から選択されるものである、請求項3に記載の組成物C。
  9. 火災に対して保護された電気ワイヤ又は電気ケーブルの構成中に含まれる単芯導体の一次絶縁体又は被覆材を製造するための請求項1〜8のいずれかに記載の組成物Cの使用。
  10. 少なくとも1つの導電性エレメント(1)が少なくとも1つの一次絶縁層(2)に包まれて成る、火災に対して保護された電気ワイヤ又は電気ケーブルであって、前記一次絶縁層(2)が請求項1〜8のいずれかに記載の組成物Cを随意に加熱して80℃〜250℃の範囲の材料温度にすることによって硬化させることによって得られた材料から成ることを特徴とする、前記電気ワイヤ又は電気ケーブル。
  11. 前記一次絶縁層(2)が、押出成形技術によって前記導電性エレメント(1)の周りに前記組成物Cを付着させ、該組成物Cが硬化するまで80℃〜250℃の範囲の材料温度を得るように加熱することによって形成されたことを特徴とする、請求項10に記載の火災に対して保護された電気ワイヤ又は電気ケーブル。
  12. 請求項10又は11に記載の電気ワイヤ又は電気ケーブルの製造方法であって、
    i.請求項1〜8のいずれかに記載の組成物Cを随意に加熱して80℃〜250℃の範囲の材料温度にすることによって硬化させることによって得られる材料から成る少なくとも1つの一次絶縁層(2)を電気導体の周りに形成させることから成る工程、
    ii.随意に、工程iで得られた少なくとも2つの絶縁された電気導体を組み立てることから成る工程、及び
    iii.随意に、工程i又はiiからの絶縁された電気導体(群)の周りに外装を押出成形する工程
    を含むことを特徴とする、前記方法。
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