JP3027488B2 - シリコーンゴム充填剤用含水珪酸の製造方法 - Google Patents

シリコーンゴム充填剤用含水珪酸の製造方法

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    • C01B33/12Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/18Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコーンゴム充填剤
用として適した含水珪酸の新規な製造方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】珪酸ア
ルカリ及び鉱酸を反応させて微粉状珪酸を沈澱させるこ
とによって得られる含水珪酸は、種々の用途に用いられ
ている。そして用途の1つとして、シリコーンゴム充填
剤があり、含水珪酸はシリコーンゴム充填剤として不可
欠の物質である。
【0003】含水珪酸は、シリコーンゴムに対して一定
の割合の重量を充填することにより、シリコーンゴムの
練り生地に適度な硬さを付与する目的で使用される。シ
リコーンゴムの練り生地は、適度な硬さを有すること
で、適切な作業性や加工性が得られる。しかしながら、
含水珪酸の物性が僅かに変化しても、得られるシリコー
ンゴムの練り生地の硬さが大きく変動することがあり、
その都度含水珪酸の充填量を変動させる必要があり、大
変不便であった。さらに、場合によっては、充填量を変
更しても良好な範囲の硬さが得られない場合もあり、シ
リコーンゴムの練り生地の生産上の問題点の1つであっ
た。
【0004】さらに、シリコーンゴムの練り生地の硬さ
が一定しないことにより、加硫後のシリコーンゴムの硬
度も一定しないという問題も生じる。
【0005】そこで本発明の目的は、含水珪酸を一定量
シリコーンゴムに充填して得られる練り生地が、充填量
に応じてほぼ一定の硬さを与えることができる含水珪酸
を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、シリコー
ンゴムに一定量充填した際、練り生地の硬さがほぼ一定
である含水珪酸を開発すべく鋭意研究を重ねた。その結
果、シリコーンゴムの練り生地の硬さは、含水珪酸を製
造する際に使用される珪酸アルカリ中のアルミニウムの
含有量に著しい影響を受けることを見出した。即ち、珪
酸アルカリ中のアルミニウムを調節することにより、シ
リコーンゴムに一定量充填した際の練り生地の硬さが安
定し、作業性、加工性が良好なシリコーンゴム用充填と
して好適な含水珪酸を得ることを見出し、本発明を完成
するに至った。
【0007】本発明は、珪酸アルカリ及び鉱酸を反応さ
せて微粉状珪酸を沈澱させる含水珪酸の製造方法におい
て、上記珪酸アルカリが、該珪酸アルカリに含まれるSi
O2100重量部に対してAl2O3 換算で0.25〜0.55重量部
のアルミニウムを含有することを特徴とするシリコーン
ゴム充填剤用含水珪酸の製造方法に関する。
【0008】珪酸アルカリ中のアルミニウム含有量は、
使用する珪酸アルカリ原料によって異なる。珪酸アルカ
リの原料としては、珪石、珪砂、珪曹土などが知られて
いる。珪砂の場合は、不純物の少ないものをソーダ灰で
熔融し、一旦カレットとし、水で加熱溶解して使用す
る。従って、カレットから得た珪酸アルカリ中のアルミ
ニウムは、SiO2100重量部に対してAl2O3 換算で 0.1
重量部以下であることが一般的である。一方、珪石又は
珪曹土から得られる珪酸アルカリ中のアルミニウムは、
SiO2100重量部に対してAl2O3 換算で60重量部以上
であることが一般的である。従って、これらの珪酸アル
カリを適宜混合することによって本発明で用いる珪酸ア
ルカリを調製することできる。
【0009】また、珪酸アルカリカレットとアルミニウ
ム化合物、例えば水酸化アルミニウム、硫酸アルミニウ
ム、珪酸アルミニウム、アルミン酸ソーダ等の製品に悪
影響を及ぼさないアルミニウム化合物を混合し加熱溶解
し、該溶解物をろ過し、アルミニウム量が調整された清
澄ろ液を得ることもできる。また、珪酸アルカリカレッ
トから得られた珪酸アルカリに、アルミニウム化合物を
単に混合した後、必要に応じてろ過をすることによって
も、本発明で用いる珪酸アルカリを得ることができる。
【0010】本発明において用いる珪酸アルカリ及び鉱
酸を反応させて微粉状珪酸を沈澱させる含水珪酸の製造
方法自体は公知である。例えば所定の濃度に調整された
珪酸アルカリ水溶液又は鉱酸が張り込まれた反応槽中に
一定の温度を保ちながら鉱酸又は珪酸アルカリ水溶液が
一定時間添加される片側滴加方式、あるいは、予め一定
量の温水が張り込まれた反応槽中に一定のpH、温度を保
ちながら珪酸アルカリと鉱酸が一定時間添加される同時
滴加方式がある。本発明を実施するに際し、いずれの方
法でも、また両方法を複合、組合せた方法でも良いが、
好ましくは珪酸アルカリと鉱酸との沈澱反応において、
アルカリ過剰のpH11以上の条件下で同時滴加させて微粉
状珪酸を沈澱させるのが良い。この反応条件が本発明で
得られる含水珪酸にどのような作用機構で関与している
か明らかではないが、珪酸アルカリ中のアルミニウムが
最も効率的に含水珪酸中に取り込まれ、全てのアルミニ
ウムがバランスよく固体酸としての作用をするためと本
発明者は推定している。
【0011】この様な製造方法で得られた含水珪酸中の
アルミニウムの量は、Al2O3 換算でSiO2100重量部に
対して0.25〜0.55重量部で原料として使用した珪酸アル
カリ中のアルミニウムの量(Al2O3 換算でSiO2に対し
て)とほぼ同じである。
【0012】含水珪酸中のアルミニウムの量を、Al2O3
換算でSiO2100重量部に対して0.25〜0.55重量部とす
るためには、珪酸アルカリと鉱酸を反応させる際にアル
ミニウム化合物を別途同時に添加することも可能であ
る。しかし、この方法で得られた含水珪酸は、シリコー
ンゴムに充填した場合に練り生地の硬さが安定していな
い。含水珪酸へのアルミニウムの取り込みが不十分だっ
たり偏在したりして、安定しないものと推定される。同
じ理由で、例えアルミニウムの量がAl2O3 換算でSiO2
00重量部に対して0.25〜0.55重量部である珪酸アルカ
リを使用したとしても、更に過剰のアルミニウムが珪酸
アルアリ以外から反応中に供給されると、シリコーンゴ
ム用として好ましい含水珪酸は得られない。
【0013】本発明の製造方法においては、ろ過、水
洗、乾燥、粉砕及び分級等の操作は、通常一般的に用い
られている方法をそのまま用いることができる。
【0014】本発明のシリコーンゴム用含水珪酸をシリ
コーンゴムへ充填する方法は、公知の方法を特に制限な
く採用することができる。例えば、シリコーンゴムへの
含水珪酸及び加硫剤等をロール又はニーダーで練り込む
方法が一般的である。
【0015】また、本発明のシリコーンゴム用含水珪酸
のシリコーンゴムへの充填量も特に限定されない。一般
には、シリコーンゴムに対して、例えば25〜50wt%
量の広い範囲で充填することが可能である。特に本発明
のシリコーンゴム用含水珪酸は、30〜45wt%の高い
充填量において安定した硬さのシリコーンゴム練り生地
が得られ、作業性、加工性、補強性に優れた効果が発揮
されるので好ましい。
【0016】
【発明の効果】本発明の製造方法によるシリコーンゴム
充填剤用含水珪酸は、原料珪酸アルカリ中のアルミニウ
ム含有量を調整することにより、シリコーンゴム充填し
た際、含水珪酸の添加量に応じたほぼ一定の硬さを有す
る練り生地が得られるという効果が発揮される。従っ
て、本発明の製造方法によるシリコーンゴム充填剤用含
水珪酸を用いたシリコーンゴムの練り生地は、優れた作
業性及び加工性を有する。
【0017】さらに、このシリコーンゴムの練り生地を
加硫して得られるシリコーンゴムは、含水珪酸の添加量
に応じたほぼ一定の硬度を有する、補強性に優れたもの
である。
【0018】
【実施例】以下、本発明を更に具体的に説明するために
実施例を示す。
【0019】実施例1及び比較例1 珪酸ソーダのAl2O3 換算でSiO2の重量比の大きいもの
(Al2O3/SiO2=1.0 重量部/100重量部、SiO2/Na2O (モ
ル比)=3.35)とAl2O3/SiO2の重量比の小さいもの(Al
2O3/SiO2=0.02重量部/100重量部、SiO2/Na2O (モル
比)=3.18)及びNaOH、水を混合しSiO2=12.5wt%、Al
2O3/SiO2の重量比の異なる珪酸ソーダNo.1〜5を得
た。撹拌機を有する用量30リットルの外套蒸気加熱式
の反応槽に水13リットルと前記の珪酸ソーダ1リット
ルを入れ、撹拌しながら、液温85±2℃まで昇温し
た。このときのpHは11.5であった。温度を一定に保ち
ながら前記珪酸ソーダ90ml/ 分、硫酸(98%)4.5 ml/
分で同時に滴加した。同時滴加時間が100分まで反応
を行った。その後、反応スラリーがpH3になるまで硫
酸を滴加した。得られた反応スラリー液をフィルタープ
レスでろ過した後、ろ液の電気伝導度が80μS/cmまで
水洗した。その後、フィイルターケークを箱型乾燥器で
乾燥し、ジェットミルで粉砕し含水珪酸を得た。
【0020】次に、シリコーンゴム100部、含水珪酸
40部及び加硫剤 0.5部を6インチのロールで混練し、
このときの練り生地のロールへの粘着性から作業性を判
断した。尚、作業性は、シリコーンゴムに含水珪酸を混
練する際に練り生地が軟化してロールから剥がれにくく
なったり、又は硬化してロールとの粘着がしにくくなっ
た場合を×とした。一方、シリコーンゴムに含水珪酸を
混練する際に練り生地が適度にロールに粘着して良好に
混練できた場合を○とした。その後、一次加硫170
℃、10分、二次加硫200℃、4時間加硫した後、ゴ
ム硬度をJIS6301の加硫ゴム物性試験方法に準じ
て測定した。その結果を表1 に示す。尚、表1において
No.1及び5は比較例である。
【0021】
【表1】
【0022】実施例2及び比較例2 珪酸ソーダカレット(SiO2/Na2O (モル比)=3.30、Al
2O3/SiO2=0.05重量部/100重量部)と試薬珪酸アルミニ
ウム及び水を混合してオートクレーブに入れて蒸気を吹
き込んで加熱溶解させた。この溶解液をフィルタープレ
スでろ過して清澄液を得、更にNaOH液と水を添加してSi
O2=12.5wt%、SiO2/Na2O (モル比)=3.20になるよう
調整し、かつ、Al2O3/SiO2=0.15〜0.65重量部/100重量
部の成分を有する珪酸ソーダNo.6〜10を得て、実
施例1と同様の処理を行った。結果を表2に示す。尚表
2中のNo.6及び10は比較例である。
【0023】
【表2】
【0024】実施例3及び比較例3 珪酸ソーダカレット(SiO2/Na2O (モル比)=3.30、Al
2O3/SiO2=0.05重量部/100重量部)に水を混合してオー
トクレーブに入れて蒸気を吹き込んで加熱溶解せしめ
た。この溶解珪曹にアルミン酸ソーダ溶液Na2O=19wt
%、Al2O3 =20wt%)を添加しよく撹拌した後、フィル
タープレスでろ過して清澄液を得、更にNaOHと水を添加
してSiO2=12.5wt%、SiO2/Na2O (モル比)=3.20にな
るよう調整し、かつ、Al2O3/SiO2=0.15〜0.65重量部/1
00重量部の成分を有する珪酸ソーダNo.11〜15を
得て、実施例1と同様の処理を行った。結果を表3に示
す。表3中のNo.11及び15は比較例である。
【0025】
【表3】
【0026】比較例4 珪酸ソーダカレット(SiO2/Na2O (モル比)=3.30、Al
2O3/SiO2=0.05重量部/100重量部)に水を混合してオー
トクレーブに入れて蒸気を吹き込んで加熱溶解せしめ
た。この溶解珪曹をフィルタープレスでろ過して清澄液
を得、更にNaOHと水を添加してSiO2=12.5wt%、SiO2/N
a2O (モル比)=3.20になるよう調整した。一方、アル
ミニウム源としてアルミン酸ソーダ水溶液(Al2O3 =5
wt%)を調整した。実施例1で使用した反応槽に水13
リットルと前記珪酸ソーダ1リットルを入れ撹拌しなが
ら、液温85±2℃まで昇温した。このときのpH11.5
であった。温度を一定に保ちながら前記珪酸ソーダ90ml
/ 分、硫酸(98%)4.5 ml/分及び前記アルミン酸ソー
ダ水溶液1ml/ 分を同時に滴加した。その後、実施例1
同様の処理を行った。
【0027】同じ反応条件で3回反応を行い得られた含
水珪酸中のアルミニウムの含有量を蛍光X線で分析を行
ったところ、いずれもSiO2100重量部に対して0.3 〜
0.4重量部であったが、シリコーンゴム物性は異なっ
た。即ち、No.1と3は硬度が最初から悪かった。一
方、No.2は初期の硬度は良好であったが経時変化が
あり、24時間後には硬度が56になった。これは本発
明法の実施例では見られない現象であった。結果を表4
に示す。
【0028】
【表4】

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 SiO2100重量部に対してAl2O3換算で
    0.25〜0.55重量部のアルミニウムを含有する珪酸アルカ
    リ及び鉱酸を反応させて製造された含水珪酸からなるこ
    とを特徴とするシリコーンゴム用充填剤。
  2. 【請求項2】 SiO2100重量部に対してAl2O3換算で
    0.25〜0.55重量部のアルミニウムを含有する含水珪酸で
    ある請求項1記載の充填剤。
  3. 【請求項3】 珪酸アルカリと鉱酸との反応を、反応系
    内にアルカリが過剰に存在する状態を維持し、かつ上記
    珪酸アルカリと上記鉱酸とを反応系に同時に滴下させる
    ことで行う請求項1又は2記載の充填剤。
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