JP3712243B2 - 向上したチキソトロピーを有する一液型アルコキシrtvシリコーン - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
【0002】
【従来の技術】
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の背景
高速施工性(即ち押出し及びポンプ送給が容易)及び良好なチキソトロピー(即ち垂直継ぎ目でたるみを起こさない)の両性質を兼ね備える室温硬化性(RTV)シリコーンゴム組成物は市場で大きな利点を持つ。ゆえに、高速施工性を有し且つチキソトロピー挙動の良好な一成分型RTVシリコーンゴムを提供できるとよい。
【0004】
RTVシリコーンシーラントにチキソトロピー性を獲得させるために、しばしば多量のフュームドシリカ強化充填剤を含ませる。しかしフュームドシリカは、チキソトロピーに必要とされる量(即ち>12重量%)では施工速度を大きく低下させることが多い。また、少量のフュームドシリカ(即ち<10重量%)を主たるチキソトロープとして用いたRTVシリコーンシーラントは配合直後短時間しか妥当なチキソトロピー挙動を示さないこともしばしばである。しかも、RTVの製造後の貯蔵やその後の再剪断(例えば再包装中の高圧ポンプ送給による)の際、RTVのチキソトロピーは、RTVが垂直継ぎ目から流出するほどにまで大きく低下することがある。例として、米国特許第4,483,973号及び第4,528,353号(Lucasら)、米国特許第4,472,551号(Whiteら)を参考文献とする。Lucas及びWhiteの特許に開示されたRTV組成物では、フュームドシリカ以外のチキソトロピー添加物を使用しない。Lucas及びWhiteの組成物は、製造当初は典型的にはたるみを起こさないが、製造後の剪断を経るとチキソトロピー性を失って垂直継ぎ目からの流出を惹起する。
【0005】
RTV業界では、ポリプロピレングリコールやポリアルキレングリコールなど有機グリコールをチキソトロープとして用いるのが普通である。しかし、特にRTV用のチキソトロピー強化剤として低粘度のシラノール末端直鎖状ジメチルシリコーンオリゴマーの使用を記載した従来技術は知られていない。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の要約
本発明は、一液型アルコキシ硬化性RTVシーラントのチキソトロピーを向上させるため使用され得る液体シリコーン添加物を提供する。
また、本発明は、向上したチキソトロピーを示す一液型アルコキシ硬化性RTVシーラント組成物を提供する。
【0007】
更に、本発明は、向上したチキソトロピーを有する一液型アルコキシ硬化性RTVの連続式製法を提供する。
本発明は、向上したチキソトロピーを有する室温硬化性シリコーンゴム組成物に関する。詳細には、本発明は、
1)ポリアルコキシシラン末端ジメチルシリコーンポリマーと、
2)スズ縮合硬化触媒と、
3)チキソトロープとして存在する低粘度のシラノール末端直鎖状液体ジメチルシリコーンと、を含んで成り、向上したチキソトロピーを有する一成分型アルコキシ硬化性RTV配合物の発見に関する。本発明は、低粘度のシラノール末端液体ジメチルシリコーンを、或る種のアルコキシ硬化性RTVシリコーン組成物中に用いると、その後得られるシーラント組成物のチキソトロピーが向上するという発見に基づく。
本発明の詳細
高速施工性及び良好なチキソトロピーを兼ね備えるRTVシーラントは望ましい。ゆえに、本発明の第一及び第二の課題により、本発明者は、低粘度のシラノール末端直鎖状ジメチルシリコーンオリゴマー添加物を一液型アルコキシ硬化性RTV組成物中に含めると、チキソトロピーの向上した一液型アルコキシ硬化性RTV組成物が提供されることを開示する。
【0008】
チキソトロピーの向上したRTVシーラント(半透明RTVの場合)は、以下の諸成分を含んで成る組成物により得られる。
(1)式1のポリアルコキシ末端PDMS(Chungの米国特許第4,515,932号に記載された方法により合成)100重量部。
【化8】
式中、R2は各々個別に、置換された或いは無置換のC(1-15)の一価の炭化水素基であり、R1は、アルキル基、アルキルケトン基の中から選択されるC(1-8)脂肪族有機基、或いはC(7-13)アラルキル基であり、nは約5〜約2500の整数であり、aは0または1の整数である。式1のポリマーの粘度範囲は25℃に於て50〜約65,000センチポアズ(cps)である。
【0009】
(2)強化用フュームドシリカ充填剤、約3〜約16重量部。この強化充填剤と組み合わせて他の充填剤も使用できる。他の充填剤の実例は、二酸化チタン、ケイ酸ジルコニウム、シリカエーロゲル、酸化鉄、珪藻土、カーボンブラック、沈降シリカ、ガラス繊維、ポリ塩化ビニル、粉末石英、炭酸カルシウム等である。
(3)式2のポリアルコキシシラン架橋剤、0〜約5重量部。
(R1O)4-a―Si―R2 a (2)
式中、R1、R2、aは前記の定義と同様である。好適な架橋剤はメチルトリメトキシシランである。
【0010】
(4)Dziark(米国特許第4,417,042号)により開示されたものを含め、安定化用ジシラザン或いはポリシラザン、約0.3〜2.5重量部。好適なヒドロキシ掃去剤はヘキサメチルジシラザンである。
(5)以下の一般式3を有するビス(ジケトナト)ジオルガノスズ縮合硬化触媒、約0.1〜約0.35重量部。
【0011】
【化9】
【0012】
式中、R6は、C(1-18)の炭化水素基及び置換された炭化水素基の中から選択され、R7、R8、R9は各々異同を問わず、水素、R6、OR6、―Si(R6)3、アリール、アシル、ニトリルから成る群の中から選択される一価の基である。
式3のR6に包含される基は、例えば、炭素数6〜13のアリール基、及び脂肪族基やハロゲンで置換されたアリール基で、フェニル、トリル、クロロフェニル、ナフチル等;炭素数1〜18の脂肪族基、脂環式基、及びそれらのハロゲン化誘導体、例えば、シクロヘキシル、シクロブチル;メチル、エチル、プロピル、クロロプロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ビニル、アリル、トリフルオロプロピルなどアルキル基及びアルケニル基である。
【0013】
式3に包含される幾つかのスズ縮合硬化触媒は、例えば、
ビス(アセチルアセトナト)ジ(n−ブチル)スズ
ビス(ベンゾイルアセトナト)ジ(n−ブチル)スズ
ビス(ラウロイルアセトナト)ジ(エチル)スズ
ビス(ピバロイルアセトナト)ジ(メチル)スズ
ビス(アセチルアセトナト)ジ(n−オクチル)スズ
ビス(1,1,1−トリフルオロアセチルアセトナト)ジ(n−プロピル)スズ
ビス(エチルアセト酢酸)ジ(n−ブチル)スズ
(アセチルアセトナト)(エチルアセト酢酸)ジ(n−ブチル)スズ
である。
【0014】
また、スズ縮合触媒は、例えばジラウリン酸ジブチルスズ、二酢酸ジブチルスズ、ジブチルスズジメトキシド、二安息香酸ジブチルスズ、二酪酸ジメチルスズ、ジネオデカン酸ジメチルスズなど二カルボン酸ジオルガノスズでもよい。
本発明での使用上適切なその他のスズ触媒は、例えば、トリスベリン酸カルボメトキシフェニルスズ、オクタン酸スズ、トリセロチン酸イソブチルスズ、酒石酸トリエチルスズ、オレイン酸スズ、ナフテン酸スズ、トリ−2−エチルヘキサン酸ブチルスズ、酪酸スズ等である。
【0015】
(6)式4の、低粘度のシラノール末端直鎖状ジメチルシロキサンオリゴマー状チキソトロープ、約0.1〜約1.5重量部。
【化10】
式中、xは約4〜約10であり、粘度は25℃に於て約1〜約30cpsである。
【0016】
選択により、下塗りせずに接着させたいならば、本発明のRTV組成物中に接着増強用のポリアルコキシオルガノシランを使用できる。これらのオルガノシラン接着増強添加物(式5)は、0.1〜2重量%の量で使用され得る。
【化11】
式中、R及びR′は、C(1-8)の一価の炭化水素基、cは0または1であり、Xは飽和、不飽和或いは芳香族の炭化水素であり、エポキシ、アミノ、イソシアナト、アクリルオキシ、アシルオキシから成る群の中から選択される基により更に官能化されていてもよい。式(5)の好適な接着増強剤はγ−グリシドオキシプロピルトリメトキシシランであるが、式(5)以外のものとして、イソシアヌル酸1,3,5−トリストリメトキシシリルプロピルも接着増強剤として好適である。
【0017】
選択により、低〜中程度のモジュラス特性が所望されるならば、本発明のRTV組成物中に、可塑剤として、25℃での粘度が50〜5000cpsの直鎖状トリオルガノシリル末端ジオルガノポリシロキサン約1〜約50重量%を使用してもよい。このオルガノ基は一価の炭化水素基であり、好適には炭素数1〜8である。この種の可塑剤はシラノール基を含まない。
【0018】
本発明の第三の課題により、チキソトロピーの向上した一液型アルコキシ硬化性RTVの製法を以下に記載する。上述したチキソトロピー性RTV組成物の調製に使用される方法は本発明の重要な側面である。詳細には、チキソトロピーが向上するか否かは、RTVの原料成分の製造中の添加順による。まず、適切な混合装置に、ポリアルコキシ末端PDMSポリマーを加え、続いて、低粘度のシラノール末端液体チキソトロープを加える。次に、強化充填剤を加え、続いて、50〜100℃の温度で高剪断配合を行なう。更にその後に、可塑剤、架橋剤、スズ触媒、ジシラザン系掃去剤及び接着増強剤を、別個に或いは同時に加える。
【0019】
上述したチキソトロピー性RTV組成物の連続式製法については、WP押出し機を使用して、実施例2で詳述する。
【0020】
【実施例】
実施例1
実施例1では、本発明のチキソトロープとして使用される低粘度のシラノール末端液体の調製法を記載する。
かき混ぜ機、加熱器、浄化用窒素注入器、減圧源を備え付けた適当な反応容器に、乾燥アセトン109重量部と、水10重量部と、ベントナイト(Bentonite)クレー石英(スーパーフィルトロール[Super Filtrol]等級20番)2重量部とを投入し、これらの成分を中速で15分間混合した。次に、容器に溶融メチル三量体(ヘキサメチルトリシロキサン)100重量部を投入して50〜60℃で6時間混合すると、未反応の三量体が5%未満に減少した。更に、酸化マグネシウム1.3重量部と焼成珪藻土(セライト[Celite]545)1.0重量部とを投入して30分間混合した。その後、反応混合物を25℃に冷却し、濾過した。部分真空下で最高温度を55℃としてアセトンをストリッピング除去すると、最終生成物が残った。ストリッピング後、生成物を25℃に冷却し、以下について試験した。
【0021】
シラノール量:5〜8重量%
粘度: 3〜10cps
色: 無色
三量体量: <5重量%
実施例2
実施例2では、14バレル、30mmのヴェルネル−プフリーデレル(Werner−Pfliederer)二軸押出し機を使用した、低粘度のシラノール末端液体を含有するSRN RTV組成物の連続式調製法を記載する。
【0022】
押出し機の初めの4ゾーンを70〜80℃に加熱した。第5ゾーンは零下10〜0℃に冷却した。押出し機の第1バレルに、粘度30,000cpsのメチルジメトキシ末端PDMSポリマー100重量部と、D4処理フュームドシリカ充填剤10重量部と、低粘度のシラノール末端液体チキソトロピー添加物0.7重量部とを継続的に加えた。第8バレルには、可塑化用液体18.6重量部を継続的に加えた。第13バレルには、メチルトリメトキシシラン0.7重量部と、グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン0.7重量部と、ヘキサメチルジシラザン1重量部と、ビス(アセチルアセトナト)ジブチルスズ0.35重量部とを継続的に加えた。RTVシーラントは、50lb/hrの速度で連続生成した。最終RTVはWP(押出し機)から35℃で排出され、これを6オンスの混合羽根付きセムコ(Semco登録商標)チューブに充填した。
【0023】
室温で7日間貯蔵した後、セムキット(Semkit登録商標)ミキサー上で15分間、RTVシーラントを納めたセムコチューブを剪断にかけて、RTVの包装中に受ける製造後の剪断を模擬した。ボーイング流動(Boeing flow、WPSTM−E−48)は、1/8インチの開口ノズルを取り付けたセムコチューブから90psiで押出してボーイング流動測定用ジグのキャビティに充填することにより測定した。流動が0.3インチを超えれば、容認し得ない高さと考える。
【0024】
シーラント施工速度は、1/8インチのノズルを取り付けたセムコチューブから90psiで1分間に押出されたシーラントの重量測定により決定した。施工速度が100g/分未満であれば、容認し得ない低さと考える。
上記の手順を、D4処理フュームドシリカ充填剤の量を11.4重量部、12.9重量部、14.3重量部として使用し、繰り返した。ボーイング流動及び施工速度の測定により以下の結果が得られた。
D4処理シリカ ボーイング流動 施工速度
充填剤量(重量部) (インチ) (g/分)
10 1.4 625
11.4 0.30 565
12.9 0.20 445
14.3 0.10 420
実施例3
実施例3は実施例2の反復であるが、低粘度のシラノール末端液体チキソトロープ添加物を1.4重量部使用した。ボーイング流動及び施工速度の結果は以下の通りである。
D4処理シリカ ボーイング流動 施工速度
充填剤量(重量部) (インチ) (g/分)
10 0.65 580
11.4 0.25 450
12.9 0.10 385
14.3 0.05 385
例4(比較例)
例4は実施例2の反復であるが、対照的に、組成物に低粘度のシラノール末端液体チキソトロープ添加物を加えなかった。ボーイング流動及び施工速度の結果は以下の通りである。
D4処理シリカ ボーイング流動 施工速度
充填剤量(重量部) (インチ) (g/分)
10 >4.5 720
11.4 >4.5 560
12.9 3.80 500
14.3 2.70 440
実施例5
実施例5は実施例2の反復であるが、低粘度のシラノール末端液体チキソトロープ添加物を、WP押出し機の第8バレル及び第13バレルにそれぞれ加えた。ボーイング流動及び施工速度の結果は以下の通りである。
低粘度のシラノール末端液体をWP押出し機の第8バレルに加えた場合
D4処理シリカ ボーイング流動 施工速度
充填剤量(重量部) (インチ) (g/分)
10 1.80 650
11.4 0.90 575
12.9 0.75 445
14.3 0.55 435
低粘度のシラノール末端液体をWP押出し機の第13バレルに加えた場合
D4処理シリカ ボーイング流動 施工速度
充填剤量(重量部) (インチ) (g/分)
10 2.10 625
11.4 1.50 575
12.9 0.90 450
14.3 0.75 425
実施例6
実施例6は、低粘度のシラノール末端液体チキソトロープ0.7重量部を含有するシーラントN RTV組成物の、WP押出し機を用いた連続式調製法を記載する。
【0025】
WP押出し機の第1バレルに、粘度30,000cpsのメチルジメトキシ末端PDMSポリマー100重量部と、D4処理フュームドシリカ充填剤10重量部と、低粘度のシラノール末端液体チキソトロープ0.7重量部とを継続的に加えた。WP押出し機の第8バレルには、可塑化用液体18.6重量部を継続的に加えた。第13バレルには、メチルトリメトキシシラン0.7重量部と、グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン0.4重量部と、ヘキサメチルジシラザン3重量部と、二酢酸ジブチルスズ0.35重量部とを継続的に加えた。RTVシーラントは、50lb/hrの速度で連続生成した。ボーイング流動及び施工速度の結果は以下の通りである。
D4処理シリカ ボーイング流動 施工速度
充填剤量(重量部) (インチ) (g/分)
10 1.30 650
11.4 0.30 575
12.9 0.25 450
14.3 0.15 400
実施例7
実施例7は実施例6の反復であるが、低粘度のシラノール末端液体チキソトロープを1.4重量部使用した。ボーイング流動及び施工速度の結果は以下の通りである。
D4処理シリカ ボーイング流動 施工速度
充填剤量(重量部) (インチ) (g/分)
10 0.55 620
11.4 0.25 520
12.9 0.10 400
14.3 0.05 400
例8(比較例)
例8は実施例7の反復であるが、対照的に、RTV組成物中に低粘度のシラノール末端液体チキソトロープを加えなかった。ボーイング流動及び施工速度の結果は以下の通りである。
D4処理シリカ ボーイング流動 施工速度
充填剤量(重量部) (インチ) (g/分)
10 >4.5 750
11.4 >4.5 600
12.9 3.50 525
14.3 2.50 450
Claims (7)
- (a)ポリアルコキシ末端ポリジメチルシロキサンと、
(b)下式のシラノール末端液体ジメチルシリコーン
(c)強化用フュームドシリカ充填剤と、
(d)式(R1O)4-a―Si―R2 a(式中、aは0または1の整数であり、R1は、アルキル基、アルキルケトン基から成る群の中から選択されるC(1-8)脂肪族有機基、或いはC(7-13)アラルキル基であり、R2は置換された或いは無置換のC(1-15)の一価の炭化水素基である。)のポリアルコキシシラン架橋剤と、
(e)ジシラザン系或いはポリシラザン系掃去剤と、
(f)触媒性スズ化合物を含んで成る縮合硬化触媒と、
を含んで成る一液型アルコキシ室温硬化性ゴム組成物。 - 縮合硬化触媒が二カルボン酸ジオルガノスズである、請求項1記載の組成物。
- 液体ジメチルシリコーンの粘度が25℃に於て1〜30cpsである、請求項1の組成物。
- (a)下式のポリアルコキシ末端ポリジメチルシロキサン
(b)下式のシラノール末端液体ジメチルシリコーン
(c)触媒性スズ化合物を含んで成る縮合硬化触媒と、
(d)強化用シリカ充填剤と、
(e)式(R1O)4-a―Si―R2 a(式中、aは0または1の整数であり、R1は、アルキル基、アルキルケトン基から成る群の中から選択されるC(1-8)脂肪族有機基、或いはC(7-13)アラルキル基であり、R2は置換された或いは無置換のC(1-15)の一価の炭化水素基である。)のポリアルコキシシラン架橋剤と、
(f)下式の接着増強剤
から成る組成物。 - 良好なチキソトロピーを有する一液型室温硬化性シリコーンゴムの製法であって、
(a)混合装置にポリアルコキシ末端ポリジメチルシロキサンを加え、次いで
(b)上記混合装置内の上記ポリアルコキシ末端ポリジメチルシロキサンに下式のシラノール末端液体ジメチルシリコーン
(c)強化充填剤を加え、
(d)これらを50〜100℃の範囲の温度で高剪断配合し、次いで
(e)触媒性スズ化合物を含んで成る縮合硬化触媒、ジシラザン系またはポリシラザン系掃去剤、及び式(R1O)4-a―Si―R2 a(式中、aは0または1の整数であり、R1は、アルキル基、アルキルケトン基から成る群の中から選択されるC(1-8)脂肪族有機基、或いはC(7-13)アラルキル基であり、R2は置換された或いは無置換のC(1-15)の一価の炭化水素基である。)のポリアルコキシシラン架橋剤を別個に或いは同時に加える
ことを含んで成る製法。
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