JP4905736B2 - シリコーン組成物の製造方法 - Google Patents
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Description
近年の動向としては、コストを考慮して、高い生産性かつ低いエネルギー原単位で安定した品質の製品を得ることが望まれている。
従って、上記の問題がなく、高い生産性でシリコーン組成物を製造する方法の開発が望まれている。
請求項1:
一分子中に珪素原子と結合するアルケニル基を2個以上有する、及び/又は、一分子中に珪素原子と結合するヒドロキシル基を2個以上有するオルガノポリシロキサンと、比表面積(BET法)が10m2/g以上の充填剤とを必須成分とするシリコーン組成物を製造するに際し、上記成分を、混合容器自体が回転し、その混合容器の中心からずれた位置に設置された高速回転混合翼を有し、固定スクレーパーにより垂直方向の対流を発生させることができるバッチ式高剪断混合機にて混練を行うシリコーン組成物の製造方法であって、上記オルガノポリシロキサンの30〜100質量%と上記充填剤の全量を上記混合容器中で、この混合容器を10〜100rpmで回転させると共に、上記高速回転混合翼を100〜1,000rpmで回転させて混合処理を行った後、上記混合容器を10〜100rpmで回転させると共に、上記高速回転混合翼を200〜4,000rpmで回転させ、120〜270℃で熱処理を行い、上記オルガノポリシロキサンの全量を上記混合処理時に使用しなかった場合は、残りのオルガノポリシロキサンを上記熱処理前及び/又は熱処理後に混合物に添加することを特徴とするシリコーン組成物の製造方法。
請求項2:
300Torr以下に減圧して熱処理を行う請求項1記載の製造方法。
請求項3:
上記混練に充填剤の分散処理剤を使用する請求項1又は2記載の製造方法。
請求項4:
充填剤の分散処理剤として、シラザン化合物及びシラノール基含有化合物から選ばれる1種類又は2種類以上の化合物を使用する請求項3記載の製造方法。
請求項5:
分散処理剤が、1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザンである請求項4記載の製造方法。
請求項6:
分散処理剤が、HO(SiR1 2O)nH(式中、R1は炭素数が1〜10の炭化水素基、nは1〜50)で表される化合物からなる請求項4記載の製造方法。
請求項7:
充填剤が、ヒュームドシリカ及び/又は沈降シリカである請求項1乃至6のいずれか1項記載の製造方法。
請求項8:
上記シリカの充填量が、オルガノポリシロキサン100質量部に対して10〜130質量部である請求項7記載の製造方法。
本発明のシリコーン組成物の製造方法は、一分子中に珪素原子と結合するアルケニル基を2個以上有し、及び/又は、一分子中に珪素原子と結合するヒドロキシル基を2個以上有するオルガノポリシロキサンと比表面積(BET法)が10m2/g以上の充填剤とを主成分とするシリコーン組成物の製造方法である。
(式中、Rは珪素原子に結合した置換又は非置換の1価炭化水素基であり、aは1.8〜2.2の正数である。)
HO(SiR1 2O)nH
(式中、R1は炭素数1〜10の1価炭化水素基で、メチル基、エチル基等のアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基等が挙げられるが、アルキル基、特にメチル基が好ましい。nは1〜50、特に3〜25の整数である。)
で示されるものが挙げられる。特に、分散処理剤としては、1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザン、重合度50以下のα,ω−ジオルガノシロキサンジオールやトリメチルシラノール等が好適である。
例えば、可塑剤としてアルケニル基やヒドロキシル基等の官能基を有さないジオルガノポリシロキサン、例えばジメチルポリシロキサンを配合することができる。
また、加水分解促進の目的で水をオルガノポリシロキサン100質量部に対し0〜5質量部、特に0〜3質量部添加することができる。なお、添加する場合は、0.5質量部以上とすることが好ましい。
図1に示すバッチ式高剪断混合機を用い、ベースポリマーである分子鎖両末端基がジメチルビニルシリル基で封鎖された直鎖状ジメチルポリシロキサン1(粘度30,000mm2/s)60部(1,500g)、1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザンを8部(200g)、水を2部(50g)混合容器に仕込んだ後、比表面積が300m2/gのヒュームドシリカ40部(1,000g)を混合容器の回転数42rpm、高速撹拌翼の回転数400rpmで混合した。粉体混合には17分を要し、その後10分撹拌を続けた。
熱処理保温工程において回転数を1,600rpmで水添加による冷却で30分行った以外は実施例1と同様に仕込み、同様の工程とした。190℃に達したら、水を少量添加することを繰り返し、冷却を行い、170〜200℃の範囲での温度コントロールを行った。実施例1と同様、外観は無色透明であり、充填剤の凝集物やゲル状物等の分散不良もなく、均一な流動性を有していた。また、全工程時間は66分と非常に短時間に混合することができた。
熱処理保温工程において、60分減圧下(37Torr)で行った以外は実施例1と同様の仕込み、同様の工程とした。実施例1と同様、外観は無色透明であり、充填剤の凝集物やゲル状物等の分散不良もなく、均一な流動性を有していた。また、全工程時間は101分と非常に短時間に混合することができた。
シリコーン組成物製造の一般的なバッチ式混練機であるニーダー(全容12L、Σブレード双胴型ニーダー、電気ヒーターによる加熱)を使用して実施例1と同一組成の混練を行った。まず、直鎖状ジメチルポリシロキサン60部(2,700g)、1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザンを8部(360g)、水を2部(90g)混合容器に仕込んだ後、上記ヒュームドシリカ40部(1,800g)を添加した。シリカの混合には50分を要した。続いて、昇温を行ったが、所定の温度の170℃までは60分を要し、その後3時間保温混合を行い、続いて、上記の直鎖状ジメチルポリシロキサンを24.5部(612.5g)、側鎖にビニル基を5モル%有するジメチルポリシロキサンを5部(125g)添加し、均一混合を行った。熱処理保温時間を含め、全工程で353分を要した。
シリコーン組成物製造の一般的なバッチ式混練機であるプラネタリーミキサー(全容10L、電気ヒーター加熱)を使用して実施例1と同一組成の混練を行った。まず、直鎖状ジメチルポリシロキサン60部(2,700g)、1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザンを8部(360g)、水を2部(90g)混合容器に仕込んだ後、比表面積が上記ヒュームドシリカ40部(1,800g)を添加した。シリカの混合には65分を要した。続いて、昇温を行ったが、所定の温度の170℃までは95分を要し、その後3時間保温混合を行い、続いて、上記の直鎖状ジメチルポリシロキサンを24.5部(612.5g)、側鎖にビニル基を5モル%有するジメチルポリシロキサンを5部(125g)添加し、均一混合を行った。熱処理保温時間を含め、全工程で430分を要した。
粘度:BS型回転粘度計、ローターNo.7、10rpmで3分後の値
硬化性:東洋精機製オシレーティングディスクレオメーターを使用し、温度130℃、トルクレンジ100kg・cm、振角±3°の条件で、2分後のトルクを100としてトルクが10%、50%、90%となる時間をT10、T50、T90として計算する。
密度:水中置換法(JIS K−6249)
引張り強度:JIS K−6249
切断時伸び:JIS K−6249
引裂き強度:クレセント JIS K−6249
アングル JIS K−6249
図1に示すバッチ式高剪断混合機を用い、ベースポリマーに分子鎖両末端基がヒドロキシル基である直鎖状ジメチルポリシロキサン2(粘度5,000mm2/s)40部(1,440g)、同じく分子鎖両末端基がヒドロキシル基であり、粘度が20,000mm2/sである直鎖状ポリシロキサン3を20部(720g)、両末端をトリメチルシリル基で封鎖されたジメチルポリシロキサン4(粘度100mm2/s)を10部(360g)、分散処理剤として、両末端ヒドロキシル基のジメチルポリシロキサン(重合度約20)3部(108g)を400rpmで5分撹拌後、比表面積が200m2/gのヒュームドシリカ14部(504g)を混合容器の回転数42rpm、高速撹拌翼の回転数950rpmで混合した。粉体混合には7分と非常に短時間で混合できた。その後、回転数を4,000rpmに上げ、170℃まで昇温した。この場合にも外部からの加熱は必要なかった。
実施例4の組成に、更に第二の分散処理剤として1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザンを0.1部(3.6g)添加した他は実施例4の工程と同様に行った。全工程に要した時間は、51分と非常に短時間であった。
バッチ式混合機であるヘンシェルミキサー(全容10L、電気ヒーターによる加熱)を使用して実施例4と同一組成、配合量の混合を同様な工程で行った。シリカの混合には35分を要した。続いて、昇温を行ったが、170℃までは60分を要し、熱処理保温時間を含め、全工程で210分を要した。
硬化前の粘度及び硬化後のゴム物性を測定し、その結果を表4に示す。
タックフリータイム:JIS A−1439
硬度:JIS K−6249規定のタイプA硬度
剪断接着力:幅25mm、長さ100mmのアルミニウム板を用いて、接着面積2.5mm2、接着厚さ2mmの剪断接着試験体を作製した。23℃、50%RHで7日間養生して測定を行った。
凝集破壊率:幅25mm、長さ100mmのアルミニウム板を用いて、接着面積2.5mm2、接着厚さ2mmの剪断接着試験体を作製した。23℃、50%RHで7日間養生して測定を行った。
なお、粘度、密度、引張り強度、切断時伸びは表2の場合と同様である。
2 混合容器の蓋
3 高速回転混合翼
4 固定スクレーパー
5 電動モーター
6 ベアリングボックス
Claims (8)
- 一分子中に珪素原子と結合するアルケニル基を2個以上有する、及び/又は、一分子中に珪素原子と結合するヒドロキシル基を2個以上有するオルガノポリシロキサンと、比表面積(BET法)が10m2/g以上の充填剤とを必須成分とするシリコーン組成物を製造するに際し、上記成分を、混合容器自体が回転し、その混合容器の中心からずれた位置に設置された高速回転混合翼を有し、固定スクレーパーにより垂直方向の対流を発生させることができるバッチ式高剪断混合機にて混練を行うシリコーン組成物の製造方法であって、上記オルガノポリシロキサンの30〜100質量%と上記充填剤の全量を上記混合容器中で、この混合容器を10〜100rpmで回転させると共に、上記高速回転混合翼を100〜1,000rpmで回転させて混合処理を行った後、上記混合容器を10〜100rpmで回転させると共に、上記高速回転混合翼を200〜4,000rpmで回転させ、120〜270℃で熱処理を行い、上記オルガノポリシロキサンの全量を上記混合処理時に使用しなかった場合は、残りのオルガノポリシロキサンを上記熱処理前及び/又は熱処理後に混合物に添加することを特徴とするシリコーン組成物の製造方法。
- 300Torr以下に減圧して熱処理を行う請求項1記載の製造方法。
- 上記混練に充填剤の分散処理剤を使用する請求項1又は2記載の製造方法。
- 充填剤の分散処理剤として、シラザン化合物及びシラノール基含有化合物から選ばれる1種類又は2種類以上の化合物を使用する請求項3記載の製造方法。
- 分散処理剤が、1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザンである請求項4記載の製造方法。
- 分散処理剤が、HO(SiR1 2O)nH(式中、R1は炭素数が1〜10の炭化水素基、nは1〜50)で表される化合物からなる請求項4記載の製造方法。
- 充填剤が、ヒュームドシリカ及び/又は沈降シリカである請求項1乃至6のいずれか1項記載の製造方法。
- 上記シリカの充填量が、オルガノポリシロキサン100質量部に対して10〜130質量部である請求項7記載の製造方法。
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JP2001214062A (ja) | シリコーンゴム組成物およびその製造方法 |
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