JP6348238B1 - シリコーンエラストマー、組成物、及び光学結合要素 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、オイル若しくはオイル混合物によって構成される可塑剤成分、又はオイル若しくはオイル混合物を含む可塑剤成分を含み、前記オイル、又は前記オイル混合物に含まれる少なくとも１つのオイルが、３５０ｍｍ２／秒以下の粘度を有する、シリコーンエラストマーに関する。

Description

本発明は、オイル若しくはオイル混合物によって構成される可塑剤成分、又はオイル若しくはオイル混合物を含む可塑剤成分を含むシリコーンエラストマーに関する。さらに本発明はシリコーンエラストマーへ硬化可能で、シリコーンゴム成分と、架橋剤成分と、架橋触媒と、可塑剤成分とを含む組成物に関する。さらに本発明は、センサと車両窓の内側面との間に配置するための、又は配置される、光学結合要素（optishes Koppelelement）に関する。

上記の方式の光学結合要素は、車両の内部に配置される光センサを車両窓に光学的に結合するために使用される。センサの信頼できる機能に関して、結合素材（Koppelelement）に対して使用される材料の屈折率が車両窓の屈折率に対応していることが望まれる。さらに、結合素材に対して使用される材料の透過率又は透過性は、関連する波長の光に対してできるだけ高いことが好ましい。その場合、光は用途によって可視域における光、又は不可視域における光であることができる。

上記の要求に基づいて、従来技術において結合素材に対する材料としてシリコーン材が使用されている。その場合、低架橋シリコーン材、いわゆるシリコーンゲルを使用することができ、又は以下でシリコーンエラストマーと呼ぶ高架橋シリコーンを使用することができる。

シリコーンゲルに対する一例は欧州登録特許第２１８１０２３号Ｂ１に開示されている。そのシリコーンゲルに対する商品名はジルゲル６１２である。この種の材料は例えばバイエル社によって、又はヴァッケル社によって提供されている。この低架橋シリコーンゲルはゼリー状であって、すなわち形状不定である。したがってそのような結合素材は「現場で」作られ、すなわち硬化する流動性材料として光センサのハウジング内の空間に持ち込まれる。センサハウジングはガラスに接して固定され、その際、シリコーンゲルはガラスに密着する。そのような作り方は車両窓の最初の取付時も修理の際も費用を掛けて行われる。車両窓又はセンサの修理の際に、形状不定の結合素材が壊され、それによって再使用ができなくなることは不利である。

しかしシリコーンゲルは、長い運転時間後も、車両が高負荷、例えば長時間に渡って直射日光に曝された場合も、その光学特性が一定して良好なままである、という利点を持つ。加えてシリコーンゲルは、本来的に極めて軟らかく、したがってガラス輪郭によく適合することができる。

少し軟らかいシリコーンゲルは、例えばヴァッケル社の商品名「ゼミコジル９１２」が知られている。このシリコーンゲルは上記で述べたものと同様に、例えば欧州公開特許第１０２７２０４号Ａ２によって知られているように「現場で」作られる。したがって上記で既に説明した欠点を伴う。

高架橋シリコーンエラストマーは「現場での処理」を避けて、すなわち組込現場から離れて製造され、続いて手作業で取り扱うことができる部材として用意することができる。そのような結合素材は例えば、米国カリフォルニア州サンディエゴのプレシジョン・リプレースメントパーツ・コーポレーション社によって知られている。

可塑化されていないシリコーンエラストマーは、直接的な用途に対しては固すぎるので、結合素材の製造の際のシリコーン調合にはオイルを可塑剤成分として添加することができる。それによって光センサと車両窓の内側面に密着する表面を有する部材の表面は、光センサと車両窓の内側面の対応する接触面に適合することができるので、取付特性と用途特性は明らかに改良される。このように改良された結合素材は、出願人によって商品名「センサタック（登録商標）レディ（ＳｅｎｓｏｒＴａｃｋ（登録商標）Ｒｅａｄｙ）」として知られている。

上記で説明した、形状安定な結合素材は、特に簡単に処理され、しかも再使用可能であり、それによって車両窓又はセンサの修理又は取替えは著しく簡素化されることが証明されている。しかし、例えば特に暑い気候における長く強い日光のような非常に厳しい条件下において、結合素材がオイルを分離する事態が生じる可能性がある。その場合、このオイルは車両窓の内側面領域に見ることができる。オイルの漏れは、結合素材の体積を収縮させ、その結果、結合素材の光学特性又は結合が変化し、それが光センサの機能に悪影響を及ぼしうる事態も招く可能性がある。

かかる背景のもと、本発明の課題は、高架橋シリコーンエラストマーの操作性の利点を、長期の使用期間後も変化しない低架橋シリコーンゲルの良好な光学特性の利点と組み合わせつつ、高架橋シリコーンエラストマーの欠点を回避することにある。

本課題は、冒頭に述べた種類のシリコーンエラストマーにおいて、オイル又はオイル混合物に含まれる少なくとも１つのオイルが３５０ｍｍ^２／秒以下の粘度を有することによって解決される。課題は、冒頭に述べた種類の組成物において、可塑剤成分がオイル若しくはオイル混合物であるか、又はこれらを含み、その場合にオイル又はオイル混合物に含まれる少なくとも１つのオイルが３５０ｍｍ^２／秒以下の粘度を有することによって解決される。

本発明によれば、可塑剤成分がシリコーンエラストマー又は組成物の一部として保有されると、光学結合要素は気泡や内包物を形成せずに光センサと車両窓の内側面との密着する接触面に適合でき、有利であることが認められる。本発明によれば、この可塑剤成分は、低い粘度（２５℃における）を有するオイルであるか、又はオイルを含む。驚くべきことに、シリコーンエラストマーにおける望ましくないオイル漏れは、かかる低粘度オイルの使用によって防止することが可能である。

例えば、オイル又はオイル混合物に含まれる少なくとも１つのオイルは、２００ｍｍ^２／秒以下、望ましくは１００ｍｍ^２／秒以下、特に５０ｍｍ^２／秒以下、特に好ましくは２５ｍｍ^２／秒以下の粘度を有する。

前掲の粘度は２５℃の温度において有効であり、ＤＩＮ５３０１９−１：２００８−０９に従い回転式粘度計によって測定される（マルバーンインスツルメンツ社、測定システム、プレート／円錐２°／６０、すなわち円錐角度２°、直径６０ｍｍ）。その値は、関係式η＝ν・ρによって動的粘度ηと結びつけられる粘度νに関係し、ここでρは測定温度におけるオイルの密度を意味する。密度ρ＝１０００ｋｇ／ｍ^３において、ｍｍ^２／秒で表した粘度νに対する数値は、ｍＰａｓで表した動的粘度ηに等しい。

オイル又は少なくともオイル混合物のオイルが、シリコーンオイルであるか又はシリコーンオイルを含むことによって、特に良好であり且つ長期の使用期間に渡る一定の光学特性を得ることができる。好ましくは、可塑剤成分としてシリコーンオイルのみが与えられる。

驚くべきことに、上記で説明した利点は特に、可塑剤成分の重量百分率が著しく高い場合、例えばシリコーンエラストマー又は組成物の全重量の少なくとも２０％であるような場合にも得られる。さらに好ましい重量百分率は少なくとも３０％、又は少なくとも４０％、又は少なくとも５０％、又は少なくとも６０％である。特に低いオイル粘度は、最後に挙げたオイルの非常に高い重量百分率においてさえも、望ましくないオイル漏れからの信頼できる保護をもたらすことで特に有利である。これは、オイル漏れに関する温度耐性が顕著に改良されていると共に手作業での取り扱いが容易であり且つ硬度が十分に低いシリコーンエラストマーからなる結合素材の製造を可能にする。

上記の種類の光学結合要素において、上述の課題は、光学結合要素が、手作業での取り扱いが容易であり且つ上記で説明したシリコーンエラストマーを含む成形部材として構成され、特に上記で説明したシリコーンエラストマーによって形成されることによって解決され、かつ／又は、光学結合要素が上記で説明した組成物によって製造可能であるか若しくは製造されることによって解決される。

硬化してシリコーンエラストマーを形成可能である、シリコーンゴム成分と架橋成分と架橋触媒とを含む組成物の一例は、ドイツ、シュトッケルスドルフのアルトロポールプラスチック有限会社の「ノイカジールＲＴＶ２７」系である。この系は付加架橋するＲＴＶ−２シリコーンゴム「ノイカジールＲＴＶ２７」及び架橋剤「ノイカジールＡ１０８」を含み、架橋して、オイル形状の可塑剤成分と混合されるシリコーンエラストマーを形成することができる。かかるオイルは、ドイツ、カールスルーエのカールロート社から「シリコーンオイルＭ３５０」、「シリコーンオイルＭ２００」等の商品名で入手可能なシリコーンオイルであり、その添付数字はｍｍ^２／秒で表した粘度を意味している。

実施例１
予め攪拌によって個別に均質化された１００ｇの「ノイカジールＲＴＶ２７」（成分Ａ）と１０ｇの「ノイカジール１０８」（成分Ｂ）が計量された。その後、混合比Ａ：Ｂ＝１０：１の均質な混合物が得られるまで成分Ｂは迅速に成分Ａに混ぜ合わされ、ここで、混合物に取り込まれる空気はできるだけ少量となるようにした。混合物は真空中で脱気された（２０ミリバールで５分間）。続いて、６０重量％のシリコーンオイル割合を有する均質な組成物が生じるまで１６５ｇの「シリコーンオイルＭ２０」（粘度２０ｍｍ^２／秒）が混合物に混ぜ合わされた。

直径４３ｍｍと高さ１２ｍｍのボウル状のアルミニウム鋳型が前記組成物で満たされた。温度耐性を測定するための結合素材に対しては２ｍｍ〜３ｍｍの充填高さが選択された。ショアＤ又はショア００に基づく硬度測定のための結合素材に対しては６ｍｍの充填高さが選択された。

室温における２４時間の架橋時間の後、架橋シリコーンエラストマーからなる結合素材が鋳型から取り出された。ショア硬度は、鋳型からの取り出しから２４時間経過後にＤＩＮ５３５０５（ショアＡ）に基づいて、又はこの基準（ショア００）に準拠して、測定された（被検体厚さ約６ｍｍ）。

このようにして得られた結合素材は澄んでいて透明であり、手作業取り扱いが容易であり、且つ３０のショア００硬度を有していた。ショアＡは、この低い硬度ではもはや測定不能であった。

温度耐性の検査のために、結合素材（厚さ２ｍｍ〜３ｍｍ）はガラス板上に平らにおかれ、１０５℃で６時間静置され、ここでガラス板は水平に対して４５°の位置で配置された。当該温度制御静置時間及びガラス板からの結合素材の取り外しの後に、ガラス板上又は結合素材上にオイル膜は見出されなかった。

実施例２〜５
さらなる実施例２〜５は、可塑剤として添加されたシリコーンオイルの粘度及び量を除き、実施例１について既に説明した方法で行われた。詳細と結果を実施例１に関するデータと共に表１に示す。

例として示した調合の別の変形体も可能である。すなわち、架橋成分Ｂの投与量を少し下げることによって、例えば混合比Ａ：Ｂを１０：０．９５又は１０：０．９又は１０：０．８５に調整することによって、低い架橋密度が得られる。このステップにより、オイル漏れに関わる温度耐性をさらに上げ、あるいは温度耐性を維持しつつオイル量をさらに増加することが可能であることが判明した。このように、シリコーンエラストマーの硬度をさらに減じ、その結果、さらに軟らかい結合素材を製造することができる。

すなわち、本発明によれば、光学結合要素用のシリコーンエラストマーにおいて、又は組成物において、１０００ｍｍ^２／秒以上の高い粘度を有するオイルが２０％以下の重量百分率で使用されるのではなく、より低い粘度のオイルが好ましくはより高い重量百分率で使用される。

Claims (5)

1. センサと車両窓の内側面との間に配置されているかまたは配置するための、手作業での取り扱いが可能な成形部材として構成されている光学結合要素であって、
   （ｉ）前記光学結合要素はシリコーンエラストマーを含み、前記シリコーンエラストマーは、オイル若しくはオイル混合物からなる可塑剤成分、またはオイル若しくはオイル混合物を含む可塑剤成分を含み、ここで前記オイル、または前記オイル混合物に含まれる少なくとも１つのオイルは、２５℃の温度においてＤＩＮ５３０１９−１：２００８−０９に従い測定される粘度が３５０ｍｍ^２／秒以下である、および／または、
   （ｉｉ）前記光学結合要素は硬化することにより前記シリコーンエラストマーを形成可能な組成物から製造可能であるか若しくは前記組成物から製造されており、前記組成物は、シリコーンゴム成分、架橋成分、架橋触媒、及び可塑剤成分を含み、ここで前記可塑剤成分はオイル若しくはオイル混合物であるか、またはオイル若しくはオイル混合物を含み、ここで前記オイル、または前記オイル混合物に含まれる少なくとも１つのオイルは、２５℃の温度においてＤＩＮ５３０１９−１：２００８−０９に従い測定される粘度が３５０ｍｍ ^２ ／秒以下である、
   光学結合要素。
2. 前記シリコーンエラストマーにおける前記オイル、または前記シリコーンエラストマーにおける前記オイル混合物に含まれる前記少なくとも１つのオイルが、シリコーンオイルである、請求項１に記載の光学結合要素。
3. 前記シリコーンエラストマーにおける前記可塑剤成分の重量百分率が、前記シリコーンエラストマーの全重量の２０％以上である、請求項１または請求項２に記載の光学結合要素。
4. 前記組成物における前記可塑剤成分がシリコーンオイルであるか、またはシリコーンオイルを含む、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の光学結合要素。
5. 前記組成物における前記可塑剤成分の重量百分率が、前記組成物の全重量の２０％以上である、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の光学結合要素。