JPH0525893B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は充填剤または他の低い嵩密度の材料を
緻密化（密度増加）または圧縮する方法に関す
る。さらに詳しくは、本発明は、低い嵩密度の材
料を適当な液体と接触させ、しかる後液体を蒸発
させて一層緻密な材料を得ることにより、低い嵩
密度の材料の嵩密度を増加する方法に関する。

フユームドシリカは、シリコーンゴムの物理的
特性を向上させるのに通常用いられる補強剤また
は充填剤としてよく知られている。基本的にはフ
ユームドシリカは極めて微細に分割された形態の
二酸化珪素粒子よりなる。その比表面積は代表的
には約100−約400m²／ｇの範囲にある。同じく、
密度はこれに対応して約２−3lb／ft³である。

嵩密度が低い他の材料はシリコーン業界および
他の多くの業界、例えば有機ゴムなどの業界の技
術者に自明であり、例えばフユームドアルミナ、
カーボンブラツクおよびエーロゲル、例えばシリ
カエーロゲルがある。

このような低い嵩密度の材料の主な欠点は、輸
送や貯蔵するのに比較的大きな費用がかゝること
である。例えば配合業者やコンパウンド業者は多
量の充填剤を必要とするが、輸送用容器、例えば
貸車には重量基準で大量の充填剤を積載できない
ので、輸送に割増し料金を払わざるを得ない。さ
らに、このような充填剤を受領した後には、配合
業者やコンパウンド業者は適当な貯蔵区域、例え
ば倉庫、サイロなどのための支払もしなくてはな
らず、これらのコストは勿論最終的には消費者も
しくは最終使用者にまわされる。

従つて、輸送および貯蔵コストを下げるために
充填剤その他の低い嵩密度の材料の嵩密度を増加
する手段を確立することが強く望まれている。

粉末材料、例えばフユームドシリカの嵩密度を
増加する機械的手段は多数ある。粉末材料を緻密
化し粒状化するこの種の装置の１例がオールドハ
ム（Oldham）らの米国特許第3114930号に開示
されている。オールドハムらの特許では真空を利
用して空気を含む粉末材料から空気を除去し、こ
れにより密度を上げる。

カーター（Carter）の米国特許第3664385号で
は、回転式スクリユフイーダを用いて微粉砕粒状
材料を圧縮する。他方、レオン（Leon）らの特
許では、１対の互に対向する気体透過性ベルトを
共通軸線の両側に配置し、ベルトの隣接面間に
ほヾ収束する緻密化領域を画定することによつ
て、緻密化問題を解決している。

機械的緻密化装置の他の例としては、ローフア
（Loffer）の米国特許第3632247号、コングスガー
デン（Kongsgaarden）の米国特許第4126423号
およびクラテル（Kratel）の米国特許第4326852
号がある。

多くの材料の嵩密度を機械的手段で増加するこ
とができるが、それでもまだ幾つかの欠点や不利
な点が残つている。例えば、フユームドシリカの
場合、その密度を機械的装置で約6lb／ft³以上に
増加すると、許容範囲を越える多量の凝集塊や粗
粒が形成される。さらに、このようなフユームド
シリカはシリコーン重合体に、低い嵩密度のフユ
ームドシリカのように、良好には分散しないこと
も確かめた。

カーボンブラツクを水で緻密化して高い嵩密度
の材料をつくり得ることも知られているが、この
ような材料は過剰量の粗粒を含み、シリコーンシ
ーラントやゴム配合物に配合した場合に補強剤と
して極めて有効でない。

本出願人に譲渡されたフイツツジエラルド
（Fitzgerald）らの米国特許出願第539587号
（1983年10年６日出願）では、フユームドシリカ
または他の粉末材料をシリコーン重合体と配合
し、機械的手段により得られるよりも高い密度を
有する自由流動粉末を得ることにより、上述した
問題に対して優れた非機械的解決をはかつてい
る。

ルーカス（Lucas）の米国特許第2938009号に、
ある種の材料、例えばフユームドシリカを環状ア
ルキルポリシロキサンで処理して、硬化性オルガ
ノポリシロキサン組成物中の構造体化を減らし得
ることが開示されている。処理工程を実施する
際、ポリシロキサンをシリカ粒子全体に拡散させ
るために、使用した環状アルキルポリシロキサン
が十分に揮発性であり、従つて適当な温度、例え
ば150−350℃で、環状ポリシロキサンの揮発が容
易に起ることが望ましい。処理した充填剤を得る
１つの方法には、充填剤を、処理中の充填剤の重
量に基づいて５−50重量％の環状ポリシロキサン
の量にて、環状アルキルポリシロキサンと密に接
触させる工程が含まれるとされている。

ルーカスの教示によると、この方法による充填
剤の処理では処理した充填剤の嵩密度は最初の未
処理の充填剤の嵩密度と本質的に変らない。さら
に、ルーカスによれば、このことは、従来技術、
例えば米国特許第2665264号に記載されたオルガ
ノシリコン化合物で充填剤を処理することにより
通常得られる結果とは全く対照的である。即ち、
この従来技術では、場合によつては、嵩密度は最
初の未処理の充填剤の半分以下になる。

当業者に容易に理解できるように、ルーカスの
方法はシクロポリシロキサンを充填剤全体にわた
つて拡散させるために充填剤／シクロポリシロキ
サン混合物を加熱することに基づいている。即
ち、充填剤の処理は気体状反応物質と固体反応物
質との相互作用に依存している。

本発明者は、驚くべきことには、粉末材料、例
えばフユームドシリカと有機またはオルガノシロ
キサン液体、例えばシクロポリシロキサンおよび
好ましくは無極性または僅かに極性である他の多
数の材料と相互作用させ、しかる後この液体を蒸
発させることにより、許容範囲の越える多量の凝
集塊や粗粒を生じることなく、粉末材料の嵩密度
を著しく増加させ得ることを見出した。

発明の開示 本発明の目的は、低い嵩密度の材料の嵩密度を
増加する方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、許容範囲を超える多量の
凝集塊や粗粒を形成することなく、低い嵩密度の
材料の嵩密度を増加する方法を提供することにあ
る。

本発明のさらに地の目的は、低い嵩密度の材料
の嵩密度を増加し、こうして材料を重合体のよう
な基材コンパウンドに一層容易に配合できるよう
にする嵩密度の増加方法を提供することにある。

本発明によれば、 (A) 適当な混合容器に (1) 低い嵩密度の材料と (2) この低い嵩密度の材料を緻密化するのに有
効な量の有機液体またはオルガノポリシロキ
サン液体 を加え、 (B) 上記低い嵩密度の材料と有機またはオルガノ
ポリシロキサン液体を上記低い嵩密度の材料の
体積を減少させるのに有効な時間混合し、そし
て (C) 上記有機またはオルガノポリシロキサン液体
のほヾすべてを除去して嵩密度の増加した材料
を得ることを特徴とする低い嵩密度の材料の嵩
密度を増加する方法が提供される。

特に好適な例では、低い嵩密度の材料がフユー
ムドシリカであり、液体がオクタメチルシクロテ
トラシロキサンである。

これより幾分好適さの劣る例では、液体は１，
１，１−トリクロロエタン、トルエン、ヘキサ
ン、キシレン、ミネラルスピリツト、ジブチルエ
ーテル、イソプロパノール、２−エチルヘキサノ
ール、メチルエチルケトン、ニトロベンゼンおよ
びクロロベンゼンから選ばれる無極性または低い
極性の液体である。

具体的説明 本発明の低い嵩密度の材料の嵩密度を増加する
方法は、 (A) 適当な混合容器に (1) 低い嵩密度の材料と (2) この低い嵩密度の材料を緻密化するのに有
効な量の有機液体またはオルガノポリシロキ
サン液体 を加え、 (B) 上記低い嵩密度の材料と有機またはオルガノ
ポリシロキサン液体を上記低い嵩密度の材料の
体積を減少させるのに有効な時間混合し、そし
て (C) 上記の有機またはオルガノポリシロキサン液
体のほヾすべてを除去して嵩密度の増加した材
料を得る工程を含む。

一般に、低い嵩密度の材料は、通常「粉末」と
して分類できるすべての組成物とすることができ
る。本発明の目的には、粉末は相対的に大きな単
位の微粉砕（機械的粉砕）、燃焼（例えばフユー
ムドシリカ）または化学反応からの沈降により製
造され、コロイド寸法に至る極めて小さな粒度を
有するあらゆる固体の乾燥材料として定義される
（「要約化学辞典（The Condensed Chemical
Dictionary）」、第10版、ジー・ジー・ハウリー
（G.G.Hawley）改編、ヴアン・ノストランド・
レインホールド社（Van Nostrand Reinhold
Company）、1981年、参照）。

本発明の実施にあたつて使用できる粉末として
は、フユームドシリカ、カーボンブラツク、フユ
ームドアルミナおよびエーロゲルがある。

特に重要なのはフユームドシリカで、これは本
発明を実施するにあたつてもつとも好適な低い嵩
密度の材料である。以下説明の便宜上、フユーム
ドシリカは上述した粉末の定義内のあらゆる材料
を包含すると理解してほしい。

上述した低い嵩密度の材料と混合して本発明の
優れた効果を達成し得る液体は極性でも無極性で
もよい。好適な液体は無極性または低い極性の液
体であり、もつとも好適な液体は無極性液体、例
えばオクタメチルシクロテトラシロキサンであ
る。このようなオルガノポリシロキサンの定義に
は一般にアルキルポリシロキサン類が含まれる。
オルガノ基としてはメチル基が好ましいが、オル
ガノ基がメチルである必要はない。

本発明の実施にあたつて使用するのに適当な液
体の例を次に挙げる。

無極性 オクタメチルシクロテトラシロキサン デカメチルシクロペンタシロキサン オクタメチルトリシロキサン デカメチルテトラシロキサン トルエン キシレン ヘキサン類 オクタン類 デカン類 ミネラルスピリツト 低極性 １，１，１−トリクロロエタン クロロベンゼン ニトロベンゼン ジブチルエーテル メチルエチルケトン 極 性 イソプロパノール ブタノール ２−エチルヘキサノール 当業者には明らかなように、ここに特に挙げな
かつた他の多数の粉末および液体が、本発明の要
旨から逸脱することなく、本発明の実施にあたつ
て使用可能である。

本発明の実施にあたつては、低い嵩密度の材料
を適当な混合容器に、この低い嵩密度の材料を緻
密化するのに有効な量の液体とともに入れる。充
填剤を乱流状態でかきまぜながら、液体を充填剤
に噴霧することにより液体を加えるのが好まし
い。ここで「有効量の液体」とは、最初の低い嵩
密度の材料の体積を減少させるのに十分な量の液
体を意味する。勿論、有効量の液体を決める要因
は、低い嵩密度の材料、使用液体および充填剤と
液体の混合の強さによつて変わる。しかし当業者
であれば余分な実験を行うことなくこのような決
定を行うことができるはずである。

一般的な指針としては、使用できる液体の最小
量は、粉末材料の粒子の実質的にすべてを「濡ら
す」か、接触し、これにより粉末材料の体積を混
合につれて減少させるのに十分な量でなければな
らない。望ましい液体の最大量は、混合後に過剰
な液体が存在することを示す十分な量である。し
かし、粉末と液体の混合完了後、例えば蒸発によ
り液体を除去するので、上限はない。特にフユー
ムドシリカとオクタメチルシクロテトラシロキサ
ンの混合物を例にすると、フユームドシリカの重
量に基づいて約15重量％以上、より好ましくは約
60重量％以上のオクタメチルシクロテトラシロキ
サンが存在する必要がある。以下に示す実施例か
らもわかるように、有効量の液体は重量基準でフ
ユームドシリカの３倍量のように多量の液体とす
るのがよい。

低い密度の材料と有機またはオルガノシロキサ
ン液体との混合は強力な攪拌を行う混合容器、例
えばミキサまたはブレンダで行うのが好ましく、
これにより確実に粒状材料の実質的にすべてを液
体で濡らす。しかし、本発明の目的には、用語
「混合容器」または「適当な容器内での混合」お
よび他の同様の用語は、液体による粉末の濡れを
達成するあらゆる手段を包含するものである。例
えば、ロール練り、噴霧、流動化および攪拌のよ
うな方法はすべて本発明を実施するための使用可
能な均等手段である。本発明の方法は回分（バツ
チ）式でも連続式でも行い得ることも当業者には
理解できるはずである。

混合を行うのに必要な時間は当初の低い嵩密度
の材料の体積を減少させるのに十分でなければな
らない。従つて、混合時間は５−10秒のような短
時間から１時間またはそれ以上までの範囲とな
る。勿論、混合時間は、本発明を実施するのに用
いる特定の低い嵩密度の材料および液体、混合の
強さそして液体の使用量によつて決まる。当業界
の通常の知識を有する者なら、余分な実験を行う
ことなく有効な混合時間を定めることができるは
ずである。

混合後に、当初の低い嵩密度の材料の体積が実
質的に変わつていなかつたら、追加量の液体を加
え混合をさらに適当な時間継続すればよい。当初
の低い嵩密度の材料の体積を所望なだけ減少させ
るまでこの手順を続けることができる。

さらに、場合によつては、後で液体を蒸発によ
り除去するので、段階的に進行させるのが有利な
こともある。容易に理解できるように、液体の量
が少なければ、液体を蒸発させるのに要するエネ
ルギーも少なくなる。

本発明は、別の密度増加処理を受けていない材
料の密度増加に限定されないことを理解すべきで
ある。例えば、機械的または他の手段により予め
部分的に緻密化されているフユームドシリカをさ
らに緻密化することも本発明の要旨の範囲内に入
る。

低い嵩密度の材料を液体と、低い嵩密度の材料
の体積を減少させるのに有効な時間混合した後、
液体を混合物から除去する。代表的には混合物か
ら液体の除去は蒸発させるだけで達成される。し
かし、粉末および液体の種類によつては、液体の
蒸発を減圧下で行つたり、最初に過により液体
の大部分を除去したりするのが望ましい。粉末か
らの液体を除去する別法が当業者には自明であろ
うが液体を除去する手段としては蒸発がもつとも
好適である。

粉末から液体のほヾすべてを除去するのに必要
な時間は主として、使用した液体の種類と調製し
たバツチの大きさによつて決まる。乾燥工程の完
了は数分毎に乾燥中の粉末を検査することにより
調べることができる。あるいはもつと好都合なや
り方としては、乾燥時間を長時間、例えば少量の
バツチの場合には１時間、多量のバツチの場合に
は１夜継続するだけでよい。勿論、液体の沸点が
低く、そして液体／充填剤混合物をパージガス、
例えば窒素の存在下で乱流攪拌する場合には、液
体の除去がずつと早く行われる。他方、液体の沸
点が高い場合、処理温度が比較的低い場合、パー
ジガスを用いない場合、そして充填剤／液体混合
物の攪拌が弱い場合に本発明の方法はもつとゆつ
くり行われる。

本発明に従つて低い嵩密度の材料を緻密化する
ことにより得られる材料、特に充填剤、例えばフ
ユームドシリカは著しく大きい嵩密度を有し、許
容範囲を超える量の凝集塊や粗粒を含有せず、他
の材料、例えば室温硬化性（RTV）組成物の製
造に使用するシリコーン重合体に容易に混入する
ことができる。

当業者が本発明をよく理解することができるよ
うに、以下に実施例を例示として挙げるが、これ
らはいかなる意味でも本発明を限定しようとする
ものではない。特記しない限り、「部」はすべて
重量基準である。

実施例 実施例 １ 密度2.2lb／ft³のフユームドシリカ44ｇを入れ
た１ガロンのワークリング（Waring ）ブレン
ダ中に、132ｇのオクタメチルシクロテトラシロ
キサン液体を噴霧した。２成分を約１分間強力に
混合した。濡れたフユームドシリカが占める体積
は最初の濡れていない充填剤の体積の約３分の１
である。

次にサンプルをオーブン中に200℃で２時間入
れ、時々かきまぜ、液体をすべて蒸発させた。フ
ユームドシリカ充填剤の嵩密度を測定したところ
8.5lb／ft³であつた。

この充填剤を次にルーカスの米国特許第
2938009号に従つて、270℃でオクタメチルシクロ
テトラシロキサンで化学処理し、その後室温硬化
性シリコーンシーラント組成物に加えた。この充
填剤のRTVシーラント組成物への分散状態は、
本発明による緻密化をしていない同じフユームド
シリカから得られる同じシーラントと同様に良好
であつた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (A) 適当な混合容器に (1) 低い嵩密度のフユームドシリカと (2) この低い嵩密度の材料を緻密化するのに有
   効なオルガノポリシロキサン液体の上記(1)の
   重量を基準にして少なくとも60重量％ を加え、 (B) 上記の低い嵩密度の材料とオルガノポリシロ
   キサン液体を上記の低い嵩密度の材料の体積を
   減少させるのに有効な時間混合し、 そして (C) 上記の低い嵩密度の材料から上記のオルガノ
   ポリシロキサン液体のほぼすべてを除去して実
   質的に凝集塊及び粗粒を含有せず、嵩密度の増
   加した材料を得る ことを特徴とするフユームドシリカの嵩密度の増
   加方法。 ２ オルガノポリシロキサン液体が無極性の液体
   である特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ オルガノポリシロキサン液体がオクタメチル
   シクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペン
   タシクロキサン、オクタメチルトリシロキサンお
   よび、デカメチルテトラシロキサンから選ばれる
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４ オルガノポリシロキサン液体がオクタメチル
   シクロテトラシロキサンである特許請求の範囲第
   １項記載の方法。 ５ 工程(A)において、低い嵩密度の材料を乱流状
   態で混合しながらオルガノポリシロキサン液体を
   噴霧により混合容器に加える特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 ６ 低い嵩密度のフユームドシリカを予め部分的
   に緻密化しておく特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ７ 部分的緻密化を機械的手段によつて行う特許
   請求の範囲第６項記載の方法。 ８ オルガノポリシロキサン液体のほぼすべての
   除去を蒸発により行う特許請求の範囲第１項記載
   の方法。 ９ (A) 適当な混合容器に (1) 100重量部のフユームドシリカと (2) 少なくとも60重量部のオクタメチルシクロ
   テトラシロキサン を加え、 (B) 上記フユームドシリカとオクタメチルシクロ
   テトラシロキサンを約１分間混合し、 (C) 上記オクタメチルシクロテトラシロキサンの
   ほぼすべてを蒸発させて嵩密度の増加したフユ
   ームドシリカを得る 特許請求の範囲第１項記載の方法。 １０ 工程(C)の後、上記フユームドシリカをオク
   タメチルシクロテトラシロキサンで少なくとも
   250℃の温度で加熱することにより処理する工程
   を更に含む特許請求の範囲第９項記載の方法。