JPH0561291B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0561291B2
JPH0561291B2 JP59207236A JP20723684A JPH0561291B2 JP H0561291 B2 JPH0561291 B2 JP H0561291B2 JP 59207236 A JP59207236 A JP 59207236A JP 20723684 A JP20723684 A JP 20723684A JP H0561291 B2 JPH0561291 B2 JP H0561291B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
filler
polymer
parts
silicone polymer
free
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP59207236A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS60108465A (en
Inventor
Harupin Fuitsujerarudo Toomasu
Saimon Razano Jon
Robaato Suteguman Todo
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of JPS60108465A publication Critical patent/JPS60108465A/en
Publication of JPH0561291B2 publication Critical patent/JPH0561291B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00Mixing; Kneading
    • B29B7/80Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29B7/88Adding charges, i.e. additives
    • B29B7/90Fillers or reinforcements, e.g. fibres
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B9/00Making granules
    • B29B9/12Making granules characterised by structure or composition
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/02Agglomerated materials, e.g. artificial aggregates
    • C04B18/022Agglomerated materials, e.g. artificial aggregates agglomerated by an organic binder
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C08J3/203Solid polymers with solid and/or liquid additives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C08J3/22Compounding polymers with additives, e.g. colouring using masterbatch techniques
    • C08J3/226Compounding polymers with additives, e.g. colouring using masterbatch techniques using a polymer as a carrier
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00Use of pretreated ingredients
    • C08K9/08Ingredients agglomerated by treatment with a binding agent
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2083/00Use of polymers having silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only, in the main chain, as moulding material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/06Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
    • B29K2105/16Fillers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2483/00Use of polymers having silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only, in the main chain, as filler
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2383/00Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Derivatives of such polymers
    • C08J2383/04Polysiloxanes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2483/00Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Derivatives of such polymers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

発明の背景 本発明は充填材を高密度化または圧密する方法
ならびにその方法でつくつた組成物に関する。さ
らに詳しくは本発明は、補強充填材、例えばフユ
ームドシリカおよび沈降シリカまたは増量充填
材、例えば石英粉末および炭酸カルシウムを、こ
のような充填材をシリコーン重合体と配合して、
現在の高密度化法で得られるのより高い密度を有
する自由流動性粉末をつくることによつて高密度
化する方法に関する。 補強充填材、例えばヒユームドシリカおよび沈
降シリカは当業界でよく知られている。基本的に
は、これらの充填材は極めて細かく細分された形
態の二酸化珪素粒子であり、1μm以下の、好まし
くは500mμ以下の、もつとも好ましくは100mμ以
下の粒度を有する。従つてこれら材料の比表面積
は粒度に対応して数m2/g乃至数百m2/g、例え
ば10〜400m2/gの間にある。同様にその密度は
対応して約3〜5ポンド/立方フイートの範囲に
ある。一般にこのような補強充填材はシリコーン
組成物に高い引張強さと硬さを与えるために添加
する。 微粉砕シリカを製造する一つの方法では、揮発
性珪素ハロゲン化物、好ましくはクロロシランを
発熱性加水分解に付して次の反応式(四塩化珪素
の場合)に従つて気相で酸化物を生成する。 SiCl4+2H2+O2→SiO2+4HCl このような発熱性加水分解法は当業界でよく知ら
れており、例えば米国特許第3954945号、英国特
許第1121278号および同第1121279号に開示されて
いる。 微粉砕二酸化珪素粒子を製造する別の既知方法
では、アルカリ金属珪酸塩溶液から酸、例えば炭
酸または硫酸でシリカを沈降させる。こうして得
たゲルを過し、洗い、乾燥し、また必要なら微
砕して約10〜数百m2/gの表面積を有する沈降シ
リカ充填材を得る。 さらに、酸化物と炭素の混合物に電気アーク炉
で還元処理を施こして、一酸化炭素と金属酸化物
のガス混合物を得るようにし、次に燃焼が完全に
なるようにかつ温度が凝集を避けるのに十分に低
くなるように注意しながら、上記混合物を燃焼す
ることが知られている。このような方法が、例え
ば米国特許第2862792号および同第3311451号に記
載されている。 当業者は上述した補強充填材の製造方法ならび
に他の適当な方法に精通していよう。 増量充填材、例えば石英粉末、珪藻土、酸化亜
鉛、二酸化チタン、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、
酸化鉄なども当業界でよく知られている。増量充
填材を組成物に含有させるのは通常、コストを下
げるためだけでなく、(ジユロメータ)硬度を増
し伸びを少なくするためでもある。 補強充填材は通常特定の目的に適当なシリコー
ン組成物を配合する上で臨界的であるが、かゝる
充填材にはその密度が低いので輸送したり貯蔵し
たりするのに少し不経済であるという欠点があ
る。多量の充填材を必要とする配合業者やコンパ
ウンド業者は、例えば貨車による輸送に割増し料
金を支払わねばならない。貨車には重量基準で大
量の充填材を積載できないからである。さらに、
配合業者は充填材を受取ると今度は適当な貯蔵面
積、例えば倉庫、サイロなどのために金を払わな
ければならず、これがコストをさらに増し、その
増大したコストは最終的に最終顧客または最終使
用者にまわされる。 従つて、輸送コストを下げるために充填材の密
度を増加する手段を提供することが強く望まれて
いる。さらに、他のシリコーン重合体に簡単かつ
迅速に混ぜ合わせて効率と生産性を上げることの
できる密度の増加した補強または増量充填材を提
供することも強く望まれている。 粉末材料を密度増加および造粒する装置が
Oldhamらの米国特許第3114930号に開示されて
いる。Oldhamらの装置は真空を用いて通気粉末
材料から空気を除去し、これにより体積を少なく
する。 Lofflerの米国特許第3632247号はOldhamの米
国特許を発展させたものである。複数の真空シリ
ンダを異なる真空度を必要とする複数群に配置
し、共通真空ラインに接続し、これらの真空シリ
ンダ間で粉末を圧縮し脱気する。真空ライン内の
弁制御手段によりシリンダ群それぞれ真空圧を自
動的かつ連続的に調節する。 Carterの米国特許第3664385号では、回転スク
リユ・フイーダを用いて微粉砕粒状材料を圧縮す
る。粒状材料をスリーブに沿つて軸線方向に前進
させる。このときスリーブ内の粒子の隙間の空気
はスリーブ内圧にある。スリーブ内圧より低い吸
引圧をスリーブの外部にかけて材料の粒子間から
空気を引抜いて圧縮を達成する。 Kongsgaardenの米国特許第4126423号に開示
されたシリカ粉の圧縮方法では、シリカ粉を両端
の閉じたドラムに入れ、そこで混転する。
Kongsgaardenの米国特許第4126424号はシリカ
粉を圧縮する別法を開示しており、この方法では
シリカ粉をホツパに入れた後、加圧空気をホツパ
中に注入する。加圧空気は十分な強さでホツパ内
のシリカ粉を流動化するとともにシリカ粉を攪拌
状態に維持する。空気での処理が完了したところ
で、材料のかさ密度が最大300%だけ増加した。 Leonらの米国特許第4325686号に開示された粉
末高密度化装置では、1対の向い合つたガス透過
性ベルトを共通軸線の両側に配置して、ベルトの
隣接面間にほゞ収束する高密度化区域を区画す
る。ガス透過性ベルトを高密度化区域の収束端に
向つてほゞ等速度で駆動し、高密度化すべき粉末
材料を高密度化区域の末広端に十分な割合で供給
してほゞ完全な粉末充填状態を維持する。 Kratelらの米国特許第4326852号に、減圧をフ
イルタ面にかけることにより、50m2/g以上の表
面積を有する二酸化珪素のかさ重量を増加する方
法が開示されている。ここでは、二酸化珪素をス
クリユコンベヤで移動し、スクリユコンベヤの長
さ方向軸線をフイルタ面に平行に配置する。送給
方向に沿つてネジ山ピツチが減少するスクリユが
好適である。 上述した特許に従つて調整した充填材は高密度
化工程を経ないものより著しく密であるが、この
ような充填材を粘調な粘着性シリコーン重合体に
練込むのは依然として困難で、時間がかゝり、ど
ちらかといえば経費もかゝる。その上、密度は輸
送や貯蔵の大幅は節約をはかれる程ではない。 従つて、もつと密度の大きい補強および増量充
填材を製造する手段を提供するのが非常に望まし
い。さらに、他のシリコーン重合体と簡単かつ迅
速に混合できる密な充填材を提供するのが望まし
い。 発明の要旨 本発明の第一の目的は、補強および増量充填材
をシリコーン重合体またはその混合物と配合する
ことにより、補強および増量充填材の密度を増加
する方法を提供することにある。 本発明の第二の目的は、さらに加工してシリコ
ーンゴムまたはシリコーンエラストマーを形成す
る予定のシリコーン組成物に簡単かつ迅速に配合
できる、シリコーン重合体と充填材の易流動性混
合物を製造する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 (i) 100重量部の、25℃で約1000〜200000000セ
ンチポアズの範囲の粘度を有するシリコーン
重合体またはシリコーン重合体混合物、およ
び (ii) (a) 上記シリコーン重合体100重量部当り
50〜500重量部の補強充填材、 (b) 上記シリコーン重合体100重量部当り400
〜5000重量部の増量充填材および (c) 上記(a)と(b)の混合物から選択される充填
材を入れ、 (B) 上記シリコーン重合体と上記充填材を十分な
時間混合して自由流動性の高密度化粒状混合物
を得ることよりなる重合体で高密度化した充填
材の製造方法が提供される。 なお、LinkおよびScarbelの米国特許第
3824208号がまつたく別の問題を解決する、即ち
粘稠な粘着性重合体から易流動性粒状重合体を形
成する類似方法を規定している。Linkおよび
Scarbelも充填材と重合体を混合している。広義
な観点では、LinkおよびScarbelに開示された粘
稠な、粘着性、凝集性重合体から自由流動性粒状
混合物を製造する方法は、(a)出発重合体を寸法
0.1ミクロン〜25.4mmの範囲の粒子に粉砕し、 (b) この重合体粒子を重合体100部当り15部以
上、好ましくは20〜900部の充填材と混合
し、 (c) 得られる自由流動性混合物を回収する工程
よりなる。この特許にはさらに、工程(a)と
(b)を同時に行い得ることが教示されてい
る。 LinkおよびScarbelの目的は、粘稠な粘着性重
合体から自由流動性粒状混合物を製造する方法を
提供して、熱硬化性ゴムの連続製造方法を提供す
ることにあつた。ジオルガノポリシロキサンおよ
び充填材に加えて、LinkおよびScarbelは加工助
剤、結合剤、熱安定剤、触媒、難燃剤その他の添
加剤を含有させることを考慮している。Linkお
よびScarbelの開示によれば、得られる自由流動
性混合物を配合して熱硬化性または室温硬化性組
成物を形成することができる。 LinkおよびScarbelの教示によれば、重合体お
よび充填材を、重合体−充填材混合物を自由流動
性にするのに有効な時間の間だけ混合すべきであ
る。混合物の密度は、装置の選択に関する場合を
除いては重要でない。LinkおよびScarbelに教示
された時間を超えて混合することにより重合体で
高密度化された充填材を得ることは開示も示唆も
されていない。実際、LinkおよびScarbelは、均
一な自由流動性混合物を得るのに要する時間を超
えて混合するのは、このような混合により生じる
熱が混合物を凝集させるので、望ましくないと教
示している。 上述したLinkおよびScarbelの教示とは全く逆
に、本発明者らは、驚くべきことには、自由流動
性混合物を形成するのに要する時間を超えて充填
材と重合体を混合すると、加工し得ない重合体の
塊り(マス)よりもむしろ密度の増加した混合物
となることを見出した。 発明の詳述 本発明の重合体で高密度化した補強および増量
充填材の製造方法は、本質的に (A) 適当な混合容器に (i) 100重量部の、25℃で約1000〜200000000セ
ンチポアズの範囲の粘度を有するシリコーン
重合体またはシリコーン重合体混合物、およ
び (ii) (a) 上記シリコーン重合体100重量部当り
50〜500重量部の補強充填材、 (b) 上記シリコーン重合体100重量部当り400
〜5000重量部の増量充填材および (c) 上記(a)と(b)の混合物から選択される充填
材を入れ、 (B) 上記シリコーン重合体と上記充填材を十分な
時間混合して自由流動性の高密度化した粒状混
合物を得る工程から本質的になる。 一般に、シリコーン重合体は25℃で約1000〜
200000000センチポアズの範囲の粘度を有するオ
ルガノポリシロキサンである。このような重合体
は一般式: で表わされる。ここでRは一価の炭化水素基、一
価のハロゲン化炭化水素基およびシアノアルキル
基よりなる群から選択され、nは1.95〜2.1の範
囲で変わる。シリコーン重合体の粘度が25℃で約
100000〜50000000センチポアズの範囲にあるのが
一層好ましく、粘度が25℃で100000〜40000000セ
ンチポアズの範囲にあるのがもつとも好ましい。 適当なR基としては、アルキル基、例えばメチ
ル、エチル、プロピルおよびブチル;アリール
基、例えばフエニル、トリルおよびキシリル;ア
ラルキル基、例えばベンジルおよびフエニルエチ
ル;シクロアルキルおよびシクロアルケニル基、
例えばシクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロ
ペンテニルおよびシクロヘキセニル;アルケニル
基、例えばビニル、アリルおよびブテニル;アル
カリール基;シアノアルキル基:ハロアルキル
基;ハロアルケニル基およびハロアリール基が挙
げられる。シリコーン重合体がメチル基、ビニル
基またはその両者を含有するのが好ましい。本発
明の範囲内に入るとみなされるシリコーン重合体
は当業者によく知られている。しかし、もつと詳
しい説明に興味のある読者は、Linkおよび
Scarbelの米国特許第3824208号を参照されたい。 上式の重合体の範囲内には、一般式: の重合体および2つ以上の異なるジオルガノシロ
キサン単位を含む共重合体の混合物も包含され
る。そのほかに、このような共重合体がブロツク
共重合体であるかランダム重合体であるかも重要
でない。本発明の範囲内の共重合体の例には、ジ
メチルシロキサン単位とメチルフエニルシロキサ
ン単位の共重合体、メチルフエニルシロキサン単
位、ジフエニルシロキサン単位、ジメチルシロキ
サン単位およびメチルビニルシロキサン単位の共
重合体、それにメチルビニルシロキサン単位、ジ
メチルシロキサン単位およびジフエニルシロキサ
ン単位の共重合体がある。このタイプの共重合体
も当業者によく知られている。 本発明の補強充填材は当業界でよく知られてお
り、例えばヒユームドシリカ、処理したフユーム
ドシリカ、沈降シリカ、処理した沈降シリカ、シ
リカエーロゲルおよび処理したシリカエーロゲル
である。補強充填材はフユームドシリカおよび処
理したフユームドシリカから選択するのが好まし
く、未処理のフユームドシリカとするのがもつと
も好ましい。これらの充填材は周知の方法、例え
ば前述した特許に記載された通りの方法で製造す
ることができる。そのほかに、本発明に使用する
補強充填材はLucasの米国特許第2938009号に記
載されているように処理することができる。この
特許の方法では、シリカ充填材を環状シロキサ
ン、例えばオクタメチルシクロテトラシロキサン
で処理して、ある量のジオルガノシロキサン基を
シリカ充填材のヒドロキシル基に付着、置換また
は結合する。補強充填材、例えばフユームドシリ
カまたは沈降シリカを、米国特許第3024126号に
開示されているように、珪素−窒素化合物、例え
ば珪素−アミン化合物で処理することもできる。
本発明の範囲内の処理したシリカ充填材を製造す
る別法では、米国特許第3635743号に記載されて
いるように、充填材をヒドロキシルアミンおよび
シラザン化合物で別々に処理するか、充填材を環
状シロキサンおよびシラザン化合物で処理する。
上述した特許の開示内容を本発明の先行技術とし
て参考までに示した。勿論、適当な補強充填材ま
たは処理した補強充填材の混合物を用いることも
本発明の範囲内に入る。 本発明を実施するにあたつて、一般に、補強充
填材をシリコーン重合体と、シリコーン重合体
100重量部当り約50〜400重量部の充填材の割合で
混合する。ポリシロキサン100重量部当り100〜
250重量部の充填材を加えるのが好ましく、シリ
コーン重合体100重量部当り100重量部の補強充填
材を加えるのがもつとも好ましい。 本発明に用いる補強シリカ充填材は、その表面
積が20m2/g以上でなければならず、好ましくは
50m2/g以上でなければならない。100,200,
300m2/g以上の表面積を有する補強充填材がも
つとも好ましい。 自由流動性の重合体で高密度化した補強充填材
の密度は、勿論、充填材対重合体の比、使用した
充填材および重合体の種類、ブレード速度および
混合時間に応じて変わる。例えば、1部のフユー
ムドシリカと1部の粘度20000000センチポアズの
重合体とから混合物を形成すると、自由流動性の
重合体で高密度化した補強充填材の密度は25〜30
ポンド/立方フイート程度となる。他方、混合物
を5部の充填材と1部の重合体とから形成する
と、密度は6〜8ポンド/立方フイート程度とな
る。本発明の範囲内の好ましい自由流動性の重合
体で高密度化した補強充填材は第I表に記載した
通りの密度と混合時間を有する。
BACKGROUND OF THE INVENTION This invention relates to a method of densifying or consolidating fillers and compositions made by the method. More particularly, the present invention provides reinforcing fillers, such as fumed silica and precipitated silica, or extending fillers, such as quartz powder and calcium carbonate, by blending such fillers with silicone polymers.
The present invention relates to a method of densification by creating free-flowing powders with higher densities than are obtainable with current densification methods. Reinforcing fillers such as fumed silica and precipitated silica are well known in the art. Basically, these fillers are silicon dioxide particles in very finely divided form and have a particle size of less than 1 μm, preferably less than 500 mμ, and most preferably less than 100 mμ. The specific surface area of these materials is therefore between a few m 2 /g and several hundred m 2 /g, for example between 10 and 400 m 2 /g, depending on the particle size. Similarly, its density is correspondingly in the range of about 3 to 5 pounds per cubic foot. Generally, such reinforcing fillers are added to silicone compositions to provide high tensile strength and hardness. One method of producing finely divided silica involves subjecting a volatile silicon halide, preferably a chlorosilane, to exothermic hydrolysis to form an oxide in the gas phase according to the following reaction equation (for silicon tetrachloride): do. SiCl 4 +2H 2 +O 2 →SiO 2 +4HCl Such exothermic hydrolysis methods are well known in the art and are disclosed, for example, in US Pat. . Another known method of producing finely divided silicon dioxide particles involves precipitating silica from an alkali metal silicate solution with an acid, such as carbonic acid or sulfuric acid. The gel thus obtained is filtered, washed, dried and, if necessary, ground to obtain a precipitated silica filler having a surface area of about 10 to several hundred m 2 /g. Furthermore, the oxide and carbon mixture is subjected to reduction treatment in an electric arc furnace to obtain a gas mixture of carbon monoxide and metal oxide, and then the temperature is adjusted to ensure complete combustion and avoid agglomeration. It is known to combust such mixtures, taking care to ensure that the temperature is sufficiently low. Such methods are described, for example, in US Pat. No. 2,862,792 and US Pat. No. 3,311,451. Those skilled in the art will be familiar with the methods of manufacturing reinforcing fillers described above as well as other suitable methods. Extending fillers such as quartz powder, diatomaceous earth, zinc oxide, titanium dioxide, zinc oxide, calcium carbonate,
Iron oxides and the like are also well known in the art. Extending fillers are usually included in the composition not only to reduce cost, but also to increase (durometer) hardness and reduce elongation. Reinforcing fillers are usually critical in formulating silicone compositions suitable for a particular purpose, but their low density makes them somewhat uneconomical to transport and store. There is a drawback. Formulators and compounders who require large quantities of filler must pay a premium for transportation, for example by railcar. This is because freight cars cannot carry a large amount of filler based on weight. moreover,
Once the compounder receives the fill material, he must now pay for suitable storage space, e.g. warehouses, silos, etc., which further adds to the cost, which is ultimately transferred to the end customer or end use. be passed on to someone else. Therefore, it would be highly desirable to provide a means to increase the density of fillers to reduce shipping costs. Additionally, it would be highly desirable to provide an increased density reinforcing or bulking filler that can be easily and quickly incorporated into other silicone polymers to increase efficiency and productivity. Equipment for increasing density and granulating powder materials
As disclosed in Oldham et al., US Pat. No. 3,114,930. The device of Oldham et al. uses a vacuum to remove air from the aerated powder material, thereby reducing volume. Loffler US Pat. No. 3,632,247 is an evolution of Oldham's US patent. A plurality of vacuum cylinders are arranged in groups requiring different degrees of vacuum, connected to a common vacuum line, and powder is compressed and degassed between these vacuum cylinders. Valve control means in the vacuum line automatically and continuously adjust the vacuum pressure in each group of cylinders. In Carter, US Pat. No. 3,664,385, a rotating screw feeder is used to compress finely ground particulate material. The particulate material is advanced axially along the sleeve. At this time, the air in the gaps between the particles in the sleeve is at the internal pressure of the sleeve. Compression is achieved by applying a suction pressure to the outside of the sleeve, which is lower than the internal pressure of the sleeve, to draw air from between the particles of the material. In the silica powder compaction method disclosed in Kongsgaarden, US Pat. No. 4,126,423, silica powder is placed in a drum with closed ends and tumbled there.
Kongsgaarden, US Pat. No. 4,126,424, discloses an alternative method for compressing silica powder in which the silica powder is placed in a hopper and then pressurized air is injected into the hopper. The pressurized air has sufficient strength to fluidize the silica powder in the hopper and maintain the silica powder in an agitated state. Once the air treatment was completed, the bulk density of the material increased by up to 300%. The powder densification apparatus disclosed in Leon et al., U.S. Pat. Demarcate the densification area. The gas permeable belt is driven at a substantially constant speed toward the convergent end of the densification zone, and the powder material to be densified is fed at a sufficient rate to the divergent end of the densification zone to form a substantially complete powder. Maintain filling condition. US Pat. No. 4,326,852 to Kratel et al. discloses a method for increasing the bulk weight of silicon dioxide having a surface area of 50 m 2 /g or more by applying reduced pressure to the filter surface. Here, the silicon dioxide is moved by a screw conveyor, and the longitudinal axis of the screw conveyor is arranged parallel to the filter surface. Screws with decreasing thread pitch along the feed direction are preferred. Although fillers prepared according to the above-mentioned patents are significantly denser than those without the densification process, incorporating such fillers into viscous, sticky silicone polymers remains difficult and time consuming. It's expensive, and if anything, it's expensive. Moreover, the density is not high enough to allow significant savings in transportation and storage. Accordingly, it would be highly desirable to provide a means for producing highly dense reinforcing and bulking fillers. Additionally, it would be desirable to provide a dense filler that can be easily and quickly mixed with other silicone polymers. SUMMARY OF THE INVENTION It is a primary object of the present invention to provide a method of increasing the density of reinforcing and extending fillers by compounding them with silicone polymers or mixtures thereof. A second object of the present invention is to provide a method for producing free-flowing mixtures of silicone polymers and fillers that can be easily and quickly incorporated into silicone compositions intended for further processing to form silicone rubbers or silicone elastomers. It is about providing. According to the present invention, (A) in a suitable mixing vessel (i) 100 parts by weight of a silicone polymer or silicone polymer mixture having a viscosity in the range of about 1000 to 200 million centipoise at 25°C, and (ii) ( a) Per 100 parts by weight of the above silicone polymer
50 to 500 parts by weight of reinforcing filler; (b) 400 parts by weight per 100 parts by weight of the above silicone polymer;
~5000 parts by weight of an extender filler and (c) a filler selected from a mixture of (a) and (b) above; (B) mixing the silicone polymer and the filler for a sufficient period of time; A method of making a polymer densified filler is provided comprising obtaining a flowable densified particulate mixture. Please note that Link and Scarbel's U.S. patent no.
No. 3,824,208 defines a similar method for solving a very different problem, namely forming free-flowing particulate polymers from viscous sticky polymers. Link and
Scarbel also mixes fillers and polymers. Broadly speaking, the method disclosed in Link and Scarbel for making free-flowing particulate mixtures from viscous, sticky, cohesive polymers involves (a)
(b) mixing the polymer particles with at least 15 parts, preferably between 20 and 900 parts of filler per 100 parts of polymer; (c) the resulting free-flowing The process consists of the step of recovering the sexual mixture. The patent further states that step (a)
It is taught that (b) can be done simultaneously. The objective of Link and Scarbel was to provide a process for producing free-flowing particulate mixtures from viscous sticky polymers to provide a continuous process for producing thermoset rubbers. In addition to diorganopolysiloxanes and fillers, Link and Scarbel consider including processing aids, binders, heat stabilizers, catalysts, flame retardants, and other additives. According to the Link and Scarbel disclosure, the resulting free-flowing mixture can be formulated to form thermoset or room temperature curable compositions. According to the teachings of Link and Scarbel, the polymer and filler should be mixed for only a period of time effective to render the polymer-filler mixture free-flowing. The density of the mixture is not important except as regards equipment selection. There is no disclosure or suggestion of obtaining a polymer densified filler by mixing for longer than the time taught in Link and Scarbel. In fact, Link and Scarbel teach that mixing for longer than the time required to obtain a homogeneous, free-flowing mixture is undesirable because the heat generated by such mixing causes the mixture to coagulate. Quite contrary to the teachings of Link and Scarbel, discussed above, the present inventors have surprisingly found that mixing the filler and polymer for longer than the time required to form a free-flowing mixture does not result in processing. It has been found that the result is a mixture of increased density rather than a solid polymer mass. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The process for making the polymer densified reinforcing and extending filler of the present invention consists essentially of (A) placing in a suitable mixing vessel (i) 100 parts by weight of about 1,000 to 2,000,000 at 25°C; a silicone polymer or mixture of silicone polymers having a viscosity in the range of centipoise; and (ii) (a) per 100 parts by weight of the above silicone polymer.
50 to 500 parts by weight of reinforcing filler; (b) 400 parts by weight per 100 parts by weight of the above silicone polymer;
~5000 parts by weight of an extender filler and (c) a filler selected from a mixture of (a) and (b) above; (B) mixing the silicone polymer and the filler for a sufficient period of time; It consists essentially of obtaining a flowable, densified granular mixture. Generally, silicone polymers have a temperature of about 1000 ~
It is an organopolysiloxane with a viscosity in the range of 200 million centipoise. Such polymers have the general formula: It is expressed as wherein R is selected from the group consisting of monovalent hydrocarbon groups, monovalent halogenated hydrocarbon groups and cyanoalkyl groups, and n varies from 1.95 to 2.1. The viscosity of silicone polymer is approx.
More preferably, the viscosity is in the range of 100,000 to 5,000,000 centipoise, and even more preferably, the viscosity is in the range of 1,00,000 to 4,000,000 centipoise at 25°C. Suitable R groups include alkyl groups such as methyl, ethyl, propyl and butyl; aryl groups such as phenyl, tolyl and xylyl; aralkyl groups such as benzyl and phenylethyl; cycloalkyl and cycloalkenyl groups,
Examples include cyclohexyl, cycloheptyl, cyclopentenyl and cyclohexenyl; alkenyl groups such as vinyl, allyl and butenyl; alkaryl group; cyanoalkyl group: haloalkyl group; haloalkenyl group and haloaryl group. Preferably, the silicone polymer contains methyl groups, vinyl groups, or both. Silicone polymers considered within the scope of this invention are well known to those skilled in the art. However, readers interested in a more detailed explanation may refer to the Link and
See US Pat. No. 3,824,208 to Scarbel. Within the scope of the polymers of the above formula are the general formula: Also included are mixtures of polymers of and copolymers containing two or more different diorganosiloxane units. Additionally, it is not important whether such copolymers are block copolymers or random copolymers. Examples of copolymers within the scope of the invention include copolymers of dimethylsiloxane units and methylphenylsiloxane units, copolymers of methylphenylsiloxane units, diphenylsiloxane units, dimethylsiloxane units and methylvinylsiloxane units. There are copolymers of methylvinylsiloxane units, dimethylsiloxane units and diphenylsiloxane units. Copolymers of this type are also well known to those skilled in the art. Reinforcing fillers of the present invention are well known in the art, such as fumed silica, treated fumed silica, precipitated silica, treated precipitated silica, silica aerogel and treated silica aerogel. Preferably, the reinforcing filler is selected from fumed silica and treated fumed silica, most preferably untreated fumed silica. These fillers can be manufactured by known methods, such as those described in the aforementioned patents. Additionally, the reinforcing fillers used in the present invention can be treated as described in Lucas, US Pat. No. 2,938,009. In the method of this patent, a silica filler is treated with a cyclic siloxane, such as octamethylcyclotetrasiloxane, to attach, substitute, or bond an amount of diorganosiloxane groups to the hydroxyl groups of the silica filler. Reinforcing fillers, such as fumed silica or precipitated silica, can also be treated with silicon-nitrogen compounds, such as silicon-amine compounds, as disclosed in US Pat. No. 3,024,126.
Alternative methods of making treated silica fillers within the scope of this invention include treating the filler separately with hydroxylamine and silazane compounds, or cyclically treating the filler with hydroxylamine and silazane compounds, as described in U.S. Pat. No. 3,635,743. Treatment with siloxane and silazane compounds.
The disclosures of the above-mentioned patents are shown for reference as prior art to the present invention. Of course, it is also within the scope of the invention to use suitable reinforcing fillers or mixtures of treated reinforcing fillers. In practicing the present invention, the reinforcing filler is generally a silicone polymer and a silicone polymer.
Mix at a ratio of about 50 to 400 parts by weight of filler per 100 parts by weight. 100~ per 100 parts by weight of polysiloxane
Preferably, 250 parts by weight of filler are added, and even more preferably 100 parts by weight of reinforcing filler per 100 parts by weight of silicone polymer. The reinforcing silica filler used in the present invention must have a surface area of 20 m 2 /g or more, preferably
Must be 50m 2 /g or more. 100, 200,
It is also preferred that the reinforcing filler has a surface area of 300 m 2 /g or more. The density of reinforcing fillers densified with free-flowing polymers will, of course, vary depending on the filler to polymer ratio, the type of filler and polymer used, blade speed and mixing time. For example, if a mixture is formed from one part fumed silica and one part polymer with a viscosity of 2,000,000 centipoise, the density of the reinforcing filler densified with the free-flowing polymer will be between 25 and 30 centipoise.
Approximately pounds per cubic foot. On the other hand, if the mixture is formed from 5 parts filler and 1 part polymer, the density will be on the order of 6-8 pounds per cubic foot. Preferred free-flowing polymer densified reinforcing fillers within the scope of this invention have densities and mixing times as set forth in Table I.

【表】 一般に、自由流動性で重合体により高密度化し
た補強充填材の密度は、混合物が最初に自由流動
性粒子になつたときより10%以上高くなければな
らない。密度が約100%以上増加するのが好まし
く、500%程度増加するのがもつとも好ましい。 このような密度増加を得るのに必要な混合時間
は、勿論、ブレード速度、混合機の種類、重合体
の種類と粘度、重合体対充填材の比、および自由
流動性組成物の所望密度に応じて変わる。代表的
には、混合時間は最初に自由流動性混合物を形成
するのに要する時間より50%以上長くなるだろ
う。しかし、もつと代表的には、混合時間は、自
由流動性混合物を形成するのに要する時間の約2
倍の長さとなるだろう。 充填材対重合体比に係わりなく、本発明の重合
体で高密度化した補強充填材はすべて非常に良好
なコンシステンシーをもち、例えばタルクにかな
り似ている。これまでの経験の示すところでは、
1対1の比から幾つかの利点、つまり混合物が最
適の流れを示し、加えて混合物を他のシリコーン
重合体と簡単かつ迅速に混合できるなどの利点が
得られる。本発明の重合体で高密度化した補強充
填材を製造するのに充填材と重合体の1対1混合
物を用いる他の利点は、単位体積当り最大重量の
充填材が得られ、従つて充填材の輸送および貯蔵
が比較的廉価になることである。他方、重合体1
部に対し補強充填材約2.5部の比は、1対1比混
合物の体積の約2倍を占めるにすぎない。従つ
て、補強充填材対シリコーン重合体のもつとも有
利な比は最終使用者の特定の目的に依存すること
が当業者に自明である。最終使用者の関心が主と
して補強充填材を得ることにあるなら、シリコー
ン重合体1部当り充填材3部の比が好ましい。他
方、最終使用者が相当量の補強充填材およびシリ
コーン重合体双方を必要とするなら、約1:1の
比が適当である。 増量充填材、例えば酸化チタン、リトポン、酸
化亜鉛、珪酸ジルコニウム、酸化鉄、珪藻土、炭
酸カルシウム、ガラス繊維、酸化マグネシウム、
酸化第二クロム、酸化ジルコニウム、酸化アルミ
ニウム、石英粉末、焼成クレー、石綿、炭素、黒
鉛およびコルクも本発明の範囲内に包含される。
増量充填材は補強充填材とは物理的性質が異なる
ので、自由流動性の重合体で高密度化した増量充
填材を得るためには増量充填材を相対的に高いレ
ベルで配合しなければならない。一般に、増量充
填材をシリコーン重合体と、重量基準でシリコー
ン重合体1部当り約4部の充填材からシリコーン
重合体1部当り約50部の充填材までの範囲の割合
で混合する。好適実施例では、重合体1部当り9
部の充填材から重合体1部当り35部の充填材まで
の範囲の混合物から重合体で高密度化した増量充
填材を製造する。もつとも好適な実施例では、増
量充填材対シリコーン重合体の比が10:1から
20:1までの範囲にある。 本発明の増量充填材の中では石英粉末、例えば
Minusil がもつとも好ましく、かゝる増量充填
材は約2〜50m2/gの表面積を有する。勿論、表
面積は、増量充填材として使用できる材料が非常
に多種類であるので、広い範囲にわたつて変化す
る。 重合体で高密度化した補強充填材の場合と同様
に、重合体で高密度化した増量充填材の密度は、
充填材対重合体の比および使用する特定の充填材
および重合体に応じて変わる。増量充填材の場
合、適当に高密度化された増量充填材を得るため
には、一般に充填材対重合体の比を上述したよう
に少し高くする。従つて、例えば、重合体1部当
り8部の充填材から混合物を形成すると、重合体
で高密度化した増量充填材の密度は40〜50ポン
ド/立方フイート程度になろう。重合体1部当り
16部の充填材から混合物を形成すると、密度は38
〜45ポンド/立方フイート程度になろうし、32部
の増量充填材を1部のシリコーン重合体と組合せ
ると、密度は約36〜42ポンド/立方フイートの範
囲になろう。本発明の範囲内の自由流動性の重合
体で高密度化した石英粉末増量充填材の密度と推
奨される混合時間を第表に示す。
[Table] Generally, the density of the free-flowing, polymer-densified reinforcing filler should be at least 10% higher than when the mixture was initially reduced to free-flowing particles. Preferably, the density increases by about 100% or more, and even more preferably by about 500%. The mixing time required to obtain such a density increase will, of course, depend on the blade speed, mixer type, polymer type and viscosity, polymer to filler ratio, and the desired density of the free-flowing composition. It changes accordingly. Typically, the mixing time will be 50% or more longer than the time required to initially form a free-flowing mixture. However, typically the mixing time is about twice the time required to form a free-flowing mixture.
It will be twice as long. Regardless of the filler-to-polymer ratio, all reinforcing fillers densified with the polymers of the present invention have a very good consistency, quite similar to, for example, talc. Past experience has shown that
A 1:1 ratio provides several advantages, such as the mixture exhibiting optimal flow, as well as the ability to easily and quickly mix the mixture with other silicone polymers. Another advantage of using a 1:1 mixture of filler and polymer to produce reinforcing fillers densified with the polymers of the present invention is that a maximum weight of filler per unit volume is obtained, thus reducing the fill Transportation and storage of materials will be relatively inexpensive. On the other hand, polymer 1
A ratio of about 2.5 parts reinforcing filler to about 2.5 parts reinforcing filler occupies only about twice the volume of the 1:1 ratio mixture. It will therefore be obvious to those skilled in the art that the most advantageous ratio of reinforcing filler to silicone polymer will depend on the specific objectives of the end user. If the end user's interest is primarily in obtaining a reinforcing filler, a ratio of 3 parts filler per part silicone polymer is preferred. On the other hand, if the end user requires significant amounts of both reinforcing filler and silicone polymer, a ratio of about 1:1 may be appropriate. Extending fillers such as titanium oxide, lithopone, zinc oxide, zirconium silicate, iron oxide, diatomaceous earth, calcium carbonate, glass fiber, magnesium oxide,
Also included within the scope of this invention are chromic oxide, zirconium oxide, aluminum oxide, quartz powder, calcined clay, asbestos, carbon, graphite and cork.
Because extender fillers have different physical properties than reinforcing fillers, relatively high levels of extender fillers must be incorporated to obtain densified extender fillers with free-flowing polymers. . Generally, the extending filler is mixed with the silicone polymer in proportions ranging from about 4 parts filler per part silicone polymer to about 50 parts filler per part silicone polymer, by weight. In a preferred embodiment, 9 parts per part of polymer.
Extended fillers densified with polymers are prepared from mixtures ranging from 1 part filler to 35 parts filler per part polymer. In a most preferred embodiment, the ratio of extending filler to silicone polymer is from 10:1.
It is in the range of up to 20:1. Among the extending fillers of the invention are quartz powder, e.g.
Minusil is also preferred, and such bulking filler has a surface area of about 2 to 50 m 2 /g. Of course, the surface area will vary over a wide range due to the large variety of materials that can be used as extender fillers. As in the case of polymer-densified reinforcing fillers, the density of polymer-densified extended fillers is
It will vary depending on the filler to polymer ratio and the particular filler and polymer used. In the case of extended fillers, the filler to polymer ratio is generally slightly higher, as discussed above, in order to obtain a suitably densified extended filler. Thus, for example, if a mixture is formed from 8 parts filler per part polymer, the density of the polymer densified extended filler will be on the order of 40-50 pounds per cubic foot. per part of polymer
Forming a mixture from 16 parts of filler, the density is 38
It would be on the order of ~45 lbs/ft3, and when 32 parts of bulk filler is combined with 1 part silicone polymer, the density would be in the range of about 36-42 lbs/ft3. The densities and recommended mixing times for quartz powder extended fillers densified with free-flowing polymers within the scope of this invention are shown in Table 1.

【表】 R○
純Minusil − 36
今日までの経験によれば、増量充填材対シリコ
ーン重合体の比を9:1から35:1までとするの
が好ましく、10:1から20:1までとするのがも
つとも好ましい。 本発明の実施にあたつては、シリコーン重合体
と有効量の補強充填材、増量充填材またはこれら
の混合物とを適当な混合容器または混合装置、例
えばヘンシエル(Henschel)ミキサに入れる。
攪拌手段、通常1枚または複数枚のブレードを作
動させて重合体と充填材を混合または配合し、直
径約1〜100μmの自由流動性のほゞ球形の粒子を
形成する。粒子直径が10〜75μmの範囲にあるの
が好ましく、20〜50μmの範囲にあるのがもつと
も好ましい。 最初に重合体を混合容器または装置に入れ、混
合しながら連続的または回分式に充填材を混合容
器に加えることも本発明の範囲内に包含される。 適当な混合装置のブレードは、代表的には、1
〜108インチまたはそれ以上の半径のもつ。たゞ
一つの必須条件は、混合手段のブレード寸法とブ
レード速度とが適正な組合せになつていることで
ある。一般に、この組合せは108インチのブレー
ドの場合の40回転/分から1インチのブレードの
場合の約25000回転/分まで変わる。すぐに理解
できるように、ブレード半径が大きければ大きい
程、ブレード速度は低い速度が許容できる。即
ち、臨界的であるのはブレードの先端速度であ
る。攪拌機または混合手段に関するもつと詳しい
情報に興味のある者は、前述したLinkおよび
Scarbelの米国特許第3824208号を参照されたい。
しかし、当業者であれば余計な実験を行うことな
く適当な混合条件を定めることができるであろ
う。 重合体と充填材との適正配合を達成するのに必
要な時間は約10〜90分間の範囲なら何分でもよい
が、15〜30分の範囲とするのが好ましい。前述し
たように、本発明の方法にとつては混合時間が重
要であるが、混合時間は使用する充填材の種類お
よび重合体の種類ならびに充填材対重合体の比に
応じて変わる。第表に、種々の補強および増量
充填材対シリコーン重合体の比についての代表的
な混合時間、最初に自由流動性重合体−充填材を
得るのに要する時間の長さ、および最適の圧密化
充填材を得るのに要する時間を示す。
[Table] R○
Pure Minusil − 36
Experience to date has shown that a ratio of extending filler to silicone polymer of from 9:1 to 35:1 is preferred, and even more preferably from 10:1 to 20:1. In practicing the present invention, the silicone polymer and an effective amount of reinforcing filler, extender filler, or mixture thereof are placed in a suitable mixing vessel or device, such as a Henschel mixer.
Stirring means, usually one or more blades, are operated to mix or compound the polymer and filler to form free-flowing, generally spherical particles about 1 to 100 micrometers in diameter. Preferably, the particle diameter is in the range of 10 to 75 μm, and even more preferably in the range of 20 to 50 μm. It is also within the scope of this invention to initially place the polymer in a mixing vessel or apparatus and to add filler to the mixing vessel continuously or batchwise while mixing. The blades of a suitable mixing device are typically 1
~108 inches or more radius giblets. The only prerequisite is a proper combination of blade size and blade speed of the mixing means. Generally, this combination varies from 40 revolutions per minute for a 108 inch blade to about 25,000 revolutions per minute for a 1 inch blade. As can be readily appreciated, the larger the blade radius, the lower the blade speed can be tolerated. That is, it is the blade tip speed that is critical. Those interested in more detailed information regarding agitators or mixing means may refer to the links and links above.
See US Pat. No. 3,824,208 to Scarbel.
However, those skilled in the art will be able to determine appropriate mixing conditions without undue experimentation. The time required to achieve proper blending of the polymer and filler may be any number of minutes from about 10 to 90 minutes, but preferably from 15 to 30 minutes. As previously mentioned, mixing time is important to the process of the present invention and will vary depending on the type of filler and polymer used and the filler to polymer ratio. The table lists typical mixing times for various reinforcing and extending filler to silicone polymer ratios, length of time required to initially obtain free-flowing polymer-filler, and optimal consolidation. Indicates the time required to obtain the filler.

【表】 勿論、本発明の方法を実施するにあたつて重合
体と充填材を配合する時間の長さは、最適の特性
を得るのに要する時間より長くも短くもできる。
最適の特性とは、密度の増加を得るのに要する追
加の混合時間の間に密度が有意なだけ増加しない
時点の特性を意味する。同様に、場合によつて
は、充填材を最大可能範囲まで圧密または高密度
化するのが不必要だつたり望ましくなかつたりす
る。従つて第表は、シリコーン重合体と補強ま
たは増量充填材とを継続して混合することが充填
材を一層密にする手段となり、これにともなう輸
送および貯蔵コストを下げる結果となるという驚
くべき発見を単に例証するものとして解される。
さらに本発明の方法により、重合体で高密度化さ
れた充填材をシリコーン組成物と混合するのに要
する時間が著しく短くなり、従つて配合業者また
はコンパウンド業者が生産性を高め得るという追
加の利点も得られる。 もう一つの重要な利点は、特に珪肺症の原因と
なる充填材、例えばα−石英IMinusil に関する
利点で、重合体で高密度化された増量充填材が純
粋な増量充填材より「埃りつぽく」なく、従つて
これらの材料の取扱い時に健康をそこなう危険を
小さくすることである。 本発明の方法を行う温度は一般に0℃〜100℃、
好ましくは25〜60℃、特に好ましくは約25℃であ
る。さらに、本方法は減圧、大気圧または加圧下
のいずれで行うこともできる。 以下に本発明の実施例を限定としてでなく、例
示として示す。「部」はすべて特記しない限り重
量基準である。 実施例 1 容量0.2立方フイートのヘンシエル・ミキサに
550gの表面処理したフユームドシリカ(全フユ
ームドシリカの1/2)と1100gの25℃で30000000
センチポアズの粘度のシリコーン重合体を入れ
た。半径約4インチの混合ブレードを約3800rpm
(毎分回転数)の速度で回転した。5分間混合後、
温度は52℃で、混合物の密度は16.6ポンド/立方
フイートであつた。さらに5分間の混合後、密度
はさらに26.2ポンド/立方フイートに増加し、温
度はほゞ同じまゝであつた。合計15分間の混合
後、混合物の密度が僅かに下つて23.3ポンド/立
方フイートになつたことを確かめた。この時点で
追加の355g(合計=905g)の処理したシリカ充填
材を混合物に加えた。混合物をさらに5分間配合
したところ、密度は25.8ポンド/立方フイートと
なり、温度は約70℃に上昇した。充填材対重合体
の比を1:1にするのに必要な最後の195gを加
え、混合をさらに5分間再開した。この時点で
(合計25分間混合)、重合体で高密度化された充填
材の密度はその最大値30.8ポンド/立方フイート
に達した。温度は約70℃に留まつた。さらに追加
の5分間混合すると、密度30.0ポンド/立方フイ
ートの重合体で高密度化された充填材となつた。
本例は、本発明を実施することにより充填材の密
度が著しく増加することを実証するものである。
本例は、充填材の全量を重合体に開始時に加える
よりも、充填材を幾つかに分けて少しづつ加えて
いく方が効果的であることも示している。 実施例 2 本例は実施例1と同様であるが、本例ではフユ
ームドシリカとシリコーン重合体を1:1の混合
比で全量最初からヘンシエル・ミキサに加える。
550gの同じシリコーン重合体を550gの処理した
フユームドシリカと混合した。5分間混合後、密
度は5.0ポンド/立方フイートで、温度は33℃で
あつた。さらに5分間混合すると、密度が50%増
加して、7.5ポンド/立方フイートになり、なお
さらに5分間混合するとほゞ100%の増加が達成
されて14.6ポンド/立方フイートになつた。20分
で温度が約40℃に上昇し、圧密充填材の密度が
19.0ポンド/立方フイートに達した。さらに2回
5分間混合を追加しても密度はほとんど増加しな
かつた。即ち、25分間の混合後密度は20.0ポン
ド/立方フイートで、30分間の混合後密度は21.5
ポンド/立方フイートであつた。このことは、本
発明が約537%(21.5/4.0×100)の増密を達成
するが、充填材を重合体に少しづつ加える場合程
には効果的でないことを示している。 実施例 3 本例は本発明を実施する際のブレードの先端速
度の臨界性を具体的に説明する。2つの容量0.2
立方フイートのヘンシエル・ミキサに550gのフ
ユームドシリカと275gのシリコーン重合体を加
えた。両成分を30分間混合し、この間試料を5分
間隔で採取して密度および温度を測定した。但し
2つのミキサの相違として、第1のミキサを1800
回転/分で作動させ、第2のミキサを3800回転/
分で作動させた。結果を第表および第表に示
す。
Table of Contents Of course, the length of time that the polymer and filler are combined in carrying out the method of the present invention can be longer or shorter than that required to obtain optimal properties.
By optimal properties is meant the properties at which the density does not increase significantly during the additional mixing time required to obtain the increase in density. Similarly, in some cases it may be unnecessary or undesirable to consolidate or densify the filler material to the maximum extent possible. Table 1 therefore reveals the surprising discovery that the continued mixing of silicone polymers with reinforcing or bulking fillers provides a means of making the filler more dense, resulting in lower transportation and storage costs. be interpreted as merely illustrating.
Furthermore, the method of the present invention has the additional advantage that the time required to mix the polymer densified filler with the silicone composition is significantly reduced, thus allowing the formulator or compounder to increase productivity. You can also get Another important advantage, especially with respect to silicosis-causing fillers, such as α-quartz IMinusil, is that polymer-densified expanded fillers are less "dusty" than pure expanded fillers. The aim is to reduce the risk of harm to health when handling these materials. The temperature at which the method of the invention is carried out is generally between 0°C and 100°C;
Preferably the temperature is 25-60°C, particularly preferably about 25°C. Furthermore, the method can be carried out either under reduced pressure, atmospheric pressure or elevated pressure. The following examples of the invention are given by way of illustration and not by way of limitation. All parts are by weight unless otherwise specified. Example 1 In a Henschel mixer with a capacity of 0.2 cubic feet.
30000000 at 25℃ of 550g surface-treated fumed silica (1/2 of total fumed silica) and 1100g
A silicone polymer with a viscosity of centipoise was introduced. Mixing blade with a radius of approximately 4 inches at approximately 3800 rpm
It rotated at a speed of (revolutions per minute). After mixing for 5 minutes,
The temperature was 52°C and the density of the mixture was 16.6 pounds per cubic foot. After an additional 5 minutes of mixing, the density increased further to 26.2 pounds per cubic foot and the temperature remained approximately the same. After a total of 15 minutes of mixing, the density of the mixture was found to have decreased slightly to 23.3 pounds per cubic foot. At this point an additional 355g (total = 905g) of treated silica filler was added to the mixture. The mixture was blended for an additional 5 minutes, the density was 25.8 pounds per cubic foot, and the temperature rose to about 70°C. The final 195 g needed to achieve a 1:1 filler to polymer ratio was added and mixing was resumed for an additional 5 minutes. At this point (25 minutes of total mixing), the density of the polymer densified filler had reached its maximum value of 30.8 pounds per cubic foot. The temperature remained around 70°C. An additional 5 minutes of mixing resulted in a polymer densified fill with a density of 30.0 pounds per cubic foot.
This example demonstrates that the density of filler material is significantly increased by practicing the present invention.
This example also shows that it is more effective to add the filler in small portions rather than adding the entire amount of filler to the polymer at the beginning. Example 2 This example is similar to Example 1, except that the fumed silica and silicone polymer are initially added to the Henschel mixer in a 1:1 mixing ratio.
550 g of the same silicone polymer was mixed with 550 g of treated fumed silica. After mixing for 5 minutes, the density was 5.0 pounds per cubic foot and the temperature was 33°C. Mixing for an additional 5 minutes increased the density by 50% to 7.5 lbs/ft3, and mixing for an additional 5 minutes achieved a nearly 100% increase to 14.6 lbs/ft3. In 20 minutes, the temperature rises to about 40℃, and the density of the compacted filler increases.
It reached 19.0 lb/ft. Two additional 5 minutes of mixing resulted in little increase in density. That is, the density after 25 minutes of mixing is 20.0 pounds per cubic foot and the density after 30 minutes of mixing is 21.5.
It was in pounds/cubic foot. This indicates that although the present invention achieves a density increase of approximately 537% (21.5/4.0 x 100), it is not as effective as adding the filler to the polymer in portions. Example 3 This example illustrates the criticality of blade tip speed in practicing the present invention. 2 capacities 0.2
To a cubic foot Henschel mixer was added 550 g of fumed silica and 275 g of silicone polymer. Both components were mixed for 30 minutes, during which time samples were taken at 5 minute intervals to measure density and temperature. However, the difference between the two mixers is that the first mixer is 1800
Run at 3800 rev/min and the second mixer at 3800 rev/min.
It worked in minutes. The results are shown in Tables 1 and 2.

【表】【table】

【表】 第表および第表からわかるように、重合体
と充填材の混合を臨界ブレード先端速度でまたは
その近くで行わないと、密度の増加を達成できな
い。 実施例 4 実施例3の混合物は加工温度を下げるために冷
却することはしなかつた。従つて本例では混合過
程を比較的低い温度で行うことによつて密度が幾
分増加することを示す。実験条件は実施例3と同
じであり、下記の結果を得た。
TABLES As can be seen from Tables 1 and 1, the increase in density cannot be achieved unless the mixing of polymer and filler occurs at or near the critical blade tip speed. Example 4 The mixture of Example 3 was not cooled to lower the processing temperature. Therefore, this example shows that some increase in density can be achieved by performing the mixing process at a relatively low temperature. The experimental conditions were the same as in Example 3, and the following results were obtained.

【表】 実施例 5 本例は、本発明に従つて高密度化した充填材が
他のシリコーン重合体に簡単かつ迅速に混入でき
ることを示す。ヘンシエル・ミキサに80部の5ミ
クロンのMinusil (石英粉末)および10部の針
入度850のシリコーンガム(粘度23500000cps)を
入れた。80部のMinusil および5部の同じ重合
体で第2の混合物をつくつた。下記の配合仕様に
て混合品をつくつた。
EXAMPLE 5 This example shows that fillers densified according to the invention can be easily and quickly incorporated into other silicone polymers. A Henschel mixer was charged with 80 parts of 5 micron Minusil (quartz powder) and 10 parts of 850 penetration silicone gum (viscosity 2.35 million cps). A second mixture was made with 80 parts of Minusil and 5 parts of the same polymer. A mixed product was made using the following formulation specifications.

【表】 第表に示すように、本発明に従つて製造した
高密度化増量充填材は高密度化してないMinusil
よりはるかに迅速にベース重合体に繰込むこと
ができる。さらに、最初の添加でベース重合体中
に練込まれない充填材の量は、実験Aでパン上に
残るMinusil の量と較べて無視できる。第表
のデータからわかるように、重合体で高密度化し
た増量充填材をベースシリコーン重合体に練込む
のに必要な時間が1/4〜1/6に減る。
[Table] As shown in the table, the densified expanded filler produced in accordance with the present invention
can be incorporated into the base polymer much more quickly. Furthermore, the amount of filler not incorporated into the base polymer upon initial addition is negligible compared to the amount of Minusil remaining on the pan in Experiment A. As can be seen from the data in Table 1, the time required to incorporate the polymer densified extender filler into the base silicone polymer is reduced by a factor of 4 to 6.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1(A) 適当な混合容器に (i) 100重量部の、25℃で約1000〜200000000セ
ンチポアズの範囲の粘度を有するシリコーン
重合体、またはシリコーン重合体混合物およ
び (ii) (a) 上記シリコーン重合体100重量部当り
50〜500重量部の補強充填材または/およ
び (b) 上記シリコーン重合体100重量部当り400
〜5000重量部の増量充填材よりなる充填材
を入れ、 (B) シリコーン重合体と充填材が最初に自由流動
性粒子になるときより少なくとも100%高い密
度の自由流動性粒状混合物を与えるまで最初に
自由流動性混合物を形成するのに要する時間よ
り100%以上長い時間上記シリコーン重合体と
上記充填材を混合し、 (C) 有効量の上記自由流動性で重合体により高密
度化された充填材をベースシリコーン組成物に
加え、 (D) 上記重合体により高密度化された充填材とベ
ースシリコーン組成物を適当な手段で合する工
程を含む充填材をベースシリコーン組成物に添
加する方法。 2 上記重合体により高密度化された充填材とベ
ースシリコーン組成物を合する手段がミルバンド
である特許請求の範囲第1項記載の方法。 3 上記シリコーン重合体が一般式 (式中のRは一価の炭化水素基、一価のハロゲ
ン化炭化水素基またはシアノアルキル基であり、
nは1.95〜2.1の範囲で変わる)を有する特許請
求の範囲第1項記載の方法。 4 上記シリコーン重合体の粘度が25℃で約
100000〜50000000センチポアズの範囲にある特許
請求の範囲第1項記載の方法。 5 上記シリコーン重合体の粘度が25℃で
1000000〜40000000センチポアズの範囲にある特
許請求の範囲第1項記載の方法。 6 上記補強充填材がフユームドシリカ、沈降シ
リカまたはシリカエーロゲルである特許請求の範
囲第1項記載の方法。 7 上記フユームドシリカ、沈降シリカおよびシ
リカエーロゲルが処理されている特許請求の範囲
第6項記載の方法。 8 上記シリコーン重合体100部当り約100〜250
部の補強充填材を加える特許請求の範囲第1項記
載の方法。 9 上記シリコーン重合体100部当り約100部の補
強充填材を加える特許請求の範囲第1項記載の方
法。 10 上記補強充填材が約50m2/g以上の表面積
を有する特許請求の範囲第1項記載の方法。 11 上記補強充填材が約100m2/g以上の表面
積を有する特許請求の範囲第1項記載の方法。 12 自由流動性の重合体で高密度化された充填
材粒子の直径が約1〜100ミクロンの範囲にある
特許請求の範囲第1項記載の方法。 13 自由流動性の重合体で高密度化された充填
材粒子の直径が約10〜75ミクロンの範囲にある特
許請求の範囲第1項記載の方法。 14 自由流動性の重合体で高密度化された充填
材粒子の直径が約20〜50ミクロンの範囲にある特
許請求の範囲第1項記載の方法。 15 上記増量充填材が酸化チタン、リトポン、
酸化亜鉛、珪酸ジルコニウム、酸化鉄、珪藻土、
炭酸カルシウム、ガラス繊維、酸化マグネシウ
ム、酸化第二クロム、酸化アルミニウム、石英粉
末、焼成クレー、石綿、炭素、黒鉛およびコルク
よりなる群から選択される特許請求の範囲第1項
記載の方法。 16 上記増量充填材が珪藻土、炭酸カルシウム
または石英粉末である特許請求の範囲第1項記載
の方法。 17 上記増量充填材が石英粉末である特許請求
の範囲第1項記載の方法。 18 上記シリコーン重合体100部当り約900〜
3500部の増量充填材を加える特許請求の範囲第1
項記載の方法。 19 上記シリコーン重合体100部当り約1000〜
2000部の増量充填材を加える特許請求の範囲第1
項記載の方法。 20 重合体を最初に混合容器に加え、混合しな
がら充填材を上記重合体に加える特許請求の範囲
第1項記載の方法。 21 充填材を回分式に加える特許請求の範囲第
20項記載の方法。 22 充填材を連続的に加える特許請求の範囲第
20項記載の方法。
Claims: 1(A) In a suitable mixing vessel: (i) 100 parts by weight of a silicone polymer or mixture of silicone polymers having a viscosity in the range of about 1000 to 200 million centipoise at 25°C; and (ii) (a) Per 100 parts by weight of the above silicone polymer
50 to 500 parts by weight of reinforcing filler or/and (b) 400 parts by weight per 100 parts by weight of the above silicone polymer.
filler consisting of ~5000 parts by weight of bulking filler and (B) initially until the silicone polymer and filler give a free-flowing particulate mixture with a density that is at least 100% higher than when the silicone polymer and filler initially became the free-flowing particles. (C) mixing said silicone polymer and said filler for a time that is at least 100% longer than the time required to form a free-flowing mixture; (C) an effective amount of said free-flowing polymer-densified filler; (D) combining the filler densified by the polymer with the base silicone composition by any suitable means. 2. The method of claim 1, wherein the means for combining the polymer densified filler and the base silicone composition is a milband. 3 The above silicone polymer has the general formula (R in the formula is a monovalent hydrocarbon group, a monovalent halogenated hydrocarbon group, or a cyanoalkyl group,
2. The method according to claim 1, wherein n varies between 1.95 and 2.1. 4 The viscosity of the above silicone polymer at 25°C is approximately
The method of claim 1 in the range of 100,000 to 5,000,000 centipoise. 5 The viscosity of the above silicone polymer is 25°C.
The method of claim 1 in the range of 1,000,000 to 4,000,000 centipoise. 6. The method of claim 1, wherein the reinforcing filler is fumed silica, precipitated silica or silica aerogel. 7. The method of claim 6, wherein the fumed silica, precipitated silica and silica aerogel are treated. 8 Approximately 100 to 250 per 100 parts of the above silicone polymer
2. A method according to claim 1, in which a reinforcing filler is added. 9. The method of claim 1 in which about 100 parts of reinforcing filler is added per 100 parts of said silicone polymer. 10. The method of claim 1, wherein the reinforcing filler has a surface area of about 50 m 2 /g or more. 11. The method of claim 1, wherein the reinforcing filler has a surface area of about 100 m 2 /g or more. 12. The method of claim 1, wherein the free-flowing polymer densified filler particles have a diameter in the range of about 1 to 100 microns. 13. The method of claim 1, wherein the free-flowing polymer densified filler particles have a diameter in the range of about 10 to 75 microns. 14. The method of claim 1, wherein the free-flowing polymer densified filler particles have a diameter in the range of about 20-50 microns. 15 The above-mentioned bulk filler is titanium oxide, lithopone,
Zinc oxide, zirconium silicate, iron oxide, diatomaceous earth,
2. The method of claim 1, wherein the material is selected from the group consisting of calcium carbonate, glass fibers, magnesium oxide, dichromic oxide, aluminum oxide, quartz powder, calcined clay, asbestos, carbon, graphite, and cork. 16. The method of claim 1, wherein said bulking filler is diatomaceous earth, calcium carbonate or quartz powder. 17. The method of claim 1, wherein said bulking filler is quartz powder. 18 Approximately 900 to 100 parts of the above silicone polymer
Claim 1 adding 3500 parts of bulking filler
The method described in section. 19 Approximately 1000 to 100 parts of the above silicone polymer
Claim 1 adding 2000 parts of bulking filler
The method described in section. 20. The method of claim 1, wherein the polymer is first added to a mixing vessel and the filler is added to the polymer while mixing. 21. The method according to claim 20, wherein the filler is added batchwise. 22. The method of claim 20, wherein the filler is added continuously.
JP59207236A 1983-10-06 1984-10-04 Filler densified with polymer Granted JPS60108465A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US53958783A 1983-10-06 1983-10-06
US539587 1983-10-06

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60108465A JPS60108465A (en) 1985-06-13
JPH0561291B2 true JPH0561291B2 (en) 1993-09-06

Family

ID=24151863

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59207236A Granted JPS60108465A (en) 1983-10-06 1984-10-04 Filler densified with polymer

Country Status (8)

Country Link
JP (1) JPS60108465A (en)
KR (1) KR850003150A (en)
AU (1) AU3356984A (en)
DE (1) DE3436050A1 (en)
FR (1) FR2553093B1 (en)
GB (1) GB2147598B (en)
NL (1) NL8403049A (en)
ZA (1) ZA845246B (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2992591B2 (en) * 1989-12-18 1999-12-20 ジーイー東芝シリコーン株式会社 Silica core-silicone shell, emulsion containing the same and method of producing emulsion
EP0543597B1 (en) * 1991-11-18 1997-12-03 Dow Corning Corporation Poly(phenylene ether) resin modified with silicone rubber powder
US5204395A (en) * 1991-12-11 1993-04-20 General Electric Company Flame retardant polyphenylene ether compositions

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5025650A (en) * 1973-03-05 1975-03-18

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5025650A (en) * 1973-03-05 1975-03-18

Also Published As

Publication number Publication date
FR2553093B1 (en) 1987-06-26
JPS60108465A (en) 1985-06-13
ZA845246B (en) 1985-02-27
NL8403049A (en) 1985-05-01
KR850003150A (en) 1985-06-13
DE3436050A1 (en) 1985-04-25
AU3356984A (en) 1985-04-18
FR2553093A1 (en) 1985-04-12
GB2147598A (en) 1985-05-15
GB2147598B (en) 1987-08-19
GB8422831D0 (en) 1984-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6156285A (en) Method for densifying particulate silica
US7332144B2 (en) Hydrophobic silica fine powder and making method
US5057151A (en) Process for preparing hydrophobic particulate solids containing si-oh groups and a process for using the same
US5008305A (en) Treated silica for reinforcing silicone elastomer
US4898898A (en) Polymer-densified fillers
CN100500614C (en) Highly-filled, aqueous metal oxide dispersion
EP1907457B1 (en) Increased loose bulk density powders and polymers containing them
US5395605A (en) Low water uptake precipitated silica particulates
TW229221B (en)
JPS59176322A (en) Polymerization of polydiorganosiloxane oligomer under presence of filler
JP2003171117A (en) Hydrophobic silica fine powder and method for manufacturing the same
US3957683A (en) Paste-like mixtures containing a cross-linking agent and a condensation catalyst
JPH0561291B2 (en)
JP4242075B2 (en) A process for preparing an elastomer-forming suspension in which silica is dispersed in a polycondensation vulcanizable silicone matrix.
US4030940A (en) Method of producing fine disperse alkylated silica compounds
US4780108A (en) Method for increasing bulk density of fillers
US7084193B2 (en) Process for the preparation of a suspension of silica in an optionally crosslinkable silicone matrix
CA1258795A (en) Polymer-densified fumed silica
US5559183A (en) Silicone oil-silica filler paste useful in liquid injection molding applications, method for making, and use
CN104136553B (en) For granular solids surface modifying method
JPH0687609A (en) Silicon dioxide fine powder for resin filling material
JP2928625B2 (en) Baking repair material
CA1263204A (en) Method for increasing the bulk density of fillers
JPH029704A (en) Raw material composition for producing silicon carbide and its production
KR100843057B1 (en) Highly-filled, aqueous metal oxide dispersion