JPH0812795A - シリコーンゴムスポンジ組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シリコーンゴムスポンジの低比重化が可能
で、硬度が適度に高く、圧縮荷重が高く、弾力性に富
み、また、スキン層の表面平滑性に優れ、かつ、均一微
細なセル構造を有するシリコーンゴムスポンジを得るこ
とができるシリコーンゴムスポンジ組成物を提供する。 【構成】 (a) ポリオルガノシロキサンベースポリマ
ー、(a')補強性シリカ充填剤及び(b) 硬化剤を主成分と
する(A) 熱硬化性ミラブル型シリコーンゴム組成物に、
(B) 80〜200 ℃の温度で膨張する熱膨張性マイクロカプ
セル0.1 〜20重量部（対(a) 100 重量部）と(C) 有機発
泡剤0.5 〜10重量部（対(a) 100 重量部）とを配合す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、シリコーンゴムスポンジ
組成物に係わり、更に詳しくは、シリコーンゴムスポン
ジの低比重化が可能で、さらに低比重化されたシリコー
ンゴムスポンジの硬度が適度に高く、圧縮荷重が高く、
弾力性に富み、また、スキン層の表面平滑性に優れ、か
つ、均一微細なセル構造を有するシリコーンゴムスポン
ジを得ることができるシリコーンゴムスポンジ組成物に
関する。

【０００２】

【発明の技術的背景とその問題点】従来より、シリコー
ンゴムスポンジは、耐候性、電気特性、圧縮永久ひずみ
などに優れた材料としてよく知られている。近年、ＯＡ
機器や建築材料など従来シリコーンゴムスポンジの使用
されてきた製品の軽量化が要求されており、シリコーン
ゴムスポンジにおいても、より一層の低比重化が望まれ
ている。シリコーンゴムスポンジは、基本的にアゾビス
イソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）、アゾジカルボンアミ
ド（ＡＤＣＡ）、ジニトロソペンタメチレンテトラミン
（ＤＰＴ）などの有機発泡剤と硬化剤とを配合し、加熱
により発泡・硬化させることにより得られる。一般的
に、このシリコーンゴムスポンジの発泡倍率を高くし、
低比重なシリコーンゴムスポンジを得るためには、有機
発泡剤の配合量を多くし、発泡させるための分解発生ガ
ス量を多くする方法が用いられる。しかし、このような
方法では、有機発泡剤の分解発生ガスをシリコーンゴム
スポンジの硬化により捕捉するため、発生ガス量が多く
なるに従い、発生ガスがスポンジ表面から漏出するよう
になり、発生ガスの捕捉率が徐々に低下し、発泡倍率に
限界がみられるようになる。さらに、このような方法で
得られたシリコーンゴムスポンジは、硬度が非常に低
く、圧縮荷重が低く、弾力性に欠け、また、有機発泡剤
の多量の分解発生ガスがスポンジ表面から漏出するた
め、スキン層の表面平滑性に劣り、同時に、多量の分解
発生ガスによりシリコーンゴムスポンジのセルが破壊さ
れ、均一微細なセル構造を有するシリコーンゴムスポン
ジを得ることができないという問題点があった。一方、
熱膨張マイクロカプセルを多量に配合することにより、
シリコーンゴムスポンジの低比重化も可能ではあるが、
得られたシリコーンゴムスポンジは、スポンジ硬度が非
常に高く、ゴム弾性に欠けるため、圧縮等の変形によ
り、成形品が破損しやすくなるとともに、機械的強度も
大きく低下するという問題点があった。このような課題
に対して、これまでその根本的な解決方法は提案されて
いない。

【０００３】

【発明の目的】本発明は、この様な課題に対してなされ
たものである。すなわち、シリコーンゴムスポンジの低
比重化が可能で、さらに低比重化されたシリコーンゴム
スポンジの硬度が適度に高く、圧縮荷重が高く、弾力性
に富み、また、スキン層の表面平滑性に優れ、かつ、均
一微細なセル構造を有するシリコーンゴムスポンジを得
ることができるシリコーンゴムスポンジ組成物を提供す
ることを目的とする。

【０００４】

【発明の構成】本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭
意検討した結果、熱硬化性ミラブル型シリコーンゴム組
成物に対して、有機発泡剤と特定の熱膨張性マイクロカ
プセルを夫々特定量配合することにより、シリコーンゴ
ムスポンジの低比重化が可能で、さらに低比重化された
シリコーンゴムスポンジの硬度が適度に高く、圧縮荷重
が高く、弾力性に富み、またスキン層の表面平滑性に優
れ、かつ、均一微細なセル構造を有するシリコーンゴム
スポンジを容易に得ることができることを見出し、本発
明を完成するに至った。即ち本発明は、(a) ポリオルガ
ノシロキサンベースポリマー、(a')補強性シリカ充填剤
及び(b) 硬化剤を主成分とする(A) 熱硬化性ミラブル型
シリコーンゴム組成物に、(B) 80〜200 ℃の温度で膨張
する熱膨張性マイクロカプセル0.1 〜20重量部（対(a)
100 重量部）と(C) 有機発泡剤0.5 〜10重量部（対(a)
100 重量部）とを配合したことを特徴とするシリコーン
ゴムスポンジ組成物である。

【０００５】まず、本発明のシリコーンゴムスポンジ組
成物を成す構成成分について説明する。本発明は、熱硬
化性ミラブル型シリコーンゴム組成物(A) に、上記特定
の熱膨張性マイクロカプセル(B) と有機発泡剤(C) を配
合することを特徴とし、ここで用いられる熱硬化性ミラ
ブル型シリコーンゴム組成物(A) は、(a) ポリオルガノ
シロキサンベースポリマー、(a')補強性シリカ充填剤、
(b) 硬化剤と、必要に応じて各種添加剤などを配合し、
均一に分散させたものである。(a')補強性シリカ充填剤
とは、シリコーンゴムの加工性、機械的強度等を良好に
するために必要な物質であり、従来から一般的に用いら
れている沈澱シリカ、煙霧質シリカ等である。(a')補強
性シリカ充填剤の配合量は、(a) ポリオルガノシロキサ
ンベースポリマー100 重量部に対し、１〜100 重量部の
範囲が一般的であるが、特にこれに限定されるものでは
ない。このようなシリコーンゴム組成物に用いられる各
種成分のうち、(a) ポリオルガノシロキサンベースポリ
マーと(b) 硬化剤とは、ゴム状弾性体を得るための反応
機構に応じて適宜選択されるものである。その反応機構
としては、(1) 有機過酸化物加硫剤による架橋方法、
(2) 付加反応による方法等が知られており、その反応機
構によって、(a) 成分と、(b) 成分すなわち硬化用触媒
若しくは架橋剤との好ましい組み合わせが決まることは
周知である。すなわち、上記(1) の架橋方法を適用する
場合においては、通常(a) 成分のベースポリマーとして
は、１分子中のケイ素原子に結合した有機基の内、少な
くとも２個がビニル基であるポリジオルガノシロキサン
が用いられる。また(b) 成分の硬化剤としては、ベンゾ
イルペルオキシド、2,4 −ジクロロベンゾイルペルオキ
シド、ジクミルペルオキシド、クミル−ｔ−ブチルペル
オキシド等の有機過酸化物加硫剤が用いられ、熱空気加
硫を行う場合には、ベンゾイルペルオキシド、2,4 −ジ
クロロベンゾイルペルオキシド等のジアシル系有機過酸
化物が一般的である。なお、これらの有機過酸化物加硫
剤は、１種または２種以上の混合物として用いられる。
(b) 成分の硬化剤である有機過酸化物の配合量は、(a)
成分のシリコーンベース100 重量部に対し、0.05〜15重
量部の範囲が好ましい。有機過酸化物の配合量が0.05未
満では加硫が十分に行われず、15重量部を越えて配合し
てもそれ以上の格別な効果がないばかりか、得られたシ
リコーンゴムの物性に悪影響を与えることがあるからで
ある。上記(2) の付加反応を適用する場合の(a) 成分の
ベースポリマーとしては、上記(1) におけるベースポリ
マーと同様なものが用いられる。また、(b) 成分の硬化
剤としては、硬化用触媒として、塩化白金酸、白金オレ
フィン錯体、白金ビニルシロキサン錯体、白金黒、白金
トリフェニルフォスフィン錯体等の白金系触媒等が用い
られ、架橋剤としてケイ素原子に結合した水素原子が一
分子中に少なくとも平均２個を越える数を有するポリオ
ルガノシロキサンが用いられる。(b) 成分の硬化剤の
内、硬化触媒の配合量は、(a) 成分のベースポリマーに
対し、白金元素量で１〜1000ppm の範囲となる量が好ま
しい。硬化用触媒の配合量が白金元素量として１ppm 未
満では、十分に硬化が進行せず、また、1000ppm を越え
ても特に硬化速度の向上が期待できない。また、架橋剤
の配合量は、(a) 成分中のアルケニル基１個に対し、架
橋剤中のケイ素原子に結合した水素原子が0.5 〜4.0 個
となるような量が好ましく、さらに好ましくは、1.0 〜
3.0 個となるような量である。水素原子の量が0.5 個未
満である場合は、組成物の硬化が十分に進行せず、硬化
後の硬度が低くなり、また、水素原子の量が4.0 個を越
えると硬化後の組成物の物理的性質と耐熱性が低下す
る。以上のような各種反応機構において用いられる(a)
成分のベースポリマーとしてのポリオルガノシロキサン
におけるアルケニル基以外の有機基は、一価の置換また
は非置換の炭化水素基であり、メチル基、エチル基、プ
ロピル基、ブチル基、ヘキシル基、ドデシル基のような
アルキル基や、フェニル基のようなアリール基、β−フ
ェニルプロピル基のようなアラルキル基等の非置換の炭
化水素基や、クロロメチル基、3,3,3 −トリフルオロプ
ロピル基等の置換炭化水素基が例示される。なお、一般
的にはメチル基が合成のしやすさ等から多用される。ま
た、(a) 成分のベースポリマーとしてのポリオルガノシ
ロキサンの平均重合度は、3000〜30000 であり、重合度
が3000未満だとシリコーンゴムスポンジの機械的強度が
低下し、重合度が30000 を越えると充填剤配合が困難と
なり作業性が低下する。このポリマーは、実質的には直
鎖状が望ましいが、使用可能な範囲であれば一部枝分か
れ状であってもかまわない。

【０００６】(B) 成分の80〜200 ℃の温度で膨張する熱
膨張性マイクロカプセルは、本発明の効果を付与するた
めの特徴となる成分である。ここで、80〜200 ℃の温度
で膨張する熱膨張性マイクロカプセルとしては、平均粒
径１〜50μm が必要であり、１μm より小さいとゴム中
への分散が不十分となり、50μm を越えるとシリコーン
ゴムスポンジの強度が大きく低下する。また、膨張倍率
は10〜100 倍が好ましく、10倍未満であると十分な発泡
倍率が得られず、100 倍を越えると均一微細なセルが得
られ難くなる。このような熱膨張性マイクロカプセルと
しては、塩化ビニリデン・アクリロニトリルコポリマー
を外殻とし、イソブタンを内包したもの（例えば、エク
スパンセル社製のエクスパンセル、松本油脂製薬製のマ
ツモトマイクロスクエクエアー）などが市販されてお
り、容易に入手することが可能である。(B) 成分の配合
量は、(a) 成分のポリオルガノシロキサンベースポリマ
ー 100重量部に対して、0.1 〜20重量部、好ましくは１
〜10重量部の範囲で選択される。(B) 成分が0.1 重量部
未満では十分な発泡倍率を得ることができず、20重量部
を越えて配合すると、スポンジ硬度が非常に高くなり、
ゴム弾性に欠けるため、圧縮等の変形により、成形品が
破損しやすくなるとともに、機械的強度も大きく低下す
る。以上説明した(B) 成分の80〜200 ℃の温度で膨張す
る熱膨張性マイクロカプセルは、熱により膨張するた
め、有機発泡剤を用いて高発泡化させる時のような多量
の分解発生ガスを生じることがなく、このため、ゴムの
硬化により捕捉するガス量が少なくなることから、分解
発生ガスがスポンジ表面から漏出しにくくなり、スキン
層の表面平滑性に優れたシリコーンゴムスポンジを容易
に得ることが可能となる。さらに、(B) 成分の80〜200
℃の温度で膨張する熱膨張性マイクロカプセルは、常温
においては高い硬度を示す塩化ビニリデン・アクリロニ
トリルコポリマー等を外殻としているため、シリコーン
ゴムスポンジに適当な硬度を与え、シリコーンゴムスポ
ンジの圧縮荷重力を高め、弾力性のあるシリコーンゴム
スポンジを得ることができる。尚、膨張温度が80℃未満
の熱膨張性マイクロカプセルでは、圧縮永久ひずみが悪
くなり、200 ℃を越えるものでは生産性が悪くなる。

【０００７】(C) 成分の有機発泡剤は、通常のシリコー
ンゴムスポンジの発泡剤として使用されているものであ
れば、いずれのものでも構わない。これらには、アゾビ
スイソブチロニトリル、アゾジカルボンアミド等のアゾ
系化合物、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、N,N
−ジメチル−N,N −ジニトロソテレフタルアミド等のニ
トロソ化合物が例示される。(C) 成分の配合量は、(a)
成分のポリオルガノシロキサンベースポリマー 100重量
部に対して、0.5 〜10重量部の範囲で選択される。(C)
成分が、0.5 重量部未満だと、スポンジ形成に十分な分
解発生ガスが発生されず、10重量部を越えて配合する
と、多量の分解発生ガスを生じ、分解発生ガスがスポン
ジ表面から漏出し、スキン層の表面平滑性が著しく悪く
なる。

【０００８】本発明のシリコーンゴムスポンジ組成物に
は、以上の成分の他に本発明による効果を阻害しない範
囲で半補強性ないし非補強性の充填剤を配合することが
できる。この半補強性ないし非補強性の充填剤として
は、粉砕シリカ、ケイソウ土、金属炭酸塩、クレー、タ
ルク、マイカ、酸化チタンなどをあげることができる。
また、シリコーンゴム組成物に従来から用いられている
耐熱添加剤、難燃剤、酸化防止剤、加工助剤なども配合
することができる。さらに、カーボン、フェライト粉末
などを配合し、高周波誘電加熱により成形も可能であ
る。

【０００９】

【発明の効果】本発明のシリコーンゴムスポンジ組成物
は、熱効果性ミラブル型シリコーンゴム組成物に特定の
熱膨張性マイクロカプセルと有機発泡剤を配合してある
ので、シリコーンゴムスポンジの低比重化が可能で、さ
らに低比重化されたシリコーンゴムスポンジの硬度が適
度に高く、圧縮荷重が高く、弾力性に富み、また、スキ
ン層の表面平滑性に優れ、かつ、均一微細なセル構造を
有するシリコーンゴムスポンジを得ることができる。そ
して、得られたシリコーンゴムスポンジは、ガスケッ
ト、断熱材、クッション材などとして非常に有用であ
る。

【００１０】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に具体的に説
明するが、本発明は、これらに限定されるものではな
い。なお、実施例中の部は重量部を表す。 実施例１ 熱硬化性ミラブル型シリコーンゴムコンパウンド（東芝
シリコーン製 ＹＥ３４６５Ｕ） 100部に対して、有機
発泡剤としてアゾビスイソブチロニトリル（東芝シリコ
ーン製 ＭＥ８００）を４部、外殻が塩化ビニリデン・
アクリロニトリルコポリマーであり、イソブタンを内包
し、膨張温度が 110〜150 ℃、平均粒径が５〜30μm の
範囲にあり、膨張倍率が約60倍の熱膨張性マイクロカプ
セル（エクスパンセル社製 エクスパンセル４６１Ｄ
Ｕ）２部、硬化触媒として塩化白金酸とテトラメチルビ
ニルジシロキサンとの白金錯体 0.5部（白金として総重
量に対して15ppm ）、架橋剤として両末端トリメチルシ
ロキシ基封鎖ジメチルシロキサン／メチルハイドロジェ
ンシロキサン共重合体（ケイ素原子結合水素原子含有量
が0.8 ％）1.0 部、硬化抑制剤としてトリアリルイソシ
アネート1.0 部を配合し、二本ロールにて均一になるま
で混合した。次に、上記シリコーンゴムコンパウンドを
押出機に供給し、毎分５ｍで連続押し出しを行い、内径
が約10mmで外形が約12mmの円形の断面を持つチューブ状
のシリコーンゴムコンパウンドを得た。これを、長さ50
cmに切断し、200 ℃の乾燥機に10分間放置し、シリコー
ンゴムスポンジを得た。得られたシリコーンゴムスポン
ジは、均一微細なセル構造を有していた。比重は0.20で
あり、硬度は８（Ａｓｋｅｒ Ｃ）であった。次に、シ
リコーンゴムスポンジの表面粗さを東京精密製表面粗さ
測定機サーフコン５７０Ａを用いて、ＩＳＯ法（十点平
均法）にて測定したところ10.2μm であり、非常に好ま
しい外観であった。また、シリコーンゴムスポンジを10
0mm の長さに切断し、20mm／minの速さで系方向に対し
て40％圧縮した時の圧縮荷重を測定したところ、1.2kgf
／100mm であり、弾力性に富んでいた。

【００１１】実施例２ 熱硬化性ミラブル型シリコーンゴムコンパウンド（東芝
シリコーン製 ＹＥ３４６５Ｕ） 100部に対して、有機
発泡剤としてアゾビスイソブチロニトリル（東芝シリコ
ーン製 ＭＥ８００）を４部、外殻が塩化ビニリデン・
アクリロニトリルコポリマーであり、イソブタンを内包
し、膨張温度が 110〜150 ℃、平均粒径が５〜30μm の
範囲にあり、膨張倍率が約60倍の熱膨張性マイクロカプ
セル（エクスパンセル社製 エクスパンセル４６１Ｄ
Ｕ）２部、硬化剤としてベンゾイルパーオキサイド 0.6
部とジクミルパーオキサイド 0.8部を配合し、二本ロー
ルにて均一になるまで混合した。次に、実施例１と同様
の方法でシリコーンゴムスポンジを得た。得られたシリ
コーンゴムスポンジは、均一微細なセル構造を有してい
た。比重は0.18であり、硬度は７（Ａｓｋｅｒ Ｃ）で
あった。次に、シリコーンゴムスポンジの表面粗さを東
京精密製表面粗さ測定機サーフコン５７０Ａを用いて、
ＩＳＯ法（十点平均法）にて測定したところ 9.7μm で
あり、非常に好ましい外観であった。また、シリコーン
ゴムスポンジを100mm の長さに切断し、20mm／min の速
さで系方向に対して40％圧縮した時の圧縮荷重を測定し
たところ、1.1kgf／100mm であり、弾力性に富んでい
た。

【００１２】比較例１ 熱膨張性マイクロカプセルを配合することなく、有機発
泡剤としてアゾビスイソブチロニトリル（東芝シリコー
ン製 ＭＥ８００）を７部配合した以外は、実施例２と
同様にシリコーンゴムスポンジを得た。得られたシリコ
ーンゴムスポンジのセル構造は、均一でなく、微細性に
欠けていた。比重は、0.32であり、硬度は２（Ａｓｋｅ
ｒ Ｃ）であった。次に、シリコーンゴムスポンジの表
面粗さを東京精密製表面粗さ測定機サーフコン５７０Ａ
を用いて、ＩＳＯ法（十点平均法）にて測定したところ
25.9μm であり、スポンジ表面は凹凸が目立った。ま
た、シリコーンゴムスポンジを100mm の長さに切断し、
20mm／min の速さで系方向に対して40％圧縮した時の圧
縮荷重を測定したところ、0.1kgf／100mm であり、弾力
性はほとんどなかった。

【００１３】比較例２ 熱膨張性マイクロカプセルを配合することなく、有機発
泡剤としてアゾビスイソブチロニトリル（東芝シリコー
ン製 ＭＥ８００）を10部配合した以外は、実施例２と
同様にシリコーンゴムスポンジを得た。得られたシリコ
ーンゴムスポンジのセル構造は、均一でなく、微細性に
欠けていた。比重は、0.29であり、硬度は１（Ａｓｋｅ
ｒ Ｃ）であった。次に、シリコーンゴムスポンジの表
面粗さを東京精密製表面粗さ測定機サーフコン５７０Ａ
を用いて、ＩＳＯ法（十点平均法）にて測定したところ
28.5μm であり、スポンジ表面は凹凸が目立った。ま
た、シリコーンゴムスポンジを100mm の長さに切断し、
20mm／min の速さで系方向に対して40％圧縮した時の圧
縮荷重を測定したところ、0.1kgf／100mm であり、弾力
性はほとんどなかった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０８Ｋ 5/32 7/22 Ｃ０８Ｌ 83/04 ＬＲＴ ＬＲＸ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 (a) ポリオルガノシロキサンベースポリ
   マー、(a')補強性シリカ充填剤及び(b) 硬化剤を主成分
   とする(A) 熱硬化性ミラブル型シリコーンゴム組成物
   に、(B) 80〜200 ℃の温度で膨張する熱膨張性マイクロ
   カプセル0.1 〜20重量部（対(a) 100 重量部）と(C) 有
   機発泡剤0.5 〜10重量部（対(a) 100 重量部）とを配合
   したことを特徴とするシリコーンゴムスポンジ組成物。