JPH09316337A - 電気絶縁材料用シリコーンゴム組成物 - Google Patents

電気絶縁材料用シリコーンゴム組成物

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JPH09316337A
JPH09316337A JP8152978A JP15297896A JPH09316337A JP H09316337 A JPH09316337 A JP H09316337A JP 8152978 A JP8152978 A JP 8152978A JP 15297896 A JP15297896 A JP 15297896A JP H09316337 A JPH09316337 A JP H09316337A
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aluminum hydroxide
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修 宅萬
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    • 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
    • C08K9/04Ingredients treated with organic substances
    • C08K9/06Ingredients treated with organic substances with silicon-containing compounds

Abstract

(57)【要約】 【課題】 硬化後、耐水性に優れ、良好な電気特性を有
し、特に耐高電圧電気絶縁特性に優れたシリコーンゴム
になり得る電気絶縁材料用シリコーンゴム組成物を提供
する。 【解決手段】 (A)オルガノポリシロキサン、(B)オル
ガノシランまたはオルガノシラザンで表面処理されてな
る表面処理水酸化アルミニウム粉末、(C)硬化剤からな
る電気絶縁材料用シリコーンゴム組成物、および上記
(A)〜(C)成分に(D)シリカ微粉末1〜200重量部を
配合してなる組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電気絶縁材料用シリ
コーンゴム組成物に関する。詳しくは、硬化後、耐水性
に優れ、良好な電気特性(体積抵抗率、誘電率、誘電正
接、耐トラッキング性、耐アーク性、耐エロージョン
性)を有し、電気絶縁用材料として好適とされる電気絶
縁材料用シリコーンゴム組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、シリコーンゴム組成物に水酸化ア
ルミニウム粉末を配合してなる組成物は知られており、
この種のシリコーンゴム組成物は、硬化して電気特性に
優れたシリコーンゴムになるということも知られている
(特公平5−12805号公報、特開平7−57574
号公報参照)。しかし、この種のシリコーンゴム組成物
は、吸水性の高い水和物である水酸化アルミニウム粉末
を多量に含有しているため、耐水性に劣り、時間経過と
共に水分を吸収して電気絶縁性が低下するという欠点が
あり、高電圧下で使用される電気絶縁用シリコーンゴム
組成物としては十分に満足できるものではなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは上記の欠
点を解消すべく鋭意研究した結果、本発明に到達した。
即ち、本発明の目的は、硬化後、耐水性に優れ、良好な
電気特性を有するシリコーンゴムになり得る電気絶縁材
料用シリコーンゴム組成物を提供することにある。
【0004】
【課題の解決手段】 本発明は、(A)平均組成式RaSiO(4-a)/2(式中、Rは置換または非置換の 1価炭化水素基であり、aは1.95〜2.05の数である。)で示され、1分子 中に少なくとも2個のケイ素原子結合アルケニル基を有するオルガノポリシロキ サン 100重量部、 (B)(a)水酸化アルミニウム粉末の表面が(b)オルガノシランまたはオルガノシ ラザンで表面処理されてなる表面処理水酸化アルミニウム粉末 1〜300重量部、 および (C)硬化剤 本発明組成物を硬化させるのに十分な量 および、(A)成分〜(C)成分からなる組成物にさらに
(D)シリカ微粉末1〜200重量部を配合してなる電気
絶縁材料用シリコーンゴム組成物に関する。
【0005】
【発明の実施の形態】これを説明すると、本発明組成物
に使用される(A)成分のオルガノポリシロキサンは本発
明組成物の主成分であり、平均組成式RaSiO(4-a)/2
で示される。式中、Rは置換または非置換の1価炭化水
素基であり、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基
などのアルキル基;ビニル基、アリル基、ブチニル基、
ヘキセニル基などのアルケニル基;フェニル基などのア
リール基;3,3,3−トリフルオロプロピル基、2−フ
ェニルエチル基、2−シアノエチル基が挙げられる。こ
れらの中でもRの50モル%以上がメチル基であること
が好ましい。式中、aは1.95〜2.05の数である。
本成分は1分子中に少なくとも2個のケイ素原子結合ア
ルケニル基を有する。このアルケニル基の結合位置は、
側鎖でも末端でもよくまたその両方でもよい。本成分の
分子構造は、直鎖状または一部に分岐を有する直鎖状で
ある。本成分の粘度は特に限定されず、通常25℃にお
ける粘度が100〜20,000,000センチポイズの
範囲のものが使用される。本成分は単一化合物でも共重
合体でもよく、あるいはこれらの重合体の混合物でもよ
い。本成分を構成する単位の具体例としては、ジメチル
シロキサン単位、メチルビニルシロキサン単位、メチル
フェニルシロキサン単位、メチル(3,3,3−トリフル
オロプロピル)シロキサン単位が挙げられる。また、本
成分の分子末端基としては、トリメチルシロキシ基、シ
ラノール基、ジメチルビニルシロキシ基、メチルビニル
ヒドロキシシロキシ基が例示される。このようなオルガ
ノポリシロキサンとしては、両末端ジメチルビニルシロ
キシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサ
ン共重合体、両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメ
チルポリシロキサン、両末端シラノール基封鎖ジメチル
シロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体、両末端
メチルビニルヒドロキシシロキシ基封鎖ジメチルシロキ
サン・メチルビニルシロキサン共重合体、両末端ジメチ
ルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン・メチ
ルフェニルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合
体が挙げられる。
【0006】本発明組成物に使用される(B)成分のオル
ガノシランまたはオルガノシラザンで表面処理されてな
る表面処理水酸化アルミニウム粉末は、本発明組成物を
硬化させて得られるシリコーンゴムに優れた耐水性と良
好な電気特性を付与するために必須とされる成分であ
る。ここで、(B)成分を構成する(a)成分の水酸化アル
ミニウム粉末の粒子径は0.1〜100μmの範囲内に
あるものが好ましく、0.1〜50μmの範囲にあるも
のがより好ましい。(b)成分のオルガノシランとして
は、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシ
ラン、フェニルトリメトキシシラン、エチルトメトキシ
シラン、n-プロピルトリメトキシシラン、ビニルトリ
メトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、ブチニル
トリメトキシシラン、ヘキセニルトリメトキシシラン、
γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ジメ
チルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジ
フェニルジメトキシシラン、テトラエトキシシランおよ
びこれらの部分加水分解物が挙げられる。オルガノシラ
ザンとしてはヘキサメチルジシラザン、ジビニルテトラ
メチルジシラザン等が挙げられる。(B)成分は上記のよ
うような(a)成分に上記のような(b)成分を加えて、ミ
キサー中で混練して、(a)成分の表面を(b)成分で処理
することによってに得られる。その際の処理温度につい
ては50℃〜200℃が好ましく、80℃〜180℃が
より好ましい。また、シリコーンゴムベースコンパウン
ドを製造するに際して、(A)成分に(a)成分と(b)成分
を加えて、加熱下に混練することによっても製造でき
る。ここで、(a)成分に対する(b)成分の比率は、0.
1〜30重量%が好ましい。(B)成分の配合量として
は、(A)成分100重量部に対して1〜300重量部で
あり、好ましくは30〜200重量部とされる。これは
(B)成分の配合量が30重量部より少ないと耐トラッキ
ング性、耐アーク性等の電気絶縁性について効果の発現
が不十分であり、200重量部を越えると硬化物の脆化
が激しく良好なゴム物性が得られないからである。
【0007】本発明組成物に使用される(C)成分の硬化
剤は、本発明組成物を硬化させるためのものである。本
成分の代表例としては有機過酸化物がある。このような
有機過酸化物としては、ベンゾイルパーオキサイド、t
−ブチルパーベンゾエイト、2,4−ジクロロベンゾイ
ルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、2,5−
ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサ
ンが例示される。また、1分子中に3個以上のケイ素原
子結合水素原子を含有するオルガノハイドロジェンポリ
シロキサンとヒドロシリレーション反応用触媒との併用
がある。ここで、オルガノハイドロジェンポリシロキサ
ンは架橋剤成分である。即ち、オルガノハイドロジェン
ポリシロキサン中のケイ素原子結合水素原子がヒドロシ
リレーション反応用触媒の存在下、(A)成分のケイ素原
子結合アルケニル基に付加反応し、その結果本発明組成
物が架橋し硬化に至るのである。このオルガノハイドロ
ジェンポリシロキサンは1分子中に少なくとも3個のケ
イ素原子結合水素原子を有することが必要である。ケイ
素原子結合水素原子以外の有機基としては、メチル基、
エチル基、プロピル基で例示されるアルキル基;フェニ
ル基、トリル基で例示されるアリール基;3,3,3−ト
リフルオロプロピル基、3−クロロプロピル基で例示さ
れる置換アルキル基等が挙げられる。このオルガノハイ
ドロジェンポリシロキサンの分子構造としては、直鎖
状、分岐を含む直鎖状、環状、網目状のいずれでもよ
い。また粘度は特に制限はないが、25℃における粘度
が、3〜10,000センチポイズにあることが好まし
い。この成分の配合量は、本組成物中のケイ素原子結合
水素原子のモル数とケイ素原子結合アルケニル基のモル
数の比が、(0.5:1)〜(20:1)となる量であ
り、好ましくは(1:1)〜(1:3)となる量であ
る。これはこのモル比が0.5未満になると本発明組成
物の硬化が不十分となり、20を越えると水素ガスが発
生して発泡することがあるからである。このようなオル
ガノハイドロジェンポリシロキサンと併用されるヒドロ
シリレーション反応用触媒は硬化を促進するための触媒
である。これらの中でもヒドロシリレーション反応を促
進する触媒活性を持つ白金系金属自体、白金系化合物ま
たはこの白金系化合物を主成分とする組成物が好まし
い。このような白金系触媒としては、塩化白金酸、アル
コール変性塩化白金酸、白金とジケトンの錯体、白金オ
レフィン錯体、塩化白金酸とアルケニルシロキサンの錯
体およびこれらをアルミナ、カーボンブラックなどの担
体に担持させたものが例示される。本成分の添加量は触
媒量であり、通常は(A)成分100万重量部に対して白
金系金属自体として1〜150重量部の範囲内であり、
好ましくは5〜100重量部の範囲内である。
【0008】本発明に使用される(D)成分のシリカ微粉
末は補強性充填剤であり、本発明組成物を硬化させて得
られるシリコーンゴムに機械的強度をさらに高める必要
性があるときに使用される成分である。このようなシリ
カ微粉末としては、ヒュームドシリカ等の乾式法シリ
カ、沈澱シリカ等の湿式法シリカ等の補強性シリカ微粉
末,石英粉末,けいそう土等の準補強性シリカ微粉末が
挙げらる。本成分としては、粒子径が50μm以下であ
り、比表面積が50m2/g以上であるシリカ微粉末が
好ましい。さらにこれらの表面が、オルガノシラン、オ
ルガノシラザン、オルガノシロキサンオリゴマー等の有
機ケイ素化合物で疎水化処理されたシリカ微粉末が好ま
しい。本成分の配合量は、少なすぎると高い機械的強度
が得られず、多すぎると流動性が失われるので、(A)成
分100重量部に対して1〜200重量部の範囲内であ
ることが必要であり、好ましくは1〜60重量部の範囲
内である。尚、(D)成分をさらに含有する場合には(B)
成分と(D)成分の配合量の合計が(A)成分100重量部
に対して30〜300重量部となる量が好ましい。
【0009】本発明組成物は上記した(A)成分、(B)成
分および(C)成分あるいは(A)成分、(B)成分、(C)成
分および(D)成分からなるものであるが、これらの成分
に加えて、シリコーンゴム組成物に添加配合することが
周知とされる従来公知の各種添加剤、例えば、非補強性
充填剤、顔料、耐熱剤、難燃剤、内部離型剤、表面処理
剤等を添加配合することは、本発明の目的を損なわない
限り差し支えない。ここで、非補強性充填剤としては、
けいそう土、石英粉末、マイカ、酸化アルミニウム、酸
化チタンが例示される。顔料としては、カーボンブラッ
ク、ベンガラが例示される。耐熱剤としては、稀土類酸
化物、稀土類水酸化物、セリウムシラノレート、セリウ
ム脂肪酸塩が例示される。本発明組成物は、上記した
(A)成分、(B)成分および(C)成分を均一に混合するこ
とにより容易に製造できる。これらの成分を混合するた
めの手段としては、一般のシリコーンゴム組成物に使用
されている従来公知の混合手段が使用できる。かかる混
合手段としては、ニーダーミキサー、2軸連続混練押出
機、2本ロール等が挙げられる。
【0010】本発明組成物を硬化させるには、硬化剤と
して有機過酸化物を使用した場合は、この有機過酸化物
の分解温度以上の温度条件下で、例えば、130〜20
0℃の温度条件下で加熱し硬化させればよい。また、オ
ルガノハイドロジェンポリシロキサンとヒドロシリレー
ション反応用触媒を使用した場合は、70〜200℃の
温度条件下で加熱し硬化させればよい。本発明のシリコ
ーンゴム組成物の成形方法としては、圧縮成形、押出成
形などの従来公知の成形方法を目的に応じて適宜選択す
ればよい。
【0011】以上のような本発明組成物は、硬化後、吸
水性が小さく、耐水性に優れ、良好な電気特性を有す
る。特に耐高電圧電気絶縁特性に優れている。そのため
かかる特性を要求される用途、例えば、屋外で使用され
るれる電気絶縁材料用シリコーンゴムとして好適に使用
される。
【0012】
【実施例】次に、本発明を実施例にて説明する。実施例
中、部とあるのは重量部のことであり、粘度は25℃に
おける測定値である。実施例中、電気特性の測定は次に
示す方法に従って行った。 ○電気特性の測定 シリコーンゴム組成物を10分間,170℃の条件下で
プレス加硫して、厚さ2mmのシリコーンゴムのシートを
成型し、このシートにつて、電気特性を測定した。体積
抵抗率、導電率、誘電正接については、JIS C 21
23シリコーンゴムコンパウンド試験方法に準じて測定
した。ここで、体積抵抗率はハイレジスタンスメータ
(ヒューレットパッカード社製、ハイレジスタンスメー
ター4339A)を用いて、また、誘電率、誘電正接は
誘電体損失自動測定装置[安藤電気(株)製,TR−11
00形誘電体損自動測定装置、110Hz]を用いて測
定した。耐トラッキング性試験は、IEC.publ.
587法に準じて日立化成工業(株)製,HAT−520
型を用いて行った。試験電圧は3.5kVであった。測
定結果を示した表中の判定Aおよび判定Bは、前者は、
試験片を通して高圧回路を流れる電流が60mAを越え
るまでの時間であり、後者は試験片の表面上に下部電極
から25mmの位置につけたマークにトラッキングが到達
した時間である。 ○耐水性の測定 シリコーンゴム組成物を10分間,170℃の条件下で
プレス加硫して、厚さ2mmのシリコーンゴムのシートを
成型した。このシートを室温でイオン交換水中に100
時間浸漬した後、取り出し、その電気特性を測定した。
更に浸漬前後のシートの重量変化率から吸水率を測定し
た。
【0013】
【実施例1】ジメチルシロキサン単位99.87モル%
とメチルビニルシロキサン単位0.13モル%からな
り、両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖されたジ
メチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体生
ゴム100部と、表面がビニルトリメトキシシランで処
理された水酸化アルミニウム粉末「昭和電工(株)製,商
品名:ハイジライトH42STV、平均粒子径:1μ
m]160部をニーダーミキサーにより均一に混合し
て、シリコーンゴムベースコンパウンドを調製した。こ
のシリコーンゴムベース100部に対して、2本ロール
上で、硬化剤として2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−
ブチルパーオキシ)ヘキサンの50重量%シリコーンオ
イルペーストマスターバッチ0.8部を添加し、均一に
混練して電気絶縁材料用シリコーンゴム組成物を調製し
た。次いで、このシリコーンゴム組成物を10分間,1
70℃の条件下でプレス加硫して、厚さ2mmのシリコー
ンゴムシートを成型した。このシートについて、電気特
性,耐水性の測定を行った。これらの測定結果を表1に
示した。
【0014】
【実施例2】ジメチルシロキサン単位99.87モル%
とメチルビニルシロキサン単位0.13モル%からな
り、両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖されたジ
メチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体生
ゴム100部と、表面をγ−メタクリロキシプロピルト
リメトキシシランで処理した水酸化アルミニウム粉末
[昭和電工(株)製,商品名:ハイジライトH320S
T、平均粒子径:8μm]を160部添加しニーダーミ
キサーにより均一に混合した。このシリコーンゴムベー
ス100部に対して、2本ロール上で、硬化剤として
2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)
ヘキサンの50重量%シリコーンオイルペーストマスタ
ーバッチ0.8部を添加し、均一に混練して電気絶縁材
料用シリコーンゴム組成物を調製した。次いで、このシ
リコーンゴム組成物を10分間,170℃の条件下でプ
レス加硫して、厚さ2mmのシリコーンゴムのシートを成
型した。このシートにつて、電気特性、耐水性の測定を
行った。これらの結果を表1に示した。次いで上記で得
られたシリコーンゴム組成物の電気特性、耐水性の測定
を実施例1と同様に測定した。それらの結果を結果を表
1に示した。
【0015】
【比較例1】実施例1において、表面をビニルトリメト
キシシランで処理した水酸化アルミニウム粉末[昭和電
工(株)製,商品名:ハイジライトH42STV、平均粒
子径:1μm]を未処理の水酸化アルミニウム[昭和電
工(株)製,商品名:ハイジライトH42M、平均粒子
径:1μm]変更した以外は上記と同様にしてシリコー
ンゴム組成物3を調製した。次いで上記で得られたシリ
コーンゴム組成物の特性を実施例1と同様に測定した。
これらの結果を表1に併記した。
【表1】
【0016】
【実施例3】ジメチルシロキサン単位99.87モル%
とメチルビニルシロキサン単位0.13モル%からな
り、両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖されたジ
メチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体生
ゴム100部に比表面積120m2/gの表面処理ヒュ
ームドシリカ30部[日本アエロジル(株)製,アエロジ
ルR972]、粘度30センチポイズの両末端シラノー
ル基封鎖ジメチルポリシロキサン3部をニーダーミキサ
ーにより均一に混合した後、メチルトリメトキシシラン
で処理された水酸化アルミニウム粉末160部を添加
し、室温下で混練した。このベース100部に対して、
実施例1と同様に硬化剤を添加してシリコーンゴム組成
物を調製した。尚、ここで使用したメチルトリメトキシ
シランで表面処理された水酸化アルミニウム粉末は未処
理の水酸化アルミニウム粉末[昭和電工(株),商品名:
ハイジライトH42M]100部にメチルトリメトキシ
シランを1.0部添加して、スーパーミキサー中で混練
して、120℃で3時間加熱処理することによって調製
した。次いで得られたシリコーンゴム組成物の電気特
性、耐水性について実施例1と同様して測定した。それ
らの結果を表2に示した。
【0017】
【比較例2】ジメチルシロキサン単位99.87モル%
とメチルビニルシロキサン単位0.13モル%からな
り、両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖されたジ
メチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体生
ゴム100部に比表面積200m2/gのヒュームドシ
リカ30部、表面処理剤として粘度30センチポイズの
両末端シラノール基封鎖ジメチルポリシロキサン12部
をニーダーミキサー中で均一に混練して、175℃で3
0分の条件下で加熱処理をして、シリコーンゴムベース
を調製した。このシリコーンゴムベースに、室温で未処
理の水酸化アルミニウム粉末[昭和電工(株)製,商品
名:ハイジライトH42M、平均粒子径:1μm]16
0部を添加して均一に混合した。この混合物100部に
対して実施例1と同様に硬化剤を添加し、電気絶縁材料
用シリコーンゴム組成物を調製した。このシリコーンゴ
ム組成物の電気特性、耐水性の測定を実施例1と同様に
行った。その結果を表2に併記した。
【表2】
【0018】
【実施例4】分子鎖両末端がジメチルビニルシロキシ基
で封鎖された粘度10,000センチポイズのジメチル
ポリシロキサン(ケイ素原子結合ビニル基含有量0.1
4重量%)100部に、比表面積200m2/gのヒュ
ームドシリカ30部、未処理の水酸化アルミニウム粉末
[昭和電工(株)製,ハイジライトH42M]150部、
表面処理剤としてヘキサメチルジシラザン10部、水3
部を均一になるまで混合して、さらに真空下170℃で
2時間混練してシリコーンゴムベースコンパウンドを得
た。このベースコンパウンドに分子鎖両末端がトリメチ
ルシロキシ基で封鎖された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0.7重量%)1.4部、ヒドロシリレーシ
ョン反応用触媒として塩化白金酸の3重量%イソプロピ
ルアルコール溶液を白金金属量として10ppmとなる量
加えて均一に混合して、電気絶縁材料用シリコーンゴム
組成物を得た。この電気絶縁材料用シリコーンゴム組成
物の硬化後の電気特性、耐水性の測定を実施例1と同様
に行った。その結果を表3に示した。
【表3】
【0019】
【発明の効果】本発明の電気絶縁材料用シリコーンゴム
組成物は、上記した(A)成分〜(C)成分からなり、特に
(B)成分のオルガノシランまたはオルガノシラザンで処
理された表面処理水酸化アルミニウム粉末を含有してい
るので、耐水性に優れ、良好な電気特性を有するという
特徴を有する。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)平均組成式RaSiO(4-a)/2(式中、Rは置換または非 置換の1価炭化水素基であり、aは1.95〜2.05の数である。)で示され、 1分子中に少なくとも2個のケイ素原子結合アルケニル基を有するオルガノポリ シロキサン 100重量部、 (B)(a)水酸化アルミニウム粉末の表面が(b)オルガノシランまたはオルガノシ ラザンで表面処理されてなる表面処理水酸化アルミニウム粉末 1〜300重量部、 および (C)硬化剤 本発明組成物を硬化させるのに十分な量 からなる電気絶縁材料用シリコーンゴム組成物。
  2. 【請求項2】 (A)平均組成式RaSiO(4-a)/2(式中、Rは置換または非 置換の1価炭化水素基であり、aは1.95〜2.05の数である。)で示され、 1分子中に少なくとも2個のケイ素原子結合アルケニル基を有するオルガノポリ シロキサン 100重量部、 (B)(a)水酸化アルミニウム粉末の表面が(b)オルガノシランまたはオルガノシ ラザンで表面処理されてなる表面処理水酸化アルミニウム粉末 1〜300重量部、 (D)シリカ微粉末 1〜200重量部 および (C)硬化剤 本発明組成物を硬化させるのに十分な量 からなる電気絶縁材料用シリコーンゴム組成物。
  3. 【請求項3】 (B)成分中のオルガノシランがビニルト
    リメトキシシランである請求項1または請求項2記載の
    組成物。
  4. 【請求項4】 (B)成分中のオルガノシランがメチルト
    リメトキシシランである請求項1または請求項2記載の
    組成物。
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