JPH11310771A - 長期粘度安定性及び作業適性に優れたシーリング材組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 分子末端にアルコキシシリル基を有し主鎖構
造がアルキレン構造であるシリコーン系ポリマーを主成
分とするシーリング材の内部硬化性に配慮して貯安性を
改良すると共に、上記の総合シール作業性を改良する。 【解決手段】 分子末端にアルコキシシリル基を有し主
鎖構造がアルキレン構造であるシリコーン系ポリマーを
主成分とするシーリング材に分子量４００以下の多価ア
ルコール配合する。シリル化ポリアルキレン系ポリマー
は、アルコキシシリル基がメチルジメトキシシリル基で
あって主鎖構造がポリイソブチレンであり、数平均分子
量が５０００〜２００００のもので、これは、プロセス
オイルと呼ばれるパラフィン系可塑剤を希釈剤として１
０〜４０重量％含有しており、このポリマーを窒素気流
装置、攪拌機、減圧脱水装置及び加熱装置を備えたシー
ラント製造装置に仕込み、攪拌しながら炭酸カルシウム
などの無機充填材、必要に応じて可塑剤、揺変剤、老化
防止剤などを順次仕込み、均質混合を行い、シーリング
材を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は湿気硬化型シリコー
ン系シーリング材の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】シリル化ポリアルキレン系シーリング材
は、分子末端にアルコキシシリル基を有し主鎖構造がア
ルキレン構造であるシリコーン系ポリマーを主成分と
し、プロセスオイル等の可塑剤、無機充填材、必要に応
じ、顔料、揺変剤、老化防止剤を配合したシーリング材
組成物である。このシーリング材で市場導入段階にある
のが、アルコキシシリル基がメチルジメトキシシリル基
であって、主鎖構造がポリイソブチレンのシリコーン系
ポリマーを主成分とするシーリング材組成物である。こ
のシーリング材の使用に当たっては、上記シーリング材
組成物に、スズ系触媒及びアミン化合物を配合した硬化
剤を混合する２成分形シーラントとして用いる。更に目
的によっては、着色顔料を可塑剤等に分散した着色ペー
スト類を配合することもある。このシーリング材は、分
子末端がアルコキシシリル基で主鎖構造が有機化合物系
ポリマーであるため、変成シリコーン系シーラントに分
類される。硬化機構はアルコキシシリル基が、湿気硬化
によりシロキサン結合をつくりゴム状弾性体を形成する
ことによる。その硬化物の特性は、親水性のポリエーテ
ル化合物を主鎖構造とする市販の変成シリコーン系シー
ラントに比べ、疎水性の炭化水素を主鎖構造とするた
め、格段に耐候性、耐湿性、耐久性などが優れている。
主鎖構造が炭化水素であることは、確かに一旦硬化すれ
ば優れた耐湿性を与えるが、疎水性のため湿気硬化が深
部まで至りにくいとの大きな難点がある。

【０００３】また、このシーリング材は、使用段階にお
ける総合的シール作業性に著しく難点が指摘されてい
る。この総合的シール作業性とは、硬化剤配合時の混合
容易性（以下、「混合性」という。）、目地充填時の作
業のしやすさ（以下、「シール作業適性」という。）、
垂直目地充填後の塑性流動による仕上がり不良（以下、
「スランプ性」という。）に分類される。ところで、業
界ではこの総合的シール作業性の良否は、硬化物性と同
じくらい重視されている。この総合的シール作業性が劣
る原因は、そのシーラントのベースポリマーが粘度が非
常に高く、構造粘性の付与が困難なためである。そのた
め、混合加工したシーリング材は、業界でいう重たくキ
レの悪い粘性で、この改良が必要である。

【０００４】従来、この難点を改良すべき技術手段とし
て、水を配合する試みがなされている。この水の配合
で、内部硬化性が改良され、水による部分乳化に由来す
るためか構造粘性が向上し、総合的シール作業性も幾分
改善する。しかし、加水分解性を持つアルコキシシリル
基含有ポリマーに水分を配合することは、貯蔵時の大幅
な粘度変化をまねき重大な品質低下の原因となる。つま
り、貯蔵安定性（以下、「貯安性」という。）の維持に
大きな問題点がある。しかしながら、このシーリング材
の硬化後の優れた各種特性を維持し、内部硬化性、貯安
性、総合的シール作業性などの諸問題を根本的に改良す
ることができるなら、使いやすく今までにない高度な物
性を持つ全く新しい変成シリコーン系シーラントを産業
界に提供することになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】分子末端にアルコキシ
シリル基を有し主鎖構造がアルキレン構造であるシリコ
ーン系ポリマーを主成分とするシーリング材の内部硬化
性に配慮して貯安性を改良すると共に、上記の総合シー
ル作業性を改良することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の従来のシーリング
材の内部硬化性を改良する技術手段である水分の配合
は、本質的に貯安性が乏しいため、発明者らは、これに
代わる手段を探すこととした。一般に主鎖構造が親水性
のポリエーテル化合物である変成シリコーン系シーラン
トにアルコールを配合することは、経時増粘、経時硬化
遅延など貯安性の低下の原因となるため技術手段として
避けられている。しかし、主鎖構造が疎水性のポリアル
キレン化合物なら、アルコキシシリル基に与える影響が
変わるのではないかと考えた。そこで、親水性を付与す
るため、低分子から高分子に至る各種アルコールを配合
したところ、主鎖構造が疎水性のポリアルキレン構造な
ら内部硬化性を低下させず、貯安性を改良できることに
気づいた。その実験過程で、特定のアルコールの配合が
粘性までも著しく変化させることを発見した。その粘性
の変化とは、構造粘性の付与であった。当初は内部硬化
性を配慮した貯安性の改良しか考えていなかったが、こ
の構造粘性を著しく変化させる予期せぬ特性を、懸案と
なっている総合的シール作業性の改良にまで利用できな
いかと考えた。この考えを基に、鋭意実験を重ねたとこ
ろ、シーリング材に多価アルコールを配合する時に限
り、内部硬化性を低下させることなく、貯安性の改良と
著しい総合的シール作業性の改善を与えること、しかも
硬化後の本来の物性になんら悪影響を与えないことを確
認し、本発明を完成するに至った。

【０００７】以下、本発明の具体的技術手段を説明す
る。請求項１の発明は、分子末端にアルコキシシリル基
を有し主鎖構造がアルキレン構造であるシリコーン系ポ
リマーを主成分とするシーリング材に分子量４００以下
の多価アルコール配合することを特徴とする長期粘度安
定性に優れ、シーリング作業時の作業適性に優れたシー
リング材組成物に関する。

【０００８】即ち、本発明の分子末端にアルコキシシリ
ル基を有し主鎖構造がアルキレン構造であるシリコーン
系ポリマーとは、トリアルコキシシリル基、アルキルジ
アルコキシシリル基、ジアルキルアルコキシシリル基の
１種以上を分子末端に有し、主鎖構造がエチレン、プロ
ピレン、ブチレン、イソブチレンのような繰り返し単位
のポリアルキレン構造を持つ数平均分子量が１０００〜
３００００のポリマーである。この内、アルコキシシリ
ル基がメチルジメトキシシリル基であって、主鎖構造が
ポリイソブチレンであり数平均分子量が５０００〜２０
０００であるポリマーが耐候性、耐湿性、耐久性に優れ
るため好ましい。

【０００９】本発明の分子量４００以下の多価アルコー
ルとは、−ＣＨ₂−ＣＨ₂Ｏ−を繰り返し単位とするエチ
レングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレン
グリコール、−ＣＨ₂−ＣＨ（ＣＨ₃）Ｏ−を繰り返し単
位とするプロピレングリコール、ジプロピレングリコー
ル、トリプロピレングリコール、プロパンジオール、ブ
タンジオールなどのアルキレングリコール、及びグリセ
リンがある。尚、本発明の効果は低分子量の多価アルコ
ールに限られる。その分子量の上限は４００である。４
００を超えた場合は内部硬化性が低下し、総合的シール
作業性の改良効果も乏しく、実用的性能は得られない。
この内、モノエチレングリコール、ジエチレングリコー
ル、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、
グリセリンが本来の硬化物性を維持しながら内部硬化
性、構造粘性の付与、総合的シール作業性の改良効果を
与えるため好ましい。

【００１０】本発明のシーリング材ベースは、上記シリ
コーン系ポリマーに、炭酸カルシウム、タルク、クレー
などの無機充填材、プロセスオイルのようなパラフィン
系可塑剤、ジオクチルフタレートのようなフタル酸エス
テル系可塑剤、必要に応じてチタン白などの着色顔料、
脂肪酸アミド、無水シリカなどの揺変剤及び芒硝のよう
な分子内に結晶水を有する化合物などを配合したもので
ある。このシーリング材ベースは、シリコーン系ポリマ
ー１００重量部に対し、無機充填材５０〜３００重量
部、可塑剤１０〜２００重量部が好ましい。

【００１１】本発明のシーリング材は、このシーリング
材ベースの製造時又は製造後に上記の多価アルコールを
配合したものである。本発明のシーリング材は、密閉容
器に貯蔵し、使用時にスズ系触媒及びアミン化合物、ま
た必要に応じてアルミニウムシリケートやケイ酸カルシ
ウムを配合した公知の硬化剤を混合する２成分形シーラ
ントとして用いる。

【００１２】請求項２の発明は、アルコキシシリル基が
メチルジメトキシシリル基であって、主鎖構造がポリイ
ソブチレンである上記シリコーン系ポリマーを主成分と
するシーリング材に、モノエチレングリコール、ジエチ
レングリコール、トリエチレングリコール、プロピレン
グリコール、グリセリンから選択した上記の多価アルコ
ールを１種以上配合することを特徴とする請求項１に記
載の中で、具体的なシーリング材組成物に関する。

【００１３】即ち、このシーリング材組成物が、優れた
貯安性と総合的シール作業性を有し、内部硬化性と硬化
物性に悪影響を与えない好ましい組成物である。

【００１４】請求項３の発明は、上記シーリング材にお
いて、上記シリコーン系ポリマー１００重量部に対し、
上記多価アルコール０．１〜５０重量部配合することを
特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシーリング材
組成物に関する。この範囲の配合をおこなったとき、本
発明の効果が優れる範囲である。

【００１５】即ち、多価アルコールが０．１重量部以下
の場合は、構造粘性に導く粘性改良効果が少ないため総
合的シール物性の改良効果が不足しがちとなり、５０重
量部以上の場合は、硬化後の耐候性、耐湿性、耐久性が
不足しがちとなる。このうち、特に好ましくは０．５〜
３０重量部が本発明の効果が最も発揮される。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明のシリル化ポリアルキレン
系シーリング材の実施の形態を記述する上で、ベストモ
ードとなる製造方法で説明をする。シリル化ポリアルキ
レン系ポリマーは、アルコキシシリル基がメチルジメト
キシシリル基であって主鎖構造がポリイソブチレンであ
り、数平均分子量が５０００〜２００００のもの（以
下、このポリマーを「ＰＩＢポリマー」という。）が市
販されているのでこれを用いて説明する。この市販品
は、取り扱いやすい液状にするため、プロセスオイルと
呼ばれるパラフィン系可塑剤を希釈剤として１０〜４０
重量％含有している。このポリマーを窒素気流装置、攪
拌機、減圧脱水装置及び加熱装置を備えたシーラント製
造装置に仕込む。この装置はウレタンシーリング材又は
変成シリコーンシーリング材を製造する装置でよい。こ
の装置にプロセスオイルで希釈してあるＰＩＢポリマー
を仕込み、攪拌しながら炭酸カルシウムなどの無機充填
材、必要に応じて可塑剤、揺変剤、老化防止剤などを順
次仕込み、均質混合を行う。この中で本発明の多価アル
コールの混合時期は特に定めがない。

【００１７】本発明のシーリング材を使用する方法は、
上記のようにして製造したシーリング材を主剤として、
シーラント工事等の施工前に市販の混合装置を用いて硬
化剤を配合すればよい。この硬化剤は、スズ触媒などの
金属系化合物、アミン化合物など、公知のものを適宜選
択すればよい。また、必要に応じて着色カラーペースト
などの着色剤を適宜配合することもできる。混合後は、
定められた可使時間内に通常業界で実施されている方法
でシーラント工事する。

【００１８】

【実施例】（実施例１）市販のシール混合機である加
熱、攪拌、減圧、窒素気流装置を備えた５Ｌプラネタリ
ーミキサー（商品名プラネタリーミキサーＰＬＭ５：井
上製作所製）に、数平均分子量（以下、「Ｍｎ」とい
う。）２００００の分子末端がメチルジメトキシシリル
基で主鎖がポリイソブチレンであるシリコーン系ポリマ
ー１００重量部を含むパラフィン系可塑剤溶液（商品名
エピオン：鐘淵化学工業社製）１５０重量部，可塑剤と
してパラフィン系プロセスオイル（商品名ダイアナプロ
セスオイルＰＳ−３２：出光興産社製）５０重量部、コ
ロイド炭酸カルシウム（商品名ＭＣ−Ｋ：丸尾カルシウ
ム社製）１５０重量部、エチレングリコール１０重量部
を加え、粗練り工程として５０Ｔｏｒｒの減圧下で室温
にて攪拌を３０分間行った。

【００１９】その後、パラフィン系プロセスオイル（商
品名ダイアナプロセスオイルＰＳ−３２：出光興産社
製）２０重量部を加え、５０Ｔｏｒｒの条件で攪拌を６
０分間行い、２成分形シーリング材の基剤を作製した。

【００２０】（比較例１）実施例１の製造工程におい
て，エチレングリコールの代わりにポリエチレングリコ
ール（Ｍｎ＝４００）１０重量部を加え、それ以外は実
施例１と同じ方法で２成分形シーリング材の基剤を得
た。

【００２１】（比較例２）実施例１の製造工程におい
て，エチレングリコールの代わりに水１０重量部を加
え、それ以外は実施例１と同じ方法で２成分形シーリン
グ材の基剤を得た。

【００２２】（比較例３）実施例１の製造工程におい
て，エチレングリコールを配合せず、それ以外は実施例
１と同じ方法で２成分形シーリング材の基剤を得た。

【００２３】このようにして得られた２成分形シーリン
グ材の基剤について硬化性、粘性、貯安性、総合的シー
ル作業性、シール物性を下記の方法にて評価した。

【００２４】シーラント作業に用いる硬化性を備えたシ
ーリング材（以下、「硬化性試料」という。）は、実施
例及び比較例の基剤１００重量部に対して、硬化剤（硬
化剤はスズ触媒アミン化合物、及び、アルミニウムシリ
ケート、プロセスオイルの混合物で構成したペースト状
のもの）を１０重量部配合した。硬化性は、それぞれの
硬化性試料を深さ１５ｍｍ、直径５０ｍｍの円柱型の容
器に充填する。充填したものを標準条件（２２±１℃，
５５±５％ＲＨ）に調整された屋内に放置し、２４時間
後と４８時間後にＪＩＳ Ｋ６３０１のスプリング式硬
さ試験機Ａ形を押しあてて、測定値が１以上を示したと
きをゴム弾性発現とみなした。

【００２５】粘性は、上記の硬化性試料にて、ＢＳ型回
転粘度計（商品名ビスコメーターＢＳ：トキメック社
製）の回転数１０ｒ／ｍｉｎおよび２ｒ／ｍｉｎにおけ
る粘度（２３℃）を測定し、（２ｒ／ｍｉｎにおける粘
度）／（１０ｒ／ｍｉｎにおける粘度）の値を小数点下
一桁のところまで計算した。この値は通常その数値が大
きい方が一般的に保形性などのシール作業性が良いこと
を示しているが、絶対的な指標とならないため、総合的
シール作業性の項目でも作業性を確認した。

【００２６】貯安性は、硬化剤を配合しないそれぞれの
基剤を深さ１００ｍｍ、直径１５０ｍｍの円柱形ふた付
き金属容器中に上記基剤を５００ｇ入れ、５０℃のオー
ブン（商品名パーフェクトオーブン：田葉井製作所社
製）に放置し、３日後、３０日後に各基剤を５０℃のオ
ーブンから取出した後、２３℃に２４時間放置した。そ
の後、上記粘度計にて各基剤の回転数２ｒ／ｍｉｎの粘
度を測定した。

【００２７】総合的シール作業性は、粘性に示した値だ
けでは、シール作業性の絶対的な指標にはならないの
で、それぞれの硬化性試料での実際の作業性を評価し
た。評価は、金属製のヘラで基剤３００ｇと硬化剤３０
ｇとを３分間混合することで行った。即ち、混合性は、
上記のヘラでの混合初期に大きな抵抗感を示すかどうか
を評価し、ヘラ切れ性は、硬化性試料を上記のヘラです
くい取った時の糸引き性（糸が引かない方がよい）を評
価し、保形性は、上記のヘラ上での硬化性試料の形状保
持性を評価した。評価は、○、△、×の３段階とした。
○は良好、△は実用上の下限だが、実用範囲にあり、×
は実用上使用困難であることを示す。また、スランプ性
はＪＩＳ Ａ１４３９に準拠して行った。即ち、長さ１
５０ｍｍ、両端が開き、底面の一方が５０ｍｍ長く、幅
１０ｍｍ、深さ１０ｍｍに金属製溝形容器に試料を溝形
容器の内側に充填する。試料の表面は溝形容器の上面及
び両端と同一になるように平滑にならす。

【００２８】

【表１】

【００２９】その試験体を長さ方向に鉛直に懸垂して
（容器の底面の長い方を下にして）、５０℃の上記と同
様のオーブンに２４時間置き、充填した試料が溝部分の
下端から垂れ下がった先端までの距離を測定した。

【００３０】シール物性はＪＩＳ Ａ１４３９（引張接
着性試験）に準拠して行った。即ち、試験体は、２枚の
被着体（アルミニウム製、５０×５０×３ｍｍ、試料と
の接着面にはコニシ社製プライマーを使用）と２枚の試
験体作製用スペーサー（５０×１９×１２ｍｍ、試料が
接着しないもの）を組み合わせて作った５０×１２×１
２ｍｍのスペースに硬化性試料を充填し、２３℃×７日
＋５０℃×７日間養生させたものを使用した。この試験
体を引張試験機（商品名オートグラフＡＧＳ５００Ｇ：
島津製作所社製）にて引張速度５０ｍｍ／ｍｉｎで引張
試験を行った。

【００３１】表１において、Ｍ５０は目地幅が初期の目
地幅の１５０％の時の引張応力、Ｔｍａｘは硬化物の破
断時の引張応力を示し、Ｅｍａｘは初期の目地幅に対す
る破断時の目地幅の伸び率を、また破壊状態は試験後の
状態を目視にて確認した。破壊状態の凝集破壊は、硬化
物の破断を示す。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のシーリン
グ材は、分子末端にアルコキシシリル基を有し主鎖構造
がアルキレン構造であるシリコーン系ポリマーを主成分
とするシーリング材に分子量４００以下の多価アルコー
ル、特にモノエチレングリコール、ジエチレングリコー
ル、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、
グリセリンなどの多価アルコールを１種以上配合してな
るシーリング材組成物であり、構造粘性に優れ、さらに
貯蔵安定性に優れると共に、ヘラ切れ性、保形性、混合
性、スランプ性などの総合的シール作業性においても改
良されている。特に、請求項３の発明のシーリング材組
成物は、従来のシーリング材組成物に比し、優れた総合
的シール作業性と粘度安定性を有し、内部硬化性と硬化
物性にも悪影響を与えない最も優れた効果を奏する。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 分子末端にアルコキシシリル基を有し主
   鎖構造がアルキレン構造であるシリコーン系ポリマーを
   主成分とするシーリング材に分子量４００以下の多価ア
   ルコールを配合することを特徴とする長期粘度安定性に
   優れ、シーリング作業時の作業適性に優れたシーリング
   材組成物。
2. 【請求項２】 アルコキシシリル基がメチルジメトキシ
   シリル基であって、主鎖構造がポリイソブチレンである
   請求項１記載のシリコーン系ポリマーを主成分とするシ
   ーリング材に、モノエチレングリコール、ジエチレング
   リコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコ
   ール、グリセリンから選択した多価アルコールを１種以
   上配合することを特徴とする請求項１に記載の長期粘度
   安定性に優れ、シーリング作業時の作業適性に優れたシ
   ーリング材組成物。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２記載のシーリング
   材において、シリコーン系ポリマー１００重量部に対
   し、多価アルコール０．１〜５０重量部配合することを
   特徴とする請求項１又は請求項２に記載の長期粘度安定
   性に優れ、シーリング作業時の作業適性に優れたシーリ
   ング材組成物。