JPH1180548A - 熱加硫型シリコーンゴムコンパウンドの製造方法 - Google Patents

熱加硫型シリコーンゴムコンパウンドの製造方法

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JPH1180548A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 短時間で、かつ簡単な操作で原料を混合・均
一化・加熱処理し、良好な硬化特性を有する熱加硫型シ
リコーンゴムコンパウンドを得る。 【解決手段】 (A)オルガノポリシロキサン生ゴム
100重量部 (B)補強性シリカ充填剤
5〜100重量部 (C)加工助剤
0.1〜30重量部 を回分式の密閉式混合機に供給し、混合・均一化する第
1工程と、前記第1工程で得られた混合物を混練押出機
に連続的に供給し、連続加熱処理する第2工程とを行っ
て熱加硫型シリコーンゴムコンパウンドを製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱加硫型シリコー
ンゴムコンパウンドを生産性良く製造することができる
熱加硫型シリコーンゴムコンパウンドの製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】熱加硫
型シリコーンゴムは、耐候性、耐久性、耐熱性、生理活
性、着色性などに優れているため、建築材料、電気電子
材料、事務機部品、自動車部品、医療器具など幅広い分
野で使用されている。
【0003】加熱硬化してシリコーンゴムとなる熱加硫
型シリコーンゴムコンパウンドの製造方法としては、様
々な方法が知られているが、一般的には、2つの混合翼
を備えた大型の開放型のニーダーミキサーを使用して製
造される。
【0004】ニーダーミキサーの最大容量は、数千リッ
トルにまで及び、一度に大量の製品を製造することが可
能であるが、原料の均一化に時間がかかり、数時間〜数
十時間と長時間の工程を要するという問題がある。この
ようなニーダーミキサーを使用して熱加硫型シリコーン
ゴムの生産性を向上させるには、機器の大型化や多段化
などが考えられるが、これら改善策は、機器設置スペー
スなどに限界があり、解決困難な点が多い。
【0005】一方、熱加硫型シリコーンゴムコンパウン
ドの製造方法に関しては、生産性向上を目的として以下
に示すような各種製法が検討されているが、いずれの方
法も問題を有するものであった。例えば特開昭64−5
6736号公報では、無機質充填剤として加圧下で有機
珪素化合物により表面処理されたものを使用し、ジオル
ガノポリシロキサン生ゴムと共に2軸混練押出機に供給
する連続製造方法が例示されているが、この方法は、充
填剤の事前処理に長時間を要するという問題がある。ま
た、特開平2−102007号公報では、原料を高速剪
断機により連続的に粉粒体化し、これを2軸連続混練押
出機に供給する連続製造法が提案されているが、この方
法は、均一な粉粒体を得るには厳密な条件制御が要求さ
れるなど、プロセスが複雑化してしまうという問題があ
る。
【0006】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、熱加硫型シリコーンゴムコンパウンドを短時間で、
かつ簡単な操作で生産性良く製造することができる熱加
硫型シリコーンゴムコンパウンドの製造方法を提供する
ことを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結
果、オルガノポリシロキサン生ゴム、補強性シリカ、加
工助剤で構成される基本成分を回分式の密閉式混合機に
供給し、混合・均一化する第1工程を行った後、この第
1工程で得られた混合物を混練押出機に連続的に供給
し、連続加熱処理する第2工程を行って熱加硫型シリコ
ーンゴムコンパウンドを製造した場合、短時間で、かつ
簡単な操作で原料を混合・均一化・加熱処理でき、良好
な硬化特性を有する熱加硫型シリコーンゴムコンパウン
ドを得ることができることを知見し、本発明をなすに至
った。
【0008】なお、一般的に知られているシリコーンゴ
ムコンパウンドの製造方法では、原料の混合・均一化か
ら加熱処理までの一連の工程をニーダーミキサー中で行
っているが、本発明では、ニーダーミキサーの使用のみ
では比較的不得手な混合・均一化を短時間で均一化が可
能な密閉式混合機で行い、その後、混練押出機で連続的
に加熱処理することにより、工程毎の機器分担がなさ
れ、短時間製造が可能となることから生産性が向上する
ものである。
【0009】従って、本発明は、 (A)オルガノポリシロキサン生ゴム 100重量部 (B)補強性シリカ充填剤 5〜100重量部 (C)加工助剤 0.1〜30重量部 を回分式の密閉式混合機に供給し、混合・均一化する第
1工程と、前記第1工程で得られた混合物を混練押出機
に連続的に供給し、連続加熱処理する第2工程とを含む
ことを特徴とする熱加硫型シリコーンゴムコンパウンド
の製造方法を提供する。
【0010】以下、本発明につき更に詳細に説明する
と、本発明に係る熱加硫型シリコーンゴムコンパウンド
は、上記(A)〜(C)成分を含有してなるミラブル型
シリコーンゴムコンパウンドである。この場合、(A)
成分のオルガノポリシロキサン生ゴムとしては、下記一
般式(1) R2(R1 2SiO)nSiR1 22 (1) (但し、式中R1は炭素数1〜10の一価炭化水素基、
2はメチル基、ビニル基及び水酸基から選ばれる基で
ある。nは1000以上の整数である。)で表される直
鎖状の高粘度オルガノポリシロキサンが好適である。
【0011】ここで、上記式(1)中R1基は、炭素数
1〜10、好ましくは1〜6の置換又は非置換一価炭化
水素基であり、例えばメチル基、エチル基、プロピル
基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、
デシル基、ドデシル基等のアルキル基、ビニル基、アリ
ル基、ブテニル基等のアルケニル基、フェニル基、トリ
ル基等のアリール基、ベンジル基、β−フェニルエチル
基等のアラルキル基などの炭化水素基、並びにこれら炭
化水素基中の水素原子の一部又は全部がハロゲン原子、
シアノ基等で置換された3,3,3−トリフルオロプロ
ピル基、シアノエチル基等の置換炭化水素基などが例示
され、メチル基、ビニル基、フェニル基、3,3,3−
トリフルオロプロピル基が好ましい。
【0012】R2基はメチル基、ビニル基及び水酸基か
らなる群より選ばれる基である。nは平均重合度を表す
もので、1,000以上、好ましくは3,000〜2
0,000の整数である。
【0013】ここで、シリコーンゴムの特性を考慮すれ
ば、上記式(1)中の全R1、R2基全体の50モル%以
上、特に80モル%以上がメチル基であり、かつ0.0
25〜0.5モル%、特に0.05〜0.3モル%のビ
ニル基を含有することが好ましい。
【0014】(B)成分の補強性シリカ充填剤として
は、例えばヒュームドシリカ(煙霧質シリカ)、焼成シ
リカ、沈降性シリカ(湿式シリカ)等が挙げられ、比表
面積が50m2/g以上のものが好適に使用される。こ
れらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用し
てもよい。
【0015】また、これらのシリカ充填剤は、その表面
を例えば鎖状オルガノポリシロキサン、環状オルガノポ
リシロキサン、ヘキサメチルジシラザン、反応性シラン
によって処理されたものでもよいが、表面処理により補
強性充填剤が高価なものとなるから特別の特性付与以外
の目的では使用しない方が望ましい。特に得られたシリ
コーンゴムの透明性、補強性の面においては、比表面積
が100〜400m2/gであるヒュームドシリカの使
用が望ましい。また、得られたシリコーンゴムのコス
ト、弾性などの物性面では、比表面積が50〜800m
2/gの補強性沈降性シリカが特に望ましく使用され
る。
【0016】上記シリカ充填剤の配合量は、(A)成分
のオルガノポリシロキサン100重量部に対して5〜1
00重量部であり、好ましくは10〜50重量部であ
る。配合量が5重量部より少なかったり、100重量部
より多い場合には、得られるシリコーンゴム組成物の特
性が低下し、またそのシリコーンゴム組成物を硬化して
得られる硬化物が十分な引張強度、引裂強度などの機械
的強度を有さなくなる。
【0017】(C)成分の加工助剤は、(B)成分の補
強性シリカ充填剤の分散性を向上させると共に、シリコ
ーンゴムに種々の特性を付与するために使用されるもの
であり、両末端が水酸基封鎖された低分子量の有機珪素
化合物、両末端がアルコキシ基で封鎖された低分子量の
有機珪素化合物、シラザン等が例示され、特に下記一般
式(2) R4O−(R3 2SiO)m−R4 (2) (但し、式中R3は炭素数1〜10の一価炭化水素基、
4はメチル基、エチル基及び水素原子から選ばれる基
である。mは1〜100の整数である。)で表される有
機珪素化合物が好ましく使用される。
【0018】上記式(2)中、R3基は、R1基と同様の
ものが例示され、より好ましくはメチル基、ビニル基、
フェニル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基から
なる群より選択される基である。R4基はメチル基、エ
チル基及び水素原子よりなる群から選択され、好ましく
は水素原子である。mは1〜100、好ましくは1〜2
0、より好ましくは2〜5の整数である。
【0019】(C)成分の加工助剤の配合量は、(A)
成分のオルガノポリシロキサン100重量部に対して
0.1〜30重量部、好ましくは0.2〜10重量部で
あり、単独或いは複数を組み合わせて使用してもよい。
【0020】本発明に係るシリコーンゴムコンパウンド
には、更に必要に応じて増量剤としての粉砕石英や珪藻
土、炭酸カルシウム、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化チタン、
カーボンブラック、酸化バリウム、酸化マグネシウム、
水酸化セリウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛、アスベ
スト、ガラスウール、微粉マイカ、溶融シリカ粉末等の
前記補強性シリカ充填剤以外の充填剤、顔料、金属酸化
物の脂肪酸塩等の耐熱向上剤、白金化合物等の難燃性付
与剤、オルガノハイドロジェンポリシロキサン等の加硫
物着色防止剤などを添加することも任意である。なお、
これら任意成分の添加量は、本発明の効果を妨げない範
囲で通常量とすることができる。
【0021】本発明の製造方法では、まず上記成分は第
1工程の回分式の密閉式混合機に供給され、混合・均一
化される。密閉式混合機による混合には、非密閉常圧型
のニーダーミキサーと比較して短時間でしかも良好な分
散状態が得られるという利点がある。ここで、回分式の
密閉式混合機は密閉式の加圧型の混合機であり、例えば
加圧型ニーダーミキサー、インターナルミキサー、バン
バリーミキサーなどが挙げられる。
【0022】上記回分式の密閉式混合機は、冷却又は加
熱機能を備えていてもよく、混合時の内温は、室温〜1
50℃程度、特に50〜120℃に維持されることが望
ましく、混合時間は1〜30分間程度とすることができ
る。150℃を超えると加工助剤の効果が十分にならな
いことがある。
【0023】次に、上記工程1により得られた混合物
は、直接或いは押出機などの搬送機を用いて必要に応じ
て加熱しながら第2工程の混練押出機に連続的に供給さ
れる。混練押出機の例としては、同方向2軸回転混練機
KRC((株)栗本鐵工所製)、スクリュー回転と同時
に軸方向の前後運動を伴う単軸混練機Bussコ・ニー
ダー((株)ブッス製)、固定ブレードと回転ブレード
を組み合わせ、強力なずり剪断を発生させるKCK
((株)KCK製)などが挙げられる。
【0024】これらの混練機には、混練機内を通過する
コンパウンドの揮発分を除去するため、減圧可能な脱気
部分を設けることが望ましい。
【0025】混練機に供給された混合物は、150〜2
50℃、特に150〜200℃の温度範囲で1〜30分
間程度加熱処理(滞留時間)されることが好ましく、温
度が150℃より低すぎる場合には所望の物性を有する
シリコーンゴムコンパウンドを得ることができない場合
があり、また、250℃より高い場合にはシリコーンゴ
ムコンパウンドの劣化を引き起こす可能性がある。
【0026】これらの混練機には、混練機内を通過する
コンパウンドの揮発分を除去するため、減圧可能な脱気
部分を設けることが望ましい。
【0027】
【発明の効果】本発明の熱加硫型シリコーンゴムコンパ
ウンドの製造方法によれば、従来使用されているニーダ
ーミキサーのみでは比較的不得手な混合・均一化を短時
間で均一化が可能な密閉式混合機で行い、その後、混練
押出機で連続的に加熱処理することにより、工程毎の機
器分担がなされ、短時間製造が可能となることから生産
性良く、かつ簡単な操作で熱加硫型シリコーンゴムコン
パウンドを製造することができる。
【0028】
【実施例】以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具
体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定される
ものではない。
【0029】〔比較例1〕ジメチルビニルシロキシ基で
末端が封鎖された0.15モル%のメチルビニルシロキ
シ単位と99.85モル%のジメチルシロキシ単位から
なる平均重合度約8000のオルガノポリシロキサン生
ゴム100重量部、比表面積約200m2/gの湿式シ
リカ(日本シリカ(株)製、ニプシルLP)41重量
部、両末端がシラノール基である平均重合度3〜4の直
鎖状ジメチルシロキサン3重量部からなる基本成分を加
圧型ニーダーミキサーに供給し、加圧下で約10分間混
練し、混合・均一化した。均一化した混合物の温度は6
0℃であった。
【0030】〔実施例1〕比較例1で得られた混合物を
120g/minの割合で混練押出機KCK80×22
−35EX(7)((株)KCK製)に連続的に供給
し、混練機内で熱処理を施した後、シリコーンゴムコン
パウンドを得た。このとき、混練部温度200℃、回転
数20rpmとし、混練機内の滞留時間は約10分であ
った。
【0031】〔実施例2〕実施例1で得られたシリコー
ンゴムコンパウンドを実施例1と同じ条件で混練押出機
KCKに連続供給し、再度熱処理を施した後、シリコー
ンゴムコンパウンドを得た。
【0032】〔実施例3〕比較例1と同様の方法で得ら
れた混合物を60g/minの割合で実施例1で使用し
たのと同様の混練押出機KCKに連続供給し、混練機内
で熱処理を施し、シリコーンゴムコンパウンドを得た。
このとき、KCKの温度200℃、回転数20rpmと
し、また、吐出口の直前に真空ポンプを取り付け、減圧
脱気した。混練機内の滞留時間は約15分であった。
【0033】〔比較例2〕比較例1と同様の方法で得ら
れた混合物を3Lニーダーミキサーに供給し、180℃
の温度となるまで昇温した後、180〜190℃の温度
で約1時間加熱処理を行い、シリコーンゴムコンパウン
ドを得た。この一連の工程には約1.5時間を要した。
【0034】〔比較例3〕比較例1と同様の基本成分を
3Lニーダーミキサーに供給し、約50〜100℃の温
度で約1時間混練し、混合・均一化した。その後、昇温
し、180〜190℃の温度で1時間加熱処理し、シリ
コーンゴムコンパウンドを得た。この一連の工程には約
3時間を要した。
【0035】上記実施例及び比較例で得られたそれぞれ
のベースコンパウンド100重量部に対して有機過酸化
物2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキ
シ)ヘキサン0.5重量部をロールで均一に混合させ、
165℃で10分間のプレス加硫を行い、次いで200
℃で4時間の後加硫を施し、厚さ2mmのシリコーンゴ
ムシートを得た。
【0036】このものについて、JIS−K6301に
従って物理試験を行った。結果を表1に示す。
【0037】本発明の熱加硫型シリコーンゴムコンパウ
ンドの製造方法(実施例)は、従来の方法(比較例)と
比較した場合、良好な硬化特性を有する熱加硫型シリコ
ーンゴムコンパウンドの製造時間を大幅に短縮すること
が可能であることがわかった。なお、本発明に係る第2
工程を実施しない比較例1で得られるシリコーンゴムコ
ンパウンドの物性は、硬度が大きく、またプレス加硫と
後加硫時の硬度差が大きいことから、十分な硬化特性が
達成されないことがわかった。
【0038】
【表1】
【0039】〔実施例4〕ジメチルビニルシロキシ基で
末端が封鎖された0.15モル%のメチルビニルシロキ
シ単位と99.85モル%のジメチルシロキシ単位から
なる平均重合度約8000のオルガノポリシロキサン生
ゴム100重量部、比表面積約200m2/gのヒュー
ムドシリカ(日本アエロジル(株)製、エロジル20
0)43重量部、両末端がシラノール基である平均鎖長
15〜20の直鎖状ジメチルシロキサン4重量部、ジフ
ェニルシランジオール4重量部からなる基本成分をバン
バリーミキサーに供給し、加圧下で約13分間混練し、
混合・均一化した。均一化した混合物の温度は約90℃
であった。得られた混合物を50g/minの割合で混
練押出機S2−KRC((株)栗本鐵工所製)に連続的
に供給し、混練機内で熱処理を施した後、シリコーンゴ
ムコンパウンドを得た。このとき、混練部温度180
℃、回転数80rpmとし、混練機内の滞留時間は約2
分であった。
【0040】〔比較例4〕実施例4の基本成分を3Lニ
ーダーミキサーに供給し、約50〜100℃の温度で約
2時間混練し、混合・均一化した。その後、昇温し、1
80〜190℃の温度で約1時間加熱処理し、シリコー
ンゴムコンパウンドを得た。この一連の工程には約4時
間を要した。
【0041】上記実施例4及び比較例4で得られたそれ
ぞれのベースコンパウンド100重量部に対して有機過
酸化物2,5−ジクロロベンゾイルパーオキサイド0.
6重量部をロールで均一に混合させ、120℃、10分
間のプレス加硫を行い、次いで200℃、4時間の後加
硫を施し、厚さ2mmのシリコーンゴムシートを得た。
【0042】このものについて、前記と同様の物理試験
を行った。結果を表2に示す。
【0043】
【表2】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI // B29K 83:00 (72)発明者 五十嵐 実 群馬県碓氷郡松井田町大字人見1番地10 信越化学工業株式会社シリコーン電子材料 技術研究所内 (72)発明者 柴田 慶治 群馬県安中市磯部2丁目13番1号 信越化 学工業株式会社群馬事業所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)オルガノポリシロキサン生ゴム 100重量部 (B)補強性シリカ充填剤 5〜100重量部 (C)加工助剤 0.1〜30重量部 を回分式の密閉式混合機に供給し、混合・均一化する第
    1工程と、前記第1工程で得られた混合物を混練押出機
    に連続的に供給し、連続加熱処理する第2工程とを含む
    ことを特徴とする熱加硫型シリコーンゴムコンパウンド
    の製造方法。
  2. 【請求項2】 回分式の密閉式混合機が加圧型ニーダー
    ミキサー、インターナルミキサー及びバンバリーミキサ
    ーより選択されるものである請求項1記載の熱加硫型シ
    リコーンゴムコンパウンドの製造方法。
  3. 【請求項3】 第1工程を室温〜150℃の温度範囲、
    第2工程を150〜250℃の温度範囲で行う請求項1
    又は2記載の熱加硫型シリコーンゴムコンパウンドの製
    造方法。
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