KR20230025394A - 실리콘고무 스펀지 조성물 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 (A)보강성 실리카를 포함하고, 25℃에서 액상의 부가가교형 실리콘고무 조성물: 100질량부, (B)비중이 0.01~0.3이며, 평균입자경이 10~200μm인 유기수지각을 갖는 기팽창의 수지미립자: 1.0~20질량부, (C)상기 (B)성분의 기팽창의 수지미립자의 평균입자경에 대하여, 0.001~0.5배의 평균입자경의 크기를 갖는 평균원형도가 0.8~1인 구상 입자: 0.1~10질량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘고무 스펀지 조성물이다. 이로 인해 기팽창의 수지 미립자함유의 실리콘고무 스펀지 조성물의 유동성을 향상시키고, 주형, 사출성형시에 기팽창의 수지미립자의 압력에 의한 수축변형을 저감하여, 성형품의 스펀지고무밀도의 경량화 및, 밀도불균일이나 경도불균일을 저감가능한 실리콘고무 스펀지 조성물 및 실리콘고무 스펀지의 제조방법이 제공된다.
Description
본 발명은, 기팽창의 수지 미립자함유의 실리콘고무 스펀지 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
실리콘고무 스펀지는, 실리콘고무 특유의 내열성, 내한성, 전기절연성, 난연성, 압축영구변형 등의 우수한 물리특성을 가진 스펀지이다. 이러한 특성을 갖는 실리콘고무 스펀지는, OA기기나 자동차, 건축재료 등에 있어서 저열전도화 및 경량화를 진행하기 위해 사용되고 있다.
실리콘고무 스펀지는, 그 용도에 따라, 그의 성형, 발포형태로부터 다양한 방법으로 제조된다. 그 중의 하나로서, 미경화의 액상 실리콘고무 스펀지 조성물에 비중 0.01 이상의 기팽창의 수지미립자를 배합, 가열경화시켜 스펀지에 이용하는 방법이 개시되어 있다(특허문헌 1). 상기의 기팽창의 수지미립자를 다량으로 배합함으로써, 실리콘고무 스펀지의 저비중화도 가능한데, 기팽창의 수지미립자는 주형이나 사출성형하는 경우에, 수지성분이 금형주입압력에 의해 찌그러지므로, 주입 전의 밀도에 비해 경화 후의 비중이 높아진다는 문제가 있다.
또한, 유리, 세라믹스 등의 무기물의 중공분체를 고무 중에 함유한 것이 알려져 있다(특허문헌 2). 이들은 기팽창 수지미립자보다도 무기물의 껍질(殼)이 딱딱하므로, 금형주입압력에 의해 입자가 찌그러지기 어렵고, 성형 전후의 비중차는 작지만, 분체 자신의 비중이 크므로 경량화에는 충분히 기여하지 않고, 또한 무기재질이므로 열전도율의 저하나 쿠션성 등도 불충분하였다.
본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 기팽창의 수지 미립자함유의 실리콘고무 스펀지 조성물의 유동성을 향상시키고, 주형, 사출성형시에 기팽창의 수지미립자의 압력에 의한 수축변형을 저감하여, 성형품의 스펀지고무밀도의 경량화 및, 밀도불균일이나 경도불균일을 저감가능한 실리콘고무 스펀지 조성물 및 실리콘고무 스펀지의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에서는, (A)보강성 실리카를 포함하고, 25℃에서 액상의 부가가교형 실리콘고무 조성물: 100질량부,
(B)비중이 0.01~0.3이며, 평균입자경이 10~200μm인 유기수지각(殼)을 갖는 기팽창의 수지미립자: 1.0~20질량부,
(C)상기 (B)성분의 기팽창의 수지미립자의 평균입자경에 대하여, 0.001~0.5배의 평균입자경의 크기를 갖는 평균원형도가 0.8~1인 구상 입자: 0.1~10질량부
를 포함하는 것인 실리콘고무 스펀지 조성물을 제공한다.
이러한 실리콘고무 스펀지 조성물이면, 기팽창의 수지 미립자함유의 실리콘고무 스펀지 조성물의 유동성을 향상시키고, 주형, 사출성형시에 기팽창의 수지미립자의 압력에 의한 수축변형을 저감하여, 성형품의 스펀지고무밀도의 경량화 및, 밀도불균일이나 경도불균일을 저감가능하게 된다.
또한, 본 발명에서는, (D)성분으로서, 한 분자 중에 적어도 2개의 알코올성 수산기를 갖는 탄소수 2~10의 다가 알코올, 상기 다가 알코올의 부분에테르 화합물, 부분에스테르 화합물, 부분실릴 화합물 및 부분할로겐 화합물로부터 선택되는 모노머, 및 상기 모노머의 1종 또는 2종 이상의 중합체로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 연포화제: 0.5~20질량부
를 포함하는 것인 실리콘고무 스펀지 조성물을 제공할 수 있다.
이러한 실리콘고무 스펀지 조성물이면, 고무경화물 중의 인접한 스펀지셀끼리 연통구멍이 뚫려 있는 상태로 하고, 경화스펀지의 외피로부터 스펀지 내부에 공기가 들어갈 수 있는 상태로 할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 상기 (C)성분의 구상 입자가, 용융 실리카, 실리콘 레진, 유리, 중공유리, 알루미나 또는 이들의 혼합물인 실리콘고무 스펀지 조성물을 제공할 수 있다.
이러한 실리콘고무 스펀지 조성물이면, 유동성을 개량할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 상기 (B)성분의 기팽창의 수지미립자의 유기수지각이, 염화비닐리덴, 아크릴로니트릴, 메타아크릴로니트릴, 아크릴산에스테르 및 메타크릴산에스테르의 군으로부터 선택되는 모노머의 중합체 또는 이 모노머의 2종 이상의 공중합체인 실리콘고무 스펀지 조성물을 제공할 수 있다.
이러한 실리콘고무 스펀지 조성물이면, 본 발명의 효과를 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 상기 실리콘고무 스펀지 조성물을 금형에 0.01MPa~5MPa의 압력으로 주입하여 스펀지를 성형하는 공정을 포함하는 실리콘고무 스펀지의 제조방법을 제공할 수 있다.
이러한 실리콘고무 스펀지의 제조방법이면, 조성물의 틱소성에 의해 금형에 충전할 수 있고, (B)성분의 기팽창의 수지미립자가 높은 충전압력에 의해 찌그러지거나, 부서져서 스펀지가 되지 않을 우려가 없어진다.
본 발명의 실리콘고무 스펀지 조성물 및 실리콘고무 스펀지의 제조방법은, 조성물의 유동성이 우수하고, 배합된 기팽창의 수지미립자 성형품의 성형압력에 의한 찌그러짐을 억제하여 성형품의 스펀지 저밀도화, 밀도불균일이나 경도불균일이 적은 스펀지를 제공한다.
도 1은 본 발명의 조성물을 주형성형하는 금형의 개략도이다.
도 2는 주형성형 후의 경도측정을 행하는 고무시트의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 경화 후의 스펀지고무의 연포율(連泡率)을 측정하는 장치의 개략도이다.
도 2는 주형성형 후의 경도측정을 행하는 고무시트의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 경화 후의 스펀지고무의 연포율(連泡率)을 측정하는 장치의 개략도이다.
상기 서술한 바와 같이, 기팽창의 수지 미립자함유의 실리콘고무 스펀지 조성물의 유동성을 향상시키고, 주형, 사출성형시에 기팽창의 수지미립자의 압력에 의한 수축변형을 저감하여, 성형품의 스펀지고무밀도의 경량화 및, 밀도불균일이나 경도불균일을 저감가능한 실리콘고무 스펀지 조성물 및 실리콘고무 스펀지의 제조방법의 개발이 요구되고 있었다.
본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위해 예의검토를 행한 결과, 기팽창의 수지미립자를 배합하여 이루어지는 열경화성 오가노폴리실록산 조성물에 대하여, 이 기팽창의 수지미립자의 입자경에 대하여, 0.001~0.5배의 크기를 갖는 구상 입자를 첨가함으로써, 조성물의 유동성을 대폭 개선시켜, 성형품의 스펀지의 경량화, 밀도불균일 및 경도불균일을 저감한 실리콘고무 스펀지를 얻는 방법을 지견하고, 본 발명을 이루기에 이르렀다.
즉, 본 발명은, (A)보강성 실리카를 포함하고, 25℃에서 액상의 부가가교형 실리콘고무 조성물: 100질량부,
(B)비중이 0.01~0.3이며, 평균입자경이 10~200μm인 유기수지각을 갖는 기팽창의 수지미립자: 1.0~20질량부,
(C)상기 (B)성분의 기팽창의 수지미립자의 평균입자경에 대하여, 0.001~0.5배의 평균입자경의 크기를 갖는 평균원형도가 0.8~1인 구상 입자: 0.1~10질량부
를 포함하는 실리콘고무 스펀지 조성물이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하는데, 본 발명은 이들로 한정되는 것은 아니다.
-(A)성분-
(A)성분은, 보강성 실리카를 포함하고, 25℃에서 액상의 부가가교형 실리콘고무 조성물이다. 이 실리콘고무 조성물은, 본 발명의 실리콘고무 스펀지 조성물의 주성분이 되는 것이다. 구체적으로는, (A)성분의 부가가교형 실리콘고무 조성물은 하기에 설명하는 (A1), (A2), (A3) 및 (A4)성분으로 이루어진다.
-(A1)액상 오가노폴리실록산-
(A1)성분의 액상 오가노폴리실록산은, 하기 평균조성식(I)
R1 aSiO(4-a)/2 (I)
[식 중, R1은 동일 또는 이종의 1가 탄화수소기를 나타내고, a는 1.95~2.04의 양수를 나타낸다.]
로 표시되는 1분자 중에 적어도 2개의 알케닐기를 갖는 오가노폴리실록산이다.
상기 식(I)에 있어서, R1은 동일 또는 이종의 1가 탄화수소기를 나타내고, 바람직하게는 탄소원자수 1~12, 보다 바람직하게는 탄소원자수 1~8의 1가 탄화수소기를 들 수 있다.
구체적으로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 헥실기 등의 알킬기, 시클로헥실기 등의 시클로알킬기, 비닐기, 알릴기, 부테닐기, 헥세닐기 등의 알케닐기, 페닐기, 톨릴기 등의 아릴기, 벤질기, 페닐에틸기 등의 아랄킬기 등을 들 수 있다. 한편, 이들 기의 탄소원자에 결합한 수소원자의 일부 또는 전부를 할로겐원자로 치환할 수도 있고, 예를 들어 클로로메틸기, 트리플루오로프로필기 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 메틸기, 비닐기, 페닐기, 트리플루오로프로필기가 바람직하고, 특히 메틸기가 80몰% 이상, 더욱 95몰% 이상인 것이 바람직하다.
상기 식(I)에 있어서, a는 1.95~2.04의 양수이며, 바람직하게는 1.98~2.02의 양수이다.
상기의 오가노폴리실록산은 실질적으로 직쇄상인데, 경화 후의 실리콘고무 스펀지의 고무탄성을 갖는 한 분지해 있을 수도 있다. 이 오가노폴리실록산은 분자쇄 말단이 트리메틸실릴기, 디메틸비닐기, 디메틸하이드록시실릴기, 트리비닐실릴기 등으로 봉쇄된 것으로 할 수 있다. 본 발명에 있어서, 이 오가노폴리실록산은 분자 중에 적어도 2개의 알케닐기를 갖는 것이 필요하고, 구체적으로는, R1 중 0.001~5몰%, 특히 0.05~0.5몰%가 알케닐기, 특히 비닐기인 것이 바람직하다.
(A1)성분의 오가노폴리실록산은, 통상 선택된 오가노할로실란의 1종 또는 2종 이상을 가수분해축합함으로써, 혹은 환상 폴리실록산(실록산의 3량체 혹은 4량체 등)을 알칼리성 또는 산성의 촉매를 이용하여 개환중합함으로써 얻을 수 있는 것으로, 이것은 기본적으로는 직쇄상의 디오가노폴리실록산인데, 일부 분지해 있을 수도 있다. 또한, 분자구조가 상이한 2종 또는 그 이상의 혼합물일 수도 있다. 또한, 이 오가노폴리실록산의 중합도는 100~600이며, 바람직하게는 150~500이며, 더욱 바람직하게는 200~400이다.
본 발명에 있어서 중합도란, 하기 측정조건으로 측정한 톨루엔을 전개용매로 한 겔 퍼미에이션 크로마토그래피(GPC) 분석에 있어서의 폴리스티렌 환산의 수평균중합도로서 구할 수 있다.
[측정조건]
전개용매: 톨루엔
유량: 0.350mL/min
검출기: 시차굴절률검출기(RI)
칼럼: TSKgel Super MultiporeHZ-H
(모두 TOSOH사제)
칼럼온도: 40℃
시료주입량: 10μL(농도 0.1질량%의 톨루엔용액)
(A1)성분의 오가노폴리실록산은, 25℃에서 액상이며, 특히 JIS K 7117-1:1999에 기재된 B형 회전점도계에 의해 측정한 점도가 0.05~30Pa·s인 것이 바람직하고, 0.3~10Pa·s인 것이 보다 바람직하다.
-(A2)오가노하이드로겐폴리실록산-
(A2)성분의 오가노하이드로겐폴리실록산은, 하기 평균조성식(II)
R2 bHcSiO(4-b-c)/2 (II)
로 표시되고, 1분자 중에 적어도 2개(통상 2~300개), 바람직하게는 3개 이상, 보다 바람직하게는 3~150개 정도의 규소원자결합 수소원자(즉, SiH기)를 갖는 것이 바람직하다.
상기 식(II) 중, R2는 탄소수 1~10의 치환 또는 비치환된 1가 탄화수소기이며, 이 R2로는, 상기 식(I) 중의 R1과 동일한 기를 들 수 있는데, 지방족 불포화기를 갖지 않는 것이 바람직하다.
또한, 상기 식(II) 중, b는 0.7~2.1의 양수이며, c는 0.001~1.0의 양수이고, 또한, b+c는 0.8~3.0을 만족하는 양수이다. 바람직하게는, b는 1.0~2.0의 양수, c는 0.01~1.0의 양수, b+c는 1.5~2.5의 양수이다.
상기 식(II)의 오가노하이드로겐폴리실록산에 있어서, 1분자 중에 적어도 2개, 바람직하게는 3개 이상 함유되는 SiH기는, 분자쇄 말단, 분자쇄 도중의 어느 것에 위치해 있을 수도 있고, 또한 이 양방에 위치하는 것일 수도 있다. 또한, 이 오가노하이드로겐폴리실록산의 분자구조는, 직쇄상, 환상, 분지상, 3차원 망상구조의 어느 것일 수도 있는데, 1분자 중의 규소원자의 수(또는 중합도)는 통상 2~300개, 바람직하게는 4~150개 정도의 실온(25℃)에서 액상인 것이 바람직하다.
상기 식(II)의 오가노하이드로겐폴리실록산으로서 구체적으로는, 예를 들어, 1,1,3,3-테트라메틸디실록산, 메틸하이드로겐시클로폴리실록산, 메틸하이드로겐실록산·디메틸실록산 환상 공중합체, 양말단 트리메틸실록시기봉쇄 메틸하이드로겐폴리실록산, 양말단 트리메틸실록시기봉쇄 디메틸실록산·메틸하이드로겐실록산 공중합체, 양말단 디메틸하이드로겐실록시기봉쇄 디메틸폴리실록산, 양말단 디메틸하이드로겐실록시기봉쇄 디메틸실록산·메틸하이드로겐실록산 공중합체, 양말단 트리메틸실록시기봉쇄 메틸하이드로겐실록산·디페닐실록산 공중합체, 양말단 트리메틸실록시기봉쇄 메틸하이드로겐실록산·디페닐실록산·디메틸실록산 공중합체, 양말단 디메틸하이드로겐실록시기봉쇄 메틸하이드로겐실록산·디메틸실록산·디페닐실록산 공중합체, (CH3)2HSiO1/2단위와 (CH3)3SiO1/2단위와 SiO4/2단위로 이루어지는 공중합체, (CH3)2HSiO1/2단위와 SiO4/2단위로 이루어지는 공중합체, (CH3)2HSiO1/2단위와 SiO4/2단위와 (C6H5)3SiO1/2단위로 이루어지는 공중합체 등을 들 수 있다.
이 오가노하이드로겐폴리실록산의 배합량은, (A1)성분의 오가노폴리실록산 100질량부에 대하여 0.1~50질량부, 특히 0.3~20질량부로 하는 것이 바람직하다. 또한, (A2)성분의 오가노하이드로겐폴리실록산은, (A1)성분 중의 규소원자에 결합한 알케닐기 1몰에 대하여, (A2)성분 중의 규소원자에 결합한 수소원자(SiH기)의 양이 0.5~5몰, 특히 0.8~2.5몰 정도가 되는 양으로 배합할 수도 있다.
-(A3)보강성 실리카-
(A3)성분의 보강성 실리카는, 실리콘고무 스펀지의 가공성, 기계적 강도 등을 양호하게 하기 위해 필요한 충전제이며, (A)성분의 필수가 되는 성분이다. 이 보강성 실리카의 비표면적은 50m2/g 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 100~400m2/g이다. 이 보강성 실리카로는 연무질 실리카(건식 실리카), 침전 실리카(습식 실리카)가 예시되고, 이 중 연무질 실리카(건식 실리카)가 바람직하다. 또한, 이들의 표면을 오가노폴리실록산, 오가노폴리실라잔, 클로로실란, 알콕시실란 등으로 소수화 처리할 수도 있다. 이들 실리카는 1종 단독이어도 2종 이상 병용해도 된다. 한편, 이 보강성 실리카의 배합량은, (A1)성분의 오가노폴리실록산 100질량부에 대하여 0.5~30질량부이며, 바람직하게는 1~20질량부, 특히 바람직하게는 1.5~10질량부이다. 이 보강성 실리카의 배합량이, 0.5질량부 이상이면 충분한 보강효과가 얻어지고, 30질량부 이하이면 미가교 실리콘고무 스펀지의 가공성이 나빠지지 않고, 또한, 얻어지는 실리콘고무 스펀지의 연포율이 저하되는 일이 없으며, 또한 가교 전의 실리콘고무 스펀지 조성물의 점도가 지나치게 높아지지 않고, 스펀지밀도가 높아지지 않는다.
-(A4)부가반응촉매-
(A4)성분의 부가반응촉매로는, 백금흑, 염화제2백금, 염화백금산, 염화백금산과 1가 알코올의 반응물, 염화백금산과 올레핀류의 착체, 백금비스아세토아세테이트 등의 백금계 촉매, 팔라듐계 촉매, 로듐계 촉매 등의 백금족 금속촉매를 들 수 있다. 한편, 이 부가반응촉매의 배합량은 촉매량으로 할 수 있고, 통상, (A1)성분과 (A2)성분의 합계량(실록산결합을 갖는 폴리머 총량)에 대하여, 백금족 금속으로서 0.5~1,000ppm, 특히 1~500ppm 정도로 하면 된다.
한편, 상기 (A)성분의 부가가교형 실리콘고무 조성물은, 25℃에서 액상이며, JIS K 7117-1:1999에 기재된 방법으로 측정한 B형(HAT형) 회전점도계에 의한 25℃에서의 점도가, 10~3,000Pa·s인 것이 특히 바람직하고, 20~1,000Pa·s가 더욱 바람직하다.
-(B)성분-
(B)성분으로서, 유기수지각을 갖는 기팽창의 수지미립자를 배합한다. 이 미립자(필러)는, 경화고무 내에 기체부분을 부여함으로써, 스펀지고무와 같이 비중을 저하시키는 것이다.
기팽창의 수지미립자의 유기수지각으로는, 특별히 제한은 없는데, 염화비닐리덴, 아크릴로니트릴, 메타아크릴로니트릴, 아크릴산에스테르 및 메타크릴산에스테르의 군으로부터 선택되는 모노머의 중합체 또는 상기 모노머의 2종 이상의 공중합체에 의해 형성된 것을 채용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 이용하는 기팽창의 수지미립자에 대해서는, 이 유기수지각에 휘발성 물질 또는 저비점 물질을 내포한 미팽창의 수지미립자를 미리 단독으로 분체상태로 가열팽창시켜 기팽창의 수지미립자로 한 것이다. 한편, 기팽창의 수지미립자를 배합하는 경우, 기팽창의 수지미립자의 강도를 향상시키거나 하기 위해, 그 표면에 탄산칼슘이나 탈크 등의 무기질필러 등을 부착시킨 것을 배합할 수도 있다.
상기의 기팽창의 수지미립자는, 실리콘고무 스펀지 조성물 내에서 충분한 비중의 저하, 열전도율의 저하 등의 기능을 갖게 하기 위해, 진비중이 0.01~0.3이며, 바람직하게는 0.01~0.25인 것이 좋고, 0.01보다 작으면 배합·취급이 어려울 뿐만 아니라, 기팽창의 수지미립자의 내압강도가 불충분하고, 배합이나 성형시에 파괴되어, 경량화를 할 수 없게 될 우려가 있다. 또한, 비중이 0.3보다 크면, 비중이 충분히 저하되지 않게 될 우려가 있다.
또한, 기팽창의 수지미립자의 평균입자경은, 바람직하게는 10~200μm이며, 보다 바람직하게는 50~150μm이다. 이 평균입자경이 200μm보다 크면, 성형시의 압력에 의해 기팽창의 수지미립자가 파괴되어 비중이 높아지거나, 내구성이 저하되거나 할 우려가 있다. 한편, 본 발명에 있어서, (B)성분의 평균입경은, 레이저광 회절법에 의한 입도분포측정장치를 이용하여, 메디안직경으로서 측정한 값을 가리키는 것으로 한다.
기팽창의 수지미립자의 배합량은, (A)성분 100질량부에 대하여, 1.0~20질량부이며, 바람직하게는 1.5~18질량부이다. 또한, (A)성분과의 체적비로 20~70%가 되도록 배합하면 좋다. 20% 이상이면 비중의 저하, 열전도율의 저하 등이 충분하여, 스펀지를 연포화시키는 것은 곤란하지 않게 되고, 또한, 70% 이하이면 성형, 배합이 어려워지지 않을 뿐만 아니라, 성형물도 고무탄성이 없는 깨지기 쉬운 것이 될 우려가 없어진다.
-(C)성분-
본 발명에 있어서는, 상기 (A), (B)성분에 더하여, (C)성분으로서 (B)성분의 기팽창의 수지미립자의 평균입자경에 대하여, 0.001~0.5배의 평균입자경의 크기를 갖는 평균원형도가 0.8~1인 구상 입자를 첨가한다. 상기의 구상 입자를 첨가함으로써, (A)성분의 가교형 실리콘고무 조성물에 분산된 (B)성분의 기팽창의 수지미립자가 유동할 때에, 본 (C)성분의 구상 입자가 「굴림대효과」를 만들어내어, 본 발명의 실리콘 조성물의 유동성을 향상시키는 것이다.
「굴림대효과」란 미립(본 발명의 (C)성분)이 조립간(본 발명에서는 (B)성분의 기팽창의 수지미립자)에서 윤활제 혹은 굴림대와 같은 작용을 함으로써, 조성물계의 저점도화, 즉 유동성의 개선이 되는 효과이다.
(C)성분의 구상 입자로는, 무기금속미립자, 실리카, 알루미나와 같은 무기산화물미립자, 수산화니켈이나 탄산칼슘과 같은 무기금속염, 나일론파우더나 폴리메타크릴산에스테르, 셀룰로오스 등의 유기수지미립자 등을 들 수 있고, 그 종류나 사용이 제한되는 것은 아닌데, 본 발명은 실리콘고무 스펀지 조성물의 유동성 개량을 목적으로 하고 있으며, (C)성분의 구상 입자의 원료비중은 낮고(가볍고), 내열성이 좋은 것이 추장되고, 특히 용융 실리카, 실리콘 레진, 유리, 중공유리, 알루미나 또는 이들의 혼합물이 바람직하다.
또한, 이들 (C)성분의 구상 입자의 표면은 오가노폴리실록산, 오가노폴리실라잔, 클로로실란, 알콕시실란 등으로 소수화 처리할 수도 있다. 이들 (C)성분의 구상 입자는 단독이어도 2종 이상을 병용할 수도 있다.
구상 입자의 제조방법에 대하여 일례를 들면, 용융 실리카는 용사법에 따라 제조되고, 2000℃ 이상의 고온의 화염 중에 파쇄실리카분말이나 실리카겔을 공급하여 실리카를 용융하고 표면장력에 의해 구상화한 실리카용융물을 급랭함으로써 구상의 실리카입자를 얻을 수 있다. 또한, 금속규소분말을 산소의 기류 중에 분산시키고, 착화함으로써 산화시키고, 그 반응열로 금속 및 산화물을 증기 또는 액체로 하고, 냉각하여 구상 실리카를 얻는 방법도 들 수 있다.
실리콘 레진입자의 제조방법으로는, 4관능성 실란 화합물, 또는 3관능성 실란 화합물의 부분가수분해축합생성물 또는 그들의 조합을 가수분해 및 축합함으로써, 실질적으로 SiO4/2단위~R3SiO3/2단위로 이루어지는 구상 실리카미립자를 얻는 방법이다. 상기 화학식 중의 R3은 치환 또는 비치환된 탄소원자수 1~20의 1가 탄화수소기이다. 특히 3관능성 실란 화합물을 주로 원료로 한 실리콘 레진입자를 실세스퀴옥산입자라고 호칭하는 경우가 있다. 상기에 있어서, 실리콘 레진입자가 「실질적으로 SiO4/2~R3SiO3/2단위로 이루어진다」란, 이 미립자는 기본적으로는 SiO4/2단위로 구성되어 있는데 이 단위만으로 구성되어 있는 것은 아니고, 적어도 표면에 통상 알려져 있는 바와 같이 실라놀기를 다수개 갖거나, 또는 메틸기나 비닐기 등의 탄화수소기를 다수개 갖는 것을 의미한다. 또한, 경우에 따라서는, 원료인 4관능성 실란 화합물, 3관능성 실란 화합물 및/또는 그 부분가수분해축합생성물에서 유래하는 가수분해성기(하이드로카르빌옥시기)가 일부 실라놀기에 전화되지 않고 약간의 양 그대로 미립자 표면이나 내부에 잔존해 있을 수도 있는 것을 의미한다.
상기 실란 화합물의 부분가수분해에 의해 제조된 미립자는 입자경의 불균일이 적어, 진구상에 가까운 입자가 얻어지는 것과 같은 특징이 있다.
유리입자, 중공유리입자의 제조방법으로는, 분무열분해법, 졸겔법, 가수분해법 등의 각종 방법이 알려져 있고, 분무분해법이 자주 이용된다. 이 방법은, 소정온도로 유지된 전기로 중에 분무하고, 전기히터로부터의 복사열을 이용하여 열분해하는 것이다. 이 방법에 따르면, 원료용액을 순식간에 열분해하므로, 다성분계의 균일한 원료의 서브미크론으로부터 미크론오더의 미립자를 제조할 수 있다. 또한, 중공구상 유리를 제조하려면, 상기의 유리원료에 황이나 알칼리토류금속의 황산염, 탄산염, 질산염 등의 가스를 발생하는 불순물을 함유시키고, 유리원료를 0.1~2MPa의 압력으로 분출시켜 중공유리를 얻는 방법을 들 수 있다.
(C)성분의 구상 입자의 입자경은 (B)성분의 기팽창의 수지미립자의 평균입자경에 대하여, 0.001~0.5배의 평균입자경이 좋고, 바람직하게는 0.005~0.4배, 특히 바람직하게는 0.01~0.3배이다. 이 입자경이 0.001배보다 작은 입자경이면, 굴림대효과에 의한 점도저하현상이 나타나지 않고, 분체비표면적이 커지므로 조성물의 점도가 반대로 상승되는 경우가 있다. 또한 0.5배보다 큰 입자경이면 (B)성분의 기팽창 수지미립자에 가까운 크기가 되고, (B)성분과 (C)성분의 입자끼리의 접촉이 커져, 굴림대효과에 의한 양호한 유동성이나 조성물에의 충전성이 나빠지는 경우가 있어, 바람직하지 않다.
또한, (C)성분의 구상 입자는 진구상의 입자가 바람직하고, 평균원형도가 0.8~1인 구상 입자가 좋고, 보다 바람직하게는 평균원형도 0.85 이상이 좋다. 평균원형도가 0.8 미만, 즉 표면이 구상이 아닌 부정형의 분쇄상 입자나 타원형, 섬유상 등의 입자를 사용하면 굴림대효과에 의한 (B)성분의 윤활성을 잃게 되고, 점도의 저하현상은 나타나지 않는다.
한편, 본 발명에 있어서, 「구상」이란, 진구뿐만 아니라, 약간 변형된 구(球)도 포함한다. 이러한 「구상」의 형상이란, 입자를 2차원으로 투영했을 때의 원형도로 평가하고, 원형도가 0.8~1의 범위에 있는 것을 말한다. 여기서 원형도란, (입자면적과 동일한 원의 주위길이)/(입자주위길이)이다. 이 원형도는 전자현미경 등으로 얻어지는 입자상을 화상분석함으로써 측정할 수 있다. 또한, (C)성분의 구상 입자의 평균입도분포는, 동적 광산란법/레이저 도플러법 나노트랙입도분포 측정장치(닛키소주식회사제, 상품명: UPA-EX150)에 의해 측정하고, 그 체적기준 메디안직경을 입자경으로 한다. 한편, 메디안직경이란 입도분포를 누적분포로서 나타냈을 때의 누적 50%에 상당하는 입자경이다.
(C)성분의 구상 입자의 배합량은, 실리콘고무 조성물(A) 100질량부에 대하여, 0.1~10질량부이며, 바람직하게는 0.2~7질량부, 보다 바람직하게는 0.3~5질량부이다. 0.1질량부 이하에서는 유동성 향상의 기준인 점도의 저하를 확인할 수 없고, 10질량부를 초과하면 (C)성분의 (A)성분에 대한 체적분율이 높아져, 실리콘고무 조성물의 경도가 상승할 뿐만 아니라, 점도도 높아져 스펀지고무의 밀도불균일이나 경도불균일도 커진다.
-(D)성분-
본 발명에 있어서는, 상기 (A), (B), (C)성분에 더하여, (D)성분으로서 다가 알코올 또는 그의 유도체를 첨가함으로써, 실리콘고무 스펀지 조성물을 연포화할 수 있다. 연포화란 고무경화물 중의 인접한 스펀지셀끼리 연통구멍이 뚫려 있는 상태를 나타내고, 경화스펀지의 외피로부터 스펀지 내부에 공기가 들어갈 수 있는 상태를 가리킨다.
스펀지를 연포화시키는 메카니즘은, (A)성분의 실리콘고무 조성물을 가열, 경화하는 온도영역보다도, 다가 알코올류의 휘발온도를 높은 온도로 설정하고, 고무경화 후에 다가 알코올류 성분을 휘발, 제거시킴으로써 스펀지를 연포화하는 것이다. 이 다가 알코올 또는 그의 유도체로는, 한 분자 중에 적어도 2개의 알코올성 수산기를 갖는 탄소수 2~10, 바람직하게는 2~8의 다가 알코올, 및 이들의 부분에테르 화합물, 부분에스테르 화합물, 부분실릴 화합물, 부분할로겐 화합물로부터 선택되는 한 분자 중에 적어도 1개, 바람직하게는 1~5개의 잔존 알코올성 수산기를 갖는 모노머, 그리고 이들 모노머의 1종 또는 2종 이상의 중합체로부터 선택되는 다가 알코올 또는 그의 유도체를 들 수 있다.
상기의 다가 알코올 또는 그의 유도체로는, 글리세린, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,3-부틸렌글리콜, 1,4-부틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 펜타에리스리톨, 3,6-디옥사-1,8-옥탄디올 등의 글리콜류, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노페닐에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노에틸에테르 등의 부분에테르 화합물, 글리세린모노아세테이트, 글리세린디아세테이트, 에틸렌글리콜모노아세테이트 등의 부분에스테르 화합물, 에틸렌글리콜모노(트리메틸실릴)에테르, 디에틸렌글리콜모노(트리메틸실릴)에테르 등의 부분실릴 화합물, 글리세린-α-모노클로로하이드린 등의 부분할로겐 화합물, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜-폴리프로필렌글리콜 공중합체 등의 폴리알킬렌글리콜 등을 들 수 있고, 바람직하게는 글리세린, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 펜타에리스리톨, 글리세린-α-모노클로로하이드린, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 등을 들 수 있다.
이들 (D)다가 알코올 또는 그의 유도체는, 1종 단독이어도 2종 이상을 병용할 수도 있고, (D)성분의 배합량은, (A)성분 100질량부에 대하여, 0.5~20질량부이며, 3~18질량부인 것이 바람직하다. 이 배합량이 0.5질량부 이상이면 연포화의 효과가 있으며, 반대로, 20질량부 이하이면 고무강도 등의 고무물성에의 악영향이 커질 일이 없다.
-기타 성분-
본 발명의 실리콘고무 스펀지 조성물에는, 상기 서술한 성분 외에, 본 발명의 목적에 따라, 상기 (A3)성분의 보강성 실리카 이외의 반보강성 또는 비보강성의 충전제를 배합할 수 있다. 이 반보강성 또는 비보강성의 충전제는 최대한 소입경의 구상 충전재인 것이 바람직하다. 예를 들어, 산화티탄이나 벵갈라 등의 내열첨가제, 난연제(백금착체를 포함한다), 산화방지제, 가공조제 등도 배합할 수 있다. 나아가, 도전성 카본이나 입자경이 나노레벨인 풀러렌, CNF 등을 첨가함으로써 도전스펀지로 할 수도 있다.
본 발명의 실리콘고무 스펀지 조성물에는, 필요에 따라 추가로 열전도성을 부여하는 것도 가능하다. 열전도성 물질로는, 예를 들어, 분쇄석영, 산화아연, 알루미나, 산화알루미늄, 수산화알루미늄, 금속규소분말이나 탄화규소, 섬유상 카본화이버 등의 실리콘에의 첨가실적이 있는 분체를 첨가한 스펀지를 제조할 수도 있다. 또한, 알콕시실란, 디페닐실란디올, 카본펑셔널실란, 양말단 실라놀봉쇄 저분자실록산 등의 분산제 등을 첨가할 수도 있다.
본 발명의 실리콘고무 스펀지 조성물을 제조하는 방법에 대해서는, 특별히 한정되지 않는데, 모든 성분을 한번에 혼합해도, (A)성분 중 액상 오가노폴리실록산(A1), 보강성 실리카(A3)를, 플라네터리 믹서, 니더, 밴버리믹서 등으로 혼합해두고, 그 후 나머지 성분을 첨가할 수도 있다. 또한, 필요에 따라 (A1)성분과, (A3)성분을 열처리(가열하에서의 혼련)해도 된다. 더욱 구체적으로는 (A1)성분과 (A3)성분의 보강성 실리카, 기타 첨가제를 혼련, 열처리하고, 이어서 냉각 후에 (B)성분 및 (C)성분을 첨가하고, 마지막으로 오가노하이드로겐폴리실록산(A2)성분과, 부가반응촉매인 백금촉매(A4)성분을 첨가하는 방법 등을 들 수 있다. 또한, (C)성분은, (A2)성분 및 (A4)성분을 첨가혼합한 후에, 마지막으로 첨가해도 된다. 상기 열처리의 온도 및 시간에 대해서는, 특별히 한정되지 않는데, 100~250℃, 30분~5시간 열처리를 행해도 된다.
하기에 본 발명의 실리콘고무 스펀지 조성물의 스펀지 성형방법에 대하여 기술한다.
본 발명의 성형방법에서는, 실리콘고무 스펀지 조성물을 도 1에 나타내는 금형 내에 압력을 가하여 재료를 충전하는 공정을 포함하는 성형방법으로, 성형품의 스펀지 저밀도화, 밀도불균일이나 경도불균일이 적은 스펀지가 되는 개량효과를 발휘하는 것이다. 금형에 실리콘스펀지 조성물에 압력을 가하여 금형 내에 재료를 이송하는 방법이면, 성형방법은 특별히 한정되는 것은 아닌데, 일례를 들면 충전방법(성형방법)으로는 주형성형, 사출성형, 인젝션성형 등을 들 수 있고, 실리콘스펀지 조성물은 금형에 0.01MPa~5MPa의 압력으로 주입되고 스펀지를 성형한다.
압력이 0.01MPa 이상이면, 조성물의 틱소성에 의해 금형에 충전할 수 있고, 5MPa 이하이면 (B)성분의 기팽창의 수지미립자가 높은 충전압력에 의해 찌그러지거나, 부서져서 스펀지가 되지 않을 우려가 없어진다.
가교공정에서는 실리콘고무 스펀지 조성물을 금형 내에 충전하고, 금형의 실온이 80~250℃가 되는 조건으로 수초~180분 정도의 가교를 실시하는 것이 바람직하다. 가열원으로는, 예를 들어 전열선히터, 세라믹히터, 열풍건조기 가열수나 가열된 유리비드 등을 이용할 수 있다.
상기 가교공정에서는, 실리콘고무 스펀지 조성물의 가교개시온도에서 (B)성분의 기팽창의 수지미립자는 부서지지 않거나, 혹은 크게 체적팽창하지 않는 것이 바람직하다. 또한 고무 조성물을 경화시키는 온도와는 별도로, 가교반응을 완전히 진행시키는, 불필요한 저비점의 조성물 잔사나 실리콘 저분자체를 휘발시키는 목적으로 포스트큐어라고 불리는 2차가열공정을 150~250℃가 되는 조건으로 10~400분 정도 행해도 된다.
연포화공정은, 본 발명에서는 (D)성분을 첨가한 조성물로 스펀지고무를 연포화시키는 것이 가능하고, 일반적으로 포스트큐어공정에서 동시에 연포화가 행해진다. (D)성분을 휘발시키는 것이 목적이며, 열풍건조기에 의해, 200~250℃의 온도에서 0.5~20시간 정도의 열처리를 행하는 것이 바람직하다.
고연포 실리콘고무 스펀지는, 연포율이 바람직하게는 60% 이상이며, 보다 바람직하게는 60~100%, 더욱 바람직하게는 75~100%이다. 한편, 본 발명에 있어서, 연포율이란 다음에 나타내는 방법으로 측정한 것이다.
<연포율의 측정방법>
연포율의 측정방법은, 예를 들어, 하기의 방법으로 행할 수 있다.
(1)스펀지시료의 비중과 질량을 측정한다.
한편, 비중의 측정에는 JIS K 6268:1998에 기재된 방법에 따라 행하고, 단, 비중 측정시의 수 중에 침지하는 시간은 5초 이내로 한다.
(2)도 3에 나타내는 바와 같은 진공용기(1) 내에 둔 용기(2) 중의 물(3)에 스펀지(10)를 가라앉히고, 그 상태로 진공용기(1) 내를 진공펌프(4)에 의해 10mmHg 이하로 감압한다.
(3)진공용기 내를 상압으로 되돌린 후에 5분간 방치하여 스펀지에 흡수시킨다.
(4)흡수한 상태로 스펀지의 질량을 계량한다. 다음에, 하기 계산식에 따라 연포율을 구한다.
연포율(%)=[(감압하 흡수 후의 스펀지시료의 질량-당초 스펀지시료의 질량)/물의 비중(1.00)]/[(1-(스펀지비중/기팽창의 수지미립자 미첨가의 고무재료비중))×(스펀지시료질량/스펀지비중)]×100
또한, 상기 스펀지의 발포배율은 110~1,000%인 것이 바람직하고, 120~500%인 것이 특히 바람직하다. 발포배율은, (기팽창의 수지미립자 미첨가의 고무재료비중/스펀지비중)×100(%)에 의해 계산할 수 있다.
이러한 실리콘고무 스펀지는, 이 스펀지로 이루어지는 패킹이나 완충재, 고무마개나, 이 스펀지로 이루어지는 층을 적어도 1층 갖는 전자사진식 화상형성부재에 이용되는 롤, 특히 정착부재, 구동롤, 급배지롤 등의 제조에 유용하다. 정착부재의 예로는, 연포스펀지로 이루어지는 단층을 갖는 정착롤, 정착벨트지지롤, 이 스펀지로 이루어지는 2층 이상의 층을 PFA튜브 등의 표층이형재를 접착시킨 2층 이상의 복수 정착롤, 솔리드고무와 스펀지고무층 및 토너이형층을 복합한 다층구조 정착롤구조를 갖는 토너용융정착용도의 정착롤 등을 들 수 있다.
본 발명의 실리콘고무 스펀지 조성물을 이용하여, 롤부재를 제조하면, 특히 롤의 길이방향의 밀도불균일이나 경도불균일이 작으므로, 상기의 전자사진식 화상형성부재로서 호적한 롤부재를 제조할 수 있다.
실시예
이하, 실시예 및 비교예를 이용하여 본 발명을 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 이들로 한정되는 것은 아니다. 한편, 이하의 기재에서 「부」란 「질량부」를 가리키는 것으로 한다.
실시예 및 비교예에 있어서 사용한 각 성분을 이하에 나타낸다.
<오가노폴리실록산 조성물1>
양말단이 디메틸비닐실록시기로 봉쇄된 중합도 300, 25℃에서의 점도가 3Pa·s, 비닐량 0.67몰%인 디메틸폴리실록산(A1) 100부, 비표면적이 200m2/g인 흄드실리카(일본아에로질사제, 아에로질 200)(A3) 3부, 헥사메틸디실라잔 2부, 디비닐테트라메틸디실라잔 0.2부, 물 1.0부를 실온에서 30분 혼합 후, 150℃로 승온하고, 3시간 교반을 계속하고, 냉각하여, 실리콘고무베이스를 얻었다. 나아가, 가교제로서 양말단 및 측쇄에 SiH기를 갖는 메틸하이드로겐폴리실록산(중합도 17, SiH량 0.006mol/g)(A2)을 1.4부, 반응제어제로서 에티닐시클로헥산올 0.05부를 첨가하고, 15분 교반을 계속하여, 베이스고무 조성물을 얻었다. 이 베이스고무 조성물에 백금촉매(Pt농도 1질량%)(A4) 0.1부를 혼합하여, 「오가노폴리실록산 조성물1」로 하였다.
한편, 이상의 「오가노폴리실록산 조성물1」에 있어서, (A)성분의 오가노폴리실록산은, 각 조성물 중, (A1), (A2), (A3) 및 (A4)성분으로 이루어지는 것이다.
-기팽창의 수지미립자(B)-
(B1): 상품명 920DE80d30(일본필라이트주식회사제, 평균입경 80μm, 진비중 0.030)
(B2): 상품명 F80DE(마츠모토유지제약주식회사제, 평균입경 110μm, 진비중 0.020)
(B3): 상품명 MFL-HD60CA(마츠모토유지제약주식회사제, 평균입경 60μm, 진비중 0.120, 아크릴로니트릴 외각 표면에 탄산칼슘을 피복시킨 상품)
-구상 입자(C)-
(C1): 용융 실리카 상품명 FB-3SDC(덴카주식회사제, 평균입경 3μm, 원형도 0.86
(C2): 실리콘 레진 상품명 KMP-590(신에쓰화학공업주식회사제, 평균입경 2μm, 원형도 0.96
(C3): 중공유리 상품명 셀스피어즈(태평양시멘트주식회사제, 평균입경 4μm, 원형도 0.88
(C4): 용융 실리카 상품명 FB-3SDC(덴카주식회사제, 평균입경 41μm, 원형도 0.82
(C5): 알루미나 상품명 DAM-03(덴카주식회사제, 평균입경 3.7μm, 원형도 0.92
(C6): 실리콘 레진 상품명 X-52-854(신에쓰화학공업주식회사제, 평균입경 0.7μm, 원형도 0.96
(C7): 규조토 규조토 상품명 옵라이트 3005K(중앙화성주식회사제, 평균입경 3.5μm, 원형도 0.72
(C8): 졸겔법 실리카 상품명 QSG-100(신에쓰화학공업주식회사제, 평균입경 0.7μm, 원형도 0.98
각 실시예 및 각 비교예의 스펀지 조성물, 스펀지 성형체의 평가방법을 이하에 나타낸다.
·가교 전 조성물의 전단 후 점도의 측정방법
측정기: HAAKE사제, 기종명 MARS40, 사용 콘 플레이트 형번 C20 2°/Ti(직경 20mm, 각도 2도), 갭간 거리 0.109mm, 23℃ 측정으로, 시료를 콘 플레이트로 끼우고 30초 웨이팅타임을 부여한 후, 하기의 전단을 부여하여 전단점도 10(1/s)시점 점도측정을 행하였다.
초기: 0.0001(1/s), 300초 후: 20(1/s), Log스케일로 리니어증속, 취득데이터점수 600점 측정
·스펀지경도 및 경도불균일: JIS S 6050:2008 규정의 아스카C경도로 스펀지경도를 측정한다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 주형성형한 6mm 두께의 성형물을, 주형구측으로부터 20mm 간격으로 아스카C경도를 6점 측정하여 최대값, 최소값, 평균값을 구하고, 스펀지경도는 6점 측정한 평균값으로 하고, 최대값과 최소값의 몫(商)을 경도불균일지수로 하고, 경도 6점의 불균일의 표준편차σ를 산출하였다. 표준편차σ가 작을수록, 성형에 의한 경도불균일이 적은 재료이다.
·스펀지밀도의 측정: 스펀지밀도의 평가방법은 JIS K 6249:2003에 기재된 가황고무-밀도측정에 의해 평가한다. 주형성형한 6mm 두께의 성형물을, 주형구측으로부터 20mm 부분과 오버플로우측으로부터 내측 20mm 부분을 가로세로 1cm로 잘라내어 스펀지밀도를 측정하고, 각각 「스펀지 주형측」, 「스펀지 출구측」으로 하였다.
<연포율의 측정방법>
(1)스펀지시료의 비중과 질량을 측정한다.
한편, 비중의 측정에는 JIS K 6268:1998에 기재된 방법에 의해 행하고, 단, 비중 측정시의 수 중에 침지하는 시간은 5초 이내로 한다.
(2)도 3에 나타내는 바와 같은 진공용기(1) 내에 둔 용기(2) 중의 물(3)에 스펀지(10)를 가라앉히고, 그 상태로 진공용기(1) 내를 진공펌프(4)에 의해 10mmHg 이하로 감압한다.
(3)진공용기 내를 상압으로 되돌린 후에 5분간 방치하여 스펀지에 흡수시킨다.
(4)흡수한 상태로 스펀지의 질량을 계량한다. 다음에, 하기 계산식에 따라 연포율을 구한다.
연포율(%)=[(감압하 흡수 후의 스펀지시료의 질량-당초 스펀지시료의 질량)/물의 비중(1.00)]/[(1-(스펀지비중/기팽창의 수지미립자 미첨가의 고무재료비중))×(스펀지시료질량/스펀지비중)]×100
실시예 1~10
[실시예 1]
「오가노폴리실록산 조성물1」을 100부에, 기팽창 수지입자(B1, 진비중 0.030, 평균입경 80μm) 3.8부, 구상 용융 실리카입자(C1, 평균입경 3.0μm, 평균원형도 0.86) 3.0부를 플라네터리 믹서에 넣어 20분 교반 후, -0.1MPa의 진공도로 5분간 감압혼합탈포하여, 실리콘고무 조성물을 얻었다. 이 실리콘고무 조성물을, 가로 45mm, 세로 140mm, 두께 6mm의 내부공간을 갖는 판상 금형에 가로측 35mm측의 양단 중앙에 직경 3mmΦ의 주입구 및 오버플로우구멍을 마련한 육후 5mm의 주형금형(재질은 SUS420)의 주형구로부터 상기의 실리콘 조성물을 0.5MPa의 압력으로 주형하고, 반대측의 3mm 구멍으로부터 조성물이 오버플로우한 것을 확인한 후, 금형을 바로 150℃의 열풍건조기에 금형을 가로로 두고 고무를 60분 가교시켜, 금형으로부터 취출하여 판상의 실리콘성형체를 얻었다.
다음에, 이 6mm 두께의 판상 성형체를 220℃의 열풍건조기로 4시간 상압열기가열하여 실리콘스펀지를 얻었다. 얻어진 스펀지를, 스펀지의 경도, 스펀지밀도, 연포율을 상기와 같이 하여 조사하였다. 그 평가결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 2]
실시예 1에 기재된 조성물에 (D)성분으로서 트리에틸렌글리콜(와코화학사제, 1급 그레이드, 순도 95% 이상) 6.0부를 첨가한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 스펀지를 제작, 특성을 취득하였다. 스펀지의 평가결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 3]
실시예 1에 기재된 조성물의 구상 용융 실리카입자(C1) 3.0부를 0.5부로 변경한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 스펀지를 제작, 특성을 취득하였다. 스펀지의 평가결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 4]
실시예 1에 기재된 조성물의 구상 용융 실리카입자(C1) 3.0부를 구상 실리콘 레진입자(C2, 평균입경 2.0μm, 평균원형도 0.96) 1.0부로 변경한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 스펀지를 제작, 특성을 취득하였다. 스펀지의 평가결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 5]
실시예 1에 기재된 조성물의 구상 용융 실리카입자(C1) 3.0부를 구상 중공유리입자(C3, 평균입경 4.0μm, 평균원형도 0.88) 0.5부로 변경한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 스펀지를 제작, 특성을 취득하였다. 스펀지의 평가결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 6]
실시예 1에 기재된 조성물의 구상 용융 실리카입자(C1) 3.0부를 대입경 구상 용융 실리카입자(C4, 평균입경 41μm, 평균원형도 0.82) 2.0부로 변경한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 스펀지를 제작, 특성을 취득하였다. 스펀지의 평가결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 7]
실시예 1에 기재된 조성물 중의 기팽창 수지입자(B1) 3.8부를 1.2부로 감량한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 스펀지를 제작, 특성을 취득하였다. 스펀지의 평가결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 8]
「오가노폴리실록산 조성물1」을 100부에, 기팽창 수지입자(B2, 진비중 0.020, 평균입경 110μm) 2.7부, 구상 알루미나입자(C5, 평균입경 3.7μm, 평균원형도 0.92) 10부, (D)성분으로서 트리에틸렌글리콜을 6.0부 첨가한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 스펀지를 제작, 특성을 취득하였다. 스펀지의 평가결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 9]
「오가노폴리실록산 조성물1」을 100부에, 기팽창 수지입자(B2) 2.7부, 구상 실리콘 레진입자(C6, 평균입경 0.7μm, 평균원형도 0.96) 2.0부, (D)성분으로서 트리에틸렌글리콜을 6.0부 첨가한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 스펀지를 제작, 특성을 취득하였다. 스펀지의 평가결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 10]
「오가노폴리실록산 조성물1」을 100부에, 아크릴로니트릴 외각 표면에 탄산칼슘을 피복시킨 기팽창 수지입자(B3, 평균입경 60μm, 진비중 0.120) 18부, 구상 실리콘 레진입자(C2) 1.0부, (D)성분으로서 트리에틸렌글리콜을 9.0부 첨가한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 스펀지를 제작, 특성을 취득하였다. 스펀지의 평가결과를 표 1에 나타낸다.
비교예 1~6
[비교예 1]
「오가노폴리실록산 조성물1」을 100부에, 기팽창의 수지입자(B1, 진비중 0.030, 평균입경 80μm) 3.8부를 플라네터리 믹서에 넣고 30분 교반하여 실리콘고무 조성물을 얻었다. 이 실리콘고무 조성물을, 실시예 1과 동일하게 가로 45mm, 세로 140mm, 두께 6mm의 내부공간을 갖는 판상 금형에 가로측 35mm측의 양단 중앙에 직경 3mmΦ의 주입구 및 오버플로우구멍을 마련한 육후 5mm의 주형금형의 주형구로부터 상기의 실리콘 조성물을 0.5MPa의 압력으로 주형하고, 반대측의 3mm 구멍으로부터 조성물이 오버플로우한 것을 확인한 후, 금형을 바로 150℃의 열풍건조기에 금형을 가로로 두고 고무를 60분 가교시켜, 금형으로부터 취출하여 판상의 실리콘성형체를 얻었다. 이어서, 이 6mm 두께의 판상 성형체를 220℃의 열풍건조기로 4시간 상압열기가열하여 실리콘스펀지를 얻었다. 얻어진 6mm 두께 판상 스펀지를 실시예와 동일하게 스펀지의 경도, 스펀지밀도, 연포율을 상기와 같이 하여 조사하였다. 그 평가결과를 표 2에 나타낸다.
[비교예 2]
비교예 1에 기재된 조성물에, 구상 용융 실리카입자(C1, 평균입경 3.0μm, 평균원형도 0.86) 12부를 첨가한 것 이외는 비교예 1과 동일하게 하여 스펀지를 제작, 특성을 취득하였다. 스펀지의 평가결과를 표 2에 나타낸다.
[비교예 3]
비교예 2에 기재된 조성물의, 구상 용융 실리카입자(C1) 12부를, 부정형 규조토입자(C7, 평균입경 3.5μm, 평균원형도 0.72) 3.0부로 변경하고, 추가로 (D)성분으로서 트리에틸렌글리콜을 6.0부 첨가한 것 이외는 비교예 1과 동일하게 하여 스펀지를 제작, 특성을 취득하였다. 스펀지의 평가결과를 표 2에 나타낸다.
[비교예 4]
「오가노폴리실록산 조성물1」을 100부에, 기팽창 수지입자(B2, 진비중 0.020, 평균입경 110μm) 2.7부, 입자경이 작은 구상 졸겔실리카(C8, 평균입경 0.7μm, 평균원형도 0.98) 1.0부, (D)성분으로서 트리에틸렌글리콜을 6.0부 첨가한 조성물을 제작하고, 비교예 1과 동일하게 하여 스펀지를 제작, 특성을 취득하였다. 스펀지의 평가결과를 표 2에 나타낸다.
[비교예 5]
「오가노폴리실록산 조성물1」을 100부에, 기팽창 수지입자(B3, 평균입경 60μm, 진비중 0.120) 18부, 입자경이 큰 용융 실리카(C4, 평균입경 41μm, 평균원형도 0.82) 2.0부, (D)성분으로서 트리에틸렌글리콜을 9.0부 첨가한 조성물을 제작하고, 비교예 1과 동일하게 하여 스펀지를 제작, 특성을 취득하였다. 스펀지의 평가결과를 표 2에 나타낸다.
[비교예 6]
「오가노폴리실록산 조성물1」을 100부에, 기팽창 수지입자(B3, 평균입경 60μm, 진비중 0.120) 25부, 구상 실리콘 레진입자(C2, 평균입경 2.0μm, 평균원형도 0.96) 1.0부, (D)성분으로서 트리에틸렌글리콜을 9.0부 첨가한 조성물을 제작하고, 비교예 1과 동일하게 하여 스펀지를 제작, 특성을 취득하였다. 스펀지의 평가결과를 표 2에 나타낸다.
[표 1]
[표 2]
상기 표 1, 2의 각 실시예 및 각 비교예로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예(본 발명품)의 스펀지 조성물은, (C)성분의 구상 입자를 첨가함으로써, 저점도화되고 성형물의 경도불균일 및, 밀도불균일이 작은 스펀지 성형물이 얻어지는 것을 알 수 있다.
실시예 11~13
[실시예 11]
「오가노폴리실록산 조성물1」을 100부에, 기팽창 수지입자(B1, 진비중 0.030, 평균입경 80μm) 3.8부, 구상 용융 실리카입자(C1, 평균입경 3.0μm, 평균원형도 0.86) 3.0부를 플라네터리 믹서에 넣어 20분 교반 후, -0.1MPa의 진공도로 5분간 감압혼합탈포하여, 실리콘고무 조성물을 얻었다. 이 실리콘고무 조성물을, 가로 45mm, 세로 140mm, 두께 6mm의 내부공간을 갖는 판상 금형에 가로측 35mm측의 양단 중앙에 직경 3mmΦ의 주입구 및 오버플로우구멍을 마련한 육후 5mm의 주형금형(재질은 SUS420)의 주형구로부터 상기의 실리콘 조성물을 0.03MPa의 압력으로 주형하고, 반대측의 3mm 구멍으로부터 조성물이 오버플로우한 것을 확인한 후, 금형을 바로 150℃의 열풍건조기에 금형을 가로로 두고 고무를 60분 가교시켜, 금형으로부터 취출하여 판상의 실리콘성형체를 얻었다.
다음에, 이 6mm 두께의 판상 성형체를 220℃의 열풍건조기로 4시간 상압열기가열하여 실리콘스펀지를 얻었다. 얻어진 스펀지를, 스펀지의 경도, 스펀지밀도, 연포율을 실시예 1과 동일하게 하여 조사하였다. 그 평가결과를 표 3에 나타낸다.
[실시예 12]
실시예 11의 조성물의 주형압력 0.03MPa를 0.5MPa로 한 것 이외는 실시예 11과 동일하게 스펀지를 제작, 특성을 취득하였다. 스펀지의 평가결과를 표 3에 나타낸다.
실시예 12는 실시예 1과 동일한 조성, 및 성형조건이다.
[실시예 13]
실시예 11의 조성물의 주형압력 0.03MPa를 5MPa로 한 것 이외는 실시예 11과 동일하게 스펀지를 제작, 특성을 취득하였다. 스펀지의 평가결과를 표 3에 나타낸다.
비교예 7~10
[비교예 7]
「오가노폴리실록산 조성물1」을 100부에, 기팽창의 수지입자(B1, 진비중 0.030, 평균입경 80μm) 3.8부를 플라네터리 믹서에 넣고 30분 교반하여 실리콘고무 조성물을 얻었다. 이 실리콘고무 조성물을, 실시예 1과 동일하게 가로 45mm, 세로 140mm, 두께 6mm의 내부공간을 갖는 판상 금형에 가로측 35mm측의 양단 중앙에 직경 3mmΦ의 주입구 및 오버플로우구멍을 마련한 육후 5mm의 주형금형의 주형구로부터 상기의 실리콘 조성물을 0.03MPa의 압력으로 주형하였으나 3분 기다려도, 반대측의 3mm 구멍으로부터 조성물의 오버플로우는 확인할 수 없고, 충전부족의 상태였다. 오버플로우 미확인이었지만, 금형을 바로 150℃의 열풍건조기에 금형을 가로로 두고 고무를 60분 가교시켜, 금형으로부터 취출하여 판상의 실리콘성형체를 얻었다. 이어서, 이 6mm 두께의 판상 성형체를 220℃의 열풍건조기로 4시간 상압열기가열하여 실리콘스펀지를 얻었다. 얻어진 6mm 두께 판상 스펀지를 실시예 11과 동일하게 스펀지의 경도, 스펀지밀도, 연포율을 상기와 같이 하여 조사하였다. 그 평가결과를 표 3에 나타낸다.
[비교예 8]
비교예 7의 조성물의 주형압력 0.03MPa를 0.5MPa로 한 것 이외는 비교예 7과 동일하게 스펀지를 제작, 특성을 취득하였다. 0.5MPa의 주형압력으로는 오버플로우구멍으로부터의 재료배출을 확인할 수 있었다. 스펀지의 경도, 스펀지밀도, 연포율을 상기와 같이 하여 조사하였다. 그 평가결과를 표 3에 나타낸다.
비교예 7은 비교예 1과 동일한 조성, 및 성형조건이다.
[비교예 9]
비교예 7의 조성물의 주형압력 0.03MPa를 5MPa로 한 것 이외는 비교예 7과 동일하게 스펀지를 제작, 특성을 취득하였다. 5MPa의 주형압력으로는 오버플로우구멍으로부터의 재료배출을 확인할 수 있었다. 스펀지의 경도, 스펀지밀도, 연포율을 상기와 같이 하여 조사하였다. 그 평가결과를 표 3에 나타낸다.
[비교예 10]
비교예 7의 조성물의 주형압력 0.03MPa를 8MPa로 한 것 이외는 비교예 7과 동일하게 스펀지를 제작, 특성을 취득하였다. 높은 주형압력에 의해 스펀지셀은 거의 찌그러져 가교되어 있고, 스펀지셀공간은 거의 없는 상태였다. 스펀지의 경도, 스펀지밀도, 연포율을 상기와 같이 하여 조사하였다. 그 평가결과를 표 3에 나타낸다.
[표 3]
상기 표 3의 각 실시예 및 각 비교예로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예(본 발명품)의 스펀지 조성물에 따르면, 낮은 주형압력이어도 주형성능이 좋고, 또한, 경도나 밀도불균일이 적은 실리콘고무 스펀지를 얻는 것이 가능한 실리콘고무 스펀지 조성물인 것을 알 수 있다. 한편, 비교예 7-10과 같이 (C)성분을 배합하지 않으면, 밀도가 높아짐과 함께 밀도나 경도불균일이 큰 것이 되었다.
한편, 본 발명은, 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태는 예시이며, 본 발명의 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고, 동일한 작용효과를 나타내는 것은, 어떠한 것이어도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
Claims (5)
- (A)보강성 실리카를 포함하고, 25℃에서 액상의 부가가교형 실리콘고무 조성물: 100질량부,
(B)비중이 0.01~0.3이며, 평균입자경이 10~200μm인 유기수지각을 갖는 기팽창의 수지미립자: 1.0~20질량부,
(C)상기 (B)성분의 기팽창의 수지미립자의 평균입자경에 대하여, 0.001~0.5배의 평균입자경의 크기를 갖는 평균원형도가 0.8~1인 구상 입자: 0.1~10질량부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘고무 스펀지 조성물. - 제1항에 있어서,
(D)성분으로서, 한 분자 중에 적어도 2개의 알코올성 수산기를 갖는 탄소수 2~10의 다가 알코올, 상기 다가 알코올의 부분에테르 화합물, 부분에스테르 화합물, 부분실릴 화합물 및 부분할로겐 화합물로부터 선택되는 모노머, 및 상기 모노머의 1종 또는 2종 이상의 중합체로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 연포화제: 0.5~20질량부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘고무 스펀지 조성물. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 (C)성분의 구상 입자가, 용융 실리카, 실리콘 레진, 유리, 중공유리, 알루미나 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 실리콘고무 스펀지 조성물. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 (B)성분의 기팽창의 수지미립자의 유기수지각이, 염화비닐리덴, 아크릴로니트릴, 메타아크릴로니트릴, 아크릴산에스테르 및 메타크릴산에스테르의 군으로부터 선택되는 모노머의 중합체 또는 이 모노머의 2종 이상의 공중합체인 것을 특징으로 하는 실리콘고무 스펀지 조성물. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 실리콘고무 스펀지 조성물을 금형에 0.01MPa~5MPa의 압력으로 주입하여 스펀지를 성형하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘고무 스펀지의 제조방법.
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