JP5201802B2 - 液体シリコーンゴムからなる発泡成形ポリマー製品の製造方法の使用 - Google Patents

Description

本発明は、液体シリコーンゴムからなる発泡成形ポリマー製品の製造方法の使用に関する。このポリマーに対して通常用いられるＬＳＲ（「ｌｉｑｕｉｄ ｓｉｌｉｃｏｎｅ ｒｕｂｂｅｒ」）の用語は、以下のように使われる。

ＬＳＲは、２成分ポリマー系であり、この成分は単独では反応することがなく、予め調節された特性で業者が提供する。ＬＳＲ成分はペースト状である。これらの成分は、特殊なポンプ輸送、計量及び混合技術により組み合わされて成型用混合物になり、射出成形機を用いて成形ポリマー製品に加工することができる。高められた温度（約１５０〜２００℃）で、ＬＳＲは架橋シリコーンゴムになり、即ち、所謂「高温架橋型シリコーンゴム」（ＨＴＶシリコーンゴム）である。このポリマーの架橋反応は、例えば、プラチナ触媒付加架橋であり、ポリシロキサンが、Ｐｔ触媒の影響下で架橋剤（短いポリマー鎖を含む）と反応する。架橋剤及び触媒は、架橋反応を行うための部分的な手段であり、架橋剤の２つの成分を構成する。

従来の架橋されたシリコーン（合成又は天然の）と比較すると、ＬＳＲは、温度に対する高い抵抗性、及び良好な生理的許容性を特徴とし、衛生学的要求についていえば無害である。その他の媒体に対するＬＳＲの安定性は、概して十分であるが、固体シリコーンの安定性よりは劣る場合があり、例えばＬＳＲがガソリン、油脂又は芳香族物質と接触した場合である。

ＬＳＲの類似の加工と対比して、固体シリコーンの発泡、及び成形組成物としてこの材料を使用することは知られている。従来のシリコーン加工では、固体シリコーンの添加剤として化学発泡剤が使用される。固体シリコーンでは、添加剤の添加は、初期段階で行われなければならず、これは加工コストにかなり関係する。さらに、固体シリコーンを用いた成形品工程は、概して部分的に自動化可能であり、かつ固体シリコーンの貯蔵は、ＬＳＲの貯蔵に比べて容易ではない。

化学発泡剤の熱崩壊／分解が機器内で最初に起こり、ＬＳＲの架橋反応が余りにも早すぎて適切な品質の発泡を生まないので、化学発泡剤はＬＳＲでは成功しない。

ＬＳＲは、せん断及び滞留時間に極めて敏感である。この理由から、輸送するだけで、均一化又は混合を行わないスクリューコンベヤーが、既知の射出成形工程で用いられる。熱可塑性材料の発泡射出成形として知られた方法（例えばＥＰ‐Ｂ‐０９５２９０８を参照）では、発泡剤は、射出装置の一箇所以上の孔の位置で添加される。この処理では、発泡剤が激しく混合されるに違いない。もし、この方法をＬＳＲの処理に同様に用いるならば、激しい混合がせん断をもたらし、停滞領域で過早の架橋を開始させる。このように処理は停止する。ＬＳＲで既知の方法を同様に用いる試みは、このような理由で成功しない。

物理的発泡剤を用いたＬＳＲ成分のバッチ式プレチャージは、既に知られている（ＥＰ‐Ａ‐０５９３８６３を参照）。この方法は、射出成形法と組み合わせた部分的な方法としての使用に適していない。この射出成形は、準連続的にかつ大規模に、又は実質連続的に行われる（例えば２０秒間隔で、調製された成形組成物が断続的に成形型に射出される）。バッチ式処理であっても、この組み合わせ方法は可能であるが、大変高価になるであろう。長い時間（ＥＰ‐Ａ‐０５９３８６３に従えば、少なくとも２時間）及びかなり大容量の容器が必要になるであろう。このような理由で、バッチ式プレチャージは、経済的ではなく、かつ工業的に実用化されることはない。

ＬＳＲの発泡は、多くの理由で経済的に有利になるであろう。ＬＳＲの材料特性は、一部で原材料の選択にかかっている。しかも、ＬＳＲの特性範囲は、原材料によって、限定された程度に調節することが可能である。発泡手段により、新規な材料特性を得ることができ、これにより新規用途の発見が可能になる。さらに、発泡は、原材料の一層効果的な活用を容易にする。成形品が軽量化され材料の使用がより経済的になる。

懸案となる用途は、発泡固体シリコーンの用途と同様であり、しかし物理的に発泡されたシリコーン、即ちＬＳＲからなる成形ポリマー製品は、さらに下記の長所を有する：
特殊な加工ステップ（固体シリコーンにおける化学発泡剤の添加と類似した）によるものではなく、製造方法による成形品特性の調節；
より高濃度な物理的発泡剤の使用が可能であるから、より高度な発泡；及び
化学発泡剤の分解残渣による機械的及び／又は生理学的特性の損傷が無い。ポリマー中に分解残渣が残留しないという事実に基づき、例えば高度な柔軟性が達成できる。

また、ＬＳＲから物理的に発泡成形したポリマー製品を製造できることは望ましい。発泡成形ポリマー製品が製造できる射出成形法は、ＤＥ‐Ａ‐１９８５３０２１から知られている。さらに適切な発展の後、この方法は、ＬＳＲからなる発泡成形製品を製造するために使用可能になる。この特殊な方法は、未公表の欧州特許（ＥＰ４４０５３２９）に記載されている。

この成形組成物ＬＳＲから発泡ポリマー体の製造方法は、実質的に連続的（即ち準連続的）である。特別な方法で調製された、即ち物理的発泡剤が注入された成形組成物が、成形型内に射出される。そこで、高められた温度で、架橋反応が起こり、同時に小気泡が生成する。その製造に先立ち、成形組成物は、分離された２成分の形態で存在し、これらの成分は、それぞれ、架橋反応を行うための一部の手段を含み、かつこれらの一部の手段については異なっている。２つの成分は、製造開始時に、高められた圧力で２つの流れに別々に移送される。この処理で、少なくとも１つの成分に物理的発泡剤が注入される。注入後、高められた圧力下で、２つの流れが一緒に移送され、混合される。最後に、混合を通じて形成された反応混合物は、計量され、成形型のキャビティ内に射出され、圧力が下げられる。

本発明の目的は、さらに開発された、かつ発泡ＬＳＲからの有用な成形ポリマー製品を製造するための発明を象徴する方法を提供することである。このような発泡成形ポリマー製品は、請求の範囲請求項１に限定した方法を用いて製造できる。この方法自体が、前記の、未公表出願（ＥＰ４４０５３２９）の課題である。

ＬＳＲからなる成形ポリマー製品は、この方法を用いて製造可能であり、かつ５から７０容量％の発泡率、及び／又は非発泡ＬＳＲからなる成形ポリマー製品に比べて、少なくとも１０％低下したショワーＡ硬度を有する。製造された成形ポリマー製品が、活性対象又はさらに非活性対象との相互作用に関係して、及びその物理的特性に関係して、目的に従って特別に設計されている物体を形成する。

従属の請求項２から１０は、本発明に従って製造された成形ポリマー製品の好都合な実施形態に関係する。

本発明は、図面を参考にして以下に説明される。
図１は、この方法を行うために用いることができる装置のブロック図である。
図２は、縦断面図及び側面図として説明する注入装置である。
図３は、発泡ＬＳＲの断面を示す顕微鏡写真の図である。

この方法を行うために用いることができる装置１が、ブロック図として図１に示される。成形組成物の成分Ａ及びＢのための貯蔵タンク１１及び１２が、ポンプ１１ａ、１２ａを介して注入装置２ａ及び２ｂに接続される。（また、注入装置は１個でもあってもよい）。注入装置２ａ及び２ｂのための実施形態２が、図２を参考にして説明される。ポリマー体又は目的に従って作成される成形ポリマー製品が、射出成形機、装置２ａ、２ｂ及び混合装置３を用いて製造できる。発泡は、架橋反応と同時に、成形型内で起きる。ポンプ１３ａ（又はコンプレッサー）により貯蔵タンク１３から、ライン１３２’及び入り口接続パイプ１３２を介して、注入装置２ａ、２ｂに供給された物理的発泡流体Ｃが、２つの成分Ａ及びＢ（または単に１成分）に注入される。発泡性流体Ｃとして、炭酸ガス、窒素、炭化水素化合物（例えばペンタン）、又はこれらの気体の混合物を用いることができる。

注入後、成分Ａ及びＢが、ライン３２ａ、３２ｂを介して混合装置３内に移送され、ここで一緒にされ、さらに高められた圧力下で一緒に混合される。最後に、混合物が成形型５のキャビティ内に射出され、圧力が低下される。キャビティが加熱され架橋反応を加速させる。表示を省略したが、計量装置及び絞りノズルを含む接続装置４が、混合装置３に接続される。絞りノズルは、成形型５のキャビティに通じている。

注入装置２は、下記の構成要素を含む：固定混合機要素２２が配置された円筒混合室２１のためのハウジング２０、及びまた、注入される組成物のための接続突出部２０ａ、２０ｂ；さらにハウジング２０と混合室２１の間にあり、多孔質材料（例えば、焼結金属粒からなる）から作成された管状壁２３（又はスリーブ２３）。圧力下で供給できる発泡性流体Ｃは、壁２３を通して混合室２１のハウジング表面上に均一に分配可能である。突出部１３２を通して供給される発泡性流体Ｃは、環状間隙２４を通って管状壁２３の外表面上を接線方向及び軸方向に流動する。

冷却剤のための流路系６が、ハウジング２０に組み込まれる（矢印７，７’で表示）。これにより、注入時に、混合要素２２で処理された成形組成物の成分Ａ及びＢから、熱が除去できる。

記載した方法を使用することにより、５から７０容量％の発泡率をもつ発泡ＬＳＲの成形ポリマー製品が製造できる。非発泡ＬＳＲからなる成形ポリマー製品に比べて、ショアー硬度（ショアーＡ）は、少なくとも１０％低下できる。

図３は、顕微鏡記録から作成された図面を示す。記録は、発泡ＬＳＲ試料の断面を表し、ミクロ細孔８及びマクロ細孔９を表す。示された切断面は、１〜２平方ミリの寸法を有する。ミクロ細孔８の輪郭だけが示される。原画に、細孔の位置に関係して断面平面の位置に依存する輪郭内部の異なる陰影：深い細孔に関係する暗い陰影、浅い細孔に関係する明るい陰影を認識できる。また、耳又は介耳に類似した微細構造（ｔｏｐｏｇｒａｐｈｉｅｓ）がマクロ細孔９に示めされている。周辺部分が、図３の試料の一隅に示される。試料の内部領域で、マクロ細孔９の密度が増加している。より規則正しい構造、好ましくはミクロセルラー構造が、適正な材料及び適正な製造法の双方により達成可能である。上で細孔と呼ばれた、ミクロセル及びセルは、約０．１ｍｍより小さい直径を有し、ミクロセルラー構造をもつ気泡は、平均直径（セル寸法）が０．１ｍｍより小さいセルをもつ気泡である。

硬度測定（ショアーＡに従って）が、引例された試料及び同じ形状寸法のその他の試料について行われた。この関係では、発泡固化率に依存して、２２と６５％の間の硬度の低下が測定された。発泡率は、密度の低下として説明できる。これは、引例された試料で約５０％である。

発泡ＬＳＲからなる成形ポリマー製品は、種々の分野で使用可能であり、改良された採算性が生まれる。個々の応用が、さらに可能になるに違いない。

発泡ポリマー製品は、例えばスポーツ用品又は作業装置のためのハンドルである。この処理では、発泡ＬＳＲの接触特性が、タッチ感覚を有利に刺激するグリップ感覚をもたらす。この種の快適なグリップ感覚は、例えば「ソフトタッチ」である。さらに、グリップ面の摩擦特性は、握る手に対して確実なホールドを与えるように改良できる。

更なる実施形態は、医用プロテーゼ又は医用インプラントである。より良好な防振性、周囲の（傷を負った）組織に障害を及ぼさないなどの、新規特性をもつ軽量かつ柔軟なインプラント、及びパッドまたはプロテーゼが可能になる。具体的には、胸部インプラントが製造可能であり、発泡ＬＳＲの適切な密度、柔軟性および防振性により、周辺体組織に対するプロテーゼの良好な適合性が生まれる。

成形ポリマー製品は、乳児又は幼児のための、快適なおしゃぶり又はボトル乳頭であってもよい。発泡ＬＳＲの適切な密度、柔軟性および防振性により、この製品は、幼児が自然な咬み感覚を体験することを可能にする。このような硬度に関係する新規材料は別にして、材料のより経済的な使用が生まれる。

また、この成形ポリマー製品は、家庭用品の容器としても設計可能である。この種の容器は、具体的には温度特性が改良されたパン焼き型枠又はアイスキューブ作製用冷蔵トレーであり、ここでも、材料のより経済的な使用がある。新たに製造された成形ポリマー製品は、憂慮される未反応モノマー又はその他の成分を含む。この憂慮される成分は、焼き戻し処理により除去できる。発泡ＬＳＲの好適な拡散条件の結果として、この焼き戻し時間は短縮される。

本発明に従う成形ポリマー製品のための更なる実施例は、ノイズを生む対象（例えば車）又は振動対象（例えば換気装置）において振動減衰に適した防振体である。

また、この成形ポリマー製品は、シール目的又は製品公差の補償のために適した形状に設計することができる。向上した柔軟性が、有用な改良された展性の新規なシール概念を可能にする。

また、この成形ポリマー製品は、管状カバー又はコーティングとして印刷シリンダーに用いることが可能であり、例えば少ない材料を用いて改良された摩擦性を促進する専門的な印刷面を作成できる。

このポリマーは、導電性添加物が添加された複合材料、具体的にはナノ複合材料の形態で使用できる。金属質添加物を含む成形ポリマー製品は、電磁波に対するスクリーンとして使用できる。この処理では、既知のスクリーンに比べて金属比率の低減が可能になる。金属質添加物を用いると、成形された製品の導電率が向上して、帯電を防止できる。

前記した導電性複合材料の使用領域は、例えば、プラスチックの帯電防止処理、帯電防止包装、電磁遮蔽、マイクロ電子技術における熱放散、爆発危険領域における電気操作手段に対する安全根拠のための表面抵抗の低減などである。

この方法の装置を説明するブロック図である。 注入装置を説明する縦断面図及び側面図である。 発泡ＬＳＲの断面を説明する顕微鏡写真図である。

符号の説明

１ 本方法の装置
２ 注入装置のための実施形態
２ａ 注入装置
２ｂ 注入装置
３ 混合装置
４ 接続装置
５ 成形型
６ 冷却剤のための流路系
８ ミクロ細孔
９ マクロ細孔
１１ 貯蔵タンク
１１ａ ポンプ
１２ 貯蔵タンク
１２ａ ポンプ
１３ 貯蔵タンク
１３ａ ポンプ
２０ ハウジング
２０ａ 接続突出部
２０ｂ 接続突出部
２１ 円筒混合室
２２ 固定混合要素
２３ 管状壁
２４ 環状間隙
３２ａ ライン
３２ｂ ライン
１３２ 入り口接続パイプ、突出部
１３２’ ライン
Ａ 成形組成物の成分
Ｂ 成形組成物の成分
Ｃ 物理的発泡性流体

Claims (15)

1. 液体シリコーンゴムＬＳＲ成形組成物からの発泡成形ポリマー製品の製造方法であって、加工前に成形組成物が２つの別々の成分（Ａ、Ｂ）の形で存在し、製造開始時に、これらの成分が、高められた圧力下で２つの流れに別々に移送され、この時、気体である発泡剤（Ｃ）が、この成分の両者又は一方だけに連続的に注入され、この注入後、２つの流れ（３２ａ、３２ｂ）がさらに合体され、かつ高められた圧力下で一緒に混合され、最後に、圧力を低下させながら、混合時に形成された反応混合物が、加熱された成形型のキャビティーに射出され、成形組成物が架橋反応と同時に発泡させられる製造方法であって、
   製造された成形ポリマー製品が、５から７０容量％の発泡率であり、又は、
   ショアーＡ硬度が、非発泡液体シリコーンゴム（ＬＳＲ）の成形ポリマー製品に対比して、少なくとも１０％低下させられ、かつ
   製造された成形ポリマー製品が、活性対象との相互作用に関係して、及びその物理的特性に関係して、目的に従って設計されている物体を形成する製造方法。
2. 成形ポリマー製品が、５から７０容量％の発泡率及び非発泡液体シリコーンゴム（ＬＳＲ）からなる成形ポリマー製品に比べて、少なくとも１０％低下したショワーＡ硬度を有する請求項１に記載の製造方法。
3. 発泡剤が物理的発泡剤である請求項１に記載の方法。
4. 物理的、化学的及び／又は生理学的観点の特性が、化学発泡剤の残渣により損なわれないように、成形ポリマー製品が、化学発泡剤の残渣を含まない物体である請求項１に記載の方法。
5. 成形ポリマー製品が、スポーツ用品又は作業装置のためのハンドルであり、発泡ＬＳＲの接触特性が、タッチ感覚を有利に刺激するグリップ感覚を付与し、及び／又は改良された摩擦特性が握る手に対してホールドを確実にする請求項１又は２に記載の方法。
6. 成形ポリマー製品が、医療用プロテーゼであり、プロテーゼが、発泡ＬＳＲの適切な密度、柔軟性及び防振特性に基づいて、周囲の体組織に良好に適合する請求項１又は２に記載の方法。
7. 医療用プロテーゼが胸部インプラントである請求項６に記載の方法。
8. 成形ポリマー製品が、幼児及び乳児のための快適なおしゃぶり又はボトル乳頭であり、自然の咬み感覚が、発泡ＬＳＲの適切な密度、柔軟性及び防振特性の結果として感じることができる請求項１又は２に記載の方法。
9. 成形ポリマー製品が、家庭用容器である請求項１又は２に記載の方法。
10. 家庭用容器が、パン焼き型枠、又はアイスキューブを作成するための冷凍トレーである請求項９に記載の方法。
11. 成形ポリマー製品が、ノイズ生成対象又は振動発生対象において振動減衰に適した防振体である請求項１又は２に記載の方法。
12. 成形ポリマー製品が、シール目的又は製品公差の補償に適した形状に作られる請求項１又は２に記載の方法。
13. 成形ポリマー製品が、工業的な印刷面を作成するために、印刷シリンダー用の管状カバー又はコーティングとして形成される請求項１又は２に記載の方法。
14. 成形部品が電磁波に対するスクリーンとして使用でき、又は帯電防止のために成形品の導電性が高められるように、ＬＳＲからなる成形ポリマー製品が金属添加剤とともに作成される請求項１又は２に記載の方法。
15. 気体が炭酸ガス、窒素、炭化水素化合物、またはこれらの気体の混合物である請求項１に記載の方法。

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