JPH07214634A - 被押出加水分解性シロキサン組成物から不変形状の硬化品の成形法 - Google Patents
被押出加水分解性シロキサン組成物から不変形状の硬化品の成形法Info
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Abstract
収縮からもたらされる不均一性の問題を伴うことなく加
水分解性シロキサン組成物から一貫した形状の硬化品の
成形法の提供。 【構成】 本発明の方法は5℃以上の温度に維持された
非自立性組成物を押し出すことからなる。その組成物は
1分子当り少なくとも2つのSi−結合加水分解性基を
有するポリジオルガノシロキサン、加水分解性シリコー
ン橋かけ剤、充てん材、および任意に、硬化触媒からな
る。その組成物を一定の速度で成形ダイに通して押し出
して成形押出品の全長に渡って実質的に均一な横断面積
を有する成形押出品を成形する。成形された押出品は連
続流で、少なくとも20℃の温度に維持され成形押出品
の密度と実質的に同一又は少し高い密度を有する水性硬
化浴中に供給する。成形押出品は、硬化品の長さ全体に
渡って実質的に均一である横断面積を有する硬化品に硬
化する際に一定の速度で水性硬化浴を通って移動され
る。
Description
度をもった加水分解性組成物を成形ダイを通して押し出
し、その成形押出品を形状をゆがめることなく硬化エラ
ストマー品に硬化させる方法に関する。
に固い自立性パテの稠度(粘度)をもった硬化性シロキ
サン組成物から成形されてきた。その硬化性組成物は成
形ダイを通して押し出される。硬化性シロキサン組成物
は固く、自立性パテの稠度を有するので、組成物を押出
機および成形ダイに押し通すのに高圧を必要とする。こ
れは頑丈な押出機および成形ダイの使用を要する。組成
物をダイに押し通す高圧力のために、押出品は通常ダイ
を出る際に膨脹する(ダイ・スエルとして知られる)。
ダイ・スエルは最終押出品の正確で一貫した(不変の)
寸法を得る点において問題をもたらす。高圧は、押出機
における冷却路での連続操作中に阻止しなければならな
い押出機での熱発生ももたらす。押出機を出た後、成形
押出品は連続蒸気加硫缶における水蒸気への暴露又は連
続加熱空気加硫缶における加熱空気への暴露を介して熱
硬化される。成形押出品は典型的に熱硬化中に固体表面
上に支持される。
出品の硬化法としてリンチによって記載されている(T
he Hand book of Sicone Ru
bber Fabrication,Wilfred
Lynch Van Nostrand Reinho
ld Company,New York,197
8)。清水らは米国特許A第4,783,289号に、
自立性又は非自立性で付加反応、遊離開始又は縮合によ
って硬化する硬化性液体シリコーンゴムから押出成形品
の製造法を開示している。その開示された方法は、組成
物の成分を−60℃〜5℃の温度で混合し、混合した組
成物を少なくとも25℃の温度を有して混合組成物を沈
める水浴中に押し出すことを含む。清水は、アルケニル
を含有するポリジオルガノシロキサンおよび有機過酸化
物又は各分子に少なくとも2つのSi−結合水素原子を
有するポリジオルガノシロキサンと白金族触媒との混合
物からなる組成物を用いる方法を開示している。その開
示された方法は付加反応機構又は遊離基開始機構によっ
て硬化するもののみを含む。
さらしたときに縮合反応によって硬化する非自立性の加
水分解性シロキサン組成物を使用する。その組成物は1
分子当り少なくとも2つのSi−結合加水分解性基を有
するポリジオルガノシロキサン、加水分解性シリコン橋
かけ剤、充てん材および、任意に、硬化剤からなる、そ
してそれらは5℃以上、望ましくは10℃以上の温度で
一緒に混合する。本法は、組成物の流動性と共に被押出
し組成物を成形ダイに通す一定の押出速度を用いる、そ
して自立性パテの粘度を有する組成物の場合よりもダイ
・スエル(ダイ膨脹)が極めて少ない。これによって、
ダイを出て水性硬化浴に供給されるときに実質的に均一
な成形押出品を製造することができる。清水によって開
示された付加反応および遊離硬化機構と対照的に、縮合
硬化機構は、硬化時に加水分解性基がポリジオルガノシ
ロキサン、橋かけ剤および充てん材から分離するので成
形押出品を収縮させる。この収縮は成形押出品から作っ
た硬化品の不均一性をもたらす。この発明の方法は、縮
合反応を介して硬化から本質的に生じる収縮にもかかわ
らず、その長さ全体に実質的に均一な横断面積を有する
硬化品を製造することができる。
硬化品は、押出時の著しいダイ・スエルおよび硬化時の
収縮からもたらされる不均一性の問題を伴うことなく加
水分解性シロキサン組成物から成形することができる。
本発明の方法は5℃以上の温度に維持された非自立性組
成物を押し出すことからなる。その組成物は1分子当り
少なくとも2つのSi−結合加水分解性基を有するポリ
ジオルガノシロキサン、加水分解性シリコーン橋かけ
剤、充てん材、および任意成分としての、硬化触媒から
なる。その組成物を一定の速度で成形ダイに通して押し
出して成形押出品の全長に渡って実質的に均一な横断面
積を有する成形押出品を成形する。成形された押出品は
連続流で、少なくとも20℃の温度に維持され成形押出
品の密度と実質的に同一又は少し高い密度を有する水性
硬化浴中に供給する。成形押出品は、硬化品の長さ全体
に渡って実質的に均一である横断面積を有する硬化品に
硬化する際に一定の速度で水性硬化浴を通って移動され
る。
は本発明の組成物2が収納される装置を示し、混合装置
であることが望ましい。組成物2は成形ダイ3を介して
押し出されて成形押出品4となり、水性硬化浴5に送ら
れる。押出品4は水性硬化浴5内で硬化されて硬化品6
を生成し、その硬化品は水性硬化浴5から取り出されて
案内ロール7の上を通って中空コア8上に巻かれる。水
性硬化浴5はポンプ12の力によってトラフ9および循
環パイプ10を通って循環して成形押出品をトラフの長
さ方向に沿って移動さす。
よび4B−B′の略図であって、実質的に均一な横断面
を示す。
6D−D′の略図であって、実質的に均一な横断面を示
す。
ラフ9の側部にある密閉開口11を通って水性硬化浴5
に供給することができる。また、循環以外の手段(パイ
プ10とポンプ12が不必要)を用いて成形押出品を水
性硬化浴を移動させることができる。例えば、成形押出
品を案内ロール7に直接又は連結物を介して取り付け、
モータを使用して案内ロール7を駆動して成形押出品を
水性硬化浴を引っ張り、水性硬化浴から成形押出品を回
収することができる。その硬化品は、水性硬化浴から案
内ロール7の上を通すことなく、又は中空コア8上に巻
くことなく、例えば、手で除去することができる。
つのSiに結合した加水分解性基を有するポリジオルガ
ノシロキサン、加水分解性シリコーン橋かけ剤、充てん
材および任意成分としての硬化触媒からなり、5℃以上
の温度に保持される非自立組成物を一定の速度で成形ダ
イを通して押し出して、成形押出品の長さ全体に実質的
に均一な横断面を有する成形押出品を成形し;(B)成
形押出品を連続流で、少なくとも20℃の温度維持され
れて成形押出品の密度と実質的に同一又は少し高い密度
を有する水性硬化浴中に供給し;(C)成形押出品が硬
化品の長さ全体に渡って実質的に均一である横断面積を
有する硬化品に硬化する際に、成形押出品を水性硬化浴
中を移動させ;そして(D)硬化品を水性硬化浴から回
収すること、からなることを特徴とする液体又はペース
トの粘度をもった加水分解性シロキサン組成物から一貫
した形状の硬化品の成形法を提供する。
1分子当り少なくとも2個のSiに結合した加水分解性
基を有するポリジオルガノシロキサンの基材、充てん
材、加水分解性シリコーン橋かけ剤、および任意成分と
しての硬化触媒からなるシリコーンシーラント組成物が
望ましい。
加水分解性基を有するポリジオルガノシロキサンは、次
の化1又は化2によって表わすことができる: HO(R2 SiO)xH ……化1 QaR(3-a) SiO(R2 SiO)x SiR(3-a) Qa ……化2 上記におけるQは加水分解性基であり、Rは一価の炭化
水素基であり、aは1、2又は3であり、xはポリジオ
ルガノシロキサンの粘度が25℃において1〜500P
a・s(パスカル・秒)であるような平均値を有する。
加水分解性基Qは水(水分)と反応し加水分解するもの
にすることができる。例えば、アルコキシ、アルケノオ
キシ、アシルオキシ、ケトキシモ、N−メチルベンズア
ミドおよび類似基である。一価の炭化水素基の例は、ア
ルキル、例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル、
イソプロピルおよびオクチル;アルケニル、例えば、ビ
ニル、アリル、およびヘキセニル;シクロアルキル、例
えば、シクロペンチル又はシクロヘキシル;アリール、
例えば、フエニル、トリルおよびキシリル;および2−
ベンジルエチルのようなアラルキルを含む。xの値は2
5℃で100〜500パスカル・秒の粘度を与えるもの
が望ましい。少なくとも2つのSi−結合加水分解性基
を有するポリジオルガノシロキサンは、ポリジオルガノ
シロキサンのタイプ又は異なるタイプの混合体にするこ
とができる。本法に有用なポリジオルガノシロキサンは
市販されている。
イプは、大部分は橋かけ剤の加水分解性基のタイプに依
存する。
分子当り少なくとも3つ、望ましくは3又は4つのSi
−結合加水分解性基を有する。その加水分解性基はアル
コキシ基、例えば、アセトキシ、オクタノニルオキシお
よびベンゾイルオキシ;ケトキシモ基、例えば、ジメチ
ルケトキシモ、メチルエチルケトキシモおよびジエチル
ケトキシモ;イソプロペニルオキシおよび1−エチル−
2−メチルビニルオキシのようなアルケニルオキシ基;
ジメチルアミノ、ブチルアミノ、ジエチルアミノおよび
シクロヘキシルアミノのようなアミノ基;ジメチルアミ
ノオキシおよびジエチルアミノオキシのようなアミノオ
キシ基;およびN−メチルアセトアミド、N−エチルア
セトアミドおよびN−メチルベンズアミドのようなアミ
ノ基を含む。加水分解性シリコーン橋かけ剤はポリアル
コキシシリコン橋かけ剤にすることができる。ポリアル
コキシシリコン橋かけ剤の例はテトラアルキルオルトシ
リケート、例えば、テトラエチルオルトシリケート、テ
トラ−n−プロピルオルトシリケート、テトライソプロ
ピルオルトシリケートおよびテトラブチルオルトシリケ
ート;アルキルポリシリケート、例えば、エチルポリシ
リケート、n−プロピルポリシリケートおよびブチルポ
リシリケート;およびポリアルコキシシリコン化合物を
含む。本法に有用な加水分解性シリコン化合物橋かけ剤
は市販されている。 充てん材は補強用充てん剤又は増
量用充てん剤又は両者の組合せにすることができる。補
強用充てん材の例はヒュームド又は沈殿シリカ、シリカ
エーロゲルおよびシリカキセロゲルを含む。望ましいシ
リカ処理剤はヘキサメチルジシラザンである。増量用充
てん剤の例は二酸化チタン、珪藻土、酸化鉄、酸化アル
ミニウム、酸化亜鉛、石英、炭酸カルシウム、酸化マグ
ネシウム、カーボンブラック、黒鉛、ガラス繊維、ガラ
ス微小球、ガラス微小中空球、ガラスビーズ、炭素繊
維、炭化ケイ素、ポリスチレンビーズ、金属繊維、等を
含む。炭酸カルシウムに望ましい処理剤はステアリン酸
である。本発明の方法に有用な充てん材および処理剤は
市販されている。
合型の橋かけ反応を促進する硬化触媒からなる。硬化触
媒の例はスズ触媒、例えば、ジブチルスズジラウレー
ト、ジブチルスズジアセテート、オクタン酸第一スズ、
2−エチルヘキサノン酸第一スズを含む。硬化触媒の例
は、他のカルボン酸の金属塩、例えば、金属原子が鉄、
コバルト、マンガンおよび亜鉛を含む金属のカルボン酸
塩;オルガノチタネートおよびキレート化チタネート、
例えば、テトラブチルチタネート、テトラ(イソプロピ
ル)チタネート、テトラ(2−エチルヘキシル)チタネ
ートおよびジイソプロポキシ−ビス−(アセトアセトネ
ート)チタンも含む。本法に有用な硬化触媒は市販され
ている。
1993年10月26日付け米国特許出願第08/14
3,429号に開示されている。その望ましい組成物は
ヒドロキシル−末端封鎖ポリジオルガノシロキサン、ヘ
キサメチルジシラザン処理シリカ、ステアリン酸処理炭
酸カルシウム、ポリアルコキシシリコン橋かけ剤および
硬化触媒からなる。これらの望ましい組成物の中で、ヒ
ドロキシル−末端封鎖ポリジオルガノシロキサンはヒド
ロキシル−末端封鎖ポリジメチルシロキサン、ポリアル
コキシシリコン橋かけ剤はテトラ(n−プロピル)オル
トシリケート、そして触媒はスズ触媒が望ましい。望ま
しい加水分解性シロキサン組成物は2パッケージ送出形
態が望ましく、第1のパッージはポリジオルガノシロキ
サンと充てん材からなり、第2のパッケージはポリアル
キシシリコン橋かけ剤と触媒からなる。二液型の放出は
組成物の早期硬化を防ぐシリコ−ンシーラントに一般に
使用される他の添加物を本法の加水分解性シロキサン組
成物に使用できる。例えば、顔料や染料のような着色
剤;殺カビ剤;溶媒;接着促進剤;酸化防止剤;硬化促
進剤;シリコーン流体のような可塑剤、例えば、25℃
で0.1〜1パスカル/秒の範囲内の粘度を有するトリ
メチルシロキシ−末端封鎖ポリジメチルシロキサン;お
よび調整剤、例えば、低分子量のシラノールポリオルガ
ノシロキサン、等がかかる添加物に含まれる。かかる添
加物は市販されている。
しては特に制限はないが、成分比は、ポリジオルガノシ
ロキサンの加水分解性基、充てん材上の水分のような存
在する可能性のある付随する水分および橋かけ剤の加水
分解性基が組成物を水性硬化浴中に押し出した後および
水性硬化浴における保持時間中に硬化を促進する割合で
存在するように選択する必要がある。望ましい組成物に
おいて、加水分解性シリコーン橋かけ剤は、成形押出品
が水性硬化浴に入る前に硬化を抑制し、成形押出品の外
側から内側へ硬化を促進するために少し過剰に存在す
る。同様に、触媒の種類および量は水性硬化浴における
滞留時間内に硬化するように選択すべきである。
物は成形ダイを一定の速度で流通する必要がある。10
パスカル・秒〜2,000パスカル・秒の範囲内の粘度
を有する液体又はペースト組成物が本法に使用できる。
押し出される組成物は、均一に混合されかつ充てん材の
凝集塊のような塊又はチヤンクを伴なわないことも重要
である。組成物の成分は組成物を成形ダイを介して押し
出す直前に一緒に混合することが望ましい。成分の混合
順序は成分の種類、混合装置の種類および成分を混合装
置に供給するために使用する装置に依存する。
って一緒に混合する。望ましい混合装置はインライン動
的ミキサーであって、成分を一定の速度で非脈動的にミ
キサーの一端に供給し、その混合物を一定の速度でミキ
サーの対向する端部に配置の成形ダイを介して押し出
す。押出に対して組成物は5℃以上、望ましくは10℃
〜25℃の範囲内の温度に維持する。
出口に取り付けたダイホルダーによって保持される成形
ダイを介して押し出す。その組成物は混合装置に取り付
けたダイホルダーの保持する成形ダイを通して押し出す
ことが望ましい。成形ダイは金属又はプラスチックの単
純なプレートダイである。組成物は液体又はペーストの
粘度であるので押出に必要な圧力は比較的低く、高強度
の構造を必要としないため、複雑なダイを必要としな
い。典型的に用いる圧力は0.69〜3.4MPa(1
00〜500psi)の範囲内である。成形ダイを介し
て組成物の押出は成形押出品を形成する。成形ダイは成
形押出品の特徴的形状を与える。
成形押出品は典型的に水性硬化浴を収容するトラフの開
口上部を介して又はトラフ側部の密閉開口を介して供給
される。供給は典型的に成形押出品を単に押出機から水
性硬化浴中に流動さすことによって行なう、その押出圧
力は成形押出品を水性硬化浴に押し込むのに十分なもの
である。トラフは、成形押出品に適当な滞留時間を与え
てトラフ内での供給に中断がなくトラフ内で硬化させる
のに十分な長さを有することが望ましい。滞留時間は組
成物の硬化速度および浴の長さに依存する。水性硬化浴
は組成物の密度と実質的に同一又は少し高い密度を有す
る。これによって、成形押出品は浴を長手方向に沿って
移動する際に水性硬化浴中に少し浮いたまゝになる。そ
の密度は水性硬化浴に塩、望ましくは塩化ナトリウムを
添加することによって調節する。成形押出品は水性硬化
浴を適当な手段によって移動させる。成形押出品は、押
出品が供給されるトラフの端部の反対側のトラフ端部に
設けるモータ駆動案内ロール又は滑車によって水性硬化
浴中を引っ張るのが望ましい。最適の実施態様におい
て、最初に水性硬化浴に入る成形押出品の端部は、第2
端部がモータ駆動案内ロールへ取り付けられる物体の第
1端部に取り付ける、該物体は成形押出品に類似の形
状、寸法および密度を有し水性硬化浴に平らに横たわ
る。成形押出品は組成物が押し出される速度と実質的に
等しい速度で引っ張る。その速度は水性硬化浴を余り波
立たせないようにする必要がある。別の実施態様におい
て、成形押出品は水性硬化浴を循環させることによって
移動させることができる。水性硬化浴は適当な手段によ
ってトラフの端部の押出品が水性硬化浴中に供給される
点近くから反対側の端部へとトラフの長手方向に下方へ
循環される。循環は、水性硬化浴を押出品が水性硬化浴
中に供給される地点近くのトラフ端部にポンプで送りト
ラフの反対側端部から水性硬化浴をくみ出すことによっ
て行うことができる。循環速度は組成物を押し出す速度
より少し速く、水性硬化浴に成形押出品をトラフの方向
へ移送させる。その際硬化させながら成形押出品に少し
応力を加える。水性硬化浴は少なくとも20℃の温度に
維持するが、50℃以上の温度が望ましい。水性硬化浴
は沸騰温度に保つこともできる。水性硬化浴の温度は加
熱ランプのような普通の手段を用いて維持することがで
きる。
ば、押出品を水性浴から引き出すことによって取り出さ
れる。硬化品を取り出しながら支持体又は引張手段とし
て案内ロールを用いるのが有用である。中空コアは硬化
品の貯蔵用に優れた手段を提供する。
を有する組成物から複雑な形状を有して押出し後に自立
できない又は外部支持体なしでその形状を維持できない
成形押出品を成形する。水性硬化浴は成形押出品の支持
体の役目をして、成形押出品が十分に硬化して自立硬化
品になるまで成形押出品の形状を保持する。従って、本
法は硬化中につぶれない薄いフイルム押出品さえも製造
することができる。硬化品の性質は当業者がよく理解し
ているように組成物によって決まる。組成物はポリジオ
ルガノシロキサン、充てん材、橋かけ剤および触媒から
なり、それらは最終の成形硬化品の必要な特性を与え
る。ジユロメータ硬度、引張強さ、伸び等は全て組成物
に使用する成分の選択によって決まる。本法は単純であ
って、ダイの作製および押出装置のコストが比較的低い
ので、複雑なパターンおよび長さ又は短い押出成形品の
成形を経済的にできる。
ント組成物から押出用に調製した。二液型シーラント組
成物の第1部は、350パスカル・秒の粘度を有するヒ
ドロキシル末端封鎖ポリジメチルシロキサン20.2
部、150パスカル・秒の粘度を有するヒドロキシル末
端封鎖ポリジメチルシロキサン20.2部、0.1パス
カル・秒の粘度を有するトリメチルシロキシ末端封鎖ポ
リジメチルシロキサン18.9部および4.0重量%の
Si−結合ヒドロキシル含量を有するヒドロキシル末端
封鎖ポリジメチルシロキサン0.2部をチエンジカンミ
キサーに添加することによって調製した。それらの重合
体を均質に混合した。次にその混合した重合体に次の成
分を添加した:ヘキサメチルジシラザンで表面処理し
0.3μmの平均粒度と125m2 /gの表面積を有す
る沈殿シリカ充てん材10.1部、ステアリン酸で処理
し22m2 /gの表面積を有する商品名ウインノフイル
(Winnofil)SPMである沈殿炭酸カルシウム
27部および2〜3μmの平均粒度を有する粉砕炭酸カ
ルシウム3.4部。その重合体および充てん材の混合物
を充てん材が十分に分散されるまで混合した。
部は、水分を排除する条件下でテトラ(n−プロピル)
オルトシリケート40部、1パスカル・秒の粘度を有す
るトリメトキシを末端基とするポリジメチルシロキサン
40.5部、ヒュームドシリカ充てん材4.5部、ジブ
チルスズジアセテート8部、硬化調節剤として氷酢酸1
部およびミネラルスピリット6部を均質に混合すること
によって調製した。
リコーンシーラント組成物の第1部94部と二液型シリ
コーンシーラント組成物の第2部6部を混合することに
よって調製した。その加水分解性シリコーン組成物を混
合し、次に成形ダイを介して一定の速度で押し出して成
形押出品を成形した。その成形押出品は、1.15g/
cm2 の密度を有し、70〜80℃の範囲内の温度に維
持された水性硬化浴中に供給した。その押出品はちょう
ど浴表面に浮かんだ。その押出品は、水性硬化浴に最初
に入る押出品の端部を浴の表面に平らに横たわりトラフ
の反対側端部でモータ駆動案内ロールに取り付けられた
押出品に類似の形状および寸法の物体に取り付けること
によってトラフの長手方向に沿って一定の速度で引っ張
った。その押出品に浴に沿って引っ張られる際に硬化し
た、浴表面の湿度は十分に高いので、浴中に沈まなかっ
た押出品の部分も浴中に沈んだ部分と同一速度で硬化し
た。水性硬化浴に3.5分の滞留後、硬化品は案内ロー
ルの引張作用によって水性硬化浴から回収した。硬化品
は深い硬化をしていることが観察された。硬化品は変形
することなく押出された形状を保持した。
および4B−B′の略図である。
よび6D−D′の略図である。
Claims (1)
- 【請求項1】(A)単位分子当り少なくとも2つのSi
−結合加水分解性基を有するポリジオルガノシロキサン
と、加水分解性シリコーン橋かけ剤と、充てん材と、任
意成分の硬化触媒からなり、5℃以上の温度に保持され
る非自立組成物を一定の速度で成形ダイを通して押し出
して、成形押出品の全長に実質的に均一な横断面を有す
る成形押出品を成形し; (B)成形押出品を連続流で、少なくとも20℃の温度
に維持されて成形押出品の密度と実質的に同一又は少し
高い密度を有する水性硬化浴中に供給し; (C)成形押出品が硬化品の長さ全体に渡って実質的に
均一である横断面積を有する硬化品に硬化する際に、成
形押出品を水性硬化浴中を移動させ、そして (D)硬化品を水性硬化浴から回収することからなるこ
とを特徴とする液体又はペーストの粘度をもった加水分
解性シロキサン組成物から一貫した形状の硬化品の成形
法。
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