JPH1053652A - オルガノポリシロキサン組成物の製法 - Google Patents
オルガノポリシロキサン組成物の製法Info
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Abstract
(2)予備疎水性化された酸化物の補強充填剤を、それ
ぞれ軸平行な、同方向又は逆方向に駆動可能な混練機3
2個を有し、かつ混練機3の軸4に対して横向きに通
過可能な開口部5を介して相互に連結されている、一列
に並んで配列された混練室2少なくとも2個を有し、そ
の際、最初の混練室2は供給口6を、最後の混練室2は
排出口7を有する混練装置1中で混合し、混練すること
により、オルガノポリシロキサン組成物を製造する。
Description
キサン及び予備疎水性化された(vorhydrophobiert)、
酸化物の補強充填剤を、一列に並んで配置された混練室
を有する混練装置中で混合し、かつ混練して、貯蔵安定
性オルガノポリシロキサン組成物を製造する方法に関す
る。
物の補強充填剤とからの組成物は、充填剤の均等な分散
のために、組成物の貯蔵安定性の改良のために、及びそ
の組成物から製造されたシリコーンゴム加硫物の良好な
機械的特性を得るために強く混練しなければならない。
室温で縮合架橋可能な(kondensationsvernetzbar)シ
リコーン組成物を連続的に製造する方法が、米国特許
(US−A)第4737561号明細書中に記載されて
いる。ここでは、シリコーン組成物の成分は、差し当た
り、連続的に作動する密閉されたミキサー中で一緒にさ
れ、その後に、振動するピルガーステップ混練装置(Pi
lgerschrittkneter)中で触媒と混合され、均一化さ
れ、かつ脱ガスされる。
176256号明細書中には、付加架橋性(additionsv
ernetzbar)シリコーン組成物のためのマトリックス(G
rundmassen)の連続的製法が記載されている。2軸スク
リュー押出機中で、ビニル末端のポリジメチルシロキサ
ン、親水性の高熱法ケイ酸、水及びヘキサメチルジシラ
ザンが混合される。その際、親水性のケイ酸は、水及び
ヘキサメチルジシラザンにより疎水性化される。従っ
て、この疎水性化はその場で行われる。
間は僅かにのみ変動させることができるので、前記のス
クリュー反応器、即ち振動するピルガーステップ混練装
置及び2軸スクリュー押出機は、シリコーン組成物の充
分に強い混練を可能にしない。装入量を減らした場合で
も、スクリューは一定の搬送作用を有するので、滞留時
間は殆ど変わらない。回転数を減らした場合には、確か
に滞留時間を多少長くすることができるが、そのために
混練作用は低下される。
256号明細書中に記載の現場方法(in-situ-Verfahre
n)は、いかなる混練装置でも現れ、それにより制御困
難になる高い放出(Emission)の欠点を有する。更に、
疎水性化を目的に合わせて制御することは殆ど不可能で
あり、好適な充填剤が欠けているので、組成物の充填剤
含有率を調整することも、もはや不可能である。
米国特許(US−A)第5057151号明細書中に記
載されている。そこでは、親水性充填剤が、過剰の疎水
性化剤で機械的な応力の下に疎水性化される。引き続
き、過剰な疎水性化剤は取り去られ、工程中に戻され
る。
度(Hydrophobierungsgrad)を目的に合わせて制御し、
かつ広い範囲内で変動させることが可能であり、その
際、高い及び/又は一様な疎水性化度が可能であり、こ
のことは、多くの使用のための前提である。この予備疎
水性化法は、それに伴い、疎水性化された充填剤とオル
ガノポリシロキサンとの単純な混合及び引き続くこの混
合物の混練により、架橋性オルガノポリシロキサン組成
物のためのいわゆるマトリックスを製造することができ
るように、充填剤を疎水性化することを可能にする。予
め疎水性化された充填剤の使用は、混合装置の著しい容
量増加をもたらす。放出は、中心装置、即ち疎水性化装
置に限定され、それにより、より簡単に制御可能であ
る。疎水性化剤の消費量を、現場方法と比べて著しく減
少させることができる。組成物の充填剤含有率を、後か
ら必要な場合には、更なる充填剤の添加により簡単に調
整することができる。
装置(Doppelmuldenkneter)中で、高い貯蔵安定性を有
する、オルガノポリシロキサンと疎水性の、酸化物の補
強充填剤とからの組成物(=マトリックス)を製造する
ことができ、その際、その組成物をベースとして製造さ
れたシリコーンゴム加硫物は、非常に良好な機械的特性
を有する。
時間までの非常に長い装入物移動時間(Chargenlaufzei
t)を必要とする。それから生じる低い空−時−収率に
基づいて、その組成物の製造は非常に経費がかかる。組
成物を混練装置から排出するために、混練装置を、混練
工程の終了の後に傾斜させる。組成物、殊に高粘度の組
成物は、不完全にのみ混練装置から流れ出るので、人手
で補助して、混練装置を掻かなければならない。ガス空
間中に、酸素の存在下で爆発性混合物を形成することが
あるガスが集まりうるので、この混練装置は保護ガス下
に操作する。更に、組成物の混練の後にはじめて、品質
が規格に一致するかどうかを確認することができるの
で、混練工程を制御することはできない。目標値の逸脱
が現れる場合には、全装入物を作り直さなければならな
い。
−時−収率を得て、かつ組成物を強く撹拌することがで
き、その際、混練工程を良好に制御することができる、
オルガノポリシロキサンと疎水性の、酸化物の補強充填
剤とから成る組成物の製法を提供するという課題が根底
にある。
の製法に関し、その際、 (1)(a)脂肪族炭素−炭素−多重結合を有する炭化
水素基、(b)水素原子及び(c)ヒドロキシル基から
選択される、1分子当たり平均的に少なくとも2個のケ
イ素結合基を有するオルガノポリシロキサン及び (2)疎水性化により得られた、少なくとも0.5重量
%の炭素含有率を有する、予備疎水性化された酸化物の
補強充填剤を、それぞれ軸平行な、同方向に又は逆方向
に駆動可能な混練機(Knetwerkzeug)2個を有し、かつ
混練機の軸に対して横向きに通過可能な開口部を介して
相互に連結されている、一列に並んで配置された混練室
少なくとも2個を有し、その際、最初の混練室は供給口
を、最後の混練室は排出口を有する混練装置中で混合
し、かつ混練する。
一般式I:
結合を有しない1価の、場合によりハロゲン原子で置換
されたC1〜C10−炭化水素基を表し、R2は、水素原
子、ヒドロキシル基又は1基当たり2〜8個の炭素原子
を有する、脂肪族炭素−炭素−多重結合を有する1価の
炭化水素基を表し、aは値0、1、2又は3を表し、b
は値0、1又は2を表し、1分子当たり平均的に少なく
とも2個の基R2が存在するという条件を有する]の単
位からの線状の又は分枝したオルガノポリシロキサンを
使用するのが有利である。
で少なくとも10、殊に、少なくとも1000mPa・
s、及び有利に最大108、殊に最大105mPa・sの
平均粘度を有するのが有利である。
ル部が飽和されている、C1〜C10−アルキル基、C1〜
C10−アルカリール基又はC1〜C10−アラルキル基又
はC1〜C10−アリール基である。アルキル基R1の例
は、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピ
ル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、n
−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、t−
ペンチル基;ヘキシル基、例えばn−ヘキシル基及びシ
クロヘキシル基;ヘプチル基、例えばn−ヘプチル基;
オクチル基、例えばn−オクチル基及びイソオクチル
基、例えば2,2,4−トリメチルペンチル基;ノニル
基、例えばn−ノニル基;デシル基、例えばn−デシル
基;シクロアルキル基、例えばシクロヘキシル基であ
り;アルカリール基R1の例は、α−及びβ−フェニル
エチル基であり;アラルキル基R1の例は、ベンジル基
及び2,4−ジエチルベンジル基であり;アリール基R1
の例は、フェニル基及びナフチル基である。R1は、C1
〜C6−アルキル基及びフェニル基、殊にメチル基及び
エチル基を表すのが有利である。
の例は、3,3,3−トリフルオロ−n−プロピル基、
2,2,2,2',2',2'−ヘキサフルオロイソプロピル
基、ヘプタフルオロイソプロピル基、3−クロロ−n−
プロピル基、2−エチルブロミド基及び3−プロピルブ
ロミド基である。基R1は、置換されていないのが有利
である。
有する、脂肪族炭素−炭素−多重結合を有する1価の炭
化水素基の例は、アルケニル基、例えばビニル基、5−
ヘキセニル基、1−プロペニル基、アリル基、1−ブテ
ニル基及び1−ペンテニル基;及びアルキニル基、例え
ばエチニル基、プロパルギル基及び1−プロピニル基で
ある。
合計a+b=2である一般式Iの単位少なくとも90、
殊に、少なくとも95モル%を有するのが有利である。
bが値0である一般式Iの単位少なくとも60、殊に、
少なくとも80、特に、少なくとも95モル%を有する
のが有利である。
部に対して、少なくとも5、有利に少なくとも10、殊
に、少なくとも20重量部及び最大200、有利に最大
150、殊に最大100重量部の予備疎水性化された、
酸化物の補強充填剤(2)を使用するのが有利である。
された、粉末形の充填剤、例えば高熱法で製造されたケ
イ酸、沈降ケイ酸及びケイ素−アルミニウム混合酸化物
又は繊維形充填剤、例えば石綿であるのが有利である。
充填剤1種を使用することができ、充填剤少なくとも2
種の混合物を使用することもできる。充填剤(2)の、
疎水性化により得られる炭素含有率は、少なくとも1重
量%及び最大6重量%であるのが有利である。充填剤
(2)の炭素含有率の測定の際に、少なくとも200℃
での少なくとも2時間の乾燥により、測定された炭素含
有率が、充填剤(2)の疎水性化層(hydrophobierende
Schicht)に関連することが確保される。補強充填剤
(2)としては、高熱法で製造されたケイ酸及び沈降ケ
イ酸が特に有利である。充填剤(2)のBET表面積
は、少なくとも50m2/g、殊に、少なくとも100
m2/g、特に、少なくとも150m2/gであるのが有
利である。
オルガノシラザン若しくはオルガノシロキサンを用いる
処理によるか又はヒドロキシル基をエーテル化してアル
コキシ基にすることにより疎水性化されている。有利な
疎水性化法は、米国特許第5057151号明細書中に
記載されている。
水素基を有するオルガノポリシロキサン(1a)は、1
分子当たり平均2〜10個、殊に2〜4個の脂肪族炭素
−炭素−多重結合を有するのが有利である。一般式Iの
末端単位は、脂肪族炭素−炭素−多重結合を有するのが
有利である。脂肪族炭素−炭素−多重結合は、二重結合
であるのが有利である。オルガノポリシロキサン(1
a)は、25℃で少なくとも100、殊に、少なくとも
1000mPa・s及び有利に最大105、殊に最大5
×104mPa・sの平均粘度を有するのが有利であ
る。
ロキサン(1b)は、1分子当たり平均2〜50個、殊
に5〜20個のSi結合水素原子を有するのが有利であ
る。オルガノポリシロキサン(1b)は、25℃で少な
くとも10、殊に、少なくとも30mPa・s及び最大
106、殊に最大10000mPa・sの平均粘度を有
するのが有利である。
ポリシロキサン(1c)は、1分子当たり2〜4個のヒ
ドロキシル基を有するのが有利である。それは、末端ヒ
ドロキシル基を有するのが有利である。オルガノポリシ
ロキサン(1c)は、25℃で少なくとも10、殊に、
少なくとも1000mPa・s及び最大108、殊に最
大5×106mPa・sの平均粘度を有するのが有利で
ある。
最大1時間、殊に最大30分であるのが有利である。
有する混練装置を使用する場合には、問題なく平均滞留
時間15〜20分で、オルガノポリシロキサン組成物2
00kg/時、即ち約4000kg/日を製造すること
ができる。正味容量4000リットルを有する不連続的
に作動する傾斜混練装置(Kippkneter)中で、平均滞留
時間20時間で作業する場合に、比較可能な、貯蔵安定
性オルガノポリシロキサン組成物3000kgが得られ
る。この傾斜混練装置では、付加的に、空にするための
及び場合により洗浄するための時間を加算しなければな
らない。
(1)の一部分のみを充填剤(2)と混合し、この混合
物の粘度が一定値に達するまで、この混合物を第2工程
で有利に最大130℃の温度で混練し、かつ第3工程で
この混合物を残りのオルガノポリシロキサン(1)と混
合する場合に、疎水性化された、酸化物の補強充填剤
(2)を含有するオルガノポリシロキサン組成物は、特
に良好な貯蔵安定性を有する。第1工程で、オルガノポ
リシロキサン(1)30〜80重量%を使用するのが有
利である。
とも3個を有する混練装置中で実施することができ、そ
の際、第3工程のために使用される混練室は、付加的な
供給口少なくとも1個を有する。
第3工程で少なくとも2個、殊に、少なくとも3個の混
練室中に添加するのが有利であり、その際、第3工程の
最初の混練室中には、他の混練室中よりも少ないオルガ
ノポリシロキサン(1)を添加するのが有利である。第
3工程で複数の混練室中にオルガノポリシロキサン
(1)を添加する場合には、特に均一なオルガノポリシ
ロキサン組成物が得られる。
の混練室中の混練機の回転数及び回転方向が相互に無関
係に任意に調節可能であるので、混練工程の強さ及び滞
留時間の制御を可能にする。例えば、実験装置での回転
数は、1〜400回転/分であってよい。混合機及び混
練機の適切な選択の場合には、なおより高い回転数も可
能である。
練機を第1及び第2工程中では、第3工程中よりも低い
回転数で作動させることができる。例えば、第3工程中
の回転数は、第1及び第2工程中よりも2〜5倍高い。
第1工程を複数の混練室中で行う場合には、有利にそれ
らの混練室の1個の中で、混練機を逆方向で作動させる
ことができる。それにより、混練装置の充填度(Fuellg
rad)及びそれに伴い滞留時間が改良される。
いので、保護ガスを放棄することができる。
出口へ運ぶことができるので、混練装置からの生成物排
出は、問題とはならない。最後の混練室は、生成物排出
用のポンプ羽根(Pumpfluegel)を有するのが有利であ
る。
くとも5個の混練室を有するのが有利である。
ポリシロキサン組成物をせき止めるための篩、せき止め
板(Stauscheibe)又はスライダー(Schieber)を取り
付けることができる。これらの要素は、それらの位置及
びそれらにより開放可能な通過口に関して調節可能であ
りえる。それにより、個々の室中の滞留時間に影響を及
ぼすことができる。
板(Polygonscheibe)であるのが有利である。
で、個々の混練室中に通じているか又は2個の混練室の
間に取り付けられている更なる供給口が存在するのが有
利である。各混練室が供給口1個を有するのが有利であ
る。殊に、最初の混練室の供給口は、固体の供給のため
に好適であり、他の供給口は液体の配量添加のために予
定されている。各混練室は、その都度有利にトルク(Dr
ehmoment)測定値を示す、個別に調節可能な駆動装置を
有するのが有利である。トルクは、室中の混合物の粘度
に関する尺度である。
殊に個別に異なる温度で作動可能であるのが有利であ
る。混練の際に摩擦熱が生じ、これを組成物の過熱を避
けるために、冷却により部分的に排出するのが有利であ
る。混練の際の、殊に3工程に分けられた変法で第2工
程中の温度は、最大150℃であるのが有利である。
利である。その場合には、軸受け側のケーシング−密封
内壁(Gehaeuse-Abschlusswandung)に、混練機の駆動
軸用の開口部が備えられている。混練室のケーシング
は、混練機軸に対して横向きに延びている分離位置(Tr
ennstelle)を有し、その結果、軸受けからずらされた
ケーシング部分は、駆動軸の軸方向で分離位置及び混練
機から離れて運動可能である。このように構成されてい
る混練装置は、特に簡単に洗浄できる。
−C)第4005823号明細書中に記載されている。
内の断面図として図示する:混練装置1は、それぞれ軸
平行な混練機3 2個を有し、かつ混練機の軸4に対し
て横向きに通過可能な開口部5を介して相互に連結され
ている、一列に並んで配列された混練室2 6個を有す
る。最初の混練室2は固体用の供給口6を、最後の混練
室2は排出口7を有する。最後の混練室2は、生成物排
出用のポンプ羽根8を有する。第2と第3混練室2との
間及び第4と第5混練室2との間には、篩9が取り付け
られている。最初の混練室2の供給口6と並んで、個々
の混練室2中に通じるか又は2個の混練室2の間に配置
されている更なる供給口6が存在する。
定性であり、殊に高価な、縮合架橋性の、過酸化物的架
橋性の、かつ付加架橋性のオルガノポリシロキサンゴム
組成物、殊に2成分組成物を製造するためのマトリック
スとして好適である。
組成物を製造するためには、本発明により製造されたオ
ルガノポリシロキサン組成物に添加剤、例えば顔料ペー
スト、可塑剤等を加える。特別な硬化剤を用いて、それ
から加硫物を製造することができる。付加架橋するオル
ガノポリシロキサンゴム組成物を製造するためには、本
発明により製造されたオルガノポリシロキサン組成物
に、成分Aのためには貴金属触媒及び場合により阻止剤
を、成分Bのためにはメチル水素シロキサン架橋剤及び
場合により更なる添加剤、例えば顔料ペースト、安定剤
等を加える。
い場合には、 a)全て、重量に対する量表示; b)全ての圧力は、0.10MPa(絶対); c)全ての温度は、20℃である。
スの連続的製造 それぞれ10リットルの容量を有する室12個から成
る、IKA-Maschinenbau Janke & Kunkel GmbH & Co. KG
社(シュタウフェン在)製のコンテルナ(Conterna:登
録商標)混練装置で、最初の室中に、20000mPa
・sの粘度を有するビニル末端基を有するポリジメチル
シロキサン 80kg/時及び300m2/gのBET
表面積を有する予備疎水性化された充填剤(ヴァッカー
(Wacker:登録商標)HDK SKS 300)60k
g/時を配量する。室2から圧縮された組成物を、50
〜70回転/分の回転数で室2〜8中で冷却下に混練す
る。それにもかかわらず、その際、温度は約100℃ま
で上昇する。室9、10及び11中に、それぞれ200
00mPa・sの粘度を有するビニル末端基を有するポ
リジメチルシロキサンを配量する。その際、装入量は、 室9 5kg/時 室10 15kg/時 室11 40kg/時 である。
0回転/分である。室12は、生成物を脱ガス容器中に
運ぶポンプ羽根が装備されている。混練装置中でのマト
リックスの滞留時間は、約15分である。少量の揮発性
シロキサンを廃ガス清浄系中に運ぶために、脱ガス容器
を、 約200ミリバールの低圧でN2 5m3/時を用
いて掃気する。マトリックスを、脱ガス容器からポンプ
を用いてストレーナーユニットを介して貯蔵容器中に排
出する。
をガラス瓶中で150℃で16時間貯蔵し、貯蔵の前及
び後に粘度を測定する。その際、粘度上昇は、50%よ
り大きくてはならない。
物のためのマトリックスの連続的製造:36Dの全長及
び40mmのスクリュー直径を有する2軸スクリュー押
出機中に、20000mPa・sの粘度を有するポリジ
メチルシロキサン20kg/時及びヴァッカー HDK
SKS 300 15kg/時を配量した。25Dの
全長で、更に、ビニル末端基及び20000mPa・s
の粘度を有するポリマー15kg/時を供給した。約3
2Dでの短い排気帯域の後に、生成物をストレーナーを
介して排出させた。滞留時間は約2分であり、温度は1
50℃まで上昇した。
能ではなかった)
の断面を示す図。
Claims (9)
- 【請求項1】 オルガノポリシロキサン組成物の製法に
おいて、 (1)(a)脂肪族炭素−炭素−多重結合を有する炭化
水素基、(b)水素原子及び(c)ヒドロキシル基から
選択された、1分子当たり平均的に少なくとも2個のケ
イ素結合基を有するオルガノポリシロキサン及び (2)疎水性化により得られる炭素含有率少なくとも
0.5重量%を有する予備疎水性化された、酸化物の補
強充填剤を、それぞれ軸平行な、同方向又は逆方向に駆
動可能な混練機3 2個を有し、かつ混練機3の軸4に
対して横向きに通過可能な開口部5を介して相互に連結
されている、一列に並んで配置された混練室2少なくと
も2個を有し、その際、最初の混練室2は供給口6を、
最後の混練室2は排出口7を有する混練装置1中で混合
し、かつ混練することを特徴とする、オルガノポリシロ
キサン組成物の製法。 - 【請求項2】 オルガノポリシロキサンとして、一般式
I: 【化1】 [式中、R1は、脂肪族炭素−炭素−多重結合を有しな
い1価の、場合によりハロゲン原子で置換されたC1〜
C10−炭化水素基を表し、R2は、水素原子、ヒドロキ
シル基又は1基当たり2〜8個の炭素原子を有する、脂
肪族炭素−炭素−多重結合を有する1価の炭化水素基を
表し、aは値0、1、2又は3を表し、bは値0、1又
は2を表し、1分子当たり平均的に少なくとも2個の基
R2が存在するという条件を有する]の単位からの線状
の又は分枝したオルガノポリシロキサンを使用する、請
求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 オルガノポリシロキサン(1)が、25
℃で少なくとも10及び最大108mPa・sの平均粘
度を有する、請求項1又は2に記載の方法。 - 【請求項4】 オルガノポリシロキサン(1)が、式中
の合計a+b=2である一般式Iの単位少なくとも90
モル%を有する、請求項2又は3に記載の方法。 - 【請求項5】 オルガノポリシロキサン(1)は、式中
のbが値0である一般式Iの単位少なくとも80モル%
を有する、請求項2から4のいずれかに記載の方法。 - 【請求項6】 オルガノポリシロキサン(1)100重
量部に対して、予備疎水性化された、酸化物の補強充填
剤(2)少なくとも5及び最大200重量部を使用す
る、請求項1から5のいずれかに記載の方法。 - 【請求項7】 補強充填剤(2)として、少なくとも5
0m2/gのBET表面積を有する、高熱法で製造され
たケイ酸又は沈降ケイ酸を使用する、請求項1から6の
いずれかに記載の方法。 - 【請求項8】 第1工程では、オルガノポリシロキサン
(1)の一部分のみを充填剤(2)と混合し、この混合
物を第2工程で、粘度が一定値に達するまで混練し、第
3工程で混合物を残りのオルガノポリシロキサン(1)
と混合する、請求項1から7のいずれかに記載の方法。 - 【請求項9】 混練室2を、必要に応じて加熱するか又
は冷却する、請求項1から8のいずれかに記載の方法。
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