JPS6181442A - 充填剤の嵩密度増加方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背祭 本発明は充填剤または池の低い嵩密度の材料を緻密化（
密度増加）または圧縮する方法に関する。

さらに詳しくは、本発明は、低い嵩密度の材料を適当な
液体と接触させ、しかる後液体を蒸発させて一層緻密な
材料を得ることにより、低い高密度の材料の嵩密度を増
加する方法に関する。

フュームドシリカは、シリコーンゴムの物理的特性を向
上させるのに通常用いられる補強剤または充填剤として
よく知られている。基本的にはフュームドシリカは極め
て微細に分割された形態の二酸化珪素粒子よりなる。そ
の比表面積は代表的には約１００−約４００ｍ２／ｇの
範囲にある。

同じく、密度はこれに対応して約２−３１’ｂ／ｆｔ３
である。

高密度が低い他の材料はシリコーン業界および他の多く
の業界、例えば有機ゴムなどの業界の技術者に自明であ
り、例えばフユームドアルミナ、カーボンブラックおよ
び］、、　−ｒ：Ｉゲル、例えばシリカエーロゲルがあ
る。

このような低い嵩密度の材料の主な欠点（３Ｌ、輸送や
貯蔵するのに比較的大きな費用がかすることである。例
えば配合業者やコンパウンド業者は多量の充填剤を必要
とするが、輸送用容器、例えば貨車には重量基準で大量
の充填剤を積載できないので、輸送に割増し料金を払わ
ざるを得ない。さらに、このような充填剤を受領した後
には、配合業者やコンパウンド業者は適当な貯蔵区域、
例えば８庫、サイロなどのための支払もしなくてはなら
ず、これらのコストは勿論最終的には消費者もしくは最
終使用者にまねされる。

従って、輸送および貯蔵コストを下げるために充填剤そ
の他の低い嵩密度の材料の高密度を増加する手段を確立
することが強く望まれている。

粉末材料、例えばフュームドシリカの嵩密度を増加する
機械的手段は多数ある。粉末材料を緻密化し粒状化する
この種の装置の１例がオールドハム（Ｏｌｄｈａｍ　）
らの米国特許第３，１１４．９３０＠に開示されている
。オールドハムらの特許では真空を利用して空気を含む
粉末材料から空気を除去し、これにより密度を上げる。

カーター（Ｃａｒｔｅｒ　）の米国特許第３．６６４゜
３８５＠では、回転式スクリュフィーダを用いて微粉砕
粒状材料を圧縮する。他方、レオン（ｌｅ。

Ｏ）らの特許では、１対の互に対向する気体透過性ベル
トを共通軸線の両側に配置し、ベルトの隣接面間にはイ
収束する緻密化ｇＡ域を画定することによって、緻密化
問題を解決している。

曙械的緻密化装置の他の例としては、ロー７７（Ｌ　ｏ
ｆｆｅｒ　）の米国特許第３．６３２．２４７号、コン
ゲスガーデン（Ｋ　ｏｎｇｓｏａａｒｄｅｎ　）の米国
特許第４．１２６．４２３号およびクラチル（Ｋ　ｒａ
ｔｅｌ）の米国特許第４．３２６．８５２号がある。

多くの材料の高密度を機械的手段で増加することができ
るが、それでもまだ幾つかの欠点や不利な点が残ってい
る。例えば、フュームドシリカの場合、その密度を機械
的装置で約６Ｉ！ｂ／ｆｔ３以上に増加すると、計容範
囲を越える多債の凝集塊や粗粒が形成される。さらに、
２このようなｌユームドシリ力はシリコーン重合体に、
低い嵩密度のフュームドシリカのように、良好には分散
しないことも確かめた。

カーボンブラックを水で緻密化して高い嵩密度の材料を
つくりｉｑることも知られているが、このような材料は
過剰ωの粗粒を含み、シリコーンシーラントやゴム配合
物に配合した場合に補強剤として極めて有効でない。

本出願人に譲渡されたフイツツジエラルド（−ｉｔｚｇ
ｅｒａｌｄ　）らの米国特許出願第５３９．５ｐ７号＜
１９８３年１０月６日出願）では、フ１−ムドシリカま
たは他の粉末材料をシリコーン重合体と配合し、握械的
手段により１５られるよりも高い密度を右する自由流動
粉末を得ることにより、上述した問題に対して優れた非
機械的解決をはかつている。

ルーカス（Ｌ　ｕｃａｓ）の米国特許第２．９３８゜０
０９号に、ある種の材料、例えばフュームドシリカを環
状フルキルポリシロキサンで処理して、硬化性オルガノ
ポリシロキサン組成物中の構造体化を減らし得ることが
開示されている。処理工程を実施する際、ポリシロキサ
ンをシリカ粒子全体に拡散させるために、使用した環状
アル′キルポリシロキサンが十分に揮発性であり、従っ
て適当な温度、例えば１５０−３５０℃で、環状ポリシ
ロキサンの揮発が容易に起ることが望ましい。処理した
充填剤を得る１つの方法には、充填剤を、処理中の充填
剤の重量に基づいて５−５０重醗％の環状ポリシロキサ
ンの母にて、環状アルキルポリシロキサンと密に接ｉさ
せる工程が含まれるとされている。

ルーカスの教示によると、この方法による充填剤の処理
では処理した充填剤の嵩密度は最初の未処理の充填剤の
高密度と木質的に変らない。さらに、ルーカスによれば
、このことは、従来技術、例えば米国特許第２．６６５
．２６４号に記載されたオルガノシリコン化合物で充填
剤を処理することにより通常前られる結果とは全く対照
的である。即ら、この従来技術では、ｊｐ合によっては
。

嵩密度は最初の未処理の充填剤の半分以下になる。

当業者に容易に理解Ｃさるように、ルーカスの方法はシ
クロポリシロキサンを充填剤全体にわたって拡散させる
ために充頑剤／′シクロポリシロキサン混合物を加熱す
ることに基づいている。即ら、充填剤の処理は気体状反
応物質と固体反応物質との相互作用に依存している。

本発明者は、覆くべきことには、粉末材料、例えばフュ
ームドシリカと有機またはオルガノシロキサン液体、例
えばシクロポリシロキサンおよび好ましくは無極性また
は僅かに極性である他の多数の材料と相互作用させ、し
かる後口の液体を蒸発させることにより、許容範囲を越
える多口の凝集塊ヤ粗粒を生じることなく、粉末材料の
嵩密度を著しく増加させ得ることを見出した。

発明の開示 本発明の目的は、低い高密度の材料の嵩密度を増加する
方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、許容範囲を超える多聞の凝集塊や
粗粒を形成することなく、低い７：Ｓ密度の材料の嵩密
度を増加する方法を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、低い嵩密度の＋Ａ第１の嵩
密度を増加し、こうして材料を重合体のような基材コン
パウンドに一層容易に配合できるようにする高密度の増
加方法を提供することにある。

本発明によれば、 （Ａ）適当な混合容器に （１）低い嵩密度の材料と （２）この低い嵩密度の材料を緻密化するのに有効な争
の有機液体または オルガノポリシロキサン液体 を加え、 （Ｂ）上記低い嵩密度の材料と有機またはオルガノポリ
シロキサン液体を上記低い嵩密度の材料の体積を減少さ
せるのに有効な時間混合し、そして （Ｃ）上記有機またはオルガノポリシロキサン液体のほ
ゞすべてを除去して嵩密度の増加した材料を得ることを
特徴とする低い嵩密度の材料の嵩密度を増加する方法が
提供される。

特に好適な例では、低い嵩密度の材料がフュームドシリ
カであり、液体がオクタメチルシフ０テ１〜ラシロキサ
ンである。

これより幾分好適さの劣る例では、液体は１゜１．１−
１−リクロロエタン、トルエン、ヘギサン、キシレン、
ミネラルスピリット、ジブチルエーテル、イソプロパノ
ール、２−エチルヘキリーノール、メチルエチルケトン
、ニトロベンゼンおよびクロ　　−ロベンゼンから選ば
れる無極性または低い極性の液体である。

具体的説明 本発明の低い高密度の材料の高密度を増加する方法は、 （Ａ）適当ンｉ混合容器に （１）低い高密度の材料と （２）この低い高密１αの４４ｉ１を緻密化暖るのに有
効な晴の有機液体または オルガノボリシ【フキ１ナン液体 を加え、 （Ｂ）上記低い嵩密度の材料と有機またはオルガノポリ
シロキサン液体を上記低い嵩密度の材料の体積を減少さ
せるのに有効な時間混合し、そして （Ｃ）上記の有機またはオルガノポリシロキサン液体の
ほゞすべてを除去して嵩密度の増加した材料を得る工程
を含む。

一般に、低い嵩密度の材料は、通常「粉末」として分類
できるすべての組成物とすることができる。本発明の目
的には、粉末は相対的に大きな単位の微粉砕く機械的粉
砕〉、燃焼（例えばフュームドシリカ）または化学反応
からの沈降により製造され、コロイド寸法に至る極めて
小さな粒度を有するあらゆる固体の乾燥材料として定義
される（「要約化学辞典（Ｔ　１１ｅ　　Ｃｏｎｄｅｎ
ｓｃｄ　　Ｃｈｅｍｉｃａｌ［）ｉｃ目ｏｎａｒｙ　）
　Ｊ　、第１０版、ジー・ジー・ハウリ−（Ｇ、Ｇ、ト
１ａｗｌｅｙ　）、改編、ヴアン・メス１−ランド・レ
インボールド社（ｖａｎ　　Ｎ　ｏｓｔｒａｎｄＲｅｉ
ｎｈｏｌｄ　Ｃｏｍｐａｎｙ）　、１９８１年、参照〉
。

本発明の実施にあたって使用ｒ：きる粉末としては、フ
ュームドシリカ、カーボンブラック、フコームドアルミ
、すおよびエーロゲルがある。

特に重要なのはフュームドシリカで、これは本発明を実
施するにあたってもっとも好適な低い高密度の材料であ
る。以下説明の便宜上、フュームドシリカは上述した粉
末の定義内のあらゆる材料を包含すると理解してほしい
。

上述した低い嵩密度の材料と混合して本発明の優れた効
果を達成し得る液体は極性でも無極性でもよい。好適な
液体は無極性または低い極性の液体であり、ちっとも好
適な液体は無極性液体、例えばオクタメチルシクロテト
ラシロキサンである。

このようなオルガノポリシロキサンの定義には一般に７
フルキルボリシロキサン類が含まれる。オルカッ！講と
してはメチル基が好ましいが、オルトガ１塁がメチルで
ある必要はない。

本発明の実施にあたって使用するのに適当な液体の例を
次に挙げる。

無極性 オクタメチルシフロチ１−ラシロキサンデ力メチルシク
ロベンタシロキリン オクタメチルトリシロキザン デカメチルテトラシロキザン トルエン キシレン ヘキサン類 オクタン類 デカン類 ミネラルスピリット 低極性 １．１．１−トリクロロエタン クロロベンゼン ニトロベンゼン ジブチルエーテル メチルエチルケトン 極　　性 イソプロパノール ブタノール ２−エチルヘキサノール 当業者には明らかなように、ここに特に挙げなかった池
の多数の粉末および液体が、本発明の要旨から逸脱する
ことなく、本発明の実施にあたって使用可能である。

本発明の実施にあたっては、低い高密度の材料を適当な
混合容器に、この低い嵩密度の材料を緻密化するのに有
効な口の液体とともに入れる。充填剤を乱流状態でかき
まぜながら、液体を充填剤に噴霧することにより液体を
加えるのが好ましい。

ここで［有９ｈｒｒ’ｃの液体Ｊとは、最初の低い嵩密
度の材料の体積を減少させるのに十分な山の液体を意味
する。勿論、有効けの液体を決める要因は、低い高密度
の材料、使用液体および充填剤と液体の１合の強さによ
って変わる。しかし当業者であれば余分な実験を行うこ
となくこのような決定を行う口とができるはずである。

一般的な指針どし−（は、使用ぐきる液体の最小ｒＡは
、粉末材料の粒子の実質的にずぺてを「濡らη」か、接
触し、これにＪ：り粉末材料の体積を混合につれて減少
さμるのに−１分な徴ぐなければならない。望ましい液
体の最大ｍは、混合後に過剰な液体が存在することを示
す十分な農である。しかし、粉末と液体の混合完了後、
例えば蒸発により液体を除去するので、上限はない。特
にフュームドシリカとオクタメチルシクロテトラシロキ
サンの混合物を例にすると、フュームドシリカの重量に
基づいて約１５重分％以上、より好ましくは約６０重量
％以上のオクタメチルシクロテトラシロキサンが存在す
る必要がある。以下に示す実施例からもわかるように、
右効山の液体は重ｆｆｉ基準でフュームドシリカの３倍
量のように多量の液体とするのがよい。

低い密度の材料と有機またはオルガノシロキサン液体と
の混合は強力な撹拌を行う混合容器、例えばミキサまた
はブレンダで行うのが好ましく、これにより確実に粒状
材料の実質的にすべてを液体で濡らす。しかし、本発明
の目的には、用語［混合容器Ｊまたは「適当な容器内で
の混合」および他の同様の用語は、液体による粉末の濡
れを達成するあらゆる手段を包含するものである。例え
ば、ロール練り、噴霧、流動化および撹拌のような方法
はツベて本発明を実施づるための使用可能な均等手段で
ある。本発明の方法は四分（バッチ）式でも連続式ぐも
行い得ることｂ当業者には理解できるはずである。

混合を行うのに必要な時間は当初の低い高密度の材料の
体積を減少させるのに十分でなければならない。従って
、混合時間は５−１０秒のような短時間から１時間また
はそれ以上までの範囲となる。勿論、混合時間は、本発
明を実施するのに用いる特定の低い嵩密度の材料および
液体、混合の強さそして液体の使用ｔｎによ−）Ｃ決ま
る。当業界の通常の知識をｈする者なら、余分な実験を
行うことなく有効な混合時間を定めることができるはず
である。

混合後に、当初の低い嵩密度の材料の体積が実質的に変
わっていなかったら、追加岱の液体を加え混合をさらに
適当な時間継続すればよい。当初の低い高密度の材料の
（４ｖＪを所望なだけ減少させるまでこの手順を続ける
ことができる。

さらに、場合によっては、後で液体を蒸発により除去り
るのひ、段階的に進行さぼるのが右利なことらある。容
易に理解でさるように、液体の早が少なければ、液体を
蒸発させるのに要づるエネルギーも少’Ｘ　くなる。

本発明は、別の密度増加処理を受けていない材料の密度
増加に限定されないことを理解すべきである。例えば、
機械的または他の手段により予め部分的に緻密化されて
いるフュームドシリカをさらに緻密化することも本発明
の要旨の範囲内に入る。

低い嵩密度の材料を液体と、低い嵩密度の材料の体積を
減少させるのに有効な時間混合した後、液体を混合物か
ら除去する。代表的には混合物から液体の除去は蒸発さ
せるだけで達成される。しかし、粉末および液体の種類
によっては、液体の蒸発を減圧下で行ったり、最初に一
過により液体の大部分を除去したりするのが望ましい。

粉末からの液体を除去する別法が当業者には自明であろ
うが、液体を除去する手段としては蒸発がもつとも好適
である。

粉末から液体のはくすべてを除去するのに必要な時間は
主として、使用した液体の種類と調製したバッチの大き
さによ・〕で決まる。乾燥工程の完了は数分毎に乾燥中
の粉末を検査りることにより調べることができる。ある
いは５つと好都合なやり方としては、乾燥時間を長期間
、例えば少量のバッチの場合には１時間、量中のバッチ
の場合には１夜継続するだけでよい。勿論、液体の沸点
が低く、そして液体／充填剤混合物をパージガス、例え
ば窒素の１４　Ｍ下で乱流撹拌する場合には、液体の除
去がずっと甲く行われる。他方、液体の沸点が品い場合
、処理温度が比較的低い場合、パージガスを用いない場
合、そし−Ｃ充填剤／液体混合物の撹拌が弱い場合に本
発明の方法はもつとゆっくり行われる。

本発明に従って低い高密度の材料を緻密化することによ
りｉｑられる材料、特に充ｖＢ剤、例えばフュームドシ
リカは著しく大きい高密度を有し、許容範囲を超えるｋ
の凝集塊や粗粒をａイラＩｉず、池の材料、例えば室温
硬化性（ＲＴＶ）組成物の製造に使用するシリコーン重
合体に容易に混入することができる。

当業者が本発明をよりＬ！ＩＩ解することができるよう
に、以下に実施例を例示として挙げるが、これらはいか
なる意味でも本発明を限定しようとするものではない。

特記しない限り、「部」はすべて重量基準である。

実　　施　　例 実施例１ 密度２．２ｊ！ｂ／ｆｔ３のフュームドシリカ４４９を
入れた１ガロンのワーリング（Ｗａｒｉｎｇ［Ｆ］）ブ
レンダ中に、１３２９のオクタメチルシクロテトラシロ
キサン液体を噴霧した。２成分を約１分間強力に混合し
た。濡れたフュームドシリカが占める体積は最初の濡れ
ていない充填剤の体積の約３分の１である。

次にサンプルをオーブン中に２００　’Ｃで２時間入れ
、時々かきまぜ、液体を１べて蒸発させた。

フュームドシリカ充填剤の嵩密度を測定したところ８．
５ρｂ、′［’であ一ンた。

この充填剤を次にルーカスの米国特許第２，９．３８，
００９号に従って、２７０℃でオクタメチルシフ１ｌ−
）１〜ラシ１１１：　Ｉ）ンぐ１ヒ″戸処理し、（の後
室温硬化性シリ］−ンシーラン１−組成物にｌＩｎえた
。

この充填剤の１’＜ｒＶクシ−ント組成物への分散状態
は、本発明による緻Ｙ化をしていない同じフュームドシ
リカから得られる同じシーラントと同様に良好であった
。

待ムク出願人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（Ａ）適当な混合容器に （１）低い嵩密度の材料と （２）この低い嵩密度の材料を緻密化す るのに有効な量の有機液体または オルガノポリシロキサン液体 を加え、 （Ｂ）上記の低い嵩密度の材料と有機またはオルガノポ
   リシロキサン液体を上記の低い高密度の材料の体積を減
   少させるのに有効な時間混合し、そして （Ｃ）上記の低い嵩密度の材料から上記の有機またはオ
   ルガノポリシロキサン液体のほゞすべてを除去して嵩密
   度の増加した材料を得ることを特徴とする材料の嵩密度
   の増加方法。 ２、上記の低い高密度の材料がフュームドシリカ、カー
   ボンブラック、フュームドアルミナおよびエーロゲルか
   ら選ばれる特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、上記の低い嵩密度の材料がフュームドシリカである
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４、上記の有機またはオルガノポリシロキサン液体が無
   極性または低い極性の液体である特許請求の範囲第１項
   記載の方法。 ５、上記の有機またはオルガノポリシロキサン液体が無
   極性の液体である特許請求の範囲第１項記載の方法。 ６、上記の有機またはオルガノポリシロキサン液体がオ
   クタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロ
   ペンタシロキサン、オクタメチルトリシロキサン、デカ
   メチルテトラシロキサン、トルエン、キシレン類、ヘキ
   サン類、オクタン類、デカン類、ミネラルスピリット、
   １，１，１−トリクロロエタン、クロロベンゼン、ニト
   ロベンゼン、ジブチルエーテル、メチルエチルケトン、
   イソプロパノール、ブタノールおよび２−エチルヘキサ
   ノールから選ばれる特許請求の範囲第１項記載の方法。 ７、上記の有機またはオルガノポリシロキサン液体がオ
   クタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロ
   ペンタシロキサン、オクタメチルトリシロキサン、デカ
   メチルテトラシロキサン、トルエン、キシレン類、ヘキ
   サン類、オクタン類、デカン類、ミネラルスピリット、
   １，１，１−トリクロロエタン、クロロベンゼン、ニト
   ロベンゼン、ジブチルエーテルおよびメチルエチルケト
   ンから選ばれる特許請求の範囲第１項記載の方法。 ８、上記の有機またはオルガノポリシロキサン液体がオ
   クタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロ
   ペンタシロキサン、オクタメチルトリシロキサン、デカ
   メチルテトラシロキサン、トルエン、キシレン類、ヘキ
   サン類、オクタン類、デカン類、およびミネラルスピリ
   ットから選ばれる特許請求の範囲第１項記載の方法。 ９、上記の有機またはオルガノポリシロキサン液体がオ
   クタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロ
   ペンタシロキサン、オクタメチルトリシロキサンおよび
   デカメチルテトラシロキサンから選ばれる特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 １０、上記の低い嵩密度の材料がフュームドシリカであ
   り、上記の有機またはオルガノポリシロキサン液体がオ
   クタメチルシクロテトラシロキサンである特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 １１、上記のオクタメチルシクロテトラシロキサンがフ
   ュームドシリカの重量に基づいて１５重量％以上の量存
   在する特許請求の範囲第１０項記載の方法。 １２、上記のオクタメチルシクロテトラシロキサンがフ
   ュームドシリカの重量に基づいて６０重量％以上の量存
   在する特許請求の範囲第１０項記載の方法。 １３、工程（Ａ）において、低い嵩密度の材料を乱流状
   態でかきまぜながら有機またはオルガノポリシロキサン
   液体を噴霧により混合容器に加える特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 １４、上記の低い嵩密度の材料を予め部分的に緻密化し
   ておく特許請求の範囲第１項記載の方法。 １５、部分的緻密化を機械的手段によって行う特許請求
   の範囲第１４項記載の方法。 １６、上記の有機またはオルガノポリシロキサン液体の
   ほゞすべての除去を蒸発により行う特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 １７、（Ａ）適当な混合容器に （１）１００重量部のフュームドシリ カと （２）１５重量部以上のオクタメチル シクロテトラシロキサン を加え、 （Ｂ）上記フュームドシリカとオクタメチルシクロテト
   ラシロキサンを約１分間混合し、 （Ｃ）上記オクタメチルシクロテトラシロキサンのほゞ
   すべてを蒸発させて嵩密度の増加したフュームドシリカ
   を得る ことを特徴とするフュームドシリカの嵩密度の増加方法
   。 １８、工程（Ｃ）の後、上記フュームドシリカをオクタ
   メチルシクロテトラシロキサンで２５０℃以上の温度に
   加熱することにより処理する工程を含む特許請求の範囲
   第１７項記載の方法。