JP3245258B2 - 加熱硬化型シリコーンゴムコンパウンドの連続的製造方法 - Google Patents

加熱硬化型シリコーンゴムコンパウンドの連続的製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は加熱硬化型シリコーンゴ
ムコンパウンドの連続的製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ジオルガノポリシロキサン生ゴムと無機
質充填剤と必要に応じて加工助剤からなる加熱硬化型シ
リコーンゴムコンパウンドは、シリコーンゴム成形品を
製造するためのベースコンパウンドとして知られてい
る。このものは、一般に、シリコーン製造業者からシリ
コーンゴム成形加工業者に供給され、そこで有機過酸化
物に代表される硬化剤が添加配合された後、成形加工さ
れてシリコーンゴム成形品とされている。従来、かかる
加熱硬化型シリコーンゴムコンパウンドは、これを構成
する成分を2個の混合翼を有する大型の混合機(ニーダ
ーミキサー)中に投入して加熱混合することによって製
造されていた。
【0003】しかし、かかる従来の製造方法では、経時
変化のない均質な加熱硬化型シリコーンゴムコンパウン
ドを生産性よく製造することは非常に難しかった。即
ち、かかる従来の製造方法では可塑化戻り(経時的クレ
ープ硬化)を起こし易いシリコーンゴムコンパウンドが
得られることが多く、これを防ぐためには高温度下で長
時間の加熱混合が必要不可欠とされていた。例えば経時
変化のない均質な加熱硬化型シリコーンゴムコンパウン
ドを製造するためには6時間から48時間加熱混合する
ことが必要であるとされていた。また、ニーダーミキサ
ーそのものを大型化することも限界があった。一方、加
熱硬化型シリコーンゴムコンパウンドを構成する成分を
粉粒体化して、これを2軸連続混合押出機に供給してシ
リコーンゴムコンパウンドを連続的に製造する方法が提
案されている(特開平2−102007号公報参照)。
しかし、この方法ではジオルガノポリシロキサン生ゴ
ム,無機質充填剤および加工助剤を高速ミキサー等の手
段にて一旦粉粒体化するという煩雑な工程が必要であ
り、必ずしも生産性に優れた方法とは言えないものであ
った。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは上述問題
点を解消するために鋭意検討した結果、本発明に到達し
た。即ち、本発明の目的は、経時的に安定な加熱硬化型
シリコーンゴムコンパウンドを連続的に製造する方法を
提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段およびその作用】本発明
は、「次の(I)工程および(II)工程からなることを特徴
とする加熱硬化型シリコーンゴムコンパウンドの連続的
製造方法。 (I)(A)ジオルガノポリシロキサン生ゴム100重量部
と(B)補強性充填剤5〜100重量部と(C)加工助剤0
〜30重量部を同方向2軸連続混合押出機に連続的に供
給し、温度200℃〜300℃の条件下で連続的に混合
し吐出する第1工程; (II)第1工程で得られた吐出物を異方向2軸連続混合
押出機に連続的に供給し、温度150〜300℃の条件
下で連続的に加熱処理し吐出する第2工程」に関する。
【0006】これを説明するに本発明に使用される(A)
成分のジオルガノポリシロキサン生ゴムは、高重合度の
ジオルガノポリシロキサンであり、常温にて生ゴム状あ
るいはガム状の形態を呈するものである。かかるポリジ
オルガノシロキサンは、当業界で既に公知のものであ
り、一般式R1(R2SiO)nSiR21(式中、Rは
置換または非置換の1価炭化水素基であって、該炭化水
素基の0〜1.0%がビニル基であり、R1はメチル基,
ビニル基,フェニル基および水酸基からなる群より選ば
れた1価の基であり、nは1,000〜10,000の数
を示す。)で代表される、実質的に線状のポリマーであ
る。ビニル基以外のRとしては、メチル基,エチル基,
プロピル基,ブチル基,ヘキシル基,オクチル基のよう
なアルキル基;シクロヘキシル基のようなシクロアルキ
ル基;2−フェニルエチル基,2−フェニルプロピル基
のようなアラルキル基;フェニル基,トリル基のような
アリール基;アリル基,シクロヘキセニル基のようなア
ルケニル基;およびクロロメチル基,3,3,3−トリ
フルオロプロピル基のような置換炭化水素基などが例示
される。これらの中でも耐熱性等を考慮すると、Rの5
0%以上がメチル基であることが好ましい。また、R中
のビニル基が0%の場合は、R1がビニル基であり、R1
がビニル基以外の場合は1分子中にビニル基が少なくと
も2個以上存在することが必要である。(A)成分の粘度
は25℃における粘度が1×106センチポイズ以上の
ものが好ましい。
【0007】本発明に使用される(B)成分の補強性充填
剤は、従来からシリコ−ンゴムの補強性充填剤として用
いられるものであれば何れのものも使用可能である。こ
のような補強性充填剤としては、乾式シリカ,湿式シリ
カなどの比表面積が50m2/gを超える補強性シリ
カ,該表面がポリオルガノシロキサン,オルガノアルコ
キシシラン,オルガノクロロシラン,ヘキサオルガノジ
シラザンなどの有機ケイ素化合物で処理された疎水性シ
リカなどが例示される。かかる(B)成分の配合量は(A)
成分100重量部に対して〜100重量部である。
【0008】本発明に使用される(C)成分の加工助剤
は、必要に応じて使用される成分であり、(B)成分の補
強性充填剤の分散性を向上させ、また得られたシリコ−
ンゴムコンパウンドの可塑度を調整するために使用され
るものである。かかる加工助剤としては、従来からシリ
コーンゴム組成物の加工助剤として知られているものが
使用可能であり、例えばジメチルジメトキシシラン,ジ
フェニルシランジオール,低重合度のシラノール末端ジ
メチルポリシロキサン,低重合度のシラノール末端メチ
ルフェニルポリシロキサン等が例示される。かかる(C)
成分の配合量は(A)成分100重量部に対して0〜30
重量部であり、好ましくは1〜20重量部である。
【0009】本発明の加熱硬化型シリコーンゴムコンパ
ウンドは、上記(A)成分,(B)成分および(C)成分各所
定量からなるものであるが、これに当業界で既によく知
られている各種添加剤、例えば各種金属の酸化物、それ
らの水酸化物および/またはそれらの脂肪酸塩などから
選ばれる耐熱性向上剤,白金化合物,炭酸亜鉛のような
難燃性付与剤,ポリメチルハイドロジェンシロキサンの
ようなシリコーンゴムの着色防止剤,シリコーンオイ
ル,金属石鹸のような内部離型剤,顔料など当業界で公
知の添加剤を加えることは本発明の目的を損なわない限
り差し支えない。本発明を実施するに際して、上記した
(A)成分と(B)成分、さらには(C)成分および他の任意
成分の添加順序は特に制限されるものではないが、通
常、次の工程に従って行われる。
【0010】本発明においては、第1工程において上記
(A)成分と(B)成分、さらには(C)成分を同方向2軸連
続混合押出機に連続的に供給し、連続的に混合し吐出す
るのであるが、この方法は、第1図に示されるように、
(A)成分,(B)成分および(C)成分はそれぞれの貯蔵タ
ンク1,2および3からそれぞれの供給ポンプ4,5お
よび6により同方向2軸連続混合押出機8の中に連続的
に供給され、この押出機8の中で連続的に混合され、そ
の吐出口10から吐出される。同方向2軸連続混合押出
機は、バレル内に同方向に同調して回転する2本の回転
スクリューを平行に配置したものである。
【0011】ここで使用される2軸連続混合押出機は、
スクリュー回転数0(0を含まない)〜1000rpmの
能力を有するものである。この押出機のスクリューは、
そのL/Dを特に限定するものではないが、コンパウン
ドの混練効率などを考慮するとL/D=25〜50の範
囲から選ぶのが好ましい。また、そのスクリュー構成お
よびスクリュー形状などは市販されているものから適当
に選ぶことができるが、2条ないし3条ネジスクリュー
で構成されたものが好ましい。このような同方向2軸連
続混合押出機としては、ウェルナー・フレイドラー社
(Werner & Pfleiderer AG)製WPミキサー、東芝機
械製TEMミキサー、池貝製作所製PCMミキサーなど
が例示される。また、この混合は温度200℃〜300
℃の条件下で行われる。
【0012】上記第1工程で得られた吐出物は、第2工
程で異方向2軸連続混合押出機の供給口11から連続的
に異方向2軸連続混合押出機12の中に導入される。こ
こで、第1工程における同方向2軸連続混合押出機の吐
出口10と第2工程における異方向2軸連続混合押出機
の吐出口14とは密閉した状態で結合されていることが
好ましい。この第2工程で使用される異方向2軸連続混
合押出機は、バレル内に異方向に回転する2本の回転ス
クリューを平行に配置したものである。かかる押出機
は、上記第1工程で使用される同方向2軸連続混合押出
機の回転スクリューを異方向に回転するように設定する
ことにより得られるが、そのL/Dは5〜15であり、
スクリュー回転数は0(0を含まない)〜15rpmの能
力を有するものから選択される。かかる本発明の第2工
程においては、シリコ−ンゴムコンパウンドの流速は第
1混合工程でのシリコ−ンゴムコンパウンドの流速の1
/5〜1/15が望ましい。1/5以上の流速では熱熟
成不足による経時的可塑戻りが起こり易くなり、1/1
5以下では装置の大型化が必要となり経済的に不利であ
る。異方向2軸連続混合押出機から連続的に吐出される
高温のシリコ−ンゴムコンパウンドは各種方法で冷却さ
れる。例えば2本ロ−ル,1軸押出機,ベルトコンベア
−などを使用して冷却すればよい。かくして得られたシ
リコーンゴムコンパウンドは、有機過酸化物又はポリメ
チルハイドロジェンシロキサンと白金化合物のような硬
化剤を配合して加熱することにより、シリコーンゴムと
なる。
【0013】
【実施例】次に本発明を実施例により説明する。実施例
中、部とあるのは重量部を意味する。実施例中、粘度は
25℃における値であり、cPはセンチポイズを表す。
尚、シリコーンゴムコンパウンドの可塑度,可塑化戻り
の測定は次の方法に従った。可塑度はJISK6300
に規定する方法に従って測定した。可塑化戻りは、シリ
コ−ンゴムコンパウンドを70℃、100時間の条件下
で加熱処理した後、これを直径8インチの2本ロ−ルを
使用して、ファーストロールの回転速度25.2rpm,ス
ローロールの回転速度18rpm,ロール間隙1.5mmの条
件下で1.5kgのコンパウンドを混練し、ファーストロ
−ルに巻き付くまでの秒数を測定した。
【0014】
【実施例1】(CH32Si0単位99.8モル%、
(CH3)(CH2=CH)Si0単位0.2モル%から
成り、末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖された粘
度1×107cPのジメチルシロキサン・メチルビニル
シロキサン生ゴム(東レ・ダウコーニング・シリコーン
(株)製)100部、加工助剤として平均重合度3の末
端シラノール基封鎖ジメチルポリシロキサン油(東レ・
ダウコーニング・シリコーン(株)製)4部、比表面積
230m2/gの湿式シリカ[日本シリカ(株)製,ニッ
プシールLP]45部をそれぞれジオルガノポリシロキ
サン生ゴム貯蔵タンク1,加工助剤貯蔵タンク3,補強
性充填剤貯蔵タンク2から供給口7を通して、同方向2
軸連続混合押出機[ウェルナ−・フレイドラ−社製,Z
SK−58]8に連続供給し、回転数300rpm,温度
230℃,吐出量35kg/hrの条件下で連続混合した。
続いて、この押出機の吐出口10から吐出されたシリコ
−ンゴムコンパウンド(A)を異方向2軸連続混合押出機
(L/D=10)12に供給口11を通して連続供給
し、温度250℃、同方向2軸連続混合押出機における
流速の1/8の流速(異方向2軸連続混合押出機におけ
る吐出物の流速と同方向2軸連続混合押出機における吐
出物の流速の比が1:8)で加熱混合した。続いて、吐
出口14から吐出されたシリコーンゴムコンパウンドを
そのまま室温になるまで冷却して、シリコ−ンゴムコン
パウンド(B)を得た。これらのシリコ−ンゴムコンパウ
ンド(A)およびシリコーンゴムコンパウンド(B)の可塑
度,可塑化戻り,ロ−ル作業性について測定した。ま
た、上記において、同方向2軸連続混合押出機の温度を
330℃にした以外は上記と同じ条件下でシリコ−ンコ
ンパウンド(C)を製造した。また、同方向2軸連続混合
押出機の温度を180℃にした以外は上記と同じ条件で
シリコ−ンゴムコンパウンド(D)を製造した。さらに異
方向2軸連続混合押出機の流速を同方向2軸連続混合押
出機の流速の1/20とした以外は、上記と同じ条件で
シリコ−ンゴムコンパウンド(E)を製造した。これらの
シリコーンゴムコンパウンドの可塑度,可塑化戻り,ロ
−ル作業性を測定して、これらの結果を表1に示した。
【表1】
【0015】また、これらのシリコーンゴムコンパウン
ド(A)〜(D)100部にそれぞれ2,5−ジメチル−2,
5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン0.5部を添
加して2ロールにより均一に混合してシリコーンゴム組
成物を調製した。次いで、得られたシリコーンゴム組成
物を170℃,10分間の条件下で圧縮成形して厚さ2
mmのシリコーンゴムシートを得た。これらのシリコーン
ゴムシートの物理特性をJISK6301[加硫ゴムの
物性測定方法]に従って測定した。これらの測定結果を
表2に示した。
【表2】
【0016】
【実施例2】(CH32SiO単位99.5モル%、
(CH3)(CH2=CH)SiO単位0.5モル%から
成り、末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖された粘
度1×106cPのジメチルシロキサン・メチルビニル
シロキサン生ゴム(東レ・ダウコーニング・シリコーン
(株)製)100部、加工助剤として平均重合度3の末
端シラノール基封鎖ジメチルポリシロキサン油(東レ・
ダウコーニング・シリコーン(株)製)10部、比表面
積200m2/gの乾式シリカ[日本アエロジル(株)
製,アエロジル200]45部をそれぞれジオルガノポ
リシロキサン生ゴム貯蔵タンク1,加工助剤貯蔵タンク
3,補強性充填剤貯蔵タンク2から供給口7を通して、
同方向2軸連続混合押出機[ウェルナ−・フレイドラ−
社製,ZSK−58]8に連続供給し、回転数300rp
m,温度250℃,吐出量13kg/hrの条件下で連続混
合した。続いて、この押出機の吐出口10から吐出され
たシリコ−ンゴムコンパウンド(F)を異方向2軸連続混
合押出機(L/D=10)12に供給口11を通して連
続供給し、温度250℃、同方向2軸連続混合押出機に
おける流速の1/5の流速(異方向2軸連続混合押出機
における吐出物の流速と同方向2軸連続混合押出機にお
ける吐出物の流速の比が1:5)で加熱混合した。続い
て、吐出口14から吐出されたシリコーンゴムコンパウ
ンドをそのまま室温になるまで冷却して、シリコ−ンゴ
ムコンパウンド(G)を得た。これらのシリコ−ンゴムコ
ンパウンド(F)およびシリコーンゴムコンパウンド(G)
の可塑度,可塑化戻り,ロ−ル作業性について測定し
て、これらの結果を表3に示した。
【表3】
【0017】また、これらのシリコーンゴムコンパウン
ド(G),(F)100部にそれぞれ2,5−ジメチル−2,
5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン0.5部を添
加して2ロールにより均一に混合してシリコーンゴム組
成物を調製した。次いで、得られたシリコーンゴム組成
物を170℃,10分間の条件下で圧縮成形して厚さ2
mmのシリコーンゴムシートを得た。これらのシリコーン
ゴムシートの物理特性をJISK6301[加硫ゴムの
物性測定方法]に従って測定した。これらの測定結果を
表4に示した。
【表4】
【0018】
【発明の効果】本発明の製造方法によれば、経時変化の
極めて少ない、ロール作業性に優れたシリコーンゴムコ
ンパウンドを連続的に、かつ、短時間で製造することが
できるという特徴を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造方法の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
1 ジオルガノポリシロキサン生ゴム貯蔵タンク 2 補強性充填剤貯蔵タンク 3 加工助剤貯蔵タンク 4 ジオルガノポリシロキサン生ゴム供給ポンプ 5 補強性充填剤供給ポンプ 6 加工助剤供給ポンプ 7 供給口 8 同方向2軸連続混合押出機 9 スクリュー 10 吐出口 11 供給口 12 異方向2軸連続混合押出機 13 スクリュー 14 吐出口
フロントページの続き (72)発明者 寺嶋 覚 福井県福井市開発2丁目512番地 サン テラス開発201 (72)発明者 浜田 光男 千葉県木更津市大久保3−5 審査官 森川 聡 (56)参考文献 特開 平2−102007(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29B 7/49 - 7/48 C08J 3/20

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 次の(I)工程および(II)工程からなるこ
    とを特徴とする加熱硬化型シリコーンゴムコンパウンド
    の連続的製造方法。 (I)(A)ジオルガノポリシロキサン生ゴム100重量部
    と(B)補強性充填剤5〜100重量部と(C)加工助剤0
    〜30重量部を同方向2軸連続混合押出機に連続的に供
    給し、温度200℃〜300℃の条件下で連続的に混合
    し吐出する第1工程; (II)第1工程で得られた吐出物を異方向2軸連続混合
    押出機に連続的に供給し、温度150〜300℃の条件
    下で連続的に加熱処理し吐出する第2工程;
  2. 【請求項2】 ジオルガノポリシロキサン生ゴムの粘度
    が25℃において1×106センチポイズ以上である請
    求項1記載の製造方法。
  3. 【請求項3】 第2工程における吐出物の流速と第1工
    程における吐出物の流速の比が(1:5)〜(1:1
    5)にある請求項1記載の製造方法。
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