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Info
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Description
ムコンパウンドの連続的製造方法に関する。
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。
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。
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。
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。
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)nSiR2R1(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。
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5〜100重量部である。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
(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。
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。
(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。
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。
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。
Claims (3)
- 【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; - 【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。 - 【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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