シリコーンエラストマーのコンパウンディング技術

シリコーンは無機的な基本構造と有機的なラジカルを持つことから、構造的には無機化合物と有機化合物の中間に位置するハイブリッドであり、他のプラスチックにはないユニークな特性を持っています。

20世紀初頭、イギリスの化学者フレデリック・スタンレー・キッピングが、ポリオルガノシロキサンの元となる有機ケイ素化合物の合成に初めて成功しました。天然ゴムの代替品が求められる中、キッピングの研究をはじめとするケイ素の化学研究は産業界からも注目を集めていました。1940年にはアメリカの化学者ユージン・G・ロショーとドイツの化学者リヒャルト・ミュラーが、シリコーン製造の最も重要な前駆物質であるクロロメチルシランを工業的に製造する方法をほぼ同時に発見しました。この方法は現在では「ミュラー・ロショー合成」と呼ばれています。

シリコーンポリマーは直鎖状オリゴマーの重縮合プロセスまたは環状シロキサンの開環重合プロセスにより作られます。

シリコーン化合物の成分となる強化物質やフィラーの種類と量は、架橋によって生成されるシリコーンエラストマーの機械的および化学的挙動に影響を与えます。また適切な顔料や染料により簡単に着色することができます。

典型的な用途

シリコーンエラストマーは特殊かつ適応性の高い特性プロファイルを持つため、多くの用途においてその利点を活用できます。例えば良好な電気絶縁性と広い温度範囲で一定の物理的特性を保てることから、電気・電子産業分野の用途に最適です。また撥水性、長期安定性、耐候性、膨張や振動による動きの吸収性などの特性を活かして、構造工学・土木分野の複雑な課題を解決することができます。さらに自動車や航空機、化学工業、プラスチック技術など、さまざまな分野で幅広い用途に用いられています。

コンパウンディング要件

過去数十年に渡り、シリコーン業界の主要企業はブッス・ニーダーを重縮合または重合によるポリマー生産の大容量連続反応器として高く評価してきました。その主な理由として、ブッス・ニーダーの非常に広い粘度スペクトルへの優れた対応性、中空構造の混練ピンからの反応物の正確な供給、完璧な温度制御、非常に低い絶対圧での安定した作動などが挙げられます。

もう一つの応用分野は、シリコーンエラストマー(HTV)とシリコーンシーラント(RTV)の混練です。高分散のケイ酸や古典的なフィラーなどの補強材やその他の配合成分を混錬時に投入しつつ、望ましくない同伴物を除去します。非常に高いフォールディング数と適度なせん断速度の組み合わせにより優れた混錬結果が得られ、局所的な過熱のない非常に高い粘度のコンパウンドを実現します。

システム全体をモジュール化した柔軟性の高い設計とブッスのプロセスに関する広範な知識により、ブッス・ニーダーはあらゆる種類のシリコーンポリマー製造およびシリコーン混合に最適な選択肢となります。

Silicon hose bands

シリコーンエラストマー用の典型的な工場設計

ブッスのコンパウンディングシステムは以下の具体的なメリットをもたらします

  • 連続プロセス
    ブッス・ニーダーは連続生産に対応したシステムの利点をすべて備えた連続プロセスを提供します。高精度な計量システムにより、正確な調合結果と低から高までのスループットを実現します。製品の高い均質性と生産効率の高さは、ブッス・ニーダーのような連続生産プロセスの利点となっています。

  • 低いプロセス温度
    ブッス・ニーダーでは混練ユニットと押出ユニットでの加圧が分離されているので、混練を低圧、低温で行うことができます。各プロセスセクションの温度プロファイルの要件は、ユニークなスクリュー設計により最適化されています。

  • 正確な温度制御
    ブッス・ニーダーは、入力エネルギーのコントロールおよび均一で適度なせん断速度に加え、バレルに沿って適切な場所にある混練中のポリマーに覆われたニーディングピン内に熱電対を設置して温度を高精度にモニターすることにより、より正確な温度制御を実現しています

  • 均一で適度なせん断速度
    均一で適度なせん断速度により、作業として必要なせん断のみを行い、低温での混合材料の混練の制御を可能にします。他のシステムと比較してせん断速度の分布が小さいため、全ての分子のせん断履歴を均一にすることができ、より小さな投入エネルギーにより高品質な混合材料を得ることができます。

  • 混練サイクル数の多さ
    種々のスクリュー羽根の選択が可能な新型混練機COMPEOでは、では、より多くの混練サイクルを実現しました。独自の新しいスクリューデザインにより、多数のストライエーションを形成し、極めて短いプロセス長で混練を行い、混合材料の分離、再混合を最大限に行います。

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