JP2023085568A - Elastomer and wearable device therewith - Google Patents
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Abstract
【課題】凹凸追従性に優れたエラストマーを提供する。
【解決手段】本発明のエラストマーは、所定の伸長操作に従って当該エラストマーを50%伸長した状態で、硬度計を用いて、25℃、JIS K6253(1997)に準拠して測定したときの、50%伸張時の当該エラストマーにおけるデュロメータ硬さA50が、20以上80以下である、ウェアラブルデバイス用のエラストマーである。
【選択図】なし
An object of the present invention is to provide an elastomer excellent in conformability to irregularities.
SOLUTION: The elastomer of the present invention has a hardness of 50% when measured using a hardness meter at 25°C in accordance with JIS K6253 (1997) in a state in which the elastomer is stretched 50% according to a predetermined stretching operation. A wearable device elastomer having a durometer hardness A50 of 20 or more and 80 or less when stretched.
[Selection figure] None
Description
本発明は、エラストマーおよびそれを用いたウェアラブルデバイスに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to elastomers and wearable devices using the same.
これまでウェアラブルデバイス用のエラストマーについて様々な検討がなされてきた。この種の技術としては、例えば、特許文献1に記載の技術が知られている。特許文献1には、ウェアラブルデバイスの伸縮性基材にポリウレタンが使用されることが記載されている(特許文献1の段落0031、図2等)。 Various studies have been made on elastomers for wearable devices. As this type of technology, for example, the technology described in Patent Document 1 is known. Patent Document 1 describes that polyurethane is used for the stretchable base material of the wearable device (paragraph 0031 of Patent Document 1, FIG. 2, etc.).
しかしながら、本発明者が検討したところ、上記特許文献1に記載のエラストマーにおいては、凹凸追従性の点で改善の余地があることが判明した。 However, as a result of examination by the present inventors, it was found that the elastomer described in Patent Document 1 has room for improvement in terms of conformability to irregularities.
本発明者は、エラストマーを伸長したときの、伸長方向に対して直交する方向における物性を指針とすることで、エラストマーの凹凸面に対する追従性を制御できることを見出した。
このような知見を踏まえ鋭意検討した結果、エラストマーの伸長時硬度を指標として採用した上で、指標である伸長時硬度を所定値以下とすることにより、エラストマーの凹凸追従性を改善できることを見出し、本発明を完成するに至った。
The present inventors have found that by using the physical properties in the direction perpendicular to the elongation direction when the elastomer is stretched as a guideline, it is possible to control the conformability of the elastomer to an uneven surface.
As a result of intensive studies based on such knowledge, it was found that the conformability to irregularities of the elastomer can be improved by adopting the hardness of the elastomer during elongation as an index and setting the hardness during elongation, which is an index, to a predetermined value or less. The present invention has been completed.
本発明によれば、
ウェアラブルデバイス用のエラストマーであって、
下記の伸長操作に従って当該エラストマーを50%伸長した状態で、硬度計を用いて、25℃、JIS K6253(1997)に準拠して測定したときの、50%伸張時の当該エラストマーにおけるデュロメータ硬さA50が、20以上80以下である、エラストマーが提供される。
(伸長操作)
(1)当該エラストマーから、所定厚みの短冊試験片を作成する。
(2)延伸機のチャック間に前記短冊試験片の両端を設置する。
(3)前記短冊試験片が緩んだ状態からピンと張った状態に変化した時のチャック間距離を初期値D0とする。
(4)初期値D0に対して所定%のチャック間距離を広げて、前記短冊試験片を所定%伸長させた状態で1分間保持する。
According to the invention,
An elastomer for wearable devices,
The durometer hardness A of the elastomer at 50% elongation when measured using a hardness tester at 25° C. in accordance with JIS K6253 (1997) while the elastomer is elongated 50% according to the elongation procedure described below. 50 is 20 or more and 80 or less.
(decompression operation)
(1) A strip test piece having a predetermined thickness is produced from the elastomer.
(2) Place both ends of the strip test piece between the chucks of the stretching machine.
(3) The distance between the chucks when the strip test piece changes from a loose state to a taut state is defined as an initial value D0 .
(4) The distance between chucks is increased by a predetermined percentage with respect to the initial value D0 , and the strip test piece is stretched by a predetermined percentage and held for 1 minute.
また本発明によれば、上記のエラストマーを備える、ウェアラブルデバイスが提供される。 Moreover, according to this invention, the wearable device provided with said elastomer is provided.
本発明によれば、凹凸追従性に優れたエラストマーおよびそれを用いたウェアラブルデバイスが提供される。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, an elastomer excellent in conformability to irregularities and a wearable device using the same are provided.
本実施形態のエラストマーの概要について説明する。 An outline of the elastomer of this embodiment will be described.
本実施形態のエラストマーは、下記の伸長操作に従って当該エラストマーを50%伸長した状態で、硬度計を用いて、25℃、JIS K6253(1997)に準拠して測定したときの、50%伸張時の当該エラストマーにおけるデュロメータ硬さA50が、20以上80以下という特性を有することができる、ウェアラブルデバイス用のエラストマーである。 The elastomer of the present embodiment is measured at 25° C. using a hardness tester in accordance with JIS K6253 (1997) in a state where the elastomer is stretched by 50% according to the following stretching operation. The elastomer for wearable devices can have a durometer hardness A50 of 20 or more and 80 or less.
(伸長操作)
(1)当該エラストマーから、所定厚みの短冊試験片を作成する。
(2)延伸機のチャック間に前記短冊試験片の両端を設置する。
(3)前記短冊試験片が緩んだ状態からピンと張った状態に変化した時のチャック間距離を初期値D0とする。
(4)初期値D0に対して所定%のチャック間距離を広げて、前記短冊試験片を所定%伸長させた状態で1分間保持する。
(decompression operation)
(1) A strip test piece having a predetermined thickness is produced from the elastomer.
(2) Place both ends of the strip test piece between the chucks of the drawing machine.
(3) The distance between the chucks when the strip test piece changes from a loose state to a taut state is defined as an initial value D0 .
(4) The distance between chucks is increased by a predetermined percentage with respect to the initial value D0 , and the strip test piece is stretched by a predetermined percentage and held for 1 minute.
近年、ウェアラブルデバイス(ウェアラブル機器)において、装着安定性や装着感などの装着性について要求水準がさらに高くなってきている。
このような装着性に着眼したところ、身体の表面や身体に身に付けられた衣服の表面における凹凸や段差に対して追従する特性を高めることで、かかる装着性を向上できると考えた。
そこで、本発明者が検討した結果、エラストマーを伸長したときの、伸長方向に対して直交する方向における物性を指針とすることで、エラストマーの凹凸面に対する追従性を制御できることを見出した。このような知見を踏まえ鋭意検討した結果、エラストマーの伸長時硬度を指標として採用した上で、指標である伸長時硬度を所定値以下とすることにより、エラストマーの凹凸追従性を改善できることを見出し、凹凸追従性を安定的に評価できることが判明した。また、本発明者の検討により、伸長時硬度を測定する手法についても見出された。
2. Description of the Related Art In recent years, in wearable devices (wearable equipment), the level of wearability, such as wearing stability and wearing comfort, has become even higher.
Focusing on such wearability, the inventors thought that such wearability could be improved by enhancing the characteristics of following irregularities and steps on the surface of the body and the surface of clothing worn on the body.
As a result of investigation by the present inventors, it was found that by using the physical properties in the direction perpendicular to the elongation direction when the elastomer is stretched as a guideline, the conformability of the elastomer to the uneven surface can be controlled. As a result of intensive studies based on such knowledge, it was found that the conformability to irregularities of the elastomer can be improved by adopting the hardness of the elastomer during elongation as an index and setting the hardness during elongation, which is an index, to a predetermined value or less. It was found that the irregularity followability can be evaluated stably. In addition, the present inventors have also found a technique for measuring the hardness during elongation.
本実施形態のエラストマーによれば、50%伸張時における当該エラストマーのデュロメータ硬さA50を上記上限値以下とすることにより、凹凸追従性に優れたエラストマーを実現することが可能になる。 According to the elastomer of this embodiment, by setting the durometer hardness A50 of the elastomer at the time of 50% elongation to the above upper limit or less, it is possible to realize an elastomer excellent in conformability to irregularities.
本実施形態のエラストマーを備える成形体としては、例えば、身体や衣服に装着可能なウェアラブルデバイスに適用することができる。ウェアラブルデバイスとして、例えば、心拍数、心電図、血圧、体温等の生体からの現象を検出する医療用センサー、ヘルスケアデバイス、折り曲げ可能なディスプレイ、伸縮性LEDアレイ、伸縮性太陽電池、伸縮性アンテナ、伸縮性バッテリ、アクチュエーター、ウェアラブルコンピュータ等が挙げられる。これらに用いる伸縮性電極や伸縮性配線、伸縮性基板等の伸縮や屈曲する可動部材(伸縮性部材)、外装部材等を構成するための部材として、上記ウェアラブルデバイスを用いることが可能である。この中でも、身体表面や衣服表面に巻き付けるタイプのウェアラブルデバイスに好適に用いられる。
また、エラストマーは、シート状、筒状、袋状などの各種の形状に加工成形され得る。
A molded article comprising the elastomer of the present embodiment can be applied to, for example, a wearable device that can be attached to the body or clothes. As wearable devices, for example, heart rate, electrocardiogram, blood pressure, medical sensors that detect biological phenomena such as body temperature, healthcare devices, bendable displays, stretchable LED arrays, stretchable solar cells, stretchable antennas, Stretchable batteries, actuators, wearable computers, and the like are included. The wearable device can be used as a member for forming elastic electrodes, elastic wiring, elastic substrates and other movable members (elastic members) that expand and contract or bend, exterior members, and the like. Among these, it is preferably used for a wearable device that is wrapped around the surface of the body or the surface of clothing.
In addition, the elastomer can be processed and molded into various shapes such as sheet-like, tubular and bag-like.
次に、本実施形態のエラストマーの特性について説明する。 Next, the properties of the elastomer of this embodiment will be described.
エラストマーの伸長時デュロメータ硬さA(以下、単に「硬度」と呼称することもある)は、上記の(1)~(4)に示す伸長操作に従って当該エラストマーを50%伸長した状態で測定する。
(1)の短冊試験片のサイズは、例えば、幅:5mm×長さ:100mm、厚み:2mmとする。厚みは、2mmでもよいが、6mm~10mmの間としてもよい。
(2)の延伸機は、フィルム用の一軸延伸機を用いることができる。延伸機は手動式でもよい。
(3)短冊試験片が緩んだ状態とは、チャック間の両端に短冊試験片からの応力がほとんど生じない状態をいう。短冊試験片がピント張った状態とは、チャック間の両端に短冊試験片からの応力がわずかに生じる状態をいう。
上記(4)の所定%は、50%、100%、または200%のいずれかとする。50%~200%の伸長時硬度を、続けて測定してもよい。
上記(4)短冊試験片のデュロメータ硬さAの測定箇所は、例えば、短冊試験片の中央部、またはその近傍とする。1つの短冊試験片を用いて、n=5で測定を行い、その測定の平均値を測定値としてもよい。
The elongation durometer hardness A of an elastomer (hereinafter sometimes simply referred to as "hardness") is measured with the elastomer elongated by 50% according to the elongation operations shown in (1) to (4) above.
The size of the strip test piece of (1) is, for example, width: 5 mm x length: 100 mm, thickness: 2 mm. The thickness may be 2 mm, but may also be between 6 mm and 10 mm.
A uniaxial stretching machine for films can be used as the stretching machine (2). The stretching machine may be of manual type.
(3) The loose state of the strip test piece means a state in which almost no stress is generated from the strip test piece at both ends between the chucks. The state in which the strip test piece is in focus means a state in which a slight stress is generated from the strip test piece at both ends between the chucks.
The predetermined percentage in (4) above is either 50%, 100%, or 200%. A hardness at elongation of 50% to 200% may be subsequently measured.
The measurement point of the durometer hardness A of the strip test piece (4) is, for example, the central portion of the strip test piece or its vicinity. Using one strip test piece, the measurement may be performed with n=5, and the average value of the measurements may be used as the measured value.
本実施形態のエラストマーにおいて、50%伸張時における当該エラストマーの、25℃における、JIS K6253(1997)に準拠して測定されるデュロメータ硬さA50の下限値は、例えば、20以上、好ましくは25以上、より好ましくは30以上でもよい。これにより、繰り返し使用時における復元性を高めることができる。一方、上記A50の上限値は、80以下、好ましくは70以下、より好ましくは65以下である。これにより、凹凸追従性に優れたエラストマーを実現できる。 In the elastomer of the present embodiment, the lower limit of the durometer hardness A50 measured according to JIS K6253 (1997) at 25° C. when stretched by 50% is, for example, 20 or more, preferably 25. 30 or more, more preferably 30 or more. As a result, the resilience during repeated use can be improved. On the other hand, the upper limit of A50 is 80 or less, preferably 70 or less, more preferably 65 or less. As a result, it is possible to realize an elastomer having excellent conformability to irregularities.
本実施形態のエラストマーにおいて、100%伸張時における当該エラストマーの、25℃における、JIS K6253(1997)に準拠して測定されるデュロメータ硬さA100の下限値は、例えば、25以上、好ましくは30以上、より好ましくは35以上でもよい。これにより、機械的強度を向上できる。一方、上記A100の上限値は、85以下、好ましくは80以下、より好ましくは75以下である。これにより、凹凸追従性に優れたエラストマーを実現できる。また、伸縮性や伸長時耐久性を高めることができる。 In the elastomer of the present embodiment, the lower limit of the durometer hardness A100 measured according to JIS K6253 (1997) at 25° C. when stretched by 100% is, for example, 25 or more, preferably 30. 35 or more, more preferably 35 or more. Thereby, the mechanical strength can be improved. On the other hand, the upper limit of A 100 is 85 or less, preferably 80 or less, more preferably 75 or less. As a result, it is possible to realize an elastomer having excellent conformability to irregularities. In addition, it is possible to improve stretchability and durability during elongation.
本実施形態のエラストマーにおいて、200%伸張時における当該エラストマーの、25℃における、JIS K6253(1997)に準拠して測定されるデュロメータ硬さA200の下限値は、例えば、30以上、好ましくは40以上、より好ましくは50以上でもよい。これにより、機械的強度を向上できる。一方、上記A200の上限値は、90以下、好ましくは85以下、より好ましくは80以下である。これにより、凹凸追従性に優れたエラストマーを実現できる。また、伸縮性や伸長時耐久性を高めることができる。 In the elastomer of the present embodiment, the lower limit of the durometer hardness A200 measured in accordance with JIS K6253 (1997) at 25°C when stretched by 200% is, for example, 30 or more, preferably 40. or more, more preferably 50 or more. Thereby, the mechanical strength can be improved. On the other hand, the upper limit of A200 is 90 or less, preferably 85 or less, more preferably 80 or less. As a result, it is possible to realize an elastomer having excellent conformability to irregularities. In addition, it is possible to improve stretchability and durability during elongation.
本実施形態のエラストマーにおいて、引張応力M100の上限値は、例えば、7.0MPa以下、好ましくは6.0MPa以下、より好ましくは5.0MPa以下でもよい。これにより、エラストマーの変形容易性を向上させることができる。一方、上記引張応力M100の下限値は、0.1MPa以上、好ましくは0.5MPa以上、より好ましくは0.8MPa以上でもよい。これにより、エラストマーの機械的強度を向上させることができる。 In the elastomer of this embodiment, the upper limit of the tensile stress M100 may be, for example, 7.0 MPa or less, preferably 6.0 MPa or less, more preferably 5.0 MPa or less. Thereby, the deformability of the elastomer can be improved. On the other hand, the lower limit of the tensile stress M100 may be 0.1 MPa or more, preferably 0.5 MPa or more, and more preferably 0.8 MPa or more. Thereby, the mechanical strength of the elastomer can be improved.
本実施形態のエラストマーにおいて、引張応力M200の上限値は、例えば、9.0MPa以下、好ましくは8.0MPa以下、より好ましくは7.5MPa以下でもよい。これにより、エラストマーの変形容易性を向上させることができる。一方、上記引張応力M200の下限値は、0.5MPa以上、好ましくは1.0MPa以上、より好ましくは1.5MPa以上でもよい。これにより、エラストマーの機械的強度を向上させることができる。 In the elastomer of this embodiment, the upper limit of the tensile stress M200 may be, for example, 9.0 MPa or less, preferably 8.0 MPa or less, more preferably 7.5 MPa or less. Thereby, the deformability of the elastomer can be improved. On the other hand, the lower limit of the tensile stress M200 may be 0.5 MPa or more, preferably 1.0 MPa or more, more preferably 1.5 MPa or more. Thereby, the mechanical strength of the elastomer can be improved.
本実施形態のエラストマーにおいて、((引張応力M200-引張応力M100)/引張応力M100)×100の上限値は、例えば、110%以下、好ましくは100%以下、より好ましくは90%以下である。これにより、特性のバランスを図ることができる。一方で、上記((引張応力M200-引張応力M100)/引張応力M100)×100の下限値は、10%以上であり、好ましくは15%以上、より好ましくは20%以上である。これにより、エラストマーの変形容易性を高めることができる。 In the elastomer of the present embodiment, the upper limit of ((tensile stress M 200 −tensile stress M 100 )/tensile stress M 100 )×100 is, for example, 110% or less, preferably 100% or less, more preferably 90% or less. is. This makes it possible to achieve a balance of characteristics. On the other hand, the lower limit of ((tensile stress M 200 −tensile stress M 100 )/tensile stress M 100 )×100 is 10% or more, preferably 15% or more, and more preferably 20% or more. Thereby, the deformability of the elastomer can be enhanced.
(引張応力の測定条件)
引張応力M100:25℃における、JIS K6251(2004)に準拠して測定される、当該エラストマーの100%伸張時における引張応力とする。
引張応力M200:25℃における、JIS K6251(2004)に準拠して測定される、当該エラストマーの200%伸張時における引張応力とする。
(Measurement conditions for tensile stress)
Tensile stress M 100 : Tensile stress when the elastomer is stretched 100% at 25°C, measured according to JIS K6251 (2004).
Tensile stress M 200 : Tensile stress when the elastomer is stretched 200% at 25°C, measured according to JIS K6251 (2004).
本実施形態のエラストマーにおいて、引裂強度TS0の上限値は、例えば、70N/mm以下でもよく、好ましくは68N/mm以下でもよく、より好ましくは65N/mm以下でもよく、さらに好ましくは60N/mm以下でもよい。これにより、エラストマーの諸特性のバランスをとることができる。一方で、上記引裂強度TS0の下限値は、25N/mm以上であり、好ましくは30N/mm以上であり、より好ましくは35N/mm以上であり、さらに好ましくは38N/mm以上である。これにより、エラストマーの耐傷付き性や機械的強度を向上させることができる。 In the elastomer of the present embodiment, the upper limit of the tear strength TS0 may be, for example, 70 N/mm or less, preferably 68 N/mm or less, more preferably 65 N/mm or less, and still more preferably 60 N/mm or less. It's okay. This allows the properties of the elastomer to be balanced. On the other hand, the lower limit of the tear strength TS0 is 25 N/mm or more, preferably 30 N/mm or more, more preferably 35 N/mm or more, and still more preferably 38 N/mm or more. This can improve the scratch resistance and mechanical strength of the elastomer.
(引裂強度の測定条件)
引裂強度TS0:当該エラストマーに対して、25℃における、当該エラストマーのJIS K6252(2001)に準拠して測定される引裂強度とする。
(Measurement conditions for tear strength)
Tear strength TS0: The tear strength of the elastomer measured at 25°C in accordance with JIS K6252 (2001).
本実施形態のエラストマーにおいて、破断伸びBE0の上限値は、例えば、1500%以下でもよく、好ましくは1200%以下でもよく、より好ましくは1000%以下でもよく、さらに好ましくは900%以下でもよい。これにより、エラストマーの特性のバランスを図ることができる。一方、上記破断伸びBE0の下限値は、250%以上、好ましくは300%以上、より好ましくは350%以上である。これにより、エラストマーの高伸縮性および耐久性を向上させることができる。 In the elastomer of the present embodiment, the upper limit of elongation at break BE0 may be, for example, 1500% or less, preferably 1200% or less, more preferably 1000% or less, and even more preferably 900% or less. This makes it possible to balance the properties of the elastomer. On the other hand, the lower limit of the breaking elongation BE0 is 250% or more, preferably 300% or more, and more preferably 350% or more. This can improve the high stretchability and durability of the elastomer.
(破断伸びの測定条件)
破断伸びBE0:当該エラストマーに対して、25℃(室温)における、当該エラストマーのJIS K6251(2004)に準拠して測定される破断伸びとする。
(Measurement conditions for breaking elongation)
Elongation at break BE0: The elongation at break of the elastomer measured at 25°C (room temperature) according to JIS K6251 (2004).
本実施形態では、たとえばエラストマー中に含まれる各成分の種類や配合量、エラストマーを形成するための組成物の調製方法等を適切に選択することにより、上記硬度、引張応力、破断伸び、引裂強度を制御することが可能である。これらの中でも、たとえば、エラストマーを構成する樹脂の種類や配合比率、樹脂の架橋密度や架橋構造等を適切に制御したり、無機充填材の配合比率や無機充填材の分散性を向上させること等が、上記硬度、引張応力、破断伸び、引裂強度を所望の数値範囲とするための要素として挙げられる。 In the present embodiment, for example, the hardness, tensile stress, elongation at break, and tear strength can be adjusted by appropriately selecting the type and amount of each component contained in the elastomer, the preparation method of the composition for forming the elastomer, and the like. can be controlled. Among these, for example, it is necessary to appropriately control the type and compounding ratio of the resins that make up the elastomer, the crosslink density and crosslinked structure of the resin, and to improve the compounding ratio of the inorganic filler and the dispersibility of the inorganic filler. are factors for setting the hardness, tensile stress, elongation at break, and tear strength within the desired numerical ranges.
以下、本実施形態のエラストマーの組成について説明する。 The composition of the elastomer of this embodiment will be described below.
上記エラストマーとしては、化学的に安定であり、また、熱安定性にも優れる観点からシリコーンゴムを含むことができる。 The elastomer may contain silicone rubber from the viewpoint of being chemically stable and having excellent thermal stability.
上記熱硬化性エラストマーは、硬化性エラストマー組成物の硬化物で構成することができる。また、上記シリコーンゴムは、シリコーンゴム系硬化性組成物の硬化物で構成することができる。 The thermosetting elastomer can be composed of a cured product of a curable elastomer composition. Moreover, the silicone rubber can be composed of a cured product of a silicone rubber-based curable composition.
また、本実施形態の成形体は、各種の機能を発揮し得る、任意の成分が添加されていてもよい。例えば、機械的強度を高める観点から、エラストマーは、無機充填材を含むことができる。無機充填材としては、公知のものが使用できるが、例えば、シリカ粒子を用いることができる。 In addition, the molded article of the present embodiment may be added with optional components capable of exhibiting various functions. For example, from the viewpoint of increasing mechanical strength, the elastomer can contain an inorganic filler. As the inorganic filler, known materials can be used, and for example, silica particles can be used.
以下、本実施形態のエラストマーの一例であるシリコーンゴムとして、シリコーンゴム系硬化性組成物を用いた場合について説明する。 A case where a silicone rubber-based curable composition is used as the silicone rubber, which is an example of the elastomer of the present embodiment, will be described below.
本実施形態のシリコーンゴム系硬化性組成物は、ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)を含むことができる。ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)は、本実施形態のシリコーンゴム系硬化性組成物の主成分となる重合物である。 The silicone rubber-based curable composition of the present embodiment can contain a vinyl group-containing organopolysiloxane (A). The vinyl group-containing organopolysiloxane (A) is a polymer that is the main component of the silicone rubber-based curable composition of the present embodiment.
上記ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)は、直鎖構造を有するビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1)を含むことができる。 The vinyl group-containing organopolysiloxane (A) can contain a vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1) having a linear structure.
上記ビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1)は、直鎖構造を有し、かつ、ビニル基を含有しており、かかるビニル基が硬化時の架橋点となる。 The vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1) has a linear structure and contains vinyl groups, and the vinyl groups serve as crosslinking points during curing.
ビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1)のビニル基の含有量は、特に限定されないが、例えば、分子内に2個以上のビニル基を有し、かつ15モル%以下であるのが好ましく、0.01~12モル%であるのがより好ましい。これにより、ビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1)中におけるビニル基の量が最適化され、後述する各成分とのネットワークの形成を確実に行うことができる。本実施形態において、「~」は、その両端の数値を含むことを意味する。 The vinyl group content of the vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1) is not particularly limited, but for example, it preferably has two or more vinyl groups in the molecule and is 15 mol % or less. , 0.01 to 12 mol %. As a result, the amount of vinyl groups in the vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1) is optimized, and a network can be reliably formed with each component described later. In the present embodiment, "~" means including both numerical values.
なお、本明細書中において、ビニル基含有量とは、ビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1)を構成する全ユニットを100モル%としたときのビニル基含有シロキサンユニットのモル%である。ただし、ビニル基含有シロキサンユニット1つに対して、ビニル基1つであると考える。 In the present specification, the vinyl group content is the mol % of the vinyl group-containing siloxane units when the total units constituting the vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1) are taken as 100 mol %. . However, one vinyl group is considered to be one vinyl group-containing siloxane unit.
また、ビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1)の重合度は、特に限定されないが、例えば、好ましくは1000~10000程度、より好ましくは2000~5000程度の範囲内である。なお、重合度は、例えばクロロホルムを展開溶媒としたGPC(ゲル透過クロマトグラフィー)におけるポリスチレン換算の数平均重合度(又は数平均分子量)等として求めることができる。 The degree of polymerization of the vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1) is not particularly limited, but is, for example, preferably in the range of about 1,000 to 10,000, more preferably in the range of about 2,000 to 5,000. The degree of polymerization can be determined, for example, as a polystyrene-equivalent number-average polymerization degree (or number-average molecular weight) in GPC (gel permeation chromatography) using chloroform as a developing solvent.
さらに、ビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1)の比重は、特に限定されないが、0.9~1.1程度の範囲であるのが好ましい。 Furthermore, the specific gravity of the vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1) is not particularly limited, but is preferably in the range of about 0.9 to 1.1.
ビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1)として、上記のような範囲内の重合度および比重を有するものを用いることにより、得られるシリコーンゴムの耐熱性、難燃性、化学的安定性等の向上を図ることができる。 As the vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1), the heat resistance, flame retardancy, chemical stability, etc. of the resulting silicone rubber can be improved by using those having the degree of polymerization and specific gravity within the ranges described above. can be improved.
ビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1)としては、特に、下記式(1)で表される構造を有するものであるのが好ましい。 As the vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1), those having a structure represented by the following formula (1) are particularly preferable.
式(1)中、R1は炭素数1~10の置換または非置換のアルキル基、アルケニル基、アリール基、またはこれらを組み合わせた炭化水素基である。炭素数1~10のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基等が挙げられ、中でも、メチル基が好ましい。炭素数1~10のアルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、ブテニル基等が挙げられ、中でも、ビニル基が好ましい。炭素数1~10のアリール基としては、例えば、フェニル基等が挙げられる。 In formula (1), R 1 is a substituted or unsubstituted alkyl group, alkenyl group, aryl group, or a hydrocarbon group of a combination thereof having 1 to 10 carbon atoms. The alkyl group having 1 to 10 carbon atoms includes, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, etc. Among them, methyl group is preferred. The alkenyl group having 1 to 10 carbon atoms includes, for example, vinyl group, allyl group, butenyl group, etc. Among them, vinyl group is preferred. The aryl group having 1 to 10 carbon atoms includes, for example, a phenyl group.
また、R2は炭素数1~10の置換または非置換のアルキル基、アルケニル基、アリール基、またはこれらを組み合わせた炭化水素基である。炭素数1~10のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基等が挙げられ、中でも、メチル基が好ましい。炭素数1~10のアルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、ブテニル基が挙げられる。炭素数1~10のアリール基としては、例えば、フェニル基が挙げられる。 R 2 is a substituted or unsubstituted alkyl group, alkenyl group, aryl group having 1 to 10 carbon atoms, or a hydrocarbon group combining these. The alkyl group having 1 to 10 carbon atoms includes, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, etc. Among them, methyl group is preferred. Examples of alkenyl groups having 1 to 10 carbon atoms include vinyl groups, allyl groups and butenyl groups. Examples of the aryl group having 1 to 10 carbon atoms include a phenyl group.
また、R3は炭素数1~8の置換または非置換のアルキル基、アリール基、またはこれらを組み合わせた炭化水素基である。炭素数1~8のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基等が挙げられ、中でも、メチル基が好ましい。炭素数1~8のアリール基としては、例えば、フェニル基が挙げられる。 R 3 is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an aryl group, or a hydrocarbon group combining these. The alkyl group having 1 to 8 carbon atoms includes, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, etc. Among them, methyl group is preferable. Examples of the aryl group having 1 to 8 carbon atoms include a phenyl group.
さらに、式(1)中のR1およびR2の置換基としては、例えば、メチル基、ビニル基等が挙げられ、R3の置換基としては、例えば、メチル基等が挙げられる。 Furthermore, examples of substituents for R 1 and R 2 in formula (1) include methyl group and vinyl group, and examples of substituents for R 3 include methyl group.
なお、式(1)中、複数のR1は互いに独立したものであり、互いに異なっていてもよいし、同じであってもよい。さらに、R2、およびR3についても同様である。 In formula (1), a plurality of R 1 are independent of each other and may be different from each other or may be the same. Furthermore, the same applies to R 2 and R 3 .
さらに、m、nは、式(1)で表されるビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1)を構成する繰り返し単位の数であり、mは0~2000の整数、nは1000~10000の整数である。mは、好ましくは0~1000であり、nは、好ましくは2000~5000である。 Furthermore, m and n are the numbers of repeating units constituting the vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1) represented by formula (1), m is an integer of 0 to 2000, and n is 1000 to 10000. is an integer of m is preferably 0-1000 and n is preferably 2000-5000.
また、式(1)で表されるビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1)の具体的構造としては、例えば下記式(1-1)で表されるものが挙げられる。 Further, specific structures of the vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1) represented by formula (1) include, for example, those represented by the following formula (1-1).
式(1-1)中、R1およびR2は、それぞれ独立して、メチル基またはビニル基であり、少なくとも一方がビニル基である。 In formula (1-1), R 1 and R 2 are each independently a methyl group or a vinyl group, and at least one is a vinyl group.
さらに、ビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1)としては、ビニル基含有量が分子内に2個以上のビニル基を有し、かつ0.4モル%以下である第1のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-1)と、ビニル基含有量が0.5~15モル%である第2のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-2)とを含有するものであるのが好ましい。シリコーンゴムの原料である生ゴムとして、一般的なビニル基含有量を有する第1のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-1)と、ビニル基含有量が高い第2のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-2)とを組み合わせることで、ビニル基を偏在化させることができ、シリコーンゴムの架橋ネットワーク中に、より効果的に架橋密度の疎密を形成することができる。その結果、より効果的にシリコーンゴムの引裂強度を高めることができる。 Furthermore, as the vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1), a first vinyl group-containing vinyl group having a vinyl group content of 2 or more vinyl groups in the molecule and not more than 0.4 mol% It contains a linear organopolysiloxane (A1-1) and a second vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-2) having a vinyl group content of 0.5 to 15 mol%. It is preferable to have As crude rubber, which is a raw material of silicone rubber, a first vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-1) having a general vinyl group content and a second vinyl group-containing linear organopolysiloxane having a high vinyl group content were used. By combining with the chain organopolysiloxane (A1-2), the vinyl groups can be unevenly distributed, and the crosslink density can be more effectively formed in the crosslink network of the silicone rubber. As a result, the tear strength of silicone rubber can be increased more effectively.
具体的には、ビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1)として、例えば、上記式(1-1)において、R1がビニル基である単位および/またはR2がビニル基である単位を、分子内に2個以上有し、かつ0.4モル%以下を含む第1のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-1)と、R1がビニル基である単位および/またはR2がビニル基である単位を、0.5~15モル%含む第2のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-2)とを用いるのが好ましい。 Specifically, as the vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1), for example, a unit in which R 1 is a vinyl group and/or a unit in which R 2 is a vinyl group in the above formula (1-1) , a first vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-1) having two or more in the molecule and containing 0.4 mol% or less, and a unit in which R 1 is a vinyl group and / or R It is preferable to use a second vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-2) containing 0.5 to 15 mol % of units in which 2 is a vinyl group.
また、第1のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-1)は、ビニル基含有量が0.01~0.2モル%であるのが好ましい。また、第2のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-2)は、ビニル基含有量が、0.8~12モル%であるのが好ましい。 The first vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-1) preferably has a vinyl group content of 0.01 to 0.2 mol %. The second vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-2) preferably has a vinyl group content of 0.8 to 12 mol %.
さらに、第1のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-1)と第2のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-2)とを組み合わせて配合する場合、(A1-1)と(A1-2)の比率は特に限定されないが、例えば、重量比で(A1-1):(A1-2)が50:50~95:5であるのが好ましく、80:20~90:10であるのがより好ましい。 Furthermore, when combining the first vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-1) and the second vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-2), (A1-1) and (A1-2) is not particularly limited, but for example, the weight ratio of (A1-1):(A1-2) is preferably 50:50 to 95:5, and 80:20 to 90: 10 is more preferred.
なお、第1および第2のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-1)および(A1-2)は、それぞれ1種のみを用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 The first and second vinyl group-containing linear organopolysiloxanes (A1-1) and (A1-2) may be used singly or in combination of two or more. good.
また、ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)は、分岐構造を有するビニル基含有分岐状オルガノポリシロキサン(A2)を含んでもよい。 The vinyl group-containing organopolysiloxane (A) may also contain a vinyl group-containing branched organopolysiloxane (A2) having a branched structure.
<<オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B)>>
本実施形態のシリコーンゴム系硬化性組成物は、オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B)を含むことができる。
オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B)は、直鎖構造を有する直鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1)と分岐構造を有する分岐状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B2)とに分類され、これらのうちのいずれか一方または双方を含むことができる。
<<Organohydrogenpolysiloxane (B)>>
The silicone rubber-based curable composition of the present embodiment can contain an organohydrogenpolysiloxane (B).
Organohydrogenpolysiloxane (B) is classified into linear organohydrogenpolysiloxane (B1) having a linear structure and branched organohydrogenpolysiloxane (B2) having a branched structure. Either or both may be included.
直鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1)は、直鎖構造を有し、かつ、Siに水素が直接結合した構造(≡Si-H)を有し、ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)のビニル基の他、シリコーンゴム系硬化性組成物に配合される成分が有するビニル基とヒドロシリル化反応し、これらの成分を架橋する重合体である。 The linear organohydrogenpolysiloxane (B1) has a linear structure and a structure (≡Si—H) in which hydrogen is directly bonded to Si, and is the vinyl group-containing organopolysiloxane (A). It is a polymer that undergoes a hydrosilylation reaction with vinyl groups other than vinyl groups contained in other components of the silicone rubber-based curable composition, thereby cross-linking these components.
直鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1)の分子量は特に限定されないが、例えば、重量平均分子量が20000以下であるのが好ましく、1000以上、10000以下であることがより好ましい。 The molecular weight of the linear organohydrogenpolysiloxane (B1) is not particularly limited.
なお、直鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1)の重量平均分子量は、例えばクロロホルムを展開溶媒としたGPC(ゲル透過クロマトグラフィー)におけるポリスチレン換算により測定することができる。 The weight average molecular weight of the linear organohydrogenpolysiloxane (B1) can be measured, for example, by polystyrene conversion in GPC (gel permeation chromatography) using chloroform as a developing solvent.
また、直鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1)は、通常、ビニル基を有しないものであるのが好ましい。これにより、直鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1)の分子内において架橋反応が進行するのを的確に防止することができる。 Also, the straight-chain organohydrogenpolysiloxane (B1) generally preferably does not have a vinyl group. Thereby, it is possible to accurately prevent the progress of the cross-linking reaction in the molecule of the linear organohydrogenpolysiloxane (B1).
以上のような直鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1)としては、例えば、下記式(2)で表される構造を有するものが好ましく用いられる。 As the linear organohydrogenpolysiloxane (B1) as described above, for example, one having a structure represented by the following formula (2) is preferably used.
式(2)中、R4は炭素数1~10の置換または非置換のアルキル基、アルケニル基、アリール基、これらを組み合わせた炭化水素基、またはヒドリド基である。炭素数1~10のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基等が挙げられ、中でも、メチル基が好ましい。炭素数1~10のアルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、ブテニル基等が挙げられる。炭素数1~10のアリール基としては、例えば、フェニル基が挙げられる。 In formula (2), R 4 is a substituted or unsubstituted alkyl group, alkenyl group, aryl group having 1 to 10 carbon atoms, a hydrocarbon group combining these groups, or a hydride group. The alkyl group having 1 to 10 carbon atoms includes, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, etc. Among them, methyl group is preferable. Examples of alkenyl groups having 1 to 10 carbon atoms include vinyl groups, allyl groups and butenyl groups. Examples of the aryl group having 1 to 10 carbon atoms include a phenyl group.
また、R5は炭素数1~10の置換または非置換のアルキル基、アルケニル基、アリール基、これらを組み合わせた炭化水素基、またはヒドリド基である。炭素数1~10のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基が挙げられ、中でも、メチル基が好ましい。炭素数1~10のアルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、ブテニル基等が挙げられる。炭素数1~10のアリール基としては、例えば、フェニル基が挙げられる。 R 5 is a substituted or unsubstituted alkyl group, alkenyl group, aryl group having 1 to 10 carbon atoms, a hydrocarbon group combining these, or a hydride group. Examples of the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms include methyl group, ethyl group and propyl group, with methyl group being preferred. Examples of alkenyl groups having 1 to 10 carbon atoms include vinyl groups, allyl groups and butenyl groups. Examples of the aryl group having 1 to 10 carbon atoms include a phenyl group.
なお、式(2)中、複数のR4は互いに独立したものであり、互いに異なっていてもよいし、同じであってもよい。R5についても同様である。ただし、複数のR4およびR5のうち、少なくとも2つ以上がヒドリド基である。 In formula (2), a plurality of R 4 are independent of each other and may be different from each other or may be the same. The same is true for R5 . However, at least two or more of the plurality of R 4 and R 5 are hydride groups.
また、R6は炭素数1~8の置換または非置換のアルキル基、アリール基、またはこれらを組み合わせた炭化水素基である。炭素数1~8のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基等が挙げられ、中でも、メチル基が好ましい。炭素数1~8のアリール基としては、例えば、フェニル基が挙げられる。複数のR6は互いに独立したものであり、互いに異なっていてもよいし、同じであってもよい。 R 6 is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an aryl group, or a hydrocarbon group combining these. The alkyl group having 1 to 8 carbon atoms includes, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, etc. Among them, methyl group is preferred. Examples of the aryl group having 1 to 8 carbon atoms include a phenyl group. A plurality of R 6 are independent from each other and may be different from each other or may be the same.
なお、式(2)中のR4,R5,R6の置換基としては、例えば、メチル基、ビニル基等が挙げられ、分子内の架橋反応を防止する観点から、メチル基が好ましい。 Examples of substituents for R 4 , R 5 and R 6 in formula (2) include methyl group and vinyl group, with methyl group being preferred from the viewpoint of preventing intramolecular cross-linking reaction.
さらに、m、nは、式(2)で表される直鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1)を構成する繰り返し単位の数であり、mは2~150の整数、nは2~150の整数である。好ましくは、mは2~100の整数、nは2~100の整数である。 Furthermore, m and n are the numbers of repeating units constituting the linear organohydrogenpolysiloxane (B1) represented by formula (2), m is an integer of 2 to 150, and n is an integer of 2 to 150. is an integer. Preferably, m is an integer from 2-100 and n is an integer from 2-100.
なお、直鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1)は、1種のみを単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 In addition, linear organohydrogenpolysiloxane (B1) may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
分岐状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B2)は、分岐構造を有するため、架橋密度が高い領域を形成し、シリコーンゴムの系中の架橋密度の疎密構造形成に大きく寄与する成分である。また、上記直鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1)同様、Siに水素が直接結合した構造(≡Si-H)を有し、ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)のビニル基の他、シリコーンゴム系硬化性組成物に配合される成分のビニル基とヒドロシリル化反応し、これら成分を架橋する重合体である。 Since the branched organohydrogenpolysiloxane (B2) has a branched structure, it is a component that forms regions with a high crosslink density and greatly contributes to the formation of a loose and dense crosslink density structure in the silicone rubber system. Further, like the linear organohydrogenpolysiloxane (B1), it has a structure (≡Si—H) in which hydrogen is directly bonded to Si, and in addition to the vinyl group of the vinyl group-containing organopolysiloxane (A), silicone It is a polymer that undergoes a hydrosilylation reaction with the vinyl groups of the components blended in the rubber-based curable composition to crosslink these components.
また、分岐状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B2)の比重は、0.9~0.95の範囲である。 Further, the branched organohydrogenpolysiloxane (B2) has a specific gravity in the range of 0.9 to 0.95.
さらに、分岐状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B2)は、通常、ビニル基を有しないものであるのが好ましい。これにより、分岐状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B2)の分子内において架橋反応が進行するのを的確に防止することができる。 Furthermore, it is generally preferred that the branched organohydrogenpolysiloxane (B2) does not have a vinyl group. Thereby, it is possible to accurately prevent the progress of the cross-linking reaction in the molecule of the branched organohydrogenpolysiloxane (B2).
また、分岐状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B2)としては、下記平均組成式(c)で示されるものが好ましい。 As the branched organohydrogenpolysiloxane (B2), those represented by the following average compositional formula (c) are preferred.
平均組成式(c)
(Ha(R7)3-aSiO1/2)m(SiO4/2)n
(式(c)において、R7は一価の有機基、aは1~3の範囲の整数、mはHa(R7)3-aSiO1/2単位の数、nはSiO4/2単位の数である)
Average composition formula (c)
(H a (R 7 ) 3-a SiO 1/2 ) m (SiO 4/2 ) n
(In formula (c), R 7 is a monovalent organic group, a is an integer ranging from 1 to 3, m is the number of H a (R 7 ) 3-a SiO 1/2 units, n is SiO 4/ is a number of 2 units)
式(c)において、R7は一価の有機基であり、好ましくは、炭素数1~10の置換または非置換のアルキル基、アリール基、またはこれらを組み合わせた炭化水素基である。炭素数1~10のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基等が挙げられ、中でも、メチル基が好ましい。炭素数1~10のアリール基としては、例えば、フェニル基が挙げられる。 In formula (c), R 7 is a monovalent organic group, preferably a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group, or a hydrocarbon group combining these. The alkyl group having 1 to 10 carbon atoms includes, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, etc. Among them, methyl group is preferred. Examples of the aryl group having 1 to 10 carbon atoms include a phenyl group.
式(c)において、aは、ヒドリド基(Siに直接結合する水素原子)の数であり、1~3の範囲の整数、好ましくは1である。 In formula (c), a is the number of hydride groups (hydrogen atoms directly bonded to Si) and is an integer in the range of 1-3, preferably 1.
また、式(c)において、mはHa(R7)3-aSiO1/2単位の数、nはSiO4/2単位の数である。 In formula (c), m is the number of H a (R 7 ) 3-a SiO 1/2 units, and n is the number of SiO 4/2 units.
分岐状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B2)は分岐状構造を有する。直鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1)と分岐状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B2)は、その構造が直鎖状か分岐状かという点で異なり、Siの数を1とした時のSiに結合するアルキル基Rの数(R/Si)が、直鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1)では1.8~2.1、分岐状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B2)では0.8~1.7の範囲となる。 The branched organohydrogenpolysiloxane (B2) has a branched structure. The linear organohydrogenpolysiloxane (B1) and the branched organohydrogenpolysiloxane (B2) differ in that their structures are linear or branched. The number of bound alkyl groups R (R/Si) is 1.8 to 2.1 for the linear organohydrogenpolysiloxane (B1) and 0.8 to 1 for the branched organohydrogenpolysiloxane (B2). .7 range.
なお、分岐状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B2)は、分岐構造を有しているため、例えば、窒素雰囲気下、1000℃まで昇温速度10℃/分で加熱した際の残渣量が5%以上となる。これに対して、直鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1)は、直鎖状であるため、上記条件で加熱した後の残渣量はほぼゼロとなる。 Since the branched organohydrogenpolysiloxane (B2) has a branched structure, for example, when heated to 1000° C. at a heating rate of 10° C./min in a nitrogen atmosphere, the residual amount is 5% or more. becomes. On the other hand, since the straight-chain organohydrogenpolysiloxane (B1) is straight-chain, the amount of residue after heating under the above conditions is almost zero.
また、分岐状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B2)の具体例としては、下記式(3)で表される構造を有するものが挙げられる。 Specific examples of the branched organohydrogenpolysiloxane (B2) include those having a structure represented by the following formula (3).
式(3)中、R7は炭素数1~8の置換または非置換のアルキル基、アリール基、またはこれらを組み合わせた炭化水素基、もしくは水素原子である。炭素数1~8のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基等が挙げられ、中でも、メチル基が好ましい。炭素数1~8のアリール基としては、例えば、フェニル基が挙げられる。R7の置換基としては、例えば、メチル基等が挙げられる。 In formula (3), R 7 is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an aryl group, a hydrocarbon group combining these, or a hydrogen atom. The alkyl group having 1 to 8 carbon atoms includes, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, etc. Among them, methyl group is preferred. Examples of the aryl group having 1 to 8 carbon atoms include a phenyl group. Examples of the substituent of R7 include a methyl group and the like.
なお、式(3)中、複数のR7は互いに独立したものであり、互いに異なっていてもよいし、同じであってもよい。 In formula (3), a plurality of R 7 are independent of each other and may be different from each other or may be the same.
また、式(3)中、「-O-Si≡」は、Siが三次元に広がる分岐構造を有することを表している。 In formula (3), "--O--Si.ident." represents that Si has a branched structure extending three-dimensionally.
なお、分岐状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B2)は、1種のみを単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 The branched organohydrogenpolysiloxane (B2) may be used alone or in combination of two or more.
また、直鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1)と分岐状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B2)において、Siに直接結合する水素原子(ヒドリド基)の量は、それぞれ、特に限定されない。ただし、シリコーンゴム系硬化性組成物において、ビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1)中のビニル基1モルに対し、直鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1)と分岐状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B2)の合計のヒドリド基量が、0.5~5モルとなる量が好ましく、1~3.5モルとなる量がより好ましい。これにより、直鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1)および分岐状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B2)と、ビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1)との間で、架橋ネットワークを確実に形成させることができる。 Moreover, in the linear organohydrogenpolysiloxane (B1) and the branched organohydrogenpolysiloxane (B2), the amount of hydrogen atoms (hydride groups) directly bonded to Si is not particularly limited. However, in the silicone rubber-based curable composition, linear organohydrogenpolysiloxane (B1) and branched organohydrogenpolysiloxane are The total amount of hydride groups in the siloxane (B2) is preferably from 0.5 to 5 mol, more preferably from 1 to 3.5 mol. As a result, a crosslinked network is reliably formed between the linear organohydrogenpolysiloxane (B1), the branched organohydrogenpolysiloxane (B2), and the vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1). can be made
<<シリカ粒子(C)>>
本実施形態のシリコーンゴム系硬化性組成物は、シリカ粒子(C)を含むことができる。
<<Silica particles (C)>>
The silicone rubber-based curable composition of the present embodiment can contain silica particles (C).
シリカ粒子(C)としては、特に限定されないが、例えば、ヒュームドシリカ、焼成シリカ、沈降シリカ等が用いられる。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。 Silica particles (C) are not particularly limited, but for example, fumed silica, pyrogenic silica, precipitated silica and the like are used. These may be used alone or in combination of two or more.
シリカ粒子(C)は、例えば、BET法による比表面積が例えば50~400m2/gであるのが好ましく、100~400m2/gであるのがより好ましい。また、シリカ粒子(C)の平均一次粒径は、例えば1~100nmであるのが好ましく、5~20nm程度であるのがより好ましい。 The silica particles (C) preferably have a BET specific surface area of, for example, 50 to 400 m 2 /g, more preferably 100 to 400 m 2 /g. Also, the average primary particle size of the silica particles (C) is preferably, for example, 1 to 100 nm, more preferably about 5 to 20 nm.
シリカ粒子(C)として、かかる比表面積および平均粒径の範囲内であるものを用いることにより、形成されるシリコーンゴムの硬さや機械的強度の向上、特に引張強度の向上をさせることができる。 By using silica particles (C) having a specific surface area and an average particle size within the above ranges, the hardness and mechanical strength of the silicone rubber formed can be improved, particularly the tensile strength can be improved.
<<シランカップリング剤(D)>>
本実施形態のシリコーンゴム系硬化性組成物は、シランカップリング剤(D)を含むことができる。
シランカップリング剤(D)は、加水分解性基を有することができる。加水分解基が水により加水分解されて水酸基になり、この水酸基がシリカ粒子(C)表面の水酸基と脱水縮合反応することで、シリカ粒子(C)の表面改質を行うことができる。
<<Silane coupling agent (D)>>
The silicone rubber-based curable composition of the present embodiment can contain a silane coupling agent (D).
Silane coupling agent (D) can have a hydrolyzable group. The hydrolyzable group is hydrolyzed with water to form a hydroxyl group, and the hydroxyl group undergoes a dehydration condensation reaction with the hydroxyl group on the surface of the silica particle (C), thereby modifying the surface of the silica particle (C).
また、このシランカップリング剤(D)は、疎水性基を有するシランカップリング剤を含むことができる。これにより、シリカ粒子(C)の表面にこの疎水性基が付与されるため、シリコーンゴム系硬化性組成物中ひいてはシリコーンゴム中において、シリカ粒子(C)の凝集力が低下(シラノール基による水素結合による凝集が少なくなる)し、その結果、シリコーンゴム系硬化性組成物中のシリカ粒子の分散性が向上すると推測される。これにより、シリカ粒子とゴムマトリックスとの界面が増加し、シリカ粒子の補強効果が増大する。さらに、ゴムのマトリックス変形の際、マトリックス内でのシリカ粒子の滑り性が向上すると推測される。そして、シリカ粒子(C)の分散性の向上及び滑り性の向上によって、シリカ粒子(C)によるシリコーンゴムの機械的強度(例えば、引張強度や引裂強度など)が向上する。 Moreover, this silane coupling agent (D) can contain a silane coupling agent having a hydrophobic group. As a result, the hydrophobic group is imparted to the surface of the silica particles (C), so that the cohesive force of the silica particles (C) in the silicone rubber-based curable composition and further in the silicone rubber is reduced (hydrogen aggregation due to bonding is reduced), and as a result, it is presumed that the dispersibility of the silica particles in the silicone rubber-based curable composition is improved. This increases the interface between the silica particles and the rubber matrix, increasing the reinforcing effect of the silica particles. Furthermore, it is presumed that the slipperiness of the silica particles in the matrix is improved when the rubber matrix is deformed. The improved dispersibility and slipperiness of the silica particles (C) improve the mechanical strength (for example, tensile strength and tear strength) of the silicone rubber due to the silica particles (C).
さらに、シランカップリング剤(D)は、ビニル基を有するシランカップリング剤を含むことができる。これにより、シリカ粒子(C)の表面にビニル基が導入される。そのため、シリコーンゴム系硬化性組成物の硬化の際、すなわち、ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)が有するビニル基と、オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B)が有するヒドリド基とがヒドロシリル化反応して、これらによるネットワーク(架橋構造)が形成される際に、シリカ粒子(C)が有するビニル基も、オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B)が有するヒドリド基とのヒドロシリル化反応に関与するため、ネットワーク中にシリカ粒子(C)も取り込まれるようになる。これにより、形成されるシリコーンゴムの低硬度化および高モジュラス化を図ることができる。 Furthermore, the silane coupling agent (D) can contain a silane coupling agent having a vinyl group. As a result, vinyl groups are introduced onto the surfaces of the silica particles (C). Therefore, during curing of the silicone rubber-based curable composition, that is, a hydrosilylation reaction occurs between the vinyl group of the vinyl group-containing organopolysiloxane (A) and the hydride group of the organohydrogenpolysiloxane (B). , When a network (crosslinked structure) is formed by these, the vinyl groups possessed by the silica particles (C) also participate in the hydrosilylation reaction with the hydride groups possessed by the organohydrogenpolysiloxane (B). Silica particles (C) also come to be taken in. As a result, it is possible to reduce the hardness and increase the modulus of the formed silicone rubber.
シランカップリング剤(D)としては、疎水性基を有するシランカップリング剤およびビニル基を有するシランカップリング剤を併用することができる。 As the silane coupling agent (D), a silane coupling agent having a hydrophobic group and a silane coupling agent having a vinyl group can be used in combination.
シランカップリング剤(D)としては、例えば、下記式(4)で表わされるものが挙げられる。 Examples of the silane coupling agent (D) include those represented by the following formula (4).
Yn-Si-(X)4-n・・・(4)
上記式(4)中、nは1~3の整数を表わす。Yは、疎水性基、親水性基またはビニル基を有するもののうちのいずれかの官能基を表わし、nが1の時は疎水性基であり、nが2または3の時はその少なくとも1つが疎水性基である。Xは、加水分解性基を表わす。
Yn -Si-(X) 4-n (4)
In the above formula (4), n represents an integer of 1-3. Y represents a functional group having a hydrophobic group, a hydrophilic group or a vinyl group, and when n is 1 it is a hydrophobic group, and when n is 2 or 3 at least one of It is a hydrophobic group. X represents a hydrolyzable group.
疎水性基は、炭素数1~6のアルキル基、アリール基、またはこれらを組み合わせた炭化水素基であり、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、フェニル基等が挙げられ、中でも、特に、メチル基が好ましい。 The hydrophobic group is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group, or a hydrocarbon group having a combination thereof, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a phenyl group, and the like. Methyl groups are preferred.
また、親水性基は、例えば、水酸基、スルホン酸基、カルボキシル基またはカルボニル基等が挙げられ、中でも、特に、水酸基が好ましい。なお、親水性基は、官能基として含まれていてもよいが、シランカップリング剤(D)に疎水性を付与するという観点からは含まれていないのが好ましい。 Moreover, the hydrophilic group includes, for example, a hydroxyl group, a sulfonic acid group, a carboxyl group, a carbonyl group, etc. Among them, a hydroxyl group is particularly preferable. The hydrophilic group may be contained as a functional group, but is preferably not contained from the viewpoint of imparting hydrophobicity to the silane coupling agent (D).
さらに、加水分解性基は、メトキシ基、エトキシ基のようなアルコキシ基、クロロ基またはシラザン基等が挙げられ、中でも、シリカ粒子(C)との反応性が高いことから、シラザン基が好ましい。なお、加水分解性基としてシラザン基を有するものは、その構造上の特性から、上記式(4)中の(Yn-Si-)の構造を2つ有するものとなる。 Further, the hydrolyzable group includes an alkoxy group such as a methoxy group and an ethoxy group, a chloro group, a silazane group, and the like. Among them, a silazane group is preferable because of its high reactivity with the silica particles (C). A compound having a silazane group as a hydrolyzable group has two structures of (Y n —Si—) in the above formula (4) due to its structural characteristics.
上記式(4)で表されるシランカップリング剤(D)の具体例は、例えば、官能基として疎水性基を有するものとして、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、n-プロピルトリメトキシシラン、n-プロピルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシランのようなアルコキシシラン;メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、フェニルトリクロロシランのようなクロロシラン;ヘキサメチルジシラザンが挙げられ、官能基としてビニル基を有するものとして、メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシランのようなアルコキシシラン;ビニルトリクロロシラン、ビニルメチルジクロロシランのようなクロロシラン;ジビニルテトラメチルジシラザンが挙げられるが、中でも、上記記載を考慮すると、特に、疎水性基を有するものとしてはヘキサメチルジシラザン、ビニル基を有するものとしてはジビニルテトラメチルジシラザンであるのが好ましい。 Specific examples of the silane coupling agent (D) represented by the above formula (4) include, for example, those having a hydrophobic group as a functional group, such as methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, methyltrimethoxysilane, Alkoxysilanes such as ethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, phenyltriethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, hexyltriethoxysilane, decyltrimethoxysilane; methyltrichlorosilane; chlorosilanes such as dimethyldichlorosilane, trimethylchlorosilane, phenyltrichlorosilane; hexamethyldisilazane; alkoxysilanes such as propylmethyldiethoxysilane, methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinylmethyldimethoxysilane; chlorosilanes such as vinyltrichlorosilane, vinylmethyldichlorosilane; Among them, hexamethyldisilazane is particularly preferable as one having a hydrophobic group, and divinyltetramethyldisilazane as one having a vinyl group, in view of the above description.
<<白金または白金化合物(E)>>
本実施形態のシリコーンゴム系硬化性組成物は、白金または白金化合物(E)を含むことができる。
白金または白金化合物(E)は、硬化の際の触媒として作用する触媒成分である。白金または白金化合物(E)の添加量は触媒量である。
<<platinum or platinum compound (E)>>
The silicone rubber-based curable composition of this embodiment can contain platinum or a platinum compound (E).
Platinum or a platinum compound (E) is a catalytic component that acts as a catalyst during curing. The amount of platinum or platinum compound (E) added is a catalytic amount.
白金または白金化合物(E)としては、公知のものを使用することができ、例えば、白金黒、白金をシリカやカーボンブラック等に担持させたもの、塩化白金酸または塩化白金酸のアルコール溶液、塩化白金酸とオレフィンの錯塩、塩化白金酸とビニルシロキサンとの錯塩等が挙げられる。 As the platinum or platinum compound (E), a known one can be used, for example, platinum black, platinum supported on silica or carbon black, chloroplatinic acid or an alcohol solution of chloroplatinic acid, A complex salt of platinic acid and olefin, a complex salt of chloroplatinic acid and vinyl siloxane, and the like are included.
なお、白金または白金化合物(E)は、1種のみを単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 In addition, platinum or a platinum compound (E) may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
本実施形態のシリコーンゴム系硬化性組成物は、有機過酸化物(H)を含むことができる。有機過酸化物(H)は、触媒として作用する成分である。有機過酸化物(H)の添加量は触媒量である。有機過酸化物(H)は、オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B)および白金または白金化合物(E)に代えて、またはオルガノハイドロジェンポリシロキサン(B)および白金または白金化合物(E)と有機過酸化物(H)を併用して使用することができる。 The silicone rubber-based curable composition of this embodiment can contain an organic peroxide (H). Organic peroxide (H) is a component that acts as a catalyst. The amount of organic peroxide (H) added is a catalytic amount. The organic peroxide (H) is used in place of the organohydrogenpolysiloxane (B) and platinum or a platinum compound (E), or in combination with the organohydrogenpolysiloxane (B) and platinum or a platinum compound (E) and an organic peroxide. (H) can be used in combination.
有機過酸化物(H)としては、例えば、ケトンパーオキサイド類、ジアシルパーオキサイド類、ハイドロパーオキサイド類、ジアルキルパーオキサイド類、パーオキシケタール類、アルキルパーエステル類、パーオキシエステル類およびパーオキシジカーボネート類が挙げられ、具体的には、例えばベンゾイルパーオキサイド、2,4-ジクロロベンゾイルパーオキサイド、p-メチルベンゾイルパーオキサイド、o-メチルベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、2,5-ジメチル-ビス(2,5-t-ブチルパーオキシ)ヘキサン、ジ-t-ブチルパーオキサイド、t-ブチルパーベンゾエート、1,6-ヘキサンジオール-ビス-t-ブチルパーオキシカーボネート等が挙げられる。 Examples of organic peroxides (H) include ketone peroxides, diacyl peroxides, hydroperoxides, dialkyl peroxides, peroxyketals, alkyl peresters, peroxyesters and peroxydioxides. carbonates, and specific examples include benzoyl peroxide, 2,4-dichlorobenzoyl peroxide, p-methylbenzoyl peroxide, o-methylbenzoyl peroxide, dicumyl peroxide, 2,5-dimethyl- bis(2,5-t-butylperoxy)hexane, di-t-butylperoxide, t-butylperbenzoate, 1,6-hexanediol-bis-t-butylperoxycarbonate and the like.
<<水(F)>>
また、本実施形態のシリコーンゴム系硬化性組成物には、上記成分(A)~(E)以外に、水(F)が含まれていてもよい。
<<Water (F)>>
Further, the silicone rubber-based curable composition of the present embodiment may contain water (F) in addition to the above components (A) to (E).
水(F)は、シリコーンゴム系硬化性組成物に含まれる各成分を分散させる分散媒として機能するとともに、シリカ粒子(C)とシランカップリング剤(D)との反応に寄与する成分である。そのため、シリコーンゴム中において、シリカ粒子(C)とシランカップリング剤(D)とを、より確実に互いに連結したものとすることができ、全体として均一な特性を発揮することができる。 Water (F) is a component that functions as a dispersion medium for dispersing each component contained in the silicone rubber-based curable composition and contributes to the reaction between the silica particles (C) and the silane coupling agent (D). . Therefore, the silica particles (C) and the silane coupling agent (D) can be linked to each other more reliably in the silicone rubber, and uniform properties can be exhibited as a whole.
さらに、本実施形態のシリコーンゴム系硬化性組成物は、上記(A)~(F)成分の他、シリコーンゴム系硬化性組成物に配合される公知の添加成分を含有していてもよい。例えば、珪藻土、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化セリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛、ガラスウール、マイカ等が挙げられる。その他、分散剤、顔料、染料、帯電防止剤、酸化防止剤、難燃剤、熱伝導性向上剤等を適宜配合することができる。 Furthermore, the silicone rubber-based curable composition of the present embodiment may contain, in addition to the above components (A) to (F), known additive components blended in silicone rubber-based curable compositions. Examples thereof include diatomaceous earth, iron oxide, zinc oxide, titanium oxide, barium oxide, magnesium oxide, cerium oxide, calcium carbonate, magnesium carbonate, zinc carbonate, glass wool, and mica. In addition, dispersants, pigments, dyes, antistatic agents, antioxidants, flame retardants, thermal conductivity improvers, and the like can be blended as appropriate.
なお、シリコーンゴム系硬化性組成物において、各成分の含有割合は特に限定されないが、例えば、以下のように設定される。 In addition, although the content ratio of each component in the silicone rubber-based curable composition is not particularly limited, it is set as follows, for example.
本実施形態において、シリカ粒子(C)の含有量の上限値は、ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)の合計量100重量部に対し、例えば、60重量部以下でもよく、好ましくは50重量部以下でもよく、さらに好ましくは35重量部以下でもよい。これにより、硬さや引張強度等の機械的強度のバランスを図ることができる。また、シリカ粒子(C)の含有量の下限値は、ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)の合計量100重量部に対し、特に限定されないが、例えば、20重量部以上でもよい。 In the present embodiment, the upper limit of the content of the silica particles (C) may be, for example, 60 parts by weight or less, preferably 50 parts by weight, with respect to 100 parts by weight of the total amount of the vinyl group-containing organopolysiloxane (A). or less, and more preferably 35 parts by weight or less. This makes it possible to balance mechanical strength such as hardness and tensile strength. Moreover, the lower limit of the content of the silica particles (C) is not particularly limited to 100 parts by weight of the total amount of the vinyl group-containing organopolysiloxane (A), but may be, for example, 20 parts by weight or more.
シランカップリング剤(D)は、ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)100重量部に対し、例えば、シランカップリング剤(D)が5重量部以上100重量部以下の割合で含有するのが好ましく、5重量部以上40重量部以下の割合で含有するのがより好ましい。
これにより、シリカ粒子(C)のシリコーンゴム系硬化性組成物中における分散性を確実に向上させることができる。
The silane coupling agent (D) preferably contains, for example, 5 parts by weight or more and 100 parts by weight or less of the silane coupling agent (D) with respect to 100 parts by weight of the vinyl group-containing organopolysiloxane (A). , more preferably 5 parts by weight or more and 40 parts by weight or less.
Thereby, the dispersibility of the silica particles (C) in the silicone rubber-based curable composition can be reliably improved.
オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B)の含有量は、具体的にビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)及びシリカ粒子(C)及びシランカップリング剤(D)の合計量100重量部に対して、例えば、0.5重量部以上20重量部以下の割合で含有することが好ましく、0.8重量部以上15重量部以下の割合で含有するのがより好ましい。(B)の含有量が前記範囲内であることで、より効果的な硬化反応ができる可能性がある。 The content of the organohydrogenpolysiloxane (B) is specifically based on 100 parts by weight of the total amount of the vinyl group-containing organopolysiloxane (A), the silica particles (C) and the silane coupling agent (D), for example , preferably 0.5 to 20 parts by weight, more preferably 0.8 to 15 parts by weight. When the content of (B) is within the above range, a more effective curing reaction may be possible.
白金または白金化合物(E)の含有量は、触媒量を意味し、適宜設定することができるが、具体的にビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)、シリカ粒子(C)、シランカップリング剤(D)の合計量100重量部に対して、本成分中の白金族金属が重量単位で0.01~1000ppmとなる量であり、好ましくは、0.1~500ppmとなる量である。白金または白金化合物(E)の含有量を上記下限値以上とすることにより、得られるシリコーンゴム組成物を十分硬化させることができる。白金または白金化合物(E)の含有量を上記上限値以下とすることにより、得られるシリコーンゴム組成物の硬化速度を向上させることができる。 The content of platinum or platinum compound (E) means the amount of catalyst and can be set as appropriate. Specifically, vinyl group-containing organopolysiloxane (A), silica particles (C), silane coupling agent ( The amount of the platinum group metal in this component is 0.01 to 1000 ppm, preferably 0.1 to 500 ppm, per 100 parts by weight of D). By setting the content of platinum or platinum compound (E) to the above lower limit or more, the resulting silicone rubber composition can be sufficiently cured. By setting the content of platinum or platinum compound (E) to the above upper limit or less, the curing speed of the obtained silicone rubber composition can be improved.
有機過酸化物(H)の含有量は、触媒量を意味し、適宜設定することができるが、具体的にビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)、シリカ粒子(C)、シランカップリング剤(D)の合計量100重量部に対して、例えば、0.001重量部以上、好ましくは0.005重量部以上、より好ましくは0.01重量部以上である。これにより、硬化物としての最低限の強度を担保することができる。また、有機過酸化物(H)の含有量の上限値は、ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)、シリカ粒子(C)、シランカップリング剤(D)の合計量100重量部に対して、例えば、10重量部以下、好ましくは5重量部以下、より好ましくは3重量部以下である。これにより、副生成物による影響を抑制できる。 The content of the organic peroxide (H) means the amount of catalyst and can be set as appropriate. It is, for example, 0.001 parts by weight or more, preferably 0.005 parts by weight or more, and more preferably 0.01 parts by weight or more with respect to 100 parts by weight of the total amount of D). Thereby, the minimum strength as a cured product can be ensured. Further, the upper limit of the content of the organic peroxide (H) is, relative to the total amount of 100 parts by weight of the vinyl group-containing organopolysiloxane (A), the silica particles (C), and the silane coupling agent (D), For example, it is 10 parts by weight or less, preferably 5 parts by weight or less, more preferably 3 parts by weight or less. Thereby, the influence by a by-product can be suppressed.
さらに、水(F)を含有する場合、その含有量は、適宜設定することができるが、具体的には、シランカップリング剤(D)100重量部に対して、例えば、10~100重量部の範囲であるのが好ましく、30~70重量部の範囲であるのがより好ましい。これにより、シランカップリング剤(D)とシリカ粒子(C)との反応をより確実に進行させることができる。 Furthermore, when water (F) is contained, its content can be appropriately set, specifically, for 100 parts by weight of the silane coupling agent (D), for example, 10 to 100 parts by weight and more preferably 30 to 70 parts by weight. This allows the reaction between the silane coupling agent (D) and the silica particles (C) to proceed more reliably.
<シリコーンゴムの製造方法>
次に、本実施形態のシリコーンゴムの製造方法について説明する。
本実施形態のシリコーンゴムの製造方法としては、シリコーンゴム系硬化性組成物を調製し、このシリコーンゴム系硬化性組成物を硬化させることによりシリコーンゴムを得ることができる。
以下、詳述する。
<Method for producing silicone rubber>
Next, a method for producing the silicone rubber of this embodiment will be described.
As a method for producing the silicone rubber of the present embodiment, the silicone rubber can be obtained by preparing a silicone rubber-based curable composition and curing the silicone rubber-based curable composition.
Details will be described below.
まず、シリコーンゴム系硬化性組成物の各成分を、任意の混練装置により、均一に混合してシリコーンゴム系硬化性組成物を調製する。 First, each component of the silicone rubber-based curable composition is uniformly mixed using any kneading device to prepare the silicone rubber-based curable composition.
[1]たとえば、ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)と、シリカ粒子(C)と、シランカップリング剤(D)とを所定量秤量し、その後、任意の混練装置により、混練することで、これら各成分(A)、(C)、(D)を含有する混練物を得る。 [1] For example, a vinyl group-containing organopolysiloxane (A), silica particles (C), and a silane coupling agent (D) are weighed in predetermined amounts, and then kneaded with an arbitrary kneading device, A kneaded material containing these components (A), (C) and (D) is obtained.
なお、この混練物は、予めビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)とシランカップリング剤(D)とを混練し、その後、シリカ粒子(C)を混練(混合)して得るのが好ましい。これにより、ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)中におけるシリカ粒子(C)の分散性がより向上する。 The kneaded product is preferably obtained by previously kneading the vinyl group-containing organopolysiloxane (A) and the silane coupling agent (D), and then kneading (mixing) the silica particles (C). This further improves the dispersibility of the silica particles (C) in the vinyl group-containing organopolysiloxane (A).
また、この混練物を得る際には、水(F)を必要に応じて、各成分(A)、(C)、および(D)の混練物に添加するようにしてもよい。これにより、シランカップリング剤(D)とシリカ粒子(C)との反応をより確実に進行させることができる。 Further, when obtaining this kneaded product, water (F) may be added to the kneaded product of each component (A), (C), and (D), if necessary. This allows the reaction between the silane coupling agent (D) and the silica particles (C) to proceed more reliably.
さらに、各成分(A)、(C)、(D)の混練は、第1温度で加熱する第1ステップと、第2温度で加熱する第2ステップとを経るようにするのが好ましい。これにより、第1ステップにおいて、シリカ粒子(C)の表面をカップリング剤(D)で表面処理することができるとともに、第2ステップにおいて、シリカ粒子(C)とカップリング剤(D)との反応で生成した副生成物を混練物中から確実に除去することができる。その後、必要に応じて、得られた混練物に対して、成分(A)を添加し、更に混練してもよい。これにより、混練物の成分のなじみを向上させることができる。 Further, the kneading of the components (A), (C) and (D) is preferably carried out through a first step of heating at a first temperature and a second step of heating at a second temperature. As a result, in the first step, the surface of the silica particles (C) can be surface-treated with the coupling agent (D), and in the second step, the silica particles (C) and the coupling agent (D) By-products generated in the reaction can be reliably removed from the kneaded material. After that, if necessary, the component (A) may be added to the obtained kneaded product and further kneaded. This makes it possible to improve the familiarity of the components of the kneaded product.
第1温度は、例えば、40~120℃程度であるのが好ましく、例えば、60~90℃程度であるのがより好ましい。第2温度は、例えば、130~210℃程度であるのが好ましく、例えば、160~180℃程度であるのがより好ましい。 The first temperature is preferably, for example, about 40 to 120.degree. C., and more preferably, for example, about 60 to 90.degree. The second temperature is, for example, preferably about 130 to 210.degree. C., more preferably about 160 to 180.degree.
また、第1ステップにおける雰囲気は、窒素雰囲気下のような不活性雰囲気下であるのが好ましく、第2ステップにおける雰囲気は、減圧雰囲気下であるのが好ましい。 Moreover, the atmosphere in the first step is preferably an inert atmosphere such as a nitrogen atmosphere, and the atmosphere in the second step is preferably a reduced-pressure atmosphere.
さらに、第1ステップの時間は、例えば、0.3~1.5時間程度であるのが好ましく、0.5~1.2時間程度であるのがより好ましい。第2ステップの時間は、例えば、0.7~3.0時間程度であるのが好ましく、1.0~2.0時間程度であるのがより好ましい。 Furthermore, the time for the first step is preferably, for example, about 0.3 to 1.5 hours, more preferably about 0.5 to 1.2 hours. The time for the second step is, for example, preferably about 0.7 to 3.0 hours, more preferably about 1.0 to 2.0 hours.
第1ステップおよび第2ステップを、上記のような条件とすることで、前記効果をより顕著に得ることができる。 By setting the first step and the second step under the above conditions, the above effect can be obtained more significantly.
[2]次に、オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B)と、白金または白金化合物(E)とを所定量秤量し、その後、任意の混練装置を用いて、上記工程[1]で調製した混練物に、各成分(B)、(E)を混練することで、シリコーンゴム系硬化性組成物を得る。得られたシリコーンゴム系硬化性組成物は溶剤を含むペーストであってもよい。 [2] Next, the organohydrogenpolysiloxane (B) and the platinum or platinum compound (E) are weighed in predetermined amounts, and then the kneaded product prepared in the above step [1] using any kneading device. Then, the respective components (B) and (E) are kneaded to obtain a silicone rubber-based curable composition. The obtained silicone rubber-based curable composition may be a paste containing a solvent.
なお、この各成分(B)、(E)の混練の際には、予め上記工程[1]で調製した混練物とオルガノハイドロジェンポリシロキサン(B)とを、上記工程[1]で調製した混練物と白金または白金化合物(E)とを混練し、その後、それぞれの混練物を混練するのが好ましい。これにより、ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)とオルガノハイドロジェンポリシロキサン(B)との反応を進行させることなく、各成分(A)~(E)をシリコーンゴム系硬化性組成物中に確実に分散させることができる。 When kneading the components (B) and (E), the kneaded product previously prepared in the above step [1] and the organohydrogenpolysiloxane (B) were prepared in the above step [1]. It is preferable to knead the kneaded material with platinum or the platinum compound (E), and then knead the respective kneaded materials. This ensures that each component (A) to (E) is contained in the silicone rubber-based curable composition without allowing the reaction between the vinyl group-containing organopolysiloxane (A) and the organohydrogenpolysiloxane (B) to proceed. can be distributed in
各成分(B)、(E)を混練する際の温度は、ロール設定温度として、例えば、10~70℃程度であるのが好ましく、25~30℃程度であるのがより好ましい。 The temperature at which the components (B) and (E) are kneaded is preferably, for example, about 10 to 70°C, more preferably about 25 to 30°C, as the set temperature of the rolls.
さらに、混練する時間は、例えば、5分~1時間程度であるのが好ましく、10~40分程度であるのがより好ましい。 Further, the kneading time is preferably about 5 minutes to 1 hour, more preferably about 10 to 40 minutes.
上記工程[1]および上記工程[2]において、温度を上記範囲内とすることにより、ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)とオルガノハイドロジェンポリシロキサン(B)との反応の進行をより的確に防止または抑制することができる。また、上記工程[1]および上記工程[2]において、混練時間を上記範囲内とすることにより、各成分(A)~(E)をシリコーンゴム系硬化性組成物中により確実に分散させることができる。 In the steps [1] and [2], the reaction between the vinyl group-containing organopolysiloxane (A) and the organohydrogenpolysiloxane (B) proceeds more accurately by setting the temperature within the above range. can be prevented or suppressed; In addition, by setting the kneading time within the above range in steps [1] and [2], each component (A) to (E) can be more reliably dispersed in the silicone rubber-based curable composition. can be done.
なお、各工程[1]、[2]において使用される混練装置としては、特に限定されないが、例えば、ニーダー、2本ロール、バンバリーミキサー(連続ニーダー)、加圧ニーダー等を用いることができる。 The kneading device used in steps [1] and [2] is not particularly limited, but for example, a kneader, two rolls, a Banbury mixer (continuous kneader), a pressure kneader, etc. can be used.
また、本工程[2]において、混練物中に1-エチニルシクロヘキサノールのような反応抑制剤を添加するようにしてもよい。これにより、混練物の温度が比較的高い温度に設定されたとしても、ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)とオルガノハイドロジェンポリシロキサン(B)との反応の進行をより的確に防止または抑制することができる。 In step [2], a reaction inhibitor such as 1-ethynylcyclohexanol may be added to the kneaded product. As a result, even if the temperature of the kneaded product is set to a relatively high temperature, the progress of the reaction between the vinyl group-containing organopolysiloxane (A) and the organohydrogenpolysiloxane (B) can be more accurately prevented or suppressed. be able to.
また、本工程[2]において、オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B)と白金または白金化合物(E)に代えて、またはオルガノハイドロジェンポリシロキサン(B)と白金または白金化合物(E)と併用して、有機過酸化物(H)を添加してもよい。有機過酸化物(H)を混練する際の温度、時間等の好ましい条件、使用する装置については、前記オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B)と白金または白金化合物(E)とを混練する際の条件と同様である。 Further, in this step [2], in place of the organohydrogenpolysiloxane (B) and platinum or the platinum compound (E), or in combination with the organohydrogenpolysiloxane (B) and platinum or the platinum compound (E) , an organic peroxide (H) may be added. Preferred conditions such as temperature and time for kneading the organic peroxide (H) and the equipment to be used are the conditions for kneading the organohydrogenpolysiloxane (B) and the platinum or platinum compound (E). is similar to
[3]次に、シリコーンゴム系硬化性組成物を硬化させることによりシリコーンゴムを形成する。 [3] Next, a silicone rubber is formed by curing the silicone rubber-based curable composition.
本実施形態において、シリコーンゴム系硬化性樹脂組成物の硬化工程は、例えば、100~250℃で1~30分間加熱(1次硬化)した後、200℃で1~4時間ポストベーク(2次硬化)することによって行われる。
以上のような工程を経ることで、本実施形態のシリコーンゴムが得られる。
In the present embodiment, the curing step of the silicone rubber-based curable resin composition includes, for example, heating at 100 to 250° C. for 1 to 30 minutes (primary curing), followed by post-baking at 200° C. for 1 to 4 hours (secondary curing). curing).
The silicone rubber of the present embodiment is obtained through the steps described above.
本発明者が検討した結果以下の知見を得た。シリコーンゴム中のフィラー量を低減させると、硬度を小さくしたり、引張応力を低減することができるが、一方で、引裂強度が低下し、シリコーンゴムの耐久性が低下することが判明した。 As a result of examination by the present inventor, the following findings were obtained. It was found that if the amount of filler in silicone rubber is reduced, the hardness and tensile stress can be reduced, but on the other hand, the tear strength is lowered and the durability of the silicone rubber is lowered.
そこで、鋭意検討した結果、ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)などの樹脂組成物を適切に選択することにより、架橋密度や架橋構造の偏在を制御でき、幅広いひずみ領域における低応力や低硬度を実現しつつ、シリコーンゴムの引裂強度を高められることを見出した。また、シリコーンゴムの引張強度も高めることができることが分かった。詳細なメカニズムは定かでないが、高ビニル基含有オルガノポリシロキサンと低ビニル基含有オルガノポリシロキサンの併用により、架橋構造の偏在を制御できるため、硬度を小さくしつつも、シリコーンゴムの引裂強度を高められると考えられる。このように、他の物性を維持しつつも、引裂強度を高めることにより、シリコーンゴムの破断エネルギーを高めることができる。 Therefore, as a result of intensive studies, by appropriately selecting a resin composition such as a vinyl group-containing organopolysiloxane (A), it is possible to control the uneven distribution of cross-linking density and cross-linking structure, and to achieve low stress and low hardness in a wide strain range. It was found that the tear strength of the silicone rubber can be increased while realizing this. Moreover, it turned out that the tensile strength of silicone rubber can also be improved. Although the detailed mechanism is not clear, the combination of high-vinyl group-containing organopolysiloxane and low-vinyl group-containing organopolysiloxane makes it possible to control uneven distribution of the crosslinked structure, thereby increasing the tear strength of silicone rubber while reducing hardness. It is considered possible. Thus, by increasing the tear strength while maintaining other physical properties, the breaking energy of the silicone rubber can be increased.
本実施形態では、たとえばシリコーンゴム系硬化性組成物中に含まれる各成分の種類や配合量、シリコーンゴム系硬化性組成物の調製方法やシリコーンゴムの製造方法等を適切に選択することにより、上記引張応力、破断伸び、引張強度、引裂強度、硬度を制御することが可能である。これらの中でも、たとえば、低ビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-1)と高ビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-2)とを併用すること、末端にビニル基を有するビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)を使用することにより樹脂の架橋密度や架橋構造の偏在を制御すること、また、ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)の添加タイミングおよびその比率、シリカ粒子(C)の配合比率、シリカ粒子(C)のシランカップリング剤(D)で表面改質すること、水を添加すること等のシランカップリング剤(D)とシリカ粒子(C)との反応をより確実に進行させること等が、上記引張応力、破断伸び、引張強度、引裂強度を所望の数値範囲とするための要素として挙げられる。 In the present embodiment, for example, by appropriately selecting the type and amount of each component contained in the silicone rubber-based curable composition, the preparation method of the silicone rubber-based curable composition, the production method of the silicone rubber, etc., It is possible to control the tensile stress, elongation at break, tensile strength, tear strength and hardness. Among these, for example, a combination of a low vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-1) and a high vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-2), a vinyl group having a terminal vinyl group By using the group-containing organopolysiloxane (A), the crosslink density of the resin and the uneven distribution of the crosslinked structure are controlled, and the addition timing and ratio of the vinyl group-containing organopolysiloxane (A), silica particles (C) The reaction between the silane coupling agent (D) and the silica particles (C), such as the compounding ratio of the silica particles (C) with the silane coupling agent (D), and the addition of water, are more reliable. and the like are factors for making the above-mentioned tensile stress, elongation at break, tensile strength, and tear strength within desired numerical ranges.
本実施形態において、上記シリコーンゴム系硬化性組成物における、引張応力、破断伸び、引張強度、引裂強度を測定する場合、加熱対象および測定対象として、シリコーンゴム系硬化性組成物の硬化物を用いることができる。この硬化物として、例えば、シリコーンゴム系硬化性組成物を、160℃、10MPaで20分間プレスし、厚さ1mmのシート状に成形すると共に、1次硬化し、続いて、200℃で4時間加熱し、2次硬化することにより得られた、シート状シリコーンゴム(シリコーンゴム系硬化性組成物の硬化物)を使用してもよい。 In the present embodiment, when measuring the tensile stress, elongation at break, tensile strength, and tear strength of the curable silicone rubber composition, a cured product of the curable silicone rubber composition is used as the object to be heated and measured. be able to. As this cured product, for example, a silicone rubber-based curable composition is pressed at 160° C. and 10 MPa for 20 minutes to form a sheet having a thickness of 1 mm, and is subjected to primary curing, followed by 4 hours at 200° C. A sheet-shaped silicone rubber (cured product of a silicone rubber-based curable composition) obtained by heating and secondary curing may also be used.
以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, these are examples of the present invention, and various configurations other than those described above can also be adopted.
以下、本発明について実施例を参照して詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例の記載に何ら限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to Examples, but the present invention is not limited to the description of these Examples.
表1に示す実施例および比較例で用いた原料成分を以下に示す。
(ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A))
・低ビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-1):合成スキーム1により合成したビニル基含有ジメチルポリシロキサン(式(1-1)で表わされる構造でR1(末端)のみがビニル基である構造)
・高ビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-2):合成スキーム2により合成したビニル基含有ジメチルポリシロキサン(式(1-1)で表わされる構造でR1およびR2がビニル基である構造)
Raw material components used in Examples and Comparative Examples shown in Table 1 are shown below.
(Vinyl group-containing organopolysiloxane (A))
Low-vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-1): a vinyl group-containing dimethylpolysiloxane synthesized according to Synthesis Scheme 1 (structure represented by formula (1-1) where only R 1 (terminal) is a vinyl group structure that is
High vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-2): Vinyl group-containing dimethylpolysiloxane synthesized according to Synthesis Scheme 2 (structure represented by formula (1-1) with R 1 and R 2 being vinyl groups some structure)
(オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B))
モメンティブ社製:「TC-25D」
(Organohydrogenpolysiloxane (B))
Momentive: "TC-25D"
(シリカ粒子(C))
・シリカ粒子(C):シリカ微粒子(粒径7nm、比表面積300m2/g)、日本アエロジル社製、「AEROSIL300」
(Silica particles (C))
・Silica particles (C): Silica fine particles (particle diameter 7 nm, specific surface area 300 m 2 /g), manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., "AEROSIL 300"
(シランカップリング剤(D))
・シランカップリング剤(D-1):ヘキサメチルジシラザン(HMDZ)、Gelest社製、「HEXAMETHYLDISILAZANE(SIH6110.1)」
・シランカップリング剤(D-2):ジビニルテトラメチルジシラザン、Gelest社製、「1,3-DIVINYLTETRAMETHYLDISILAZANE(SID4612.0)」
(Silane coupling agent (D))
- Silane coupling agent (D-1): hexamethyldisilazane (HMDZ), manufactured by Gelest, "HEXAMETHYLDISILAZANE (SIH6110.1)"
- Silane coupling agent (D-2): divinyltetramethyldisilazane, manufactured by Gelest, "1,3-DIVINYLTETRAMETHYLDISILAZANE (SID4612.0)"
(白金または白金化合物(E))
モメンティブ社製:「TC-25A」
(Platinum or platinum compound (E))
Momentive: "TC-25A"
(ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)の合成)
[合成スキーム1:低ビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-1)の合成]
下記式(5)にしたがって、低ビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-1)を合成した。
すなわち、Arガス置換した、冷却管および攪拌翼を有する300mLセパラブルフラスコに、オクタメチルシクロテトラシロキサン74.7g(252mmol)、カリウムシリコネート0.1gを入れ、昇温し、120℃で30分間攪拌した。なお、この際、粘度の上昇が確認できた。
その後、155℃まで昇温し、3時間攪拌を続けた。そして、3時間後、1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサン0.1g(0.6mmol)を添加し、さらに、155℃で4時間攪拌した。
さらに、4時間後、トルエン250mLで希釈した後、水で3回洗浄した。洗浄後の有機層をメタノール1.5Lで数回洗浄することで、再沈精製し、オリゴマーとポリマーを分離した。得られたポリマーを60℃で一晩減圧乾燥し、低ビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-1)を得た(Mn=2,2×105、Mw=4,8×105)。また、H-NMRスペクトル測定により算出したビニル基含有量は0.04モル%であった。
(Synthesis of vinyl group-containing organopolysiloxane (A))
[Synthesis Scheme 1: Synthesis of Low Vinyl Group-Containing Linear Organopolysiloxane (A1-1)]
A low vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-1) was synthesized according to the following formula (5).
That is, 74.7 g (252 mmol) of octamethylcyclotetrasiloxane and 0.1 g of potassium siliconate were placed in a 300 mL separable flask having a cooling tube and a stirring blade, which was replaced with Ar gas, and the temperature was raised to 120° C. for 30 minutes. Stirred. At this time, an increase in viscosity was confirmed.
After that, the temperature was raised to 155° C. and stirring was continued for 3 hours. After 3 hours, 0.1 g (0.6 mmol) of 1,3-divinyltetramethyldisiloxane was added, and the mixture was further stirred at 155° C. for 4 hours.
Furthermore, after 4 hours, it was diluted with 250 mL of toluene and then washed with water three times. The washed organic layer was washed several times with 1.5 L of methanol for reprecipitation purification to separate the oligomer and polymer. The obtained polymer was dried overnight under reduced pressure at 60° C. to obtain a low-vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-1) (Mn=2,2×10 5 , Mw=4,8×10 5 ). Also, the vinyl group content calculated by H-NMR spectrum measurement was 0.04 mol %.
[合成スキーム2:高ビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-2)の合成]
上記(A1-1)の合成工程において、オクタメチルシクロテトラシロキサン74.7g(252mmol)に加えて2,4,6,8-テトラメチル2,4,6,8-テトラビニルシクロテトラシロキサン0.86g(2.5mmol)を用いたこと以外は、(A1-1)の合成工程と同様にすることで、下記式(6)のように、高ビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-2)を合成した。(Mn=2,3×105、Mw=5,0×105)。また、H-NMRスペクトル測定により算出したビニル基含有量は0.93モル%であった。
In the above synthesis step (A1-1), 0.7 g (252 mmol) of 2,4,6,8-tetramethyl-2,4,6,8-tetravinylcyclotetrasiloxane was added to 74.7 g (252 mmol) of octamethylcyclotetrasiloxane. Except for using 86 g (2.5 mmol), the same synthesis step as in (A1-1) was performed to obtain a high-vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1- 2) was synthesized. (Mn=2,3×10 5 , Mw=5,0×10 5 ). Also, the vinyl group content calculated by H-NMR spectrum measurement was 0.93 mol %.
(実施例1:シリコーンゴム系硬化性組成物の調製)
実施例1において、次のようにしてシリコーンゴム系硬化性組成物を調整した。まず、下記の表1に示す割合で、ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)、シランカップリング剤(D)および水(F)の混合物を予め混練し、その後、混合物にシリカ粒子(C)を加えてさらに混練し、混練物(シリコーンゴムコンパウンド)を得た。
ここで、シリカ粒子(C)添加後の混練は、カップリング反応のために窒素雰囲気下、60~90℃の条件下で1時間混練する第1ステップと、副生成物(アンモニア)の除去のために減圧雰囲気下、160~180℃の条件下で2時間混練する第2ステップとを経ることで行い、その後、冷却し、20分間混練した。
続いて、得られた混練物(シリコーンゴムコンパウンド)100重量部に、オルガノハイドロジェンポリシロキサン(TC-25D)1.81重量部および白金または白金化合物(TC-25A)0.5重量部を加えて、ロールで混練し、実施例1のシリコーンゴム系硬化性組成物を得た。
(Example 1: Preparation of silicone rubber-based curable composition)
In Example 1, the silicone rubber-based curable composition was prepared as follows. First, a mixture of a vinyl group-containing organopolysiloxane (A), a silane coupling agent (D) and water (F) is kneaded in advance in proportions shown in Table 1 below, and then silica particles (C) are added to the mixture. In addition, the mixture was further kneaded to obtain a kneaded product (silicone rubber compound).
Here, the kneading after the addition of the silica particles (C) includes a first step of kneading for 1 hour under a nitrogen atmosphere at 60 to 90° C. for the coupling reaction, and removal of the by-product (ammonia). For this purpose, a second step of kneading for 2 hours under conditions of 160 to 180° C. under a reduced pressure atmosphere was performed, followed by cooling and kneading for 20 minutes.
Subsequently, 1.81 parts by weight of organohydrogenpolysiloxane (TC-25D) and 0.5 parts by weight of platinum or a platinum compound (TC-25A) were added to 100 parts by weight of the resulting kneaded product (silicone rubber compound). and kneaded with a roll to obtain a silicone rubber-based curable composition of Example 1.
(実施例2:シリコーンゴム系硬化性組成物の調製)
実施例2において、実施例1と同様にしてシリコーンゴム系硬化性組成物を調整した。まず、表1に示す割合で、ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)、シランカップリング剤(D)および水(F)の混合物を予め混練し、その後、混合物にシリカ粒子(C)を加えてさらに混練し、混練物(シリコーンゴムコンパウンド)を得た。
ここで、シリカ粒子(C)添加後の混練は、実施例1と同様に行った。
続いて、得られた混練物(シリコーンゴムコンパウンド)100重量部に、オルガノハイドロジェンポリシロキサン(TC-25D)3.77重量部および白金または白金化合物(TC-25A)0.5重量部を加えて、ロールで混練し、実施例2のシリコーンゴム系硬化性組成物を得た。
(Example 2: Preparation of silicone rubber-based curable composition)
In Example 2, a silicone rubber-based curable composition was prepared in the same manner as in Example 1. First, a mixture of vinyl group-containing organopolysiloxane (A), silane coupling agent (D) and water (F) is kneaded in advance at the ratio shown in Table 1, and then silica particles (C) are added to the mixture. The mixture was further kneaded to obtain a kneaded product (silicone rubber compound).
Here, the kneading after adding the silica particles (C) was performed in the same manner as in Example 1.
Subsequently, 3.77 parts by weight of organohydrogenpolysiloxane (TC-25D) and 0.5 parts by weight of platinum or a platinum compound (TC-25A) were added to 100 parts by weight of the resulting kneaded product (silicone rubber compound). and kneaded with a roll to obtain a silicone rubber-based curable composition of Example 2.
(実施例3:シリコーンゴム系硬化性組成物の調製)
実施例3において、実施例1と同様にしてシリコーンゴム系硬化性組成物を調整した。まず、表1に示す割合で、ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)、シランカップリング剤(D)および水(F)の混合物を予め混練し、その後、混合物にシリカ粒子(C)を加えてさらに混練し、混練物(シリコーンゴムコンパウンド)を得た。
ここで、シリカ粒子(C)添加後の混練は、実施例1と同様に行った。
続いて、得られた混練物(シリコーンゴムコンパウンド)100重量部に、オルガノハイドロジェンポリシロキサン(TC-25D)4.53重量部および白金または白金化合物(TC-25A)0.5重量部を加えて、ロールで混練し、実施例3のシリコーンゴム系硬化性組成物を得た。
(Example 3: Preparation of silicone rubber-based curable composition)
In Example 3, a silicone rubber-based curable composition was prepared in the same manner as in Example 1. First, a mixture of vinyl group-containing organopolysiloxane (A), silane coupling agent (D) and water (F) is kneaded in advance at the ratio shown in Table 1, and then silica particles (C) are added to the mixture. The mixture was further kneaded to obtain a kneaded product (silicone rubber compound).
Here, the kneading after adding the silica particles (C) was performed in the same manner as in Example 1.
Subsequently, 4.53 parts by weight of organohydrogenpolysiloxane (TC-25D) and 0.5 parts by weight of platinum or a platinum compound (TC-25A) were added to 100 parts by weight of the resulting kneaded product (silicone rubber compound). and kneaded with a roll to obtain a silicone rubber-based curable composition of Example 3.
(実施例4:シリコーンゴム系硬化性組成物の調製)
実施例4において、実施例1と同様にしてシリコーンゴム系硬化性組成物を調整した。まず、表1に示す割合で、ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)、シランカップリング剤(D)および水(F)の混合物を予め混練し、その後、混合物にシリカ粒子(C)を加えてさらに混練し、混練物(シリコーンゴムコンパウンド)を得た。
ここで、シリカ粒子(C)添加後の混練は、実施例1と同様に行った。
続いて、得られた混練物(シリコーンゴムコンパウンド)100重量部に、オルガノハイドロジェンポリシロキサン(TC-25D)2.26重量部および白金または白金化合物(TC-25A)0.5重量部を加えて、ロールで混練し、実施例4のシリコーンゴム系硬化性組成物を得た。
(Example 4: Preparation of silicone rubber-based curable composition)
In Example 4, a silicone rubber-based curable composition was prepared in the same manner as in Example 1. First, a mixture of vinyl group-containing organopolysiloxane (A), silane coupling agent (D) and water (F) is kneaded in advance at the ratio shown in Table 1, and then silica particles (C) are added to the mixture. The mixture was further kneaded to obtain a kneaded product (silicone rubber compound).
Here, the kneading after adding the silica particles (C) was performed in the same manner as in Example 1.
Subsequently, 2.26 parts by weight of organohydrogenpolysiloxane (TC-25D) and 0.5 parts by weight of platinum or a platinum compound (TC-25A) were added to 100 parts by weight of the resulting kneaded product (silicone rubber compound). and kneaded with a roll to obtain a silicone rubber-based curable composition of Example 4.
(実施例5:シリコーンゴム系硬化性組成物の調製)
実施例5において、実施例1と同様にしてシリコーンゴム系硬化性組成物を調整した。まず、表1に示す割合で、ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)、シランカップリング剤(D)および水(F)の混合物を予め混練し、その後、混合物にシリカ粒子(C)を加えてさらに混練し、混練物(シリコーンゴムコンパウンド)を得た。
ここで、シリカ粒子(C)添加後の混練は、実施例1と同様に行った。
続いて、得られた混練物(シリコーンゴムコンパウンド)100重量部に、オルガノハイドロジェンポリシロキサン(TC-25D)4.53重量部および白金または白金化合物(TC-25A)0.5重量部を加えて、ロールで混練し、実施例5のシリコーンゴム系硬化性組成物を得た。
(Example 5: Preparation of silicone rubber-based curable composition)
In Example 5, a silicone rubber-based curable composition was prepared in the same manner as in Example 1. First, a mixture of vinyl group-containing organopolysiloxane (A), silane coupling agent (D) and water (F) is kneaded in advance at the ratio shown in Table 1, and then silica particles (C) are added to the mixture. The mixture was further kneaded to obtain a kneaded product (silicone rubber compound).
Here, the kneading after adding the silica particles (C) was performed in the same manner as in Example 1.
Subsequently, 4.53 parts by weight of organohydrogenpolysiloxane (TC-25D) and 0.5 parts by weight of platinum or a platinum compound (TC-25A) were added to 100 parts by weight of the resulting kneaded product (silicone rubber compound). and kneaded with a roll to obtain a silicone rubber-based curable composition of Example 5.
(シリコーンゴムの作製)
実施例1~5において、得られたシリコーンゴム系硬化性組成物を、170℃、10MPaで10分間プレスし、厚さ2mmのシート状に成形すると共に、1次硬化した。続いて、200℃で4時間加熱し、2次硬化した。以上により、シート状エラストマーとして、シート状シリコーンゴム(シリコーンゴム系硬化性組成物の硬化物)を得た。
(Production of silicone rubber)
In Examples 1 to 5, the obtained silicone rubber-based curable composition was pressed at 170° C. and 10 MPa for 10 minutes to form a sheet having a thickness of 2 mm, and was subjected to primary curing. Subsequently, it was heated at 200° C. for 4 hours for secondary curing. As described above, a sheet-like silicone rubber (cured product of a silicone rubber-based curable composition) was obtained as a sheet-like elastomer.
[比較例1]
株式会社扶桑ゴム産業で購入したクロロプレンゴムのシート(厚さ2mm、幅500mm×長さ500mm、ゴム通商品コード10037)をシート状エラストマーとして使用した。
[比較例2]
株式会社扶桑ゴム産業で購入したフッ素ゴムのシート(厚さ2mm、幅300mm×長さ300mm、ゴム通商品コード10001)をシート状エラストマーとして使用した。
[Comparative Example 1]
A chloroprene rubber sheet (thickness: 2 mm, width: 500 mm x length: 500 mm, Gomutsu product code: 10037) purchased from Fuso Rubber Co., Ltd. was used as a sheet-like elastomer.
[Comparative Example 2]
A fluororubber sheet (thickness: 2 mm, width: 300 mm x length: 300 mm, Gomutsu product code: 10001) purchased from Fuso Rubber Co., Ltd. was used as a sheet-like elastomer.
実施例・比較例で得られたシート状エラストマーに対して、下記の評価項目に基づいて評価を行った。 The sheet-like elastomers obtained in Examples and Comparative Examples were evaluated based on the following evaluation items.
(硬度)
得られた厚さ2mmのシート状エラストマーを、形状を加工して、幅:5mm×長さ:100mm、厚み:2mmの短冊試験片10(図1(a))を作製した。
得られた短冊試験片10を、上面視形状が矩形となるようにスライドガラス上に載置した。短冊試験片10の両端を引っ張らずにゆるめた状態で、硬度計20(テクロック社製、製品名:デュロメータ用自動定圧荷重器GS-610)を用いて、25℃における、短冊試験片10の幅方向の中心部30における未伸長時の硬度A0を測定した。
硬度の測定は、硬度計20の押針付きのベースを、短冊試験片10の矩形表面に対して平行に押し付けた状態で行った。
(hardness)
The shape of the resulting 2 mm thick elastomer sheet was processed to prepare a strip test piece 10 (FIG. 1(a)) having a width of 5 mm, a length of 100 mm, and a thickness of 2 mm.
The obtained
The hardness was measured in a state in which the base of the
続いて、図2に示す手動延伸機100(フィルム用の一軸延伸機)を準備した。
手動延伸機100は、一方の固定端であるチャック102と、軸110の軸方向に可動なチャック104を備える。チャック102とチャック104とに、板状のフィルムの両端を固定できる。チャック104は、フィルムを固定した状態で、チャック102に対して軸方向に相対移動する。
一方の固定端(チャック102)と他方の固定端112との間に、固定端112に固定された軸110と、その軸110と並行かつその両側にガイド106、ガイド108が配置されている。このため、チャック104は、2本のガイドに沿って移動するので、より正確に軸方向に移動できる。
所定位置までチャック104を軸方向に移動させ、チャック間距離を所定の値とした後、固定部114、固定部116によりチャック104をガイド106、ガイド108に固定できる。
Subsequently, a manual stretching machine 100 (uniaxial stretching machine for film) shown in FIG. 2 was prepared.
The
Between one fixed end (chuck 102) and the other
After moving the
続いて、短冊試験片10の両端を手動延伸機100のチャック102、チャック104のそれぞれに設置し、短冊試験片10を伸長した。短冊試験片10が緩んだ状態からピンと張った状態となったときのチャック間距離を初期値D0(40mm)とした(図1(b))。
Subsequently, both ends of the
続いて、手動延伸機100を用いて、チャック間距離Dxが60mmとなるまで、短冊試験片10を伸長させ、1分間保持した後、25℃で、JIS K6253(1997)に準拠して、短冊試験片10の中心部30において、50%伸長時の硬度A50を硬度計20で測定した(図1(c))。
続いて、手動延伸機100を用いて、チャック間距離Dxが80mmとなるまで、短冊試験片10を伸長させ、1分間保持した後、25℃で、JIS K6253(1997)に準拠して、短冊試験片10の中心部30において、100%伸長時の硬度A100を硬度計20で測定した。
続いて、手動延伸機100を用いて、チャック間距離Dxが120mmとなるまで、短冊試験片10を伸長させ、1分間保持した後、25℃で、JIS K6253(1997)に準拠して、短冊試験片10の中心部30において、200%伸長時の硬度A200を硬度計20で測定した。
Subsequently, using the
Subsequently, using the
Subsequently, using the
硬度A0、A50、A100、およびA200については、1つのサンプル(短冊試験片)を用いて、各サンプルでn=5で測定を行い、その測定の平均値を測定値とした。それぞれの平均値を表2に示す。 Hardnesses A 0 , A 50 , A 100 , and A 200 were measured using one sample (strip test piece) with n=5 for each sample, and the average value of the measurements was taken as the measured value. Each average value is shown in Table 2.
表3中の「-」は、破断により測定できなかったことを意味する。 "-" in Table 3 means that measurement could not be performed due to breakage.
引張応力、破断伸びについては、3つのサンプルで行い、3つの平均値を測定値とした。引裂強度については、5つのサンプルで行い、5つの平均値を測定値とした。それぞれの平均値を表3に示す。 Tensile stress and elongation at break were measured for three samples, and the average value of the three values was used as the measured value. Five samples were measured for tear strength, and the average value of the five samples was used as the measured value. Each average value is shown in Table 3.
<引裂強度>
得られた厚さ2mmのシート状エラストマーを用いて、25℃における、JIS K6252(2001)に準拠して、クレセント形試験片を作製し、得られたクレセント形試験片の引裂強度を測定した。単位は、N/mmである。
<Tear strength>
A crescent-shaped test piece was prepared according to JIS K6252 (2001) at 25° C. using the resulting 2 mm-thick sheet-like elastomer, and the tear strength of the obtained crescent-shaped test piece was measured. The unit is N/mm.
<引張応力>
得られた厚さ2mmのシート状エラストマーを用いて、25℃における、JIS K6251(2004)に準拠して、ダンベル状3号形試験片を作製し、引張速度:500mm/分で、得られたダンベル状3号形試験片の、100%伸張時における引張応力M100(100%モジュラス)、200%伸張時における引張応力M200(200%モジュラス)を測定した。単位はMPaである。
<Tensile stress>
Using the obtained sheet-like elastomer with a thickness of 2 mm, a dumbbell-shaped No. 3 test piece was prepared in accordance with JIS K6251 (2004) at 25 ° C., and the tensile speed was 500 mm / min. The tensile stress M 100 (100% modulus) at 100% elongation and the tensile stress M 200 (200% modulus) at 200% elongation of the dumbbell-shaped No. 3 test piece were measured. The unit is MPa.
<破断伸び>
得られた厚さ2mmのシート状エラストマーを用いて、25℃における、JIS K6251(2004)に準拠して、ダンベル状3号形試験片を作製し、得られたダンベル状3号形試験片の破断伸びを測定した。破断伸びは、[チャック間移動距離(mm)]÷[初期チャック間距離(60mm)]×100で計算した。単位は%である。
<Breaking elongation>
Using the obtained sheet-like elastomer with a thickness of 2 mm, a dumbbell-shaped No. 3 test piece was prepared at 25 ° C. in accordance with JIS K6251 (2004), and the obtained dumbbell-shaped No. 3 test piece was Elongation at break was measured. The elongation at break was calculated by [moving distance between chucks (mm)]÷[initial distance between chucks (60 mm)]×100. The unit is %.
<追従性>
まず、下記のシート状試験片50、凹型基板60、桐山ロート70を準備した。
(シート状試験片50)
各実施例、各比較例のシート状エラストマーを用いて、15cm角、厚み:0.5mmのシート状試験片50を作成した。シート状試験片50の上面視形状は、正方形であった。
(凹型基板60)
基板表面から深さ方向に凹溝62が形成された凹型基板60を準備した。凹溝62の深さDを2mm(図3(a))、凹溝62の直径(幅W)を20mm(図3(b))とした。
図3(b)に示すように、凹型基板60の上面視形状を四角形、凹溝62の上面視形状を円形とした。
図3(b)は、図3の(a)のA-A矢視図(上面視の方向と直交する方向の断面図)である。
(桐山ロート70)
桐山ロート70として、型式:S-60を使用した。桐山ロート70において、口端部内側の幅:85mm、口内側の高さH:53mmであった。
<Followability>
First, a sheet-
(Sheet-shaped test piece 50)
Using the sheet-like elastomer of each example and each comparative example, a sheet-
(Concave substrate 60)
A recessed
As shown in FIG. 3B, the
FIG. 3(b) is a view taken along line AA in FIG. 3(a) (a cross-sectional view in a direction perpendicular to the top view direction).
(Kiriyama Roth 70)
As the
続いて、準備した凹型基板60上に、凹溝62を覆うようにシート状試験片50を設置した。続いて、シート状試験片50の周囲に、桐山ロート70の口端部を押し付けた(図3(a))。
Subsequently, the sheet-shaped
続いて、桐山ロート70の口内部を300mmHgに減圧した(図3(c)~図3(e))。このような減圧時において、ロートの口内壁に対するシート状試験片50の追従性を、下記の評価基準に基づいて評価した。評価結果を表4に示す。
Subsequently, the pressure inside the mouth of the
(評価基準)
図3(c):減圧時にシート状試験片50が膨張し、口内壁全面に到達するものを◎、図3(d):口内壁の上面の一部に到達するが全面には到達しないものを○、図3(e):口内壁の上面にも到達しないものを×とした。
(Evaluation criteria)
Figure 3(c): The sheet-shaped
実施例1~5のエラストマー(シリコーンゴム)は、比較例1~2と比べて、凹凸追従性に優れることが分かった。このような実施例1~5のエラストマーは、追従性が要求されるウェアラブルデバイス、とくにウェアラブルデバイスの伸縮性部材に好適に利用されることが期待される。 It was found that the elastomers (silicone rubber) of Examples 1-5 are superior to those of Comparative Examples 1-2 in conformability to irregularities. Such elastomers of Examples 1 to 5 are expected to be suitably used for wearable devices that require followability, especially stretchable members of wearable devices.
10 短冊試験片
20 硬度計
30 中心部
50 シート状試験片
60 凹型基板
62 凹溝
70 桐山ロート
100 手動延伸機
102 チャック
104 チャック
106 ガイド
108 ガイド
110 軸
112 固定端
114 固定部
116 固定部
10
Claims (11)
下記の伸長操作に従って当該エラストマーを50%伸長した状態で、硬度計を用いて、25℃、JIS K6253(1997)に準拠して測定したときの、50%伸張時の当該エラストマーにおけるデュロメータ硬さA50が、20以上80以下である、エラストマー。
(伸長操作)
(1)当該エラストマーから、所定厚みの短冊試験片を作成する。
(2)延伸機のチャック間に前記短冊試験片の両端を設置する。
(3)前記短冊試験片が緩んだ状態からピンと張った状態に変化した時のチャック間距離を初期値D0とする。
(4)初期値D0に対して所定%のチャック間距離を広げて、前記短冊試験片を所定%伸長させた状態で1分間保持する。 An elastomer for wearable devices,
The durometer hardness A of the elastomer at 50% elongation when measured using a hardness tester at 25° C. in accordance with JIS K6253 (1997) while the elastomer is elongated 50% according to the elongation procedure described below. 50 is 20 or more and 80 or less;
(decompression operation)
(1) A strip test piece having a predetermined thickness is produced from the elastomer.
(2) Place both ends of the strip test piece between the chucks of the drawing machine.
(3) The distance between the chucks when the strip test piece changes from a loose state to a taut state is defined as an initial value D0 .
(4) The distance between chucks is increased by a predetermined percentage with respect to the initial value D0 , and the strip test piece is stretched by a predetermined percentage and held for 1 minute.
上記の伸長操作に従って当該エラストマーを100%伸長した状態で、硬度計を用いて、25℃、JIS K6253(1997)に準拠して測定したときの、100%伸張時の当該エラストマーにおけるデュロメータ硬さA100が、25以上85以下である、エラストマー。 The elastomer of claim 1, comprising:
Durometer hardness A of the elastomer at 100% elongation when measured using a hardness tester at 25° C. in accordance with JIS K6253 (1997) while the elastomer is elongated 100% according to the elongation procedure described above. an elastomer wherein 100 is 25 or more and 85 or less;
上記の伸長操作に従って当該エラストマーを200%伸長した状態で、硬度計を用いて、25℃、JIS K6253(1997)に準拠して測定したときの、200%伸張時の当該エラストマーにおけるデュロメータ硬さA200が、30以上90以下である、エラストマー。 3. An elastomer according to claim 1 or 2,
The durometer hardness A of the elastomer at 200% elongation when measured using a hardness tester at 25° C. in accordance with JIS K6253 (1997) while the elastomer is elongated 200% according to the elongation procedure described above. 200 is 30 or more and 90 or less.
25℃、JIS K6251(2004)に準拠して測定したときの、100%伸張時の当該エラストマーにおける引張応力M100が、0.1MPa以上7.0MPa以下である、エラストマー。 The elastomer according to any one of claims 1 to 3,
An elastomer having a tensile stress M100 of 0.1 MPa or more and 7.0 MPa or less when 100% elongation is measured at 25°C in accordance with JIS K6251 (2004).
25℃、JIS K6251(2004)に準拠して測定したときの、200%伸張時の当該エラストマーにおける引張応力M200が、0.5MPa以上9.0MPa以下である、エラストマー。 The elastomer according to any one of claims 1 to 3,
An elastomer having a tensile stress M200 of 0.5 MPa or more and 9.0 MPa or less when 200% elongation is measured at 25°C in accordance with JIS K6251 (2004).
((M200-M100)/M100)×100が、10%以上110%以下である、エラストマー。
上記M100:25℃、JIS K6251(2004)に準拠して測定したときの、100%伸張時の当該エラストマーにおける引張応力M100を示す。
上記M200:25℃、JIS K6251(2004)に準拠して測定したときの、200%伸張時の当該エラストマーにおける引張応力M200を示す。 The elastomer according to any one of claims 1 to 5,
An elastomer in which ((M 200 −M 100 )/M 100 )×100 is 10% or more and 110% or less.
Above M 100 : Tensile stress M 100 of the elastomer at 100% elongation when measured according to JIS K6251 (2004) at 25°C.
Above M 200 : Tensile stress M 200 in the elastomer at 200% elongation when measured according to JIS K6251 (2004) at 25°C.
未伸張時における当該エラストマーの、25℃における、JIS K6252(2001)に準拠して測定される引裂強度が、25N/mm以上である、エラストマー。 The elastomer according to any one of claims 1 to 6,
An elastomer having a tear strength of 25 N/mm or more at 25° C. when not stretched, as measured according to JIS K6252 (2001).
シリコーンゴムで構成される、エラストマー。 The elastomer according to any one of claims 1 to 7,
An elastomer composed of silicone rubber.
無機充填材を含む、エラストマー。 The elastomer according to any one of claims 1 to 8,
Elastomers containing inorganic fillers.
ウェアラブルデバイス用の伸縮性部材に用いられる、エラストマー。 The elastomer according to any one of claims 1 to 9,
Elastomers used in stretchable members for wearable devices.
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