JPH04173867A - 軽量断熱性ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は接着性、施工性、機械特性に優れ、加熱減量が
少なく、形状保持性に優れた軽量断熱性ゴム組成物に関
する。

〔従来の技術〕

航空機や宇宙用ロケット等の航空宇宙機器が高速で飛翔
するとき、空気等との摩擦によって生じる空力加熱やこ
れら航空宇宙機器のエンジン周りの熱から機体本体とペ
イロードを保護し、機体各部の温度を適切な値にするた
め各種多様な断熱材が使用されている。このような断熱
材として、たとえば、コルクにフェノール樹脂を含浸し
たシート状断熱材とか、付加型シリコーンゴムにフェノ
ール樹脂からなるマイクロバルーン（以下、フェノール
バルーンと略す）及び／又はガラスからなるマイクロバ
ルーン（以下、ガラスバルーンと略す）を混合した断熱
性組成物からなる断熱材が知られている。

しかしながら、前者は、接着剤を用いて機体に貼り付け
なければならず、真空ハング等の加圧設備や接着剤を硬
化させるオーブン等の加熱設備が必要であると共に、作
業工数が多くなって施工が煩雑になっていた。また、熱
伝導率が高いので厚くしなければ十分な断熱効果が得ら
れないため、機体の重量が増大するという欠点があった
。一方、後者の組成物も接着性が悪く、他種の接着剤を
併用する必要があるため、同様に施工性が悪く、接着剤
により断熱材が厚くなるため全体として重量が増加する
という欠点があった・ さらに前記航空宇宙機器の機体に施工される断熱材には
、前述の接着性、施工性、軽量性、断熱性に加えて、空
力加熱を受けた場合の加熱減量が少なく、形状保持性に
優れていること、空力加熱のような熱衝撃、航空宇宙機
器が分離する際の荷重衝撃並びに被施工体の組立時の大
変形等によって、施工部分からクラックが発生したり、
剥離したりする危険がなく、機械特性、特に高温におけ
る機械特性と可撓性に優れていることが必要である。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、高度の断熱性を必要とする航空宇宙機
器の機体等の被施工体に対し、接着剤を使用しないで施
工できる優れた接着性と施工性を有する軽量断熱性ゴム
組成物（以下、ゴム組成物という）を提供するにある。

他の目的は、優れた形状保持性を有し、熱衝撃、荷重衝
撃、大変形等により施工部分からクラックや剥離が生ず
ることのない機械特性と可撓性に優れたゴム組成物を提
供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

このような本発明の目的は、室温硬化性の縮合型ポリシ
ロキサン重合体Ｉに対し、硼珪酸シリカからなるマイク
ロバルーンＡとフェノール樹脂からなるマイクロバルー
ンＢとの混合比Ａ／Ｂが重量比で５０１５０〜１００１
０であるマイクロバルーンＩＩを、前記縮合型ポリシロ
キサン重合体■とマイクロバルーンＩＩとの混合比Ｉ／
ＩＩが重量比で２５／７５〜７５／２５になるように配
合すると共に、酸化アンチモンＣとリン酸エステル系化
合物りとからなる無機化合物ＩＩＩを、前記縮合型ポリ
シロキサン重合体■とマイクロバルーン混合物ＩＩとの
和（Ｉ＋ＩＩ）　　１００重量部当たり３〜５０重量部
の範囲になるように配合したゴム組成物によって達成す
ることができる。

本発明のゴム組成物において、室温で硬化する縮合型ポ
リシロキサン重合体（以下、ポリシロキサン重合体と略
す）■は、マイクロバルーン■の接合剤であるのみなら
ず、本発明のゴム組成物を、他の接着剤と併用しな（で
も金属、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）等の非金属か
らなる被施工体に対して良好な接着性を示すものとなる
。また、ポリシロキサン重合体■は、本発明のゴム組成
物の機械特性と可撓性を向上させ、前述した大変形、熱
衝撃、衝撃荷重によって施工部分からクランクや剥離が
発生し難いようにする。しかもこのポリシロキサン重合
体Ｉは、本発明のゴム組成物に対し、室温で硬化させて
も高温で硬化させた場合と変わらない優れた接着性を付
与する。

上述のような作用効果を有するポリシロキサン重合体Ｉ
としては、■液量または二液型で、室温で硬化可能なジ
オルガノポリシロキサン直鎖状重合体が好ましく使用さ
れる。このようなジオルガノポリシロキサン直鎖状重合
体の例としては、末端にアルコキシ基やアセトキシ基を
有し、空気中の水分と反応して硬化可能なもの又は水酸
基やアルキル基、アルコキシシラン基等の多官能基を有
し、末端の前記水酸基と多官能基とが錫、白金などの有
機系金属塩で縮合するもの等があるが、これらに限定さ
れるものではない。

本発明のゴム組成物において、マイクロバルーン■は、
硼珪酸シリカからなるマイクロバルーン（以下、シリカ
バルーンという）Ａを主成分とし、必要によりフェノー
ルバルーンＢが併用される構成からなり、ゴム組成物に
対して前述した航空宇宙機器の飛翔時の空力加熱から機
体を保護する優れた断熱性を付与する。

シリカバルーンＡは硼珪酸シリカが中空状に粒状体を構
成したものであって、加熱減量が小さく、優れた耐熱性
、断熱性、形状保持性を有するため、厚くしなくても本
発明のゴム組成物に高度の耐熱性、断熱性並びに形状保
持性を付与する。このシリカバルーンの形状、物理特性
としては、ゴム組成物中に均一に混合でき、その機械特
性を損なわないものであればよく、好ましくは最大径１
２５μ、最小径４４μ、平均粒子径７０μ〜９０μ、嵩
密度０．１４〜０．１６　ｇ／ｃｍ３、真密度０．２０
〜０．３０　ｇ／ｃｍ’であるものがよい。

一方、フェノールバルーンＢは、中空粒状体であること
によって密度が小さく、かつ熱制御性を有する。すなわ
ち、空力加熱により炭化する時、炭化水素やその他の気
体を発生し、その潜熱で熱エネルギーを吸収する性質を
有している。したがって、本発明のゴム組成物を軽量化
すると共に熱制御性を付与することができる。

このようなフェノールバルーンＢの代表例としては、フ
ェノールホルムアルデヒド縮金物を素材とするものが好
ましく、また、形状及び物理特性として最大径１２０μ
、最小径５μ、平均粒子径３５〜４８μ、嵩密度０．１
０〜０．１５　ｇ／ｃｍ’、真密度０．２１〜０．３５
　ｇ／ｃｍ’であることが好ましい。

本発明のゴム組成物には、上記フェノールバルーンＢが
配合されている方が望ましいが、配合する場合は、マイ
クロバルーン■を構成するシリカバルーンＡとフェノー
ルバルーンＢとの混合比Ａ／Ｂは重量比で５０１５０〜
１００１０の範囲となるようにする。この混合比Ａ／Ｂ
が５０１５０未満では、本発明のゴム組成物にシリカバ
ルーンＡに基づく耐熱性、断熱性並びに形状保持性を十
分に付与できない。

以上説明したポリシロキサン重合体■とマイクロバルー
ン■とは、その混合比１／ＩＩが重量比で２５／７５〜
７５／２５の範囲で混合されて、本発明のゴム組成物を
構成する。この混合比１／ＩＩが２５／７５未満では、
本発明のゴム組成物は、ポリシロキサン重合体■に基づ
く接着性、施工性、機械特性、可撓性が十分に発揮され
なくなる。

他方、混合比Ｉ／ＩＩが７５／２５を超えると、マイク
ロバルーン■に基づく断熱性を十分に付与することが難
しくなる。

さらに本発明のゴム組成物において、酸化アンチモンＣ
とリン酸エステル系化合物りとからなる無機化合物■は
、ゴム組成物の加熱減量を小さくし、形状保持性をより
一層向上させるようにする。この無機化合物■はポリシ
ロキサン重合体■とマイクロバルーンＩＩとの和（Ｉ＋
ｎ）１００重量部当たり３〜５０重量部の範囲となるよ
うに配合する。この無機化合物■の量が３重量部未満で
は、本発明のゴム組成物の加熱減量を低減し、形状保持
性を十分に向上させることが難しい。また、５０重量部
を超えると重量が増大し、宇宙航空機等の推進システム
の負担を低減できなくなる。

なお、この酸化アンチモンＣとリン酸エステル系化合物
りとの混合比Ｃ／Ｄは特に限定されるものではないが、
ゴム組成物の密度を低い水準に維持する上では、前記混
合比Ｃ／Ｄは重量比で２０／８０〜４０／６０の範囲に
することが望ましい。

また、本発明のゴム組成物には、ウィスカー、チョツプ
ドファイバー、ビーズ等の各種補強材、充填剤、アエロ
ジル、ベントナイト等のタレ止め剤等を使用目的または
用途に応じて適宜配合することができる。

このような本発明のゴム組成物を施工するには、溶剤で
希釈し、スプレーコーティングにより施工することがで
きる。また、キャスティングやコテ塗りによっても施工
可能であり、スプレー設備がなくても施工することがで
きる。さらに室温で硬化するので、オーブン等の加熱設
備を使用することなく施工できる。

ゴム組成物を希釈するための溶剤としては、例えば、ア
セトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン
、シクロヘキサノン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブ
チル、酢酸イソブチル、トルエン、キシレン、メチレン
ジクロライド、トリクロロエタン、ｎ−ヘキサン、シク
ロヘキサン、エチレングリコールモノメチルエーテル等
を挙げることができるが、これらに限定されるものでは
ない。これらの溶剤は単一または少なくとも２種類を混
合して使用することができる。

本発明のゴム組成物が施工される被施工体としては、主
として航空機やロケットフェアリングなどの航空宇宙機
器であるが、その外に各種の加熱炉、オーブンなどの電
気的ヒーター、建材など、これらに限定されることなく
、幅広（適用することができる。

〔実施例〕

第１表に示した配合組成を有する２種類のゴム組成物を
作製した。

第１表 第１表中、ポリシロキサン重合体■は信越化学工業■製
の硬化剤ＣＡＴ　１４０２　Ｔと硬化促進側ＫＢＥ　９
０３を配合した縮合型オルガノポリシロキサンＫＥ　１
４０２Ｌ シリカバルーンＡは日本シリカ■製のシリカバルーンＳ
Ｉ フェノールバルーンＢはＵＣＣ社製のＢＪＯ−酸化アン
チモンＣは日産化学工業■製の５酸化アンチモン リン酸エステル系化合物りは第一工業製薬■製の“ピロ
ガード５Ｒ−２７０”である。

一方、比較のため、主剤１００重量部、硬化剤１０重量
部促進剤２重量部からなる付加型ポリシロキサン重合体
１００重量部に対して、前記シリカバルーンＳＩ　１１
０重量部、フェノールバルーンＢＪＯ−０９３０１０重
量部、ガラスチョップ６重量部を配合したゴム組成物を
作成した。

この場合、実施例１及び２のゴム組成物はメチルエチル
ケトンを用いて希釈し、ビンクス（Ｂｉｎｋｓ）　７Ｅ
２スプレーガンを用いてアルミ板上に３ｍｍの厚さに塗
布し、室温（２４℃）で７２時間加熱して硬化させるこ
とにより施工した。

また、比較例のゴム組成物は溶剤で希釈困難なため、キ
ャスティング（またはコテ塗り）により、同様にアルミ
板上に３ｍｍの厚さに塗布し、５０℃で８時間（加熱設
備としてオーブンを用いて）、加熱硬化させることによ
り施工した。

実施例１及び２のゴム組成物は、比較例のゴム組成物に
比べて施工性に優れていた。

これらの断熱材の密度（ｇ／ｃｍ”）、　　８０℃にお
ける熱伝導率（ｗ／＋ａ、ｋ）　、室温（２４℃）と２
００℃における引張強さ（Ｋｇｆ／ｃａｂ”）および室
温（２４℃）と２００℃におけるフラットワイズ接着強
さ（Ｋｇｆ／ｃｓ＋”）を測定した。また、加熱試験を
行った。

結果を第２表に示した。

密度、熱伝導率、引張強さ、フラットワイズ接着強さお
よび加熱試験は、下記の方法により測定した。

［：　　ＡＳＴＭ　Ｄ　７９２に規定されている方法に
準じて測定した。

然猛１率：　　ＪＩＳ−Ａ−１４１２に規定されている
方法に準じて測定した。

Ｗ囁強豆：　　ＡＳＴＭ　Ｄ　６３８に規定されている
方法に準じて測定した。

フラットワイズ　　　　：　米国ミリタリ−スタンダー
ド（ＭＩＬ−ＳＴＤ）　４０１に規定されている方法に
準じて測定した。

組然跋駿：ガスハーナーで加熱し、表面温度を５００℃
に調整する。５００℃で５分間加熱したときの外観を観
察した。

第２表 第２表から、本発明のゴム組成物は比較例に比べて、室
温並びに２００℃の高温における引張強さとフラットワ
イズ接着強さがいずれも大きい。しかも熱伝導率が小さ
く、加熱試験により比較例では亀裂を生じ、灰化して脆
くなっていたのに対し、実施例１及び２はいずれも亀裂
を生ずることがなかった。

〔発明の効果〕

本発明のゴム組成物は、縮合型ポリシロキサン重合体Ｉ
が優れた接着性を有するため、他の接着剤を併用しなく
ても施工することができる。

しかも室温で硬化させても高温で硬化させた場合と変わ
らない優れた接着性を有するため、加圧設備や加熱設備
を使用しないで施工することができる。また、溶剤で希
釈できるためスプレーコーテングにより施工することが
できる。さらに優れた機械特性、可撓性を有しているか
ら、大変形、熱衝撃、衝撃荷重等により施工部分からク
ランクや剥離が生じることがない。

他方、マイクロバルーン■として、軽量で断熱性と形状
保持性に優れたシリカバルーンＡを配合したから、厚く
しなくても断熱性と形状保持性を与えることができる。

さらにこのシリカバルーンＡにフェノールバルーンＢを
併用した場合は、より一層軽量にすることができ、しか
も熱制御性を付与することができる。

さらに無機化合物■として酸化アンチモンＣとリン酸エ
ステル系化合物りとの混合物を配合したので、ゴム組成
物の加熱減量をより一層少なくし、形状保持性を大幅に
向上することができる。

代理人　弁理士　小　川　信　−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 室温硬化性の縮合型ポリシロキサン重合体 I に対し、
   硼珪酸シリカからなるマイクロバルーンＡとフェノール
   樹脂からなるマイクロバルーンＢとの混合比Ａ／Ｂが重
   量比で５０／５０〜１００／０であるマイクロバルーン
   IIを、前記縮合型ポリシロキサン重合体 I とマイクロ
   バルーンIIとの混合比 I ／IIが重量比で２５／７５〜
   ７５／２５になるように配合すると共に、酸化アンチモ
   ンＣとリン酸エステル系化合物Ｄとからなる無機化合物
   IIIを、前記縮合型ポリシロキサン重合体 I とマイクロ
   バルーン混合物IIとの和（ I ＋II）１００重量部当た
   り３〜５０重量部の範囲で配合した軽量断熱性ゴム組成
   物。