JP2022102093A - Fluid driving type actuator, manufacturing method of the same, and actuator system - Google Patents

Fluid driving type actuator, manufacturing method of the same, and actuator system Download PDF

Info

Publication number
JP2022102093A
JP2022102093A JP2020216624A JP2020216624A JP2022102093A JP 2022102093 A JP2022102093 A JP 2022102093A JP 2020216624 A JP2020216624 A JP 2020216624A JP 2020216624 A JP2020216624 A JP 2020216624A JP 2022102093 A JP2022102093 A JP 2022102093A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fluid
driven actuator
tube member
group
silicone rubber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2020216624A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
潤 岡田
Jun Okada
麻代 宮地
Mayo Miyaji
真梨子 大谷
Mariko Otani
裕美子 山野井
Yumiko Yamanoi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Bakelite Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Bakelite Co Ltd filed Critical Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority to JP2020216624A priority Critical patent/JP2022102093A/en
Publication of JP2022102093A publication Critical patent/JP2022102093A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Actuator (AREA)

Abstract

To provide a fluid driving type actuator which enables strain sensing and is excellent in durability against deformation.SOLUTION: A fluid driving type actuator of the invention includes: a tube member 10 which deforms when a fluid flows thereinto; and an elastic conductive layer 39 laminated on a part of or an entire part of at least one of an inner surface and an outer surface of the tube member 10. The fluid driving type actuator measures change of electric characteristics through the elastic conductive layer 30 to detect a deformation state of the tube member 10.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、流体駆動型アクチュエータ、その製造方法、及びアクチュエータシステムに関する。 The present invention relates to a fluid driven actuator, a method for manufacturing the same, and an actuator system.

アクチュエータのセンシング技術について様々な開発がなされてきた。この種の技術として、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、電気導電性を有する第一の弾性シート及び第二の弾性シートにより構成されたチューブ状弾性体と、その第一の弾性シートの外表面に貼付された2つの電極とを備える流体駆動型アクチュエータが記載されている(特許文献1の段落0080、図6等)。 Various developments have been made on actuator sensing technology. As this kind of technique, for example, the technique described in Patent Document 1 is known. Patent Document 1 describes a tubular elastic body composed of a first elastic sheet and a second elastic sheet having electrical conductivity, and two electrodes attached to the outer surface of the first elastic sheet. A fluid-driven actuator is described (Patent Document 1, paragraph 0080, FIG. 6, etc.).

特開2015-180829号公報JP-A-2015-180829

しかしながら、本発明者が検討した結果、上記特許文献1に記載の流体駆動型アクチュエータにおいて、変形耐久性の点で改善の余地があることが判明した。 However, as a result of the study by the present inventor, it has been found that the fluid-driven actuator described in Patent Document 1 has room for improvement in terms of deformation durability.

本発明者はさらに検討したところ、流体駆動型アクチュエータにおいて、チューブ部材の表面に伸縮性導電層を形成することにより、チューブ部材の変形状態について、伸縮性導電層を介して歪みセンシング可能であり、繰り返し変形したときにおける変形耐久性を向上できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a further study, the present inventor has found that, in a fluid-driven actuator, by forming an elastic conductive layer on the surface of a tube member, it is possible to sense the deformation state of the tube member through the elastic conductive layer. We have found that the deformation durability when repeatedly deformed can be improved, and have completed the present invention.

本発明によれば、
流体が流入されると変形するチューブ部材と、
前記チューブ部材の内表面上及び外表面上の少なくとも一方のうち、その一部又は全体に積層された伸縮性導電層と、を備え、
前記伸縮性導電層を介して電気特性の変化を測定することにより、前記チューブ部材の変形状態を検知できる、
流体駆動型アクチュエータが提供される。
According to the present invention
A tube member that deforms when a fluid flows in,
A stretchable conductive layer laminated on a part or the whole of at least one of the inner surface and the outer surface of the tube member is provided.
By measuring the change in electrical characteristics via the elastic conductive layer, the deformed state of the tube member can be detected.
A fluid driven actuator is provided.

また本発明によれば、
上記の流体駆動型アクチュエータと、
前記電気特性の変化を測定する測定部と、
測定される前記電気特性の変化に基づき、前記チューブ部材の前記変形状態を検知し、前記チューブ部材の前記変形状態に応じて、前記チューブ部材に流入される流体の圧力を調整する、流体圧力制御部と、を備える、
アクチュエータシステムが提供される。
Further, according to the present invention.
With the above fluid-driven actuator,
A measuring unit that measures changes in electrical characteristics,
Fluid pressure control that detects the deformed state of the tube member based on the measured change in the electrical characteristics and adjusts the pressure of the fluid flowing into the tube member according to the deformed state of the tube member. With a department,
An actuator system is provided.

また本発明によれば、
流体が流入されると変形するチューブ部材と、前記チューブ部材の表面上に積層された伸縮性導電層と、を備える、流体駆動型アクチュエータの製造方法であって。
絶縁性エラストマーを用いて前記チューブ部材を形成する工程と、
前記チューブ部材の内表面上及び外表面上の少なくとも一方のうち、その一部又は全体に、導電性ペーストを用いて前記伸縮性導電層を形成する工程と、を含む、流体駆動型アクチュエータの製造方法が提供される。
Further, according to the present invention.
A method for manufacturing a fluid-driven actuator, comprising: a tube member that deforms when a fluid flows in, and an elastic conductive layer laminated on the surface of the tube member.
The process of forming the tube member using an insulating elastomer, and
Manufacture of a fluid-driven actuator comprising a step of forming the stretchable conductive layer using a conductive paste on a part or the whole of at least one of the inner surface and the outer surface of the tube member. The method is provided.

本発明によれば、歪みセンシング可能であり、変形耐久性に優れた流体駆動型アクチュエータ、その製造方法、及びアクチュエータシステムが提供される。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, a fluid-driven actuator capable of strain sensing and excellent in deformation durability, a manufacturing method thereof, and an actuator system are provided.

本実施形態の流体駆動型アクチュエータの構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the structure of the fluid drive type actuator of this embodiment. (a)は図1のA-A断面図、(b)は図1のB-B断面図、(c)は図1のC-C断である。(A) is a sectional view taken along the line AA of FIG. 1, (b) is a sectional view taken along the line BB of FIG. 1, and (c) is a section taken along the line CC of FIG. 本実施形態の流体駆動型アクチュエータの構成の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the structure of the fluid drive type actuator of this embodiment. 実施例1、2の膨張試験における印可圧力とチューブの外周変化率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the applied pressure and the outer peripheral change rate of a tube in the expansion test of Examples 1 and 2. 実施例1、2の膨張試験における印可圧力と伸縮性導電層の抵抗値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the applied pressure and the resistance value of a stretchable conductive layer in the expansion test of Examples 1 and 2.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。また、図は概略図であり、実際の寸法比率とは一致していない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all drawings, similar components are designated by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate. Further, the figure is a schematic view and does not match the actual dimensional ratio.

本実施形態の流体駆動型アクチュエータについて概説する。 The fluid-driven actuator of this embodiment will be outlined.

本実施形態の流体駆動型アクチュエータは、流体が流入されると変形するチューブ部材と、チューブ部材の内表面上及び外表面上の少なくとも一方のうち、その一部又は全体に積層された伸縮性導電層と、を備え、伸縮性導電層を介して電気特性の変化を測定することにより、チューブ部材の変形状態を検知できるものである。 The fluid-driven actuator of the present embodiment has a tube member that deforms when a fluid flows in, and elastic conductivity laminated on a part or the whole of at least one of the inner surface and the outer surface of the tube member. A layer is provided, and the deformation state of the tube member can be detected by measuring the change in electrical characteristics via the elastic conductive layer.

流体駆動型アクチュエータとは、気体や液体などの流体を用いてチューブ部材を膨張または収縮させ、それを機械的運動に変換させる駆動装置である。具体的な流体として、空気、窒素等の気体、水、油等の液体が挙げられる。 A fluid-driven actuator is a drive device that expands or contracts a tube member using a fluid such as gas or liquid and converts it into mechanical motion. Specific examples of the fluid include gas such as air and nitrogen, and liquid such as water and oil.

流体駆動型アクチュエータは、各種の様々な用途に用いることができるが、例えば、介護・福祉・医療・生活・スポーツなどの日常生活や医療現場で使用する人工筋肉、農業・製造・建築等の仕事現場での作業を支援する人工筋肉、ロボットの人工筋肉や間接構造などの駆動装置に用いることができる。 Fluid-driven actuators can be used for various purposes, such as artificial muscles used in daily life such as nursing care, welfare, medical care, daily life, and sports, and work in agriculture, manufacturing, and construction. It can be used as a drive device for artificial muscles that support on-site work, artificial muscles for robots, and indirect structures.

本実施形態によれば、歪みセンシング可能であり、変形耐久性に優れた流体駆動型アクチュエータを実現できる。 According to this embodiment, it is possible to realize a fluid-driven actuator that can perform strain sensing and has excellent deformation durability.

本実施形態の流体駆動型アクチュエータの各構成について詳述する。 Each configuration of the fluid-driven actuator of the present embodiment will be described in detail.

図1、図2は、流体駆動型アクチュエータ(アクチュエータ100)の構成の一例を示す。
図1のアクチュエータ100は、チューブ部材10、及び伸縮性導電層30を少なくとも備える。
1 and 2 show an example of the configuration of a fluid-driven actuator (actuator 100).
The actuator 100 of FIG. 1 includes at least a tube member 10 and an elastic conductive layer 30.

チューブ部材10は、流体の圧力によって膨張および収縮する筒状弾性体で構成される。
チューブ部材10は、軸方向に伸長収縮運動が可能であり、及び/又は径方向の少なくとも一方向に向かって膨張運動又は屈曲運動が可能である。
The tube member 10 is composed of a tubular elastic body that expands and contracts due to the pressure of a fluid.
The tube member 10 is capable of stretching and contracting in the axial direction and / or expanding or flexing in at least one radial direction.

アクチュエータ100は、チューブ部材10の端部の少なくとも一方にキャップ20を有してもよい。
キャップ20は、チューブ部材10の軸方向の端部に設けられた蓋部材で構成される。キャップ20は、図2(b)に示す孔22を有してもよい。孔22を介して、チューブ部材10の空間12内に、流体を注入または排出できる。空間12に流体が注入されると、チューブ部材10は、径方向に膨張し、軸方向に収縮する(図2(b)、図2(c))。すなわち、アクチュエータ100は、チューブ部材10の軸方向に収縮力、径方向に膨張力を発生する。
The actuator 100 may have a cap 20 on at least one of the ends of the tube member 10.
The cap 20 is composed of a lid member provided at the axial end of the tube member 10. The cap 20 may have the hole 22 shown in FIG. 2 (b). A fluid can be injected or discharged into the space 12 of the tube member 10 through the hole 22. When the fluid is injected into the space 12, the tube member 10 expands in the radial direction and contracts in the axial direction (FIGS. 2 (b) and 2 (c)). That is, the actuator 100 generates a contraction force in the axial direction and an expansion force in the radial direction of the tube member 10.

伸縮性導電層30は、チューブ部材10の伸縮や屈曲などの変形を検知する伸縮性センサ部として機能する。 The stretchable conductive layer 30 functions as a stretchable sensor unit that detects deformation such as stretching and bending of the tube member 10.

伸縮性導電層30は、チューブ部材10の内表面上及び外表面上の少なくとも一方のうち、その一部又は全体に積層される。 The stretchable conductive layer 30 is laminated on a part or the whole of at least one of the inner surface and the outer surface of the tube member 10.

アクチュエータ100中、チューブ部材10と伸縮性導電層30とが積層した状態とは、互いの表面同士が面接触している状態で、化学的及び/又は物理的に結合し密着した状態であってもよい。このため、伸長時や繰り返し伸長時においても、チューブ部材10の表面から伸縮性導電層30が剥離する等の破損が生じる恐れを抑制できる。これにより、変形耐久性に優れたアクチュエータ100を実現できる。 In the actuator 100, the state in which the tube member 10 and the elastic conductive layer 30 are laminated is a state in which the surfaces are in surface contact with each other and are chemically and / or physically bonded and in close contact with each other. May be good. Therefore, it is possible to suppress the possibility of damage such as peeling of the stretchable conductive layer 30 from the surface of the tube member 10 even during stretching or repeated stretching. As a result, the actuator 100 having excellent deformation durability can be realized.

このような伸縮性導電層30は、膨張及び/又は収縮した状態のチューブ部材10の表面の少なく一部を被覆するように構成される。被覆するとは、表面の少なくとも一部または全面を覆う状態を意味する。 Such an elastic conductive layer 30 is configured to cover a small part of the surface of the tube member 10 in an expanded and / or contracted state. Covering means covering at least a part or the entire surface of the surface.

伸縮性導電層30は、チューブ部材10の変形に応じて追従変形し、電気特性が変動する。この電気特性の変化を測定することによって、チューブ部材10の変形状態を検知することが可能である。すなわち、伸縮性導電層30が、圧抵抗効果を利用したチューブ部材10の歪みセンサとして機能する。 The elastic conductive layer 30 is subsequently deformed according to the deformation of the tube member 10, and the electrical characteristics fluctuate. By measuring this change in electrical characteristics, it is possible to detect the deformed state of the tube member 10. That is, the stretchable conductive layer 30 functions as a strain sensor of the tube member 10 utilizing the pressure resistance effect.

ここで、伸縮性導電層30の抵抗値の変化を測定する一例を説明する。
例えば、図1に示すように、伸縮性導電層30は、チューブ部材10の外表面上を軸の周方向に延在するリング構造を有してもよい。この伸縮性導電層30は、図2(a)に示すように、軸方向の断面視において、周方向に一部連続せず、離間した部分を有する。
そして、図1(a)から図1(b)に示すように、チューブ部材10が軸方向に収縮し、径方向に膨張した場合、伸縮性導電層30は、周方向に伸長した状態となる。このとき、チューブ部材10の変形前後における伸縮性導電層30の抵抗値の変動を測定できる。たとえば、伸縮性導電層30の端部に不図示の配線を接続し、当該配線を介して、その抵抗値を測定する。
Here, an example of measuring the change in the resistance value of the stretchable conductive layer 30 will be described.
For example, as shown in FIG. 1, the stretchable conductive layer 30 may have a ring structure extending on the outer surface of the tube member 10 in the circumferential direction of the axis. As shown in FIG. 2A, the stretchable conductive layer 30 has a portion that is not partially continuous in the circumferential direction but is separated from each other in a cross-sectional view in the axial direction.
Then, as shown in FIGS. 1A to 1B, when the tube member 10 contracts in the axial direction and expands in the radial direction, the stretchable conductive layer 30 is in a state of extending in the circumferential direction. .. At this time, it is possible to measure the fluctuation of the resistance value of the elastic conductive layer 30 before and after the deformation of the tube member 10. For example, a wiring (not shown) is connected to the end of the elastic conductive layer 30, and the resistance value thereof is measured via the wiring.

このように、チューブ部材10が、図1(a)(b)のように、流体が流入されると径方向に膨張し、かつ軸方向に収縮した状態となると、それに追従して伸縮性導電層30が変形するため、伸縮性導電層30を介して、チューブ部材10の膨張状態を検知できる。 In this way, as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), when the tube member 10 expands in the radial direction and contracts in the axial direction when the fluid flows in, the tube member 10 follows the elastic conductivity. Since the layer 30 is deformed, the expanded state of the tube member 10 can be detected via the elastic conductive layer 30.

伸縮性導電層30は、チューブ部材10の内表面上に形成されるように構成されてよい。これにより、スリーブや他の部材とチューブ部材10の外表面が接触する恐れがある場合でも、チューブ部材10の内側に存在するため、伸縮性導電層30の電気特性の変化を安定的に測定可能である。また、チューブ部材10の内側に伸縮性導電層30を形成することで、伸縮性導電層30が外側にある場合と比べて、チューブ部材10の膨張容易性が低下することを抑制できる。 The stretchable conductive layer 30 may be configured to be formed on the inner surface of the tube member 10. As a result, even when the outer surface of the tube member 10 may come into contact with the sleeve or other member, the change in the electrical characteristics of the elastic conductive layer 30 can be stably measured because it exists inside the tube member 10. Is. Further, by forming the stretchable conductive layer 30 on the inside of the tube member 10, it is possible to suppress the decrease in the expandability of the tube member 10 as compared with the case where the stretchable conductive layer 30 is on the outside.

チューブ部材10は、絶縁性エラストマーで構成され、及び/又は、伸縮性導電層30が、導電性エラストマーで構成されてもよい。 The tube member 10 may be made of an insulating elastomer, and / or the stretchable conductive layer 30 may be made of a conductive elastomer.

この絶縁性エラストマー及び導電性エラストマーは、それぞれ、伸縮性を有するエラストマーで構成される。導電性エラストマーを含む伸縮性導電層30が絶縁性エラストマーを含むチューブ部材10上に積層されるため、伸長時においても耐久性を向上させることが可能である。 The insulating elastomer and the conductive elastomer are each composed of an elastic elastomer. Since the stretchable conductive layer 30 containing the conductive elastomer is laminated on the tube member 10 containing the insulating elastomer, it is possible to improve the durability even during elongation.

チューブ部材10と伸縮性導電層30とが、同種のシリコーンゴム等の同種のエラストマーを含むように構成されてもよい。これにより、繰り返し使用によりチューブ部材10のエラストマーが塑性変形した場合でも、伸縮性導電層30も同程度、塑性変形をする。このため、塑性変形分を含めたチューブ部材10の変形状態を検知することが可能になる。 The tube member 10 and the elastic conductive layer 30 may be configured to contain the same type of elastomer such as the same type of silicone rubber. As a result, even when the elastomer of the tube member 10 is plastically deformed due to repeated use, the stretchable conductive layer 30 is also plastically deformed to the same extent. Therefore, it becomes possible to detect the deformed state of the tube member 10 including the plastically deformed portion.

チューブ部材10と伸縮性導電層30とが、同種のシリコーンゴムを含むように構成することにより、これらの間の密着性を向上できる。このため、チューブ部材10の変形時においても、伸縮性導電層30の剥離や位置ずれを防止できる。伸縮性導電層30がチューブ部材10の内表面上に形成されるときに、このように構成されることが好ましい。 By configuring the tube member 10 and the elastic conductive layer 30 so as to contain the same type of silicone rubber, the adhesion between them can be improved. Therefore, even when the tube member 10 is deformed, it is possible to prevent the elastic conductive layer 30 from being peeled off or misaligned. When the stretchable conductive layer 30 is formed on the inner surface of the tube member 10, it is preferably configured in this way.

アクチュエータ100の変形例について説明する。 A modified example of the actuator 100 will be described.

チューブ部材10は、軸方向に延在する筒状構造でもよく、全体または一部が湾曲した湾曲構造を有してもよい。 The tube member 10 may have a cylindrical structure extending in the axial direction, or may have a curved structure in which the whole or a part is curved.

チューブ部材10は、内部に1または2以上の空間12を有してもよい。具体的には、チューブ部材10は、1または2以上のリングによって、あるいは、シリコーンゴム層の内面が互いに接着することによって、複数に区分された空間12を有してもよい。この複数の空間12は、チューブ部材10の軸方向に並ぶように配置される。 The tube member 10 may have one or more spaces 12 inside. Specifically, the tube member 10 may have a space 12 divided into a plurality of spaces by one or more rings or by adhering the inner surfaces of the silicone rubber layers to each other. The plurality of spaces 12 are arranged so as to be aligned in the axial direction of the tube member 10.

チューブ部材10は、径方向における断面において、単層でもよく、2以上の複数層で構成されてもよい。層は、1種または2種以上のシリコーンゴム層で構成されてもよい。例えば、2つのシリコーンゴム層の間に繊維層を有してもよい。また、チューブ部材10は、少なくとも一部に伸縮率が異なる2以上のシリコーンゴム層やシリコーンゴム以外の層を有してもよい。 The tube member 10 may be a single layer or may be composed of two or more layers in a cross section in the radial direction. The layer may be composed of one kind or two or more kinds of silicone rubber layers. For example, a fiber layer may be provided between the two silicone rubber layers. Further, the tube member 10 may have at least a part of two or more silicone rubber layers having different expansion / contraction ratios or a layer other than the silicone rubber.

伸縮性導電層30は、図1に示すように内表面上のみに形成されてもよいが、外表面上にのみ形成されてもよく、内面表上及び外面表上の両方にチューブ部材10を挟むように形成されてもよい。 The stretchable conductive layer 30 may be formed only on the inner surface as shown in FIG. 1, but may be formed only on the outer surface, and the tube member 10 may be formed on both the inner surface surface and the outer surface surface. It may be formed so as to sandwich it.

伸縮性導電層30上に伸縮性カバー層が形成されてもよい。これにより、伸縮性導電層30の耐久性を向上できる。内表面上の伸縮性導電層30は、伸縮性カバー層によって、流体中に含まれる劣化成分との接触することが抑制され得る。一方、外表面上の伸縮性導電層30は、伸縮性カバー層によって、スリーブや他の部材と接触することが抑制され得る。 An elastic cover layer may be formed on the elastic conductive layer 30. Thereby, the durability of the stretchable conductive layer 30 can be improved. The stretchable conductive layer 30 on the inner surface can be prevented from coming into contact with the deterioration component contained in the fluid by the stretchable cover layer. On the other hand, the stretchable conductive layer 30 on the outer surface may be prevented from coming into contact with the sleeve or other members by the stretchable cover layer.

伸縮性カバー層は、絶縁性エラストマーで構成されてもよく、チューブ部材10と同じ材料で構成されてもよい。 The elastic cover layer may be made of an insulating elastomer or may be made of the same material as the tube member 10.

また、伸縮性導電層30の一例は、静電容量を利用したチューブ部材10の歪みセンサであってもよい。この場合の歪みセンサは、伸縮性キャパシタで構成される。伸縮性キャパシタでは、伸縮導電材料で構成した静電容量膜として、絶縁性エラストマーで構成されるチューブ部材10を採用し、静電容量膜を挟み込む2つの伸縮性電極として、伸縮性導電層30を採用できる。 Further, an example of the stretchable conductive layer 30 may be a strain sensor of the tube member 10 utilizing the capacitance. The strain sensor in this case is composed of an elastic capacitor. In the stretchable capacitor, a tube member 10 made of an insulating elastomer is adopted as a capacitance film made of a stretchable conductive material, and a stretchable conductive layer 30 is used as two stretchable electrodes sandwiching the capacitance film. Can be adopted.

チューブ部材10を挟むように、その内表面上及び外表面上のそれぞれに形成された伸縮性導電層30を介して、チューブ部材10の静電容量の変化を測定できる。キャパシタの絶縁膜の厚みに応じて静電容量が変動するのと同様の原理で、径方向における膨張状態に応じてチューブ部材10の厚みが変動するため、その厚み変動を、静電容量の変化量として測定が可能である。そして、厚みからチューブ部材10の変形状態を把握できる。 The change in the capacitance of the tube member 10 can be measured via the elastic conductive layers 30 formed on the inner surface and the outer surface of the tube member 10 so as to sandwich the tube member 10. Since the thickness of the tube member 10 changes according to the expansion state in the radial direction by the same principle that the capacitance changes according to the thickness of the insulating film of the capacitor, the change in the thickness is the change in the capacitance. It can be measured as a quantity. Then, the deformed state of the tube member 10 can be grasped from the thickness.

本実施形態では、伸縮性導電層30を介して測定される電気特性の変化として、伸縮性導電層30の抵抗値の変化、及び伸縮性導電層30に挟まれたチューブ部材10の静電容量の変化の少なくとも一方を用いることが可能である。 In the present embodiment, as changes in electrical characteristics measured via the elastic conductive layer 30, changes in the resistance value of the elastic conductive layer 30 and the capacitance of the tube member 10 sandwiched between the elastic conductive layers 30. It is possible to use at least one of the changes in.

伸縮性導電層30は、図1に示すように、周方向に延在するリング構造を有しても、軸方向に延在するライン構造を有してもよく、或いは、周方向及び軸方向に延在するチューブ構造を有してもよい。 As shown in FIG. 1, the stretchable conductive layer 30 may have a ring structure extending in the circumferential direction, a line structure extending in the axial direction, or the circumferential direction and the axial direction. It may have a tube structure extending to.

リング構造は環状でもよく非環状でもよい。伸縮性導電層30は、リング構造を有する場合、図1(a)に示すようにチューブ部材10の軸方向の端部側に設けられていても、中央部に設けられていてもよい。リング構造は、軸方向に対して断面視において、O字形状でも、C字形状でもよい。 The ring structure may be annular or non-annular. When the elastic conductive layer 30 has a ring structure, it may be provided on the end side in the axial direction of the tube member 10 or may be provided in the center as shown in FIG. 1 (a). The ring structure may be O-shaped or C-shaped in cross-sectional view with respect to the axial direction.

伸縮性導電層30は、ライン形状を有する場合、様々な形状を有していてもよく、線状、波状などの各種配線パターンで形成できる。伸縮性導電層30は、後述にて詳細を説明するが、導電性ペーストを用いて印刷などの塗布手段によって形成されるため、所望形状のパターンや配線厚みを実現できる。 When the elastic conductive layer 30 has a line shape, it may have various shapes, and can be formed by various wiring patterns such as linear and wavy. As will be described in detail later, the stretchable conductive layer 30 is formed by a coating means such as printing using a conductive paste, so that a pattern of a desired shape and a wiring thickness can be realized.

伸縮性導電層30は、図3(a)に示すように、空間12を有するチューブ構造を有してもよい。図3(b)は、図3(a)のD-D断面視における断面図である。
チューブ状の伸縮性導電層30は、チューブ部材10の内表面の少なくとも一部または全部を被覆するように構成される。これにより、アクチュエータ100自体の機械的強度を向上できる。
As shown in FIG. 3A, the stretchable conductive layer 30 may have a tube structure having a space 12. FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG. 3A.
The tubular stretchable conductive layer 30 is configured to cover at least a part or all of the inner surface of the tube member 10. Thereby, the mechanical strength of the actuator 100 itself can be improved.

キャップ20は、チューブ部材10の内周面に設置されてもよいが、チューブ部材10の外周面に設置されてもよい。キャップ20は、他の機構や部材と連結するための連結機構を有してもよい。 The cap 20 may be installed on the inner peripheral surface of the tube member 10, but may be installed on the outer peripheral surface of the tube member 10. The cap 20 may have a connecting mechanism for connecting to another mechanism or member.

また、アクチュエータ100は、チューブ部材10の外周面上にスリーブを有してもよい。スリーブは、筒状部材で構成され、チューブ部材10の外周面の外表面の少なくとも一部を被覆する。このようなスリーブは、繊維で構成された網目状の補強構造を有してもよい。
チューブ部材10およびスリーブを有するアクチュエータ100は、マッキベン型人工筋肉となる。
Further, the actuator 100 may have a sleeve on the outer peripheral surface of the tube member 10. The sleeve is composed of a tubular member and covers at least a part of the outer surface of the outer peripheral surface of the tube member 10. Such sleeves may have a mesh-like reinforcing structure composed of fibers.
The actuator 100 having the tube member 10 and the sleeve is a Macchiben type artificial muscle.

本実施形態のアクチュエータ100の一例において、チューブ部材10が絶縁性エラストマーで構成され、伸縮性導電層30が導電性エラストマーで構成される。これらのエラストマーについて説明する。 In an example of the actuator 100 of the present embodiment, the tube member 10 is made of an insulating elastomer, and the stretchable conductive layer 30 is made of a conductive elastomer. These elastomers will be described.

絶縁性エラストマーは、例えば、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム、スチレンゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム等を用いることができる。この中でも、エラストマーは、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴムからなる群から選択される一種以上の熱硬化性エラストマー(エラストマー材料)を含む。
絶縁性エラストマーは、エラストマー材料単独で構成されてもよく、エラストマー材料及び非導電性フィラーを含むように構成されてもよい。絶縁性エラストマーの一例は、シリコーンゴムを含み、好ましくはシリコーンゴム及び非導電性フィラーを含む。シリコーンゴムは、エラストマーの中でも、化学的に安定であり、また、機械的強度にも優れる。
この中でも、衛生面の観点から、エラストマー材料として、生体適合性が高いシリコーンゴムを用いることが好ましい。
As the insulating elastomer, for example, silicone rubber, urethane rubber, fluororubber, nitrile rubber, acrylic rubber, styrene rubber, chloroprene rubber, ethylene propylene rubber and the like can be used. Among these, the elastomer includes one or more thermosetting elastomers (elastomer materials) selected from the group consisting of silicone rubber, urethane rubber, and fluororubber.
The insulating elastomer may be composed of the elastomer material alone, or may be configured to include an elastomer material and a non-conductive filler. Examples of insulating elastomers include silicone rubber, preferably silicone rubber and non-conductive fillers. Silicone rubber is chemically stable among elastomers and has excellent mechanical strength.
Among these, from the viewpoint of hygiene, it is preferable to use silicone rubber having high biocompatibility as the elastomer material.

導電性エラストマーは、例えば、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム、スチレンゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム等を用いることができる。この中でも、エラストマーは、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴムからなる群から選択される一種以上の熱硬化性エラストマー(エラストマー材料)と、導電性フィラーとを含む。
導電性エラストマーの好ましい一例は、シリコーンゴム及び導電性フィラーを含む。これにより、導電性エラストマーの伸縮性及び導通性を高められる。
As the conductive elastomer, for example, silicone rubber, urethane rubber, fluororubber, nitrile rubber, acrylic rubber, styrene rubber, chloroprene rubber, ethylene propylene rubber and the like can be used. Among them, the elastomer includes one or more thermosetting elastomers (elastomer materials) selected from the group consisting of silicone rubber, urethane rubber, and fluororubber, and conductive fillers.
Preferred examples of conductive elastomers include silicone rubber and conductive fillers. As a result, the elasticity and conductivity of the conductive elastomer can be enhanced.

絶縁性エラストマー及び導電性エラストマーの少なくとも一方、好ましくは両方が、非導電性フィラー含んでもよい。非導電性フィラーとしては、公知の材料が使用できるが、例えば、シリカ粒子、シリコーンゴム粒子、タルク等を用いてもよい。この中でも、シリカ粒子を含んでもよい。 At least one of the insulating elastomer and the conductive elastomer, preferably both, may contain a non-conductive filler. As the non-conductive filler, known materials can be used, but for example, silica particles, silicone rubber particles, talc and the like may be used. Among these, silica particles may be included.

導電性フィラーが、例えば、粉末状または繊維状の、金属系フィラー、炭素系フィラー、金属酸化物フィラー、及び金属メッキフィラーからなる群から選ばれる一または二以上を含んでもよい。この中でも、導電性フィラーとして、カーボン等の炭素系フィラーや銀粉等の金属系フィラーを用いてもよい。 The conductive filler may contain, for example, one or more selected from the group consisting of powdery or fibrous metal-based fillers, carbon-based fillers, metal oxide fillers, and metal-plated fillers. Among these, as the conductive filler, a carbon-based filler such as carbon or a metal-based filler such as silver powder may be used.

導電性エラストマーが導電性フィラーに加え、非導電性フィラーをさらに含んでもよい。これにより、導電性エラストマーの機械的特性を高められる。 The conductive elastomer may further contain a non-conductive filler in addition to the conductive filler. This enhances the mechanical properties of the conductive elastomer.

伸縮性導電層30の導電性エラストマー、チューブ部材10の絶縁性エラストマー、伸縮性カバー層の絶縁性エラストマーの少なくとも2つ、又は全てが、同一のエラストマー材料を含むように構成されてもよい。 At least two or all of the conductive elastomer of the stretchable conductive layer 30, the insulating elastomer of the tube member 10, and the insulating elastomer of the stretchable cover layer may be configured to contain the same elastomer material.

本明細書中、同一のエラストマー材料を含むとは、それぞれ、上記に例示される熱硬化性エラストマーの種類のうち、少なくとも一つ以上の同じ種類のエラストマー材料を含むことを意味する。
また、同一のシリコーンゴムを含む場合、このシリコーンゴムがビニル基含有オルガノポリシロキサンを含むシリコーンゴム系硬化性組成物の硬化物で構成されてもよい。
In the present specification, the inclusion of the same elastomer material means that each of the above-exemplified types of thermosetting elastomer contains at least one or more of the same type of elastomer material.
Further, when the same silicone rubber is contained, the silicone rubber may be composed of a cured product of a silicone rubber-based curable composition containing a vinyl group-containing organopolysiloxane.

絶縁性エラストマーは、ビニル基含有オルガノポリシロキサンを含むシリコーンゴム系硬化性組成物の硬化物で構成されてもよい。また導電性エラストマーは、導電性フィラーと、ビニル基含有オルガノポリシロキサンを含むシリコーンゴム系硬化性組成物の硬化物とで構成されてもよい。 The insulating elastomer may be composed of a cured product of a silicone rubber-based curable composition containing a vinyl group-containing organopolysiloxane. Further, the conductive elastomer may be composed of a conductive filler and a cured product of a silicone rubber-based curable composition containing a vinyl group-containing organopolysiloxane.

以下、シリコーンゴム系硬化性組成物における成分について詳細を説明する。 Hereinafter, the components of the silicone rubber-based curable composition will be described in detail.

本明細書中、同一のシリコーンゴムを含むとは、シリコーンゴム系硬化性組成物が、少なくとも、同種のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサンを含むことを意味し、さらに、同種の架橋剤、同種の非導電性フィラー、同種のシランカップリング剤、及び同種の触媒からなる群から選ばれる一又は二以上を含んでもよい。 In the present specification, the inclusion of the same silicone rubber means that the silicone rubber-based curable composition contains at least the same kind of vinyl group-containing linear organopolysiloxane, and further, the same kind of cross-linking agent. It may contain one or more selected from the group consisting of the same type of non-conductive filler, the same type of silane coupling agent, and the same type of catalyst.

絶縁性エラストマーは、ビニル基含有オルガノポリシロキサンを含むシリコーンゴム系硬化性組成物の硬化物で構成されてもよい。また導電性エラストマーは、導電性フィラーと、ビニル基含有オルガノポリシロキサンを含むシリコーンゴム系硬化性組成物の硬化物とで構成されてもよい。 The insulating elastomer may be composed of a cured product of a silicone rubber-based curable composition containing a vinyl group-containing organopolysiloxane. Further, the conductive elastomer may be composed of a conductive filler and a cured product of a silicone rubber-based curable composition containing a vinyl group-containing organopolysiloxane.

同種のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサンとは、少なくとも官能基が同じビニル基を含み、直鎖状を有していればよく、分子中のビニル基量や分子量分布、あるいはその添加量が異なっていてもよい。 The vinyl group-containing linear organopolysiloxane of the same type may contain at least the same vinyl group as the functional group and may have a linearity, and the amount of vinyl group, the molecular weight distribution, or the amount thereof added in the molecule may be. It may be different.

同種の架橋剤とは、少なくとも直鎖構造や分岐構造などの共通の構造を有していればよく、分子中の分子量分布や異なる官能基が含まれていてもよく、その添加量が異なっていてもよい。 The cross-linking agent of the same type may have at least a common structure such as a linear structure or a branched structure, may contain a molecular weight distribution in the molecule or a different functional group, and the addition amount thereof is different. You may.

同種の非導電性フィラーとは、少なくとも共通の構成材料を有していればよく、粒子径、比表面積、表面処理剤、又はその添加量が異なっていてもよい。 The non-conductive fillers of the same type may have at least a common constituent material, and may differ in particle size, specific surface area, surface treatment agent, or addition amount thereof.

同種のシランカップリング剤とは、少なくとも共通の官能基を有していればよく、分子中の他の官能基や添加量が異なっていてもよい。 The silane coupling agent of the same type may have at least a common functional group, and other functional groups in the molecule and the amount added may be different.

同種の触媒とは、少なくとも共通の構成材料を有していればよく、触媒中に異なる組成が含まれていてもよく、その添加量が異なっていてもよい。 The catalysts of the same type may have at least a common constituent material, and the catalysts may contain different compositions or may have different addition amounts.

同一のシリコーンゴムを構成するシリコーンゴム系硬化性組成物には、さらに、異なる種類の、ビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン、架橋剤、非導電性フィラー、シランカップリング剤、及び触媒からなる群から選ばれる一又は二以上を含んでもよい。 The silicone rubber-based curable composition constituting the same silicone rubber further comprises different types of vinyl group-containing linear organopolysiloxanes, cross-linking agents, non-conductive fillers, silane coupling agents, and catalysts. It may contain one or more selected from the group.

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 include 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 a vinyl group, and the vinyl group serves as a cross-linking point at the time of 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。 The content of the vinyl group of the vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1) is not particularly limited, but is preferably, for example, having two or more vinyl groups in the molecule and 15 mol% or less. .. As a result, the amount of vinyl groups in the vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1) is optimized, and a network with each component described later can be reliably formed.

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 unit when all the units constituting the vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1) are 100 mol%. .. However, it is considered that there is one vinyl group for each 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 preferably in the range of, for example, preferably about 1000 to 10000, and more preferably about 2000 to 5000. The degree of polymerization can be determined, for example, as a polystyrene-equivalent number average degree of polymerization (or number average molecular weight) in GPC (gel permeation chromatography) using chloroform as a developing solvent.

本明細書中、「~」は、特に明示しない限り、上限値と下限値を含むことを表す。 In the present specification, "to" means that an upper limit value and a lower limit value are included unless otherwise specified.

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。 Further, 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。 By using a vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1) having a degree of polymerization and specific gravity within the above range, the silicone rubber obtained has heat resistance, flame retardancy, chemical stability, etc. 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が好ましい。 The vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1) preferably has a structure represented by the following formula (1).

Figure 2022102093000002
Figure 2022102093000002

式(1)中、R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 having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group, an aryl group, or a hydrocarbon group in which these are combined. Examples of the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, a propyl group and the like, and among them, a methyl group is preferable. Examples of the alkenyl group having 1 to 10 carbon atoms include a vinyl group, an allyl group, a butenyl group and the like, and among them, a vinyl group is preferable. Examples of the aryl group having 1 to 10 carbon atoms include a phenyl group and the like.

また、R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。 Further, R 2 is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group, an aryl group, or a hydrocarbon group in which these are combined. Examples of the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, a propyl group and the like, and among them, a methyl group is preferable. Examples of the alkenyl group having 1 to 10 carbon atoms include a vinyl group, an allyl group, and a butenyl group. Examples of the aryl group having 1 to 10 carbon atoms include a phenyl group.

また、R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。 Further, R 3 is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an aryl group, or a hydrocarbon group in which these are combined. Examples of the alkyl group having 1 to 8 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, a propyl group and the like, and among them, a 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RおよびR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、Rの置換基としては、例えば、メチル基等が挙げられる。 Further, examples of the substituent of R 1 and R 2 in the formula (1) include a methyl group, a vinyl group and the like, and examples of the substituent of R 3 include a methyl group and the like.

なお、式(1)中、複数のR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、R、およびRについても同様である。 In the equation (1), the plurality of R 1s are independent of each other and may be different from each other or may be the same. 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。 Further, m and n are the number of repeating units constituting the vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1) represented by the formula (1), m is an integer of 0 to 2000, and n is 1000 to 10000. Is an integer of. m is preferably 0 to 1000, and n is preferably 2000 to 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。 Moreover, as a specific structure of the vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1) represented by the formula (1), for example, the one represented by the following formula (1-1) can be mentioned.

Figure 2022102093000003
Figure 2022102093000003

式(1-1)中、RおよびR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 of them is a vinyl group.

ビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1)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)を含んでもよい。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)のビニル基量は、0.1モル%以下でもよい。 The vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1) is a first vinyl group-containing linear siloxane having a vinyl group content of 2 or more in the molecule and 0.4 mol% or less. Organopolysiloxane (A1-1) may be included. The vinyl group amount of the first vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-1) may be 0.1 mol% or less.

また、ビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1)は、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)とを含有してもよい。 The vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1) has a vinyl group content of 0.5 to 15 mol% with the first vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-1). May contain a vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-2).

シリコーンゴムの原料である生ゴムとして、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。 As raw rubber which is a raw material of silicone rubber, a first vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-1) and a second vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-2) having a high vinyl group content are used. ), The vinyl groups can be unevenly distributed, and the cross-linking density can be more effectively formed in the cross-linking network of the silicone rubber. As a result, the tear strength of the 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, in the above formula (1-1), a unit in which R1 is a vinyl group and / or a unit in which R2 is a vinyl group is a molecule. A first vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-1) having two or more of them and containing 0.4 mol% or less, and a unit in which R1 is a vinyl group and / or R2 is a vinyl group. It is preferable to use a second vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-2) containing 0.5 to 15 mol% of the unit.

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。 Further, the first vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-1) preferably has a vinyl group content of 0.01 to 0.2 mol%. Further, the 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。 Further, when the first vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-1) and the second vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-2) are blended in combination (A1-1). The ratio of 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: It is more preferably 10.

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 alone 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。 Further, the vinyl group-containing organopolysiloxane (A) may 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 organohydrogenpolysiloxane (B).
Organohydrogenpolysiloxane (B) is classified into linear organohydrogenpolysiloxane (B1) having a linear structure and branched organohydrogenpolysiloxane (B2) having a branched structure. Either one or both can 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 a vinyl group-containing organopolysiloxane (A). In addition to the vinyl group, it is a polymer that undergoes a hydrosilylation reaction with the vinyl group of the components contained in the silicone rubber-based curable composition to crosslink 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, but for example, the weight average molecular weight is preferably 20000 or less, and more preferably 1000 or more and 10000 or less.

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。 Further, the linear organohydrogenpolysiloxane (B1) is usually preferably one having no vinyl group. This makes it possible to accurately prevent the cross-linking reaction from proceeding 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.

Figure 2022102093000004
Figure 2022102093000004

式(2)中、R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), R4 is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group, an aryl group, a hydrocarbon group combining these, or a hydride group. Examples of the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, a propyl group and the like, and among them, a methyl group is preferable. Examples of the alkenyl group having 1 to 10 carbon atoms include a vinyl group, an allyl group, a butenyl group and the like. Examples of the aryl group having 1 to 10 carbon atoms include a phenyl group.

また、R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。 Further, R5 is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group, an aryl group, a hydrocarbon group combining these, or a hydride group. Examples of the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group and a propyl group, and among them, a methyl group is preferable. Examples of the alkenyl group having 1 to 10 carbon atoms include a vinyl group, an allyl group, a butenyl group and the like. Examples of the aryl group having 1 to 10 carbon atoms include a phenyl group.

なお、式(2)中、複数のR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についても同様である。ただし、複数のRおよびRのうち、少なくとも2つ以上がヒドリド基である。 In the equation (2), the plurality of R 4s are independent of each other and may be different from each other or may be the same. The same applies to R5. However, of the plurality of R4 and R5, at least two or more are hydride groups.

また、R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R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。 Further, R 6 is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an aryl group, or a hydrocarbon group in which these are combined. Examples of the alkyl group having 1 to 8 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, a propyl group and the like, and among them, a methyl group is preferable. Examples of the aryl group having 1 to 8 carbon atoms include a phenyl group. The plurality of R6s are independent of each other and may be different from each other or may be the same.

なお、式(2)中のR,R,R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 the substituent of R 4 , R 5 , and R 6 in the formula (2) include a methyl group and a vinyl group, and a methyl group is preferable from the viewpoint of preventing an 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。 Further, m and n are the number of repeating units constituting the linear organohydrogenpolysiloxane (B1) represented by the formula (2), where m is an integer of 2 to 150 and n is an integer of 2 to 150. Is. Preferably, m is an integer of 2 to 100 and n is an integer of 2 to 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。 The linear organohydrogenpolysiloxane (B1) may be used alone or in combination of two or more.

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 forms a region having a high crosslink density and is a component that greatly contributes to the formation of a dense structure having a crosslink density 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 group of the component contained in the rubber-based curable composition and crosslinks 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。 The specific gravity of the branched organohydrogenpolysiloxane (B2) is 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。 Further, the branched organohydrogenpolysiloxane (B2) is usually preferably one having no vinyl group. This makes it possible to accurately prevent the cross-linking reaction from proceeding 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。 The branched organohydrogenpolysiloxane (B2) is preferably represented by the following average composition formula (c).

平均組成式(c)
(H(R3-aSiO1/2(SiO4/2
(式(c)において、Rは一価の有機基、aは1~3の範囲の整数、mはH(R3-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 the formula (c), R 7 is a monovalent organic group, a is an integer in the range of 1 to 3, m is a number of Ha (R 7 ) 3-a SiO 1/2 units, and n is SiO 4 /. It is a number of 2 units)

式(c)において、R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 in combination thereof. Examples of the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, a propyl group and the like, and among them, a methyl group is preferable. 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 the formula (c), a is the number of hydride groups (hydrogen atoms directly bonded to Si), and is an integer in the range of 1 to 3, preferably 1.

また、式(c)において、mはH(R3-aSiO1/2単位の数、nはSiO4/2単位の数である。 Further, in the formula ( c ), m is the number of Ha (R 7 ) 3-a SiO 1/2 unit, and n is the number of SiO 4/2 unit.

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 structure is linear or branched, and the Si is the same as when the number of Si is 1. The number of alkyl groups R to be bonded (R / Si) is 1.8 to 2.1 for the linear organohydrogenpolysiloxane (B1) and 0.8 to 1 for the branched organohydrogenpolysiloxane (B2). It is in the range of 0.7.

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, the amount of residue when heated to 1000 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min under a nitrogen atmosphere is 5% or more. Will be. On the other hand, since the linear organohydrogenpolysiloxane (B1) is linear, 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。 Further, specific examples of the branched organohydrogenpolysiloxane (B2) include those having a structure represented by the following formula (3).

Figure 2022102093000005
Figure 2022102093000005

式(3)中、R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。R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, or a hydrocarbon group in combination thereof, or a hydrogen atom. Examples of the alkyl group having 1 to 8 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, a propyl group and the like, and among them, a methyl group is preferable. Examples of the aryl group having 1 to 8 carbon atoms include a phenyl group. Examples of the substituent of R 7 include a methyl group and the like.

なお、式(3)中、複数のR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 the equation (3), the plurality of R 7s 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。 Further, in the equation (3), "-O-Si≡" indicates that Si has a branched structure that spreads 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。 Further, 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, the linear organohydrogenpolysiloxane (B1) and the branched organohydrogenpoly are added to 1 mol of the vinyl group in the vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1). The total amount of hydride groups of siloxane (B2) is preferably 0.5 to 5 mol, more preferably 1 to 3.5 mol. This ensures that a crosslinked network is formed between the linear organohydrogenpolysiloxane (B1) and the branched organohydrogenpolysiloxane (B2) and the vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1). Can be made to.

<<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、必要に応じ、非導電性フィラーとして、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 may contain silica particles (C) as a non-conductive filler, if necessary.

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。 The silica particles (C) are not particularly limited, but for example, fumed silica, calcined 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50~400m/gであるのが好ましく、100~400m/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 specific surface area of the silica particles (C) by, for example, the BET method is preferably, for example, 50 to 400 m 2 / g, and more preferably 100 to 400 m 2 / g. The average primary particle size of the silica particles (C) is preferably, for example, 1 to 100 nm, and 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 the silica particles (C) within the range of the specific surface area and the average particle size, it is possible to improve the hardness and mechanical strength of the formed silicone rubber, particularly the tensile strength.

<<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).
The silane coupling agent (D) can have a hydrolyzable group. The hydrolyzing group is hydrolyzed by water to become a hydroxyl group, and this hydroxyl group undergoes a dehydration condensation reaction with the hydroxyl group on the surface of the silica particles (C), whereby the surface of the silica particles (C) can be modified.

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。 Further, the silane coupling agent (D) can include a silane coupling agent having a hydrophobic group. As a result, this hydrophobic group is imparted to the surface of the silica particles (C), so that the cohesive force of the silica particles (C) is reduced in the silicone rubber-based curable composition and thus in the silicone rubber (hydrogen due to the silanol group). 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. As a result, the interface between the silica particles and the rubber matrix is increased, and the reinforcing effect of the silica particles is increased. Further, it is presumed that the slipperiness of the silica particles in the matrix is improved when the rubber matrix is deformed. Then, by improving the dispersibility and slipperiness of the silica particles (C), the mechanical strength (for example, tensile strength, tear strength, etc.) of the silicone rubber due to the silica particles (C) is improved.

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。 Further, the silane coupling agent (D) can include a silane coupling agent having a vinyl group. As a result, a vinyl group is introduced on the surface of the silica particles (C). Therefore, when the silicone rubber-based curable composition is cured, that is, the vinyl group contained in the vinyl group-containing organopolysiloxane (A) and the hydride group contained in the organohydrogenpolysiloxane (B) undergo a hydrosilylation reaction. When the network (crosslinked structure) formed by these substances is formed, the vinyl group of the silica particles (C) is also involved in the hydrosilylation reaction with the hydride group of the organohydrogenpolysiloxane (B). Silica particles (C) will also be incorporated into. 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).

-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。
Y n -Si- (X) 4-n ... (4)
In the above equation (4), n represents an integer of 1 to 3. Y represents any 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 them is. 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 in which these are combined, 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。 Examples of the hydrophilic group include a hydroxyl group, a sulfonic acid group, a carboxyl group, a carbonyl group and the like, and 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(Y-Si-)の構造を2つ有するものとなる。 Further, examples of the hydrolyzable group include an alkoxy group such as a methoxy group and an ethoxy group, a chloro group or a silazane group, and among them, a silazane group is preferable because it has high reactivity with the silica particles (C). A group having a silazane group as a hydrolyzable group has two structures of ( Yn —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 methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, and methyltri, as those having a hydrophobic group as a functional group. Alkoxysilanes such as ethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, phenyltriethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, hexyltriethoxysilane, decyltrimethoxysilane; methyltrichlorosilane , Chlorosilanes such as dimethyldichlorosilane, trimethylchlorosilane, phenyltrichlorosilane; hexamethyldisilazane, examples of which have a vinyl group as a functional group include methacrypropyltriethoxysilane, methacrypropyltrimethoxysilane, methacryoxy. Ekalkylsilanes such as propylmethyldiethoxysilane, methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinylmethyldimethoxysilane; chlorosilanes such as vinyltrichlorosilane, vinylmethyldichlorosilane; divinyltetramethyldi Examples thereof include silazanes, but in consideration of the above description, hexamethyldisilazane is particularly preferable as having a hydrophobic group, and divinyltetramethyldisilazane is preferable as having a vinyl group.

本実施形態において、シランカップリング剤(D)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重量部に対して、1質量%以上であることが好ましく、3質量%以上であることがより好ましく、5質量%以上であることがさらに好ましい。また、シランカップリング剤(D)の含有量上限値は、ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)の合計量100重量部に対して、100質量%以下であることが好ましく、80質量%以下であることがより好ましく、40質量%以下であることがさらに好ましい。
シランカップリング剤(D)の含有量を上記下限値以上とすることにより、シリカ粒子(C)を用いる場合、シリコーンゴム全体としての機械的強度の向上に資することができる。また、シランカップリング剤(D)の含有量を上記上限値以下とすることにより、シリコーンゴムが適度な機械特性を持つことができる。
In the present embodiment, the lower limit of the content of the silane coupling agent (D) is preferably 1% by mass or more with respect to 100 parts by weight of the total amount of the vinyl group-containing organopolysiloxane (A). It is more preferably 5% by mass or more, and further preferably 5% by mass or more. The upper limit of the content of the silane coupling agent (D) is preferably 100% by mass or less, preferably 80% by mass or less, based on 100 parts by mass of the total amount of the vinyl group-containing organopolysiloxane (A). It is more preferably present, and further preferably 40% by mass or less.
By setting the content of the silane coupling agent (D) to the above lower limit value or more, when the silica particles (C) are used, it can contribute to the improvement of the mechanical strength of the silicone rubber as a whole. Further, by setting the content of the silane coupling agent (D) to the above upper limit value or less, the silicone rubber can have appropriate mechanical properties.

<<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 the present embodiment can contain platinum or a platinum compound (E).
Platinum or the platinum compound (E) is a catalytic component that acts as a catalyst during curing. The amount of platinum or the platinum compound (E) added is the amount of the catalyst.

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 the platinum compound (E), known ones can be used, for example, platinum black, platinum supported on silica, carbon black or the like, platinum chloride acid or an alcohol solution of platinum chloride acid, chloride. Examples thereof include a complex salt of platinum acid and olefin, and a complex salt of platinum chloride acid and vinyl siloxane.

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。 As the platinum or the platinum compound (E), only one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.

<<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) functions as a dispersion medium for dispersing each component contained in the silicone rubber-based curable composition, and is a component that contributes to the reaction between the silica particles (C) and the silane coupling agent (D). .. Therefore, in the silicone rubber, the silica particles (C) and the silane coupling agent (D) can be more reliably connected to each other, and uniform characteristics can be exhibited as a whole.

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。 Further, when water (F) is contained, the content thereof can be appropriately set, but specifically, for example, 10 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the silane coupling agent (D). It is preferably in the range of 30 to 70 parts by weight, and more preferably in the range of 30 to 70 parts by weight. This makes it possible to more reliably proceed the reaction between the silane coupling agent (D) and the silica particles (C).

(その他の成分)
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)成分以外に、他の成分をさらに含むことができる。この他の成分としては、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、マイカ等のシリカ粒子(C)以外の無機充填材、反応阻害剤、分散剤、顔料、染料、帯電防止剤、酸化防止剤、難燃剤、熱伝導性向上剤等の添加剤が挙げられる。
(Other ingredients)
Further, the silicone rubber-based curable composition of the present embodiment may further contain other components in addition to the above components (A) to (F). Other components include silica particles (C) such as diatomaceous earth, iron oxide, zinc oxide, titanium oxide, barium oxide, magnesium oxide, cerium oxide, calcium carbonate, magnesium carbonate, zinc carbonate, glass wool, and mica. Examples thereof include additives such as inorganic fillers, reaction inhibitors, dispersants, pigments, dyes, antioxidants, antioxidants, flame retardants, and thermal conductivity improvers.

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 the silicone rubber-based curable composition, the content ratio of each component is not particularly limited, but 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40重量部以下でもよい。これにより、硬さや引張強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、10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, based on 100 parts by weight of the total amount of the vinyl group-containing organopolysiloxane (A). It may be less than or equal to, and more preferably 40 parts by weight or less. This makes it possible to balance mechanical strength such as hardness and tensile strength. The lower limit of the content of the silica particles (C) is not particularly limited with respect to 100 parts by weight of the total amount of the vinyl group-containing organopolysiloxane (A), but may be, for example, 10 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) is preferably contained in a proportion of, for example, 5 parts by weight or more and 100 parts by weight or less of the vinyl group-containing organopolysiloxane (A) with respect to 100 parts by weight. More preferably, it is contained in a proportion of 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 surely 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, for example, with respect to 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). , 0.5 part by weight or more and 20 parts by weight or less is preferable, and 0.8 parts by weight or more and 15 parts by weight or less is more preferable. 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 the platinum compound (E) means the amount of catalyst and can be appropriately set, but specifically, vinyl group-containing organopolysiloxane (A), silica particles (C), and silane coupling agent ( The amount of the platinum group metal in this component is 0.01 to 1000 ppm by weight, preferably 0.1 to 500 ppm, based on the total amount of D). By setting the content of platinum or the platinum compound (E) to the above lower limit value or more, the obtained silicone rubber composition can be sufficiently cured. By setting the content of platinum or the platinum compound (E) to the above upper limit value or less, the curing rate of the obtained silicone rubber composition can be improved.

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。 Further, when water (F) is contained, the content thereof can be appropriately set, but specifically, for example, 10 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the silane coupling agent (D). It is preferably in the range of 30 to 70 parts by weight, and more preferably in the range of 30 to 70 parts by weight. This makes it possible to more reliably proceed the reaction between the silane coupling agent (D) and the silica particles (C).

<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。
<Manufacturing method of silicone rubber>
Next, a method for manufacturing the silicone rubber of the present embodiment will be described.
As a method for producing a silicone rubber of the present embodiment, a silicone rubber-based curable composition can be prepared, and the silicone rubber-based curable composition can be cured to obtain a silicone rubber.
The 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 by an arbitrary kneading device to prepare a 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 a predetermined amount and then kneaded by an arbitrary kneading device. A kneaded product containing each of 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 kneading the vinyl group-containing organopolysiloxane (A) and the silane coupling agent (D) in advance, 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) as needed. This makes it possible to more reliably proceed the reaction between the silane coupling agent (D) and the silica particles (C).

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, it is preferable that the kneading of each component (A), (C), and (D) goes through a first step of heating at the first temperature and a second step of heating at the second temperature. Thereby, 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) are combined. By-products produced by the reaction can be reliably removed from the kneaded product. Then, 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 ° C., and more preferably about 60 to 90 ° C., for example. The second temperature is, for example, preferably about 130 to 210 ° C, more preferably about 160 to 180 ° C.

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。 Further, the atmosphere in the first step is preferably under an inert atmosphere such as under a nitrogen atmosphere, and the atmosphere in the second step is preferably under 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。 Further, the time of the first step is preferably, for example, about 0.3 to 1.5 hours, and more preferably about 0.5 to 1.2 hours. The time of the second step is, for example, preferably about 0.7 to 3.0 hours, and 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-mentioned conditions, the above-mentioned effect can be obtained more remarkably.

[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 platinum or the platinum compound (E) are weighed in a predetermined amount, and then the kneaded product prepared in the above step [1] using an arbitrary kneading device. By kneading each component (B) and (E), a silicone rubber-based curable composition is obtained. 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 respective 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 product with platinum or the platinum compound (E), and then knead the respective kneaded products. This ensures that each component (A) to (E) is contained in the silicone rubber-based curable composition without proceeding with the reaction between the vinyl group-containing organopolysiloxane (A) and the organohydrogenpolysiloxane (B). Can be dispersed 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 each component (B) and (E) is kneaded is preferably, for example, about 10 to 70 ° C., more preferably about 25 to 30 ° C. as the roll set temperature.

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, for example, about 5 minutes to 1 hour, and 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。 By setting the temperature within the above range in the above step [1] and the above step [2], the progress of the reaction between the vinyl group-containing organopolysiloxane (A) and the organohydrogenpolysiloxane (B) is more accurately performed. Can be prevented or suppressed. Further, in the above steps [1] and the above steps [2], by setting the kneading time within the above range, each component (A) to (E) is 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 each of the steps [1] and [2] is not particularly limited, and for example, a kneader, a two-roll, a Banbury mixer (continuous kneader), a pressurized kneader, or the like 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。 Further, in this 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) is more accurately prevented or suppressed. be able 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。 In the present embodiment, the curing step of the silicone rubber-based curable resin composition is, for example, heating (primary curing) at 100 to 250 ° C. for 1 to 30 minutes and then post-baking (secondary) at 200 ° C. for 1 to 4 hours. It is done by curing).

以上のような工程を経ることで、シリコーンゴム系硬化性樹脂組成物の硬化物からなるシリコーンゴムが得られる。 Through the above steps, a silicone rubber made of a cured product of a silicone rubber-based curable resin composition can be obtained.

なお、[3]次に、工程[2]で得られたシリコーンゴム系硬化性組成物を、溶剤に溶解させることにより、絶縁性ペーストを得ることができる。
また、[3]次に、工程[2]で得られたシリコーンゴム系硬化性組成物を、溶剤に溶解させ、導電性フィラーを加えることで導電性ペーストを得ることができる。
[3] Next, the insulating paste can be obtained by dissolving the silicone rubber-based curable composition obtained in the step [2] in a solvent.
Further, [3] Next, the silicone rubber-based curable composition obtained in the step [2] is dissolved in a solvent, and a conductive filler is added to obtain a conductive paste.

(溶剤)
導電性ペーストや絶縁性ペーストは、溶剤を含む。
溶剤としては、公知の各種溶剤を用いることができるが、例えば、高沸点溶剤を含むことができる。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。
(solvent)
Conductive pastes and insulating pastes contain solvents.
As the solvent, various known solvents can be used, and for example, a high boiling point solvent can be included. These may be used alone or in combination of two or more.

上記高沸点溶剤の沸点の下限値は、例えば、100℃以上であり、好ましくは130℃以上であり、より好ましくは150℃以上である。これにより、スクリーン印刷などの印刷安定性を向上させることができる。一方で、上記高沸点溶剤の沸点の上限値は、特に限定されないが、例えば、300℃以下でもよく、290℃以下でもよく、280℃以下でもよい。これにより、配線形成時においての過度の熱履歴を抑制できるので、下地へのダメージや、導電性ペーストで形成された配線の形状を良好に維持することができる。 The lower limit of the boiling point of the high boiling point solvent is, for example, 100 ° C. or higher, preferably 130 ° C. or higher, and more preferably 150 ° C. or higher. This makes it possible to improve printing stability such as screen printing. On the other hand, the upper limit of the boiling point of the high boiling point solvent is not particularly limited, but may be, for example, 300 ° C. or lower, 290 ° C. or lower, or 280 ° C. or lower. As a result, excessive heat history at the time of wiring formation can be suppressed, so that damage to the base and the shape of the wiring formed of the conductive paste can be maintained satisfactorily.

また、溶剤としては、シリコーンゴム系硬化性樹脂組成物の溶解性や沸点の観点から適切に選択できるが、例えば、炭素数5以上20以下の脂肪族炭化水素、好ましくは炭素数8以上18以下の脂肪族炭化水素、より好ましくは炭素数10以上15以下の脂肪族炭化水素を含むことができる。 The solvent can be appropriately selected from the viewpoint of solubility and boiling point of the silicone rubber-based curable resin composition. For example, an aliphatic hydrocarbon having 5 or more and 20 or less carbon atoms, preferably 8 or more and 18 or less carbon atoms. It is possible to contain an aliphatic hydrocarbon of the above, more preferably an aliphatic hydrocarbon having 10 or more and 15 or less carbon atoms.

また、溶剤の一例としては、例えば、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、オクタン、デカン、ドデカン、テトラデカンなどの脂肪族炭化水素類;ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン、メシチレン、トリフルオロメチルベンゼン、ベンゾトリフルオリドなどの芳香族炭化水素類;ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、シクロペンチルエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチル-n-プロピルエーテル、1,4-ジオキサン、1,3-ジオキサン、テトラヒドロフランなどのエーテル類;ジクロロメタン、クロロホルム、1,1-ジクロロエタン、1,2-ジクロロエタン、1,1,1-トリクロロエタン、1,1,2-トリクロロエタンなどのハロアルカン類;N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミドなどのカルボン酸アミド類;ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシドなどのスルホキシド類、ジエチルカーボネートなどのエステル類などを例示することができる。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。
ここで用いられる溶媒は、上記の導電性ペースト中の組成成分を均一に溶解ないし分散させることのできる溶媒の中から適宜選択すればよい。
Examples of the solvent include aliphatic hydrocarbons such as pentane, hexane, cyclohexane, heptane, methylcyclohexane, ethylcyclohexane, octane, decane, dodecane and tetradecane; benzene, toluene, ethylbenzene, xylene, mecitylene and tri. Aromatic hydrocarbons such as fluoromethylbenzene and benzotrifluoride; diethyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, cyclopentylmethyl ether, cyclopentyl ethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, dipropylene Ethers such as glycol dimethyl ether, dipropylene glycol methyl-n-propyl ether, 1,4-dioxane, 1,3-dioxane, tetrahydrofuran; dichloromethane, chloroform, 1,1-dichloroethane, 1,2-dichloroethane, 1,1 , 1-Trichloroethane, haloalkanes such as 1,1,2-trichloroethane; carboxylic acid amides such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide; Esters and the like can be exemplified. These may be used alone or in combination of two or more.
The solvent used here may be appropriately selected from the solvents capable of uniformly dissolving or dispersing the composition components in the above conductive paste.

上記溶剤が、ハンセン溶解度パラメータの極性項(δ)の上限値が、例えば、10MPa1/2以下であり、好ましくは7MPa1/2以下であり、より好ましくは5.5MPa1/2以下である第1溶剤を含むことができる。これにより、ペースト中においてシリコーンゴム系硬化性樹脂組成物の分散性や溶解性を良好なものとすることができる。この第1溶剤の上記極性項(δ)の下限値は、特に限定されないが、例えば、0Pa1/2以上でもよい。 The upper limit of the polarity term (δ p ) of the Hansen solubility parameter of the solvent is, for example, 10 MPa 1/2 or less, preferably 7 MPa 1/2 or less, and more preferably 5.5 MPa 1/2 or less. It can contain a first solvent. This makes it possible to improve the dispersibility and solubility of the silicone rubber-based curable resin composition in the paste. The lower limit of the polarity term (δ p ) of the first solvent is not particularly limited, but may be, for example, 0 Pa 1/2 or more.

上記第1溶剤におけるハンセン溶解度パラメータの水素結合項(δ)の上限値が、例えば、20MPa1/2以下であり、好ましくは10MPa1/2以下であり、より好ましくは7MPa1/2以下である。これにより、ペースト中において、シリコーンゴム系硬化性樹脂組成物の分散性や溶解性を良好なものとすることができる。この第1溶剤の上記水素結合項(δ)の下限値は、特に限定されないが、例えば、0Pa1/2以上でもよい。 The upper limit of the hydrogen bond term (δ h ) of the Hansen solubility parameter in the first solvent is, for example, 20 MPa 1/2 or less, preferably 10 MPa 1/2 or less, and more preferably 7 MPa 1/2 or less. be. This makes it possible to improve the dispersibility and solubility of the silicone rubber-based curable resin composition in the paste. The lower limit of the hydrogen bond term (δ h ) of the first solvent is not particularly limited, but may be, for example, 0 Pa 1/2 or more.

ハンセンの溶解度パラメータ(HSP)は、ある物質が他のある物質にどのくらい溶けるのかという溶解性を表す指標である。HSPは、溶解性を3次元のベクトルで表す。この3次元ベクトルは、代表的には、分散項(δ)、極性項(δ)、水素結合項(δ)で表すことができる。そしてベクトルが似ているもの同士は、溶解性が高いと判断できる。ベクトルの類似度をハンセン溶解度パラメータの距離(HSP距離)で判断することが可能である。 The Hansen solubility parameter (HSP) is an index of the solubility of a substance in another substance. HSP represents solubility as a three-dimensional vector. This three-dimensional vector can be typically represented by a dispersion term (δ d ), a polarity term (δ p ), and a hydrogen bond term (δ h ). And it can be judged that those having similar vectors have high solubility. It is possible to judge the similarity of the vector by the distance (HSP distance) of the Hansen solubility parameter.

本明細書で用いている、ハンセン溶解度パラメーター(HSP値)は、HSPiP(Hansen Solubility Parameters in Practice)というソフトを用いて算出することができる。ここで、ハンセンとアボットが開発したコンピューターソフトウエアHSPiPには、HSP距離を計算する機能と様々な樹脂と溶剤もしくは非溶剤のハンセンパラメーターを記載したデータベースが含まれている。
各樹脂の純溶剤および良溶剤と貧溶剤の混合溶剤に対する溶解性を調べ、HSPiPソフトにその結果を入力し、D:分散項、P:極性項、H:水素結合項、R0:溶解球半径を算出する。
The Hansen solubility parameter (HSP value) used in the present specification can be calculated using software called HSPiP (Hansen Solubility Parameter in Practice). Here, the computer software HSPiP developed by Hansen and Abbott includes a function for calculating the HSP distance and a database describing various resin and solvent or non-solvent Hansen parameters.
The solubility of each resin in a pure solvent and a mixed solvent of a good solvent and a poor solvent was investigated, and the results were input to the HSPiP software. Is calculated.

本実施形態の溶剤としては、例えば、エラストマーやエラストマーを構成する構成単位と溶剤との、HSP距離、極性項や水素結合項の差分が小さいもの選択することができる。 As the solvent of the present embodiment, for example, an elastomer or a solvent having a small difference in HSP distance, polarity term and hydrogen bond term between the constituent unit constituting the elastomer and the solvent can be selected.

室温25℃においてせん断速度20〔1/s〕で測定した時の導電性ペースト及び/又は絶縁性ペーストの粘度の下限値は、例えば、1Pa・s以上であり、好ましくは5Pa・s以上であり、より好ましくは10Pa・s以上である。これにより、成膜性を向上させることができる。また、厚膜形成時においても形状保持性を高めることができる。一方で、室温25℃における導電性ペースト及び/又は絶縁性ペーストの粘度の上限値は、例えば、100Pa・s以下であり、好ましくは90Pa・s以下であり、より好ましくは80Pa・s以下である。これにより、ペーストにおける印刷性を向上させることができる。 The lower limit of the viscosity of the conductive paste and / or the insulating paste when measured at a room temperature of 25 ° C. and a shear rate of 20 [1 / s] is, for example, 1 Pa · s or more, preferably 5 Pa · s or more. , More preferably 10 Pa · s or more. Thereby, the film forming property can be improved. In addition, the shape retention can be improved even when a thick film is formed. On the other hand, the upper limit of the viscosity of the conductive paste and / or the insulating paste at room temperature of 25 ° C. is, for example, 100 Pa · s or less, preferably 90 Pa · s or less, and more preferably 80 Pa · s or less. .. Thereby, the printability in the paste can be improved.

室温25℃において、せん断速度1〔1/s〕で測定した時の粘度をη1とし、せん断速度5〔1/s〕で測定した時の粘度をη5とし、チキソ指数を粘度比(η1/η5)とする。
このとき、導電性ペースト及び/又は絶縁性ペーストのチキソ指数の下限値は、例えば、1.0以上であり、好ましくは1.1以上であり、より好ましくは1.2以上である。これにより、印刷法で得られた配線の形状を安定的に保持することができる。一方で、導電性ペースト及び/又は絶縁性ペーストのチキソ指数の上限値は、例えば、3.0以下であり、好ましくは2.5以下であり、より好ましくは2.0以下である。これにより、ペーストの印刷容易性を向上させることができる。
At room temperature 25 ° C., the viscosity when measured at a shear rate of 1 [1 / s] is η1, the viscosity when measured at a shear rate of 5 [1 / s] is η5, and the viscosity index is the viscosity ratio (η1 / η5). ).
At this time, the lower limit of the thixotropic index of the conductive paste and / or the insulating paste is, for example, 1.0 or more, preferably 1.1 or more, and more preferably 1.2 or more. As a result, the shape of the wiring obtained by the printing method can be stably maintained. On the other hand, the upper limit of the thixotropic index of the conductive paste and / or the insulating paste is, for example, 3.0 or less, preferably 2.5 or less, and more preferably 2.0 or less. This makes it possible to improve the printability of the paste.

絶縁性ペースト中におけるシリコーンゴム系硬化性組成物の含有量は、絶縁性ペースト100質量%中、10質量%以上であることが好ましく、15質量%以上であることがより好ましく、20質量%以上であることがさらに好ましい。また、絶縁性ペースト中におけるシリコーンゴム系硬化性組成物の含有量は、絶縁性ペースト100質量%中、50質量%以下であることが好ましく、40質量%以下であることがより好ましく、35質量%以下であることがさらに好ましい。 The content of the silicone rubber-based curable composition in the insulating paste is preferably 10% by mass or more, more preferably 15% by mass or more, and 20% by mass or more in 100% by mass of the insulating paste. Is more preferable. The content of the silicone rubber-based curable composition in the insulating paste is preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, and 35% by mass in 100% by mass of the insulating paste. It is more preferably% or less.

(導電性フィラー)
導電性フィラーとしては、公知の導電材料を用いてもよいが、金属粉(G)を用いてもよい。
金属粉(G)を構成する金属は特に限定はされないが、例えば、銅、銀、金、ニッケル、錫、鉛、亜鉛、ビスマス、アンチモン、或いはこれらを合金化した金属粉のうち少なくとも一種類、あるいは、これらのうちの二種以上を含むことができる。
これらのうち、金属粉(G)としては、導電性の高さや入手容易性の高さから、銀または銅を含むこと、すなわち、銀粉または銅粉を含むことが好ましい。
なお、これらの金属粉(G)は他種金属でコートしたものも使用できる。
(Conductive filler)
As the conductive filler, a known conductive material may be used, but metal powder (G) may be used.
The metal constituting the metal powder (G) is not particularly limited, but for example, copper, silver, gold, nickel, tin, lead, zinc, bismuth, antimon, or at least one kind of metal powder alloyed with these. Alternatively, two or more of these can be included.
Of these, the metal powder (G) preferably contains silver or copper, that is, silver powder or copper powder, because of its high conductivity and high availability.
As these metal powders (G), those coated with other kinds of metals can also be used.

本実施形態において、金属粉(G)の形状には制限がないが、樹枝状、球状、リン片状等の従来から用いられているものが使用できる。この中でも、リン片状の金属粉(G)を用いてもよい。 In the present embodiment, the shape of the metal powder (G) is not limited, but conventionally used metal powders (G) such as dendritic powder, spherical powder, and shard-shaped metal powder can be used. Among these, phosphorus flake-shaped metal powder (G) may be used.

また、金属粉(G)の粒径も制限されないが、たとえば平均粒径D50で0.001μm以上であることが好ましく、より好ましくは0.01μm以上であり、さらに好ましくは0.1μm以上である。金属粉(G)の粒径は、たとえば平均粒径D50で1,000μm以下であることが好ましく、より好ましくは100μm以下であり、さらに好ましくは20μm以下である。
平均粒径D50をこのような範囲に設定することで、シリコーンゴムとして適度な導電性を発揮することができる。
なお、金属粉(G)の粒径は、たとえば、導電性ペースト、あるいは導電性ペーストを用いて成形したシリコーンゴムについて透過型電子顕微鏡等で観察の上、画像解析を行い、任意に選んだ金属粉200個の平均値として定義することができる。
Further, the particle size of the metal powder (G) is not limited, but for example, the average particle size D50 is preferably 0.001 μm or more, more preferably 0.01 μm or more, still more preferably 0.1 μm or more. be. The particle size of the metal powder (G) is, for example, preferably 1,000 μm or less, more preferably 100 μm or less, and further preferably 20 μm or less with an average particle size D50 .
By setting the average particle size D 50 in such a range, it is possible to exhibit appropriate conductivity as a silicone rubber.
The particle size of the metal powder (G) is determined by, for example, observing a conductive paste or a silicone rubber formed by using the conductive paste with a transmission electron microscope or the like, performing image analysis, and arbitrarily selecting a metal. It can be defined as the average value of 200 pieces of flour.

導電性ペースト中における導電性フィラーの含有量は、導電性ペースト100質量%中、30質量%以上であることが好ましく、40質量%以上であることがより好ましく、50質量%以上であることがさらに好ましい。また、導電性ペースト中における導電性フィラーの含有量は、導電性ペースト100質量%中、85質量%以下であることが好ましく、75質量%以下であることがより好ましく、65質量%以下であることがさらに好ましい。
導電性フィラーの含有量を上記下限値以上とすることにより、シリコーンゴムが適度な導電特性を持つことができる。また、導電性フィラーの含有量を上記上限値以下とすることにより、シリコーンゴムが適度な柔軟性を持つことができる
The content of the conductive filler in the conductive paste is preferably 30% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, and more preferably 50% by mass or more in 100% by mass of the conductive paste. More preferred. The content of the conductive filler in the conductive paste is preferably 85% by mass or less, more preferably 75% by mass or less, and 65% by mass or less in 100% by mass of the conductive paste. Is even more preferable.
By setting the content of the conductive filler to the above lower limit value or more, the silicone rubber can have an appropriate conductive property. Further, by setting the content of the conductive filler to the above upper limit value or less, the silicone rubber can have appropriate flexibility.

導電性ペースト中におけるシリコーンゴム系硬化性組成物の含有量は、導電性ペースト100質量%中、1質量%以上であることが好ましく、3質量%以上であることがより好ましく、5質量%以上であることがさらに好ましい。また、導電性ペースト中におけるシリコーンゴム系硬化性組成物の含有量は、導電性ペースト100質量%中、25質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましく、15質量%以下であることがさらに好ましい。
シリコーンゴム系硬化性組成物の含有量を上記下限値以上とすることにより、シリコーンゴムが適度な柔軟性を持つことができる。また、シリコーンゴム系硬化性組成物の含有量を上記上限値以下とすることにより、シリコーンゴムの機械的強度の向上を図ることができる。
The content of the silicone rubber-based curable composition in the conductive paste is preferably 1% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, and 5% by mass or more in 100% by mass of the conductive paste. Is more preferable. The content of the silicone rubber-based curable composition in the conductive paste is preferably 25% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, and 15% by mass in 100% by mass of the conductive paste. It is more preferably% or less.
By setting the content of the silicone rubber-based curable composition to the above lower limit value or more, the silicone rubber can have appropriate flexibility. Further, by setting the content of the silicone rubber-based curable composition to the above upper limit value or less, the mechanical strength of the silicone rubber can be improved.

導電性ペースト中におけるシリカ粒子(C)の含有量の下限値は、シリカ粒子(C)および導電性フィラーの合計量100質量%中、例えば、1質量%以上であり、好ましくは3質量%以上であり、より好ましくは5質量%以上とすることができる。これにより、シリコーンゴムの機械的強度を向上させることができる。一方で、上記導電性ペースト中における上記シリカ粒子(C)の含有量の上限値は、シリカ粒子(C)および導電性フィラーの合計量100質量%中、例えば、20質量%以下であり、好ましくは15質量%以下であり、より好ましくは10質量%以下である。これにより、シリコーンゴムにおける伸縮電気特性と機械的強度のバランスを図ることができる。 The lower limit of the content of the silica particles (C) in the conductive paste is, for example, 1% by mass or more, preferably 3% by mass or more, based on 100% by mass of the total amount of the silica particles (C) and the conductive filler. It is more preferably 5% by mass or more. Thereby, the mechanical strength of the silicone rubber can be improved. On the other hand, the upper limit of the content of the silica particles (C) in the conductive paste is preferably 20% by mass or less in the total amount of 100% by mass of the silica particles (C) and the conductive filler. Is 15% by mass or less, more preferably 10% by mass or less. This makes it possible to balance the elastic electrical characteristics and the mechanical strength of the silicone rubber.

下部配線や上部配線などの配線を構成する導電性ペーストを硬化させた導電硬化物中における、導電性フィラーの含有量は、導電硬化物100質量%中、65質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、75質量%以上であることがさらに好ましい。また、導電硬化物における導電性フィラーの含有量は、導電硬化物100質量%中、95質量%以下であることが好ましく、90質量%以下であることがより好ましく、85質量%以下であることがさらに好ましい。
導電性フィラーの含有量を上記下限値以上とすることにより、シリコーンゴムが適度な導電特性を持つことができる。また、導電性フィラーの含有量を上記上限値以下とすることにより、シリコーンゴムが適度な柔軟性を持つことができる。
The content of the conductive filler in the conductive cured product obtained by curing the conductive paste constituting the wiring such as the lower wiring and the upper wiring is preferably 65% by mass or more in 100% by mass of the conductive cured product. It is more preferably 70% by mass or more, and further preferably 75% by mass or more. The content of the conductive filler in the conductive cured product is preferably 95% by mass or less, more preferably 90% by mass or less, and 85% by mass or less in 100% by mass of the conductive cured product. Is more preferable.
By setting the content of the conductive filler to the above lower limit value or more, the silicone rubber can have an appropriate conductive property. Further, by setting the content of the conductive filler to the above upper limit value or less, the silicone rubber can have appropriate flexibility.

本実施形態において、上記のシリコーンゴム系硬化性組成物を硬化させることで、絶縁性エラストマーが得られる。
また、上記のシリコーンゴム系硬化性組成物を用いて、押出成形や圧縮成形などの各種の成形方法により、チューブ構造の絶縁性エラストマーが得られる。
また、絶縁性ペーストを用いて、印刷、スプレー、ディップ等の各種の塗布手段を用いて、塗布膜を形成し、これを乾燥させることで、絶縁性エラストマーが得られる。
絶縁性ペーストと同様に、導電性ペーストを用いて、印刷、スプレー、ディップ等の各種の塗布手段を用いて、塗布膜を形成し、これを乾燥させることで、導電性エラストマーが得られる。
In the present embodiment, an insulating elastomer can be obtained by curing the above-mentioned silicone rubber-based curable composition.
Further, using the above-mentioned silicone rubber-based curable composition, an insulating elastomer having a tube structure can be obtained by various molding methods such as extrusion molding and compression molding.
Further, an insulating elastomer can be obtained by forming a coating film using various coating means such as printing, spraying, and dipping with an insulating paste and drying the coating film.
Similar to the insulating paste, the conductive paste is used to form a coating film using various coating means such as printing, spraying, and dipping, and the coating film is dried to obtain a conductive elastomer.

本実施形態の流体駆動型アクチュエータの製造方法は、絶縁性エラストマーを用いてチューブ部材を形成する工程と、チューブ部材の内表面上及び外表面上の少なくとも一方のうち、その一部又は全体に、導電性ペーストを用いて伸縮性導電層を形成する工程と、を含む。これにより、流体が流入されると変形するチューブ部材と、チューブ部材の表面上に積層された伸縮性導電層と、を備える流体駆動型アクチュエータが得られる。 The method for manufacturing a fluid-driven actuator of the present embodiment includes a step of forming a tube member using an insulating elastomer and at least one of the inner surface and the outer surface of the tube member, in part or in whole. It comprises a step of forming an elastic conductive layer using a conductive paste. As a result, a fluid-driven actuator including a tube member that deforms when a fluid flows in and an elastic conductive layer laminated on the surface of the tube member can be obtained.

アクチュエータ100の製造工程の具体例としては、例えば、シリコーンゴム系硬化性組成物を用い、押出機を用いてチューブ状に押出成形し、絶縁性エラストマーを含むチューブ部材10を得る。得られたチューブ部材10の内表面上及び/又は外表面上に、導電性ペーストを塗布し、乾燥させることで、チューブ部材10の内表面上及び/又は外表面上に、導電性エラストマーを含む伸縮性導電層30が積層したアクチュエータ100を形成できる。 As a specific example of the manufacturing process of the actuator 100, for example, a silicone rubber-based curable composition is used and extruded into a tube shape using an extruder to obtain a tube member 10 containing an insulating elastomer. By applying the conductive paste on the inner surface and / or the outer surface of the obtained tube member 10 and drying it, the conductive elastomer is contained on the inner surface and / or the outer surface of the tube member 10. The actuator 100 in which the elastic conductive layer 30 is laminated can be formed.

絶縁性エラストマーのデュロメータ硬さAの上限は、特に限定されないが、例えば、80以下でもよく、好ましくは70以下でもよく、より好ましくは65以下でもよい。これにより、シリコーンゴムの硬化物性のバランスを図ることができる。これにより、シリコーンゴムにおいて、屈曲や伸張などの変形が容易となる変形容易性を高められる。
一方、上記デュロメータ硬さAの下限は、例えば、40以上、好ましくは42以上、より好ましくは48以上である。これにより、外部応力に対する変形が抑制できる。また、シリコーンゴムの摩擦耐久性や機械的強度を高められる。
The upper limit of the durometer hardness A of the insulating elastomer is not particularly limited, but may be, for example, 80 or less, preferably 70 or less, and more preferably 65 or less. This makes it possible to balance the cured physical properties of the silicone rubber. As a result, it is possible to enhance the deformability of the silicone rubber, which facilitates deformation such as bending and stretching.
On the other hand, the lower limit of the durometer hardness A is, for example, 40 or more, preferably 42 or more, and more preferably 48 or more. As a result, deformation due to external stress can be suppressed. In addition, the friction durability and mechanical strength of silicone rubber can be enhanced.

(デュロメータ硬さAの測定手順)
シリコーンゴム系硬化性組成物の硬化物を用いて、シート状試験片を作製し、JIS K6253(1997)に準拠して、25℃における、得られたシート状試験片のデュロメータ硬さAを測定する。
(Measurement procedure of durometer hardness A)
A sheet-shaped test piece was prepared using a cured product of a silicone rubber-based curable composition, and the durometer hardness A of the obtained sheet-shaped test piece was measured at 25 ° C. in accordance with JIS K6253 (1997). do.

絶縁性エラストマーの引張強度の下限は、例えば、5.0MPa以上、好ましくは6.0MPa以上であり、より好ましくは7.0MPa以上である。これにより、繰り返しの伸長変形時の伸長耐久性に優れた構造体を実現できる。
一方、上記引張強度の上限としては、特に限定されないが、例えば、25MPa以下としてもよい。これにより、シリコーンゴムの諸特性のバランスをとることができる。
The lower limit of the tensile strength of the insulating elastomer is, for example, 5.0 MPa or more, preferably 6.0 MPa or more, and more preferably 7.0 MPa or more. As a result, it is possible to realize a structure having excellent elongation durability during repeated expansion and deformation.
On the other hand, the upper limit of the tensile strength is not particularly limited, but may be, for example, 25 MPa or less. This makes it possible to balance various characteristics of the silicone rubber.

(引張強度の測定手順)
シリコーンゴム系硬化性組成物の硬化物を用いて、JIS K6251(2004)に準拠して、ダンベル状3号形試験片を作製し、25℃における、ダンベル状3号形試験片の引張強度を測定する。
(Procedure for measuring tensile strength)
A dumbbell-shaped No. 3 test piece was prepared in accordance with JIS K6251 (2004) using a cured product of a silicone rubber-based curable composition, and the tensile strength of the dumbbell-shaped No. 3 test piece at 25 ° C. was determined. Measure.

絶縁性エラストマーの破断伸びの下限は、例えば、500%以上であり、好ましくは600%以上であり、より好ましくは700%以上である。これにより、繰り返しの伸長変形時の伸長耐久性を向上させることができる。
一方、上記破断伸びの上限は、特に限定されないが、例えば、2000%以下としてもよく、1800%以下としてもよい。これにより、シリコーンゴムの諸特性のバランスをとることができる。
The lower limit of the elongation at break of the insulating elastomer is, for example, 500% or more, preferably 600% or more, and more preferably 700% or more. This makes it possible to improve the elongation durability at the time of repeated elongation deformation.
On the other hand, the upper limit of the elongation at break is not particularly limited, but may be, for example, 2000% or less, or 1800% or less. This makes it possible to balance various characteristics of the silicone rubber.

(破断伸びの測定条件)
シリコーンゴム系硬化性組成物の硬化物を用いて、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号形試験片について、25℃における破断伸びを測定する。破断伸びは、[標線間移動距離(mm)]÷[初期標線間距離(20mm)]×100で計算する。
(Measurement conditions for breaking elongation)
A dumbbell-shaped No. 3 test piece was prepared in accordance with JIS K6251 (2004) using a cured product of a silicone rubber-based curable composition, and the obtained dumbbell-shaped No. 3 test piece was prepared at 25 ° C. Measure the elongation at break. The breaking elongation is calculated by [distance between marked lines (mm)] ÷ [distance between initial marked lines (20 mm)] × 100.

絶縁性エラストマーの引裂強度の下限は、例えば、25N/mm以上、好ましくは28N/mm以上、より好ましくは30N/mm以上、さらに好ましくは33N/mm以上、一層好ましくは34N/mm以上である。これにより、シリコーンゴムの繰り返し使用時における耐久性を向上できる。また、シリコーンゴムの耐傷付き性や機械的強度を向上できる。
一方、上記引裂強度の上限は、特に限定されないが、例えば、80N/mm以下としてもよく、70N/mm以下としてもよい。これにより、シリコーンゴムの諸特性のバランスをとることができる。
The lower limit of the tear strength of the insulating elastomer is, for example, 25 N / mm or more, preferably 28 N / mm or more, more preferably 30 N / mm or more, still more preferably 33 N / mm or more, still more preferably 34 N / mm or more. This makes it possible to improve the durability of the silicone rubber during repeated use. In addition, the scratch resistance and mechanical strength of the silicone rubber can be improved.
On the other hand, the upper limit of the tear strength is not particularly limited, but may be, for example, 80 N / mm or less, or 70 N / mm or less. This makes it possible to balance various characteristics of the silicone rubber.

(引裂強度の測定手順)
シリコーンゴム系硬化性組成物の硬化物を用いて、JIS K6252(2001)に準拠して、クレセント形試験片を作製し、25℃における、得られたクレセント形試験片の引裂強度を測定する。
(Procedure for measuring tear strength)
A crescent-shaped test piece is prepared according to JIS K6252 (2001) using a cured product of a silicone rubber-based curable composition, and the tear strength of the obtained crescent-shaped test piece is measured at 25 ° C.

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等を適切に選択することにより、上記硬度、引張強度、破断伸び、及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、シリコーンゴム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すること、無機充填材の配合比率や無機充填材のゴムとの結合を向上させること、ビニル基量が0.4モル%以下の第1のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-1)を使用すること、ビニル基を有するシランカップリング剤を使用すること、シリカ粒子(C)の含有量やシランカップリング剤の含有量を適当に調整すること等が、上記硬度、引張強度、破断伸び、及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, by appropriately selecting the type and blending amount of each component contained in the silicone rubber-based curable composition, the method for preparing the silicone rubber-based curable composition, and the like, the above-mentioned hardness, tensile strength, and the like can be obtained. It is possible to control the breaking elongation and the tear strength. Among these, for example, the type and blending ratio of the resin constituting the silicone rubber, the cross-linking density of the resin, the cross-linking structure, etc. are appropriately controlled, and the blending ratio of the inorganic filler and the bond of the inorganic filler with the rubber are improved. To be allowed, to use the first vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-1) having a vinyl group content of 0.4 mol% or less, to use a silane coupling agent having a vinyl group, silica. Appropriate adjustment of the content of the particles (C) and the content of the silane coupling agent can be mentioned as factors for setting the hardness, tensile strength, breaking elongation, and tear strength within the desired numerical ranges.

本実施形態のアクチュエータシステムについて説明する。
アクチュエータシステムの構成の一例は、上記の流体駆動型アクチュエータと、電気特性の変化を測定する測定部と、チューブ部材に流入される流体の圧力を調整する、流体圧力制御部と、を備える。
The actuator system of this embodiment will be described.
An example of the configuration of the actuator system includes the above-mentioned fluid-driven actuator, a measuring unit for measuring changes in electrical characteristics, and a fluid pressure control unit for adjusting the pressure of the fluid flowing into the tube member.

測定部は、流体駆動型アクチュエータが備える伸縮性導電層を介して、伸縮性導電層の抵抗値変化や伸縮性導電層が構成するキャパシタの静電容量の変化等の電気特性の変化を測定する。 The measuring unit measures changes in electrical characteristics such as changes in the resistance value of the stretchable conductive layer and changes in the capacitance of the capacitor formed by the stretchable conductive layer via the stretchable conductive layer provided in the fluid-driven actuator. ..

流体圧力制御部は、上記測定部が測定した電気特性の変化に基づいて、チューブ部材の変形状態を検知し、チューブ部材の変形状態に応じて、チューブ部材に流入される流体の圧力を調整する。例えば、流体圧力制御部は、伸縮性導電層の抵抗値とチューブ部材の変形状態との関係に基づいて、チューブ部材の膨張度合が所望の範囲内となるように、圧力を増減調整できる。これにより、チューブ部材を伸縮・膨張などの変形を繰り返し行った後でも、チューブ部材の変形度合をより正確に制御することが可能になる。
なお、上記のような電気特性の変化とチューブ部材の変形状態との関係に関する情報は、予め取得され、記憶されたものを使用できる。
The fluid pressure control unit detects the deformed state of the tube member based on the change in the electrical characteristics measured by the measuring unit, and adjusts the pressure of the fluid flowing into the tube member according to the deformed state of the tube member. .. For example, the fluid pressure control unit can increase or decrease the pressure so that the degree of expansion of the tube member is within a desired range based on the relationship between the resistance value of the elastic conductive layer and the deformed state of the tube member. This makes it possible to more accurately control the degree of deformation of the tube member even after the tube member is repeatedly deformed such as expansion and contraction.
Information regarding the relationship between the change in electrical characteristics and the deformed state of the tube member as described above can be obtained and stored in advance.

測定部および流体圧力制御部に含まれる各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、CPUまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。 Each component included in the measuring unit and the fluid pressure control unit may be configured by dedicated hardware or may be realized by executing a software program suitable for each component. Each component may be realized by a program execution unit such as a CPU or a processor reading and executing a software program recorded on a recording medium such as a hard disk or a semiconductor memory.

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ができる。また、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, these are examples of the present invention, and various configurations other than the above can be adopted. Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications, improvements, and the like to the extent that the object of the present invention can be achieved are included in the present invention.

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。
表1に示す原料成分を以下に示す。
(A1-1):第1のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン:下記の合成スキーム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(上記式(1-1)で表わされる構造)
(A1-2):第2のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン:下記の合成スキーム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(上記式(1-1)で表わされる構造でRおよびRがビニル基である構造)
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to the description of these Examples.
The raw material components shown in Table 1 are shown below.
(A1-1): First vinyl group-containing linear organopolysiloxane: Vinyl group-containing dimethylpolysiloxane synthesized by the following synthesis scheme 1 (structure represented by the above formula (1-1)).
(A1-2): Second vinyl group-containing linear organopolysiloxane: Vinyl group-containing dimethylpolysiloxane synthesized by the following synthesis scheme 2 ( R1 and R having a structure represented by the above formula (1-1)). Structure in which 2 is a vinyl group)

(オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B))
(B-1):オルガノハイドロジェンポリシロキサン:モメンティブ社製、「TC-25D」
(Organohydrogenpolysiloxane (B))
(B-1): Organohydrogenpolysiloxane: Momentive, "TC-25D"

(シリカ粒子(C))
(C):シリカ微粒子(粒径7nm、比表面積300m/g)、日本アエロジル社製、「AEROSIL300」
(Silica particles (C))
(C): Silica fine particles (particle size 7 nm, specific surface area 300 m 2 / g), manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., "AEROSIL300"

(シランカップリング剤(D))
(D-1):ヘキサメチルジシラザン(HMDZ)、Gelest社製、「HEXAMETHYLDISILAZANE(SIH6110.1)」
(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))
(D-1): Hexamethyldisilazane (HMDZ), manufactured by Gelest, "HEXAMETHYLDISILAZANE (SIH6110.1)".
(D-2) Divinyltetramethyldisilazane, manufactured by Gelest, "1,3-DIVINYLTRAMETHYLDISILAZANE (SID4612.0)"

(白金または白金化合物(E))
(E-1):白金化合物 (モメンティブ社製、商品名「TC―25A」)
(Platinum or platinum compound (E))
(E-1): Platinum compound (manufactured by Momentive, trade name "TC-25A")

(水(F))
(F):純水
(Water (F))
(F): Pure water

(金属粉(G))
(G1):銀粉、徳力化学研究所社製、商品名「TC-101」、メジアン径d50:8.0μm、アスペクト比16.4、平均長径4.6μm
(Metal powder (G))
(G1): Silver powder, manufactured by Tokuriki Kagaku Kenkyusho, trade name "TC-101", median diameter d 50 : 8.0 μm, aspect ratio 16.4, average major axis 4.6 μm

(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: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)の合成]
下記式(5)にしたがって、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)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、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)を得た(Mn=2,2×10、Mw=4,8×10)。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 first vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-1)]
The first 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 silicate were placed in a 300 mL separable flask having a cooling tube and a stirring blade substituted with Ar gas, heated, and heated at 120 ° C. for 30 minutes. Stirred. At this time, an increase in viscosity was confirmed.
Then, the temperature was raised to 155 ° C., and stirring was continued for 3 hours. Then, 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.
After 4 hours, it was diluted with 250 mL of toluene and then washed 3 times with water. The organic layer after washing was washed with 1.5 L of methanol several times for reprecipitation purification, and the oligomer and the polymer were separated. The obtained polymer was dried under reduced pressure at 60 ° C. overnight to obtain a first vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-1) ( Mn = 2,2 × 105, Mw = 4.8 ×). 10 5 ). The vinyl group content calculated by 1 H-NMR spectrum measurement was 0.04 mol%.

Figure 2022102093000006
Figure 2022102093000006

[合成スキーム2: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)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、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)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。
[Synthesis scheme 2: Synthesis of second vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-2)]
In the above synthesis step (A1-1), in addition to 74.7 g (252 mmol) of octamethylcyclotetrasiloxane, 2,4,6,8-tetramethyl 2,4,6,8-tetravinylcyclotetrasiloxane 0. By performing the same as the synthesis step of (A1-1) except that 86 g (2.5 mmol) was used, a second vinyl group-containing linear organopolysiloxane (as shown in the following formula (6)) ( A1-2) was synthesized. (Mn = 2.3 × 105, Mw = 5.0 × 105). The vinyl group content calculated by 1 H-NMR spectrum measurement was 0.93 mol%.

Figure 2022102093000007
Figure 2022102093000007

(シリコーンゴム系硬化性組成物の調製)
以下の手順に従って、サンプル1、2の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、90%の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、残り10%のビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)を2回に分けて添加し、20分間混練した。
続いて、下記の表2に示す割合で、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(B)、白金または白金化合物(E)を加えて、ロールで混練し、シリコーンゴム系硬化性組成物を得た。
(Preparation of silicone rubber-based curable composition)
The silicone rubber-based curable compositions of Samples 1 and 2 were prepared according to the following procedure.
First, a mixture of 90% vinyl group-containing organopolysiloxane (A), silane coupling agent (D) and water (F) is kneaded in advance at the ratio shown in Table 1 below, and then silica particles (silica particles ()) are added to the mixture. C) was added and further kneaded to obtain a kneaded product (silicone rubber compound).
Here, the kneading after the addition of the silica particles (C) is carried out in the first step of kneading under a nitrogen atmosphere at 60 to 90 ° C. for 1 hour for the coupling reaction, and the removal of the by-product (ammonia). Therefore, it is carried out by going through the second step of kneading under a reduced pressure atmosphere under the condition of 160 to 180 ° C. for 2 hours, and then cooling, and the remaining 10% of the vinyl group-containing organopolysiloxane (A) is added twice. It was added separately and kneaded for 20 minutes.
Subsequently, organohydrogenpolysiloxane (B), platinum or platinum compound (E) was added to 100 parts by weight of the obtained kneaded product (silicone rubber compound) at the ratio shown in Table 2 below, and kneaded with a roll. Then, a silicone rubber-based curable composition was obtained.

(導電性ペーストの調製)
得られた13.7重量部のサンプル2のシリコーンゴム系硬化性組成物を、31.8重量部のテトラデカン(溶剤)に浸漬し、続いて自転・公転ミキサーで撹拌し、54.5重量部の金属粉(G1)を加えた後に三本ロールで混練することで、導電性ペーストを得た。
(Preparation of conductive paste)
The obtained 13.7 parts by weight of the silicone rubber-based curable composition of Sample 2 was immersed in 31.8 parts by weight of tetradecane (solvent), and subsequently stirred with a rotation / revolution mixer to 54.5 parts by weight. After adding the metal powder (G1) of No. 1 and kneading with three rolls, a conductive paste was obtained.

Figure 2022102093000008
Figure 2022102093000008

Figure 2022102093000009
Figure 2022102093000009

(流体駆動型アクチュエータの作製)
サンプル1またはサンプル2のシリコーンゴム系硬化性組成物を使用し、押出機を用いてチューブ状に押出成形して、表2の寸法を有するシリコーンゴム製のチューブ部材を得た。
得られたシリコーンゴム製のチューブ部材における外表面の円周上に、得られた導電性ペーストを塗布して、幅1mm、長さ20mmのサイズのパターンを描き、これを200℃、4時間の条件で加熱硬化させ、厚みが50μmの導電性シリコーンゴムセンサ部を形成した。
これにより、絶縁性エラストマーで構成されたチューブ部材10、およびチューブ部材10の外表面上に積層された導電性エラストマーで構成された伸縮性導電層30(伸縮性センサ部)を有する、図2に示す導電性センサ部付チューブ(流体駆動型アクチュエータ)を得た。
(Manufacturing of fluid-driven actuator)
Using the silicone rubber-based curable composition of Sample 1 or Sample 2, extrusion molding was performed into a tube shape using an extruder to obtain a silicone rubber tube member having the dimensions shown in Table 2.
The obtained conductive paste was applied on the circumference of the outer surface of the obtained silicone rubber tube member to draw a pattern having a width of 1 mm and a length of 20 mm, and this was applied at 200 ° C. for 4 hours. It was heat-cured under the conditions to form a conductive silicone rubber sensor portion having a thickness of 50 μm.
As a result, FIG. 2 shows a tube member 10 made of an insulating elastomer and a stretchable conductive layer 30 (stretchable sensor unit) made of a conductive elastomer laminated on the outer surface of the tube member 10. A tube with a conductive sensor unit (fluid-driven actuator) was obtained.

<チューブ膨張試験および歪みセンシング評価>
得られた導電性センサ部付チューブの両端にキャップを付け、その片側のキャップからチューブ内部に圧力を印可して空気を入れるチューブ膨張試験において、空気を注入する圧力を徐々に大きくしたとき、経時的に、チューブの外表面における外周長さ(mm)と、両端に接続した配線から伸縮性センサ部の抵抗値(Ω)とを測定した。
なお、外周長さは周長ゲージを用いて、抵抗値は電気抵抗測定器を用いて測定した。また、外周変化率を、[(圧力印可時におけるチューブの外周長さ-圧力印可をしていない初期のチューブの外周長さ)/(圧力印可をしていない初期のチューブの外周長さ)]×100に基づいて算出した。実施例1、2のチューブにおける結果を、表3に示す。表3の圧力と外周変化率、圧力と抵抗値の関係を、それぞれ、プロットし、図4、図5に示すグラフを作成した。
図4および5から、チューブの外周変化率の変動、すなわち、チューブの変形度合に応じて、伸縮性センサ部の抵抗値も変動することが示され、各実施例における導電性センサ部付チューブが歪みセンシング可能であることが分かった。
<Tube expansion test and strain sensing evaluation>
In the tube expansion test in which caps are attached to both ends of the obtained tube with a conductive sensor part and pressure is applied to the inside of the tube from the cap on one side to inject air, when the pressure for injecting air is gradually increased, the time passes. Therefore, the outer peripheral length (mm) on the outer surface of the tube and the resistance value (Ω) of the elasticity sensor portion from the wiring connected to both ends were measured.
The outer peripheral length was measured using a peripheral gauge, and the resistance value was measured using an electric resistance measuring instrument. In addition, the outer circumference change rate is set to [(the outer circumference length of the tube when pressure is applied-the outer circumference length of the initial tube without pressure application) / (the outer circumference length of the initial tube without pressure application)]. Calculated based on × 100. The results in the tubes of Examples 1 and 2 are shown in Table 3. The relationship between the pressure and the outer circumference change rate and the pressure and the resistance value in Table 3 were plotted, respectively, and the graphs shown in FIGS. 4 and 5 were created.
From FIGS. 4 and 5, it is shown that the resistance value of the stretchable sensor portion also fluctuates according to the fluctuation of the outer peripheral change rate of the tube, that is, the degree of deformation of the tube, and the tube with the conductive sensor portion in each embodiment shows. It turned out that strain sensing is possible.

Figure 2022102093000010
<変形耐久性>
実施例1,2の導電性センサ部付チューブを用いて、0MPa→0.06MPa→0MPaの繰り返し膨張を10回繰り返しおこなう条件で、上記のチューブ膨張試験を実施した。その後、チューブと導電性センサ部の間に剥離がないこと、導電性センサ部の抵抗値が測定可能であることを確認した。
Figure 2022102093000010
<Deformation durability>
Using the tubes with the conductive sensor part of Examples 1 and 2, the above tube expansion test was carried out under the condition that repeated expansion of 0 MPa → 0.06 MPa → 0 MPa was repeated 10 times. After that, it was confirmed that there was no peeling between the tube and the conductive sensor portion and that the resistance value of the conductive sensor portion could be measured.

<膨張制御性>
実施例2の導電性センサ部付チューブを用いて、0.12MPaの圧力を印可し(1回目)、空気を除いた後、再度、0.12MPaの圧力を印可し(2回目)、上記のチューブ膨張試験を実施した。チューブの外周変化率は、1回目が約10%に対し、2回目が約12%であった。
2回目の圧力印可の直後、導電性センサ部の2回目の抵抗値を1回目の抵抗値と同程度となるように、圧力を調整することで、2回目以降においても、1回目の外周変化率と同程度の外周変化率に制御することができた。
<Expansion controllability>
Using the tube with the conductive sensor part of Example 2, a pressure of 0.12 MPa was applied (first time), air was removed, and then a pressure of 0.12 MPa was applied again (second time). A tube expansion test was performed. The rate of change in the outer circumference of the tube was about 10% for the first time and about 12% for the second time.
Immediately after applying the second pressure, the pressure is adjusted so that the second resistance value of the conductive sensor unit becomes the same as the first resistance value, so that the outer circumference changes the first time even after the second time. It was possible to control the outer circumference change rate to the same level as the rate.

<容易膨張性>
得られた導電性センサ部付チューブおよび、導電性センサ部を形成しなかったチューブに対して、所定圧力を印可し空気を注入して、その膨張具合を評価した。いずれの場合も、同じ印可圧力時における外周変化率が同程度であることを確認した。
<Easy expansion>
A predetermined pressure was applied to the obtained tube with a conductive sensor portion and the tube on which the conductive sensor portion was not formed, and air was injected to evaluate the degree of expansion. In each case, it was confirmed that the outer circumference change rate at the same applied pressure was about the same.

(評価用シリコーンゴムの作製)
サンプル1またはサンプル2で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1mm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。
(Making silicone rubber for evaluation)
The silicone rubber-based curable composition obtained in Sample 1 or Sample 2 was pressed at 170 ° C. and 10 MPa for 10 minutes to form a sheet having a thickness of 1 mm, and was first cured. Subsequently, it was heated at 200 ° C. for 4 hours for secondary curing. From the above, a sheet-shaped silicone rubber (a cured product of a silicone rubber-based curable composition) was obtained.

得られたシート状シリコーンゴム(シート状のエラストマー)に対して、下記の評価項目に基づいて評価を行った。結果を表4に示す。
引張強度、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。
硬度については、n=5で測定を行い、その平均値を測定値とした。それぞれの平均値を表に示す。
表中、「>」は、引張試験機のストローク限界のため、破断まで至らなかったことを示す。
The obtained sheet-shaped silicone rubber (sheet-shaped elastomer) was evaluated based on the following evaluation items. The results are shown in Table 4.
Tensile strength and elongation at break were measured with three samples, and the average value of the three was used as the measured value.
The tear strength was measured with 5 samples, and the average value of 5 was used as the measured value.
The hardness was measured at n = 5, and the average value was used as the measured value. The average value of each is shown in the table.
In the table, ">" indicates that the failure was not reached due to the stroke limit of the tensile tester.

<硬度:デュロメータ硬さ>
得られた厚さ1mmのシート状シリコーンゴムを6枚積層し、6mmの試験片を作製した。得られた試験片に対して、25℃において、JIS K6253(1997)に準拠してタイプAデュロメータ硬さを測定した。
<Hardness: Durometer hardness>
Six sheets of the obtained 1 mm-thick sheet-shaped silicone rubber were laminated to prepare a 6 mm test piece. The hardness of the obtained test piece was measured at 25 ° C. according to JIS K6253 (1997) with a type A durometer.

<引裂強度>
得られた厚さ1mmのシート状シリコーンゴムを用いて、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について、25℃における引裂強度(TS)を測定した。単位は、N/mmである。
<Tear strength>
Using the obtained sheet-shaped silicone rubber having a thickness of 1 mm, a crescent-shaped test piece was prepared in accordance with JIS K6252 (2001), and the obtained crescent-shaped test piece was subjected to tear strength (TS) at 25 ° C. Was measured. The unit is N / mm.

<破断伸び>
得られた厚さ1mmのシート状シリコーンゴムを用いて、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号形試験片について、25℃における破断伸びを測定した。破断伸びは、[標線間移動距離(mm)]÷[初期標線間距離(20mm)]×100で計算した。単位は%である。
<Breaking elongation>
Using the obtained sheet-shaped silicone rubber having a thickness of 1 mm, a dumbbell-shaped No. 3 test piece was prepared in accordance with JIS K6251 (2004), and the obtained dumbbell-shaped No. 3 test piece was subjected to 25 ° C. The breaking elongation in. The breaking elongation was calculated by [distance between marked lines (mm)] ÷ [distance between initial marked lines (20 mm)] × 100. The unit is%.

<引張強度>
得られた厚さ1mmのシート状シリコーンゴムを用いて、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号形試験片について、25℃における引張強度を測定した。単位はMPaである。
<Tensile strength>
Using the obtained sheet-shaped silicone rubber having a thickness of 1 mm, a dumbbell-shaped No. 3 test piece was prepared in accordance with JIS K6251 (2004), and the obtained dumbbell-shaped No. 3 test piece was subjected to 25 ° C. The tensile strength in was measured. The unit is MPa.

Figure 2022102093000011
Figure 2022102093000011

実施例1、2の導電性センサ部付チューブ(流体駆動型アクチュエータ)は、歪みセンシング可能であり、変形耐久性に優れるという結果を示した。 It was shown that the tubes (fluid-driven actuators) with the conductive sensor part of Examples 1 and 2 are capable of strain sensing and have excellent deformation durability.

10 チューブ部材
12 空間
20 キャップ
22 孔
30 伸縮性導電層
100 アクチュエータ
10 Tube member 12 Space 20 Cap 22 Hole 30 Elastic conductive layer 100 Actuator

Claims (17)

流体が流入されると変形するチューブ部材と、
前記チューブ部材の内表面上及び外表面上の少なくとも一方のうち、その一部又は全体に積層された伸縮性導電層と、を備え、
前記伸縮性導電層を介して電気特性の変化を測定することにより、前記チューブ部材の変形状態を検知できる、
流体駆動型アクチュエータ。
A tube member that deforms when a fluid flows in,
A stretchable conductive layer laminated on a part or the whole of at least one of the inner surface and the outer surface of the tube member is provided.
By measuring the change in electrical characteristics via the elastic conductive layer, the deformed state of the tube member can be detected.
Fluid driven actuator.
請求項1に記載の流体駆動型アクチュエータであって、
前記チューブ部材が、絶縁性エラストマーで構成され、
前記伸縮性導電層が、導電性エラストマーで構成される、流体駆動型アクチュエータ。
The fluid-driven actuator according to claim 1.
The tube member is made of an insulating elastomer.
A fluid-driven actuator in which the stretchable conductive layer is made of a conductive elastomer.
請求項2に記載の流体駆動型アクチュエータであって、
25℃、JIS K6252(2001)に準拠して測定される、前記絶縁性エラストマーの引裂強度が、25N/mm以上である、流体駆動型アクチュエータ。
The fluid-driven actuator according to claim 2.
A fluid-driven actuator having a tear strength of 25 N / mm or more of the insulating elastomer measured at 25 ° C. in accordance with JIS K6252 (2001).
請求項2又は3に記載の流体駆動型アクチュエータであって、
25℃、JIS K6251(2004)に準拠して測定される、前記絶縁性エラストマーの破断伸びが、500%以上である、流体駆動型アクチュエータ。
The fluid-driven actuator according to claim 2 or 3.
A fluid-driven actuator having a breaking elongation of 500% or more of the insulating elastomer measured at 25 ° C. according to JIS K6251 (2004).
請求項2~4のいずれか一項に記載の流体駆動型アクチュエータであって、
25℃、JIS K6251(2004)に準拠して測定される、前記絶縁性エラストマーの引張強度が、5.0MPa以上である、流体駆動型アクチュエータ。
The fluid-driven actuator according to any one of claims 2 to 4.
A fluid-driven actuator having a tensile strength of 5.0 MPa or more of the insulating elastomer measured at 25 ° C. in accordance with JIS K6251 (2004).
請求項2~5のいずれか一項に記載の流体駆動型アクチュエータであって、
前記絶縁性エラストマー及び前記導電性エラストマーの少なくとも一方が、非導電性フィラーを含む、流体駆動型アクチュエータ。
The fluid-driven actuator according to any one of claims 2 to 5.
A fluid-driven actuator in which at least one of the insulating elastomer and the conductive elastomer contains a non-conductive filler.
請求項6に記載の流体駆動型アクチュエータであって、
前記非導電性フィラーが、シリカ粒子を含む、流体駆動型アクチュエータ。
The fluid-driven actuator according to claim 6.
A fluid-driven actuator in which the non-conductive filler contains silica particles.
請求項2~7のいずれか一項に記載の流体駆動型アクチュエータであって、
前記導電性エラストマーが導電性フィラーを含む、流体駆動型アクチュエータ。
The fluid-driven actuator according to any one of claims 2 to 7.
A fluid-driven actuator in which the conductive elastomer contains a conductive filler.
請求項8に記載の流体駆動型アクチュエータであって、
前記導電性フィラーが、金属系フィラー、炭素系フィラー、金属酸化物フィラー、及び金属メッキフィラーからなる群から選ばれる一または二以上を含む、流体駆動型アクチュエータ。
The fluid-driven actuator according to claim 8.
A fluid-driven actuator in which the conductive filler comprises one or more selected from the group consisting of a metal-based filler, a carbon-based filler, a metal oxide filler, and a metal-plated filler.
請求項2~9のいずれか一項に記載の流体駆動型アクチュエータであって、
前記絶縁性エラストマー及び前記導電性エラストマーが、同種のビニル基含有オルガノポリシロキサンを含むシリコーンゴム系硬化性組成物の硬化物で構成される、流体駆動型アクチュエータ。
The fluid-driven actuator according to any one of claims 2 to 9.
A fluid-driven actuator in which the insulating elastomer and the conductive elastomer are composed of a cured product of a silicone rubber-based curable composition containing the same type of vinyl group-containing organopolysiloxane.
請求項1~10のいずれか一項に記載の流体駆動型アクチュエータであって、
前記伸縮性導電層の表面に、伸縮性カバー層が形成される、流体駆動型アクチュエータ。
The fluid-driven actuator according to any one of claims 1 to 10.
A fluid-driven actuator in which an elastic cover layer is formed on the surface of the elastic conductive layer.
請求項1~11のいずれか一項に記載の流体駆動型アクチュエータであって、
前記伸縮性導電層が前記チューブ部材の前記内表面上に形成される、流体駆動型アクチュエータ。
The fluid-driven actuator according to any one of claims 1 to 11.
A fluid-driven actuator in which the stretchable conductive layer is formed on the inner surface of the tube member.
請求項1~12のいずれか一項に記載の流体駆動型アクチュエータであって、
前記チューブ部材の外周面上にスリーブを備える、流体駆動型アクチュエータ。
The fluid-driven actuator according to any one of claims 1 to 12.
A fluid-driven actuator having a sleeve on the outer peripheral surface of the tube member.
請求項1~13のいずれか一項に記載の流体駆動型アクチュエータであって、
前記チューブ部材は、前記流体が流入されると径方向に膨張し、かつ軸方向に収縮した状態となり、
前記チューブ部材の膨張状態を検知できる、流体駆動型アクチュエータ。
The fluid-driven actuator according to any one of claims 1 to 13.
When the fluid flows in, the tube member expands in the radial direction and contracts in the axial direction.
A fluid-driven actuator that can detect the expanded state of the tube member.
請求項1~14のいずれか一項に記載の流体駆動型アクチュエータであって、
前記電気特性の変化が、前記伸縮性導電層の抵抗値の変化、及び前記伸縮性導電層に挟まれた前記チューブ部材の静電容量の変化の少なくとも一方を含む、流体駆動型アクチュエータ。
The fluid-driven actuator according to any one of claims 1 to 14.
A fluid-driven actuator in which the change in electrical characteristics includes at least one of a change in the resistance value of the stretchable conductive layer and a change in the capacitance of the tube member sandwiched between the stretchable conductive layers.
請求項1~15のいずれか一項に記載の流体駆動型アクチュエータと、
前記電気特性の変化を測定する測定部と、
測定される前記電気特性の変化に基づき、前記チューブ部材の前記変形状態を検知し、前記チューブ部材の前記変形状態に応じて、前記チューブ部材に流入される流体の圧力を調整する、流体圧力制御部と、を備える、
アクチュエータシステム。
The fluid-driven actuator according to any one of claims 1 to 15.
A measuring unit that measures changes in electrical characteristics,
Fluid pressure control that detects the deformed state of the tube member based on the measured change in the electrical characteristics and adjusts the pressure of the fluid flowing into the tube member according to the deformed state of the tube member. With a department,
Actuator system.
流体が流入されると変形するチューブ部材と、前記チューブ部材の表面上に積層された伸縮性導電層と、を備える、流体駆動型アクチュエータの製造方法であって。
絶縁性エラストマーを用いて前記チューブ部材を形成する工程と、
前記チューブ部材の内表面上及び外表面上の少なくとも一方のうち、その一部又は全体に、導電性ペーストを用いて前記伸縮性導電層を形成する工程と、を含む、流体駆動型アクチュエータの製造方法。
A method for manufacturing a fluid-driven actuator, comprising: a tube member that deforms when a fluid flows in, and an elastic conductive layer laminated on the surface of the tube member.
The process of forming the tube member using an insulating elastomer, and
Manufacture of a fluid-driven actuator comprising a step of forming the stretchable conductive layer using a conductive paste on a part or the whole of at least one of the inner surface and the outer surface of the tube member. Method.
JP2020216624A 2020-12-25 2020-12-25 Fluid driving type actuator, manufacturing method of the same, and actuator system Pending JP2022102093A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020216624A JP2022102093A (en) 2020-12-25 2020-12-25 Fluid driving type actuator, manufacturing method of the same, and actuator system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020216624A JP2022102093A (en) 2020-12-25 2020-12-25 Fluid driving type actuator, manufacturing method of the same, and actuator system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022102093A true JP2022102093A (en) 2022-07-07

Family

ID=82272827

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020216624A Pending JP2022102093A (en) 2020-12-25 2020-12-25 Fluid driving type actuator, manufacturing method of the same, and actuator system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2022102093A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6686420B2 (en) Wiring board, electronic device, and method for manufacturing wiring board
JP7215505B2 (en) Plastic movable parts and structures
JP6772448B2 (en) Conductive resin compositions, wiring, wiring boards and electronics
JPWO2020095589A1 (en) Bioelectrodes, biosensors and biosignal measurement systems
JP2022036155A (en) Movable resin member and medical equipment
JP2018090774A (en) Movable resin member and structure
WO2019123752A1 (en) Conductive paste
JP7018295B2 (en) Conductive paste
JP2022102093A (en) Fluid driving type actuator, manufacturing method of the same, and actuator system
JP7490966B2 (en) Silicone rubber-based hardening composition and actuator
JP7102763B2 (en) Elastomers and moldings
JP7088223B2 (en) Insulating paste
JP2022055597A (en) Elastic conductive thread, conductive structure, and wearable device
JP2021088688A (en) Silicone rubber, and structure
JP7512588B2 (en) Stretchable wiring substrate and device
JP6977292B2 (en) Insulating paste
JP7434827B2 (en) Silicone rubber-based curable composition and fluid-driven actuator using the same
JP7434826B2 (en) Silicone rubber-based curable composition and fluid-driven actuator using the same
JP7467938B2 (en) Silicone rubber-based hardening composition and fluid-driven actuator
WO2020261774A1 (en) Bioelectrode, biological sensor, and biosignal measurement system
JP2022099852A (en) Sensor device and monitoring device
JP7043867B2 (en) Resin movable members and robots
JP2022078683A (en) Flexible telescopic heater device or
JP2021081029A (en) Silicone rubber-based curable composition and fluid-driven actuator including the same
JP7308722B2 (en) Conductive paste and stretchable wiring board

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20231129

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240524

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240604