JPH04328163A - 熱伝導性シリコーンゴム組成物 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モールド成形、押出成
形、カレンダー成形等の成形加工性に優れると共に熱伝
導性に優れたシリコーンゴム組成物に関し、特に、発熱
性部品を放熱器や金属シャーシに取り付ける際に用いる
、絶縁性放熱シートに好適なシリコーンゴム組成物に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、パワートランジスタ、サイリスタ
、整流器、トランスあるいはパワーＭＯＳ　　ＦＥＴ等
の発熱性部品は、熱の発生によって特性が低下したり、
場合によっては破壊することがあるので、これを設置す
る場合には、放熱器を取り付けたり、金属シャーシに固
定して放熱するという方法が行われている。この場合、
電気絶縁性と放熱性を向上させるために発熱性部品と放
熱器の間にシート状の熱伝導性電気絶縁材料を介在させ
ることが通常行われている。

【０００３】この熱伝導性電気絶縁材料としては、シリ
コーンゴムに酸化ベリリウム、酸化アルミニウム、水酸
化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛等を配合
したもの（特開昭４７−３４２４００号参照）が知られ
ている。

【０００４】しかしながら、上記の熱伝導性電気絶縁材
料は、熱伝導率が４×１０−３ｃａｌ／ｃｍ・秒・℃以
下のものしか得られず、熱伝導性を向上させるために熱
伝導性付与粉末を高充填すると成形加工性が非常に悪く
なるという欠点があった。

【０００５】そこで熱伝導性の良い窒化ほう素を用いれ
ば熱伝導率５×１０−３ｃａｌ／ｃｍ・秒・℃以上のも
のが得られるが、窒化ほう素を配合したシリコーンゴム
は未硬化時の強度（グリーン強度）が弱く成形加工性に
劣る上硬化後の強度も弱くガラスクロス等で補強する必
要があるので、シート状以外の成形品を製造することは
困難である。又、窒化ほう素は非常に高価であるので、
コストに対する原料の占める割合が大きいという欠点を
有していた。

【０００６】一方、熱伝導性電気絶縁材料として、球状
酸化アルミニウム粉末を高充填したもの（特公昭５８−
２２０５５号及び特開昭６４−６９６６１号参照）が知
られているが、粒度分布の異なる球状酸化アルミニウム
粉末を組み合わせても、シリコーンゴムに５００重量部
以上配合すると成形加工性が悪くなり、特に、カレンダ
ー成形や押出成形をすることが困難になるという欠点を
有していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで近年、各種機
器の小型化に伴い、部品の周囲を絶縁物で覆うことが多
くなると共に発熱性部品の絶縁沿面距離を短くすること
が重要になってきた。この場合、チューブ状又はキャッ
プ状の絶縁性放熱成形品を用いるので、熱伝導性シリコ
ーンゴムコンパウンドの成形加工性が重要なポイントと
なっている。

【０００８】そこで、本発明者等は、成形加工性に優れ
た熱伝導性電気絶縁材料について鋭意検討した結果、高
重合度のオルガノポリシロキサンと低重合度のオルガノ
ポリシロキサンを併用したベースに球状酸化アルミニウ
ム粉末を配合した場合には、該粉末を５００重量部以上
充填することができ、熱伝導率が５×１０−３ｃａｌ／
ｃｍ・秒・℃以上で且つ成形加工性も良好である熱伝導
性シリコーンゴム組成物を得ることができることを見い
出し、本発明に到達した。

【０００９】従って、本発明の第１の目的は、モールド
成形、押出成形及びカレンダー成形等の成形加工性に優
れた熱伝導性シリコーンゴム組成物を提供することにあ
る。本発明の第２の目的は、成形加工性に優れると共に
コストの安い熱伝導性シリコーンゴム組成物を提供する
ことにある。本発明の第３の目的は、硬化後の耐候性及
び耐熱性に優れた安価な熱伝導性シリコーンゴム組成物
を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の上記の諸目的は
、Ａ）：平均重合度が６，０００〜１２，０００である
オルガノポリシロキサン９５〜５０重量部、Ｂ）：平均
重合度が２００〜２，０００であるオルガノポリシロキ
サン５〜５０重量部、Ｃ）：球状酸化アルミニウム粉末
５００〜１，２００重量部及びＤ）：Ａ）〜Ｃ）からな
る組成物を硬化させるのに充分な量の硬化剤とからなり
、熱伝導率が５×１０−３　　ｃａｌ／ｃｍ・秒・℃以
上であることを特徴とする熱伝導性シリコーンゴム組成
物によって達成された。

【００１１】本発明におけるＡ）成分又はＢ）成分のオ
ルガノポリシロキサンとしては、平均組成式Ｒｎ　Ｓｉ
Ｏ（４−ｎ）／２　で示されるものを使用することが好
ましい。上式中、ｎは１．９５〜２．０５の正数であり
Ｒは置換又は非置換の一価の炭化水素基を表す。該Ｒの
具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基等の
アルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の
シクロアルキル基、ビニル基、アリル基等のアルケニル
基、フェニル基、トリル基等のアリール基、あるいはこ
れらの基の水素原子が部分的に塩素原子、フッ素原子等
で置換されたハロゲン化炭化水素基等が例示される。こ
れらの中でも、本発明においてはオルガノポリシロキサ
ンの主鎖がジメチルシロキサン単位からなるもの、或い
はこのオルガノポリシロキサン主鎖にビニル基、フェニ
ル基、トリフルオロプロピル基等を導入したものが好ま
しい。

【００１２】本発明におけるＡ）成分のオルガノポリシ
ロキサンとしては、平均重合度が６，０００〜１２，０
００、好ましくは７，０００〜１０，０００の範囲のも
ので、通常のシリコーンゴムコンパウンドに使用されて
いるガム状のものを使用することができる。

【００１３】重合度が６，０００以下ではシリコーンゴ
ムコンパウンドの未硬化時の強度（グリーン強度）が低
下して、ロール又はカレンダー成形加工性が悪くなる。 又、重合度が１２，０００以上ではオルガノシロキサン
ベースが硬くなりすぎるので、酸化アルミニウム粉末を
高充填することができなくなる。

【００１４】本発明で使用するＢ）成分のオルガノポリ
シロキサンは、平均重合度が２００〜２，０００であり
、粘度が６００〜１２０，０００センチストークスのオ
イル状のものである。この成分は、オルガノシロキサン
ベースを柔らかくして、酸化アルミニウム粉末の高充填
を可能にするものである。重合度が２００以下ではグリ
ーン強度が低下し、重合度が２，０００以上ではベース
が硬くなりすぎる。

【００１５】又、Ａ）成分とＢ）成分の配合比率は、グ
リーン強度と酸化アルミニウム粉末の高充填性の点から
Ａ／Ｂ＝９５／５〜５０／５０の範囲にする必要がある
。Ｃ）成分の球状酸化アルミニウム粉末は、角のない酸
化アルミニウム粉末を全て含む概念であり、このように
角がないことはオルガノシロキサンベースに高充填する
ために必要な要件である。酸化アルミニウム粉末の形状
が球に近くなる程、高充填し易くなる。

【００１６】このアルミニウム粉末の配合量は５００〜
１，２００重量部の範囲である。５００重量部以下では
熱伝導率を５×１０−３ｃａｌ／ｃｍ・秒・℃以上とす
ることができない一方、１，２０００重量部以上にする
と成形加工性が悪くなる上、硬化後の機械的強度が低下
する。又、上記球状アルミニウム粉末は平均粒子径が５
０μｍ以下であり、長径／短径比が１．０〜１．４の球
状であることが好ましい。平均粒径５０μｍ以上では成
形加工性が悪くなり、押出及びカレンダー加工品の表面
状態が滑らかにならない。

【００１７】Ｃ）成分の球状酸化アルミニウム粉末の製
造方法は特に限定されず、例えばバイヤーアルミナ、電
触アルミナ又は焼結アルミナ等の何れでも良いが、角の
ない球状に近い形状である点で、特開昭５２−１５４９
８号に記載されている製造方法によって製造されたもの
が好ましい。

【００１８】特に、金属アルミニウムを溶融してから酸
素と直接酸化させることにより得られる酸化アルミニウ
ム粉末は真球度が高く、１２１℃、２気圧、１００％Ｒ
Ｔで抽出されるアルカリイオン及びハロゲンイオン等の
不純物の含有量が５ｐｐｍ以下と非常に少ない。

【００１９】即ち、上記酸化アルミニウム粉末は高温や
高湿の条件下でもオルガノポリシロキサンポリマーに対
して悪影響を与えないので、この酸化アルミニウム粉末
を使用した場合には、硬化後の耐候性及び耐熱性が特に
向上する。このような好ましい酸化アルミニウム粉末と
しては、例えば、アドマテックス株式会社製の高純度ア
ルミナが挙げられる。

【００２０】本発明で使用するＤ）成分の硬化剤は、通
常シリコーンゴムの硬化に使用される公知のものの中か
ら適宜選択して使用することができる。係る硬化剤とし
ては、例えばラジカル反応に使用されるジ−ｔ−ブチル
パーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−
ブチルパーオキシ）ヘキサン、２，４−ジクロルベンゾ
イルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド等の有機
過酸化物；付加反応硬化剤として使用される、ケイ素原
子に結合した水素原子を１分子中に少なくとも２個以上
含有するオルガノハイドロジエンポリシロキサンと白金
系触媒とからなる混合物等が例示される。これらの硬化
剤の添加量は、公知のシリコーンゴムと同様に適宜決定
すればよい。

【００２１】以上のＡ）〜Ｄ）の成分から成る本発明の
組成物には、必要に応じてシリカヒドロゲル（含水けい
酸）、シリカエアロゲル（無水けい酸−煙霧質シリカ）
等の補強性シリカ充填剤、酸化マグネシウム、酸化亜鉛
、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホ
ウ素及び石英等の熱伝導性付与充填剤、クレイ、炭酸カ
ルシウム、けいそう土及び二酸化チタン等の充填剤、低
分子シロキサンエステル及びシラノール等の分散剤、酸
化鉄、酸化セリウム及びオクチル酸鉄等の耐熱性向上剤
、無機顔料及び有機顔料等の着色剤、難燃性を付与する
白金化合物、ゴムコンパウンドのグリーン強度を上げる
ポリテトラフルオロエチレン粒子等の添加剤を添加して
も良い。しかしながら、これらの添加剤の添加量は、本
組成物の成形加工性に悪影響を与えない程度にする必要
がある。

【００２２】本発明の組成物は、上記Ａ）〜Ｄ）成分及
び必要に応じて添加する添加剤を、ロール若しくはニー
ダー又はバンバリーミキサー等の混合機を用いて混練り
することによって容易に製造することができるが、一般
的にはオルガノポリシロキサン成分と補強性シリカ充填
剤及び分散剤を混練り熱処理したシリコーンゴムベース
に球状酸化アルミニウム粉末を配合しておき、使用する
直前に硬化剤を添加することが好ましい。

【００２３】このようにして製造された熱伝導性シリコ
ーンゴム組成物は、プレス成形、トランスファー成形、
押出成形、射出成形、カレンダー成形又はコーティング
成形等の方法によって、シート状のみならず各種の形状
の成形品に加工することができる。

【００２４】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明の熱伝導性シ
リコーンゴム組成物は、高重合度のオルガノポリシロキ
サンと低重合度のオルガノポリシロキサンを併用したベ
ースに球状酸化アルミニウム粉末を配合するので、酸化
アルミニウム粉末の充填量を５００重量部以上として、
熱伝導率が５×１０−３ｃａｌ／ｃｍ・秒・℃以上とい
う高い熱伝導性を実現することができる上、モールド成
形、カレンダー成形及び押出成形等による加工性が良好
である。

【００２５】又、本発明の熱伝導性シリコーンゴム組成
物は、窒化ほう素を用いた熱伝導性材料に比し、同程度
の熱伝導性を持つにもかかわらず製造コストが低廉であ
る。特にＣ）成分として金属アルミニウムを溶融させ酸
素により酸化して製造した球状アルミニウム粉末を用い
た場合には、硬化後の耐候性及び耐熱性が極めて良好で
ある。

【００２６】

【実施例】以下、実施例によって本発明を更に詳述する
が、本発明はこれによって限定されるものではない。 尚、熱伝導性シリコーンゴムコンパウンドの評価方法と
して次の試験を行った。

【００２７】１）配合性 シリコーンゴムベースに酸化アルミニウム粉末を二本ロ
ールで添加混合し、ロールに巻き付いた状態で配合でき
るか否か試験した。

【００２８】２）粘着性 全配合後のシリコーンゴムコンパウンドが二本ロール面
から簡単に剥離するか否か試験した。

【００２９】３）カレンダー加工性 シリコーンゴムコンパウンドを二本ロールで０．４ｍｍ
に分出してから、ロールの間に０．１ｍｍのＰＥＴフィ
ルムを通し、フィルムのエンボス面にゴムが転写してく
るか否か試験した。

【００３０】４）熱伝導率 シリコーンゴムコンパウンドを９ｍｍ厚、５０ｍｍ直径
に成形したものを熱伝導度測定器（Ｃ−Ｍａｔｉｃ　Ｃ
ｏｎｄｎｃｔａｎｃｅ　Ｔｅｓｔｅｒ：商品名、ダイナ
テック社製）　で測定した。

【００３１】実施例１．Ａ）成分としてジメチルシロキ
サン単位９９．８５モル％及びメチルビニルシロキサン
単位０．１５モル％からなり、平均重合度が８，０００
のメチルビニルポリシロキサン８０重量部；Ｂ）成分と
してジメチルビニルシロキシ基で両末端を封鎖した、平
均重合度１，７００のジメチルポリシロキサン２０重量
部を用いて調製したベースに、Ｃ）成分としてアドマフ
ァインアルミナＡ０−４０Ｈ（アドマテックス株式会社
製の商品名）６００重量部を二本ロールを用いて添加混
合した。

【００３２】更に、このゴムコンパウンド１００重量部
に対して、Ｄ）成分として有機過酸化物Ｃ−２（信越化
学工業株式会社製商品名）１．０重量部を二本ロールで
添加し、次いで温度１２０℃、圧力５０ｋｇ／ｃｍ２　
の条件下でプレス成形した後、乾燥機で２００℃、４時
間熱処理して熱伝導率測定サンプルを作製した。得られ
た熱伝導性シリコーンゴムコンパウンドについて各特性
を測定した結果を（表１）に示す。

【００３３】実施例２．実施例１で用いたアドマファイ
ンアルミナＡＯ−４０Ｈを６００重量部から８００重量
部に変更した他は実施例１と全く同様にしてサンプルを
作製し、各特性を測定した。結果は（表１）に示した通
りである。

【００３４】実施例３．Ａ）成分として、ジメチルシロ
キサン単位９９．８５モル％及びメチルビニルシロキサ
ン単位０．１５モル％からなる平均重合度が１０，００
０のメチルビニルポリシロキサン６０重量部；Ｂ）成分
としてジメチルビニルシロキシ基で両末端を封鎖した平
均重合度３００のジメチルポリシロキサン４０重量部と
を用いて調製したベースに、Ｃ）成分としてアドマファ
インアルミナＡ０−４０Ｈ（同上）８００重量部を二本
ロールを用いて添加混合した。

【００３５】更に、このゴムコンパウンド１００重量部
に対して、Ｄ）成分として有機過酸化物Ｃ−２（同上）
１．０重量部を二本ロールを用いて添加し、実施例１と
同様にしてサンプルを作製し、各特性を測定した結果は
（表１）に示した通りである。

【００３６】実施例４．実施例３で使用したアドナファ
インアルミナＡＯ−４０Ｈを８００重量部から１，００
０重量部に変更した他は実施例３と全く同様にしてサン
プルを作製し、各特性を測定した結果は（表１）に示し
た通りである。

【００３７】比較例１．実施例１で使用したアドマファ
インアルミナＡ０−４０Ｈを６００重量部から４５０重
量部に減らした他は実施例１と全く同様にしてサンプル
を作製し、各特性を測定した。結果は（表１）に示した
通りである。

【００３８】比較例２．実施例１で使用したアドマファ
インアルミナＡ０−４０Ｈを６００重量部から１，３０
０重量部に増量した他は実施例１と全く同様にしたが、
配合性が悪く、サンプルを得ることができなかった。

【００３９】比較例３．実施例１で使用したＡ）成分及
びＢ）成分を各々４５重量部並びに５５重量部使用した
ベースに、Ｃ）成分としてアドマファインアルミナＡＯ
−４０Ｈ８００重量部を二本ロールを用いて添加混合し
た他は実施例１と全く同様にしてサンプルを作製し、特
性を測定した。結果は（表１）に示した通りである。

【表１】

【００４０】実施例５〜７及び比較例４．実施例１で調
製したベースとおなじ組成のベースと、比面積が２００
ｍ２　／ｇであるシリカ微粉末アエロジル２００（商品
名：日本アエロジル株式会社製）２０重量部及び（化１
）で示されるα，ω−ジヒドロキシジメチルポリシロキ
サン５重量部をニーダーを用いて均一に混練りし、１５
０℃で２時間熱処理し、更に、Ｃ）成分として（表２）
に示した各酸化アルミニウム粉末を８００重量部二本ロ
ールで添加配合した。

【００４１】

【化１】 得られたゴムコンパウンド１００重量部に対して、実施
例１と同様に、Ｄ）成分として有機過酸化物Ｃ−２（同
上）１．０重量部を二本ロールを用いて添加し、実施例
１と同様にして各特性を測定した。結果は（表３）に示
した通りである。

【表２】

【表３】

【００４２】耐熱試験 実施例６及び７で調製した熱伝導性シリコーンゴムコン
パウンドを二本ロールで０．４ｍｍに分出してから０．
１ｍｍのＰＥＴフィルムに転写させ、１５０℃の乾燥機
中で１０分間加熱して硬化させた。更に、シリコーンゴ
ムシートをＰＥＴフィルムから剥離し、２００℃で４時
間熱処理した。

【００４３】得られた各シートを２００℃の乾燥機中で
５００時間熱処理して特性の変化を測定した結果は（表
４）に示した通りである。

【表４】 （表４）の結果から、Ｃ）成分として金属アルミニウム
を溶融してから、酸素と直接酸化させることにより得ら
れたアドマファインアルミナを用いると耐熱性が向上す
ることが確認された。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　Ａ）：平均重合度が６，０００〜１２
   ，０００であるオルガノポリシロキサン９５〜５０重量
   部、Ｂ）：平均重合度が２００〜２，０００であるオル
   ガノポリシロキサン５〜５０重量部、Ｃ）：球状酸化ア
   ルミニウム粉末５００〜１，２００重量部及びＤ）：Ａ
   ）〜Ｃ）からなる組成物を硬化させるのに充分な量の硬
   化剤とからなり、熱伝導率が５×１０−３　　ｃａｌ／
   ｃｍ・秒・℃以上であることを特徴とする熱伝導性シリ
   コーンゴム組成物。
2. 【請求項２】　　Ｃ）成分の球状酸化アルミニウム粉末
   の平均粒径が５０μｍ以下であると共に長径／短径比が
   １．０〜１．４であることを特徴とする請求項１に記載
   の熱伝導性シリコーンゴム組成物。
3. 【請求項３】　　Ｃ）成分の球状酸化アルミニウム粉末
   が、金属アルミを溶融した後酸素により酸化する工程を
   経て製造されたものである請求項１に記載の熱伝導性シ
   リコーンゴム組成物。