JPH07196918A - 安定した電気特性を有するシリコーンゴム組成物 - Google Patents

安定した電気特性を有するシリコーンゴム組成物

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JPH07196918A
JPH07196918A JP33694893A JP33694893A JPH07196918A JP H07196918 A JPH07196918 A JP H07196918A JP 33694893 A JP33694893 A JP 33694893A JP 33694893 A JP33694893 A JP 33694893A JP H07196918 A JPH07196918 A JP H07196918A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 どの様な電気回路の中で用い、どの様な電圧
・電流変更操作があっても、常に安定した電気的応答を
可能ならしめる導電性シリコーンゴム組成物を提供す
る。 【構成】 (a) 平均重合度3000〜10000 のポリオルガノ
シロキサン、(b) 導電性付与剤、(c) フタロシアニン化
合物および(d) 有機過酸化物を構成要素とする安定した
電気特性を有するシリコーンゴム組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の技術分野】本発明は、導電性シリコーンゴムを
電気回路中に用いた製品において、主に電圧印加あるい
は電流印加の開始時と終了時に生じる出力電気信号の波
形の乱れ、及び通電中に電圧あるいは電流の変化・変更
が生じた際にも、その変化・変更時に電気的な出力の乱
れがきわめて少ないかあるいは皆無に近い(以下、本願
においてこのような性質を「出力安定化」と称すことが
ある。)シリコーンゴムに関し、広く導電性シリコーン
ゴムをその電気回路中に組み込む全ての分野に応用可能
な技術に関する。
【0002】
【発明の技術的背景とその問題点】近年、電気・電子部
品の高性能化、小型化、多機能化が要求されている中
で、電気回路等に導電性ゴムを用いる例が増大してい
る。特に、極性がなく高純度であり、さらには耐候性、
耐熱性、耐寒性、電気絶縁安定性等に優れていることか
ら、シリコーンゴムを導電化した導電性シリコーンゴム
が用いられることが多い。一方、上記電気回路等に用い
られる導電性ゴムは、一般に導電性の尺度である体積抵
抗率が100 〜1010Ω・cm程度の広い範囲で要求されてい
ることから、現在、配合技術の改良とともに目的に合致
した導電性シリコーンゴムの開発がなされつつある。と
ころで、上記導電性シリコーンゴムを使用する機器の中
には、例えばPPC(静電複写機)の転写、帯電および
除電ローラやゴム製スイッチング素子に見られる如く、
回路に電圧印加した瞬間から常に安定した電流を、ある
いは回路に電流を流した瞬間から常に安定した電圧を、
あるいは回路に電圧印加した瞬間から常に安定した電力
消費量になることを絶対条件として求められる機器があ
る。しかしながら、体積抵抗率(以下、ρV と表記)が
102 Ω・cm以下程度であれば、その電気回路のコンデン
サー、ダイオード、抵抗素子などを工夫すれば上記条件
を満たすことも可能であるが、ρV が103 Ω・cm以上で
あると、いかに回路に工夫を凝らしたとしても上記条件
すなわち電圧、電流、電力消費量等の出力安定化は望め
なかった。何故なら、上記スイッチング時の電圧、電
流、電力消費量等の出力安定化には、いわゆる静電容量
も関与しているためである。ここで静電容量というの
は、絶縁された導体に電荷eを与えてその電位がφとな
った場合のe/φの値であり、一般に、その導体の有す
る体積抵抗率と等しい体積抵抗率を有するものであって
も静電容量が異なるケースは多々存在する。一般に所要
の静電容量と体積抵抗率を同時に満足するように配合設
計するのは極めて困難を伴う。従って、このことが上述
した新技術展開のネックとなっており、現在に至っても
かかる技術課題を解決する有力な技術手段は確立されて
いない。
【0003】
【発明の目的】本発明者は、どの様な電気回路の中で用
い、どの様な電圧・電流変更操作があっても、常に安定
した電気的応答を可能ならしめる導電性シリコーンゴム
組成物の提供を目的とし、検討を進めた結果、電気回路
における各種操作・変更時の出力安定化には、静電容量
のコントロールと、その配合物中にP型半導体特性を有
するものの存在が不可欠であることを見出し、更に鋭意
研究を進め、効果的かつ安定的なP型半導体特性を付与
する因子として、フタロシアニン化合物が最適であるこ
とを実験の結果見出し、通常ミラブル型と称される重合
度の大きいシリコーンゴムに導電性付与剤とフタロシア
ニン化合物を選択配合し、これを有機過酸化物をもって
架橋させることにより、上記目的の達成されたシリコー
ンゴムが得られることを見出し、本発明を完成するに到
ったものである。
【0004】
【発明の構成】即ち本発明は、 (a) 平均重合度3000〜10000 のポリオルガノシロキサン (b) 導電性付与剤 (c) フタロシアニン化合物 (d) 有機過酸化物 を構成要素とする安定した電気特性を有するシリコーン
ゴム組成物である。本発明の組成物は、(a) 成分、(d)
成分を主成分とする一般にミラブル型シリコーンゴム組
成物と言われるものに、(b) 成分および(c) 成分を配合
したものである。シリコーンゴム組成物としては、この
他にも液状シリコーンゴム組成物が知られている。この
液状シリコーンゴム組成物に(b) 成分、(c) 成分を配合
することにより導電性を付与することが可能であるが、
しかし、(c) 成分のフタロシアニン化合物と液状シリコ
ーンゴム組成物の成分との反応が懸念され、本発明の目
的である安定した電気特性を有するシリコーンゴム組成
物が得にくくなる。また、ミラブル型シリコーンゴム組
成物は(b) 成分の導電性付与剤を良好に分散させやすい
という利点がある。
【0005】以下、本発明の構成成分について詳細に説
明する。(a) 成分の平均重合度3000〜10000 のポリオル
ガノシロキサンは、本組成物のベースポリマーとなるも
ので、このようなポリオルガノシロキサンとしては、1
分子中のケイ素原子に結合した有機基のうち、少なくと
も2個がビニル、プロペニル、ブテニル、ヘキセニルな
どのアルケニル基であるポリオルガノシロキサンが用い
られる。特に合成の容易さ、原料の入手のし易さ等か
ら、上記有機基の中でもビニル基が好ましい。上記以外
のケイ素原子に結合した有機基としては、1価の置換ま
たは非置換の炭化水素基であり、メチル基、エチル基、
プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、ドデシル基のよう
なアルキル基、フェニル基のようなアラルキル基、等の
非置換の炭化水素基や、クロロメチル基、3,3,3 −トリ
フルオロプロピル基等の置換炭化水素基が例示される。
尚、一般的にはメチル基が合成のし易さ等から多用され
る。
【0006】また、(d) 成分の硬化剤である有機過酸化
物としては、ベンゾイルペルオキシド、2,4 −ジクロロ
ベンゾイルペルオキシド、ジクミルペルオキシド、クミ
ル−t−ブチルペルオキシド、2,5 −ジメチル−2,5 −
ジ−t−ブチルペルオキシヘキサン、ジ−t−ブチルペ
ルオキシド等の各種の有機過酸化物加硫剤が用いられ、
特に低い圧縮永久歪を与えることから、ジクミルペルオ
キシド、クミル−t−ブチルペルオキシド、2,5 −ジメ
チル−2,5 −ジ−t−ブチルペルオキシヘキサン、ジ−
t−ブチルペルオキシドが好ましい。なお、これらの有
機過酸化物加硫剤は、1種または2種以上の混合物とし
て用いられる。この(d) 成分の配合量は、(a) 成分のポ
リオルガノシロキサン100 重量部に対し0.05〜15重量部
の範囲が好ましい。有機過酸化物の配合比が0.05重量部
未満では加硫が十分に行われず、逆に15重量部を超えて
配合してもそれ以上の格別な効果は得られない。
【0007】本発明で用いられる導電性付与剤(b) とし
ては、導電性カーボンブラック、導電化粉体、金属粉、
金属コート粉体、黒鉛・炭素繊維等が挙げられる。導電
性カーボンブラックには、アセチレン発熱分解法カーボ
ンブラック、シェル法によるファーネスブラック、一般
のオイルファーネス法に依るファーネスブラック、ラン
プブラック、チャンネルブラック等があり、これらの何
れもが使用できる。導電化粉体としては、表面を複素酸
化物層で覆ったチタン、マイカ、亜鉛等がある。又、そ
の分子中にp型あるいはn型半導体理論で原子価の異な
る元素を組み込んで導電化させたもの(このようなもの
は三井金属(株)製「パストラン」、本庄ケミカル
(株)製「導電性亜鉛華」として入手できる)、あるい
は、金属コーティングを施し導電化させたものが挙げら
れ、対象物は金属粉などの無機粉体にとどまらず、フタ
ロシアニン系化合物などの有機物あるいはそれらの混合
物でも差し支えない。黒鉛・炭素繊維としては、一般の
PAN系、ピッチ系炭素繊維やそれを更に高温で焼成し
た黒鉛化繊維(いずれもアスペクト比は限定されない)
や気相成長法で製造した導電性付与繊維等が挙げられ
る。その他にも導電性や非帯電性を発現させるものであ
ればその種類は問わない。導電性付与剤(b) の配合量は
求められる導電性レベルや物性、価格、使用条件に従っ
て適宜決定されるが、一般に(a) 成分のポリオルガノシ
ロキサン100 重量部に対し1〜100 重量部の範囲が好ま
しい。無論それらは2種類以上ブレンドして使用するこ
とも何ら差し支えない。
【0008】本発明で用いられるフタロシアニン化合物
(c) は本発明の特徴をなす成分である。一般にフタロシ
アニン化合物とは、ポルフィラジン環の中心に金属を持
たないメタルフリーフタロシアニンと、分子の中心に金
属が配位した金属フタロシアニンに大別できるが、本発
明においてはその何れをも使用できる。金属フタロシア
ニンにおける金属としては、V 、Fe、Co、Ni、Pt、Cn、
Zn、Al等が安定で好ましいが、Li、Na、K 、Be、Mg、C
a、Ba、Hgなどであってもよく、特にその原子に制限は
ない。金属フタロシアニンには、その金属種に依り共有
結合性とイオン結合性があるがその差も問わない。フタ
ロシアニン化合物(c) の配合量は、導電性付与剤(b) の
配合量とも関連し一該に規定できないが、一般に(a) 成
分のポリオルガノシロキサン100 重量部に対し0.1 〜10
重量部の範囲が好ましい。尚、従来、特開平3−146560
号公報には、液状シリコーンゴムにフタロシアニン化合
物を配合し、これを付加型反応で架橋させ、ゴム組成物
としての圧縮永久歪みを低減させる技術が提案されてい
るが、これは系が導電性ではなく、又、ミラブル型と称
される高重合度のシリコーンゴムを対象とした配合技術
ではなく、本発明と関連するものではない。
【0009】本発明において、何故に、p型半導体特性
物質の系内混合が出力安定化に寄与するのか、現在の理
論では明らかにされていないが、以下のように推測され
る。一般に、導電性付与物質はπ電子移動を良好にさせ
る原理、つまりn型半導体に似ている方式で導電性を発
現させている。しかし、スイッチング時などでは、それ
らがインパルス応答するので、過剰な反作用が生じてい
ると考えられ、これが出力安定化を阻害していると考え
られる。これに対し、本発明ではp型半導体特性物質
((c) フタロシアニン化合物)を系内に導入しているの
で、これがシリコーンゴム中におけるバッファリングに
なり、もって出力安定化に寄与していると推測される。
【0010】尚、本発明の安定した電気特性を有するシ
リコーンゴム組成物には、充填剤、顔料、発泡剤、耐熱
性向上剤、難燃剤などを随時付加的に配合してもよい。
このようなものとしては、通常、煙霧質シリカ、沈澱法
シリカ、けいそう土などの補強性充填剤、マイカ、クレ
イ、グラファイト、ガラスビーズなどが例示される。ま
た、本発明の効果を損なわない範囲で、ポリジメチルシ
ロキサン、アルケニル基含有ポリシロキサン、ポリオル
ガノシルセスキオキサンのような他のポリオルガノシロ
キサンを併用してもよい。
【0011】
【実施例】以下実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明
する。尚、実施例中、部は重量部を表す。 実施例1 シロキサンベースポリマーとしてメチルビニルシロキサ
ン単位を0.14モル%含有するポリジメチルシロキサン
(平均重合度約5800)100 部、導電性付与剤としてカー
ボンブラック「ケッチェンブラックEC」10部と「デン
カブラック」20部、フタロシアニン化合物として「SANY
O P-26」2部及び硬化剤として2,5 −ジメチル−2,5 −
ジ−t−ブチルパーオキシヘキサン1部を混合・混練
し、コンパウンドを調製した。次に、このコンパウンド
を用いて10mm×10mm×1mmの試料シートを作成し、作成
した試料シートの体積抵抗率を測定して導電性を評価し
た。結果を表2に示す。なお、この試料シートは、シー
ト成形後、 170℃、10分間の条件でプレス加硫を行い、
次いで二次加硫として 200℃、4時間の熱空気加硫を行
って作成したものである。また、体積抵抗率ρV の測定
はJIS K-6911「熱硬化性プラスチック一般試験方法」に
準拠し、 500Vの印加電圧で行った。更に厚さ1mmの上
記加硫シートをその回路中に含む直流回路に 500Vの電
圧を印加した際のスイッチング時を0秒として電流波形
を測定した。結果を図1に示す。 実施例2、比較例1〜2 組成を表1に示すように変えた以外は実施例1と同様に
して試料シートを作成し評価した。結果を表2、図1に
示す。表2、図1における実施例1と比較例1、実施例
2と比較例2の対比からも明らかなように、本発明のシ
リコーンゴム組成物は、体積抵抗率が同程度の対応する
比較品に比し、電圧印加あるいは電流印加の開始時と終
了時に生じる出力電気信号の波形の乱れ、及び通電中に
電圧あるいは電流の変化・変更が生じた際にも、その変
化・変更時に電気的な出力の乱れがきわめて少ないかあ
るいは皆無に近く、安定した電気特性を有するものであ
る。
【0012】
【表1】
【0013】
【表2】
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は実施例で作成した加硫シートをその回
路中に含む直流回路に 500Vの電圧を印加した際のスイ
ッチング時を0秒とした電流波形を示すグラフであり、
(a) は実施例1、(b) は実施例2、(c) は比較例1、
(d) は比較例2のものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a) 平均重合度3000〜10000 のポリオルガ
    ノシロキサン (b) 導電性付与剤 (c) フタロシアニン化合物 (d) 有機過酸化物 を構成要素とする安定した電気特性を有するシリコーン
    ゴム組成物。
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