JP2009138141A

JP2009138141A - 導電性ゴムの製造方法及び導電性ゴム

Info

Publication number: JP2009138141A
Application number: JP2007317497A
Authority: JP
Inventors: Takashi Aoyama; 貴青山; Iwao Watanabe; 巌渡辺
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2007-12-07
Filing date: 2007-12-07
Publication date: 2009-06-25

Abstract

【課題】加工性を損なわず、導電性粒子が多量に添加されている導電ゴムの製造方法及び導電ゴムを提供する。
【解決手段】ベースゴムに、導電性粒子又は導電性フィラーのいずれかからなる導電性材料と可塑剤とを添加し、それを成形して導電性基材１１を形成し、その導電性基材１１から可塑剤を取り除くことにより導電性ゴムを製造する製造方法において、ベースゴム１００重量部に対し、可塑剤を５〜２００重量部添加して導電性基材１１を形成し、その導電性基材に、可塑剤受けゴム１２を接触させることで可塑剤を可塑剤受けゴム１２へ移行させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁波シールド等に用いる導電性ゴムの製造方法及び導電性ゴムに関するものである。

電磁波シールド材や電極の接点材料などで現在、ベースゴムに導電性粒子又は導電性フィラーを添加するタイプの導電性ゴムが使用されている。例えば、シリコーンゴムに導電性粒子として銀などの金属粒子を添加したもの（例えば、特許文献１〜３参照）、合成ゴムに導電性粒子としてカーボンを添加したもの（例えば、特許文献４参照）、シリコーンゴムに導電性粒子としてカーボンと金属粒子とを添加したもの（例えば、特許文献５参照）などがある。これらの導電性ゴムは、特性の面から体積抵抗を低くするために、導電性粒子を多量に添加する必要がある。

特開２００４−２７０８７号公報特開２００４−１７６００５号公報特開２００６−３２８３０２号公報特開平７−１２６４３９号公報特開２００５−３０７０８９号公報

しかしながら、導電性粒子を多量に添加しようとすると、導電性ゴムの粘度が上昇するなどして加工性が著しく悪化してしまう問題があった。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、加工性を損なわず、導電性粒子が多量に添加されている導電性ゴムの製造方法及び導電性ゴムを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の導電性ゴムの製造方法は、ベースゴムに、導電性粒子又は導電性フィラーのいずれかからなる導電性材料と可塑剤とを添加し、それを成形して導電性基材を形成し、その導電性基材から可塑剤を取り除くことにより導電性ゴムを製造する製造方法において、ベースゴム１００重量部に対し、可塑剤を５〜２００重量部添加して導電性基材を形成し、その導電性基材に、可塑剤受け用の可塑剤受けゴムを接触させることで可塑剤を可塑剤受けゴムへ移行させる製造方法である。

可塑剤受けゴムは、可塑剤を含有しない、或いは前記導電性基材の可塑剤含有量より少ない量の可塑剤を含有するのがよい。

また、導電性基材に前記可塑剤受けゴム部材を接触させ、４０〜１２０℃で加熱処理するのが好ましい。

可塑剤受けゴムは、ベースゴムと同系統の材料からなるのが好ましい。

また、可塑剤受けゴムの体積は、導電性基材の体積に対して０．１倍以上であるのが好ましい。

また、本発明の導電性ゴムは、ベースゴムに、導電性粒子又は導電性フィラーのいずれかからなる導電性材料と、ベースゴム１００重量部に対し５〜２００重量部の可塑剤とを添加し、それを成形してなる導電性基材に、可塑剤を含有しない、或いは導電性基材の可塑剤含有量より少ない量の可塑剤を含有する可塑剤受けゴムを積層したものである。

本発明によれば、混練、成型加工性がよく、体積抵抗の低い導電性ゴムを得ることができるという優れた効果を発揮する。

以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１は本発明に係る導電性ゴムの製造方法の好適な実施形態で作製された導電性ゴムを示した断面図である。

図１に示すように、本実施形態の導電性ゴムの製造方法は、まず、ベースゴムに導電性性粒子又は導電性フィラーからなる導電性材料と可塑剤とを添加し、その導電性材料と可塑剤とが添加されたベースゴムをシート状に成形加工して導電性基材１１を形成する。

次に、導電性基材１１の片面にシート状のゴム（可塑剤受けゴム）１２を密着して貼り合わせる。本実施形態では、可塑剤受けゴム１２は、可塑剤を含有しない、或いは導電性基材１１の可塑剤含有量より少ない量の可塑剤を含有するものとした。導電性基材１１と可塑剤受けゴム１２とを貼り合わせてなる積層体を所定時間、所定温度で加熱処理（所定温度環境下に放置）する。

導電性材料と可塑剤とが添加された導電性基材１１を可塑剤受けゴム１２に接触して貼り合わせると、導電性基材１１に含まれる可塑剤の一部または全部が可塑剤受けゴム１２に移行する。この可塑剤の移行は、導電性基材１１に含まれる可塑剤の濃度と可塑剤受けゴム１２に含まれる可塑剤の濃度が同じ（平衡状態）になるまで進行する。積層体を所定温度、所定時間放置することにより、積層体中の可塑剤濃度が平衡状態になり、導電性ゴム成形体１０が得られる。

導電性基材１１に可塑剤受けゴム１２を積層した積層体の加熱処理温度は、４０〜１２０℃、好ましくは６０〜１００℃とするのがよい。また、積層体の加熱処理時間（放置時間）は、半日〜２日間、好ましくは２４時間程度とするのがよい。

本実施形態では、得られた導電性ゴム成形体１０を、導電性基材１１と可塑剤受けゴム１２とが積層された導電性ゴムとして使用する。ただし、導電性ゴムは、導電性ゴム成形体１０から可塑剤受けゴム１２を剥がし、導電性基材１１のみで構成されたものであってもよい。

ベースゴムに添加する可塑剤の量は、ベースゴム１００重量部に対して５〜２００重量部である。可塑剤の量が５重量部未満では、可塑剤を取り除くことによる導電性材料の含有量の相対的な増加（導電性基材１１の可塑剤の減少）がほとんどなく、結果として体積抵抗低下の効果を殆ど呈しない。また、可塑剤の量が２００重量部を超えると、添加されたベースゴム（成形体）に発泡が生じたり、著しく強度が弱くなってしまう。

ベースゴムとしては、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム等が挙げられる。

導電性材料（導電性粒子又は導電性フィラー）としては、金、銀、ニッケル、アルミニウム、銅等の金属、これら金属を含む合金、カーボン、グラファイト或いは酸化亜鉛などが挙げられる。導電性粒子又は導電性フィラーの形状は、球状、燐片状、樹枝状或いは不定形などが挙げられる。

可塑剤としては、パラフィン系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、芳香族系プロセスオイル、エチレン・αオレフィンオリゴマー、フタル酸誘導体、イソフタル酸誘導体、テトラヒドロフタル酸誘導体、アジピン酸誘導体、アゼライン誘導体、セバシン誘導体、マレイン酸誘導体、フマル酸誘導体、トリメリット酸誘導体、クエン酸誘導体、イタコン酸誘導体、オレイン酸誘導体、ステアリン酸誘導体等が挙げられる。

導電性基材１１を構成するベースゴムと、可塑剤受けゴム１２とは、互いに同系統の材料で構成されるのが好ましい。ベースゴムと可塑剤受けゴムとを同系統の材料で構成することで、導電性基材１１と可塑剤受けゴム１２との密着性を向上させることができると共に、可塑剤の移行がスムーズになる（異種材料間の境界で可塑剤の移行を妨げない）。

また、可塑剤受けゴム１２の体積は、導電性基材１１の体積に対して０．１倍以上あるのがよい。例えば、図１に示すように、導電性基材１１と可塑剤受けゴム１２の互いに接触する面の形状が同じである場合、可塑剤受けゴム１２の厚さは、導電性基材１１の厚さに対して０．１倍以上あるとよい。

本実施形態の製造方法では、導電性ゴムを構成する導電性基材１１に、可塑剤を添加しているので、可塑剤及び導電性材料を添加・混練した後、所望の形状（例えばシート状）に成形加工することができる。そして、導電性基材１１の成形加工後、可塑剤の移行により可塑剤の量が減少した導電性基材１１（導電性ゴム）では、導電性基材１１中に含まれる導電性材料の量が相対的に増加することになり、導電性基材（導電性ゴム）１１の体積抵抗値を小さくすることができる。

すなわち、本実施形態の製造方法によれば、混練、成型加工性がよく、かつ体積抵抗の低い導電性ゴムを得ることができる。

また、可塑剤は、可塑剤の濃度が平衡状態になるまで導電性基材１１から可塑剤受けゴム１２に移行するので、可塑剤受けゴム１２の導電性基材１１に対する体積比を０．１以上と大きくするのが好ましい。なぜなら、可塑剤受けゴム１１の体積が大きい程、可塑剤が平衡状態になったときの濃度が小さくなるので、導電性基材１１から移行する可塑剤の量を増やす（導電性基材１１に残る可塑剤の量を減らす）ことができ、体積抵抗値をより小さくすることができるためである。

導電性基材１１と可塑剤受けゴム１２とを貼り合わせた後、４０〜１２０℃、好ましくは６０〜１００℃で加熱処理することにより、導電性基材１１及び可塑剤受けゴム１２に熱によるダメージを付与することなく、可塑剤の移行速度を速くすることができ、導電性ゴムの作製時間を短縮することができる。

本実施形態の導電性ゴムは、上述の製造方法により製造されたものであり、導電性基材１１から可塑剤を移行させることにより、体積抵抗値を小さくすることができる。本実施形態の導電性ゴムは、導電性基材１１と可塑剤受けゴム１２とが積層された２層構造の導電性ゴム成形体１０である。この導電性ゴム成形体１０を、電気回路の外部に形成される電磁波シールドとして用いる場合、可塑剤受けゴム１２は、外部からの衝撃を緩和し内部の電気回路を保護する保護材としての機能を有する。

また、導電性ゴム成形体１０は、導電性基材１１で構成された一方の側が導電性を有し、可塑剤受けゴム１２で構成された他方の側が絶縁性を有する（導電性材料が含まれていない）構成とすることにより、電磁波シールド等に用いられる際に、導電性基材１１で構成された部分が遮蔽効果を呈し、可塑剤受けゴム１２で構成された部分が他の電気回路に対して絶縁性の機能を有する。すなわち、導電性ゴム成形体１０は、電磁波の遮蔽及び他の回路から絶縁の両方の機能を有する電磁波シールドとして使用することができる。

次に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

表１及び表２に、実施例１〜６の導電性ゴムの配合を示す。

実施例１〜６では、ベースゴムとして、ＥＰゴム（エチレンプロピレンゴム）系のＥＰＴ４０２１（三井化学（株）製）を用い、可塑剤として、パラフィン系オイルであるルーカントＨＣ４０（三井化学（株）製）を用いた。導電性フィラーとしては、カーボン系のケッチェンブラックＥＣ６００ＪＤ（ライオン（株）製）（実施例１，４）又は銀粒子であるシルコートＡｇＣ−ＧＳ（福田金属箔粉工業製）（実施例２，３，５，６）を用い、導電性基材を縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さ１ｍｍのシート状に成形した。

表２に示すように、可塑剤受けゴムは、ベースゴムと同じ材料であるＥＰＴ４０２１を用いて、シート状に（実施例１〜４：縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さ１ｍｍ、実施例５：縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さ０．１ｍｍ、実施例６：縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さ０．０３ｍｍ）成形した。導電性ゴム基材と可塑剤受けゴムとを密着させ、その後、表２に示す温度で２４時間それぞれ放置し、導電性基材に含まれる可塑剤を可塑剤受けゴムに移行させた。導電ゴムの体積抵抗の測定方法はＪＩＳＫ７１９４に準拠した。具体的には、得られたシートを８０ｍｍ×５０ｍｍの大きさに切り出して試験片を得た。ロレスタ抵抗測定装置の４端子を備えたプローブを導電性基材側の５箇所に押し当てて、体積抵抗値を測定し、その平均値を導電性ゴムの体積抵抗値とした。

表３及び表４に、比較例１〜４の導電性ゴムの配合を示す。

比較例１は、導電性基材を実施例１と同じ構成（導電性材料としてカーボン系系の導電性フィラーを使用）としたが、可塑剤受けゴムを用いないものとした。

比較例２は、導電性基材を実施例２と同じ構成（導電性材料として銀粒子を含む導電性粒子を使用）としたが、可塑剤受けゴムを用いないものとした。

比較例３は、実施例３とは導電性基材に添加する可塑剤を１重量部とした点において異なるものとした。

比較例４は、実施例４とは導電性基材に添加する可塑剤を４００重量部とした点において異なるものとした。

これら比較例１〜４も実施例１〜６と同様に、導電性ゴムの体積抵抗値を測定・評価した。

実施例１〜６の体積抵抗評価結果を表５に、比較例１〜４の体積抵抗評価を表６にそれぞれ示す。

表５に示すように、カーボン系の導電性フィラーを添加した実施例１及び４では、導電性基材と可塑剤受けゴムとを貼り合わせ、可塑剤を移行させたことにより、それぞれ体積抵抗が小さい。

これに対し、比較例１の導電性ゴムは、可塑剤受けゴムとの貼り合わせを行っていないので、同じカーボン系の導電性フィラーを添加した実施例１に比べて、体積抵抗が高い。また、比較例４は、可塑剤の添加量が４００重量部と多すぎたため、導電性基材の成形時に発泡してしまい、成形不良となってしまった。

銀粒子系の導電性粒子を添加した実施例２，３，５及び６は、導電性基材と可塑剤受けゴムとを貼り合わせ、可塑剤を移行させたことにより、それぞれ体積抵抗が小さい。特に、可塑剤受けゴムの厚さが０．１ｍｍである実施例５と可塑剤受けゴムの厚さが０．０３ｍｍの実施例６とを比較すると、実施例５では、可塑剤受けゴムの厚さが厚い（０．１ｍｍ以上）ので、実施例６に比べて可塑剤が移行する量が多くなり、体積抵抗値がより小さくなっている。

これに対し、比較例２の導電性ゴムは、可塑剤受けゴムとの貼り合わせを行っていないので、同じ銀粒子系の導電性粒子を添加した実施例２に比べて、体積抵抗値が大きい。また、比較例３は、可塑剤の添加量が１重量部と少なすぎたため、加工性が悪い。そのため、ベースゴムにシルコートＡｇＣ−ＧＳを４００重量部しか添加することができず、可塑剤を５重量部添加した実施例３に比べて体積抵抗値が大きい。

本発明に係る好適な実施形態の導電性ゴムを用いた導電性ゴム成形体を示す断面図である。

符号の説明

１０導電性ゴム成形体
１１導電性基材
１２可塑剤受けゴム

Claims

ベースゴムに、導電性粒子又は導電性フィラーのいずれかからなる導電性材料と可塑剤とを添加し、それを成形して導電性基材を形成し、その導電性基材から前記可塑剤を取り除くことにより導電性ゴムを製造する製造方法において、
前記ベースゴム１００重量部に対し、前記可塑剤を５〜２００重量部添加して前記導電性基材を形成し、その導電性基材に、可塑剤受けゴムを接触させることで前記可塑剤を前記可塑剤受けゴムへ移行させることを特徴とする導電性ゴムの製造方法。
前記可塑剤受けゴムは、可塑剤を含有しない、或いは前記導電性基材の可塑剤含有量より少ない量の可塑剤を含有する請求項１記載の導電性ゴムの製造方法。
前記導電性基材に前記可塑剤受けゴム部材を接触させ、４０〜１２０℃で加熱処理する請求項１または２に記載の導電性ゴムの製造方法。
前記可塑剤受けゴムは、前記ベースゴムと同系統の材料からなる請求項１〜３いずれかに記載の導電性ゴムの製造方法。
前記可塑剤受けゴムの体積は、前記導電性基材の体積に対して０．１倍以上である請求項１〜４いずれかに記載の導電性ゴムの製造方法。
ベースゴムに、導電性粒子又は導電性フィラーのいずれかからなる導電性材料と、前記ベースゴム１００重量部に対し５〜２００重量部の可塑剤とを添加し、それを成形してなる導電性基材に、可塑剤を含有しない、或いは前記導電性基材の可塑剤含有量より少ない量の可塑剤を含有する可塑剤受けゴムを積層したことを特徴とする導電性ゴム。