JP7365394B2 - 導電性スポンジおよび導電性スポンジの製造方法 - Google Patents

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Description

本開示は、導電性スポンジおよび導電性スポンジの製造方法に関する。
種々の産業分野において、導電性と柔軟性とを兼ね備えた材料として、導電性スポンジが利用されている。特許文献１には、プリンタの導電性ローラに導電性スポンジが用いられた例が開示されている。この導電性スポンジは、導電性発泡ゴムを成形したものからなる。
特開２０１２－１５５２６３号公報
導電性発泡ゴムを用いて、導電性ローラをはじめとする導電性と柔軟性とが求められる物体を製造する場合、導電性と柔軟性とのそれぞれを高めることが困難である場合がある。また、スポンジの一部のみに導電性を付与することは、たとえば導電性発泡ゴムと通常の絶縁性発泡材料とを混在させた製造が強いられる。
本開示は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、導電性と柔軟性とをより高めることが可能な導電性スポンジおよび導電性スポンジの製造方法を提供することをその課題とする。
本開示の第１の側面によって提供される導電性スポンジは、絶縁性材料からなるスポンジ本体と、前記スポンジ本体の外表面に積層されたカーボンナノチューブを含む導電層と、を備える。
本開示の第２の側面によって提供される導電性スポンジの製造方法は、絶縁性材料からなるスポンジ本体を用意する工程と、ポリマー、カーボンナノチューブおよび溶剤を含むカーボンナノチューブ溶液を、前記スポンジ本体の少なくとも一部に染み込ませる工程と、前記溶剤を除去する工程と、を備える。
本開示の好ましい実施の形態においては、前記溶剤を除去する工程は、乾燥により行う。
本開示の好ましい実施の形態においては、前記カーボンナノチューブ溶液を染み込ませる工程の後、前記溶剤を除去する工程の前に、前記スポンジ本体を絞ることにより前記スポンジ本体に染み込んだ前記カーボンナノチューブ溶液の一部を除去する工程をさらに備える。
本開示の好ましい実施の形態においては、前記カーボンナノチューブ溶液を染み込ませる工程および前記溶剤を除去する工程を複数回繰り返す。
本開示の好ましい実施の形態においては、前記カーボンナノチューブ溶液を染み込ませる工程においては、前記スポンジ本体の一部のみに前記カーボンナノチューブ溶液を染み込ませる。
本開示によれば、導電性スポンジの導電性と柔軟性とをより高めることができる。
本開示のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
本開示の第１実施形態に係る導電性スポンジを示す正面図および要部拡大断面図である。 本開示の第１実施形態に係る導電性スポンジの製造方法を示すフロー図である。 本開示の第２実施形態に係る導電性スポンジを示す正面図および要部拡大断面図である。
以下、本開示の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
図１は、本開示の第１実施形態に係る導電性スポンジを示している。本実施形態の導電性スポンジＡ１は、スポンジ本体１および導電層２を備える。
スポンジ本体１は、従来公知のスポンジと称される物体であり、通常、ウレタン、ポリエチレン、ゴム等の絶縁材料からなる。また、スポンジ本体１は、液体を染み込ませ且つ柔軟性を生じさせる多数の細孔が形成されている。これにより、スポンジ本体１の外表面は、スポンジ本体１の外観に表れる部分だけでなく、スポンジ本体１の外観に表れない内部にも存在している。
導電層２は、スポンジ本体１の外表面の少なくとも一部に積層されている。導電層２は、カーボンナノチューブを含むことにより、良好な導電性を有する。導電層２は、スポンジ本体１の外表面に設けられることにより、スポンジ本体１の外観に表れる部分の外表面だけでなく、スポンジ本体１の外観に表れない内部の外表面にも形成されている。本実施形態においては、導電層２は、スポンジ本体１の外表面の略全体に積層されている。
図２は、導電性スポンジＡ１の製造方法の一例を示している。本製造方法は、スポンジ本体用意工程、カーボンナノチューブ溶液を染み込ませる工程、カーボンナノチューブ溶液の一部を除去する工程および溶剤を除去する工程を備える。
スポンジ本体用意工程においては、スポンジ本体１を用意する。スポンジ本体１としては、従来公知のスポンジを用いることが可能であり、市販等されている通常のスポンジを用いることができる。
次に、カーボンナノチューブ溶液を染み込ませる工程においては、まず、カーボンナノチューブ溶液を用意する。カーボンナノチューブ溶液は、ポリマー、カーボンナノチューブおよび溶剤を含む。このような、カーボンナノチューブ溶液としては、たとえば、トルエンにスチレン－イソプレン－スチレンのブロックポリマを溶解させたものにカーボンナノチューブを分散させたものが挙げられる。次に、カーボンナノチューブ溶液をスポンジ本体１に染み込ませる。これは、たとえば所定の容器にカーボンナノチューブ溶液を滞留させ、このカーボンナノチューブ溶液にスポンジ本体１を浸漬させる等により行う。
次に、カーボンナノチューブ溶液の一部を除去する工程を行う。本工程においては、スポンジ本体１に染み込ませたカーボンナノチューブ溶液のうち、導電性スポンジＡ１を適切に製造する観点から、過度に染み込んだカーボンナノチューブ溶液を除去する。カーボンナノチューブ溶液を除去する手法は特に限定されず、たとえば、スポンジ本体１を圧縮することにより、カーボンナノチューブ溶液を絞り出すことにより行う。
次に、溶剤を除去する工程を行う。溶剤を除去する手法は特に限定されず、たとえば乾燥によって行う。本工程を行うことにより、スポンジ本体１の外表面に導電層２が積層される。
図２に示すように、カーボンナノチューブ溶液を染み込ませる工程、カーボンナノチューブ溶液の一部を除去する工程および溶剤を除去する工程は、形成すべき導電層２によって、複数回繰り返してもよい。本実施形態においては、これらの工程を所定回数（たとえば、２～３回）繰り返すことにより、図１に示す導電性スポンジＡ１が得られる。
次に、導電性スポンジＡ１の作用について説明する。
本実施形態によれば、通常使用され、あるいは市販される従来公知のスポンジを用いて、導電性を有する導電性スポンジＡ１を構成することができる。これは、導電性が付与された樹脂材料等を発泡等させることにより導電性スポンジを製造する場合と比べて、より容易かつ低コストで導電性スポンジを製造することができる。
また、導電層２に含まれるカーボンナノチューブの量を適宜調整することにより、導電性スポンジＡ１の導電性を調節することが可能である。たとえば、導電性スポンジＡ１の体積抵抗値は、１０3～１０6Ω・ｃｍの範囲で調節可能である。また、導電性スポンジＡ１の導電性は、導電層２によって担保されるため、スポンジ本体１は、導電性材料を含む必要がない。このため、スポンジ本体１の柔軟性を従来公知のスポンジと同様に高めることが可能である。したがって、導電性スポンジＡ１によれば、導電性と柔軟性とをより高めることが可能である。たとえば、導電性発泡ゴムを用いた導電性スポンジと体積抵抗値が同等である導電性スポンジＡ１を製造した場合、この導電性スポンジＡ１の柔軟性を導電性発泡ゴムを用いた導電性スポンジよりも高めることができる。
カーボンナノチューブ溶液を染み込ませる工程を経ることによって導電性スポンジＡ１を製造することにより、導電性スポンジＡ１の外観に表れる部分だけでなく、外観に表れない内部の外表面にも、導電層２を積層することができる。これは、導電性スポンジＡ１の導電性を高めるのに有利である。また、カーボンナノチューブ溶液を染み込ませる工程、カーボンナノチューブ溶液の一部を除去する工程および溶剤を除去する工程を複数回繰り返すことにより、より厚い導電層２や、より均一な厚さの導電層２を形成することができる。また、導電層２の導電性は、カーボンナノチューブ溶液に分散させるカーボンナノチューブの量によって適宜調整することができる。
図３は、本開示の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。
図３は、本開示の第２実施形態に係る導電性スポンジを示している。本実施形態の導電性スポンジＡ２は、スポンジ本体１の外表面の一部のみに導電層２が積層されている。すなわち、スポンジ本体１の外表面の他の部分は、外部に露出している。
導電性スポンジＡ２においては、導電層２が積層された部分のみが導電性を有し、導電層２が積層されていない部分は、絶縁性を有する。このような導電性スポンジＡ２は、たとえばカーボンナノチューブ溶液を染み込ませる工程において、あらかじめスポンジ本体１の一部にカーボンナノチューブ溶液の染み込みを阻止する部材を付着させておくことによって製造することが可能である。カーボンナノチューブ溶液の染み込みを阻止する部材としては、たとえばロウが挙げられる。
このような実施形態によっても、導電性スポンジＡ２の導電性と柔軟性とをより高めることが可能である。また、導電性スポンジＡ２は、導電性を有する部分と絶縁性を有する部分との双方を有するものの、その製造において、導電性を有する樹脂材料やゴム材料と、絶縁性を有する樹脂材料やゴム材料を使い分けて、２つの部分（導電性部分と絶縁性部分）とを製造するといった必要がない。これは、導電性スポンジＡ２の製造効率を高める上で有利である。
本開示に係る導電性スポンジおよび導電性スポンジの製造方法は、上述した実施形態に限定されるものではない。本開示に係る導電性スポンジおよび導電性スポンジの製造方法の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

Claims (5)

  1. 絶縁性材料からなるスポンジ本体を用意する工程と、
    ポリマー、カーボンナノチューブおよび溶剤を含むカーボンナノチューブ溶液を、前記スポンジ本体の少なくとも一部に染み込ませる工程と、
    前記溶剤を除去する工程と、を備え、
    前記カーボンナノチューブ溶液を染み込ませる工程においては、前記スポンジ本体の一部に前記カーボンナノチューブ溶液の染み込みを阻止する部材を付着させておくことによって、前記スポンジ本体の他の一部のみに前記カーボンナノチューブ溶液を染み込ませる、導電性スポンジの製造方法。
  2. 前記溶剤を除去する工程は、乾燥により行う、請求項１に記載の導電性スポンジの製造方法。
  3. 前記カーボンナノチューブ溶液を染み込ませる工程の後、前記溶剤を除去する工程の前に、前記スポンジ本体を絞ることにより前記スポンジ本体に染み込んだ前記カーボンナノチューブ溶液の一部を除去する工程をさらに備える、請求項１または２に記載の導電性スポンジの製造方法。
  4. 前記カーボンナノチューブ溶液を染み込ませる工程および前記溶剤を除去する工程を複数回繰り返す、請求項１ないし３のいずれかに記載の導電性スポンジの製造方法。
  5. 前記カーボンナノチューブ溶液の染み込みを阻止する部材として、ロウを用いる、請求項１ないし４のいずれかに記載の導電性スポンジの製造方法。
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