WO2020175256A1 - 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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美紀夫 和氣
貢 上島
竹下　誠
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正毅 千葉
日本ゼオン株式会社
美紀夫 和氣
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • G03G15/16—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for transferring a pattern to a second base of a toner pattern, e.g. a powder pattern, e.g. magnetic transfer

Definitions

  • the present disclosure relates to a conductive sponge and a method for manufacturing a conductive sponge.
  • Patent Document 1 discloses an example in which a conductive sponge is used in a conductive port of a printer. This conductive sponge is formed by molding conductive foam rubber.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 20 1 2-1 5 5 2 6 3
  • the present disclosure has been devised under the circumstances described above, and provides a conductive sponge and a method for manufacturing the conductive sponge capable of further increasing conductivity and flexibility. That is the subject.
  • a conductive sponge provided by the first aspect of the present disclosure comprises a sponge body made of an insulating material, and a conductive layer including a force-bonded nanotube laminated on an outer surface of the sponge body.
  • a method for manufacturing a conductive sponge provided by the second aspect of the present disclosure is provided by ⁇ 2020/175 256 2 ⁇ (:171? 2020 /006400
  • the step of removing the solvent is performed by drying.
  • the sponge body is impregnated by squeezing the sponge body.
  • the method further comprises the step of removing a part of the force_bond nanotube solution.
  • the step of impregnating the force-bone nanotube solution and the step of removing the solvent are repeated a plurality of times.
  • the conductivity and flexibility of the conductive sponge can be further enhanced.
  • FIG. 1 is a front view and an enlarged sectional view of an essential part showing a conductive sponge according to a first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a flow diagram showing a method for manufacturing a conductive sponge according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 A front view and an enlarged cross-sectional view of an essential part showing a conductive sponge according to a second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 shows a conductive sponge according to a first embodiment of the present disclosure.
  • the conductive sponge 81 of this embodiment includes a sponge body 1 and a conductive layer 2.
  • the sponge body 1 is a conventionally known object called a sponge, and is usually made of an insulating material such as urethane, polyethylene or rubber.
  • the sponge body 1 is formed with a large number of pores that allow the liquid to permeate and generate flexibility.
  • the outer surface of the sponge body 1 exists not only in the appearance of the sponge body 1 but also in the interior of the sponge body 1 that does not appear.
  • the conductive layer 2 is laminated on at least a part of the outer surface of the sponge body 1.
  • the conductive layer 2 has good conductivity because it contains the carbon nanotubes.
  • FIG. 2 shows an example of a method for producing the conductive sponge 1.
  • This manufacturing method includes a sponge body preparation step, a step of impregnating the force-carbon nanotube solution, a step of removing a part of the force-carbon nanotube solution, and a step of removing the solvent.
  • the sponge body 1 is prepared.
  • the sponge body 1 a conventionally known sponge can be used, and a commercially available ordinary sponge can be used.
  • the force-carbon nanotube solution comprises a polymer, carbon nanotubes and a solvent.
  • An example of such a force-bon nanotube solution is a solution in which the block polymer of styrene-isoprene styrene is dissolved in toluene and the force-carbon nanotube is dispersed therein.
  • a step of removing a part of the force-carbon nanotube solution is performed.
  • the carbon nanotube solution impregnated in the sponge body 1 the carbon nanotube solution excessively impregnated is removed from the viewpoint of appropriately manufacturing the conductive sponge 81.
  • the method for removing the force-bonded nanotube solution is not particularly limited.
  • the sponge body 1 is compressed to squeeze the force-bonded nanotube solution.
  • a step of removing the solvent is performed.
  • the method for removing the solvent is not particularly limited, and for example, drying is performed.
  • the conductive layer 2 is laminated on the outer surface of the sponge body 1.
  • the step of impregnating the force-carbon nanotube solution, the step of removing a part of the force-carbon nanotube solution, and the step of removing the solvent are performed multiple times depending on the conductive layer 2 to be formed. You may repeat.
  • the conductive sponge 81 shown in FIG. 1 is obtained by repeating these steps a predetermined number of times (for example, 2 to 3 times).
  • the conductive sponge 8 1 having conductivity can be formed by using a conventionally known sponge that is normally used or commercially available. This makes it possible to manufacture the conductive sponge more easily and at lower cost, as compared with the case of manufacturing the conductive sponge by foaming a resin material or the like to which conductivity has been imparted.
  • the conductivity of the conductive sponge 81 can be adjusted by appropriately adjusting the amount of carbon nanotubes contained in the conductive layer 2.
  • the volume resistivity of the conductive sponge eight 1 is adjustable in the range of 1 ⁇ 3 to 1 0 6 O O.
  • the conductivity of the conductive sponge 81 is ensured by the conductive layer 2, the sponge body 1 does not need to contain a conductive material. For this reason, ⁇ 2020/175 256 5 boxes (:171? 2020 /006400
  • the flexibility of the sponge body 1 can be increased similarly to the conventionally known sponge. Therefore, according to the conductive sponge 81, it is possible to further improve conductivity and flexibility. For example, when a conductive sponge 81 with a volume resistance value equivalent to that of a conductive sponge made of conductive foam rubber is manufactured, the flexibility of this conductive sponge 81 becomes Can be higher than sponge.
  • the conductive sponge 8 1 By manufacturing the conductive sponge 8 1 through the step of impregnating the force-bon nanotube solution, not only the portion of the conductive sponge 8 1 that appears in the appearance but also the internal outer surface that does not appear in the appearance. Also, the conductive layer 2 can be laminated. This is advantageous for increasing the conductivity of the conductive sponge 81. Also, by repeating the steps of impregnating the force-carbon nanotube solution, partially removing the force-carbon nanotube solution, and removing the solvent multiple times, a thicker conductive layer 2 and a more uniform thickness can be obtained. The conductive layer 2 can be formed. Further, the conductivity of the conductive layer 2 can be appropriately adjusted by the amount of force-bonded nanotubes dispersed in the force-bonded nanotube solution.
  • FIG. 3 illustrates another embodiment of the present disclosure.
  • the same or similar elements as those in the above embodiment are designated by the same reference numerals as in the above embodiment.
  • FIG. 3 illustrates a conductive sponge according to a second embodiment of the present disclosure.
  • the conductive layer 2 is laminated only on a part of the outer surface of the sponge body 1. That is, the other part of the outer surface of the sponge body 1 is exposed to the outside.
  • a conductive sponge 82 In the conductive sponge 82, only the portion where the conductive layer 2 is laminated has conductivity, and the portion where the conductive layer 2 is not laminated has insulation.
  • Such a conductive sponge 82 is manufactured, for example, by attaching a member for preventing impregnation of the force-bon nanotube solution to a part of the sponge body 1 in the step of impregnating the force-bon nanotube solution. It is possible to As a member to prevent the penetration of force-tube nanotube solution ⁇ 2020/175 256 6 boxes (: 171-1?2020/006400
  • the conductive sponge 82 has both a conductive portion and an insulating portion, in its manufacture, a conductive resin material or rubber material and an insulating resin material or It is not necessary to manufacture two parts (conductive part and insulating part) by using different rubber materials. This is advantageous in increasing the production efficiency of the conductive sponge 82.
  • the conductive sponge and the method for manufacturing the conductive sponge according to the present disclosure are not limited to the embodiments described above.
  • the specific configuration of the conductive sponge and the method for manufacturing the conductive sponge according to the present disclosure can be variously changed in design.

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Abstract

本発明に係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。このような構成により、導電性と柔軟性とをより高めることができる。

Description

\¥0 2020/175256 1 卩（：17 2020 /006400 明 細 書
発明の名称 ： 導電性スポンジおよび導電性スポンジの製造方法 技術分野
[0001 ] 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。
背景技術
[0002] 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、 プリンタの導電性口ーラ 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。
先行技術文献
特許文献
[0003] 特許文献 1 :特開 2 0 1 2 - 1 5 5 2 6 3号公報
発明の概要
発明が解決しようとする課題
[0004] 導電性発泡ゴムを用いて、 導電性口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。
[0005] 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。
課題を解決するための手段
[0006] 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力ーボンナ ノチューブを含む導電層と、 を備える。
[0007] 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 〇 2020/175256 2 卩（：171? 2020 /006400
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、 力ーボンナノ チューブおよび溶剤を含む力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 ス ·る。
［0008］ 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。
［0009］ 本開示の好ましい実施の形態においては、 前記力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力 _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。
［0010］ 本開示の好ましい実施の形態においては、 前記力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。
［001 1］ 本開示の好ましい実施の形態においては、 前記力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 _部のみに前記力ーボ ンナノチューブ溶液を染み込ませる。
発明の効果
［0012］ 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。
［0013］ 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。
図面の簡単な説明
［0014］ ［図 1］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。
［図 2］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。
［図 3］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。
発明を実施するための形態 〇 2020/175256 3 卩（：171? 2020 /006400
[0015] 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。
[0016] 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八 1は、 スポンジ本体 1および導電層 2を備える。
[0017] 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。
[0018] 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、 力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。
[0019] 図 2は、 導電性スポンジ 1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、 力ーボンナノチューブ溶液を染み込ませる工程 、 力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エ 程を備える。
[0020] 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。
[0021 ] 次に、 力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、 力ーボンナノチューブ溶液を用意する。 力ーボンナノチューブ溶液は、 ポリ マー、 力ーボンナノチューブおよび溶剤を含む。 このような、 力ーボンナノ チューブ溶液としては、 たとえば、 トルエンにスチレンーイソプレンースチ レンのブロックポリマを溶解させたものに力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、 力ーボンナノチューブ溶液をスポンジ本体 1 に 〇 2020/175256 4 卩（：171? 2020 /006400
染み込ませる。 これは、 たとえば所定の容器に力ーボンナノチューブ溶液を 滞留させ、 この力ーボンナノチューブ溶液にスポンジ本体 1 を浸潰させる等 により行う。
[0022] 次に、 力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 に染み込ませた力ーボンナノチューブ溶液のうち 、 導電性スポンジ八 1 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。 力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、 力一 ボンナノチューブ溶液を絞り出すことにより行う。
[0023] 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。
[0024] 図 2に示すように、 力ーボンナノチューブ溶液を染み込ませる工程、 力一 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八 1が得られる。
[0025] 次に、 導電性スポンジ八 1の作用について説明する。
[0026] 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八 1 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。
[0027] また、 導電層 2に含まれる力ーボンナノチューブの量を適宜調整すること により、 導電性スポンジ八 1の導電性を調節することが可能である。 たとえ ば、 導電性スポンジ八 1の体積抵抗値は、 1 〇3〜 1 06〇 〇 の範囲で調節 可能である。 また、 導電性スポンジ八 1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、 〇 2020/175256 5 卩（：171? 2020 /006400
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、 導電性スポンジ八 1 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八 1 を製造した場合、 この導電 性スポンジ八 1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。
[0028] 力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 スポンジ八 1 を製造することにより、 導電性スポンジ八 1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、 導電性スポンジ八 1の導電性を高めるのに有利である。 また、 力ーボンナノチューブ溶液を染み込ませる工程、 力ーボンナノチュー 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、 力ーボンナノチューブ溶液に分散さ せる力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。
[0029] 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。
[0030] 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八 2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。
[0031 ] 導電性スポンジ八 2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 導電性スポンジ八 2は、 たとえば力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の一部に力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。 力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 〇 2020/175256 6 卩（：171? 2020 /006400
、 たとえばロウが挙げられる。
[0032] このような実施形態によっても、 導電性スポンジ八 2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、 導電性スポンジ八 2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、 導電性スポンジ八 2の製造効率を高める上で有利 である。
[0033] 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

\¥0 2020/175256 7 卩（：17 2020 /006400 請求の範囲
[請求項 1 ] 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力ーボンナノチューブを含 む導電層と、 を備える、 導電性スポンジ。
[請求項 2] 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、 力ーボンナノチューブおよび溶剤を含む力ーボンナノチ 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エ 程と、
前記溶剤を除去する工程と、 を備える、 導電性スポンジの製造方法
[請求項 3] 前記溶剤を除去する工程は、 乾燥により行う、 請求項 2に記載の導 電性スポンジの製造方法。
[請求項 4] 前記力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力ーボンナノチューブ溶液の _部を除去す る工程をさらに備える、 請求項 2または 3に記載の導電性スポンジの 製造方法。
[請求項 5] 前記力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 2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。
[請求項 6] 前記力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 _部のみに前記力ーボンナノチューブ溶液を染み込 ませる、 請求項 2ないし 5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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