(57)【要約】ゴム状弾性体でなるマトリクスと、導電性繊維と、着色顔料と、を含む導電性部材について、低抵抗であり、所定の色合いを有し、柔軟性を備える導電性部材とした。  導電性繊維と着色顔料の合計に対する着色顔料の割合を２．５〜１１．０体積％とし、導電性繊維と着色顔料の合計の導電性部材全体に対する割合を２５〜３３体積％とした導電性部材である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム状弾性体でなるマトリクスと、導電性繊維と、着色顔料と、を含む導電性部材であって、
導電性繊維と着色顔料の合計に対する着色顔料の割合が２．５〜１１．０体積％であり、
導電性繊維と着色顔料の合計の導電性部材全体に対する割合が２５〜３３体積％である導電性部材。
【請求項２】
体積抵抗率が２Ω・ｃｍ以下であり、日本工業規格であるＪＩＳ  Ｋ６２５３のタイプＡ硬度計によって測定されるＡ硬度がＡ４０以下であり、導電性部材から導電性繊維を除き、着色顔料とマトリクスとで形成した理想色部材に対する色差ΔＥが３０以下である請求項１記載の導電性部材。
【請求項３】
導電性繊維と着色顔料の合計に対する着色顔料の割合が２．５〜３．０体積％であり、体積抵抗率が０．５Ω・ｃｍ以下である請求項１または請求項２記載の導電性部材。
【請求項４】
マトリクスがシリコーンゴムであり、導電性繊維が金属被覆繊維であり、着色顔料がカーボンブラックである請求項１〜請求項３何れか１項記載の導電性部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、柔軟で低抵抗であり、かつ着色された導電性部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、導電性部材には導電性粉末が高充填されており、この導電性粉末は固有の色合いを有することから、導電性部材の色合いは含有される導電性粉末の色合いによって決まっていた。導電性部材は機能部品であるため、その色自体が問題とされることはなかったが、近年では機能部品にもデザイン性が要求されるようになってきた。こうした背景から、所望の色合いを備えた導電接続に用いる導電性部材が求められている。この要求に対し、導電性部材の外面を塗装や印刷で色付けして任意の外観色にする試みがなされている。ところが、塗装や印刷で形成する着色層は、多くの場合絶縁性であるため、接続対象と導電接触が要求される部分を被覆することはできなかった。したがって、導電性部材を所望の外観色にすることには制限があった。【０００３】
特許文献としては、特開平４−２３８９５２号公報（特許文献１）に、熱可塑性樹脂に対して、繊維径が０．００１〜１ｍｍ、繊維長が０．１〜１０ｍｍの導電性繊維と、着色剤とを配合した導電性カラー粒子が開示されている。この導電性カラー粒子は、さらに合成樹脂に対して１重量％または２重量％以上添加して、床材や壁材の導電性シートとして用いられる。またその実施例にはこの導電性シートが１０４〜１０６Ωの導電性を備えることが記載されている（段落［００４８］）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−２３８９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記公報記載の技術によれば、１０４〜１０６Ω程度の導電性を備え、ある程度着色された導電性シートを得ることができる。しかしながら、こうした用途にとどまらず、電子機器内でのグランドや導通を目的とした数Ω以下の抵抗値になるまで低抵抗にしようとすると、導電性繊維を多量に配合する必要があり、相対的に着色剤量が少なくなって導電性繊維の色合いになってしまう問題があった。【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものである。すなわち、低抵抗でありながら、所望の色合いに着色された導電性部材であり、かつ柔軟性の高い導電性部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する本発明の導電性部材は以下のとおり構成される。
即ち、ゴム状弾性体でなるマトリクスと、導電性繊維と、着色顔料と、を含む導電性部材であって、導電性繊維と着色顔料の合計に対する着色顔料の割合が２．５〜１１．０体積％であり、導電性繊維と着色顔料の合計の導電性部材全体に対する割合が２５〜３３体積％である導電性部材である。【０００８】
導電性部材を低抵抗とするために導電性繊維の割合を高めると、着色顔料の割合も高めなければ所望の色合いを得ることができない。そうした一方で、着色顔料を多量に含有させると、高抵抗になり易く、導電性部材の柔軟性をも損ない易い。ところが、導電性繊維と着色顔料の合計に対する着色顔料の割合を２．５〜１１．０体積％とし、導電性繊維と着色顔料の合計の導電性部材全体に対する割合を２５〜３３体積％とすることで、低抵抗であり、所望の色合いを有し、かつ柔軟性を備えるという相容れない要望を満たすことができる。【０００９】
また、体積抵抗率が２Ω・ｃｍ以下であり、日本工業規格であるＪＩＳ  Ｋ６２５３のタイプＡ硬度計によって測定されるＡ硬度がＡ４０以下であり、導電性部材から導電性繊維を除き、着色顔料とマトリクスとで形成した理想色部材に対する色差ΔＥが３０以下である導電性部材である。
体積抵抗率が２Ω・ｃｍ以下であるため、電子機器内のグランド用途で利用することができる。また、日本工業規格であるＪＩＳ  Ｋ６２５３のタイプＡ硬度計によって測定されるＡ硬度がＡ４０以下であるため、接続対象物の凹凸に沿って柔軟に追従させることができる。そして、導電性部材から導電性繊維を除き、着色顔料とマトリクスとで形成した理想色部材に対する色差ΔＥが３０以下であるため、導電性繊維の色合いを消し着色顔料の色合いの導電性部材とすることができる。【００１０】
そして、導電性繊維と着色顔料の合計に対する着色顔料の割合が２．５〜３．０体積％であり、体積抵抗率が０．５Ω・ｃｍ以下の導電性部材とすることができる。
導電性繊維と着色顔料の合計に対する着色顔料の割合を２．５〜３．０体積％とし、体積抵抗率を０．５Ω・ｃｍ以下としたため、より低抵抗とすることができ、接続対象物間で高い導通を図ることができる。【００１１】
そしてまた、マトリクスがシリコーンゴムであり、導電性繊維が金属被覆繊維であり、着色顔料がカーボンブラックである導電性部材とすることができる。
マトリクスがシリコーンゴムであり、導電性繊維が金属被覆繊維であり、着色顔料がカーボンブラックである導電性部材としたため、耐久性もあり、分散性も良く、色合いにも優れた導電性部材である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の導電性部材は、低抵抗であり、所定の色合いを有し、柔軟性を備える導電性部材である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】導電性繊維と着色顔料の合計に対する着色顔料の含有率とΔＥの関係を示すグラフ図である。
【図２】導電性繊維と着色顔料の合計に対する着色顔料の含有率と体積抵抗率の関係を示すグラフ図である。
【図３】導電性部材中の導電性繊維と着色顔料の合計の含有率と硬さの関係を示すグラフ図である。
【図４】導電性部材中の導電性繊維と着色顔料の合計の含有率と体積抵抗率の関係を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の導電性部材について実施形態に基づき説明する。この導電性部材は、それぞれ所定量のゴム状弾性体でなるマトリクスと、導電性繊維と、着色顔料とを含んだ混合組成物である。
【００１５】
マトリクスは、導電性繊維や着色顔料を保持し柔軟性を与える成分であり、ゴムやエラストマー等のゴム状弾性体からなる。導電性部材は、導通を図る電子機器の基板や素子と筐体などの２者の接続対象物間に圧接され、接続対象物の外形に沿って追従してたわみ、接続対象物に密着することで、この２者の接続対象物間での低抵抗の導通接続を実現する。したがって、マトリクスは導電性部材にこうした所望の柔軟性を与える必要がある。この柔軟性としては、接続対象物に凹凸があっても、その凹凸に密着することができる程度の追従性を有することが必要であり、硬さにするとＪＩＳ  Ｋ６２５３で規定するＡ硬度でＡ１０〜Ａ５０であることが好ましい。硬さがＡ１０未満であると、強度が弱くなるおそれがあり、耐久性が低くなることが懸念される。一方、硬さがＡ５０を超えると、導電性繊維や着色顔料を混入させて導電性部材とした際の硬さが硬くなりすぎて、接続対象物の凹凸に追従しないおそれがある。
【００１６】
マトリクスは、こうした柔軟性を有し、繰り返し使用しても破損し難い材質が好ましく、具体的には、天然ゴム、アクリルゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、ニトリルゴム、水添ニトリルゴム、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレン共重合ゴム、塩素化ポリエチレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、及びシリコーンゴム等の架橋ゴムや、スチレン−ブタジエンブロック共重合体及びその水添ポリマー、スチレン−イソプレンブロック共重合体及びその水添ポリマー、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、及びポリアミド系熱可塑性エラストマー等の熱可塑性エラストマーが挙げられる。これらの中でも、耐熱性、耐候性の観点からシリコーンゴムが好適である。また、耐久性と柔軟性の観点からはポリウレタン樹脂が好適である。
【００１７】
導電性繊維は、導電性部材に後述する所定の導電性を付与する充填材であり、導電性部材が２つの接続対象物間のグランドや導通に寄与するためには、素材が固有に持つ比抵抗の値が３００ｎΩ・ｍ以下の材質からなることが好ましい。一例として挙げると銀の比抵抗は１５．９ｎΩ・ｍ、銅の比抵抗は１６．８ｎΩ・ｍ、ニッケルの比抵抗は６９．３ｎΩ・ｍ、錫の比抵抗は１１５ｎΩ・ｍ、ステンレス（ＳＵＳ３０４）の比抵抗は７２０ｎΩ・ｍ、炭素（黒鉛）の比抵抗は１６．４μΩ・ｍである。
こうした導電性繊維としては、金属繊維、金属で被覆したセラミック繊維や樹脂繊維等が挙げられる。比抵抗が３００ｎΩ・ｍ以下の金属としては金、銀、白金、ニッケル、銅、パラジウム、コバルト、クロム、錫などの金属類、真鍮、洋白などの合金類を用いることが好ましい。これらの中でも特に耐候性が良く低抵抗な繊維として、銀繊維、金めっき繊維、銀めっき繊維等が好適である。なお、黒鉛やカーボン等の導電性を有する物質であっても、求める程度の導電性を有していないため、これらの物質は不適である。
【００１８】
上記導電性繊維としては、磁性導電体を用いることもできる。こうした磁性導電体を用いることで、磁場により導電性繊維を所望の箇所に集めることができる。具体的には、導電性部材を成形する際に、接点となる部分と対向する金型に磁石を配置することで、接点間に生じる磁力線に沿って導電性繊維を配向させることができる。このようにして成形した導電性部材では、接点部分には導電性繊維が集まるため、やや導電性繊維の色合いが強く出るものの、接点以外の部分では着色顔料の色合いを際立たせることができる。また、所望の導電性を得るための導電性繊維の添加量をさらに少なくできるため、低抵抗でありながら導電性部材を柔らかくすることができる。
【００１９】
着色顔料としては、一般に用いられる顔料を使用できる。例えば黒色顔料としてのカーボンブラックや、白色顔料としての酸化チタン、その他種々の色合を有する各種有機、無機顔料を挙げることができる。
こうした着色顔料の中では、導電性繊維の色合いを消し易い色であることからカーボンブラックが好ましい。
【００２０】
導電性部材には、色合いや導電性への影響を小さく抑えられる限度において、換言すれば、導電性部材に求められる導電性と色合い、柔軟性を備える限り、上記導電性繊維や着色顔料以外の成分を含ませることができる。そうした成分としては、例えば非繊維状の導電性粉末を挙げることができる。
【００２１】
着色顔料は、導電性繊維と着色顔料の合計に対する含有量が２．５〜１１．０体積％を占めることが好ましい。導電性繊維と着色顔料の合計に対する着色顔料の割合を２．５〜１１．０体積％とすることで、所望の色合いと抵抗値を発現させることができるからである。着色顔料の割合が２．５体積％未満では、導電性繊維の色合いを充分に隠せず、所望の色合いを得ることが難しい。一方１１．０体積％を超えると着色顔料によって導電性が阻害され、低抵抗にすることが難しい。
【００２２】
また、導電性繊維と着色顔料の合計の導電性部材全体に対する割合は２５〜３３体積％であることが好ましい。２５〜３３体積％とすることで導電性部材の柔軟性を維持しつつ、所望の導電性を発現させることができるからである。導電性繊維と着色顔料の合計の含有量が２５体積％未満では、充分に抵抗を低くすることが難しく、３３体積％を超えると導電性部材が硬くなるおそれがある。
【００２３】
なお、導電性繊維は、一般的には導電性部材全体に対して５〜２０体積％程度の比較的少ない充填量で所定の導電性を発現することが知られている。ところが、着色顔料との組合せにおいては、その所定の導電性を発現できず、着色顔料と導電性繊維の割合と抵抗との関係を検討していく必要があった。鋭意検討した結果、上記所定の成分を上記所定の割合で形成する導電性部材は、体積抵抗率を２Ω・ｃｍ以下とし、硬度をＡ４０以下とすることができる。そしてまた、その色合いは、導電性繊維を含まずに着色顔料とマトリクスだけで得た理想色部材に対し、色差ΔＥで３０以下を実現できる。こうした導電性部材は、適用する電子機器に応じた所望の大きさ、形状に成形して電子機器に組み込み、導通を図る電子機器の基板や素子と筐体などの２者の接続対象物間で圧接することにより、２者の接続対象物間のグランド目的に好適に利用することができる。
【実施例】
【００２４】
次に実施例に基づいて本発明を説明する。【００２５】
試料１：
ミラブル型のシリコーンゴム（Ａ硬度１５、比重１．０４）１００質量部に対して、導電性繊維として銀被覆ガラス繊維（銀含有量１５質量％、比重２．９２、繊維径１２μｍ、平均繊維長５０μｍ）を１００質量部と、着色顔料を含む着色ペースト（着色顔料としてのカーボンブラック５５質量％と残部のシリコーンオイル）を５質量％とを混合して導電性組成物を得た。次に金型を用いこの導電性組成物から直径５ｍｍ、高さ３ｍｍの円柱状の試験片Ａと、３０ｍｍ×３０ｍｍ×６ｍｍの試験片Ｂを形成した。これらを試料１として表１にもその配合等を示す。【００２６】
試料２〜１６：
導電性繊維と着色ペーストの配合を表１に示す量に変更した以外は、試料１と同様にして試験片Ａ、試験片Ｂを形成した。これらを試料２〜１６として、その配合等を表１または表２に示す。【００２７】
【表１】
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【００２８】
【表２】
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【００２９】
上記表１，２には、各試料について、以下に示す方法で測定した体積抵抗率、硬さ（Ａ硬度）、色度の測定結果と評価、そしてまた、各成分の体積含有率、導電性部材中の導電性繊維と着色顔料の合計の体積含有率、導電性繊維と着色顔料の合計に対する着色顔料の体積含有率を示す。【００３０】
＜硬さの測定および評価＞
各試料の試験片Ｂについて、タイプＡデュロメータを用いてＡ硬度を測定した。その結果を表１に示す。測定結果について、硬さがＡ４０以下のものを“○”、Ａ４０を超えるものを“×”とした。【００３１】
＜体積抵抗率の測定および評価＞
各試料の試験片Ａを一対の電極に挟み１０％圧縮したときの抵抗値をテスターで測定し、その抵抗値から各試料の体積抵抗率を計算した。なお、その際に測定時の試料の外形は直径５ｍｍ、高さ２．７ｍｍの円柱として計算した。
測定結果について、体積抵抗率が０．５Ω・ｃｍ以下のものを“◎”、０．５Ω・ｃｍを超え２．０Ω・ｃｍ以下のものを“○”、２．０Ω・ｃｍを超えるものを“×”とした。【００３２】
＜色度の測定および評価＞
各試料の試験片Ｂについて、ハンディ分光測色計（株式会社  カラーテクノシステム製「ＪＸ７７７」）を用いて、国際照明委員会が策定しＣＩＥ１９７６（Ｌ＊、ａ＊、ｂ＊）色空間における色度を測定した。
続いて、導電性繊維を含まず、着色顔料とマトリクスとで形成した試料１５を理想色部材とし、基準色を有するものと設定した。そして、この試料１５の色度と、各試料の色度との色差ΔＥを次式（１）に基づいて計算した。なお、式（１）において、（Ｌ０＊、ａ０＊、ｂ０＊）は試料１５の色度を、（Ｌ＊、ａ＊、ｂ＊）は各試料の色度を示す。【００３３】
ΔＥ＝（（Ｌ０＊−Ｌ＊）２＋（ａ０＊−ａ＊）２＋（ｂ０＊−ｂ＊）２）０．５  ・・・式（１）
そして上記ΔＥについて、その値が３０以下のものを“○”、３０を超えるものを“×”とした。【００３４】
＜総合評価＞
硬さ、体積抵抗率、色度の各評価について、“×”が一つでもあったものを“×”、“×”が一つもなかったものを“〇”と評価した。また、“×”が一つもない試料のうち、体積抵抗率が特に優れその評価が“◎”であったものにつき、総合評価を“◎”とした。なお、総合評価を“◎”または“〇”とした試料の試験片Ａを基板間のグランド部材に用いたところ良好なグランド効果が得られた。【００３５】
＜評価結果の分析＞
図１には、各試料について、横軸に「着色顔料／（導電性繊維＋着色顔料）」（体積％）、縦軸に上記式（１）で求めたΔＥをとりプロットしたグラフを示す。
この図１では、「着色顔料／（導電性繊維＋着色顔料）」が２．５体積％以上のときΔＥは３０以下を示し、また、「着色顔料／（導電性繊維＋着色顔料）」が４．５体積％以上のときΔＥは２０以下を示している。これより、「着色顔料／（導電性繊維＋着色顔料）」は２．５体積％以上とすることが好ましく、４．５体積％以上とすることがより好ましいことがわかる。【００３６】
図２には、各試料について、横軸に「着色顔料／（導電性繊維＋着色顔料）」（体積％）、縦軸に体積抵抗率（Ω．ｃｍ）をとりプロットしたグラフを示す。但し、ここでは各試料の導電性繊維と着色顔料の合計の体積含有率が２５体積％以上３０体積％未満のものと、３０体積％以上のものとに分けて表示している。また、抵抗値が高くなる２５体積％未満の試料については除外している。【００３７】
図２のプロットの分布を見ると、試料数としては試料１０の１点だけの値に基づく結果であるが、「着色顔料／（導電性繊維＋着色顔料）」の値が１１．０体積％を超えると急激に体積抵抗率が上がることがわかる。この試料１０は、導電性繊維の含有量が２７．６体積％であり、マトリクスの含有量は６９．０体積％である。一方、図２で体積抵抗率が２Ω・ｃｍ以下となる多くの試料のうち、試料２を見てみると、表からその導電性繊維の含有量は２５．９体積％であり、マトリクスの含有量は７３．６体積％である。即ち、試料１０と試料２を比較すると、試料２の方が導電性繊維の含有量が少ないにもかかわらず試料１０よりも大幅に体積抵抗率が低くなっており、これは７０体積％前後と大きなボリュームを占めるマトリクスよりも、少ないボリュームであるにもかかわらず着色顔料の含有量が、体積抵抗率に大きく影響しているからと考えられる。このことは、「着色顔料／（導電性繊維＋着色顔料）」という指標を導き出し、体積抵抗率との関係を検討したことからわかったことである。
そして図２より、「着色顔料／（導電性繊維＋着色顔料）」の値は、体積抵抗率を２Ω・ｃｍ以下とする１１．０体積％以下が好ましく、体積抵抗率を１Ω・ｃｍ以下とするためには、６．０体積％以下とすることがより好ましいことがわかる。【００３８】
図３には、各試料について、横軸に導電性部材全体に対する「導電性繊維＋着色顔料」の割合（体積％）、縦軸にＡ硬度をとりプロットしたグラフを示す。
図３より導電性部材の硬さは、「導電性繊維＋着色顔料」の含有量に依存していることがわかる。即ち、より柔軟性を高めるためには、「導電性繊維＋着色顔料」の含有量は少ないほど良く、Ａ４０以下とするためには、「導電性繊維＋着色顔料」の含有量を３３体積％以下とする。また、Ａ３５以下とするためには「導電性繊維＋着色顔料」の含有量は３１体積％以下、Ａ３０以下とするためには「導電性繊維＋着色顔料」の含有量を２７体積％以下とすれば良いこともわかる。【００３９】
図４には、各試料について、横軸に導電性部材全体に対する「導電性繊維＋着色顔料」の割合（体積％）、縦軸に体積抵抗率をとりプロットしたグラフを示す。但し、ここでは各試料の「導電性繊維＋着色顔料」に対する着色顔料の含有割合が８．０体積％未満のものと、８．０〜１１．０体積％の試料とに分けて表示している。また、体積抵抗率が非常に大きくなった試料１０を除外している。【００４０】
図４のプロットの分布を見ると、試料数としては試料５の１点だけだが、「導電性繊維＋着色顔料」が２５体積％より少ないと急激に体積抵抗率が上がることがわかる。これより、「導電性繊維＋着色顔料」の値は、体積抵抗率を２Ω・ｃｍ以下とする２５体積％以上が好ましいこと、さらに、体積抵抗率を１Ω・ｃｍ以下とするためには２６体積％以上とすることがより好ましいことがわかる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2016208059.tif 000009
2016208059.tif 000010
2016208059.tif 000011
2016208059.tif 000012