(57)【要約】【課題】繊維状などの異方性の大きい導電性粉体の導電率を効果的に評価できる測定装置を提供する。【解決手段】導電率を測定すべき導電性粉体が充填される収容穴１２と、収容穴１２の長手方向側の底面に接して設けられる外部電極１３と、外部電極１３よりも内側の底面に接して設けられる内部電極２３と、収容穴１２に充填された導電性粉体を底面に向けて圧縮加圧する押し込み部３１と、を有し、押し込み部３１によって加圧された導電性粉体Ｐに外部電極１３から加圧方向と直交する電流を流しながら内部電極２３間にかかる電圧を測定する。このことによって、繊維状などの異方性の大きい導電性粉体の導電率を効果的に評価できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電率を測定すべき導電性粉体が充填される収容穴と、前記収容穴の長手方向側の底面に接して設けられる一対の外部電極と、前記一対の外部電極よりも内側の底面に接して設けられる内部電極と、前記収容穴に充填された導電性粉体を前記底面に向けて圧縮加圧する押し込み部とを有し、
前記押し込み部によって加圧された導電性粉体に前記一対の外部電極から加圧方向と直交する電流を流しながら前記一対の内部電極間にかかる電圧を測定できることを特徴とする粉体の導電率測定装置。
【請求項２】
導電性粉体を収容する収容穴と、前記収容穴の長手方向側の底面に接して設けられる一対の外部電極と、前記一対の外部電極よりも内側の底面に接して設けられる内部電極と、前記収容穴に充填された導電性粉体を前記底面に向けて圧縮加圧する押し込み部とを有する治具に導電性粉体を充填し、
前記押し込み部によって加圧された導電性粉体に前記一対の外部電極から加圧方向と直交する電流を流しながら前記一対の内部電極間にかかる電圧を測定し前記電流と前記電圧とから導電性粉体の導電率を解析することを特徴とする粉体の導電率測定方法。
【請求項３】
前記収容穴の長手方向の長さＸ（ｍｍ）、短手方向の長さＹ（ｍｍ）、そして試料の充填厚さをｔ（ｍｍ）、とすると、Ｘ／ｔ≧５、且つ、Ｘ×Ｙ≧１０の寸法を有することを特徴とする請求項２に記載の粉体の導電率測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電率測定装置に関し、特に、導電性粉体の導電率測定に用いる導電率測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の基板等への配線や抵抗体を形成する方法として導電性ペーストを印刷する方式が知られている。また、導電性ペーストに使用されている導電性粉体は、導電ペーストのみに限らず、例えば、粉体の圧縮成形、粉体塗布、分散液の塗布、溶融樹脂への配合等、の製造手法によっても成形加工することが出来る。また、導電性粉体は、スーパーキャパシタ、リチウムイオン電池、導電性ポリマーブレンド、太陽電池、ディスプレイ電極、論理回路、不揮発性記憶素子、セキュリティタグ、グルコースセンサー、透明導電性材料等、への応用が期待され、一部は実用されている。また、導電性粉体は、伸縮性導電性インク、フィルター、ナノチューブエラストマー、触媒担体等、への応用が期待され、一部は実用されている。
【０００３】
こうした導電性粉体を評価する上で、粉体の状態のままで電気特性を評価すること、特に導電率を評価することは、機能性の優れた導電性粉体を選別する、または、導電性粉体の改質の検討に必要な情報を比較する、ための判断要素となるので重要である。また、そのような評価は、製品として利用される形態に加工された導電性粉体の示す特性値を予測し得る情報を、含んだ内容であることが好ましい。
【０００４】
また、導電性粉体は、加工時に掛かる外力の影響によって、成形加工前よりも、成形加工された後の方が、かさ密度が小さくなることが多い。また、外力によって、かさ密度が小さくなるということは、粒子と粒子の間隙の体積、または、粒子と加工面との間隙の体積、が小さくなっていることを示している。また、導電性粉体は、導電性の粒子の表面と導電性の粒子の表面とが接触することによって、電力を伝達するので、導電性粉体からなる試料の導電率は、粒子の表面の間の距離に大きく依存する。そのため、導電性粉体からなる試料の導電率を評価するときは、試料に外力を掛けてから、または、試料の寸法が変わらない程度の加重を掛けながら、測定を実施することが好ましい。
【０００５】
尚、かさ密度とは、粒子の物質自身の体積と、粒子内の閉細孔の体積と、粒子表面の凹凸部の空間の体積と、粒子と粒子の間隙の体積と、粒子と加工面との間隙の体積と、を合わせた体積を元にして計算した密度のことである。
【０００６】
また、繊維状などの異方性の大きい形状を備えた導電性粉体の機能性は、粒子の配向する方向に依存していることが多い。また、繊維状などの異方性の大きい形状を備えた導電性粉体は、加工時に掛かる力の影響を受けて変形しながら成形されるとき、且つ、変形した寸法が大きいとき、成形加工前と、成形加工後と、では材料内の粒子の配向する方向が変化していることが多い。また、その材料内の粒子の配向する方向は、加工時に掛かった力の方向の影響を受けて、変形した方向に近くなる。
【０００７】
カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）やカーボンナノファイバー（ＣＮＦ）は、市販されている繊維状の異方性の大きい形状を備えた導電性粉体である。また、ＣＮＴ及びＣＮＦは、繊維の側面（幹の表面）は不導電性を示すと共に、繊維の端面と内部とは導電性なので、ＣＮＴ及びＣＮＦは、同一方向に配向して糸状に連続して接続されるとき、良好に電気を伝える材料となる。
【０００８】
また、ＣＮＴまたはＣＮＦが配合された導電性ペーストは、例えば、キャスト法によって水平な基材の上に設けられた薄膜として形成されるとき、水平な印刷台の上に固定された基材の上面に載せられる。また、その導電性ペーストは、表面に規則的な凹凸を設けられた円柱状のキャストバーによって、一方向に引き伸ばされる。このとき、基板と、キャストバーの一部と、によって一時的に略Ｖ字形状の溝が形成されると共に、その略Ｖ字形状の溝は、キャストバーの位置に対応して移動する。また、導電性ペーストは、その略Ｖ字形状の溝の移動に対応して、移動させられる。また、その略Ｖ字形状の溝に収まって移動させられる導電性ペーストは、基板との接点は摩擦力を受けるので、導電性ペーストは略Ｖ字形状の溝の内部で立体的に激しく対流する。そのため、導電性ペーストに含まれるＣＮＴまたはＣＮＦの繊維の方向は、導電性ペーストが対流する方向に合わせて変化する。また、導電性ペーストの一部は、キャストバーと、基板と、の接点の付近から、キャストバーの表面の凹凸の隙間を通って、基板の上面に薄膜として形成される。
【０００９】
このとき、隙間を通る過程で、導電性ペーストの流動する方向は、キャストバーの移動する方向に揃えられる。また、キャスト法によって水平な基材の上に設けられた薄膜の内部のＣＮＴまたはＣＮＦの繊維の方向は、キャストバーの移動した方向に配向する。
【００１０】
また、その薄膜の厚さ方向の寸法がＣＮＴ分子またはＣＮＦ分子の長さと比較して小さいとき、その膜の内部のＣＮＴまたはＣＮＦは、膜平面と垂直方向に配向して存在することは困難となる。
【００１１】
そのため、その薄膜の導電率は、膜平面と垂直な方向の導電率はより小さくなり、且つ、膜平面と水平な方向（スキージによって引き伸ばされた方向）の導電率はより大きくなる。
【００１２】
特許文献１には、粉体の圧縮と電極板間の距離の計測を正確にすることについて着目した従来の導電率測定装置が開示されている。
【００１３】
図２０は、従来の導電率測定装置の一部断面側面図である。導電率測定装置９０１は、それぞれ導電率を測定すべき導電性粉体が充填される収容穴を有する上側、中央、下側の３枚の電気絶縁性ゴムシートと、中央ゴムシート９０４を挾持し、収容穴と同径の貫通穴を有する電圧測定用の一対の電極板と、上側ゴムシート９０３及び下側ゴムシート９０５の収容穴をそれぞれ覆って配設された上側電極板９０６及び下側電極板９０７と、上側電極板９０６に取り付けられる変位計９２７と、上側電極板９０６及び下側電極板９０７にそれぞれ接続され、直流電源及び電流計９２５が介装された通電コード９２６と、上側電極板９０６及び下側電極板９０７の間の電圧を測定する電圧計９２４と、を備えている。また、従来の導電率測定装置は、一対の電極板によって、上下から圧力を掛けることによって、収容穴に納められた導電性粉体を中央ゴムシート９０４ごと変形させ、その時の電極板間の距離を測定する。また、それと同時に、電極板間に接続された直流電源及び電流計９２５及び電圧計９２４によって、収容穴に納められた導電性粉体の導電率を測定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００３−１４９２７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、特許文献に１に記載された導電率測定装置９０１は、上側電極板９０６と、下側電極板９０７と、の間に導電性粉体を挿入し、電極板間の距離を近づける外力を掛けることによって導電性粉体を変形させてから４端子測定法で電気測定を行う。このとき、外力は電極板間の距離の近づく方向に掛けられるので、導電性粉体の全体の寸法が、電極板のなす平面に沿って広がる。また、導電性粉体が、成形加工時にかかる力の影響によって配向しうる異方性の大きい粒子からなるとき、その粒子は、導電性粉体全体の変形に伴って、電極板のなす平面と水平に配向する。また、導電性粉体は、上側電極板９０６と、下側電極板９０７と、を電極として電気測定されるので、導電率のより小さい方向から測定されることになる。
【００１６】
一方、導電性ペーストを印刷して製造される導電性の薄膜は、配線や抵抗体などとして膜平面と水平方向に電流が流れるように用いられることが多い。そのため、導電率測定装置９０１を用いて、繊維状などの成形加工の力によって配向し得る形状を備えた導電性粒子からなる材料の加工済み材料の示す特性値を予測することは、困難だった。
【００１７】
本発明は、上述した課題を解決して、繊維状などの異方性の大きい導電性粉体を所定の方向に配向させると共に、導電性粉体を配向させた方向の導電率を効率的に評価できる導電率測定装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この課題を解決するために、請求項１に記載の導電率測定治具は、導電率を測定すべき導電性粉体が充填される収容穴と、前記収容穴の長手方向側の底面に接して設けられる１対の外部電極と、前記１対の外部電極よりも内側の底面に接して設けられる内部電極と、前記収容穴に充填された導電性粉体を前記底面に向けて圧縮加圧する押し込み部と、を有し、前記押し込み部によって加圧された導電性粉体に前記一対の外部電極から加圧方向と直交する電流を流しながら前記一対の内部電極間にかかる電圧を測定できることに特徴を有する。
【００１９】
また、請求項２記載の導電率測定方法は、導電性粒子を収容する収容穴と、前記収容穴の長手方向側の底面に接して設けられる１対の外部電極と、前記１対の外部電極よりも内側の底面に接して設けられる内部電極と、前記収容穴に充填された導電性粉体を前記底面に向けて圧縮加圧する押し込み部と、を有する治具に導電性粉体を充填し、前記押し込み部によって加圧された導電性粉体に前記一対の外部電極から加圧方向と直交する電流を流しながら、前記一対の内部電極間にかかる電圧を測定し前記電流と前記電圧とから導電性粉体の導電率を解析することに特徴を有する。
【００２０】
また、請求項３記載の導電率測定方法は、前記収容穴の長手方向の長さＸ（ｍｍ）、短手方向の長さＹ（ｍｍ）、そして試料の充填厚さをｔ（ｍｍ）、とすると、Ｘ／ｔ≧５、且つ、Ｘ×Ｙ≧１０の寸法を有することに特徴を有する。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１の発明によれば、加圧された導電性粉体の導電率を、４端子法で解析するために必要な値を特定可能である。また、導電性粉体が加圧されてより大きく変形する方向と、電気測定をする方向と、は平行なので、繊維状などの異方性の大きい導電性粉体が配向された方向の導電率を解析するために必要な測定値を検出可能な測定装置を提供することができる。
【００２２】
請求項２の発明によれば、導電性粉体の配向した方向の導電率を評価できる。また、成形体の内部の粒子は、成形時に材料が変形した方向に沿って配向していることが多いので、成形体の導電率を予想しうる導電性粉体の導電率測定方法を提供することができる。
【００２３】
請求項３の発明によれば、試料充填部の中に圧縮されて成形される材料は、成形の過程で、試料の充填厚さの方向と鉛直な面方向により大きく変形しながら成形される。また、繊維状などの異方性の大きい導電性粉体は、より大きく変形する方向に配向しやすいので、試料の充填厚さの方向と鉛直な面方向により強く配向する。そのため、より容易に成形体の導電率をより予想しうる導電性粉体の導電率測定方法を提供することができる。
【００２４】
以上より、本発明によれば、導電率測定装置で導電性粉体の配向する方向と、電極の方向と、が適切に配置されているので、繊維状などの異方性の大きい導電性粉体の導電率を効果的に評価できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態の導電率測定装置の構成を説明する上方斜視図である。
【図２】第１実施形態の導電率測定装置の内部の所定の位置に押し込まれることによって成形された導電性粉体の上方斜視図である。
【図３】第１実施形態の導電率測定装置の外部電極ユニットと所定の位置とを説明する上方斜視図である。
【図４】第１実施形態の導電率測定装置の外部電極ユニットの上面図である。
【図５】第１実施形態の導電率測定装置の外部電極ユニットの下面図である。
【図６】第１実施形態の導電率測定装置の外部電極ユニットのｘ１の向きの側面図である。
【図７】第１実施形態の導電率測定装置の外部電極ユニットのｙ２の向きの側面図である。
【図８】第１実施形態の導電率測定装置の内部電極ユニットと所定の位置とを説明する上方斜視図である。
【図９】第１実施形態の導電率測定装置の内部電極ユニットの上面図である。
【図１０】第１実施形態の導電率測定装置の内部電極ユニットの下面図である。
【図１１】第１実施形態の導電率測定装置の内部電極ユニットのｘ１の向きの側面図である。
【図１２】第１実施形態の導電率測定装置の内部電極ユニットのｙ２の向きの側面図である。
【図１３】第１実施形態の導電率測定装置の押し込みユニットと所定の位置とを説明する上方斜視図である。
【図１４】第１実施形態の導電率測定装置の押し込みユニットの上面図である。
【図１５】第１実施形態の導電率測定装置の押し込みユニットの下面図である。
【図１６】第１実施形態の導電率測定装置の押し込みユニットのｘ１の向きの側面図である。
【図１７】第１実施形態の導電率測定装置の押し込みユニットのｙ２の向きの側面図である。
【図１８】第１実施形態の導電率測定装置及び測定法と従来技術とでアセチレンブラックを比較測定した結果を説明する粉体密度−体積抵抗率のデータプロット図である。
【図１９】第１実施形態の導電率測定装置及び測定法と従来技術とでカーボンナノファイバーを比較測定した結果を説明する粉体密度−体積抵抗率のデータプロット図である。
【図２０】従来技術の導電率測定装置の一部断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
［第１実施形態］
以下、本発明の導電率測定装置１を図１〜図１７を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態の導電率測定装置１の構成を説明する上方斜視図である。図２は、第１実施形態の導電率測定装置１の内部の試料充填部Ｐに押し込まれることによって成形された導電性粉体の上方斜視図である。図３は、第１実施形態の導電率測定装置１の外部電極ユニット１０と試料充填部Ｐとを説明する上方斜視図である。図４は、第１実施形態の導電率測定装置１の外部電極ユニット１０の上面図である。図５は、第１実施形態の導電率測定装置１の外部電極ユニット１０の下面図である。図６は、第１実施形態の導電率測定装置１の外部電極ユニット１０のｘ１の向きの側面図である。図７は、第１実施形態の導電率測定装置１の外部電極ユニット１０のｙ２の向きの側面図である。図８は、第１実施形態の導電率測定装置１の内部電極ユニット２０と試料充填部Ｐとを説明する上方斜視図である。図９は、第１実施形態の導電率測定装置１の内部電極ユニット２０の上面図である。図１０は、第１実施形態の導電率測定装置１の内部電極ユニット２０の下面図である。図１１は、第１実施形態の導電率測定装置１の内部電極ユニット２０のｘ１の向きの側面図である。図１２は、第１実施形態の導電率測定装置１の内部電極ユニット２０のｙ２の向きの側面図である。図１３は、第１実施形態の導電率測定装置１の押し込みユニット３０と試料充填部Ｐとを説明する上方斜視図である。図１４は、第１実施形態の導電率測定装置１の押し込みユニット３０の上面図である。図１５は、第１実施形態の導電率測定装置１の押し込みユニット３０の下面図である。図１６は、第１実施形態の導電率測定装置１の押し込みユニット３０のｘ１の向きの側面図である。図１７は、第１実施形態の導電率測定装置１の押し込みユニット３０のｙ２の向きの側面図である。
【００２７】
第１実施形態の導電率測定装置１は、図１に示すように、外部電極ユニット１０と、内部電極ユニット２０と、押し込みユニット３０と、によって構成されている。
【００２８】
また、外部電極ユニット１０と、内部電極ユニット２０と、の一部は組み合わさって、略ピストン形状の容器となる穴を形成するようになっている。また、その穴と、押し込みユニット３０の一部（押し込み部３１の下部）と、は組み合わさって略ピストン形状の容器と圧縮子として働くようになっている。また、その穴の内部に挿入された導電性粉体は、押し込みユニット３０によって外部電極ユニット１０と内部電極ユニット２０との一部によって形成された穴の中に押し込まれて圧縮されながら配置されるようになっている。
【００２９】
また、図１に示す外部電極ユニット１０のｙ２の向きの側面の一部から突出した外部電極１３の一部は、図示されていない任意に定電流を印加することの可能な電源に接続されている。また、外部電極１３の一部は、図２に示す試料充填部Ｐの側面の一部（接点Ｐ１、接点Ｐ２）に接して設けられる一対の電極面（１３ａ、１３ｂ）と電気的に接続されており、接点Ｐ１と、接点Ｐ２と、の間には任意に定電流を印加可能となっている。
【００３０】
また、図１に示す内部電極ユニット２０のｙ２の向きの側面の一部から突出した内部電極２３の一部は、図示されていない電圧測定装置に接続されている。また、内部電極２３の一部は、図２に示す試料充填部Ｐの底面の一部（接点Ｐ３、接点Ｐ４）に接して設けられる一対の電極面（２３ａ、２３ｂ）と電気的に接続されており、接点Ｐ３と、接点Ｐ４と、の間の電圧を測定可能となっている。
【００３１】
また、外部電極ユニット１０の寸法と、内部電極ユニット２０の寸法と、電極面２３ａ及び２３ｂの配置と、特定可能になっている。また、押し込みユニットの押し込み量は特定可能なので、図２に示す試料充填部Ｐ、およびその一部であって接点Ｐ３およびＰ４に挟まれた測定領域Ｐ５の寸法は、特定可能になっている。
【００３２】
（第１実施形態の構成）
外部電極ユニット１０は、筐体１４と、外部電極１３と、を備えている。また、上述したように、外部電極ユニット１０のｙ２の向きの側面の一部から突出した外部電極１３の一部は、図示されていない任意に定電流を印加することの可能な電源に接続されている。また、外部電極ユニット１０の中心部には、貫通穴が設けられていると共に、その貫通穴の底部の一部は、図１〜図３に示す試料充填部Ｐになる。また、外部電極ユニット１０は、試料充填部Ｐの側面の一部に露出した電極面（１３ａ、１３ｂ）を有しており、試料充填部Ｐの中の試料に、図２のｘ１及びｘ２方向に、定電流を流すことが可能となっている。
【００３３】
筐体１４は、図３〜図７に示すように、直方体の外形を有している。また、筐体１４は、図４及び図５に示すように、中心に上下に貫通する穴が設けられている。また、図３〜図５に示すように、その貫通穴の上部は試料挿入口１１であり、その穴の下部は収容穴１２であると共に、試料挿入口１１の底面と、収容穴１２の上面と、は接している。また、試料挿入口１１と、収容穴１２と、の接点は同じ寸法に設けられていると共に、繋がっている。また、図３及び図５及び図６及び図７に示すように、筐体１４の下部の一部には、外部電極１３が埋設されている。また、筐体１４の下面と、外部電極１３の下面と、は同じ高さに配置されている。また、筐体１４の下面の収容穴１２に対応する箇所を除いた一面は、外部電極ユニット１０と、内部電極ユニット２０と、が組み合わされたとき、内部電極ユニット２０の上面の一部と接するようになっている。また、図３又は図５に示す収容穴１２のｘ１の向きの側面と、電極面１３ａと、は接していると共に、電極面１３ａは、僅かに収容穴１２の内部に突出して、露出して設けられている。また、図３又は図５に示す収容穴１２のｘ２の向きの側面と、電極面１３ｂと、は接していると共に、電極面１３ｂは、僅かに収容穴１２の内部に突出して、露出して設けられている。
【００３４】
試料挿入口１１は、図３〜図５に示すように、筐体１４の中央に設けられた貫通穴の一部である。また、試料挿入口１１は、図３〜図５に示すように、上面は下面よりも広く設けられていると共に、試料挿入口１１の側面は、上面と下面とを繋げる斜面になるように設けられている。また、試料挿入口１１の上面は、例えば、上方から薬匙で導電性粉体が落とし込まれるとき、導電性粉体がもれなく試料挿入口１１の内部へ挿入されるだけの広さに設けられている。また、上述したように、試料挿入口１１の下方には収容穴１２が設けられていると共に、試料挿入口１１と収容穴１２との接点は同じ寸法に設けられて、繋がった貫通穴となっている。
【００３５】
収容穴１２は、図３〜図５に示すように、筐体１４の中央に設けられた貫通穴の一部である。また、収容穴１２は、図３〜図５に示すように、平たい直方体の形状を有する穴である。また、収容穴１２は、図４及び図５に示すように、ｘ１及びｘ２方向の辺が、より長い寸法となるように設けられている。また、上述したように、収容穴１２の上方には、試料挿入口１１が設けられていると共に、試料挿入口１１と収容穴１２との接点は同じ寸法に設けられて繋がっている。また、図１及び図３〜図５に示す収容穴１２と、図１３及び図１５に示す押し込み部３１と、は嵌合しうると共に摺動しうる寸法を備えている。また、収容穴１２の下部の側面の一部には、図３〜図５に示す電極面（１３ａ、１３ｂ）が露出して、僅かに収容穴１２の内側に突出して設けられている。また、電極面（１３ａ、１３ｂ）と、試料充填部Ｐと、一部が接して設けられている。また、収容穴１２の側面の下部の一部は、外部電極ユニット１０と、内部電極ユニット２０と、押し込みユニット３０と、が組み合わさったとき、図１及び図３に示す試料充填部Ｐの側面の接点Ｐ１及び接点Ｐ２と接するようになっている。
【００３６】
筐体１４には、透明な合成樹脂が好適に用いられる。筐体１４に透明な合成樹脂が用いられる場合、導電性粉体が試料充填部Ｐに適切に挿入又は圧縮されているかどうかを、筐体１４の外部から視認することが出来る。ただし、筐体１４は、導電性粉体を加圧する時に変形することが無く且つ外部電極１３を保持することのできる材料からなれば良く、透明な樹脂に限るものではない。
【００３７】
外部電極１３は、図３〜図７に示すように、長方形の平板の形状を有している。外部電極１３は、前述したように、一部が、外部電極ユニット１０のｙ２の向きの側面の一部から突出していると共に、図示されていない任意に定電流を印加することの可能な電源に接続されている。また、外部電極１３は、長方形の長手方向の辺は、図３〜図７に示すｙ１及びｙ２方向と平行になるように配置されている。また、外部電極１３は、長方形の短手方向の辺は、図３〜図７に示すｚ１及びｚ２方向と平行になるように配置されている。また、外部電極１３は、長方形の厚み方向の辺は、図３〜図７に示すｘ１及びｘ２方向と平行になるように配置されている。また、外部電極１３は、図３〜図７に示すように、筐体１４の下部に、埋設されている。また、筐体１４の下面と、外部電極１３の下面と、は同じ高さに配置されている。また、図３又は図５に示す電極面１３ａと、収容穴１２のｘ１の向きの側面と、は接していると共に、電極面１３ａは、僅かに収容穴１２の内部に突出して、露出して設けられている。また、図３又は図５に示す電極面１３ｂと、収容穴１２のｘ２の向きの側面と、は接していると共に、電極面１３ｂは、僅かに収容穴１２の内部に突出して、露出して設けられている。また、図３〜図５に示す電極面１３ａの下部と、図２に示す電極との接点Ｐ１と、は接するように設けられている。また、図３〜図５に示す電極面１３ｂの下部と、図２に示す電極との接点Ｐ２と、は接するように設けられている。
【００３８】
外部電極１３には、金属が好適に用いられる。
【００３９】
内部電極ユニット２０は、筐体２４と、内部電極２３と、を備えている。また、内部電極ユニット２０の上面の中心付近の一部と、図２及び図８に示す試料充填部Ｐの底面一面と、は接するように配置されている。また、内部電極ユニット２０は、試料充填部Ｐの底面の一部に露出しているとともに接する電極面（２３ａ、２３ｂ）を有しており、試料充填部Ｐの測定領域Ｐ５のｘ１及びｘ２方向の電圧測定することが可能となるように配置されている。
【００４０】
筐体２４は、図８〜図１２に示すように、やや平たい直方体の外形を有している。また、上述したように、内部電極ユニット２０のｙ２の向きの側面の一部から突出した内部電極２３の一部は、図示されていない電圧測定装置に接続されている。また、図８及び図９及び図１１及び図１２に示すように、筐体２４の上部の一部には、一対の内部電極２３が埋設されている。また、筐体２４の上面と、内部電極２３の上面と、は同じ高さに配置されていると共に、図８及び図９及び図１１及び図１２に示すように、内部電極２３の上面は、筐体２４の上面から僅かにｚ１の向きへ突出して、露出して設けられている。また、筐体２４の上面の一部と、図２及び図８に示す試料充填部Ｐの下面一面と、は接するように設けられている。
【００４１】
筐体２４には、透明な樹脂が好適に用いられる。筐体２４に透明な樹脂が用いられる場合、導電性粉体が試料充填部Ｐに適切に挿入又は圧縮されているかどうかを筐体２４の外部から視認することが出来る。ただし、筐体２４は、導電性粉体を加圧する時に変形することが無く且つ内部電極２３を保持することのできる材料からなれば良く、透明な樹脂に限るものではない。
【００４２】
内部電極２３は、図８及び図９に示すように、長方形に裁断した平板の２箇所を短手方向の辺と平行に折れ曲がらせてなる鉤形状を有している。また、内部電極２３のそれぞれの電極は、左右対称の鉤形状を有している。また、内部電極２３は、前述したように、内部電極ユニット２０のｙ２の向きの側面の一部から一部が突出していると共に、図示されていない電圧測定装置に接続されている。また、内部電極２３は、長方形の短手方向の辺は、図８〜図１２に示すｚ１及びｚ２方向と平行になるように配置されている。また、図８及び図９及び図１１及び図１２に示すように、内部電極２３は、筐体２４の上部の一部に埋設されている。また、内部電極２３の上面と、筐体２４の上面と、は同じ高さに配置されている。また、図８及び図９及び図１１及び図１２に示す内部電極２３の上面の一部（電極面２３ａ、電極面２３ｂ）は、筐体２４の上面から僅かにｚ１の向きへ突出して、露出して設けられていると共に、試料充填部Ｐの下面の一部と接するように設けられている。また、図８及び図９及び図１１及び図１２に示す電極面２３ａと、図２に示す電極との接点Ｐ３と、は接するように設けられている。また、図８及び図９及び図１１及び図１２に示す電極面２３ｂと、図２に示す電極との接点Ｐ４と、は接するように設けられている。
【００４３】
内部電極２３には、金属が好適に用いられる。
【００４４】
押し込みユニット３０は、筐体３４と、押し込み部３１と、を備えている。また、図１３及び図１５及び図１７に示す押し込み部３１と、図１及び図３〜図５に示す収容穴１２と、は、嵌合しうると共に摺動しうる寸法を有する。また、押し込み部３１は、摺動するとき、ｚ1及びｚ２方向に摺動する。また、押し込みユニット３０は、上述したように、外部電極ユニット１０と、内部電極ユニット２０と、押し込みユニット３０と、が組み合わさって略ピストン形状となる、且つ、且つ収容穴１２の中に導電性粉体が堆積しているとき、収容穴１２の中を摺動する。また、導電性粉体を図１及び図２及び図１３に示す試料充填部Ｐに圧縮するようになっている。
【００４５】
筐体３４は、図１３〜図１７に示すように、角張った幌の形状を有しており、ｚ１及びｚ２方向から見たときには、図１７に示すように、片仮名のコの字を９０°回転させて下に開口している形状を有している。また、筐体３４は、幌の天井の部分の下面の中央の一部には、図１３及び図１５及び図１７に示す押し込み部３１の上部の一部が埋設されていると共に、押し込み部３１は、筐体３４との接点からｚ２の向きへ突出して設けられている。また、筐体３４と、押し込み部３１と、の接点は固定されている。また、筐体３４の上面は、平面となっており、操作者は、筐体３４の上面を手でｚ２の向きに押すことが容易になっている。
【００４６】
筐体３４には、樹脂が好適に用いられる。筐体３４に樹脂を用いるとき、導電率測定装置１は安価になる。ただし、筐体３４は、埋設した押し込み部３１を保持することが出来且つ導電性粉体を加圧するときの力によって押し込み部３１との接続部分が破損しない強度を備えた材料であれば良く、樹脂に限定されるものではない。
【００４７】
押し込み部３１は、図１及び図１３及び図１５及び図１７に示すように、長く且つ平たい直方体の形状を有している。また、押し込み部３１は、長い辺の方向と、図１３及び図１５及び図１７に示すｚ１及びｚ２の方向と、が同じ方向になるように配置されている。また、押し込み部３１の上部の一部は、図１３及び図１７に示すように、筐体３４のなす幌の天井の部分の下面の中央の一部に埋設されていると共に、押し込み部３１は、筐体３４との接点からｚ２の向きへ突出して設けられている。また、押し込み部３１の筐体３４との接点からｚ２の向きへ突出している長さは、筐体１４のｚ１及びｚ２方向の寸法よりも長く設けられている。
【００４８】
押し込み部３１には、アルマイト処理を施されたアルミニウムが好適に用いられる。押し込み部３１にアルマイト処理を施されたアルミニウムを用いると、硬質且つ軽量且つ物理的耐久性に優れた圧力子になる。このことによって、押し込みユニット３０の取り回しが良くなるので、導電率測定治具１０１の操作性は良くなる。ただし、押し込み部３１は、導電性粉体を加圧するときに破損しない強度と絶縁性の表面とを備えていれば良く、アルマイト処理を施されたアルミニウムに限るものではない。
【００４９】
（第１実施形態の作用；導電性粉体の挿入）
第１実施形態の導電率測定装置１は、導電性粉体の導電率測定をするとき、外部電極ユニット１０と、内部電極ユニット２０と、が組み合わされて固定される。また、上述したように、外部電極ユニット１０と、内部電極ユニット２０と、は組み合わさったとき、導電性粉体を成形すると共に成形した導電性粉体を電気測定する電極を備えた略ピストン形状の容器となる穴を形成する。また、その穴は、上述したように、試料挿入口１１と、収容穴１２と、対応する内部電極ユニット２０の上面の一部と、によって構成されている。また、その穴には、外部電極ユニット１０と、内部電極ユニット２０と、が組み合わされた後に、上方から、薬匙で導電性粉体が落とし込まれる。
【００５０】
このとき、試料挿入口１１の上面は、上述したように、広く設けられているので、薬匙で落とし込まれた導電性粉体は、もれなく、試料挿入口１１の中へ落とし込まれる。また、試料挿入口１１は、上述したように、上面は下面よりも広く設けられていると共に、側面は上面と下面とを繋げる斜面になるように設けられた穴である。また、試料挿入口１１の下方には収容穴１２が設けられていると共に、試料挿入口１１と収容穴１２との接点は同じ寸法に設けられて、繋がった貫通穴となっているので、試料挿入口１１の中へ落とし込まれた導電性粉体は、側面のなす斜面に沿って滑り落ちる。また、収容穴１２の内部へ落とし込まれて、堆積する。
【００５１】
（第１実施形態の作用；導電性粉体の成形及び配向）
また、導電率測定装置１は、導電性粉体が収容穴１２の内部へ落とし込まれて、堆積した後に、押し込みユニット３０と、既に組み合わされた外部電極ユニット１０及び内部電極ユニット２０と、は組み合わされる。また、押し込みユニット３０は、組み合わされるとき、外部電極ユニット１０及び内部電極ユニット２０の上方からｚ２の向きへ移動して、組み合わされる。
【００５２】
このとき、上述したように、押し込み部３１の筐体３４との接点からｚ２の向きへ突出している長さは、筐体１４のｚ１及びｚ２方向の寸法よりも長く設けられているので、筐体１４の上面と、筐体３４のなす幌の天井の部分の下面と、は衝突することは無い。また、上述したように、押し込み部３１のｚ２の向きの面一面と、試料充填部Ｐのｚ１の向きの面一面と、は接している。また、上述したように、筐体３４の上面は、平面になっているので、操作者は、筐体３４の上面を手で押して、押し込みユニット３０をｚ２の向きに押し易くなっていると共に、試料充填部Ｐのｚ１の向きの面一面にｚ２の向きの力をかけ易くなっている。
【００５３】
また、上述したように、収容穴１２の底部の側面の一部は、外部電極ユニット１０と、内部電極ユニット２０と、押し込みユニット３０と、が組み合わさったとき、図１及び図３に示す試料充填部Ｐの側面の接点Ｐ１及び接点Ｐ２と接するようになっている。また、上述したように、筐体２４の上面の一部と、図１及び図８に示す試料充填部Ｐの下面一面と、は接するように設けられている。また、上述したように、押し込み部３１のｚ２の向きの面と、試料充填部Ｐのｚ１の向きの面と、は図１及び図１３に示すように、外部電極ユニット１０と、内部電極ユニット２０と、押し込みユニット３０と、を組み合わせた時には、接する配置に設けられている。
【００５４】
以上から、導電率測定装置１に挿入された導電性粉体は、収容穴１２の側面の下部の一部と、筐体２４の上面の一部と、押し込み部３１のｚ２の向きの面と、に囲まれる。また、導電性粉体は、操作者が筐体３４をｚ２の向きに押すとき、上方からｚ２の向きの力を加えられて、変形しながら試料充填部Ｐに圧縮される。
【００５５】
また、試料充填部Ｐは、ｘ１及びｘ２方向の長さを長さＸ、ｙ１及びｙ２方向の長さを幅Ｙ、ｚ１及びｚ２方向の長さを厚さｔ、とするとき、長さＸと、幅Ｙと、厚さｔと、は、Ｘ／ｔ≧５、且つＸ×Ｙ≧１０を満たす大きさに成形される。また、長さＸは、収容穴１２のｘ１及びｘ２方向の長さと同じなので、自明である。また、幅Ｙは、収容穴１２のｙ１及びｙ２方向の長さと同じなので、自明である。また、厚さｔの長さは、図１のｙ１及びｙ２方向から観察した外部電極ユニット１０の上面と、押し込みユニット３０と、の間隔と押し込み部３１の筐体３４から突出した長さと筐体１４のｚ１及びｚ２方向の長さとの比較から算出可能である。また、上述したように試料充填部Ｐに上方からｚ２の向きの力を加えることは容易なので、厚さｔの長さは、任意に調節可能である。
【００５６】
尚、ｔの長さを算出する方法は、一般的な加減算に基づく内容であるので、詳細な説明は割愛する。
【００５７】
このとき、試料充填部Ｐの寸法の試料長さＸと、試料幅Ｙと、は試料厚さｔよりも大きいので、導電性粉体の粒子が繊維状などの異方性の大きい形状を有する場合、導電性粉体の粒子は、図２に示すｚ１及びｚ２方向と鉛直な面方向に強く配向する。また、上述したように、試料充填部Ｐは収容穴１２の下部の一部であると共に、収容穴１２は、ｘ１及びｘ２方向の辺がｙ１及びｙ２方向の辺よりも長く設けられているので、試料充填部Ｐの中で成形された導電性粉体は、ｘ１及びｘ２方向により強く配向する。
【００５８】
（第１実施形態の作用；導電率測定）
第１実施形態の導電率測定装置１は、内部に挿入され且つ試料充填部Ｐに圧縮された導電性粉体の導電率を測定するとき、図１に示す外部電極ユニット１０のｙ２の向きの側面の一部から突出した一対の外部電極１３の一部に定電流を印加する。また、図１に示す内部電極ユニット２０のｙ２の向きの側面の一部から突出した一対の内部電極２３の一部の間の電圧を測定する。
【００５９】
このとき、上述したように、図３〜図５に示す電極面１３ａの下部と、図２に示す電極との接点Ｐ１と、は接するように設けられている。また、図３〜図５に示す電極面１３ｂの下部と、図２に示す電極との接点Ｐ２と、は接するように設けられている。また、図８及び図９及び図１１及び図１２に示す電極面２３ａと、図２に示す電極との接点Ｐ３と、は接するように設けられている。また、図８及び図９及び図１１及び図１２に示す電極面２３ｂと、図２に示す電極との接点Ｐ４と、は接するように設けられている。また、電極面１３ａと、電極面１３ｂと、は、図３〜図５に示すように、一対の外部電極１３のそれぞれの電極の一部である。また、電極面２３ａと、電極面２３ｂと、は、図８及び図９及び図１１及び図１２に示すように、一対の内部電極２３のそれぞれの電極の一部である。
【００６０】
そのため、導電率測定装置１の試料充填部Ｐに圧縮された導電性粉体には、図２に示す接点Ｐ１と、接点Ｐ２と、の間にｘ１及びｘ２方向に定電流が流される。また、接点Ｐ３と、接点Ｐ４と、の間にかかる電圧は測定される。
【００６１】
また、図２に示す測定領域Ｐ５のｘ１及びｘ２方向の長さは、接点Ｐ３と、接点Ｐ４と、の間の距離と同じなので、特定可能である。また、図２に示す測定領域Ｐ５のｙ１及びｙ２方向の長さは、収容穴１２のｙ１及びｙ２方向の長さと同じなので、特定可能である。また、図２に示す測定領域Ｐ５のｚ１及びｚ２方向の長さは、試料充填部Ｐの厚さｔと同じであると共に、上述したように、試料充填部Ｐの厚さｔは算出可能なので、測定領域Ｐ５のｚ１及びｚ２方向の長さは算出可能である。
【００６２】
従って、図２に示す測定領域Ｐ５の寸法と、ｘ１及びｘ２方向に掛かる電流と、ｘ１及びｘ２方向に掛かる電圧と、は特定できるので、測定領域Ｐ５のｘ１及びｘ２方向の導電率は、４端子法で解析することができる。また、上述したように、試料充填部Ｐの中で成形された導電性粉体は、ｘ１及びｘ２方向に強く配向しているので、導電率測定装置１は、導電性粉体が強く配向した方向と、導電率を測定する方向と、が一致している。
【００６３】
尚、４端子法による導電率の解析手法は、一般的な電気科学の知識に基づく内容であるので、詳細な説明は割愛する。
【００６４】
（第１実施形態の作用；比較例）
本発明の導電率測定装置１および方法を用いて測定した導電率と、従来の導電率測定装置と同じく粒子の配向する方向と通電方向とが直交しているＪＩＳ  Ｋ１４６９に定められた方法で測定した導電率と、を比較した。図１８は、第１実施形態の導電率測定装置１及び測定法と従来技術とでアセチレンブラックを比較測定した結果を説明する粉体密度−体積抵抗率のデータプロット図である。図１９は、第１実施形態の導電率測定装置１及び測定法と従来技術とでカーボンナノファイバーを比較測定した結果を説明する粉体密度−体積抵抗率のデータプロット図である。
【００６５】
粒子の形状異方性の小さい粒子形状を有するアセチレンブラックの導電率を測定した場合、第1実施形態の導電率測定装置１および方法と、従来技術の方法と、の両者で測定した導電率は、図１８に示すように、ほぼ同じ傾向を示した。この結果は、アセチレンブラックは、形状異方性が小さいので、成形したとき、成形加工するときに掛かる力の影響によって、導電性に異方性の無い成形体になることを具体的に示している。
【００６６】
一方、形状異方性の大きい粒子形状を有するカーボンナノファイバーの導電率を測定した場合、導電率測定装置１および方法で測定した導電率は、図１９に示すように、従来技術の方法で測定した導電率と比較して、およそ１０倍大きくなる傾向が認められた。この結果は、カーボンナノファイバーは、形状異方性が大きいので、成形したとき、成形加工するときに掛かる力の影響によって、導電性に異方性を有する成形体になることを具体的に示している。
【００６７】
また、上述したように、図１８及び図１９は、アセチレンブラックと、カーボンナノファイバーと、で導電率測定装置１および方法で導電率を測定した傾向と従来の方法で導電率を測定した傾向とに大きな差異が現れることを示している。このことは、導電率測定装置１および方法が、繊維状などの成形加工の力によって配向し得る形状を備えた導電性粒子からなる材料の導電率を効率的に評価可能であることを具体的に示している。
【００６８】
また、従来の方法は、例えば、図３及び図４に示す試料挿入口１１のような、かさ密度の大きな粉体試料を小さな測定領域に挿入するための工夫が無いので、かさ密度の著しく大きいカーボンナノファイバーを測定するとき、困難が付きまとう。そのため、従来技術の方法ではカーボンナノファイバーを装置内に挿入する操作が困難なので、図１９に示すカーボンナノファイバーを従来技術の方法で測定した結果は、測定条件（粉体密度）が狭くなっている。一方、導電率測定装置１および方法は、カーボンナノファイバーを装置内に挿入することが容易なので、図１９に示すように、より広い測定条件（粉体密度）で測定を実施可能だった。
【００６９】
このように上記実施形態の導電率測定装置１は、導電率を測定すべき導電性粉体が充填される収容穴１２と、収容穴１２の長手方向側の底面に接して設けられる一対の外部電極１３と、を有する。また、一対の外部電極１３よりも内側の底面に接して設けられる内部電極２３と、収容穴１２に充填された導電性粉体を底面に向けて圧縮加圧する押し込み部３１とを有する。
また、押し込み部３１によって加圧された導電性粉体に一対の外部電極１３から加圧方向と直交する電流を流しながら一対の内部電極２３の間にかかる電圧を測定できるので、加圧された導電性粉体の導電率を、４端子法で解析するために必要な値を特定可能である。また、導電性粉体が加圧されてより大きく変形する方向と、電気測定をする方向と、は平行なので、繊維状などの異方性の大きい導電性粉体が配向された方向の導電率を解析するために必要な測定値を検出可能な導電率測定装置を提供することができる。
【００７０】
また、収容穴１２と、収容穴１２の長手方向側の底面に接して設けられる一対の外部電極１３と、一対の外部電極１３よりも内側の底面に接して設けられる内部電極２３と、を有する。また、収容穴１２に充填された導電性粉体を底面に向けて圧縮加圧する押し込み部３１と、を有する導電率測定装置１に導電性粉体を充填する。また、押し込み部３１によって加圧された導電性粉体に外部電極１３から加圧方向と直交する電流を流しながら内部電極２３の間にかかる電圧を測定し電流と電圧とから導電性粉体の導電率を解析するので、導電性粉体の配向した方向の導電率を評価できる。また、成形体の内部の粒子は、成形時に材料が変形した方向に沿って配向していることが多いので、成形体の導電率を予想しうる導電性粉体の導電率測定方法を提供することができる。
【００７１】
また、試料充填部Ｐの長手方向の長さＸ（ｍｍ）、短手方向の幅Ｙ（ｍｍ）、そして試料の充填厚さを厚さｔ（ｍｍ）、は、Ｘ／ｔ≧５、且つ、Ｘ×Ｙ≧１０の寸法を有する。そのため、試料充填部Ｐの中に圧縮されて成形される材料は、成形の過程で、試料の充填厚さの方向と鉛直な面方向により大きく変形しながら成形される。また、繊維状などの異方性の大きい導電性粉体は、より大きく変形する方向に配向しやすいので、試料の充填厚さの方向と鉛直な面方向により強く配向する。そのため、より容易に成形体の導電率を予想しうる導電性粉体の導電率測定方法を提供することができる。
【００７２】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば次のように変形して実施することができ、これらの実施形態も本発明の技術的範囲に属する。
【００７３】
上記実施形態では、外部電極ユニット１０と内部電極ユニット２０とは分離した構成となっていたが、これらは一体となった構成であってもよい。
【００７４】
上記実施形態では、外部電極ユニット１０と内部電極ユニット２０とは組み立てた後は固定電極になっていたが、可動部分を備えていてもよい。
【００７５】
上記実施形態では、試料挿入口１１と収容穴１２の接続部には角があったが、その接続部は滑らかな形状であってもよい。
【００７６】
上記実施形態では、内部電極２３の上面は収容穴１２の下面と接していたが、内部電極２３の上面の一部は、例えば、短く微細な針のような形状を備え収容穴１２の下部へ突出していてもよい。
【００７７】
上記実施形態の押し込みユニット３０は、押し込み部３１と筐体３４とを備えていたが、筐体３４は無くてもよい。
【００７８】
上記実施形態では、押し込み部３１は硬質な材料によって構成されていたが、弾性体によって構成されていてもよい。
【００７９】
上記実施形態では、押し込み部３１の動作と電気測定の操作とは独立していたが、それらは自動機に接続してプロファイル測定できる構成になっていてもよい。
【００８０】
その他、本発明は要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１      導電率測定装置
１０    外部電極ユニット
１１    試料挿入口
１２    収容穴（請求項記載の部材名称）
１３    外部電極（請求項記載の部材名称）
１４    筐体
２０    内部電極ユニット
２３    内部電極（請求項記載の部材名称）
２４    筐体
３０    押し込みユニット
３１    押し込み部（請求項記載の部材名称）
３４    筐体
Ｐ      試料充填部
Ｘ      長さ
Ｙ      幅
ｔ      厚さ
【図１】
2015143629.tif 000003
【図２】
2015143629.tif 000004
【図３】
2015143629.tif 000005
【図４】
2015143629.tif 000006
【図５】
2015143629.tif 000007
【図６】
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【図７】
2015143629.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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