(57)【要約】【課題】電気伝導性や熱伝導性を持つ粉体の混合量を少なくしながら低価格化及び良好な電気（熱）伝導性を得ることのできる高電気伝導性材料及び高熱伝導性材料を提供する。【解決手段】ベースポリマは、ポリマーの末端相１と、柔軟な中間ブロック相２により形成される。電気伝導性を有する粉体３が中間ブロック相２に選択的に高密度に分散されることにより、高電気伝導性材料１０が得られる。粉体３は中間ブロック相２のみに分散され、スチレン末端ブロック１には侵入しないため、比較的少ない粉体量で高電気伝導性及び成型加工性に優れ、ローコストな高電気伝導性材料を得ることができる。この構造は高熱伝導性材料においても同じであり、粉体３を高熱伝導性のものに代えるのみで実現できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
末端相に剛直なポリマ相を有し、中間ブロック相に柔軟なゴム相を有するブロック共重合ポリマと、
良好な電気伝導性を持ち、前記ブロック共重合ポリマの前記中間ブロック相に選択的に分散される電気伝導性粉体とを備える高電気伝導性材料。
【請求項２】
前記ブロック共重合ポリマは、両末端部がポリスチレン（Ｓ）相を持つブロックコポリマであり、中間ブロック相にポリブタジエン（Ｂ）を用いたＳＢＳ、ポリイソプレン（Ｉ）を用いたＳＩＳ、ポリエチレン／ブチレン（ＥＢ）を用いたＳＥＢＳ、又はポリエチレン／プロピレンを用いたＳＥＰＳであり、
前記電気伝導性粉体は、金、銀、銅、アルミニウム、鉄、マグネシウム、ニッケル、これら金属の合金、カーボン、又は、グラファイトの少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１記載の高電気伝導性材料。
【請求項３】
末端相に剛直なポリマ相を有し、中間ブロック相に柔軟なゴム相を有するブロック共重合ポリマと、
良好な熱伝導性を持ち、前記ブロック共重合ポリマの前記中間ブロック相に選択的に分散される熱伝導性粉体とを備える高熱伝導性材料。
【請求項４】
前記ブロック共重合ポリマは、両末端部がポリスチレン（Ｓ）相を持つブロックコポリマであり、中間ブロック相にポリブタジエン（Ｂ）を用いたＳＢＳ、ポリイソプレン（Ｉ）を用いたＳＩＳ、ポリエチレン／ブチレン（ＥＢ）を用いたＳＥＢＳ、又はポリエチレン／プロピレンを用いたＳＥＰＳであり、
前記熱伝導性粉体は、金、銀、銅、アルミニウム、鉄、マグネシウム、ニッケル、これら金属の合金、カーボン、グラファイト、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、又は、窒化ケイ素の少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項３記載の高熱伝導性材料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高電気伝導性材料及び高熱伝導性材料に関し、特に、カーボンブラック、金属粉等の電気伝導性粉体の少量をポリマに分散させることによりローコストで高い電気伝導性を得ることのできる電気伝導性材料、及び、グラファイト、窒化ホウ素、窒化アルミニウム等の高熱伝導性粉体をポリマに混合させてローコストで高い熱伝導性を得ることのできる高熱伝導性材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、従来の電気伝導性材料の構造を示す。
図２に示すように、電気伝導性材料２０は、カーボンブラック、金属粉、金属短繊維等の粉体２１（電気伝導性粉体）を単純にポリマ材料２２中に高濃度に分散及び成形して作られている。また、従来の熱伝導性材料の構造も、図２に示す如くであり、熱伝導性粉体としての粉体２１にグラファイト、窒化ホウ素、窒化アルミニウム等を用い、この粉体２１をポリマ材料２２中に分散及び成形して作られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の熱伝導材料及び電気伝導性材料によると、高い電気伝導性や高い熱伝導性を得るには、電気伝導性粉体や熱伝導性粉体を高い濃度で混合する必要がある。ところが、材料自体の粘度及び硬度が上昇し、成形作業が極めて困難になるほか、高価な電気伝導性粉体や熱伝導性粉体を多量に使用することになる。このため、電気伝導性材料及び熱伝導材料の価格低減が図れない。
【０００４】
本発明の目的は、電気伝導性粉体をポリマ中の特定の領域に選択的に分散させることにより、少ない混合量で良好な電気伝導性及び成型加工性を得ることのできる高電気伝導性材料を提供することにある。
【０００５】
本発明の他の目的は、熱伝導性粉体をポリマ中の特定の領域に選択的に分散させることにより、少ない混合量で良好な熱伝導性及び成型加工性をを得ることのできる高熱伝導性材料を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、第１の特徴として、末端相に剛直なポリマ相を有し、中間ブロック相に柔軟なゴム相を有するブロック共重合ポリマと、良好な電気伝導性を持ち、前記ブロック共重合ポリマの前記中間ブロック相に選択的に分散される電気伝導性粉体とを備える高電気伝導性材料を提供する。
【０００７】
この構成によれば、ブロック共重合ポリマの中間ブロック相に電気伝導性粉体が選択的に分散される。この結果、高価な電気伝導性粉体の使用量を少なくしながら、良好な電気伝導性を有する高電気伝導性材料を得ることができる。電気伝導性粉体の使用量を低減できることにより材料コストが低く抑えられ、電気伝導性粉体の混合を低濃度にできるために材料の成型加工性を維持でき、しかも複雑な形状の成形が可能な高電気伝導性材料を得ることができる。
【０００８】
本発明は、上記の目的を達成するため、第２の特徴として、末端相に剛直なポリマ相を有し、中間ブロック相に柔軟なゴム相を有するブロック共重合ポリマと、良好な熱伝導性を持ち、前記ブロック共重合ポリマの前記中間ブロック相に選択的に分散される熱伝導性粉体とを備える高熱伝導性材料を提供する。
【０００９】
この構成によれば、ブロック共重合ポリマの中間ブロック相に熱伝導性粉体が選択的に分散されることにより、高価な熱伝導性粉体の使用量を少なくしながら良好な熱伝導性を有する高熱伝導性材料を得ることができる。熱伝導性粉体の使用量を低減できることにより材料コストが低く抑えられ、熱伝導性粉体の混合を低濃度にできることで材料の成型加工性を維持でき、しかも複雑な形状の成形が可能な高熱伝導性材料を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の高電気伝導性材料及び高熱伝導性材料の構造を示す。
高電気伝導性材料の場合、図１において、ポリマーによる末端相１と柔軟な中間ブロック相２（ポリマーのエラストマー）によりベースポリマを形成し、その中間ブロック相２に選択的に良好な電気伝導性を有する粉体３を高密度に分散させている。粉体３は中間ブロック相２のみに分散するため、比較的少ない量の粉体３で高電気伝導性材料１０を得ることができる。そして、材料全体では、末端相１に粉体３が侵入していないため、全体に占める粉体３の割合は小さく、成型加工性を損なうことも無い。
【００１１】
同様に、高熱伝導性材料は、上記ベースポリマの中間ブロック相２に選択的に良好な熱伝導性を有する粉体３を高密度に分散させることにより作ることができる。粉体３は中間ブロック相２のみに分散するため、比較的少ない量の粉体３で高熱伝導材料（１０）を得ることができる。そして、材料全体では、末端相１に粉体３が侵入していないため、全体に占める粉体３の割合は小さく、成型加工性を損なうことも無い。
【００１２】
上記ベースポリマとして、末端相１に剛直なポリマ相と中間ブロック相２に柔軟なゴム相を有するブロック共重合ポリマ、例えば、両末端部にポリスチレン（Ｓ）相を持つブロックコポリマで、中間ブロック相２にポリブタジエン（Ｂ）を用いたＳＢＳ、ポリイソプレン（Ｉ）を用いたＳＩＳ、ポリエチレン／ブチレン（ＥＢ）を用いたＳＥＢＳ、ポリエチレン／プロピレンを用いたＳＥＰＳを選定する。高電気伝導性材料の場合、上記ベースポリマにカーボンブラックや金属粉等の電気伝導性を有する粉体３を混合して導電性を付与する。この場合、電気伝導性を有する粉体３は、選択したポリマの柔軟な中間ブロック相に選択的に分散されるため、少ない混合量で良好な電気伝導性を得ることができる。電気伝導性の粉体３として、金、銀、銅、アルミニウム、鉄、マグネシウム、ニッケル等の金属、これら金属の合金、更には、カーボン、グラファイトから選ばれる１種或いは２種以上の材料を用いることができる。
【００１３】
一方、高熱伝導性材料を得る場合においても、上記したベースポリマを選択することにより、少ない熱伝導性の粉体３（窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の窒化金属から選ばれる１種或いは２種以上の材料のほか、金、銀、銅、アルミニウム、鉄、マグネシウム、ニッケル等の金属、これら金属の合金、カーボン、グラファイト等の材料）の混合により、良好な熱伝導性を得ることができる。
【００１４】
【実施例】
〔実施例１〕
次に、本発明の実施例について説明する。以下においては、スチレンが末端相、エチレン／プロピレンゴムを有するブロック共重合ＳＥＰＳ（スチレン含有量５０ｖｏｌ％、比重０．９３ｇ／ｃｍ３　）が中間ブロック相のベースポリマを用い、更に、熱伝導性を有する粉体３として窒化ホウ素粒子（平均粒径２０ｎｍ）を用いた場合について説明する。
【００１５】
２軸押出し機を用いて、熱伝導性を有する粉体３としての窒化ホウ素粒子が体積比で４５ｖｏｌ％になるまでベースポリマに混合すると、これら粒子はスチレン端末相ではなく中間ブロック相のＥＰ相に選択的に分散するため、このＥＰ相での粒子濃度は６０ｖｏｌ％以上と非常に高くなる。この結果、この相においては、これら粒子が相互に接触し、１０Ｗ／ｍＫ以上（熱線法を用いた測定法、ＪＩＳ　Ｒ２６１８による）の非常に高い熱伝導率が得られる。一方、末端相を持たない単に均一なエチレン／プロピレンゴムに４５ｖｏｌ％混合した場合は、粒子間の距離が開いてしまい、熱伝導性は５Ｗ／ｍＫ（熱線法を用いた測定ＪＩＳ
Ｒ２６１８）に満たない。
【００１６】
また、熱伝導粒子混合量はポリマ全体として４５ｖｏｌ％であるので、材料の成形加工性を損なうことも無く、製品の生産性を低下させることがない。
【００１７】
〔実施例２〕
電気伝導性材料において、ベースポリマとして、末端相がスチレン、中間ブロック相がエチレン／プロピレンゴムを有するブロック共重合ＳＥＰＳ（スチレン含有量５０％、比重０．９２ｇ／ｃｍ３　）を用い、導電性カーボン粒子（平均粒径３０ｎｍ、ＤＢＰ吸油量４９５ｃｍ３　／１００ｇ〔１５ｇ法〕、ＢＥＴ比表面積１２７０ｍ２　）を用いた場合を説明する。
【００１８】
上記ベースポリマの１００重量部に対し、２軸押出し機を用いてカーボン粒子を２０重量部混合した。その際、カーボン粒子はスチレン端末相ではなく中間ブロック相のＥＰ相に選択的に分散され、このＥＰ相での粒子濃度は２５ｗｔ％以上と非常に高くなった。この結果、中間ブロック相においてはカーボン粒子が相互に接触し、体積抵抗率が１０２　Ωｍ以下（ＪＩＳ　Ｋ６９１１による）の高い電気伝導性が得られた。また、カーボン粒子の混合量がポリマ全体として１７ｗｔ％であるので、材料の成形加工性を損なうことも無く、製品の生産性を低下させることもない。
【００１９】
一方、末端相を持たない単に均一なエチレン／プロピレンゴムにカーボン粒子を２０重量部混合して比較例を作成した。この比較例では、粒子間の距離が開いてしまい、体積抵抗率は１０４　Ωｍ以上（ＪＩＳ　Ｋ６９１１による）になった。
【００２０】
【発明の効果】
以上より明らかなように、本発明の高電気伝導性材料によれば、電気伝導性粉体はブロック共重合ポリマの中間ブロック相に選択的に分散される。これにより、高価な電気伝導性粉体の使用量を少なくしながら良好な熱伝導性を有する電気伝導性粉体を得ることができる。電気伝導性粉体の使用量を低減できることにより材料コストが低く抑えられ、電気伝導性粉体の混合を低濃度にできることで材料の成型加工性を維持でき、しかも複雑な形状の成形が可能な高電気伝導性材料を得ることができる。
【００２１】
また、本発明の高熱伝導性材料によれば、熱伝導性粉体はブロック共重合ポリマの中間ブロック相に選択的に分散される。これにより、高価な熱伝導性粉体の使用量を少なくしながら良好な熱伝導性を有する高熱伝導性材料を得ることができる。熱伝導性粉体の使用量を低減できることにより材料コストが低く抑えられ、熱伝導性粉体の混合を低濃度にできることで材料の成型加工性を維持でき、しかも複雑な形状の成形が可能な高熱伝導性材料を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高電気伝導性材料及び高熱伝導性材料の構造を示す断面図である。
【図２】従来の電気伝導性材料の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１　末端相
２　中間ブロック相
３　粉体
１０　高電気伝導性材料（高熱伝導材料）
１１　粉体
１２　ポリマ材料
２０　電気伝導性材料
【図１】
2004071385.tif 000003
【図２】
2004071385.tif 000004