(57)【要約】【課題】  柔軟性のある低い体積抵抗率の導電性コンパウンドを安定して製造する方法を提供する。【解決手段】  ベース材料と導電性付与剤とを混練して導電性コンパウンドを製造する方法において、混練装置に、まず上記ベース材料を投入して予備混練し、上記ベース材料の温度が、その粘度が安定する領域に達した後、上記導電性付与剤を投入して混練する方法である。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース材料と導電性付与剤とを混練して導電性コンパウンドを製造する方法において、混練装置に、まず上記ベース材料を投入して予備混練し、上記ベース材料の温度が、その粘度が安定する領域に達した後、上記導電性付与剤を投入して混練することを特徴とする導電性コンパウンドの製造方法。
【請求項２】
上記混練装置として加圧ニーダーを使用する請求項１記載の導電性コンパウンドの製造方法。
【請求項３】
上記導電性付与剤としてカーボンブラックを用いる請求項１または２記載の導電性コンパウンドの製造方法。
【請求項４】
上記ベース材料としてエチレンプロピレンゴム、またはエチレン−酢酸ビニル樹脂、もしくは両者の混合物を用いる請求項１〜３いずれかに記載の導電性コンパウンドの製造方法。
【請求項５】
上記ベース材料としてエチレンプロピレンゴムとエチレン−酢酸ビニル樹脂との混合物を用い、上記ベース材料の温度が、その粘度が安定する１０５℃以上である１〜３いずれかに記載の導電性コンパウンドの製造方法。
【請求項６】
加温した加圧ニーダーに、まず、エチレンプロピレンジエン共重合体とエチレン−酢酸ビニル樹脂との混合物からなるベース材料を投入して予備混練し、上記ベース材料の温度が、その粘度が１０〜２０ｐｔｓに安定する１２０℃以上に達した後、上記加圧ニーダーにカーボンブラックを投入して混練することを特徴とする導電性コンパウンドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感圧センサ等に用いられる導電性コンパウンドの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に導電性コンパウンドは、ベース材料となるゴムまたは樹脂材料に導電性付与剤および他の配合剤を混練して製造される。
【０００３】
特にベース材料としてゴムを使用する場合においては、加圧ニーダーやバンバリーミキサー等の密封式混練装置を使用し、ゴム、導電性付与剤などを全量一括投入して混練することで、導電性コンパウンドを製造することが多い。導電性付与剤には、金属粉、グラファイト等があるが、低比重で安価であり、高い導電性が得られるカーボンブラックが多く用いられている。
【０００４】
そして、このように製造された導電性コンパウンドは、後工程にて成形され、様々な製品の導電性部品となる。
【０００５】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１７０８３６号公報
【特許文献２】国際公開第ＷＯ９７／２１２３５号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
混練工程においては、導電性コンパウンドの導電性を均一とすべく、ゴムもしくは樹脂材料に対して導電性付与剤を均一に分散させる必要がある。
【０００８】
導電性の高いカーボンブラックは、一次粒子が枝分かれしながら繋がった構造をしているため、ゴムもしくは樹脂材料中に分散させたときにカーボンブラックの粒子同士のコンタクトが容易となり、これによって導電性が発現される。
【０００９】
しかしながら、このカーボンブラックの繋がりは結合力が弱く、混練によりカーボンブラックを分散させる際、その混練エネルギーにより容易に切断されるため、過度に混練エネルギーを加えた場合、導電性コンパウンドの導電性が損なわれる。
【００１０】
ベース材料に導電性付与剤を多量に混入すれば、導電性コンパウンドの導電性は向上するが、導電性コンパウンドの粘度上昇を招くため、後工程での加工性が低下する。
【００１１】
例えば、感圧センサ等の電極線被覆材料としての導電性コンパウンドの要求性能は、柔軟性があり、かつ鋭敏なセンサ性能を得るため、導電性が高い（＝体積抵抗率が低い）ことである。多量の導電性カーボンブラックを、その繋がりを破壊せずにゴムまたは樹脂材料に均一に分散させるには、混練エネルギーの微妙な調整が必要である。このため、柔軟性のある低い体積抵抗率の導電性コンパウンドを安定して生産することは非常に困難であった。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、柔軟性のある低い体積抵抗率の導電性コンパウンドを安定して製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、ベース材料と導電性付与剤とを混練して導電性コンパウンドを製造する方法において、混練装置に、まず上記ベース材料を投入して予備混練し、上記ベース材料の温度が、その粘度が安定する領域に達した後、上記導電性付与剤を投入して混練する導電性コンパウンドの製造方法である。
【００１４】
請求項２の発明は、上記混練装置として加圧ニーダーを使用する請求項１記載の導電性コンパウンドの製造方法である。
【００１５】
請求項３の発明は、上記導電性付与剤としてカーボンブラックを用いる請求項１または２記載の導電性コンパウンドの製造方法である。
【００１６】
請求項４の発明は、上記ベース材料としてエチレンプロピレンゴム、またはエチレン−酢酸ビニル樹脂、もしくは両者の混合物を用いる請求項１〜３いずれかに記載の導電性コンパウンドの製造方法である。
【００１７】
請求項５の発明は、上記ベース材料としてエチレンプロピレンゴムとエチレン−酢酸ビニル樹脂との混合物を用い、上記ベース材料の温度が、その粘度が安定する１０５℃以上である１〜３いずれかに記載の導電性コンパウンドの製造方法である。
【００１８】
請求項６の発明は、加温した加圧ニーダーに、まず、エチレンプロピレンジエン共重合体とエチレン−酢酸ビニル樹脂との混合物からなるベース材料を投入して予備混練し、上記ベース材料の温度が、その粘度が１０〜２０ｐｔｓに安定する１２０℃以上に達した後、上記加圧ニーダーにカーボンブラックを投入して混練する導電性コンパウンドの製造方法である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、柔軟性のある低い体積抵抗率の導電性コンパウンドを安定して製造できるという優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の好適実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００２１】
まず、加圧ニーダーを図３で説明する。
【００２２】
図３に示すように、本実施の形態に係る製造方法に使用する加圧ニーダー３１は、慣用の密封式混練装置（密封式混練機）の一例である。この加圧ニーダー３１の動作を簡単に説明すると、まず混練に先立ち、防塵カバー３２を開け、加圧蓋３３を上昇した状態で、混合槽３４に混練したい材料を投入する。材料を投入した後、防塵カバー３２を閉め、加圧蓋３３を下降して混合槽３４上部の開口部で一時停止し、ローター３５ａ，３５ｂを回転させる。さらに加圧蓋３３を下限まで下降して停止し、材料の混練を開始する。混練後の材料排出は、ローター３５ｂを中心に混合槽３４をひっくり返すことで行う。
【００２３】
さて、本実施の形態に係る導電性コンパウンドの製造方法は、加温した図３の加圧ニーダー３１に、まずベース材料を投入して所定時間予備混練し、ベース材料の温度が、その粘度が安定する領域に達した後、加圧ニーダー３１に導電性付与剤を投入して上記ベース材料と共に所定時間混練し、ベース材料と導電性付与剤とが混練された導電性コンパウンドを製造する方法である。製造された導電性コンパウンドは、その用途に応じて後工程にて成形され、様々な製品の導電性部品となる。
【００２４】
ベース材料としては、例えば、ゴムとしてのエチレンプロピレンゴム、または樹脂材料としてのエチレン−酢酸ビニル樹脂（ＥＶＡ）、もしくは両者の混合物を用いる。エチレンプロピレンゴムとしては、例えば、エチレン−プロピレン共重合体（ＥＰＭ）、エチレンプロピレンジエン共重合体（ＥＰＤＭ）を使用する。導電性付与剤としては、例えば、導電性カーボンブラックを使用する。
【００２５】
ベース材料として、エチレンプロピレンゴムとエチレン−酢酸ビニル樹脂との混合物を用いる場合、予備混練後（導電性付与剤の投入直前）のベース材料の温度を、その粘度が安定する領域である１０５℃以上、好ましくは１２０℃以上、特に好ましくは１２０〜１４０℃にする。これは、温度が１０５℃未満の場合、ベース材料の粘度が高く、わずかな温度変化によってベース材料の粘度が大きく変わるため、ベース材料中に導電性付与剤を均一に分散させることができず、導電性コンパウンドの体積抵抗率にバラツキが生じるからである。
【００２６】
本実施の形態の作用を説明する。
【００２７】
ベース材料は、加温した加圧ニーダー３１に導電性付与剤より先に投入されて予備混練され、粘度が安定する領域の温度に達することで、充分に粘度が低下した状態、すなわち充分に加温軟化された状態になる。この状態で加圧ニーダー３１にカーボンブラックなどの導電性付与剤を投入して混練することで、導電性付与剤に過剰な混練エネルギーを与えることが防止され、従来のようにベース材料分断時の跳ね上がりにより導電性付与剤が飛散することも防止される。
【００２８】
これにより、周囲や材料の温度条件に影響されることなく、ベース材料に導電性付与剤をその特性を損なわずに（カーボンブラックの一次粒子の繋がりを切断することなく）均一に分散させることができ、柔軟性のある低い体積抵抗率の導電性コンパウンドを安定して生産・製造できる。
【００２９】
上記実施の形態では、密封式混練装置として図３の加圧ニーダー３１を使用する例で説明したが、密封式混練装置としては、慣用のバンバリーミキサーや、図４に示すような連続混練装置４１を使用してもよい。
【００３０】
連続混練装置４１は、材料を下流に送り出しながら混練する２軸平行のスクリューなどを備えた装置本体４２と、装置本体４２の上流側に設けられる主供給口４３と、装置本体４２の下流側に設けられる副供給口４４とを備える。
【００３１】
連続混練装置４１を使用する場合は、まず、加温した装置本体４２の主供給口４３にベース材料を投入して予備混練し、ベース材料の温度が、その粘度が安定する領域に達する位置となる装置本体４２の下流側に副供給口４４を予め設けておき、その副供給口４４に導電性付与剤を投入して上記ベース材料と共に混練すればよい。これにより、連続混練装置４１を使用しても、柔軟性のある低い体積抵抗率の導電性コンパウンドを安定して生産・製造できる。
【００３２】
連続混練装置４１を使用する製造方法は、導電性付与剤の投入位置の選出が必要となるが、図３の加圧ニーダー３１を使用する製造方法に比べると、導電性コンパウンドの量産性に優れている。
【実施例】
【００３３】
（実施例）
１５０℃に加温したオイルを熱媒とした加圧ニーダー３１に、ＥＰＤＭ７０重量部とＥＶＡ３０重量部との混合物からなるベース材料（ポリマー）を投入し、ベース材料の温度が、そのムーニー粘度が１０〜２０ｐｔｓに安定する領域である１２０℃以上となるまで（ポリマーの予備混練時間：１０分）予備混練した。その後、このベース材料１００重量部に対し、導電性カーボンブラック６０重量部と、軟化剤である合成油１０重量部とを投入し、ローター回転速度（回転数）１５ｒｐｍとしてベース材料と共に２分間混練し、導電性コンパウンドを作製した。作製した導電性コンパウンドを後工程にてシート状に加工した。
【００３４】
（比較例）
ポリマーの予備混練時間を３分（ベース材料の温度：９０〜１００℃）とした以外は、実施例と同様にして導電性コンパウンドを作製した。作製した導電性コンパウンドを後工程にてシート状に加工した。
【００３５】
実施例における導電性コンパウンドの各配合剤、各配合量（ｐｈｒ）を表１に示す。
【００３６】
【表１】
2005255930.tif 000002
【００３７】
シート状に加工した各導電性コンパウンドの体積抵抗率（Ωｃｍ）の測定は、４探針法により行った。その結果を図１に示す。
【００３８】
図１に示すように、実施例は、ポリマーの予備混練時間が１０分と十分長く、予備混練後のベース材料の温度が１２０℃以上であり、そのムーニー粘度が１０〜２０ｐｔｓと低く安定していたので、体積抵抗率が約０．７〜０．８３Ωｃｍとバラツキが小さく安定しており、低い体積抵抗率の再現性が良好であることを確認した。
【００３９】
これに対し、比較例は、ポリマーの予備混練時間が３分と短く、予備混練後のベース材料の温度が９０〜１００℃と低かったので、体積抵抗率が約０．７３〜０．９２とバラツキが発生した。
【００４０】
また、実施例と同配合、同設備にて、ポリマーの予備混練なしで加圧ニーダー３１にベース材料を全量一括投入して混練した従来例の場合、ベース材料分断時の跳ね上がりによりカーボンブラックが飛散し、低い体積抵抗率の再現性のある結果が得られなかった。
【００４１】
ここで、予備混練後における実施例のベース材料について測定したムーニー粘度（ｐｔｓ）と温度（℃）の関係を図２に示す。
【００４２】
図２に示すように、実施例のベース材料は、予備混練後の温度が９０〜１００℃においては粘度が高く、わずかな温度変動により粘度が大きく変動してしまう。このため、予備混練後のカーボンブラック分散工程において、カーボンブラックに過大な混練エネルギーが加わり、図１の比較例に示したように、導電性コンパウンドの体積抵抗率のバラツキにつながったと考察される。
【００４３】
これに対し、実施例のベース材料は、予備混練後の温度が１２０℃以上の領域においては粘度が低くて安定しており、多少の温度変動が生じても粘度がほとんど変動しない。このため、図１の実施例に示したように、導電性コンパウンドの体積抵抗率のバラツキが全体に縮小したと考察される。
【００４４】
実施例以外のゴム、あるいは樹脂材料、もしくはゴムと樹脂材料との混合物からなるベース材料を用いる場合には、ベース材料の融点を考慮しつつ、上述と同様の検証を実施してベース材料の粘度が安定する領域の温度を決定する必要がある。
【００４５】
また、実施例において、カーボンブラック投入後のローター回転数を１５ｒｐｍとし、混練時間を２分としたのは、カーボンブラックの一次粒子の繋がりを切断することなく、ベース材料にカーボンブラックを均一に分散させるのに適した数値であったためである。
【００４６】
ローター回転数、混練時間は、使用設備、使用材料により、最適な条件に設定する必要がある。例えば、カーボンブラックをより多量に投入して混練する場合には、カーボンブラックに、より小さい混練エネルギーを長時間与える必要があるため、ローターの回転数を低く、混練時間を長くする必要がある。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明によって得られる導電性コンパウンドは、自動車窓ガラスの電動による自動開閉時において、人体の一部が挟まれることを防止するためなどに使用される感圧センサの電極線被覆材料として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】ベース材料の予備混練時間差による体積抵抗率の結果を示す図である。
【図２】予備混練後における実施例のベース材料の粘度を測定した結果を示す図である。
【図３】加圧ニーダーの一例を示す概略図である。
【図４】連続混練装置による本実施の形態に係る製造方法を説明する図である。
【図１】
2005255930.tif 000003
【図２】
2005255930.tif 000004
【図３】
2005255930.tif 000005
【図４】
2005255930.tif 000006