(57)【要約】  伝導性複合体及び伝導性複合体の製造方法に関する。
2017524801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリックスに分散した、非伝導性中空微粒子及び伝導性充填材を含む伝導性複合体であって、
圧力を加えること又は熱処理することで、前記伝導性複合体に含まれる前記非伝導性中空微粒子及び伝導性充填材が膨張又は変形される、伝導性複合体。
【請求項２】
前記非伝導性中空微粒子は、膨張可能（ｅｘｐａｎｄａｂｌｅ）又は変形可能（ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ）である、請求項１に記載の伝導性複合体。
【請求項３】
前記伝導性充填材は、電気伝導性又は熱伝導性を有する、請求項１に記載の伝導性複合体。
【請求項４】
前記非伝導性中空微粒子は、無機物又は高分子を含む、請求項１に記載の伝導性複合体。
【請求項５】
前記無機物又は高分子は、ガラス、アルミナ、シリカ、ジルコニア、シリコンカーバイド、シリコンナイトライド、ポリエチレン、アクリレート、又はポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）を含む、請求項４に記載の伝導性複合体。
【請求項６】
前記伝導性充填材は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、コバルト（Ｃｏ）、及びこれらの組み合わせからなる群より選択されるもの、あるいは、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラフェン、又は伝導性高分子を含むものである、請求項３に記載の伝導性複合体。
【請求項７】
前記伝導性高分子は、ポリエチレンジオキシチオフェン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）、ポリ（３，４−アルキレンジオキシチオフェン）、ポリ（３，４−ジアルキルチオフェン）、ポリ（３，４−ジアルコキシチオフェン）、ポリ（３，４−シクロアルキルチオフェン）、及びこれらの組み合わせからなる群より選択されるものを含む、請求項６に記載の伝導性複合体。
【請求項８】
前記伝導性充填材の大きさは５０μｍ以下である、請求項１に記載の伝導性複合体。
【請求項９】
前記伝導性複合体１００重量部に対する前記伝導性充填材の重量部が１〜６０重量部である、請求項１に記載の伝導性複合体。
【請求項１０】
前記マトリックスは、セルロース、ラテックス、ポリ酢酸ビニル、ビニル系、アクリル系、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアミド、ポリスルホン、ポリイミド、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、尿素樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリクロロプレン、スチレンブタジエンゴム、ポリイソブチレン、シリコーン樹脂、エポキシ変性シリコーン樹脂、及びこれらの組み合わせからなる群より選択されるものを含む、請求項１に記載の伝導性複合体。
【請求項１１】
伝導性充填材及び非伝導性中空微粒子をマトリックスの分散液に分散させて液状の混合物を収得し、
前記液状の混合物を熱処理することで前記非伝導性中空微粒子を膨張又は変形させ、
前記熱処理された混合物を乾燥及び／又は硬化させることを含む、伝導性複合体の製造方法。
【請求項１２】
伝導性充填材及び非伝導性中空微粒子をマトリックスの分散液に分散させて液状の混合物を収得し、
前記液状の混合物の乾燥及び／又は硬化中に圧力を加えること又は熱処理することで、前記非伝導性中空微粒子及び伝導性充填材を膨張又は変形させることを含む、伝導性複合体の製造方法。
【請求項１３】
前記乾燥及び／又は硬化は、１５０℃以下の温度で行われる、請求項１１又は１２に記載の伝導性複合体の製造方法。
【請求項１４】
前記マトリックスは、セルロース、ラテックス、ポリ酢酸ビニル、ビニル系、アクリル系、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアミド、ポリスルホン、ポリイミド、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、尿素樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリクロロプレン、スチレンブタジエンゴム、ポリイソブチレン、シリコーン樹脂、エポキシ変性シリコーン樹脂、及びこれらの組み合わせからなる群より選択されるものを含む、請求項１１又は１２に記載の伝導性複合体の製造方法。
【請求項１５】
前記液状の混合物は、増粘剤、酸化防止剤、又は界面活性剤をさらに含む、請求項１１又は１２に記載の伝導性複合体の製造方法。
【請求項１６】
前記液状の混合物は、基材上に塗布されるものを含む、請求項１１又は１２に記載の伝導性複合体の製造方法。
【請求項１７】
前記基材は、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂（ＡＢＳ）、バルクモールディングコンパウンド（ＢＭＣ）、シートモールディングコンパウンド（ＳＭＣ）、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）、ポリスチレン（ＰＳ）、反応射出成形（ＲＩＭ）、熱硬化性樹脂、ポリカーボネート、及びこれらの組み合わせからなる群より選択されるものを含む、請求項１６に記載の伝導性複合体の製造方法。
【請求項１８】
前記塗布は、噴射又はコーティングにより行われる、請求項１６に記載の伝導性複合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、伝導性複合体及び前記伝導性複合体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高分子材料は、一般的に安価であり、金属又はセラミック材料に比べて加工性と取扱性に優れているものと知られている。このような特性により、産業分野だけでなく、日常生活においても、従来に適用されていた他の材料を次第に高分子材料に取り替えてきた。しかしながら、単一相の高分子材料のみで金属又はセラミック材料の持つ固有な特性（例えば、電気伝導性、熱伝導性、磁性など）を取り替えるには限界がある。このような問題を克服し、高分子材料の有する長所を活かすと同時に、高分子自体とは異なる特性を有する材料を具体化する方法として、高分子マトリックスに与えようとする特性を有する充填材を分散させることで複合体を形成する方法が用いられている。
【０００３】
例えば、絶縁体である高分子に電気伝導性充填材を分散させることで伝導性複合体を作ることができる。電気伝導性充填材として、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラフェン、又は金属微粒子などが例として挙げられ、そのうち何れか１つ又は２つ以上をエポキシ又はウレタンなどの良く知られた高分子マトリックスに分散させれば、電気伝導性を帯びると共に高分子マトリックスの特性を有する複合体を具体化することができる。上記の方法で目的に応じて適切な充填材を用いれば、マトリックスの磁気的、電気的、及び光学的特性も調節することができる。産業の発達により様々な形態や特性を有する複合体への需要が増え、それを満たすための充填材の種類はますます多様化しており、その数も増えている。しかしながら、かかる高分子マトリックスに充填材を分散させて前記特性を保有する複合体を具体化する方法を実施する過程において、いくつかの問題がある。
【０００４】
直面する問題の１つは、前記特性を発現させるためには充填材の投入量を一定水準（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  ｖａｌｕｅ）以上に上げなければならないが、前記充填材の投入量が増えるほど、複合体の重量が増加するという問題点がある。上記の問題は、金属材料を充填材として用いる複合体の場合に目立つ。現代、高速に発展している電子及び自動車産業において新規開発される製品及び部品が備えるべき特徴として、軽量化が必須条件である点を考慮すると、高分子複合体の適用領域をより拡大し、主要産業の競争力を高めるために、軽く高性能の充填材を開発することによって、複合体における充填材の投入量を減らす努力が必要である。
【０００５】
高分子マトリックスに金属充填材を用いて複合体を製造するにあたり、他の問題は、マトリックスに充填材を分散させる過程にある。これは、一般的に、低比重の高分子マトリックスと高比重の金属充填材との大きな比重の差に起因する。マトリックス内に分散させた金属充填材の粒子が、時間の経過に従い、互いに凝ったり、液状のマトリックスの下に沈殿して特性が変質してしまうという問題が表れる。上記の問題を解決する方法として、マトリックスと親和度の高い有機分子を金属の表面に付着した形態の充填材を製造して用いる方法があるが、充填材の製造に必要な工程が増えるので、生産性が低下してしまうという問題がある。
【０００６】
また、他の問題は、高分子マトリックスに投入する充填材の量を増加させるほど、複合体の特性は充填材固有の特性に近くなるが、マトリックス固有の特性はなくなるということである。しかし、複合体において開発しようとすることは、その複合体を構成する主な成分、言わば充填材とマトリックスそれぞれの固有な特性を同時に有する一体化した１つの新たな材料を得ることである。多数の他成分からなる複合材料において、一部成分の場合、微量にて材料の物性を十分に調節できる場合もあるが、そうでない場合もある。後者の例として、絶縁体である高分子マトリックスに伝導性充填材を投入することで、電気伝導性を帯びた複合体を具体化する場合が挙げられる。接着性のあるマトリックスに金属性充填材をパーコレーション閾値（ｐｅｒｃｏｌａｔｉｏｎ  ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）以上に投入する場合、複合体の電気伝導性は急激に増加してから緩慢な増加傾向が持続されるが、マトリックスの接着性は、充填材投入量の増加と共に持続的に低下する。従って、この場合も、上述した軽量化問題の場合と同様に、マトリックスの基本特性の低下を最小化しながら電気伝導性を極大化する組成の設計が好ましい。
【０００７】
殆どの高分子ベースの電気伝導性接着剤の場合、伝導性充填材として銀（Ａｇ）粒子又は銀がめっきされた銅（Ｃｕ）粒子が用いられている。かかる形態の複合体の場合、全複合体の重量で伝導性充填材の占める比重は７０重量％〜８５重量％と非常に高い水準である。従って、上述した問題を解決するためだけでなく、高価な銀（Ａｇ）の使用量を減らすことで製品の価格を安くできる方案が切実に求められている。産業分野において高分子ベースの伝導性複合体の適用領域を拡大するためには、軽く高性能であると共に安価な伝導性充填材の開発が必要である。
【０００８】
一方、韓国公開特許第２００４−０００５９９３号には、１つ以上の非伝導性相と内部に分布された伝導性粒子により構成されたマトリックスを含む複合材料で製造された溶接スラットについて開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】韓国公開特許第２００４−０００５９９３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本願は、伝導性複合体及び伝導性複合体の製造方法を提供することを目的としている。
【００１１】
しかし、本願が解決しようとする課題は、上記に言及した課題に限定されるものではなく、言及されていない他の課題は、以下の記載から当業者にとって明確に理解されるはずである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願の第１の側面は、マトリックスに分散した、非伝導性中空微粒子及び伝導性充填材を含む伝導性複合体であって、圧力を加えること又は熱処理することで、前記伝導性複合体に含まれた前記非伝導性中空微粒子及び伝導性充填材が膨張又は変形される、伝導性複合体を提供する。
【００１３】
本願の第２の側面は、伝導性充填材及び非伝導性中空微粒子をマトリックスの分散液に分散させて液状の混合物を収得し、前記液状の混合物を熱処理することで前記非伝導性中空微粒子を膨張又は変形させ、前記熱処理された混合物を乾燥及び／又は硬化させることを含む、伝導性複合体の製造方法を提供する。
【００１４】
本願の第３の側面は、伝導性充填材及び非伝導性中空微粒子をマトリックスの分散液に分散させて液状の混合物を収得し、前記液状の混合物の乾燥及び／又は硬化中に圧力を加えること又は熱処理することで、前記非伝導性中空微粒子及び伝導性充填材を膨張又は変形させることを含む、伝導性複合体の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
上述した課題を解決するための手段の何れか１つによれば、高分子ベースの伝導性複合体において、金属充填材の投入量を減らして製品の重量を減らすことによって、製品の取扱性を向上させ、軽量化が求められる製品の適用性を向上させることができる。また、低比重の伝導性充填材を適用することによって、従来の金属充填材の問題点であったマトリックスとの大きな比重差による充填材分散の技術的な困難性を解決することができ、高価な金属の使用量を最少化することで最終製品の原価を安くすることができる。さらに、従来と同様な電気伝導性複合体を具体化するにおいて、従来に比べて少量の充填材を用いることで、多量の充填材投入によるマトリックス固有の特性を失うという従来技術の問題点を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本願の一具体例において、非伝導性中空微粒子の構造を示すイメージである。
【図２】本願の一具体例において、コアシェル形態の伝導性充填材の構造を示すイメージである。
【図３】本願の一具体例において、加熱前の伝導性複合体の構造を示すイメージである。
【図４】本願の一具体例において、加熱後の伝導性複合体の構造を示すイメージである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下では、添付した図面を参照しながら、本願の属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施できるように本願の実施例を詳しく説明する。ところが、本願は、様々な異なる形態で具体化されることができ、ここで説明する実施例に限定されるものではない。そして、図面において、本願を明確に説明するために、説明とは関係ない部分は省略しており、明細書全体に亘って類似した部分に対しては類似した図面符号を付けている。
【００１８】
本願の明細書全体において、ある部分が他の部分と「連結」されているという場合、これは「直接的に連結」されている場合だけでなく、その中間に他の素子を介して「電気的に連結」されている場合も含む。
【００１９】
本願の明細書全体において、ある部材が他の部材の「上に」位置しているという場合、これは、ある部材が他の部材に接している場合だけでなく、両部材の間にまた他の部材が存在する場合も含む。
【００２０】
本願の明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」という場合、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。
【００２１】
本願の明細書全体において用いられる程度の用語「約」、「実質的に」などは、言及された意味に固有の製造及び物質許容誤差が提示される場合、その数値で、又はその数値に近接した意味として用いられ、本願の理解を助けるために、適確であるか絶対的な数値が言及された開示内容を非良心的な侵害者が不当に用いることを防止するために用いられる。
【００２２】
本願の明細書全体において用いられる程度の用語「〜（する）ステップ」又は「〜のステップ」は、「〜のためのステップ」を意味していない。
【００２３】
本願の明細書全体において、マーカッシュ形式の表現に含まれた「これらの組み合わせ（たち）」という用語は、マーカッシュ形式の表現に記載された構成要素からなる群より選択される１つ以上の混合又は組み合わせを意味するものであり、前記構成要素からなる群より選択される１つ以上を含むことを意味する。
【００２４】
本願の明細書全体において、「Ａ及び／又はＢ」の記載は、「Ａ又はＢ、あるいはＡ及びＢ」を意味する。
【００２５】
以下、本願の具体例を詳しく説明するが、本願がこれに限定されるものではない。
【００２６】
本願の第１の側面は、マトリックスに分散した、非伝導性中空微粒子及び伝導性充填材を含む伝導性複合体であって、圧力を加えること又は熱処理することで、前記伝導性複合体に含まれた前記非伝導性中空微粒子及び伝導性充填材が膨張又は変形されたものである、伝導性複合体を提供する。
【００２７】
本願の一具体例において、前記伝導性複合体は、前記伝導性充填材及び前記非伝導性中空微粒子をマトリックスの分散液に分散させて形成された液状混合物を乾燥及び／又は硬化する過程で、圧力を加えること又は熱処理することで、前記非伝導性及び前記伝導性中空微粒子が膨張又は変形されたものである。
【００２８】
本願の一具体例において、前記非伝導性中空微粒子は、膨張（ｅｘｐａｎｄａｂｌｅ）又は変形可能（ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ）であり得るが、これに限定されるものではない。前記膨張又は変形可能な非伝導性中空微粒子は、形状の変更が容易な充填材粒子として、粒子の内部に空の空間を有する高分子粒子であり、熱を加えることで容易に膨張させることができ、高分子材質であるため機械的な圧力下においても壊れ難く、中空の空間を有するので、同じ材質の中実の粒子に比べて形状の変更が容易であり、且つ膨張可能である。
【００２９】
本願の一具体例において、前記伝導性充填材は、電気伝導性又は熱伝導性を有し得るが、これに限定されるものではない。
【００３０】
本願の一具体例において、前記非伝導性中空微粒子は、無機物又は高分子を含み得るが、これに限定されるものではない。例えば、前記無機物又は高分子は、ガラス、アルミナ、シリカ、ジルコニア、シリコンナイトライド（ＳｉＮ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ポリエチレン、アクリレート、又はポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）を含み得るが、これに限定されるものではない。
【００３１】
本願の一具体例において、前記伝導性充填材は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、コバルト（Ｃｏ）、及びこれらの組み合わせからなる群より選択されるもの、あるいは、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラフェン、又は伝導性高分子を含むものであり得るが、これに限定されるものではない。例えば、前記伝導性高分子は、ポリエチレンジオキシチオフェン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）、ポリ（３，４−アルキレンジオキシチオフェン）、ポリ（３，４−ジアルキルチオフェン）、ポリ（３，４−ジアルコキシチオフェン）、ポリ（３，４−シクロアルキルチオフェン）、及びこれらの組み合わせからなる群より選択されるものを含み得るが、これに限定されるものではない。
【００３２】
本願の一具体例において、前記伝導性充填材の大きさは約５０μｍ以下であり得るが、これに限定されるものではない。例えば、前記伝導性充填材の大きさは、約５０μｍ以下、約０．０１μｍ〜約５０μｍ、約０．０１μｍ〜約４５μｍ、約０．０１μｍ〜約４０μｍ、約０．０１μｍ〜約３５μｍ、約０．０１μｍ〜約３０μｍ、約０．０１μｍ〜約２５μｍ、約０．０１μｍ〜約２０μｍ、約０．０１μｍ〜約１５μｍ、約０．０１μｍ〜約１０μｍ、約１０μｍ〜約５０μｍ、約１５μｍ〜約５０μｍ、約２０μｍ〜約５０μｍ、約２５μｍ〜約５０μｍ、約３０μｍ〜約５０μｍ、約３５μｍ〜約５０μｍ、約４０μｍ〜約５０μｍ、又は約４５μｍ〜約５０μｍであり得るが、これに限定されるものではない。
【００３３】
本願の一具体例において、前記伝導性複合体約１００重量部に対する前記伝導性充填材及び前記非伝導性中空微粒子それぞれの含量が約１〜約６０重量部であり得るが、これに限定されるものではない。例えば、前記伝導性複合体約１００重量部に対する前記伝導性充填材の重量部は、約１〜約６０重量部、約１〜約５０重量部、約１〜約４０重量部、約１〜約３０重量部、約１〜約２０重量部、約１〜約１０重量部、約１０〜約６０重量部、約１０〜約５０重量部、約１０〜約４０重量部、約１０〜約３０重量部、約１０〜約２０重量部、約２０〜約６０重量部、約２０〜約５０重量部、約２０〜約４０重量部、約２０〜約３０重量部、約３０〜約６０重量部、約３０〜約５０重量部、約３０〜約４０重量部、約４０〜約６０重量部、又は約４０〜約５０重量部であり得るが、これに限定されるものではない。
【００３４】
本願の一具体例において、前記マトリックスは、阿膠、ゼラチン、アルブミン、カゼイン、澱粉、セルロース、複合多糖類、ラテックス、ポリ酢酸ビニル、ビニル系、アクリル系、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアミド、ポリスルホン、ポリイミド、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、尿素樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂（又はポリウレタン）、ポリクロロプレン、スチレンブタジエンゴム、ポリイソブチレン、シリコーン樹脂、エポキシ変性シリコーン樹脂、及びこれらの組み合わせからなる群より選択されるものを含み得るが、これに限定されるものではない。
【００３５】
例えば、前記マトリックスの分散液は、前記マトリックス成分を適切な溶媒に溶解又は分散させたものであり、前記溶媒は、水、低級アルコール、又は適切な有機溶媒（非制限的な例：ケトン類など）を含み得るが、これに限定されるものではない。
【００３６】
本願の一具体例において、前記伝導性充填材及び前記非伝導性中空微粒子をマトリックスに分散させて形成した液状混合物を乾燥及び／又は硬化する過程において、熱処理は約１５０℃以下で行われ得るが、これに限定されるものではない。例えば、前記熱処理温度の範囲は、約１５０℃以下、常温〜約１５０℃、常温〜約１４０℃、常温〜約１３０℃、常温〜約１２０℃、常温〜約１１０℃、常温〜約１００℃、又は常温〜約８０℃であり得るが、これに限定されるものではない。例えば、前記乾燥及び／又は硬化温度の範囲は、約１５０℃以下、常温〜約１５０℃、常温〜約１４０℃、常温〜約１３０℃、常温〜約１２０℃、常温〜約１１０℃、常温〜約１００℃、又は常温〜約８０℃であり得るが、これに限定されるものではない。例えば、前記熱処理温度の範囲は、約１５０℃以下、常温〜約１５０℃、常温〜約１４０℃、常温〜約１３０℃、常温〜約１２０℃、常温〜約１１０℃、常温〜約１００℃、又は常温〜約８０℃であり得るが、これに限定されるものではない。例えば、前記マトリックスがポリウレタンを含む場合、前記乾燥及び／又は硬化の適正温度は、約１５０℃以下、常温〜約１５０℃、常温〜約１４０℃、常温〜約１３０℃、常温〜約１２０℃、常温〜約１１０℃、常温〜約１００℃、約４０℃〜約１５０℃、約４０℃〜約１４０℃、約４０℃〜約１３０℃、約４０℃〜約１２０℃、約４０℃〜約１１０℃、又は約４０℃〜約１００℃であり得るが、これに限定されるものではない。例えば、前記マトリックスがエポキシ変性シリコーンを含む場合、前記乾燥及び／又は硬化の適正温度は、約１５０℃以下、常温〜約１５０℃、常温〜約１４０℃、常温〜約１３０℃、常温〜約１２０℃、常温〜約１１０℃、常温〜約１００℃、約４０℃〜約１５０℃、約４０℃〜約１４０℃、約４０℃〜約１３０℃、約４０℃〜約１２０℃、約４０℃〜約１１０℃、約４０℃〜約１００℃、約６０℃〜約１５０℃、約６０℃〜約１４０℃、約６０℃〜約１３０℃、約６０℃〜約１２０℃、約８０℃又は約８０℃超過〜約１５０℃、約８０℃又は約８０℃超過〜約１４０℃、約８０℃又は約８０℃超過〜約１３０℃、約８０℃又は約８０℃超過〜約１２０℃、約９０℃〜約１５０℃、約９０℃〜約１４０℃、約９０℃〜約１３０℃、約９０℃〜約１２０℃、約１００℃〜約１５０℃、約１００℃〜約１４０℃、約１００℃〜約１３０℃、又は約１００℃〜約１２０℃であり得るが、これに限定されるものではない。
【００３７】
本願の一具体例において、前記伝導性複合体は、前記伝導性複合体のパーコレーション閾値が減少したものであり得るが、これに限定されるものではない。パーコレーション閾値とは、伝導性充填材を含むコーティング剤において、伝導性充填材の含量を低い値から高い値へと徐々に高めていく際、前記コーティング剤が電気不導体から伝導体へと転移する地点の伝導性充填剤の含量を示す地点をいう。かかるパーコレーション閾値が低いほど、伝導性充填材の含量が低い伝導性コーティング剤の具体化が可能であり、これは、相対的に安い価格の製品が生産できるということを意味し得るが、これに限定されるものではない。
【００３８】
本願の一具体例において、前記伝導性複合体は、伝導性接着剤、伝導性インク、電磁波遮蔽用コーティング剤、伝導性シーリング剤、又は伝導性現場成形ガスケット（ｆｏｒｍｅｄ  ｉｎ  ｐｌａｃｅ  ｇａｓｋｅｔ）に用いられ得るが、これに限定されるものではない。
【００３９】
本願の第２の側面は、伝導性充填材及び非伝導性中空微粒子をマトリックスの分散液に分散させて液状の混合物を収得し、前記液状の混合物を熱処理することで前記非伝導性中空微粒子を膨張又は変形させ、前記熱処理された混合物を乾燥及び／又は硬化させることを含む、伝導性複合体の製造方法を提供する。
【００４０】
本願の第１の側面と重複する部分については詳細な説明を省略しているが、本願の第１の側面について説明した内容は、本願の第２の側面でその説明が省略されていても同様に適用され得る。
【００４１】
本願の一具体例において、上記した乾燥及び／又は硬化において、溶剤がある場合は、乾燥（溶剤蒸発）及びマトリックスの硬化が同時に行われ、溶剤がない場合は、硬化が行われ得るが、これに限定されるものではない。
【００４２】
本願の一具体例において、前記熱処理は、約１５０℃以下の温度で行われ得るが、これに限定されるものではない。例えば、前記熱処理温度の範囲は、約１５０℃以下、常温〜約１５０℃、常温〜約１４０℃、常温〜約１３０℃、常温〜約１２０℃、常温〜約１１０℃、常温〜約１００℃、又は常温〜約８０℃であり得るが、これに限定されるものではない。
【００４３】
本願の一具体例において、前記乾燥及び／又は硬化は、約１５０℃以下の温度で行われ得るが、これに限定されるものではない。例えば、前記乾燥及び／又は硬化温度の範囲は、約１５０℃以下、常温〜約１５０℃、常温〜約１４０℃、常温〜約１３０℃、常温〜約１２０℃、常温〜約１１０℃、常温〜約１００℃、又は常温〜約８０℃であり得るが、これに限定されるものではない。
【００４４】
本願の一具体例において、前記伝導性複合体の乾燥及び／又は硬化温度は、マトリックスとして用いられる物質の種類及び／又は特性に応じて乾燥及び／又は硬化の適正温度が存在し、例えば、前記マトリックスがポリウレタンを含む場合、前記乾燥及び／又は硬化の適正温度は、約１５０℃以下、常温〜約１５０℃、常温〜約１４０℃、常温〜約１３０℃、常温〜約１２０℃、常温〜約１１０℃、常温〜約１００℃、約４０℃〜約１５０℃、約４０℃〜約１４０℃、約４０℃〜約１３０℃、約４０℃〜約１２０℃、約４０℃〜約１１０℃、又は約４０℃〜約１００℃であり得るが、これに限定されるものではない。例えば、前記マトリックスがエポキシ変性シリコーンを含む場合、前記乾燥及び／又は硬化の適正温度は、約１５０℃以下、常温〜約１５０℃、常温〜約１４０℃、常温〜約１３０℃、常温〜約１２０℃、常温〜約１１０℃、常温〜約１００℃、約４０℃〜約１５０℃、約４０℃〜約１４０℃、約４０℃〜約１３０℃、約４０℃〜約１２０℃、約４０℃〜約１１０℃、約４０℃〜約１００℃、約６０℃〜約１５０℃、約６０℃〜約１４０℃、約６０℃〜約１３０℃、約６０℃〜約１２０℃、約８０℃又は約８０℃超過〜約１５０℃、約８０℃又は約８０℃超過〜約１４０℃、約８０℃又は約８０℃超過〜約１３０℃、約８０℃又は約８０℃超過〜約１２０℃、約９０℃〜約１５０℃、約９０℃〜約１４０℃、約９０℃〜約１３０℃、又は約９０℃〜約１２０℃、約１００℃〜約１５０℃、約１００℃〜約１４０℃、約１００℃〜約１３０℃、又は約１００℃〜約１２０℃であり得るが、これに限定されるものではない。
【００４５】
本願の一具体例において、前記マトリックスは、セルロース、ラテックス、ポリ酢酸ビニル、ビニル系、アクリル系、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアミド、ポリスルホン、ポリイミド、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、尿素樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂（又はポリウレタン）、ポリクロロプレン、スチレンブタジエンゴム、ポリイソブチレン、シリコーン樹脂、エポキシ変性シリコーン樹脂、及びこれらの組み合わせからなる群より選択されるものを含み得るが、これに限定されるものではない。
【００４６】
例えば、前記マトリックスの分散液は、前記マトリックス成分を適切な溶媒に溶解又は分散させたものであり、前記溶媒は、水、低級アルコール、又は適切な有機溶媒（非制限的な例：ケトン類など）を含み得るが、これに限定されるものではない。
【００４７】
本願の一具体例において、前記液状の混合物は、添加剤として増粘剤、酸化防止剤、又は界面活性剤をさらに含み得るが、これに限定されるものではない。例えば、前記増粘剤、前記酸化防止剤、又は前記界面活性剤は、前記製造過程中に中空微粒子及び伝導性充填材と共に投入され、マトリックスの分散液に分散させて製造され得るが、これに限定されるものではない。
【００４８】
本願の一具体例において、前記液状の混合物は、基材上に塗布されるものを含み得るが、これに限定されるものではない。例えば、前記基材は、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂（ＡＢＳ）、バルクモールディングコンパウンド（ＢＭＣ）、シートモールディングコンパウンド（ＳＭＣ）、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）、ポリスチレン（ＰＳ）、反応射出成形（ｒｅａｃｔｉｏｎ  ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  ｍｏｌｄｉｎｇ、ＲＩＭ）、熱硬化性樹脂、ポリカーボネート、及びこれらの組み合わせからなる群より選択されるものを含み得るが、これに限定されるものではない。また、例えば、前記塗布は、噴射又はコーティングにより行われ得るが、これに限定されるものではない。
【００４９】
本願の一具体例において、前記伝導性複合体約１００重量部に対する前記伝導性充填材及び前記非伝導性中空微粒子それぞれの含量が約１〜約６０重量部であり得るが、これに限定されるものではない。例えば、前記伝導性複合体約１００重量部に対する前記伝導性充填材の重量部は、約１〜約６０重量部、約１〜約５０重量部、約１〜約４０重量部、約１〜約３０重量部、約１〜約２０重量部、約１〜約１０重量部、約１０〜約６０重量部、約１０〜約５０重量部、約１０〜約４０重量部、約１０〜約３０重量部、約１０〜約２０重量部、約２０〜約６０重量部、約２０〜約５０重量部、約２０〜約４０重量部、約２０〜約３０重量部、約３０〜約６０重量部、約３０〜約５０重量部、約３０〜約４０重量部、約４０〜約６０重量部、又は約４０〜約５０重量部であり得るが、これに限定されるものではない。
【００５０】
本願の第３の側面は、伝導性充填材及び非伝導性中空微粒子をマトリックスの分散液に分散させて液状の混合物を収得し、前記液状の混合物を乾燥及び／又は硬化中に圧力を加えること又は熱処理することで、前記非伝導性中空微粒子及び伝導性充填材を膨張又は変形させることを含む、伝導性複合体の製造方法を提供する。
【００５１】
本願の第１の側面と重複する部分については詳細な説明を省略しているが、本願の第１の側面について説明した内容は、本願の第３の側面でその説明が省略されていても同様に適用され得る。
【００５２】
本願の一具体例において、上記した乾燥及び／又は硬化において、溶剤がある場合は、乾燥（溶剤蒸発）及びマトリックスの硬化が同時に行われ、溶剤がない場合は、硬化が行われ得るが、これに限定されるものではない。
【００５３】
本願の一具体例において、前記乾燥及び／又は硬化は、約１５０℃以下の温度で行われ得るが、これに限定されるものではない。
【００５４】
本願の一具体例において、前記乾燥及び／又は硬化する過程における熱処理は、１５０℃以下で行われ得るが、これに限定されるものではない。例えば、前記乾燥及び／又は硬化温度の範囲は、約１５０℃以下、常温〜約１５０℃、常温〜約１４０℃、常温〜約１３０℃、常温〜約１２０℃、常温〜約１１０℃、常温〜約１００℃、又は常温〜約８０℃であり得るが、これに限定されるものではない。
【００５５】
本願の一具体例において、前記伝導性複合体の乾燥及び／又は硬化温度は、マトリックスとして用いられる物質の種類及び／又は特性に応じて乾燥及び／又は硬化の適正温度が存在し、例えば、前記マトリックスがポリウレタンを含む場合、前記乾燥及び／又は硬化の適正温度は、約１５０℃以下、常温〜約１５０℃、常温〜約１４０℃、常温〜約１３０℃、常温〜約１２０℃、常温〜約１１０℃、常温〜約１００℃、約４０℃〜約１５０℃、約４０℃〜約１４０℃、約４０℃〜約１３０℃、約４０℃〜約１２０℃、約４０℃〜約１１０℃、又は約４０℃〜約１００℃であり得るが、これに限定されるものではない。例えば、前記マトリックスがエポキシ変性シリコーンを含む場合、前記乾燥及び／又は硬化の適正温度は、約１５０℃以下、常温〜約１５０℃、常温〜約１４０℃、常温〜約１３０℃、常温〜約１２０℃、常温〜約１１０℃、常温〜約１００℃、約４０℃〜約１５０℃、約４０℃〜約１４０℃、約４０℃〜約１３０℃、約４０℃〜約１２０℃、約４０℃〜約１１０℃、約４０℃〜約１００℃、約６０℃〜約１５０℃、約６０℃〜約１４０℃、約６０℃〜約１３０℃、約６０℃〜約１２０℃、約８０℃又は約８０℃超過〜約１５０℃、約８０℃又は約８０℃超過〜約１４０℃、約８０℃又は約８０℃超過〜約１３０℃、約８０℃又は約８０℃超過〜約１２０℃、約９０℃〜約１５０℃、約９０℃〜約１４０℃、約９０℃〜約１３０℃、又は約９０℃〜約１２０℃、約１００℃〜約１５０℃、約１００℃〜約１４０℃、約１００℃〜約１３０℃、又は約１００℃〜約１２０℃であり得るが、これに限定されるものではない。
【００５６】
本願の一具体例において、前記マトリックスは、阿膠、ゼラチン、アルブミン、カゼイン、澱粉、セルロース、複合多糖類、ラテックス、ポリ酢酸ビニル、ビニル系、アクリル系、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアミド、ポリスルホン、ポリイミド、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、尿素樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリクロロプレン、スチレンブタジエンゴム、ポリイソブチレン、シリコーン樹脂、エポキシ変性シリコーン樹脂、及びこれらの組み合わせからなる群より選択されるものを含み得るが、これに限定されるものではない。例えば、前記マトリックスの分散液は、前記マトリックス成分を適切な溶媒に溶解又は分散させたものであり、前記溶媒は、水、低級アルコール、又は適切な有機溶媒（非制限的な例：ケトン類など）を含み得るが、これに限定されるものではない。
【００５７】
本願の一具体例において、前記液状の混合物は、添加剤として増粘剤、酸化防止剤、又は界面活性剤をさらに含み得るが、これに限定されるものではない。例えば、前記増粘剤、前記酸化防止剤、又は前記界面活性剤は、前記製造過程中に中空微粒子及び伝導性充填材と共に投入され、マトリックスの分散液に分散させて製造され得るが、これに限定されるものではない。
【００５８】
本願の一具体例において、前記液状の混合物は、基材上に塗布されるものを含み得るが、これに限定されるものではない。例えば、前記基材は、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂（ＡＢＳ）、バルクモールディングコンパウンド（ＢＭＣ）、シートモールディングコンパウンド（ＳＭＣ）、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）、ポリスチレン（ＰＳ）、反応射出成形（ｒｅａｃｔｉｏｎ  ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  ｍｏｌｄｉｎｇ、ＲＩＭ）、熱硬化性樹脂、ポリカーボネート、及びこれらの組み合わせからなる群より選択されるものを含み得るが、これに限定されるものではない。また、例えば、前記塗布は、噴射又はコーティングにより行われ得るが、これに限定されるものではない。
【００５９】
本願の一具体例において、前記伝導性複合体約１００重量部に対する前記伝導性充填材及び前記非伝導性中空微粒子それぞれの含量が約１〜約６０重量部であり得るが、これに限定されるものではない。例えば、前記伝導性複合体約１００重量部に対する前記伝導性充填材の重量部は、約１〜約６０重量部、約１〜約５０重量部、約１〜約４０重量部、約１〜約３０重量部、約１〜約２０重量部、約１〜約１０重量部、約１０〜約６０重量部、約１０〜約５０重量部、約１０〜約４０重量部、約１０〜約３０重量部、約１０〜約２０重量部、約２０〜約６０重量部、約２０〜約５０重量部、約２０〜約４０重量部、約２０〜約３０重量部、約３０〜約６０重量部、約３０〜約５０重量部、約３０〜約４０重量部、約４０〜約６０重量部、又は約４０〜約５０重量部であり得るが、これに限定されるものではない。
【００６０】
高分子ベースの伝導性複合体を製造する一般的な過程は、次の通りである。高分子マトリックスに異なる性質を付け加えるために、マトリックスとは異なる材質の充填材をマトリックス内に分散させる。このとき、分散液の液状状態の安全性、塗布性、作業の便利性だけでなく、硬化及び／又は乾燥過程の速度調節性、及び硬化後の物性（例えば、接着力、接着耐久性、表面硬度などの機械的物性）などを始めとするその他に求められる特性を発現させるために、必要に応じて適切な添加物を添加し得る。かかる複合体は、初期に液状の形態として作られ、容器に保管される。液状の複合体が対象物に適用された後は、各製品に合わせて定められた方法と時間に従って乾燥及び／又は硬化され、最終的に設計された性能が発揮されるように措置される。
【００６１】
金属充填材を用いた複合体の場合、重いため材料自体の取扱性が悪く、軽量化が必要な製品又は部品への適用が困難であるという問題があり、マトリックス内での分散が難しいなどの問題を解決するために、従来の銀（Ａｇ）粒子又は銀めっき銅（Ｃｕ）粒子を取り替える軽い形態の新たな伝導性充填材を考案する。前記新たな形態の充填材は、銀めっき銅粒子のようなコアシェル（ｃｏｒｅ−ｓｈｅｌｌ）形態において、コアに該当する銅の内部が空いた低比重の高分子材質に取り替えられた構造である。同時に、新たな形態の充填材は、熱を加えることでその体積を容易に膨張させることができ、機械的な力を加えることでその形態を容易に変えられるという特徴がある。
【００６２】
マトリックスに充填材を分散させた形態の複合体において、充填材は主に微粒子の形態を有する。マトリックスに分散した前記充填材微粒子が互いに接触していない場合、複合体において電気伝導性が発現されることは不可能である。充填材微粒子間の距離を十分に近づける方法は、マトリックス内の充填材の投入量を十分な水準まで増加させることであるが、上記の方法は、上述したように、電気伝導性複合体の重量と価格上昇及び品質低下などの原因となる。かかる問題の解決策として、下記のように伝導性充填材と共に非伝導性中空微粒子をマトリックスに分散させることで、相対的に少量の伝導性充填材にて複合体が電気伝導性を帯びるように伝導性充填材のネットワーキングを誘導する方法を適用することができる。
【００６３】
先ず、伝導性充填材と共に非伝導性中空微粒子をマトリックスに分散させて液状の複合体を製造する。次いで、前記液状の複合体を被塗物に付着し、乾燥及び／又は硬化させる。このとき、乾燥及び／又は硬化させる過程で熱を加えると、マトリックス内部の膨張ガスが含有された中空の充填材は膨張するが、表面の金属めっきのため、伝導性充填材の膨張率が非伝導性中空微粒子の膨張率に比べて遥かに低い。結果的に、二種類の充填材の相対的な大きさにおいて差が生じ、この過程で小さい伝導性充填材の粒子が大きい非伝導性中空膨張充填材の粒子間の隙間に押し込められるようになり、マトリックス内で伝導性粒子が網のような形態で連結された構造が誘導される。かかる方法により、電気伝導性を帯びるのに必要な最小限の伝導経路を除き、従来の電気伝導性複合体内の多くの空間を低比重の非伝導性中空微粒子に取り替えることができる。
【００６４】
理想的な丸い形状における球と球との間の接触は点接触であり、接触面積が非常に狭い。上述した新たな形態の伝導性充填材の形態は、最初の製造時の形状が球に近い。従って、複合体の硬化過程において、伝導性充填材粒子同士で初めて接触する際は、接触面積が非常に制限されている。しかし、伝導性充填材の粒子及びマトリックス内に共に分散した非伝導性中空微粒子の膨張が進行されるにつれて、複合体内の機械的な圧力がますます増加し、前記圧力により伝導性充填材の形状は変形される。この変形は、伝導性充填材の接触面積が増加する方向へ充填材の形態を変形させる。結局、伝導性充填材の接触面積の増加は、複合体の電気伝導性の増加又は電気抵抗減少という結果に繋がる。また、外部の一定方向から圧力をかけると、マトリックス内の膨張しようとする中空充填材の内部圧力により、外部圧の垂直面方向へと中空粒子が膨張変形されるので、伝導性粒子のネットワーク（ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ）が垂直面においてより多く成され、異方性を成すことができる。
【００６５】
本願の一具体例は、伝導性充填材の含量のパーコレーション閾値が低い電気伝導性複合体を具体化する。パーコレーション閾値とは、伝導性充填材を含むコーティング剤において、伝導性充填材の含量を低い値から高い値へと徐々に高めていく際、前記コーティング剤が電気不導体から伝導体へと転移する地点の伝導性充填剤の含量を示す地点をいう。かかるパーコレーション閾値が低いほど、伝導性充填材の含量が低い伝導性コーティング剤の具体化が可能であり、これは、相対的に安い価格の製品が生産できるということを意味し得るが、これに限定されるものではない。
【００６６】
本願の一具体例において、前記電気伝導性複合体は、様々な形態で活用されることができる。代表的な製品の例として、電磁波遮蔽剤又は伝導性接着剤などが挙げられる。電磁波遮蔽剤は、再びガスケット、コーティング剤、フィルム、生地などの形態に加工されて活用されるが、これらの製品が応用される製品又は産業分野は、モバイルフォン、自動車、医療機器、電子測定器機、モニタ、制御器、アンテナ、通信機器、軍用装備など、その数が非常に多く、様々である。伝導性接着剤は、特に、電子製品の製造業における部品の表面実装技術分野において従来の半田の代替材として注目されできた。伝導性接着剤又は電磁波遮蔽の用途としては、部品又は製品の表面にコーティングして使用する場合が多いので、電気伝導性複合体の構成は、接着性のある非伝導性マトリックスと分散した伝導性充填材とからなっている。
【００６７】
本願の一具体例において、接着性のあるマトリックスは、その成分に応じて天然高分子系、合成高分子系、無機高分子系に大別され得る。天然高分子系は、例えば、阿膠、ゼラチン、アルブミン、カゼインなどのタンパク質系と、澱粉、セルロース、複合多糖類などの炭水貨物系、及びラテックスなどの天然ゴム系に分けられる。合成高分子系は、例えば、ポリ酢酸ビニルとその共重合体などのビニル系、アクリル系の共重合体、ＥＶＡ共重合体、ＰＶＣ、ＰＳ、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアミド、ポリスルホン、ポリイミドなどの熱可塑性樹脂系、尿素樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂（又はポリウレタン）などの熱硬化性樹脂系、及びポリクロロプレン、ＳＢＲ、ポリイソブチレン、シリコーン樹脂、エポキシ変性シリコーン樹脂などのゴム系に分けられる。前記熱可塑性樹脂系の接着剤の長所は、硬化後の修理が容易である点にある。一方、熱硬化性樹脂系の接着剤は、硬化過程が非可逆的であるが、高温でも強い接着力を維持するということが主な長所である。熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂は、各々の長所と短所を共に有しているので、２つの材料を合わせ、各材料の特性を組み合わせて応用性を拡張させた製品もある。また、硬化方法に応じて接着剤を分類すると、常温硬化型接着剤、光硬化型接着剤、溶剤型接着剤、ホットメルト接着剤、粘着剤（ＰＳＡ）などに分類することができるが、光硬化型接着剤は、詳しくは紫外線接着剤、電子線接着剤、近可視光線接着剤、マイクロ波接着剤に分けられる。
【００６８】
本願の一具体例において、伝導性充填材の形状は、球状、繊維状、板状、又は顆粒状などであり、板状の方が、充填材粒子間の連結可能性が大きく、高い電気伝導性を具体化するのに最も有利であると知られている。その他に、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）などの金属が伝導性充填材として用いられており、これらの粒子の大きさは、一般的に約０．０１μｍ〜約５０μｍ程度である。金属の他にも、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラフェンなどの炭素系又は伝導性高分子などが伝導性充填材として用いられる。かかる伝導性充填材とは別に、様々な形態の非伝導性中空微粒子が、製品の重量及び原価を下げたり、機械的な特性などを調節することを目的として用いられてきた。上記の例としては、アルミナ、シリカ、又はジルコニアのような無機物系と、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）及びポリエチレン（ＰＥ）のような有機物系の材料がある。低い電気抵抗を必要とする材料の伝導性充填材として最も良く用いられている材料の１つである銀（Ａｇ）の場合、貴金属として非常に高価な材料である。これを一部改善した形態として、相対的に安価である銅粒子の表面を銀でめっきした形態の充填材がある。かかる構造をコアシェル（ｃｏｒｅ−ｓｈｅｌｌ）構造と呼び、コアの材料として、銅の他にも、シリカ（ＳｉＯ２）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ガラスなどのセラミック材料と、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、セルロースアセテート、及びその他の高分子樹脂が用いられ、シェルの材料としては、様々な単一金属又は合金材料が用いられ得る。微粒子の製造及び構造などに関する内容は、文献を参考することができる［米国特許第４，９６８，５６２Ａ号、米国特許第５，０４５，５６９号（ｊｏａｑｕｉｎ  Ｄｅｌｇａｄｏ）、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．２００８，２０，３９８７−４０１９（Ｂｙ  ＷｉｏｎｇＷｅｎ  Ｌｏｕ  ｅｔ  ａｌ．）、Ｊ，Ｋｏｒ．Ｓｏｃ．Ｃｌｏｔｈ，Ｉｎｄ．Ｖｏｌ．１０，Ｎｏ．２，ｐｐ２５４−２５９（２００８）（イ・シンヒ、パク・スミン）、Ｅｌａｓｔｏｍｅｒｓ  ａｎｄ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ  Ｖｏｌ．４７，Ｎｏ．２，ｐｐ．１６８−１７３（アン・ビョンヒョン）、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．２００３，１５，Ｎｏ．７−８，Ａｐｒｉｌ  １７，ｐｐ．６４１−６４６（Ｙｕｇａｎｇ  Ｓｕｎ  ｅｔ  ａｌ．）、Ｃｏｌｌｏｉｄ  Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．（２００６）２８４：１２２１−１２２８（Ｈｕｉｙｕｎ  Ｘｉａ  ｅｔ  ａｌ．）、Ｃｈｉｎｅｓｅ  Ｊ．Ｓｔｒｕｃｔ．Ｃｈｅｍ．２０１０，Ｖｏｌ．２９，Ｎｏ．４  ｐｐ．５５５−５６４（Ｗａｎｇ  Ｙｉ−Ｌｏｎｇ  ｅｔ  ａｌ．）］。
【００６９】
本願の一具体例において、大きさ及び形状の変更が容易な充填材粒子として、粒子内に中空の空間を有する高分子粒子を適用する（図１）。かかる形態の微粒子を中空微粒子（ｈｏｌｌｏｗ  ｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅ）と呼ぶ。前記粒子の空の空間に膨張ガスが注入されていれば、熱を加えることで容易に膨張させることができ、高分子材質であるため機械的な圧力下においても壊れ難く、空の空間を有しているので、同じ材質の中実の粒子に比べて形状の変更が容易である。従って、マトリックスに分散しているとき、周辺の不規則な形態のマトリックス分子鎖の環境においても加熱によって容易に膨張可能である。かかる中空微粒子は、市販のものがあるので、購買して用いることができる。例えば、Ａｋｚｏｎｏｂｅｌ社のＥｘｐａｎｃｅｌ（登録商標）Ｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓである。伝導性充填材に加工するために、かかる高分子材質の中空微粒子の表面を金属でめっきしてコアシェル形態の構造に変形させなければならない（図２）。めっき方法及びコアシェル構造の製造に関しては文献を参考することができる［Ｋｏｒｅａｎ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｖｏｌ．１１，Ｎｏ．１１，２００１（キム・ウクジュンなど）、Ｃｈｅｍ．Ｅｕｒ．Ｊ．２０００，６，Ｎｏ．３  ｐｐ．４１３−４１９（ｆｒａｎｋ  Ｃａｒｕｓｏ）、Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．，２００２，３５０−３５１（Ａ．Ｇ．Ｄｏｎｇ  ｅｔ  ａｌ．）、ＣＨＩＮ．ＰＨＹＳ．ＬＥＴＴ．Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．４（２００５）９７５（ＬＩＵ  Ｊｕｎ−Ｂｉｎｇ  ｅｔ  ａｌ．）、Ｊ．ｏｆ  Ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｖｏｌ．２０１０（Ｃｈｏｏ  Ｈｗａｎ  Ｃｈａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．）］。
【００７０】
本願の一具体例において、低抵抗の複合体を得るためには、金属充填材をマトリックスに均一に分散させる場合に、約３５ｖｏｌ．％〜約４０ｖｏｌ．％の金属充填材が必要であると知られている。充填材粒子の大きさの平均値及び分布が複合体の特性に影響を及ぼし、粒子の大きさが小さいほど、パーコレーション閾値を越すために必要な充填材粒子の密度が増加する。マトリックスは、熱又は紫外線硬化の方法により被塗物に付着できるよう、高分子化可能な単量体を含む液状に製造する（図３）。
【００７１】
本願の一具体例において、熱硬化性樹脂は、初期に単量体（ｍｏｎｏｍｅｒ）又はプレポリマ（ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ）の形態であり、硬化過程中に高分子化される。硬化温度は、一般的に約８０℃〜約１５０℃程度であり、常温で硬化可能な製品もある。基板に電子部品付着用で用いられる伝導性接着剤は一液型を求める場合が多く、製造工程上の様々な環境に耐えなければならないが、約１５０℃で約１分〜約２分内に硬化する場合がかなり多い。基材は、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂（ＡＢＳ）、バルク成形コンパウンド（ＢＭＣ）、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）、ポリスチレン（ＰＳ）、反応射出成形（ＲＩＭ）、熱硬化性樹脂（ＳＭＣ）、ポリカーボネートなど、多くの種類が可能である。
【００７２】
本願の一具体例において、液状の電気伝導性コーティング剤を基材に塗布し、乾燥及び／又は硬化させる際、溶剤型の場合は、溶媒が蒸発したり、無溶剤型の場合は、液状のモノマが重合して固状の複合体が被塗物に付着する。被塗物に塗布する方法は、スプレーで直接噴霧したり、ブラシ（ｂｒｕｓｈ）で塗ることによりコーティングすることができる。その後、被膜に熱を加えること、あるいは圧力を加えることで充填材を膨張又は変形させる。このとき、非伝導性中空微粒子は、熱により体積が膨張するが溶けてはならず、マトリックスが完全に硬化して固体に変わるまで温度を維持することで、膨張した空間が再び縮小されないようにする。伝導性充填材粒子も、熱により膨張するが、非伝導性粒子の膨張率が著しく低くなければならない。非伝導性中空微粒子の膨張により共に分散した伝導性充填材粒子は、中空微粒子間の隙間に押し出されて粒子間で密集し、互いに接触ないし近接されることで、加熱前後に熱又は電気が流れることのできる経路が新たにできる（図４）。このとき、電気伝導性パーコレーション閾値は、非伝導性中空微粒子と伝導性充填材の相対的な大きさに影響を受ける。熱により膨張可能な中空微粒子に代えて、予め計算された固定された大きさの非伝導性中空微粒子を投入して硬化を進行する方法も可能である。
【実施例】
【００７３】
以下、本発明の好ましい実施例を記載する。但し、下記の実施例は、本願の理解を助けるために例示するだけであり、本願の内容が下記の実施例に限定されるものではない。
【００７４】
実施例１
ペーストミキサーの容器に、非伝導性中空微粒子としてＡｋｚｏＮｏｂｅｌ社のアクリレート共重合体（Ｅｘｐａｎｃｅｌ  ４６１  ＤＵ  ４０製品）３．３ｇ、伝導性充填材としてＰｏｔｔｅｒｓ社の銀コーティングされた中空ガラス球（ｓｉｌｖｅｒ  ｃｏａｔｅｄ  ｈｏｌｌｏｗ  ｇｌａｓｓ  ｓｐｈｅｒｅ、ＳＨ４００Ｓ２０）７．２ｇ、高分子マトリックスとしてナヌックス社のポリウレタン水分散液（ＮＰＣ−３６００）２０ｇ、溶剤としてエタノール１０ｇを入れた後、ペーストミキサーにより、ペーストミキサーの公転速度７５０ｒｐｍ、自転速度７５０ｒｐｍ（Ｒｏｔ／Ｒｅｖ＝７５０／７５０）の条件で１０分間撹拌した。製造された組成物は、アプリケータを用いて基材であるポリカーボネートフィルム上にコーティングした後、オーブンに入れて６０℃で３０分間乾燥させた。乾燥の後、製造された伝導性複合体の電気抵抗を抵抗測定器で測定した。
【００７５】
比較例１
前記乾燥条件を常温で乾燥させることに変更した他には、実施例１と同じ方法で伝導性複合体を製造した。製造された伝導性複合体の電気抵抗を抵抗測定器で測定し、実施例１及び比較例１に対する電気抵抗測定結果を下記の表１に示した。
【００７６】
【表１】
2017524801.tif 000003
【００７７】
表１に示すように、乾燥条件を６０℃と常温とで異ならせた場合、電気抵抗が確実に異なっていることを確認することができる。これは、乾燥温度の差による効果であり、電気抵抗が低くなることに従い、製造された伝導性複合体の電気伝導度が増加することを意味する。
【００７８】
実施例２
ペーストミキサーの容器に、非伝導性中空微粒子としてＡｋｚｏＮｏｂｅｌ社のアクリレート共重合体（Ｅｘｐａｎｃｅｌ  ４６１  ＤＵ  ４０製品）４．０ｇ、伝導性充填材としてＰｏｔｔｅｒｓ社の銀コーティングされた中空ガラス球（ｓｉｌｖｅｒ  ｃｏａｔｅｄ  ｈｏｌｌｏｗ  ｇｌａｓｓ  ｓｐｈｅｒｅ、ＳＧ０２Ｓ４０）１３．５ｇ、高分子マトリックスとしてナヌックス社のポリウレタン水分散液（ＮＰＣ−３６００）２０ｇ、溶剤としてエタノール２０ｇを入れた後、ペーストミキサーにより、ペーストミキサーの公転速度７５０ｒｐｍ、自転速度７５０ｒｐｍ（Ｒｏｔ／Ｒｅｖ＝７５０／７５０）の条件で１０分間撹拌した。製造された組成物は、アプリケータを用いて基材であるポリカーボネートフィルム上にコーティングした後、オーブンに入れて６０℃で３０分間乾燥させた。乾燥の後、製造された伝導性複合体の電気抵抗を抵抗測定器で測定した。
【００７９】
比較例２
前記乾燥条件を常温で乾燥させることに変更した他には、実施例２と同じ方法で伝導性複合体を製造した。製造された伝導性複合体の電気抵抗を抵抗測定器で測定し、実施例２及び比較例２に対する電気抵抗測定結果を下記の表２に示した。
【００８０】
【表２】
2017524801.tif 000004
【００８１】
表２に示すように、乾燥条件を６０℃と常温とで異ならせた場合、電気抵抗が確実に異なっていることを確認することができる。これは、乾燥温度の差による効果であり、電気抵抗が低くなることに従い、製造された伝導性複合体の電気伝導度が増加することを意味する。
【００８２】
実施例３
ペーストミキサーの容器に、非伝導性中空微粒子としてＡｋｚｏＮｏｂｅｌ社のアクリレート共重合体（Ｅｘｐａｎｃｅｌ  ４６１  ＤＵ  ４０製品）４．４ｇ、伝導性充填材としてＰｏｔｔｅｒｓ社の銀コーティングされた中空ガラス球（ｓｉｌｖｅｒ  ｃｏａｔｅｄ  ｈｏｌｌｏｗ  ｇｌａｓｓ  ｓｐｈｅｒｅ、ＳＨ４００Ｓ２０）１３．１ｇ、高分子マトリックスとしてエポキシ変性シリコーン８．９ｋｇ、溶媒として酢酸ブチル６ｇを入れた後、ペーストミキサーにより、ペーストミキサーの公転速度７５０ｒｐｍ、自転速度７５０ｒｐｍ（Ｒｏｔ／Ｒｅｖ＝７５０／７５０）の条件で１０分間撹拌した。製造された組成物は、アプリケータを用いて基材であるポリカーボネートフィルム上にコーティングした後、オーブンに入れ、１２０℃で３０分間非伝導性中空微粒子を膨張させた後、１４０℃で３０分間硬化させた。硬化が完了した後、製造された伝導性複合体の電気抵抗を抵抗測定器を用いて測定した。
【００８３】
比較例３
非伝導性中空微粒子の膨張条件を調節するために、前記乾燥条件を８０℃で３０分間実施することに変更した他には、実施例３と同じ方法で伝導性複合体を製造した。製造された伝導性複合体の電気抵抗を抵抗測定器で測定し、実施例３及び比較例３に対する電気抵抗測定結果を下記の表３に示した。
【００８４】
【表３】
2017524801.tif 000005
【００８５】
表３に示すように、乾燥条件を１２０℃と８０℃とで異ならせた場合、電気抵抗が確実に異なっていることを確認することができる。しかし、これは、乾燥温度が上昇するほど製造される伝導性複合体の電気的特性が向上するというわけではなく、製造される物質の特性に応じた適正温度が存在するということであり、本願の実施例及び比較例においては、非伝導性中空微粒子を膨張させて製造される伝導性複合体の電気伝導性を向上させることのできる適正温度が１２０℃であるということを意味する。前記実施例３及び比較例３により、乾燥温度の差に応じて電気抵抗が低くなり、製造された伝導性複合体の電気伝導度が増加することを確認することができる。
【００８６】
上述した本願の説明は例示のためのものであり、本願の属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、本願の技術的思想や必須の特徴を変更せずに他の具体的な形態に容易に変形可能であるということを理解できるはずである。それゆえ、上述した実施例は全ての面において例示的なものであり、限定的なものではないと理解すべきである。例えば、単一型で説明されている各構成要素は分散して実施されることもでき、同様に、分散したものと説明されている構成要素も結合した形態で実施されることもできる。
【００８７】
本願の範囲は、上記の詳細な説明よりは後述する特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味及び範囲、並びにその均等概念から導出される全ての変更又は変形された形態が本願の範囲に含まれることと解釈されなければならない。
【図１】
2017524801.tif 000006
【図２】
2017524801.tif 000007
【図３】
2017524801.tif 000008
【図４】
2017524801.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成29年4月11日(2017.4.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリックスに分散した、非伝導性中空微粒子及び伝導性充填材を含む伝導性複合体であって、
圧力を加えること又は熱処理することで、前記伝導性複合体に含まれる前記非伝導性中空微粒子及び伝導性充填材が膨張又は変形される、伝導性複合体。
【請求項２】
前記非伝導性中空微粒子は、膨張可能（ｅｘｐａｎｄａｂｌｅ）又は変形可能（ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ）である、請求項１に記載の伝導性複合体。
【請求項３】
前記伝導性充填材は、電気伝導性又は熱伝導性を有する、請求項１に記載の伝導性複合体。
【請求項４】
前記非伝導性中空微粒子は、無機物又は高分子を含む、請求項１に記載の伝導性複合体。
【請求項５】
前記伝導性充填材は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、コバルト（Ｃｏ）、及びこれらの組み合わせからなる群より選択されるもの、あるいは、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラフェン、又は伝導性高分子を含むものである、請求項３に記載の伝導性複合体。
【請求項６】
前記伝導性充填材の大きさは５０μｍ以下である、請求項１に記載の伝導性複合体。
【請求項７】
前記伝導性複合体１００重量部に対する前記伝導性充填材の重量部が１〜６０重量部である、請求項１に記載の伝導性複合体。
【請求項８】
前記マトリックスは、セルロース、ラテックス、ポリ酢酸ビニル、ビニル系、アクリル系、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアミド、ポリスルホン、ポリイミド、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、尿素樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリクロロプレン、スチレンブタジエンゴム、ポリイソブチレン、シリコーン樹脂、エポキシ変性シリコーン樹脂、及びこれらの組み合わせからなる群より選択されるものを含む、請求項１に記載の伝導性複合体。
【請求項９】
伝導性充填材及び非伝導性中空微粒子をマトリックスの分散液に分散させて液状の混合物を収得し、
前記液状の混合物を熱処理することで前記非伝導性中空微粒子を膨張又は変形させ、
前記熱処理された混合物を乾燥及び／又は硬化させることを含む、伝導性複合体の製造方法。
【請求項１０】
伝導性充填材及び非伝導性中空微粒子をマトリックスの分散液に分散させて液状の混合物を収得し、
前記液状の混合物の乾燥及び／又は硬化中に圧力を加えること又は熱処理することで、前記非伝導性中空微粒子及び伝導性充填材を膨張又は変形させることを含む、伝導性複合体の製造方法。
【請求項１１】
前記乾燥及び／又は硬化は、１５０℃以下の温度で行われる、請求項９又は１０に記載の伝導性複合体の製造方法。
【請求項１２】
前記マトリックスは、セルロース、ラテックス、ポリ酢酸ビニル、ビニル系、アクリル系、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアミド、ポリスルホン、ポリイミド、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、尿素樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリクロロプレン、スチレンブタジエンゴム、ポリイソブチレン、シリコーン樹脂、エポキシ変性シリコーン樹脂、及びこれらの組み合わせからなる群より選択されるものを含む、請求項９又は１０に記載の伝導性複合体の製造方法。
【請求項１３】
前記液状の混合物は、増粘剤、酸化防止剤、又は界面活性剤をさらに含む、請求項９又は１０に記載の伝導性複合体の製造方法。
【請求項１４】
前記液状の混合物は、基材上に塗布されるものを含む、請求項９又は１０に記載の伝導性複合体の製造方法。
【請求項１５】
前記基材は、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂（ＡＢＳ）、バルクモールディングコンパウンド（ＢＭＣ）、シートモールディングコンパウンド（ＳＭＣ）、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）、ポリスチレン（ＰＳ）、反応射出成形（ＲＩＭ）、熱硬化性樹脂、ポリカーボネート、及びこれらの組み合わせからなる群より選択されるものを含む、請求項１４に記載の伝導性複合体の製造方法。
【国際調査報告】
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