特 集シリコーン材料

単層カーボンナノチューブ− TUBALL TM
MATRIX を用いた導電・着色可能なシリコーン材料
楠本化成㈱
添加剤事業部 国際営業本部

シリコーン材料はその優れた耐化学薬品性やつであり導電性シリコーンに対してより効果的で－ 55℃から 300℃という広範囲な耐熱性，耐水，耐久性があり，無理なく利用可能であることをも耐オゾン，耐 UV 性に優れた材料のため，広範囲たらす最も革新的な技術であると考えられていに使用されている。電子材料，自動車・航空機産る。似た名前であるが，多層カーボンナノチュー業の様な，いわゆる「ハイテク市場」向けや医療ブと，単層カーボンナノチューブはその材料特機器，建設資材，エネルギーソースや一般消費財性，利点，ハンドリングにおいて本質的に異なる向けに対してこの卓越した性能に電気導電性を付材料である。事実，単層カーボンナノチューブは与するという開発が急速に高まり，2022 年までに１原子の厚みのグラフェンシートを筒状にした材は全世界において 260 億米ドル規模のプロジェク料であり，極めて高いアスペクト比である。

トがあると考えられている１。しかしながらこれ極低濃度の単層カーボンナノチューブを用いる

らの要求性能を満たすためには多数の「落としことにより透明かつ着色可能な製品の生産が可能穴」と「障害」を克服する必要があるといえる。になり，従来型のカーボン材料に起因する灰色がシリコーンゴムに対して導電特性を付与するたかった色味をもたらすこともない。これは着色シ

めにはコンパウンディング過程において導電性リコーン材料における帯電防止性付与が必要といフィラーを配合する必要がある。最も一般的に使う点では大きな可能性を秘める。

用される導電性フィラーはカーボンブラック，さらに，単層カーボンナノチューブの可撓性はカーボンファイバー，銅粉，銀粉そして黒鉛塗布

三次元ネットワークを系中で絡み合うことによりニッケル粉である。これらの材料は導電性をもた形成できるとも言える。材料マトリックス中のこらす半面，シリコーンゴムに対して可撓性や弾性のナノチューブの「グリッド」は均一で永久的なについては「トレードオフ」の関係にあり，結果導電性をもたらすだけでなく，成分中の粒子同士最終製品のライフサイクルに対して悪影響を及ぼのつながりを強めることによりそれらの移動度をすことがある。

低減させることが可能なことから耐摩耗性，耐引従来型のカーボンベースの導電剤は高濃度にな裂性の向上という利点もある。

れば最終製品に対して灰色がかった色味を付与す

楠本化成株式会社は 2017 年 5 月 31 日，現時点ることになる。これは導電性シリコーンの応用事でルクセンブルグを本社とした世界最大の単層例に対して悪影響をもたらす。さらにその添加量

カーボンナノチューブグローバル製造企業であるが商品の寸法や設計に負の影響をもたらし，よりOCSiAl（オクサイアル）社と日本国内における総高価なフィラーを選択せざるを得ないという状況代理店契約を締結し現在拡販中である。に陥る。
カーボンナノチューブは炭素の同素系材料の一36

JETI

OCSiAl 社では TUBALL™ 単層カーボンナノチューブについて製造販売を実施中である。ただVol．65，No.6（2017）

第１表

シリコーン用途向けの TUBALLTM シリーズの商品群

商品名

溶媒または担体TUBALL™ SWCNT 80%なし

TUBALL™ 含有量 /% 応用例・適用樹脂系
100

すべてのご用途TUBALL™ MATRIX 601

ポリジメシルシロキサン

10LSR, RTV

TUBALL™ MATRIX 602

ビニルエーテル末端
ポリジメシルシロキサン

10LSR, RTV, HCR

TUBALL™ MATRIX 605

ビニルエーテル末端
シリコーンガム

5HCR

体積抵抗率Ω ･cm

TUBALL™ MATRIX
10% カーボンブラック
15% カーボンブラック

TUBALL™ MATRIX 601 添加量 重量％

第１図

種々の濃度における単層カーボンナノチューブとカーボンブラックを含有シリコーンの体積抵抗率比較

M 100，MPa

RTV ベース

第2図M 300，MPa

引張強度，MPa

3%TUBALL™ MATRIX 601

破壊時伸び，％

15% カーボンブラック

単層カーボンナノチューブとカーボンブラックを含有する材料と未添加の材料におけるシリコーン化合物の機械的特性比較

Vol．65，No.6（2017）

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第2表

単層カーボンナノチューブとカーボンブラックを含有する材料と未添加の材料におけるシリコーン化合物の特性全体の比較

添加剤種類

濃度 , %なし（ベース材料）

TUBALL™ MATRIX
601

M50, MPa M100, MPa M200, MPa M300, MPa

破壊時伸び%

05.34

0.314

0.53

1.27

2.39

510.3

0.5

5.62

0.33

0.58

1.44

2.8

468

0.7

5.52

0.39

0.68

1.62

3.08

441

0.9

5.62

0.35

0.6

1.43

2.74

477

1.1

4.77

0.37

0.64

1.49

2.82

422

3

4.38

0.42

0.69

1.45

2.63

420

5

4.64

0.57

0.87

1.72

3.03

402

10

1.845

0.253

0.61

1.43－

260

150.9

0.38

0.82－－100

体積抵抗率Ω ･cm

カーボンブラック

引張強度 ,MPa

TUBALL™ MATRIX 605 添加量 重量％

第3図

単層カーボンナノチューブの添加量による HCR 体積抵抗率

し粉末状の単層カーボンナノチューブは使い勝手

スターラーで 1000 rpm で混合添加。完成した複が悪く，本来の性能を発揮させるには必ずしも良好

合材料を数分間真空中に設置し室温で硬化。

な商品形態とは言えないため，各種のシリコーン材料第２の複合材料として，Cabot 社の導電性カーボとブレンドを実施した TUBALL™ MATRIX 600

ンブラックである VULCAN®VXC72R を使用。成シリーズを展開している。第 1 表にはその商品群

分 A に半分量のカーボンブラックを添加，オーを示す。

バーヘッドスターラーを用いて 500rpm, 20 分間分

次に実際の試験例について示す。

散。別の半分量のカーボンブラックを成分 B 中に

成分 A を Neuksai RTV 230, 成分 B を Neukasi

同様の方法で分散。両方の成分をオーバーヘッド

crosslinker A149 として 2 液 RTV シリコーンを用スターラーで 500rpm, 20 分間混合，真空下で 1-2 分いて複合材料を作成。

静置し硬化。加硫は室温，標準時間で実施。

単層カーボンナノチューブを含む複合材料につ最終的な化合物の体積抵抗率は ASTM D991

い て，TUBALL™MATRIX 601 は 成 分 A 中 に（導電性および帯電防止製品のゴム特性 – 体積抵

オーバーヘッドスターラーを用いて 2000rpm, 30抗率の標準試験法）による４端子法で測定。これ分間分散し配合。その後，成分 B を加えて同様のらの結果を第 1 図に示す。

38

JETI

Vol．65，No.6（2017）

導電性添加物に対する材料の機械的特性の硬化

数多くのアプリケーション例で利用されている。

を評価するために，両方の化合物が ASTM D412

SWCNT 導入前は 10 － 40% のカーボンブラック（加硫ゴムおよび熱可塑性エラストマーの標準試を添加する必要があるが，機械的特性の低下や電験法 – 張力）により促成を実施（第 2 図）

気導電性の不足，商品からのカーボンブラック脱0.3% の 単 層 カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ 添 加 シ リ

落の懸念がある。0.6 － 5% の TUBALL™ 単層カー

コーン材料と 15% のカーボンブラック添加のそ

ボンナノチューブの導入により，10 － 1011 Ω ･cm

れを 100% のび時のモデュラスはそれぞれ 30%,の体積抵抗率を実現可能（第 3 図）。

54% である。0.3% 単層カーボンナノチューブは引さらにその他の物性に負の影響を持つカーボン張強度，破壊時伸びへの最小の影響であるが，15%ブラックと比較して，TUBALL™ 単層カーボンナカーボンブラックは 80% 以上の変化がある。

ノチューブはホストシリコーン材料の機械的特性を改良・製造プロセスを単純化する。

科学的ブレークスルーより市場での成功例
産業スケールにおける生産方法の発明により得ら

１ April 2017, Grand View Research. Market study:

れる SWCNT と，SWCNT と担体を複合化する“Conductive Silicone Rubber Market Analysis andOCSiAl 社の技術が上市商品に導。SWCNT が配Segment

Forecasts To 2025”; p 53

合化されている高性能液状シリコーン樹脂を電磁波シールド（EMI），ガスケット，シーラント，導［問合せ］楠本化成㈱電性塗料，密着改良プライマー，ケーブルアクセ

東京（添加剤事業部

サリー，導電性繊維，粘着剤向けに商品が立ち上（国際営業本部）

SWCNT はケーブルアクセサリー，印刷ロー
一般消費材の様な HCR ベース材料中で利用される

Vol．65，No.6（2017）

営業本部）

03-3292-8687

げられ，すでに良好な結果となる。
ラー，導電性シート，ガスケット，キーパッド，

TEL：03-3292-8685

大阪

TEL：06-6452-2011
E-mail：info_TUBALL@kusumoto.co.jp

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