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公開番号2025124232
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-26
出願番号2024020141
出願日2024-02-14
発明の名称導電性熱可塑性エラストマー組成物、それを用いた導電性シート、および導電性シートの製造方法
出願人住友理工株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類C08L 53/02 20060101AFI20250819BHJP(有機高分子化合物;その製造または化学的加工;それに基づく組成物)
要約【課題】柔軟で導電性に優れる導電性熱可塑性エラストマー組成物、それを用いた導電性シート、および導電性シートの製造方法を提供する。
【解決手段】導電性熱可塑性エラストマー組成物は、熱可塑性エラストマーと、導電材と、を有する。該熱可塑性エラストマーは、230℃、荷重2.16kgにおけるメルトマスフローレート(MFR)が4g/10分以上であり、かつタイプAデュロメータ硬さが60未満であるスチレン系熱可塑性エラストマーを有し、該導電材は、分岐型カーボンナノチューブを有し、該分岐型カーボンナノチューブの含有量は、該熱可塑性エラストマーの100質量部に対して5質量部以上10質量部以下である。導電性熱可塑性エラストマー組成物における該導電材の凝集の度合いを示すIδ指数を求めた場合に、自然状態と湿熱状態とにおけるIδ指数の変化率は65%以下である。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
熱可塑性エラストマーと、導電材と、を有する導電性熱可塑性エラストマー組成物であって、
該熱可塑性エラストマーは、２３０℃、荷重２．１６ｋｇにおけるメルトマスフローレート（ＭＦＲ）が４ｇ／１０分以上であり、かつタイプＡデュロメータ硬さが６０未満であるスチレン系熱可塑性エラストマーを有し、
該導電材は、分岐型カーボンナノチューブを有し、該分岐型カーボンナノチューブの含有量は、該熱可塑性エラストマーの１００質量部に対して５質量部以上１０質量部以下であり、
導電性熱可塑性エラストマー組成物の自然状態と、温度９０℃、相対湿度９５％の湿熱環境に１００時間静置した後の湿熱状態と、の各々において、該導電材の凝集の度合いを示すＩδ指数を求めた場合に、次式（Ｉ）により算出される該湿熱状態のＩδ指数の変化率は６５％以下であることを特徴とする導電性熱可塑性エラストマー組成物。
湿熱状態のＩδ指数の変化率（％）＝（Ｉδ
１
－Ｉδ
０
）／Ｉδ
０
×１００・・・（Ｉ）
［Ｉδ
０
：自然状態のＩδ指数、Ｉδ
１
：湿熱状態のＩδ指数］
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記スチレン系熱可塑性エラストマーの含有量は、前記熱可塑性エラストマーの全体を１００質量部とした場合の５０質量部以上である請求項１に記載の導電性熱可塑性エラストマー組成物。
【請求項３】
前記熱可塑性エラストマーは、オレフィン系熱可塑性エラストマーを有する請求項１に記載の導電性熱可塑性エラストマー組成物。
【請求項４】
前記自然状態の体積抵抗率は、１Ω・ｃｍ以下である請求項１に記載の導電性熱可塑性エラストマー組成物。
【請求項５】
次式（ＩＩ）により算出される前記湿熱状態の体積抵抗率の変化率は、１００％以下である請求項１に記載の導電性熱可塑性エラストマー組成物。
湿熱状態の体積抵抗率の変化率（％）＝（Ｒ
１
－Ｒ
０
）／Ｒ
０
×１００・・・（ＩＩ）
［Ｒ
０
：自然状態の体積抵抗率（Ω・ｃｍ）、Ｒ
１
：温度９０℃、相対湿度９５％の湿熱環境に１００時間静置した後の湿熱状態の体積抵抗率（Ω・ｃｍ）］
【請求項６】
請求項１に記載の導電性熱可塑性エラストマー組成物がシート状に成形されてなる導電性シート。
【請求項７】
厚さは５０μｍ以上５００μｍ以下である請求項６に記載の導電性シート。
【請求項８】
導電性シートを面方向の一方向に２０％伸長した場合に、次式（ＩＩＩ）により算出される伸長状態の体積抵抗率の変化率は、１０％以下である請求項６に記載の導電性シート。
伸長状態の体積抵抗率の変化率（％）＝（Ｒ
２
－Ｒ
０
）／Ｒ
０
×１００・・・（ＩＩＩ）
［Ｒ
０
：自然状態の体積抵抗率（Ω・ｃｍ）、Ｒ
２
：２０％伸長した状態の体積抵抗率（Ω・ｃｍ）］
【請求項９】
静電容量センサの電極として用いられる請求項６に記載の導電性シート。
【請求項１０】
請求項６に記載の導電性シートの製造方法であって、
前記熱可塑性エラストマーと、前記導電材と、を有するエラストマー組成物を製造するエラストマー組成物製造工程と、
該エラストマー組成物を押し出してシート状に成形する成形工程と、
得られたシートを１５０℃以上２３０℃以下の温度下で２分間以上６分間以下保持して熱処理する熱処理工程と、
を有することを特徴とする導電性シートの製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、柔軟なセンサの電極などに用いられる導電性熱可塑性エラストマー組成物に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
ＩＯＴ（Internet of Things）化が進むなかで、介護、健康管理、トレーニングの分野では、呼吸状態や心拍数などを測定するウエアブルセンサの需要が高まっている。また、自動車などの車両においても、乗員の状態を検出するために、ステアリングセンサ、着座センサなどの様々なセンサが搭載されている。これらのセンサには、被検者の動きに対する追従性を高めたり、違和感を低減するという観点から、エラストマーなどの柔軟な材料が用いられる場合がある。
【０００３】
例えば特許文献１には、柔軟なセンサを構成する電極として、所定の溶融粘度を有する熱可塑性エラストマーと、ＤＢＰ吸収量が３００ｃｍ
３
／１００ｇ以上のカーボンブラックを含む導電材と、を有し、厚さが５０μｍ以上５００μｍ以下のシート状柔軟電極が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０２１／１７２４２５号
特開２０２２－２０４３３号公報
特開２００８－１９８４２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の電極用材料における導電性はまだ十分とはいえないし、伸長時の導電性の低下を抑制するための検討も必要である。また、柔軟なセンサに用いるためには、材料を薄いシート状に成形することが必要であり、実用化するにはそれを効率よく製造することが要求される。
【０００６】
本開示は、このような実情に鑑みてなされたものであり、柔軟で導電性に優れる導電性熱可塑性エラストマー組成物、それを用いた導電性シート、および導電性シートの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記課題を解決するため、本開示の導電性熱可塑性エラストマー組成物は、熱可塑性エラストマーと、導電材と、を有する導電性熱可塑性エラストマー組成物であって、該熱可塑性エラストマーは、２３０℃、荷重２．１６ｋｇにおけるメルトマスフローレート（ＭＦＲ）が４ｇ／１０分以上であり、かつタイプＡデュロメータ硬さが６０未満であるスチレン系熱可塑性エラストマーを有し、該導電材は、分岐型カーボンナノチューブを有し、該分岐型カーボンナノチューブの含有量は、該熱可塑性エラストマーの１００質量部に対して５質量部以上１０質量部以下であり、導電性熱可塑性エラストマー組成物の自然状態と、温度９０℃、相対湿度９５％の湿熱環境に１００時間静置した後の湿熱状態と、の各々において、該導電材の凝集の度合いを示すＩδ指数を求めた場合に、次式（Ｉ）により算出される該湿熱状態のＩδ指数の変化率は６５％以下であることを特徴とする。
湿熱状態のＩδ指数の変化率（％）＝（Ｉδ
１
－Ｉδ
０
）／Ｉδ
０
×１００・・・（Ｉ）
［Ｉδ
０
：自然状態のＩδ指数、Ｉδ
１
：湿熱状態のＩδ指数］
【０００８】
本開示の導電性熱可塑性エラストマー組成物は、熱可塑性エラストマーを母材とするため柔軟である。熱可塑性エラストマーとしては、少なくとも、所定のＭＦＲおよび硬さを有するスチレン系熱可塑性エラストマーを用いる。スチレン系熱可塑性エラストマーは、芳香族環によるπ－π相互作用により、分岐型カーボンナノチューブなどの炭素材料に対する親和性が高い。よって、例えばオレフィン系熱可塑性エラストマーと比較して、導電性を高める効果が高いと考えられる。
【０００９】
ＭＦＲは、ポリマーの流動性を示す指標である。本開示の導電性熱可塑性エラストマー組成物においては、スチレン系熱可塑性エラストマーのＭＦＲを所定値以上に限定して流動性を向上させることにより、製造過程における混練物（エラストマー組成物）の粘度上昇を抑制している。よって、本開示の導電性熱可塑性エラストマー組成物によると、押出成形などにより厚さが均一で薄いシート材を連続的に製造することができる。また、混練物の粘度上昇が抑制されると、混練時に分岐型カーボンナノチューブの破壊が抑制されるため、導電性の向上に効果的である。また、スチレン系熱可塑性エラストマーのタイプＡデュロメータ硬さは６０未満であるため、導電性熱可塑性エラストマー組成物の柔軟性を高めることができる。
【００１０】
本開示の導電性熱可塑性エラストマー組成物は、導電材として、少なくとも分岐型カーボンナノチューブを用いる。分岐型カーボンナノチューブとは、枝分かれした構造を有するカーボンナノチューブを意味する。分岐型カーボンナノチューブは、三次元的に延びる形状を有するため、カーボンナノチューブ同士が接触しやすく、導電パスを形成しやすい。また、伸長されても導電パスが切断しにくい。よって、分岐型ではない直線状のカーボンナノチューブを用いた場合と比較して、含有量が少量であっても、十分な導電性が発現し、伸長時の導電性の低下も小さい。結果、柔軟で導電性に優れる導電性熱可塑性エラストマー組成物を実現することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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