導(dǎo)電性組合物和導(dǎo)電膜的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供導(dǎo)電性高、涂料化容易的導(dǎo)電性組合物以及導(dǎo)電性高、即使在伸長時電阻也難以增加的導(dǎo)電膜。本發(fā)明通過包含彈性體成分、具有石墨結(jié)構(gòu)且纖維直徑為30nm以上的纖維狀炭材料、以及具有結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性炭黑來調(diào)節(jié)導(dǎo)電性組合物。由該導(dǎo)電性組合物形成導(dǎo)電膜。
【專利說明】導(dǎo)電性組合物和導(dǎo)電膜
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及適用于使用了高分子材料的柔軟的轉(zhuǎn)換器中的電極、布線、電磁波屏蔽體、撓性電路板等的導(dǎo)電膜、以及用于形成該導(dǎo)電膜的導(dǎo)電性組合物。
【背景技術(shù)】
[0002]作為轉(zhuǎn)換器，已知有進行機械能與電能的轉(zhuǎn)換的致動器、傳感器等，或者進行聲能與電能的轉(zhuǎn)換的揚聲器、話筒等。為了構(gòu)成柔軟性高、小型且較輕的轉(zhuǎn)換器，介電彈性體等高分子材料是有用的。例如，在由介電彈性體制成的介電層的表背兩面配置一對電極，可以構(gòu)成致動器。另外，夾著介電層配置電極可以構(gòu)成電容型傳感器。
[0003]在該種致動器、傳感器中，期望電極能夠追隨介電層的變形而伸縮。為了實現(xiàn)柔軟的電極而開發(fā)了在彈性體等粘合劑中配混了導(dǎo)電性炭黑、金屬粉末的導(dǎo)電材料。例如，專利文獻I中公開了一種電極，其是在彈性體中配混具有三維形狀的特定的碳納米管和炭黑而成的。另外，專利文獻2中公開了在基體膠中配混碳納米管而成的電極。
[0004]現(xiàn)有專利文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本特開2008-198425號公報
[0007]專利文獻2:日本特開2009-227985號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明要解決的問題
[0009]然而，現(xiàn)有的電極的導(dǎo)電性并無法說是充分的。尤其是，伸長時的電阻的增加大。薄膜狀的電極通常是由在溶解有彈性體成分的聚合物溶液中分散了導(dǎo)電材料的導(dǎo)電涂料形成的。例如，作為導(dǎo)電材料而使用具有結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性炭黑時，為了使導(dǎo)電性炭黑均勻地分散在聚合物溶液中，需要使用用玻璃微珠等介質(zhì)的濕式分散機、噴射式粉碎機、超音波分散機等。但是，使用這些時，初級顆粒被破壞而結(jié)晶性降低、或長寬比變小。所以，所形成的電極的導(dǎo)電性降低。
[0010]另一方面，作為碳納米管，已知有直徑不同的各種結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。例如，使用三輥磨等能夠簡單地使直徑為150nm左右的直徑大的碳納米管分散在聚合物溶液中。另外，在使用直徑大的碳納米管時，在制備導(dǎo)電涂料時，粘度難以上升。但是，在彈性體中僅配混了直徑大的碳納米管時，存在碳納米管彼此的接觸點少的問題。所以，在被伸長時，無法維持碳納米管彼此的纏繞而電阻增加。另一方面，在使用直徑不足30nm的直徑小的碳納米管時，表面積變大，相應(yīng)的，在聚合物溶液中使其分散時的粘度上升也大。所以，在使用直徑小的碳納米管時，難以制備導(dǎo)電涂料。
[0011]本發(fā)明是鑒于這樣的實際情況而進行的，其課題在于提供導(dǎo)電性高、涂料化容易的導(dǎo)電性組合物。另外，其課題在于提供導(dǎo)電性高、即使在伸長時電阻也難以增加的導(dǎo)電膜。[0012]用于解決問題的方案
[0013](I)為了解決上述課題，本發(fā)明的導(dǎo)電性組合物的特征在于，其包含彈性體成分、具有石墨結(jié)構(gòu)且纖維直徑為30nm以上的纖維狀炭材料、以及具有結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性炭黑。
[0014]如上所述，在彈性體中配混作為導(dǎo)電材料的直徑大的纖維狀炭材料時，導(dǎo)電材料彼此的接觸點少，從而難以確保伸長時的導(dǎo)電性。在這方面，根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)電性組合物，在纖維直徑為30nm以上的直徑較大的纖維狀炭材料的基礎(chǔ)上，配混具有結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性炭黑。由此，在形成導(dǎo)電膜時，纖維狀炭材料之間被導(dǎo)電性炭黑充填。纖維狀炭材料之間通過導(dǎo)電性炭黑架橋，能夠抑制伸長時的電阻的增加。以下使用示意圖對本發(fā)明的效果進行說明。
[0015]圖1示意性示出相對于伸長率的各導(dǎo)電材料的體積電阻率的變化。如圖1所示，在彈性體中僅配混了導(dǎo)電性炭黑時(CB單獨)，由于伸長而造成的體積電阻率的變化小，但原先的體積電阻率比較大。即，在彈性體中僅配混了導(dǎo)電性炭黑的導(dǎo)電材料的導(dǎo)電性低。另一方面，與配混了導(dǎo)電性炭黑時相比較，在彈性體中僅配混了直徑大的纖維狀炭材料時，自然狀態(tài)(伸長前)的體積電阻率變小。但是，體積電阻率會隨著伸長而急劇上升。與其相對，根據(jù)由本發(fā)明的導(dǎo)電性組合物形成的導(dǎo)電膜，在自然狀態(tài)下體現(xiàn)出直徑大的纖維狀炭材料的高導(dǎo)電性，并且在伸長時通過導(dǎo)電性炭黑的架橋效果來緩和體積電阻率的增加。另外，在彈性體中僅配混了直徑小的纖維狀炭材料時，自然狀態(tài)的體積電阻率小、由于伸長而造成的體積電阻率的變化也小。但是，在使用直徑小的纖維狀炭材料時，由于使其分散在聚合物溶液中時，粘度的上升大，所以難以涂料化。所以，無法通過例如絲網(wǎng)印刷法來形成薄膜狀的導(dǎo)電膜。
[0016]在這方面，本發(fā)明的導(dǎo)電性組合物使用纖維直徑為30nm以上的直徑較大的纖維狀炭材料。使用三輥磨等能夠簡單地使直徑較大的纖維狀炭材料分散在聚合物溶液中。并且粘度上升也小。另外，使用三輥磨分散時，由于不會對導(dǎo)電性炭黑施加過度的剪切力、沖擊，所以結(jié)構(gòu)不易破壞、結(jié)晶性的降低也受到抑制。如此，本發(fā)明的導(dǎo)電性組合物能夠?qū)崿F(xiàn)涂料化容易、且導(dǎo)電性優(yōu)異的導(dǎo)電膜。
[0017]作為涂料的涂布方法，除了絲網(wǎng)印刷、噴墨印刷、柔性印刷、照相凹版印刷、移印印刷、金屬掩模印刷、光刻等印刷法以外，還可列舉出浸潰法、噴霧法、棒涂法等。涂料化的本發(fā)明的導(dǎo)電性組合物的粘度比較小。所以，印刷法是適宜的。通過印刷法可以容易地形成薄膜、大面積的導(dǎo)電膜。另外，涂布的部分和不涂布的部分的區(qū)分涂布也是容易的。因此，即使是細線、復(fù)雜形狀的導(dǎo)電膜也能夠容易地形成。
[0018](2)本發(fā)明的導(dǎo)電膜由上述本發(fā)明的導(dǎo)電性組合物形成。即，本發(fā)明的導(dǎo)電膜包含:彈性體、具有石墨結(jié)構(gòu)且纖維直徑為30nm以上的纖維狀炭材料、以及具有結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性炭黑。如上所述，在本發(fā)明的導(dǎo)電膜中，導(dǎo)電性炭黑在纖維狀炭材料之間架橋。因此，本發(fā)明的導(dǎo)電膜具有高導(dǎo)電性、即使在伸長時電阻也難以增加。
[0019](3)本發(fā)明的電磁波屏蔽體由上述技術(shù)方案⑵的本發(fā)明的導(dǎo)電膜制成。
[0020]本發(fā)明的電磁波屏蔽體柔軟且具有高導(dǎo)電性、即使在伸長時電阻也難以增加。因此，即使用于具有伸縮性的部件其屏蔽性能也不易降低。因此，本發(fā)明的電磁波屏蔽體的耐久性優(yōu)異。
[0021](4)本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器具備:聚合物制的介電層、介由該介電層配置的多個電極、以及與多個該電極分別連接的布線，該電極和該布線中的至少一者由上述技術(shù)方案(2)的本發(fā)明的導(dǎo)電膜制成。
[0022]轉(zhuǎn)換器是將一種能量變換為另一種能量的裝置。轉(zhuǎn)換器包括:進行機械能與電能的轉(zhuǎn)換的致動器、傳感器、發(fā)電元件等，或者進行聲能與電能的轉(zhuǎn)換的揚聲器、話筒等。由本發(fā)明的導(dǎo)電膜形成的電極、布線柔軟且具有高導(dǎo)電性、即使在伸長時電阻也難以增加。因此，使用本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器時，介電層的活動不易受到電極、布線的約束。另外，即使反復(fù)伸縮，電阻也難以增加。因此，本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器難以產(chǎn)生以電極、布線為起因的性能的降低。因此，本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器的耐久性優(yōu)異。
[0023](5)本發(fā)明的撓性電路板具備基材和在該基材的表面配置的布線，布線的至少一部分由上述技術(shù)方案(2)的本發(fā)明的導(dǎo)電膜制成。
[0024]由本發(fā)明的導(dǎo)電膜形成的布線柔軟且具有高導(dǎo)電性、即使在伸長時電阻也難以增力口。因此，根據(jù)本發(fā)明的撓性電路板，即使基材伸縮其性能也不易降低。因此，本發(fā)明的撓性電路板的耐久性優(yōu)異。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為表示相對于伸長率的導(dǎo)電材料的體積電阻率的變化的示意圖。
[0026]圖2為實施例1的導(dǎo)電膜的凍結(jié)割斷面的SEM照片。
[0027]圖3為本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器的一個實施方式即致動器的截面示意圖，(a)表示電壓關(guān)閉狀態(tài)、(b)表示電壓開啟狀態(tài)。
[0028]圖4為本發(fā)明的撓性電路板的俯視透視圖。
[0029]附圖標記說明
[0030]1:致動器(轉(zhuǎn)換器)、10:介電層、11a、Ilb:電極、12a、12b:布線、13:電源。
[0031]5:撓性電路板、50:基材、51:表側(cè)布線用連接器、52:背側(cè)布線用連接器、OlX?16X:表側(cè)電極、OlY?16Y:背側(cè)電極、Olx?16x:表側(cè)布線、Oly?16y:背側(cè)布線。
【具體實施方式】
[0032]<導(dǎo)電性組合物>
[0033]本發(fā)明的導(dǎo)電性組合物包含彈性體成分、具有石墨結(jié)構(gòu)且纖維直徑為30nm以上的纖維狀炭材料、以及具有結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性炭黑。本說明書中，彈性體包含交聯(lián)橡膠和熱塑性彈性體。因此，作為構(gòu)成本發(fā)明的導(dǎo)電性組合物的彈性體成分，可列舉出交聯(lián)前的橡膠聚合物和熱塑性彈性體。
[0034]作為彈性體，從在常溫下具有橡膠狀彈性這樣的觀點來看，理想的是使用玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為室溫以下的彈性體。Tg降低時，結(jié)晶性也降低。因此，彈性體變得更容易伸縮。例如，Tg為-20°c以下、進一步為-35°c以下的彈性體更柔軟，是適宜的。作為彈性體，可以單獨使用一種或?qū)煞N以上混合使用。
[0035]另外，從反復(fù)變形時的復(fù)原性優(yōu)異這樣的理由來看，理想的彈性體為交聯(lián)橡膠。另夕卜，也可以是像熱塑性彈性體那樣，具有硬鏈段和軟鏈段的微相分離結(jié)構(gòu)、疑似交聯(lián)的彈性體。例如，作為具有交聯(lián)性官能團的物質(zhì)，可列舉出聚氨酯橡膠、丙烯酸類橡膠、硅橡膠、丁基橡膠、丁二烯橡膠、環(huán)氧乙烷-環(huán)氧氯丙烷共聚物、丁腈橡膠、氯丁橡膠、天然橡膠、異戊二烯橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、乙烯-丙烯-二烯烴共聚物(EPDM)、硅橡膠、聚酯橡膠等。其中，丙烯酸類橡膠由于結(jié)晶性低、分子間力弱，所以與其它橡膠相比較，Tg更低。因此，柔軟且伸長率良好，適用于致動器、傳感器的電極等。
[0036]作為纖維狀炭材料，可列舉出碳纖維、碳納米管等。這些之中，可以使用具有石墨結(jié)構(gòu)且纖維直徑為30nm以上的炭材料。其中，從結(jié)晶性高、導(dǎo)電性高的觀點來看，拉曼光譜的1580cm-1附近出現(xiàn)的峰(G譜帶)與1330cm-1附近出現(xiàn)的峰(D譜帶)的強度比(G/D比)為1.8以上的碳納米管是適宜的。作為碳納米管，也可以是具有將底部中空的杯狀的碳網(wǎng)層疊而成的結(jié)構(gòu)的疊杯狀碳納米管等具有節(jié)狀結(jié)構(gòu)的碳納米管。另外，纖維直徑大時，容易使其在聚合物溶液中分散。所以，纖維直徑為50nm以上、進一步為SOnm以上是適宜的。另一方面，纖維直徑增大時，在形成導(dǎo)電膜時，每單位質(zhì)量的纖維狀炭材料的個數(shù)變少。由此，難以形成導(dǎo)電通路。因此，理想的是纖維直徑為IOOOnm以下。作為纖維狀炭材料，可以單獨使用一種、也可以混合二種以上使用。
[0037]導(dǎo)電性炭黑夾雜在分散了的纖維狀炭材料之間，起到連接纖維狀炭材料彼此而維持導(dǎo)電性的作用。另外，在將纖維狀炭材料分散在聚合物溶液中的情況下，纖維狀炭材料間的間隙小時，粘度容易上升。所以，通過導(dǎo)電性炭黑夾雜在纖維狀炭材料之間，從而起到增大纖維狀炭材料間的間隙、抑制粘度上升的作用。例如，理想的是導(dǎo)電性炭黑的初級粒徑為50nm以下。另外，結(jié)構(gòu)大的物質(zhì)是適宜的。
[0038]本發(fā)明的導(dǎo)電性組合物可以包含有機溶劑、交聯(lián)劑、交聯(lián)促進劑、交聯(lián)助劑、分散齊U、增塑劑、加工助劑、抗老化劑、軟化劑以及著色劑等添加劑。對有助于交聯(lián)反應(yīng)的交聯(lián)劑、交聯(lián)促進劑、交聯(lián)助劑等，可根據(jù)彈性體的種類等適宜選擇。
[0039]在添加分散劑時，能夠抑制導(dǎo)電性炭黑的過度聚集。由此，能夠抑制由于導(dǎo)電性炭黑的聚集而造成的粘度上升、假塑性的增大。作為分散劑，可以使用對纖維狀炭材料和導(dǎo)電性炭黑的親和性高的化合物。例如，具有氨基、羧基等取代基、苯基、芘、葉啉的衍生物等包含η共軛體系的取代基的高分子化合物，或者，磷酸鹽、銨鹽、聚醚、聚酯、聚氨酯等是適宜的。另外，也可以使用對彈性體親和性高的高分子化合物。例如，可列舉出丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺等聚合物。另外，作為對纖維狀炭材料、導(dǎo)電性炭黑以及彈性體的親和性均高的高分子化合物，可列舉出聚氨酯、多胺、它們的共聚物、聚酰胺等。
[0040]添加增塑劑、軟化劑時，能夠提高彈性體的加工性，并且進一步提高柔軟性。增塑劑只要是與彈性體的相容性優(yōu)異的物質(zhì)即可。例如可以使用公知的鄰苯二甲酸二酯等有機酸衍生物、磷酸三甲酚酯等磷酸衍生物、己二酸二酯、氯化石蠟、聚醚酯等。作為軟化劑，可使用植物系軟化劑、礦物系軟化劑。作為植物系軟化劑，可列舉出硬脂酸、月桂酸、蓖麻油酸、棕櫚酸、棉子油、大豆油、蓖麻油、棕櫚油、松焦油、妥爾油、油膏等。作為礦物系軟化劑，可列舉出石蠟系、環(huán)烷烴系、芳香(aroma)系的油。
[0041]本發(fā)明的導(dǎo)電性組合物例如可以通過將混合彈性體成分、纖維狀炭材料、導(dǎo)電性炭黑以及根據(jù)需要而配混的添加劑而成的混合物利用捏合機、班伯里密煉機等加壓式混煉機、雙輥磨等進行混煉來制備?；蛘?，可以在將彈性成分溶解于有機溶劑而成的聚合物溶液中添加纖維狀炭材料、導(dǎo)電性炭黑以及根據(jù)需要而配混的添加劑，利用三輥磨等進行混合來制備(導(dǎo)電涂料)。后者中，在固體成分濃度為20質(zhì)量％以上并通過B型粘度計H7轉(zhuǎn)子，在溫度25°C、轉(zhuǎn)速20rpm的條件下進行粘度的測定時，理想的是本發(fā)明的導(dǎo)電性組合物的粘度為200Pa.s以下。如此操作，通過印刷法，能夠容易地由本發(fā)明的導(dǎo)電性組合物形成導(dǎo)電膜。
[0042]印刷法之中，絲網(wǎng)印刷或金屬掩模印刷是適宜的。通過絲網(wǎng)印刷、金屬掩模印刷，能夠廉價地制版、能夠容易地形成各種形狀、大面積的導(dǎo)電膜。例如，即使每一個印刷圖案的面積為0.2m2以上的大面積，也能夠形成導(dǎo)電膜。另外，由于容易控制膜厚，即使為例如50 μ m以上的厚膜，也能夠容易地形成導(dǎo)電膜。導(dǎo)電膜的厚度大時，電阻變小，所以能夠使元件的性能提高。
[0043]<導(dǎo)電膜>
[0044]本發(fā)明的導(dǎo)電膜由上述本發(fā)明的導(dǎo)電性組合物形成。例如，可以通過壓制成形將混煉制備的導(dǎo)電性組合物形成導(dǎo)電膜。或者，將制備成涂料狀的導(dǎo)電性組合物(導(dǎo)電涂料)涂布在基材上，通過加熱使其干燥，可以形成導(dǎo)電膜。涂布的方法可以采用既已公知的各種方法。其中，如上所述，絲網(wǎng)印刷法是適宜的。
[0045]本發(fā)明的導(dǎo)電膜的厚度可以根據(jù)用途來適宜決定。例如，將本發(fā)明的導(dǎo)電膜用于致動器、傳感器等的電極、布線時，制成I μ m以上且500 μ m以下的厚度為佳。本發(fā)明的導(dǎo)電膜即使在伸長時電阻也難以增加。例如，考慮到用于柔軟的轉(zhuǎn)換器的電極、布線等反復(fù)伸縮的部位時，理想的是，本發(fā)明的導(dǎo)電膜在單軸方向上伸長50%時的體積電阻率為0.5Ω *cm以下。
[0046]本發(fā)明的導(dǎo)電膜根據(jù)用途而形成在包括介電層在內(nèi)的各種基材的表面。作為基材，可列舉出例如由聚酰亞胺、聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等制成的具有彎曲性的樹脂片材、具有伸縮性的彈性體片材等。作為彈性體，可列舉出丙烯酸類橡膠、EPDM、丁腈橡膠、聚氨酯橡膠、丁基橡膠、硅橡膠、氯丁橡膠、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、熱塑性彈性體(烯烴系、苯乙烯系、聚酯系、丙烯酸系、聚氨酯系、氯乙烯系)等。本發(fā)明的導(dǎo)電膜形成于可伸縮的基材的表面時，更能夠發(fā)揮柔軟性高、即使在伸長時電阻也難以增加這樣的效果。例如，根據(jù)JIS K6251:2010而測定的切斷時伸長率為5%以上的基材是適宜的。
[0047]在導(dǎo)電膜相對于基材的粘接性不充分時，反復(fù)伸縮的過程中，存在導(dǎo)電膜從基材剝離的擔(dān)心。另外，存在導(dǎo)電膜與基材之間產(chǎn)生空隙等而招致介質(zhì)擊穿的擔(dān)心。因此，理想的是導(dǎo)電膜被可靠地粘接在基材上。例如，作為形成導(dǎo)電膜的導(dǎo)電性組合物的彈性體成分，使用具有交聯(lián)性官能團的聚合物；作為基材，使用具有官能團的聚合物。于是，通過使彈性體成分在交聯(lián)時與基材的官能團反應(yīng)，可以通過化學(xué)鍵合將導(dǎo)電膜與基材粘接。由此，能夠使導(dǎo)電膜與基材的粘接性提高。例如，可以對基材實施表面處理來賦予官能團。表面處理可通過電暈放電、等離子體、激光、紫外線等的照射、底漆的涂布等來進行。
[0048]〈電磁波屏蔽體〉
[0049]本發(fā)明的電磁波屏蔽體由本發(fā)明的導(dǎo)電膜制成。電磁波屏蔽體起到抑制在電子設(shè)備的內(nèi)部產(chǎn)生的電磁波泄漏到外部、或者使來自外部的電磁波難以侵入到內(nèi)部的作用。例如，在電子設(shè)備的殼體的內(nèi)周面配置電磁波屏蔽體時，可將制備成液態(tài)的本發(fā)明的導(dǎo)電性組合物涂布在電子設(shè)備的殼體的內(nèi)周面并使其干燥。
[0050]〈轉(zhuǎn)換器〉
[0051]本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器具備:聚合物制的介電層、介由該介電層配置的多個電極、以及與多個該電極分布連接的布線。本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器也可以具有使介電層與電極交替層疊而成的
層疊結(jié)構(gòu)。
[0052]介電層由聚合物、即樹脂或彈性體形成。彈性體由于具有伸縮性所以是適宜的。其中，從增大位移量和產(chǎn)生力的觀點來看，理想的是使用相對介電常數(shù)高的彈性體。具體而言，理想的是常溫下的相對介電常數(shù)(IOOHz)為2以上、進一步為5以上的彈性體。例如，可采用具有酯基、羧基、羥基、鹵素基團、酰胺基、磺基、氨基甲酸酯基、腈基等極性官能團的彈性體；或者添加了具有這些極性官能團的極性低分子量化合物的彈性體。作為適宜的彈性體，可列舉出硅橡膠、丙烯腈-丁二烯橡膠(NBR)、氫化丙烯腈-丁二烯橡膠(H-NBR)、EPDM、丙烯酸類橡膠、聚氨酯橡膠、氯醚橡膠、氯磺化聚乙烯、氯化聚乙烯等。需要說明的是，“聚合物制”是指介電層的基體材料為樹脂或彈性體。因此，除了彈性體或樹脂成分以外，也可以包含添加劑等其它成分。
[0053]介電層的厚度可根據(jù)轉(zhuǎn)換器的用途等而適宜決定。例如，在用于致動器時，從小型化、低電位驅(qū)動化以及增大位移量等觀點來看，理想的是厚度薄的介電層。此時，再考慮到介質(zhì)擊穿性等，理想的是，將介電層的厚度設(shè)置為I μ m以上且1000 μ m(lmm)以下。為5μηι以上且200 μ m以下是更適宜的。
[0054]電極和布線中的至少一者由本發(fā)明的導(dǎo)電膜制成。本發(fā)明的導(dǎo)電膜的結(jié)構(gòu)和制造方法如上所述。因此，此處舍棄說明。另外，在本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器的電極、布線中，也期望采用本發(fā)明的導(dǎo)電膜的適宜的方式。以下，作為本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器的一個例子，對致動器的實施方式進行說明。
[0055]圖3表示本實施方式的致動器的截面示意圖。(a)表示電壓斷開狀態(tài)、(b)表示電壓連接狀態(tài)。
[0056]如圖3所示，致動器I具備介電層10、電極IlaUlb以及布線12a、12b。介電層10為硅橡膠制。電極Ila按照覆蓋介電層10的大致整個上表面的方式配置。同樣，電極Ilb按照覆蓋介電層10的大致整個下表面的方式配置。電極IlaUlb分別介由布線12a、12b連接到電源13。電極IlaUlb是由將本發(fā)明的導(dǎo)電性組合物進行絲網(wǎng)印刷而形成的導(dǎo)電膜制成的。
[0057]在從斷開狀態(tài)轉(zhuǎn)換為連接狀態(tài)時，在一對電極IlaUlb之間施加電壓。通過電壓的施加，介電層10的厚度變薄，如圖3的(b)中的空心箭頭所示，相應(yīng)地，其在平行于電極IlaUlb面的方向進行伸長。由此，致動器I輸出圖中上下方向以及左右方向的驅(qū)動力。
[0058]通過本實施方式，電極IlaUlb柔軟且具有伸縮性。因此，介電層10的活動難以受到電極IlaUlb的約束。因此，通過致動器I能夠得到大的力和位移量。另外，電極11a、Ilb具有高導(dǎo)電性。此外，即使反復(fù)伸縮，電阻也難以增加。因此，致動器I中，難以產(chǎn)生以電極IlaUlb為起因的性能的降低。因而，致動器I的耐久性優(yōu)異。
[0059]〈撓性電路板〉
[0060]本發(fā)明的撓性電路板具備基材和配置在該基材的表面的布線。對基材的材質(zhì)沒有特別的限定?？梢允褂米鳛樾纬杀景l(fā)明的導(dǎo)電膜的基材的適宜例子而列舉出的具有彎曲性的樹脂片材、具有伸縮性的彈性體片材等。
[0061]布線的至少一部分由本發(fā)明的導(dǎo)電膜制成。本發(fā)明的導(dǎo)電膜的結(jié)構(gòu)和制造方法如上所述。因此，此處舍棄說明。另外，本發(fā)明的撓性電路板中，理想的是采用本發(fā)明的導(dǎo)電膜的適宜方式。以下，對本發(fā)明的撓性電路板的一個實施方式進行說明。
[0062]首先，對本實施方式的撓性電路板的結(jié)構(gòu)進行說明。圖4表示本實施方式的撓性電路板的俯視透視圖。需要說明的是，圖4中，背側(cè)的電極、布線用細線表示。如圖4所示，撓性電路板5具備:基材50、表側(cè)電極OlX?16X、背側(cè)電極OlY?16Y、表側(cè)布線Olx?16x、背側(cè)布線Oly?16y、表側(cè)布線用連接器51以及背側(cè)布線用連接器52。
[0063]基材50為聚氨酯橡膠制，呈片狀。在基材50的上表面總計配置16根表側(cè)電極OlX?16X。表側(cè)電極OlX?16X分別呈帶狀。表側(cè)電極OlX?16X分別沿X方向(左右方向)延伸。表側(cè)電極OlX?16X按照在Y方向(前后方向)上隔開規(guī)定間隔、大致互相平行的方式配置。同樣，在基材50的下表面配置總計16根背側(cè)電極OlY?16Y。背側(cè)電極OlY?16Y分別呈帶狀。背側(cè)電極OlY?16Y分別沿Y方向延伸。背側(cè)電極OlY?16Y按照在X方向上隔開規(guī)定間隔、大致互相平行的方式配置。如圖4中的影線所示，表側(cè)電極OIX?16X和背側(cè)電極OlY?16Y夾著基材50交差的部分(重疊的部分)形成了用于檢測負載等的檢測部。
[0064]在基材50的上表面配置總計16根表側(cè)布線Olx?16x。表側(cè)布線Olx?16x分別呈線狀。表側(cè)布線Olx?16x是由將本發(fā)明的導(dǎo)電性組合物進行絲網(wǎng)印刷而形成的導(dǎo)電膜制成的。表側(cè)布線用連接器51配置在基材50的左后角。表側(cè)布線Olx?16x分別連接表側(cè)電極OlX?16X的左端和表側(cè)布線用連接器51。另外，基材50的上表面、表側(cè)電極OlX?16X、表側(cè)布線Olx?16x從上方被表側(cè)覆蓋薄膜(圖略)覆蓋。
[0065]在基材50的下表面配置總計16根背側(cè)布線Oly?16y。背側(cè)布線Oly?16y分別呈線狀。背側(cè)布線Oly?16y是由將本發(fā)明的導(dǎo)電性組合物進行絲網(wǎng)印刷而形成的導(dǎo)電膜制成的。背側(cè)布線用連接器52配置在基材50的左前角。背側(cè)布線Oly?16y分別連接背側(cè)電極OlY?16Y的前端和背側(cè)布線用連接器52。另外，基材50的下表面、背側(cè)電極OlY?16Y、背側(cè)布線Oly?16y從下方被背側(cè)覆蓋薄膜(圖略)覆蓋。
[0066]表側(cè)布線用連接器51、背側(cè)布線用連接器52各自電連接有演算部(圖略)。由表側(cè)布線Olx?16x和背側(cè)布線Oly?16y向演算部輸入檢測部的阻抗?；诖藴y定表面壓力分布。
[0067]接著，對本實施方式的撓性電路板5的作用效果進行說明。根據(jù)本實施方式，表側(cè)布線Olx?16x和背側(cè)布線Oly?16y分別柔軟且具有伸縮性。因此，能夠追隨基材50的變形而變形。另外，表側(cè)布線Olx?16x和背側(cè)布線Oly?16y分別具有高導(dǎo)電性，即使在伸長時電阻也難以增加。因此，撓性電路板5中，基材50即使伸縮，性能也不易降低。因此，撓性電路板5的耐久性優(yōu)異。像這樣，撓性電路板5對于將可伸縮的元件連接到電路中而言是適宜的。
[0068]實施例
[0069]接著，通過列舉實施例來更具體地說明本發(fā)明。
[0070]<導(dǎo)電性組合物的制備和導(dǎo)電膜的制造>
[0071][實施例1]
[0072]首先，將100質(zhì)量份丙烯酸類橡膠聚合物(ΖΕΟΝ CORPORATION制“Nipol (注冊商標)AR42W”)、0.25質(zhì)量份交聯(lián)劑異佛爾酮二胺用輥軋機(roll mill)進行混合，制備混合物。接著，將混合物溶解于溶劑乙二醇單丁醚乙酸酯中，制備聚合物溶液。接著，向制備的聚合物溶液中添加35質(zhì)量份碳納米管(Showa Denko K.K.制“VGCF (注冊商標)”、纖維直徑 150nm、長度 10 μ m、G/D 比=5)、18 質(zhì)量份導(dǎo)電性炭黑(Ketjenblack InternationalC0., Ltd.制“Ketjen Black EC300J”)、20質(zhì)量份作為分散劑的包含氨基的高分子化合物(BYK Japan K.K.制“BYK-185”)，用三輥磨進行混煉，制備導(dǎo)電性組合物(以下宜稱“導(dǎo)電涂料”)。
[0073]通過B型粘度計H7轉(zhuǎn)子，在溫度25°C、轉(zhuǎn)速20rpm的條件下測定導(dǎo)電涂料的粘度。其結(jié)果，導(dǎo)電涂料的粘度為175Pa*s。之后測定涂膜干燥時的不發(fā)揮成分的質(zhì)量，算出導(dǎo)電涂料的固體成分濃度。其結(jié)果，導(dǎo)電涂料的固體成分濃度為25質(zhì)量％。
[0074]接著，通過棒涂法將導(dǎo)電涂料涂布在PET制的基材表面。其后，在150°C下加熱I小時，使涂膜干燥，并且進行交聯(lián)反應(yīng)。如此操作，制造厚度30 μ m的導(dǎo)電膜。
[0075]通過掃描電子顯微鏡(SEM)觀察所制造的導(dǎo)電膜的凍結(jié)割斷面。圖2表示實施例1的導(dǎo)電膜的凍結(jié)割斷面的SEM照片。如圖2所示，導(dǎo)電膜中分散有纖維狀的碳納米管。另夕卜，以填補已分散的碳納米管的間隙的方式填充有結(jié)構(gòu)狀的導(dǎo)電性炭黑。
[0076][實施例2]
[0077]變更碳納米管的種類，制備導(dǎo)電涂料。S卩，向?qū)嵤├?中制備的聚合物溶液中添加15質(zhì)量份碳納米管(Showa Denko K.K.制“VGCF-S”、纖維直徑80nm、長度8 μ m、G/D比=5)、11質(zhì)量份導(dǎo)電性炭黑(同上)、20質(zhì)量份分散劑(同上)，用三輥磨進行混煉，制備導(dǎo)電涂料。然后，與實施例1同樣操作，制造導(dǎo)電膜。與實施例1同樣，算出導(dǎo)電涂料的固體成分濃度，測定導(dǎo)電涂料的粘度，其結(jié)果，固體成分濃度為22質(zhì)量％、粘度為168Pa.S。
[0078][實施例3]
[0079]變更彈性體的種類，制備導(dǎo)電涂料。首先，將100質(zhì)量份硅橡膠聚合物(Shin-EtsuChemical C0., Ltd.制“X40-3291-1”)溶解于溶劑二甲苯，制備聚合物溶液。接著，向制備的聚合物溶液中添加20質(zhì)量份與實施例1相同的碳納米管、11質(zhì)量份導(dǎo)電性炭黑(同上)、10質(zhì)量份分散劑(同上)，用三輥磨進行混煉，制備導(dǎo)電涂料。然后，與實施例1同樣操作，制造導(dǎo)電膜。與實施例1同樣，算出導(dǎo)電涂料的固體成分濃度，測定導(dǎo)電涂料的粘度，其結(jié)果，固體成分濃度為28質(zhì)量％、粘度為88Pa.S。
[0080][實施例4]
[0081]變更碳納米管的種類，制備導(dǎo)電涂料。即，向?qū)嵤├?中制備的聚合物溶液中添加15質(zhì)量份疊杯狀碳納米管(GSI Creos Corporation制“Carbere (注冊商標)24HHT”、纖維直徑(外徑)80nm、長度5 μ m、G/D比=5)、11質(zhì)量份導(dǎo)電性炭黑(同上)、20質(zhì)量份分散劑(同上)，用三輥磨進行混煉，制備導(dǎo)電涂料。然后，與實施例1同樣操作，制造導(dǎo)電膜。與實施例1同樣，算出導(dǎo)電涂料的固體成分濃度，測定導(dǎo)電涂料的粘度，其結(jié)果，固體成分濃度為20質(zhì)量％、粘度為190Pa.S。
[0082][實施例5]
[0083]變更碳納米管的種類，制備導(dǎo)電涂料。即，向?qū)嵤├?中制備的聚合物溶液中添加15質(zhì)量份碳納米管(H0D0GAYA CHEMICAL C0., LTD.制“MWNT-7”、纖維直徑70nm、長度10 μ m、G/D比=5)、11質(zhì)量份導(dǎo)電性炭黑(同上)、20質(zhì)量份分散劑(同上)，用三輥磨進行混煉，制備導(dǎo)電涂料。然后，與實施例1同樣操作，制造導(dǎo)電膜。與實施例1同樣，算出導(dǎo)電涂料的固體成分濃度，測定導(dǎo)電涂料的粘度，其結(jié)果，固體成分濃度為20質(zhì)量％、粘度為157Pa.S0
[0084][比較例I]
[0085]變更碳納米管的種類，制備導(dǎo)電涂料。即，向?qū)嵤├?中制備的聚合物溶液中添加25質(zhì)量份碳納米管(Showa Denko K.K.制“VGCF-X”、纖維直徑15nm、長度3 μ m、G/D比=1)、10質(zhì)量份導(dǎo)電性炭黑(同上)、20質(zhì)量份分散劑(同上)，用三輥磨進行混煉，制備導(dǎo)電涂料。然后，與實施例1同樣，制造導(dǎo)電膜。與實施例1同樣操作，算出導(dǎo)電涂料的固體成分濃度，測定導(dǎo)電涂料的粘度，其結(jié)果，固體成分濃度為16質(zhì)量％、粘度為618Pa.S。
[0086][比較例2]
[0087]變更碳納米管的種類，制備導(dǎo)電涂料。S卩，向?qū)嵤├?中制備的聚合物溶液中添加7質(zhì)量份與實施例1相同的碳納米管、20質(zhì)量份與比較例I相同的碳納米管、12質(zhì)量份導(dǎo)電性炭黑(同上)、20質(zhì)量份分散劑(同上)，用三輥磨進行混煉，制備導(dǎo)電涂料。然后，與實施例I同樣操作，制造導(dǎo)電膜。與實施例1同樣，算出導(dǎo)電涂料的固體成分濃度，測定導(dǎo)電涂料的粘度，其結(jié)果，固體成分濃度為16質(zhì)量％、粘度為441Pa.S。
[0088]表I示出所使用的原料的種類、配混量、導(dǎo)電涂料的固體成分濃度和粘度。表I中，原料的配混量是以導(dǎo)電膜的質(zhì)量(固體成分)為100質(zhì)量％時的質(zhì)量比率。
[0089][表 I]
【權(quán)利要求】
1.一種導(dǎo)電性組合物，其特征在于，其包含: 彈性體成分， 具有石墨結(jié)構(gòu)且纖維直徑為30nm以上的纖維狀炭材料，以及 具有結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性炭黑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電性組合物，其中，所述纖維狀炭材料為拉曼光譜的1580cm—1附近出現(xiàn)的峰(G譜帶)與1330cm-1附近出現(xiàn)的峰(D譜帶)的強度比(G/D比)為1.8以上的碳納米管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的導(dǎo)電性組合物，其中，在包含有機溶劑且固體成分濃度為20質(zhì)量％以上時，通過B型粘度計H7轉(zhuǎn)子在溫度25°C、轉(zhuǎn)速20rpm的條件下測定的粘度為200Pa.s以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?權(quán)利要求3中任一項所述的導(dǎo)電性組合物，其還包含分散劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或權(quán)利要求4所述的導(dǎo)電性組合物，其用于絲網(wǎng)印刷或金屬掩模印刷。
6.—種導(dǎo)電膜,其是由權(quán)利要求1?權(quán)利要求5中任一項所述的導(dǎo)電性組合物形成的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的導(dǎo)電膜，其是通過絲網(wǎng)印刷法或金屬掩模印刷法形成的。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或權(quán)利要求7所述的導(dǎo)電膜，其形成于可伸縮或可彎曲的基材的表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的導(dǎo)電膜，其中，所述導(dǎo)電性組合物中的所述彈性體成分具有交聯(lián)性官能團， 所述基材由具有官能團的聚合物制成， 所述導(dǎo)電膜通過該交聯(lián)性官能團與該官能團進行化學(xué)鍵合而粘接在該基材上。
10.根據(jù)權(quán)利要求6?權(quán)利要求9中任一項所述的導(dǎo)電膜,其中，在單軸方向上伸長50%時的體積電阻率為0.5Ω * cm以下。
11.一種電磁波屏蔽體，其是由權(quán)利要求6?權(quán)利要求10中任一項所述的導(dǎo)電膜制成的。
12.—種轉(zhuǎn)換器，其具備聚合物制的介電層、介由該介電層配置的多個電極、以及與多個該電極分別連接的布線， 該電極和該布線中的至少一者由權(quán)利要求6?權(quán)利要求10中任一項所述的導(dǎo)電膜制成。
13.—種撓性電路板,其具備基材和在該基材的表面配置的布線,布線的至少一部分由權(quán)利要求6?權(quán)利要求10中任一項所述的導(dǎo)電膜制成。
【文檔編號】H01B5/14GK103946927SQ201380003986
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2013年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月29日
【發(fā)明者】小林淳, 吉川均 申請人:東海橡塑工業(yè)株式會社