JP3537201B2 - 導電性粘着剤およびこれを用いてなる電極パッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は導電性粘着剤、およびこ
れを用いてなる電極パッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から生体に接触して使用する電極と
しては、低周波による微弱電流を身体内に通電導入して
血流を促し、マッサージ効果を期待して肩こりや腰痛な
どの痛みを緩和する治療用電極や、生体内の微弱電流を
体外に取り出して心電図や筋電図などを測定する医療用
電極、電気メスを使用する際に用いるアース電極、ムダ
毛の脱毛処理に用いる美容用電極など各種の電極が知ら
れている。

【０００３】これらの電極には生体表面との接触媒体と
して、導電性を有する電極パッドが使用されるが、一般
にはポリアクリル酸ナトリウムやポリビニルアルコール
などの水溶性高分子に、塩化ナトリウムなどのイオン解
離する電解質および導電媒体としての水を必須成分とし
た含水ゲルタイプのものが汎用されている。

【０００４】ところが、上記含水ゲルタイプの電極パッ
ドは導電性と粘着性の両機能を満足する優れたものであ
るが、比較的多量の水を含有しているために雰囲気湿度
の影響によってゲル中の含水量が変動しやすく、含水量
の一定化のために高価な密封用包装材料が必要となる。
さらに、長時間にわたる貼付によって、生体から分泌さ
れる汗分を吸収して粘着力の低下などの特性低下を起こ
すようになる。

【０００５】そこで、水を必要としない非水系の導電性
粘着剤の開発が盛んに行われている。このような非水系
の導電性粘着剤としては、例えば特開昭６２−１３９６
２８号公報や、特開平３−２６７０４１号公報に記載の
ように、粘着剤組成物中にエーテル部を存在させて、こ
のエーテル部にリチウム塩のような解離性塩の陽イオン
を配位結合させ、陽イオンの移動によって導電性を発現
させるイオン導電体を利用したものが提案されている。

【０００６】これらの非水系の導電性粘着剤は水を含有
しないので、上記した従来の含水タイプのものが有する
問題点はないが、含水ゲルタイプのものと比べると、貼
り直しの際に必要となる繰り返し接着性に乏しく、ま
た、導電性の点でも充分に満足できるものではなく、未
だ改良の余地がある粘着剤である。

【０００７】

【本発明が解決しようとする課題】本発明は従来の電極
パッドに用いる導電性粘着剤、特に含水ゲルタイプの粘
着剤が有する上記問題点を解決するためになされたもの
であって、優れた導電性を発揮すると共に粘着性にも優
れ、しかも貼り直しの際に必要な特性である繰り返し接
着性（再接着性）にも優れた導電性粘着剤を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】さらに、本発明は上記導電性粘着剤を用い
た電極パッドを提供することを他の目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記目的を
達成するために鋭意検討を重ねた結果、非水系の導電性
粘着剤の骨格ポリマーとしてポリエステルポリオールを
用い、これにイオン性化合物および有機溶剤を含有さ
せ、特定の架橋剤によって架橋させることによって、上
記目的を解決する導電性粘着剤が得られることを見い出
し、本発明を完成するに至った。

【００１０】即ち、本発明の導電性粘着剤は、ポリエス
テルポリオールと、イオン性化合物と、該イオン性化合
物を溶解可能な溶剤を必須成分として含有してなる組成
物を、イソシアネート化合物によって架橋してなること
を特徴とするものである。

【００１１】特に好ましい態様としては、可塑剤をさら
に配合した粘着剤であって、生体への再接着性が良好に
なる。

【００１２】また、本発明の電極パッドは上記導電性粘
着剤をパッド状に成形してなるものである。

【００１３】本発明にて用いるポリエステルポリオール
は、後述するイオン性化合物や溶剤と均一に相溶しやす
いものであって、良好な導電性が発揮できるものであ
る。このようなポリエステルポリオールとしては、例え
ばアジピン酸やイソフタル酸、テレフタル酸などの二塩
基酸と、エチレングリコール、プロピレングリコール、
ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、
３−メチル−１，５−ペンタンジオール、１，４−ブタ
ンジオール、１，９−ノナンジオール、メチルオクタン
ジオールなどのジオール類とを反応させた２塩基酸系ポ
リエステルポリオール、β−メチル−δ−バレロラクト
ン、ε−カプロラクトンなどの環状モノマーを開環重合
させたポリラクトン系ポリオール、ポリ（３−メチル−
１，５−ペンタンメチレンカーボネート）、ポリ（ノナ
ンジオールカーボネート）などのポリカーボネートポリ
オールなどを用いることができる。これらのうち良好な
粘着性の発現と共に後述するイオン性化合物や溶剤との
相溶性の点から、常温以下の融点を有するもの、つまり
常温で液状のものが好ましく、ポリラクトン系のポリオ
ールを好適に用いることができる。含有量は３０〜９０
重量％、好ましくは５０〜８０重量％の範囲とする。

【００１４】本発明の粘着剤において、導電性を発現さ
せるために配合するイオン性化合物としては、具体的に
はリチウムやナトリウム、カリウム、マグネシウムなど
のアルカリ金属やアルカリ土類金属から選ばれる陽イオ
ンの一種と、塩素イオン、ヨウ素イオンなどのハロゲン
イオン、過塩素酸イオン、チオシアン酸イオン、トリフ
ルオロメタンスルホン酸イオン、トルエンスルホン酸イ
オンなどの陰イオンの一種とからなる無機塩や、ステア
リルスルホン酸リチウムなどの有機塩、四級アンモニウ
ム塩などのイオン性化合物が挙げられる。これらのイオ
ン化合物のうちイオン解離する際のエネルギーが比較的
小さくて、後述する溶剤中での移動度が高いリチウム塩
を用いることが特に好ましい。具体的な化合物として
は、ＬｉＢｒ，ＬｉＩ，ＬｉＣｌＯ₄ ，ＬｉＳＣＮ，Ｌ
ｉＣＦ₃ ＳＯ₃ などが挙げられる。上記イオン性化合物
の配合量は後述する溶剤の配合量などによって任意に変
更することができるが、通常は粘着剤中０．０１〜３０
重量％、好ましくは１〜２０重量％の範囲に設定する。
イオン化合物の量が０．０１重量％に満たない場合に
は、導電性に劣り、３０重量％を超えると配合するイオ
ン化合物の量が飽和溶解度以上となって完全に溶解しな
かったり、溶解後に再結晶化して導電性の低下を招く恐
れがある。

【００１５】また、本発明において用いる溶剤として
は、上記イオン性化合物を溶解するものであって、しか
も前記ポリエステルポリオールと親和性を有するもので
ある。また、常温下または適度の加熱下で揮散しにくい
ものが好ましく、沸点が１８０℃以上、好ましくは２２
０℃以上のものを用いる。このような溶剤としては、エ
チレングリコール、プロピレングリコールなどの多価ア
ルコール類、ポリエチレングリコール、ポリプロピレン
グルコール、ポリエチレングリコールモノメチルエーテ
ル、ポリエチレングリコールジメチルエーテルなどのポ
ルアルキレングリコール類、ポリ（オキシエチレン−オ
キシプロピレン）アルキルエーテルなどのアルキルエー
テル類、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオ
ール、ポリカーボネートポリオール、ポリカプロラクト
ンポリオールなどのポリオール類、エチレンカーボネー
ト、プロピレンカーボネートなどの炭酸エステル類、カ
プロラクトンなどの環状エステル、スルフォラン、ジメ
チルイミダゾリジノンなどの複素環状化合物、ジカプリ
ル酸グリコールなどの多価アルコール脂肪酸エステル、
ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオ
キシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン脂
肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシ
エチレンソルビタン脂肪酸エステルなどが挙げられる。
このような溶剤の配合量は前記イオン性化合物の種類や
配合量などによって任意に変更することができるが、優
れた導電性を発揮するためには配合量が多い方が誘電率
が高くなり好ましい。しかし、配合量が多くなると電極
パッドのような成形体にした場合に凝集性の低下が見ら
れるので、好ましくは本発明の粘着剤中に１０〜７０重
量％、実用的には１５〜５０重量％の範囲の調整するこ
とが望ましい。

【００１６】本発明の導電性粘着剤は上記必須成分から
なるものであって、常温で液状の性状を示すものであ
る。従って、後述するような電極パッドに成形する場合
には、一般的にはセパレータなどのキャリア上に塗工、
乾燥して溶剤を除去する方法が採用されるが、セパレー
タ表面の表面張力によってハジキ現象が起こりやすい。
また、イソシアネート化合物による架橋の前に溶剤含量
を現象させて溶液粘度を上昇させておくことも考えられ
るが、架橋工程での加熱によって溶液粘度が低下してハ
ジキ現象が生じることも予想される。そこで、本発明で
は、上記した各必須成分に加えて、任意成分として製造
工程時にキャリアとして用いるセパレータ上での塗れ性
を向上させるために、可塑性樹脂（可塑剤）としてゴム
成分や樹脂成分を１〜３０重量％の範囲で配合すること
ができる。このような成分として、例えばイソプレンゴ
ム、ブタジエンゴム、スチレン／ブタジエンゴム、エピ
クロルヒドリンゴム、エピクロルヒドリン／ポリエチレ
ンオキサイドゴム、ポリビニルメチルエーテル、ポリビ
ニルエチルエーテル、ポリ酢酸ビニル、ポリ（エチレン
／酢酸ビニル）、スチレン／イソプレン／スチレンゴム
などを用いることができる。これらのうち上記溶剤との
相溶性の点からは、ポリビニルアルキルエーテルやエピ
クロルヒドリン系ゴムを用いることが好ましい。

【００１７】また、上記可塑性樹脂以外にポリエステル
ポリオールと溶剤との相溶化剤として一般的に用いられ
ている液状の可塑剤を粘着剤中に３０重量％を超えない
範囲で配合することができる。具体的にはオリーブ油、
ヒマシ油などの植物油、プロセスオイルなどの鉱物油、
フタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル、アジピン酸ジ
エチル、ミリスチン酸イソプロピルなどのエステル油な
どが挙げられる。

【００１８】さらに、本発明の粘着剤に粘着性を付与し
て電極パッドのような成形体にした場合の接着性を向上
させるために、各種ロジン系樹脂、テルペン系樹脂、石
油系樹脂、フェノール系樹脂、キシレン系樹脂、スチレ
ン系樹脂、クマロンインデン樹脂、ジシクロペンタジエ
ン樹脂などの粘着性付与剤を、組成物中に４０重量％を
超えない範囲で配合することができる。

【００１９】その他任意成分として配合することができ
るものとして、各種充填剤、顔料などの着色剤、酸化防
止剤、紫外線吸収剤などを必要に応じて任意量で配合す
ることができる。

【００２０】本発明の導電性粘着剤は上記各必須成分及
び任意成分を配合したのち、これを架橋してなるもので
ある。架橋反応には加熱することによって架橋反応を起
こすイソシアネート化合物を用いる。使用できるイソシ
アネート化合物としては、例えばフェニレンジイソシア
ネート、２，３−トルイレンイソシアネート、４，４−
ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジ
イソシアネート、４，４−ジフェニルメタンジイソシア
ネートの水素添加物などのジイソシアネート類、ヘキサ
メチレンイソシアネートとトリメチロールプロパンとを
反応させたアダクトタイプ、ヘキサメチレンイソシアネ
ートのビューレットタイプ、トリマータイプなどのポリ
イソシアネート類などが挙げられる。これらのイソシア
ネート化合物は前記ポリエステルポリオールと反応して
マトリックス状に３次元架橋する。

【００２１】一般に架橋密度が高いと粘着力は低下し、
架橋密度が低いと凝集力不足になるので、粘着性と凝集
性のバランスをとるためには架橋度合の調整が重要であ
る。調整方法としては、ポリエステルポリオールやイソ
シアネート化合物の種類、配合量、分子量、および官能
基数などを調整する方法がある。通常、ポリエステルポ
リオールの粘度平均分子量は数百〜数万の範囲である
が、該ポリエステルポリオールの分子量の応じて用いる
イソシアネート化合物の種類を選択することが好まし
い。つまり、粘度平均分子量が数百で２官能性のポリエ
ステルポリオールを用いる場合には、３次元マトリック
ス状とするために少なくとも３官能性のイソシアネート
化合物を用いる必要がある。ただし、この場合、分子量
の低いイソシアネート化合物を用いると、適度な凝集力
を付与するためには比較的多量のイソシアネート化合物
が必要となり、その結果、架橋密度が高くなるために粘
着力の低下を招くおそれがある。従って、２官能性のイ
ソシアネート化合物を適度に配合することによって架橋
間分子量が適度に大きくなり、粘着力と凝集力のバラン
スをとることができるのである。一方、粘度平均分子量
が数万で３官能性のポリエステルポリオールを用いる場
合には、粘着剤中の官能基数が多くなって反応性が低く
なるので、分子量の大きい多官能性のイソシアネート化
合物を用いることは好ましくなく、分子量の小さい２官
能性のイソシアネート化合物を用いることが好ましいも
のである。

【００２２】次に、本発明の導電性粘着剤および電極パ
ッドを得るための方法の一例を以下に記載する。

【００２３】まず、ポリエステルポリオールとイオン性
化合物と該イオン性化合物を溶解可能な溶剤からなる必
須成分に、必要に応じて可塑剤や粘度調整剤などの任意
成分を配合して、常温で液状の組成物を調製する。

【００２４】次いで、この組成物にイソシアネート化合
物を配合して均一溶液とし、この溶液をセパレータなど
の任意のキャリア上に塗工し、加熱によって架橋してシ
ート状に製膜された本発明の電極パッドを作製する。ま
た、本発明の電極パッドは上記の他、ポリエステルフィ
ルムやポリエチレンフィルムのようなプラスチックフィ
ルムの片面に導電性塗料を塗布したり、金属膜を蒸着し
たり、金属箔を積層したりして得られる導電性支持体の
導電面に、上記組成からなる電極パッドを形成した構造
であってもよい。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の導電性粘着剤およびこれを用
いてなる電極パッドについて、実施例によって具体的に
説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるも
のではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲であ
れば、種々の応用が可能であることは云うまでもない。
以下の例において、部および％とあるのは、全て重量部
および重量％を意味するものである。

【００２６】実施例１ 過塩素酸リチウム４部をジメチルポリエチレングリコー
ル２０部に溶解して、これにポリカプロラクトンジオー
ル（粘度平均分子量２０００）８０部、ジオクチル錫ジ
ラウレート０．１部を加えて撹拌混合したのち、トリメ
チロールプロパンをアダクトしたポリイソシアネート８
部を加えて均一に混合した。これをポリエステル製セパ
レータ上に厚み１ｍｍとなるように塗工し、１００℃で
加熱架橋して透明な導電性粘着剤からなるシート状の電
極パッドを作製した。

【００２７】得られたシート状の電極パッドのインピー
ダンスは１．５×１０⁴ Ωで、粘着力は２８６ｇであっ
た。また、この電極パッドを低周波治療器用に用いたと
ころ、人体への接着性は良好であり、良好な装着感を有
するものであった。

【００２８】さらに、人体に対して９回繰り返し接着さ
せたところ、良好な接着性を維持しており、１０回目の
粘着力は１４３ｇであった。

【００２９】実施例２ 過塩素酸リチウム４部をジメチルポリエチレングリコー
ル２０部に溶解して、これにポリカーボネートジオール
（粘度平均分子量２０００）８０部、ジオクチル錫ジラ
ウレート０．１部を加えて撹拌混合したのち、トリメチ
ロールプロパンをアダクトしたポリイソシアネート７部
を加えて均一に混合した。これをポリエステル製セパレ
ータ上に厚み１ｍｍとなるように塗工し、１００℃で加
熱架橋して透明な導電性粘着剤からなるシート状の電極
パッドを作製した。

【００３０】得られたシート状の電極パッドのインピー
ダンスは２．３×１０⁴ Ωで、粘着力は２２６ｇであっ
た。また、この電極パッドを低周波治療器用に用いたと
ころ、人体への接着性は良好であり、良好な装着感を有
するものであった。

【００３１】さらに、人体に対して９回繰り返し接着さ
せたところ、良好な接着性を維持しており、１０回目の
粘着力は１１２ｇであった。

【００３２】実施例３ 過塩素酸リチウム３部をジメチルポリエチレングリコー
ル１０部と酢酸エチル１０部との混合溶液に溶解して、
これにポリエステルジオール（３−メチル−１，５−ペ
ンタンジオール／アジピン酸系、粘度平均分子量３００
０）１００部、ジオクチル錫ジラウレート０．１部を加
えて撹拌混合したのち、トリメチロールプロパンをアダ
クトしたポリイソシアネート１２部を加えて均一に混合
した。これをポリエステル製セパレータ上に厚み１ｍｍ
となるように塗工し、１００℃で加熱架橋して酢酸エチ
ルを揮散させて乾燥後の厚みが約１ｍｍの透明な導電性
粘着剤からなるシート状の電極パッドを作製した。

【００３３】得られたシート状の電極パッドのインピー
ダンスは７．５×１０⁴ Ωで、粘着力は１７８ｇであっ
た。

【００３４】さらに、人体に対して９回繰り返し接着さ
せたところ、良好な接着性を維持しており、１０回目の
粘着力は１３８ｇであった。

【００３５】実施例４ 過塩素酸リチウム４部をジメチルポリエチレングリコー
ル４０部に溶解して、これにポリカプロラクトントリオ
ール（粘度平均分子量３０００）６０部、ジオクチル錫
ジラウレート０．１部を加えて撹拌混合したのち、ポリ
メチレンポリフェニルポリイソシアネート５部を加えて
均一に混合した。これをポリエステル製セパレータ上に
厚み１ｍｍとなるように塗工し、１００℃で加熱架橋し
て透明な導電性粘着剤からなるシート状の電極パッドを
作製した。

【００３６】得られたシート状の電極パッドのインピー
ダンスは４．４×１０⁴ Ωで、粘着力は２６５ｇであっ
た。

【００３７】さらに、人体に対して９回繰り返し接着さ
せたところ、良好な接着性を維持しており、１０回目の
粘着力は９６ｇであった。

【００３８】実施例５ 過塩素酸リチウム４部をジメチルポリエチレングリコー
ル２０部に溶解して、これにポリエステルジオール（３
−メチル−１，５−ペンタンジオール／アジピン酸系、
粘度平均分子量５０００）８０部、ジオクチル錫ジラウ
レート０．１部、ポリビニルメチルエーテル３０部を加
えて撹拌混合したのち、トリメチロールプロパンをアダ
クトしたポリイソシアネート８部を加えて均一に混合し
た。これをポリエステル製セパレータ上に厚み１ｍｍと
なるように塗工し、７０℃で加熱架橋してやや黄色味を
帯びた透明な導電性粘着剤からなるシート状の電極パッ
ドを作製した。この組成物はポリビニルメチルエーテル
を配合しないものと比べて加熱架橋後のハジキが少な
く、製膜性が良好であった。

【００３９】得られたシート状の電極パッドのインピー
ダンスは４．５×１０⁴ Ωで、粘着力は３１２ｇであっ
た。

【００４０】さらに、人体に対して９回繰り返し接着さ
せたところ、良好な接着性を維持しており、１０回目の
粘着力は１０６ｇであった。

【００４１】なお、上記各実施例において測定したイン
ピーダンスおよび粘着力は、以下の方法で測定した。

【００４２】＜インピーダンス＞導電性粘着剤から得ら
れた電極パッド（１０ｍｍ×１０ｍｍ）を２枚の銅板で
挟み、ＬＣＲメーターを用いて１ｋＨｚ、１ｍＶの交流
電圧を印加した際のインピーダンスを測定した。

【００４３】＜粘着力＞上記インピーダンス試験に用い
たと同じ電極パッドをレオメータ試験機の試料台の上に
載置し、上チャックにプローブ（面積１２φ、重量１０
ｇ）を固定したのち、電極パッドとプローブを１０秒間
接触させて、５０ｍｍ／分の速度でプローブを引き剥が
す際の力（粘着力）を測定した。

【００４４】

【発明の効果】以上のように本発明の導電性粘着剤は、
ゲル形成の際の骨格成分にポリエステルポリオールを用
い、これをイソシアネート化合物によって架橋している
ので、導電性と粘着性にバランスに優れ、しかも貼り直
しの際に必要な特性である繰り返し接着性（再接着性）
にも優れたものである。

【００４５】また、このような特性を有する導電性粘着
剤から得られる電極パッドは、優れた導電性を有するも
のであるので、治療用電極や医療用電極、アース電極、
美容用電極など各種の電極用のパッドとして有用なもの
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ // Ｃ０９Ｊ 167/02 Ａ６１Ｂ 5/04 ３００Ｙ (56)参考文献 特開 昭62−86076（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−1400（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−266161（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−139628（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−267041（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−261882（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−207380（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C09J 4/00 - 201/10 A61B 5/408 A61K 9/70 A61N 1/04

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリエステルポリオールと、イオン性化
   合物と、該イオン性化合物を溶解可能な溶剤を必須成分
   として含有してなる組成物を、イソシアネート化合物に
   よって架橋してなる導電性粘着剤。
2. 【請求項２】 さらに、可塑剤を含有する請求項１記載
   の導電性粘着剤。
3. 【請求項３】 ポリエステルポリオールが３０〜９０重
   量％、溶剤が１０〜７０重量％、イオン性化合物が０．
   ０１〜３０重量％の範囲で含有されている請求項２記載
   の導電性粘着剤。
4. 【請求項４】 請求項１記載の導電性粘着剤を用いてな
   る電極パッド。