JP2001060413A - 導電樹脂組成物及びそれを用いた成形物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】剛性が高く、機械的特性及び導電性の異方性が
小さい導電樹脂組成物及びそれを用いた成形物を提供す
ること。 【解決手段】（Ａ）熱可塑性樹脂１００質量部に対し
て、（Ｂ）７０％以上の粒子のアスペクト比が３以下で
ある黒鉛粉末８〜８０質量部を配合してなる導電樹脂組
成物及び該導電樹脂組成物を成形して得られる導電樹脂
成形物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、剛性が高く、機械
的特性及び導電性の異方性が小さい導電樹脂組成物及び
それを用いた成形物に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱可塑性樹脂は、優れた機械的特性、化
学的特性、易加工性を有し、幅広い分野で利用されてい
る。しかしながら、熱可塑性樹脂は、電気的に絶縁性で
あり、液体、固体と接触する際に、摩擦により生じる電
荷が帯電し易く、可燃性液体や大量の紙類と接触する場
合や、摺動部として用いて発生する電荷が周辺部に悪影
響を及ぼす場合などでは、導電性フィラー等の導電性の
ある物を含有させて、導電性材料としなくてはならなか
った。

【０００３】熱可塑性樹脂に導電性を付与する方法とし
ては、カーボンブラック、カーボンファイバー、及び黒
鉛粉末等の導電性を有する炭素系材料を、含有させる方
法が公知である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】熱可塑性樹脂にカーボ
ンブラックを添加して、導電化すると、導電性、機械特
性に異方性が無く、成形品表面に荒れのない良好な外観
を有する成形物が得られる。しかし、機械特性の中で重
要な剛性の向上はみられず、また、熱可塑性樹脂として
ポリアセタール樹脂を使用した場合には樹脂の熱分解が
促進され、満足な組成物が得られ難いという問題があっ
た。

【０００５】カーボンファイバーで導電化を試みると、
剛性は大きく向上し、得られた組成物による射出成形品
は、カーボンファイバーの配向による導電性、機械特性
の異方性が生じ、また、成形品表面に荒れが生じ易いと
いう問題があった。さらにカーボンファイバーは高価で
あり、経済的にも問題があった。また、ポリアセタール
樹脂を使用した場合の混合時の熱分解は抑えられるが、
上記と同様の問題があった。

【０００６】黒鉛粉末で導電化を試みると、十分な導電
性を得る為には比較的多量の添加を必要とするという問
題はあるが、剛性は向上し、ポリアセタール樹脂を使用
した場合の混合時の熱分解も抑えられる。しかしなが
ら、一般の黒鉛粉末のアスペクト比は通常の天然黒鉛の
場合で５０前後、人造黒鉛の粉砕品で５〜１０位であ
り、得られた組成物による射出成形品は黒鉛粉末が配向
する事により、導電性、機械特性の異方性が生じるとい
う問題があった。

【０００７】本発明は、かかる状況に鑑みてなされたも
のであり、剛性が高く、機械的特性及び導電性の異方性
が小さい導電樹脂組成物及びそれを用いた成形物を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、導電性フ
ィラーとしてカーボンブラック、カーボンファイバー、
一般の黒鉛粉末を使用する代わりに限定されたアスペク
ト比の黒鉛粉末を使用する事により、上記目的を達成し
うることを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成
するに至った。すなわち、本発明は（Ａ）熱可塑性樹脂
１００質量部に対して、（Ｂ）７０％以上の粒子のアス
ペクト比が３以下である黒鉛粉末８〜８０質量部を配合
してなる導電樹脂組成物及び該導電樹脂組成物を成形し
て得られる導電樹脂成形物を提供する。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明に用いられる（Ａ）熱可塑
性樹脂としては、特に限定されるものはなく、黒鉛粉末
と溶融混練可能であれば使用できる。例えば、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、エチレン−α−オレフィン共重
合体、プロピレン−α−オレフィン共重合体、エチレン
−酢酸ビニル共重合体、エチレン−メチルメタクリレー
ト共重合体等のポリオレフィン系樹脂、不飽和ジカルボ
ン酸、またはその無水物によりグラフト変性されたポリ
エチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重
合体等のグラフト変性ポリオレフィン系樹脂、ポリスチ
レン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂等のスチレン系樹脂、ポリ
塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等の塩化ビニル系樹
脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフ
タレート等のポリエステル系樹脂、ポリアセタール、ポ
リフェニレンエーテル等のポリエーテル系樹脂、ポリメ
チルメタクリレート、ポリメチルアクリレート等のアク
リル系樹脂、ポリビニリデンフルオライド等のフッ素系
樹脂、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイ
ド、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリエ
ーテルエーテルケトン等が挙げられる。これらの熱可塑
性樹脂は、１種単独でまたは２種以上組み合わせて用い
ることができ、好ましくは、ポリアセタール樹脂、ポリ
フェニレンエーテル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、Ａ
ＢＳ樹脂が用いられる。

【００１０】本発明に用いられるポリアセタール樹脂
は、オキシメチレン基（−ＣＨ₂Ｏ−）を主たる繰り返
し構成単位とする樹脂で、ホルムアルデヒド若しくはト
リオキサン、テトラオキサン等を単独重合したポリアセ
タールホモポリマー、オキシメチレン基以外にエチレン
オキサイド、プロピレンオキサイド、オキサシクロブタ
ン、１，３−ジオキソラン、エピクロルヒドリン等の環
状エーテル、あるいはある種のビニル化合物等の他の構
成単位を少量含有するポリアセタールコポリマー、ター
ポリマーのいずれでも良く、或いはオキシメチレンホモ
ポリマー、オキシメチレンコポリマーを主構造としてオ
キシメチレン単位構造以外の異種ポリマー単位を含むオ
キシメチレンブロックコポリマー、オキシメチレングラ
フトコポリマーでも良く、また、分子が線状のみなら
ず、分岐、架橋構造を有するものであっても良い。ま
た、該ポリアセタール樹脂はその分子末端の一部または
全部がエステル化またはエーテル化によりエンドキャッ
ピングされたものでも良い。また、その重合度に関して
は成形可能な限り特に限定されるものではない。

【００１１】本発明に用いられるポリフェニレンエーテ
ル系樹脂は、特に制限されるものではなく、一価フェノ
ール、またはその誘導体の１種または２種以上と酸化カ
ップリング触媒とを用い、酸素または酸素含有ガスで酸
化重合して得られる分子構造を繰り返し構成単位とする
樹脂、及びこうして得られた樹脂を不飽和カルボン酸ま
たはその誘導体によりグラフト変性した樹脂、あるいは
別の樹脂成分とブレンドしたものが例示される。ポリフ
ェニレンエーテル系樹脂の単独重合体の代表例として
は、ポリ（２，６−ジメチル−１，４−フェニレンエー
テル、ポリ−（２−メチル−６−エチル−１，４−フェ
ニレン）エーテル、ポリ（２，６−ジエチル−１，４−
フェニレン）エーテル等のホモポリマーが挙げられる。
ポリフェニレンエーテル共重合体は、２，６−ジメチル
フェノールと２，３，６−トリメチルフェノールとの共
重合体あるいはｏ−クレゾールとの共重合体等、ポリフ
ェニレンエーテル構造を主体としてなるポリフェニレン
エーテル共重合体が挙げられる。また、本発明のポリフ
ェニレンエーテル系樹脂中には、本発明の趣旨に反しな
い限り、従来ポリフェニレンエーテル樹脂中に存在させ
てもよいことが提案されている他の種々のフェニレンエ
ーテルユニットを部分構造として含んでいても構わな
い。それらの例としては２−（ジアルキルアミノメチ
ル）−６−メチルフェニレンエーテルユニットや、２−
（Ｎ−アルキル−Ｎ−フェニルアミノメチル）−６−メ
チルフェニレンエーテルユニット等が挙げられる。ま
た、ＧＰポリスチレン、ハイインパクトポリスチレン、
スチレン・ブタジエン共重合体、スチレン・無水マレイ
ン酸共重合体等スチレン系樹脂を含んでいてもよい。

【００１２】本発明に用いられるポリカーボネート樹脂
は、二価フェノールと炭酸誘導体が互いに縮合して得ら
れる構造を繰り返し単位として持つ樹脂で、通常二価フ
ェノールと炭酸誘導体とを溶液法又は溶融法で反応させ
て得られる。二価フェノールとしては例えば、２，２−
ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン（以下「ビス
フェノールＡ」という。）、１，１−ビス（４−ヒドロ
キシフェニル）エタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ
−３−メチルフェニル）プロパン、ビス（４−ヒドロキ
シフェニル）スルフォン等が挙げられ、なかでもビスフ
ェノールＡが特に好ましい。

【００１３】本発明に用いられるＡＢＳ樹脂としては、
ポリブタジエンゴム、スチレン-ブタジエン共重合体ゴ
ム、アクリロニトリル-ブタジエン共重合体ゴム等のゴ
ム状物質の存在下にスチレンとアクリロニトリルとの混
合単量体を重合して得られる所謂グラフト型ＡＢＳ樹
脂、前記ゴム状物質とスチレンーアクリロニトリル共重
合体との機械的混合によって得られる所謂ブレンド型Ａ
ＢＳ樹脂、または前記グラフト型ＡＢＳ樹脂とブレンド
型ＡＢＳ樹脂の混合型によって代表されるが、その他に
前記スチレンの全部または一部をα-メチルスチレンで
置換して樹脂の耐熱性を向上したもの、及び前期アクリ
ロニトリルの全部又は一部をメタクリル酸メチルで置換
してその透明性を改善したＡＢＳ樹脂類似の樹脂組成物
を含むものが挙げられる。これらＡＢＳ系樹脂は公知の
方法で製造することが出来る。その使用に特に制限はな
いが、最終製品の物性を考慮するとグラフト型ＡＢＳ系
樹脂の方が望ましい。当該ＡＢＳ樹脂中のゴム状物質の
含有量は通常１０〜６０質量％が好適に使用される。ま
たスチレン及びアクリロニトリルの含有量はそれぞれ３
０〜７０％及び１０〜４０％である。

【００１４】本発明では、７０％以上の粒子のアスペク
ト比が３以下である黒鉛粉末を用いることが重要であ
る。ここで、アスペクト比とは粒子の長径と短径の比で
これが大きい程偏平であり、最小が１で、これは球ある
いは球状多角体である。アスペクト比の測定は走査電子
顕微鏡を使用して行う。

【００１５】黒鉛粉末のアスペクト比は通常天然黒鉛の
場合で５０前後、人造黒鉛の粉砕品で５〜１０位であ
る。このように偏平な粒子では熱可塑性樹脂との組成物
とした時に、その射出成形品は黒鉛粉末が配向する事に
より、導電性、機械特性の異方性が生じるという問題が
あり、また成形品に反りが生じ易い。本発明において
は、７０％以上の粒子のアスペクト比が３以下である黒
鉛粉末を用いる事により、樹脂の流れ方向と厚さ方向の
導電性の違いが小さくなる。また、平面部を有する射出
成形品における反りも低減させる事が出来る。この範囲
を超えると射出成形品は黒鉛粉末が配向する事により、
導電性、機械特性の異方性が著しくなるという問題が生
じる。

【００１６】本発明に用いられる黒鉛粉末としては、天
然黒鉛、人造黒鉛が例示される。黒鉛粉末の７０％以上
の粒子のアスペクト比が３以下のものを得る方法は、特
に限定されないが、具体例な例を挙げれば、粉砕機によ
る粉砕、磨砕機や混和機に黒鉛粉末と水を入れ、湿式回
転等により磨砕をしながらの粉砕、あるいは、粉砕後さ
らに傾斜振動板のような装置を使用する方法等を必要に
応じて適宜選択して使用すれば良い。

【００１７】黒鉛粉末の粒度測定は水を溶媒とした沈降
法により行う。黒鉛粉末は細かいことが必要であるが、
黒鉛粉末粒子の８０％を超えるものが１μｍ以下の粒度
の微粉のみでは樹脂組成物とした時に溶融粘度が高くな
りすぎ、目的とする成形品によっては成形し難い場合が
ある。また、このような微紛を得ることは経済的にも問
題がある。よって、細粉が混合したものが好ましく、具
体的には、粒度の１０〜９０％が１０μｍ以下であるこ
とが好ましい。さらに好ましくは、粒度の１０〜９０％
が１０μｍ以下であって、かつ粒度の９０％以上が３２
μｍ以下である。

【００１８】本発明の導電組成物中の黒鉛粉末の添加量
は、熱可塑性樹脂１００質量部に対して８〜８０質量
部、好ましくは２０〜７０質量部、より好ましくは３０
〜５５質量部の範囲である。添加量が８質量部未満で
は、目的とする十分な導電性が得られず、８０質量部を
超えると成形性、機械的特性が損なわれるので好ましく
ない。

【００１９】さらに、本発明の導電樹脂組成物を製造す
るにあたり、その性能を損なわない範囲で添加剤等を配
合させても良い。具体的な添加剤としては、立体障害性
フェノール、立体障害性アミン等の酸化防止剤、アルカ
リ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物、無機塩、カ
ルボン酸の如き有機酸の塩、アルコキシド、アミン化合
物、アミジン化合物、アミド化合物等の熱安定剤、ベン
ゾトリアゾール系化合物、ベンゾフェノン系化合物、ベ
ンゾエート系化合物、ヒンダードアミン系化合物等の紫
外線安定剤、金属せっけん、脂肪酸、脂肪酸エステル、
脂肪酸アミド、パラフィンワックス等の滑剤、脂肪酸エ
ステル、リン酸エステル、硫酸エステル等の帯電防止
剤、炭酸カルシウム、クレー、タルク、シリカ、マイ
カ、ガラスファイバー、ガラスビーズ、カーボンファイ
バー等の補強材、酸化チタン、亜鉛華、カーボンブラッ
ク、カドミウム赤、べんがら、群青等の着色剤、臭素系
難燃剤、金属水酸化物、塩素系難燃剤、りん系難燃剤等
の難燃剤等が挙げられる。

【００２０】本発明の導電樹脂組成物を、製造する方法
としては特に制限はなく、合成樹脂の分野において一般
に行われている方法を採用すればよい。具体的には、ヘ
ンシェルミキサー，タンブラー及びリボンブレンダーの
ごとき混合機を用いてドライブレンドした後、スクリュ
ー式押出機などの混練機を用いて溶融状態で混練させる
方法などが例示される。

【００２１】以上のように製造した導電樹脂組成物は、
射出成形などの一般の合成樹脂の公知の成形法により各
種成形品に成形される。例えば導電性を必要とする産業
用機器部品、自動車部品があり、具体的には、軸受け、
ローラー、ギヤ、リテーナー、シャーシ、ガソリンタン
ク周辺部品、給油装置部品等が挙げられる。

【００２２】

【実施例】次に本発明を実施例及び比較例により具体的
に説明するが、本発明はこれに限定されるものではな
い。

【００２３】ポリアセタール樹脂として、ジュラコンＭ
９０（ポリプラスチックス株式会社製、以下「ＰＯＭ−
１」という。）とジュラコンＭ２７０（ポリプラスチッ
クス株式会社製、以下「ＰＯＭ−２」という。）を用い
た。

【００２４】ポリフェニレンエーテル系樹脂として、ノ
リル１１５（日本ジーイープラスチックス株式会社製）
を用いた。

【００２５】ポリカーボネート樹脂として、カリバー３
０１−１５（住友ダウ株式会社製）を用いた。

【００２６】ＡＢＳ樹脂として、スタイラック１９０Ｆ
（旭化成工業株式会社製）を用いた。

【００２７】粒度の測定は、（株）島津製作所製の粒度
分布測定装置ＳＡ−ＣＰ４Ｌを使用した沈降法（溶媒：
水）により行った。

【００２８】黒鉛粉末として、人造黒鉛を粉砕機アトマ
イザー（不二パウダル株式会社製）で粉砕し、さらにマ
ルメライザー（同社製）で磨砕し、次の黒鉛粉末を得
た。

【００２９】 アスペクト比 ３以下 ： ９０％ 粒度 ３２μｍ以下 ：１００％ 粒度 １０μｍ以下 ： ５０％ 以下、これを黒鉛粉末−１という。

【００３０】人造黒鉛を粉砕機アトマイザーで粉砕し、
分級して次の粒度分布の黒鉛粉末を得た。

【００３１】 アスペクト比 ３以下 ： ３０％ 粒度 ３２μｍ以下 ：１００％ 粒度 １０μｍ以下 ： ５０％ 以下、これを黒鉛粉末−２という。

【００３２】カーボンブラックはアセチレンブラック
（電気化学工業株式会社製）を用いた。カーボンファイ
バーはベスファイトチョップ ＨＴＡ−Ｃ６−ＵＳ（東
邦レーヨン製）を用いた。

【００３３】性能試験方法を以下に示す。 （１）導電性試験 １００ｍｍ×１００ｍｍ×２ｍｍの平板を射出成形にて
作成し、この平板から厚み方向の２ｍｍを含む２ｍｍ×
２ｍｍ×２ｍｍの立方体を切り出し、表面を研磨し、電
気抵抗をデジタルマルチメーターにて測定した。平板の
厚み方向の電気抵抗を抵抗値１、樹脂の流れ方向の電気
抵抗を抵抗値２とした。また、抵抗値１／抵抗値２の値
を導電性異方性とした。

【００３４】（２）成形性試験 １００ｍｍ×１００ｍｍ×２ｍｍの平板を射出成形にて
作成し、目視にて反りと表面状態を観察した。

【００３５】（３）曲げ弾性率測定 ＡＳＴＭ Ｄ７９０に従い、射出成形試験片にて測定し
た。

【００３６】実施例１〜５ 比較例１〜３ 表１に示す種類及び配合量で、熱可塑性樹脂と黒鉛粉末
を予めタンブラーを用いて予備混合した後に、３０ｍｍ
同方向２軸押出機（池貝鉄工社ＰＣＭ３０）に供給し、
溶融混練して水冷却後カッターを用い組成物（ペレッ
ト）を製造した。この際、押出機から溶出した樹脂組成
物のストランドの発泡状態を目視にて観察した。

【００３７】得られたペレットを射出成形機（住友重機
ＳＨ−７５）で平板に成形し、導電性試験、成形性試
験、曲げ弾性率測定を行った。その結果を表１に示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】

【発明の効果】本発明の導電樹脂組成物は、導電性、機
械特性の異方性が生じ難く、経済的にも安価であり、特
に射出成形品に好適であり産業用機器部品、自動車部品
等の幅広い分野に有用である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０８Ｌ 69/00 Ｃ０８Ｌ 69/00 71/12 71/12 101/00 101/00 (72)発明者 小林 智明 神奈川県川崎市川崎区千鳥町３番２号 昭 和電工株式会社総合研究所川崎研究室内 Ｆターム(参考） 4F071 AA12X AA22X AA34X AA40 AA50 AA51 AA77 AB03 AF37 4J002 AA011 BN151 CB001 CG001 CH071 DA026 FD116 5G301 DA18 DA42 DA43 DD05

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（Ａ）熱可塑性樹脂１００質量部に対し
   て、（Ｂ）７０％以上の粒子のアスペクト比が３以下で
   ある黒鉛粉末８〜８０質量部を配合してなる導電樹脂組
   成物。
2. 【請求項２】黒鉛粉末粒子の１０〜９０％が粒度１０μ
   ｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の導電樹
   脂組成物。
3. 【請求項３】黒鉛粉末粒子の９０％以上が粒度３２μｍ
   以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の
   導電樹脂組成物。
4. 【請求項４】（Ａ）熱可塑性樹脂がポリアセタール樹脂
   であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに
   記載の導電樹脂組成物。
5. 【請求項５】（Ａ）熱可塑性樹脂がポリフェニレンエー
   テル系樹脂であることを特徴とする請求項１ないし３の
   いずれかに記載の導電樹脂組成物。
6. 【請求項６】（Ａ）熱可塑性樹脂がポリカーボネート樹
   脂であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか
   に記載の導電樹脂組成物。
7. 【請求項７】（Ａ）熱可塑性樹脂がＡＢＳ樹脂であるこ
   とを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の導
   電樹脂組成物。
8. 【請求項８】請求項１ないし７のいずれかに記載の導電
   樹脂組成物を成形して得られる導電樹脂成形物。