JP2001266671A - 導電性複合材料の性能向上方法および該導電性複合材料 - Google Patents
導電性複合材料の性能向上方法および該導電性複合材料Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、熱可塑性樹脂と導電性充填材からな
る高性能の導電性複合材料を提供することを目的とす
る。 【解決手段】熱可塑性樹脂をマトリックス樹脂とし、導
電性充填材を分散させた複合材料を、マトリックス樹脂
が流動性を有している状態で電場中に置き、電界強度を
変化させることで、複合材料の導電性能を向上させる。
しかる後、流動性を失わせることで高性能の導電性複合
材料を得る。
る高性能の導電性複合材料を提供することを目的とす
る。 【解決手段】熱可塑性樹脂をマトリックス樹脂とし、導
電性充填材を分散させた複合材料を、マトリックス樹脂
が流動性を有している状態で電場中に置き、電界強度を
変化させることで、複合材料の導電性能を向上させる。
しかる後、流動性を失わせることで高性能の導電性複合
材料を得る。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、電気絶縁性の熱可
塑性マトリックス樹脂に、カーボンブラックや金属など
の導電性充填材を分散させた複合材料を、マトリックス
樹脂が流動性を有している状態で電場中に置き、電界強
度を変化させることで導電性充填材を効果的に再配置さ
せて導電性能を向上させる方法、及び該方法により得ら
れる導電性複合材料に関するものである。
塑性マトリックス樹脂に、カーボンブラックや金属など
の導電性充填材を分散させた複合材料を、マトリックス
樹脂が流動性を有している状態で電場中に置き、電界強
度を変化させることで導電性充填材を効果的に再配置さ
せて導電性能を向上させる方法、及び該方法により得ら
れる導電性複合材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】熱可塑性樹脂にカーボンブラックや金属
などの微粉末や繊維などを分散させた導電性複合材料
は、導電性シートや帯電防止容器、電磁波シールド材な
どとして広く用いられている。しかしながら、従来の方
法で十分な導電性能を有するには、多量（カーボンブラ
ックの場合、約１５重量％以上）の導電性充填材を分散
させる必要がある。多量の充填材添加のためにマトリッ
クス樹脂そのものよりも機械的強度が低下し、脆くなる
ため、樹脂のしなやかさが損なわれるなどの問題があ
る。また、金や銀などの導電性充填材は非常に高価であ
るため、大量に使用するとコストが高くなるという問題
がある。
などの微粉末や繊維などを分散させた導電性複合材料
は、導電性シートや帯電防止容器、電磁波シールド材な
どとして広く用いられている。しかしながら、従来の方
法で十分な導電性能を有するには、多量（カーボンブラ
ックの場合、約１５重量％以上）の導電性充填材を分散
させる必要がある。多量の充填材添加のためにマトリッ
クス樹脂そのものよりも機械的強度が低下し、脆くなる
ため、樹脂のしなやかさが損なわれるなどの問題があ
る。また、金や銀などの導電性充填材は非常に高価であ
るため、大量に使用するとコストが高くなるという問題
がある。
【０００３】このような問題の解決法として、本発明者
は、電気絶縁性の熱可塑性マトリックス樹脂に、カーボ
ンブラックや金属などの導電性充填材を分散させた複合
材料において、マトリックス樹脂が溶融している状態、
すなわち流動性を有している状態で直流電圧を連続的に
印加し、しかる後に電圧の印加を停止して冷却固化さ
せ、導電性充填材を効果的に再配置させることにより、
導電性能を向上させる方法をすでに提案している（日本
化学会第７６春季年会，２ＰＢ１２５（１９９９））。
電圧印加時のマトリックス樹脂の流動性が高い条件ほ
ど、誘電分極した導電性充填材がクーロン力によって容
易に配向し、得られる複合材料の導電性能が向上するこ
とを報告している。しかしながら連続的に一定の電圧を
印加するこの方法では、発生するジュール熱によってマ
トリックス樹脂が劣化を受けやすく、また、熱運動によ
って、再配置された導電性充填材が分散されてしまうと
いった問題がある。
は、電気絶縁性の熱可塑性マトリックス樹脂に、カーボ
ンブラックや金属などの導電性充填材を分散させた複合
材料において、マトリックス樹脂が溶融している状態、
すなわち流動性を有している状態で直流電圧を連続的に
印加し、しかる後に電圧の印加を停止して冷却固化さ
せ、導電性充填材を効果的に再配置させることにより、
導電性能を向上させる方法をすでに提案している（日本
化学会第７６春季年会，２ＰＢ１２５（１９９９））。
電圧印加時のマトリックス樹脂の流動性が高い条件ほ
ど、誘電分極した導電性充填材がクーロン力によって容
易に配向し、得られる複合材料の導電性能が向上するこ
とを報告している。しかしながら連続的に一定の電圧を
印加するこの方法では、発生するジュール熱によってマ
トリックス樹脂が劣化を受けやすく、また、熱運動によ
って、再配置された導電性充填材が分散されてしまうと
いった問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明では、電
気絶縁性の熱可塑性マトリックス樹脂に、カーボンブラ
ックや金属などの導電性充填材を分散させた複合材料
を、マトリックス樹脂が溶融状態など流動性を有してい
る状態で電場中に置き、電界強度を変化させ、導電性充
填材を効果的に再配置させることにより、導電性能を向
上させる方法を提案する。
気絶縁性の熱可塑性マトリックス樹脂に、カーボンブラ
ックや金属などの導電性充填材を分散させた複合材料
を、マトリックス樹脂が溶融状態など流動性を有してい
る状態で電場中に置き、電界強度を変化させ、導電性充
填材を効果的に再配置させることにより、導電性能を向
上させる方法を提案する。
【０００５】
【問題を解決するための手段】充填材に導電性のカーボ
ンブラックや金属を、マトリックスに熱可塑性樹脂を用
いた複合材料を、マトリックス樹脂の溶融状態など流動
性を有している状態で電場中に置き、誘電分極した導電
性充填材をクーロン力により電場方向に配列させること
で、少量の導電性充填材でも高い導電性能を有する複合
材料が得られる。このとき余分なジュール熱が発生しな
いように電界強度を制御する。
ンブラックや金属を、マトリックスに熱可塑性樹脂を用
いた複合材料を、マトリックス樹脂の溶融状態など流動
性を有している状態で電場中に置き、誘電分極した導電
性充填材をクーロン力により電場方向に配列させること
で、少量の導電性充填材でも高い導電性能を有する複合
材料が得られる。このとき余分なジュール熱が発生しな
いように電界強度を制御する。
【０００６】本発明において、導電性複合材料のマトリ
ックスである熱可塑性樹脂とは、例えば、高密度ポリエ
チレン樹脂、低密度ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン
樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリ
ロニトリル−スチレン共重合体樹脂、アクリロニトリル
−ブタジエン−スチレン共重合体樹脂、ポリアセタール
樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエチ
レンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート
樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリメタクリル酸エステ
ル樹脂などがあげられる。また、これらの混合物でもよ
い。
ックスである熱可塑性樹脂とは、例えば、高密度ポリエ
チレン樹脂、低密度ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン
樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリ
ロニトリル−スチレン共重合体樹脂、アクリロニトリル
−ブタジエン−スチレン共重合体樹脂、ポリアセタール
樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエチ
レンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート
樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリメタクリル酸エステ
ル樹脂などがあげられる。また、これらの混合物でもよ
い。
【０００７】導電性付与のために分散される導電性充填
材には、金属系導電性充填材、非金属系導電性充填材、
カーボン系導電性充填材などがあげられる。金属系導電
性充填材は、金、銀、白金、パラジウム、銅、アルミニ
ウム、鉄、鉛、スズ、亜鉛、ニッケル、モリブデン、ク
ロムやそれらを組み合わせた合金の粉末、繊維、フレー
クなどである。非金属系導電性充填材とは、酸化亜鉛
系、硫酸バリウム系、ホウ酸アルミニウム系、酸化チタ
ン系、酸化スズ系、チタンブラック系、チタン酸カリウ
ム系などである。カーボン系導電性充填材とは、導電性
オイルファーネスブラック、アセチレンブラック、サー
マルブラックなどのカーボンブラックの類、天然黒鉛、
人造黒鉛のような黒鉛の類、ポリアクリロニトリル系カ
ーボン繊維、ピッチ系カーボン繊維のようなカーボン繊
維の類などである。その他、金属でコーティングしたカ
ーボンやガラスの繊維、粒子、フレークなどがある。ま
た、これらの混合物でもよい。
材には、金属系導電性充填材、非金属系導電性充填材、
カーボン系導電性充填材などがあげられる。金属系導電
性充填材は、金、銀、白金、パラジウム、銅、アルミニ
ウム、鉄、鉛、スズ、亜鉛、ニッケル、モリブデン、ク
ロムやそれらを組み合わせた合金の粉末、繊維、フレー
クなどである。非金属系導電性充填材とは、酸化亜鉛
系、硫酸バリウム系、ホウ酸アルミニウム系、酸化チタ
ン系、酸化スズ系、チタンブラック系、チタン酸カリウ
ム系などである。カーボン系導電性充填材とは、導電性
オイルファーネスブラック、アセチレンブラック、サー
マルブラックなどのカーボンブラックの類、天然黒鉛、
人造黒鉛のような黒鉛の類、ポリアクリロニトリル系カ
ーボン繊維、ピッチ系カーボン繊維のようなカーボン繊
維の類などである。その他、金属でコーティングしたカ
ーボンやガラスの繊維、粒子、フレークなどがある。ま
た、これらの混合物でもよい。
【０００８】熱可塑性樹脂が流動性を有している状態と
は、例えば、マトリックス樹脂が融点以上まで加熱され
た状態のことである。
は、例えば、マトリックス樹脂が融点以上まで加熱され
た状態のことである。
【０００９】流動性を有した複合材料を電場に置く方法
として、例えば次のような装置などがあげられる。図１
のような押出機で、押出ダイ４を電極とし、溶融押出部
１で溶融され押出される複合材料２に、電圧を印加する
装置。このとき押出ダイの間で短絡しないように絶縁性
のスペーサー３を設置する。図２のようなカレンダで、
溶融押出部１で溶融された複合材料２に、ロール６間で
電圧を印加する装置。図３のような射出成形機で、ノズ
ル８から射出された複合材料２に、金型７を電極として
電圧を印加する装置。このとき金型間で短絡しないよう
に絶縁性のスペーサー３を設置する。
として、例えば次のような装置などがあげられる。図１
のような押出機で、押出ダイ４を電極とし、溶融押出部
１で溶融され押出される複合材料２に、電圧を印加する
装置。このとき押出ダイの間で短絡しないように絶縁性
のスペーサー３を設置する。図２のようなカレンダで、
溶融押出部１で溶融された複合材料２に、ロール６間で
電圧を印加する装置。図３のような射出成形機で、ノズ
ル８から射出された複合材料２に、金型７を電極として
電圧を印加する装置。このとき金型間で短絡しないよう
に絶縁性のスペーサー３を設置する。
【００１０】本発明において、導電性複合材料の導電性
能を向上させるため、マトリックス樹脂が流動性を有し
ている状態で電場中に置くが、以下、該方法について具
体的に述べる。
能を向上させるため、マトリックス樹脂が流動性を有し
ている状態で電場中に置くが、以下、該方法について具
体的に述べる。
【００１１】熱可塑性樹脂に導電性充填材を分散させ
る。充填材の割合は任意であるが、例えばマトリックス
樹脂にポリエチレン樹脂、導電性充填材にカーボンブラ
ックを用いた場合、１０重量％以下で行うのが本発明の
目的からも望ましく、また大きな効果を期待できる。該
複合材料を流動性を有している状態で電場内に置くので
あるが、例えば次のような方法がある。該複合材料を板
状に加工し、金属などでできた電極で挟む。このときマ
トリックス樹脂の溶融時に電極同士が接触しないよう
に、電極間に高温でも変形せず電気絶縁性の高い物質
（ガラス、テフロン（登録商標）など）を設置するなど
して、電極を固定する。電極間の距離は任意である。電
極を装着した複合材料を恒温槽などの中でマトリックス
樹脂を溶融させる。このときの温度は任意であるが、マ
トリックス樹脂が溶融し、なおかつ熱分解を起こしにく
い程度とする。好ましくは成形温度である。マトリック
ス樹脂が溶融したところで直流電圧を印加する。印加す
る電圧は任意であるが、マトリックス樹脂が絶縁破壊を
起こさない程度とする。このとき、余分なジュール熱が
生じないように電圧を変化させる。連続的な電圧印加に
限らず、パルス波などの断続的な印加でもよい。しかる
後、冷却固化させることで高性能の導電性複合材料を得
る。
る。充填材の割合は任意であるが、例えばマトリックス
樹脂にポリエチレン樹脂、導電性充填材にカーボンブラ
ックを用いた場合、１０重量％以下で行うのが本発明の
目的からも望ましく、また大きな効果を期待できる。該
複合材料を流動性を有している状態で電場内に置くので
あるが、例えば次のような方法がある。該複合材料を板
状に加工し、金属などでできた電極で挟む。このときマ
トリックス樹脂の溶融時に電極同士が接触しないよう
に、電極間に高温でも変形せず電気絶縁性の高い物質
（ガラス、テフロン（登録商標）など）を設置するなど
して、電極を固定する。電極間の距離は任意である。電
極を装着した複合材料を恒温槽などの中でマトリックス
樹脂を溶融させる。このときの温度は任意であるが、マ
トリックス樹脂が溶融し、なおかつ熱分解を起こしにく
い程度とする。好ましくは成形温度である。マトリック
ス樹脂が溶融したところで直流電圧を印加する。印加す
る電圧は任意であるが、マトリックス樹脂が絶縁破壊を
起こさない程度とする。このとき、余分なジュール熱が
生じないように電圧を変化させる。連続的な電圧印加に
限らず、パルス波などの断続的な印加でもよい。しかる
後、冷却固化させることで高性能の導電性複合材料を得
る。
【００１２】
【実施例】次に実施例により本発明をさらに詳細に説明
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。
【００１３】（実施例１）高密度ポリエチレン樹脂（三
井化学（株）製、Ｈｉｚｅｘ−２１００Ｊ、メルトイン
デックス：６．４ｇ／１０ｍｉｎ（２００℃、荷重：２
１．１８Ｎ））にカーボンブラック粉（旭カーボン
（株）製、旭ＨＳ−５００、平均粒子径：３８ｎｍ、Ｄ
ＢＰ吸油量：５００ｍｇ／ｇ）を分散させ、カーボンブ
ラック粉含有率１０重量％の複合材料を作成した。得ら
れた複合材料を縦２０ｍｍ、横２０ｍｍ、厚さ１ｍｍの
板状小片に加工した。この板状複合材料の両面に銅箔製
の電極をそれぞれ接触させてテフロン板に挟んで固定
し、２００℃の恒温槽に入れて板状複合材料が溶融した
状態で電圧を印加した。電圧の印加は、１０Ｖの直流電
圧を１分間、０Ｖを１分間とし、この変化を繰り返し
た。電極間の距離は１ｍｍに保った。
井化学（株）製、Ｈｉｚｅｘ−２１００Ｊ、メルトイン
デックス：６．４ｇ／１０ｍｉｎ（２００℃、荷重：２
１．１８Ｎ））にカーボンブラック粉（旭カーボン
（株）製、旭ＨＳ−５００、平均粒子径：３８ｎｍ、Ｄ
ＢＰ吸油量：５００ｍｇ／ｇ）を分散させ、カーボンブ
ラック粉含有率１０重量％の複合材料を作成した。得ら
れた複合材料を縦２０ｍｍ、横２０ｍｍ、厚さ１ｍｍの
板状小片に加工した。この板状複合材料の両面に銅箔製
の電極をそれぞれ接触させてテフロン板に挟んで固定
し、２００℃の恒温槽に入れて板状複合材料が溶融した
状態で電圧を印加した。電圧の印加は、１０Ｖの直流電
圧を１分間、０Ｖを１分間とし、この変化を繰り返し
た。電極間の距離は１ｍｍに保った。
【００１４】板状複合材料に電圧を印加すると、板状複
合材料に流れる電流値は増大し、操作開始から１分で
０．１４Ａ、３分で０．２２Ａ、５分で０．３２Ａ、７
分で０．４２Ａ、９分で０．５４Ａを示し、１０．５分
で０．６Ａに達した。電流値が０．６Ａに達したところ
で電圧の印加を停止し、恒温槽から取り出して室温で放
冷固化させた。
合材料に流れる電流値は増大し、操作開始から１分で
０．１４Ａ、３分で０．２２Ａ、５分で０．３２Ａ、７
分で０．４２Ａ、９分で０．５４Ａを示し、１０．５分
で０．６Ａに達した。電流値が０．６Ａに達したところ
で電圧の印加を停止し、恒温槽から取り出して室温で放
冷固化させた。
【００１５】得られた板状複合材料の電極間の抵抗値は
２１Ω（電気伝導率：１．２×１０−１Ｓ／ｍ）であっ
た。電圧を印加せずに印加時間と同じ時間（１０．５
分）恒温槽で加熱し放冷固化した、板状複合材料の電極
間の抵抗値は９．２ｋΩ（電気伝導率：２．７×１０
−４Ｓ／ｍ）であり、断続的に電圧印加処理をした板状
複合材料の抵抗値の約４４０倍であった。
２１Ω（電気伝導率：１．２×１０−１Ｓ／ｍ）であっ
た。電圧を印加せずに印加時間と同じ時間（１０．５
分）恒温槽で加熱し放冷固化した、板状複合材料の電極
間の抵抗値は９．２ｋΩ（電気伝導率：２．７×１０
−４Ｓ／ｍ）であり、断続的に電圧印加処理をした板状
複合材料の抵抗値の約４４０倍であった。
【００１６】以上から、高密度ポリエチレン樹脂にカー
ボンブラック粉を分散させた複合材料に、マトリックス
樹脂が溶融している状態で電圧を変化させながら印加す
ることで、複合材料の導電性能が向上し、冷却固化後も
その高い導電性能を維持することが確認された。
ボンブラック粉を分散させた複合材料に、マトリックス
樹脂が溶融している状態で電圧を変化させながら印加す
ることで、複合材料の導電性能が向上し、冷却固化後も
その高い導電性能を維持することが確認された。
【００１７】（比較例１）１０Ｖの直流電圧を連続的に
印加する以外は実施例１と同様の操作を行った。
印加する以外は実施例１と同様の操作を行った。
【００１８】板状複合材料に電圧を印加すると、板状複
合材料を流れる電流値は電圧印加時間の経過とともに増
大し、操作開始０分で０．０７Ａ、１分で０．１２Ａ、
２分で０．１６Ａ、３分で０．２１Ａ、４分で０．２７
Ａ、５分で０．３６Ａ、６分で０．４６Ａを示し、７分
で０．６Ａに達した。電流値が０．６Ａに達したところ
で電圧の印加を停止し、恒温槽から取り出して室温で放
冷固化させた。
合材料を流れる電流値は電圧印加時間の経過とともに増
大し、操作開始０分で０．０７Ａ、１分で０．１２Ａ、
２分で０．１６Ａ、３分で０．２１Ａ、４分で０．２７
Ａ、５分で０．３６Ａ、６分で０．４６Ａを示し、７分
で０．６Ａに達した。電流値が０．６Ａに達したところ
で電圧の印加を停止し、恒温槽から取り出して室温で放
冷固化させた。
【００１９】得られた板状複合材料の電極間の抵抗値は
１４８Ω（電気伝導率：２．０×１０−２Ｓ／ｍ）で、
実施例１で得られた板状複合材料の電極間の抵抗値（２
１Ω（電気伝導率：１．２×１０−１Ｓ／ｍ））より約
７倍大きい。
１４８Ω（電気伝導率：２．０×１０−２Ｓ／ｍ）で、
実施例１で得られた板状複合材料の電極間の抵抗値（２
１Ω（電気伝導率：１．２×１０−１Ｓ／ｍ））より約
７倍大きい。
【００２０】以上から、連続的に一定の電圧を印加する
よりも、印加電圧を変化させる方が、導電性能を向上さ
せることが確認された。
よりも、印加電圧を変化させる方が、導電性能を向上さ
せることが確認された。
【００２１】（実施例２）印加電圧の変化のさせ方を変
える以外は実施例１と同様の操作を行った。電圧の印加
は、１０Ｖの直流電圧を３０秒、０Ｖを１分３０秒と
し、この変化を繰り返した。
える以外は実施例１と同様の操作を行った。電圧の印加
は、１０Ｖの直流電圧を３０秒、０Ｖを１分３０秒と
し、この変化を繰り返した。
【００２２】板状複合材料に電圧を印加すると、板状複
合材料を流れる電流値は電圧印加時間の経過とともに増
大し、操作開始０．５分で０．１１Ａ、２．５分で０．
１６Ａ、４．５分で０．２１Ａ、６．５分で０．２６
Ａ、８．５分で０．３６Ａ、１０．５分で０．４３Ａ、
１２．５分で０．５Ａ、１４．５分で０．５８Ａを示
し、１７．３分で０．６Ａに達した。電流値が０．６Ａ
に達したところで電圧の印加を停止し、恒温槽から取り
出して室温で放冷固化させた。
合材料を流れる電流値は電圧印加時間の経過とともに増
大し、操作開始０．５分で０．１１Ａ、２．５分で０．
１６Ａ、４．５分で０．２１Ａ、６．５分で０．２６
Ａ、８．５分で０．３６Ａ、１０．５分で０．４３Ａ、
１２．５分で０．５Ａ、１４．５分で０．５８Ａを示
し、１７．３分で０．６Ａに達した。電流値が０．６Ａ
に達したところで電圧の印加を停止し、恒温槽から取り
出して室温で放冷固化させた。
【００２３】得られた板状複合材料の電極間の抵抗値は
２１Ω（電気伝導率：１．２×１０−１Ｓ／ｍ）であっ
た。電圧を印加せずに印加時間と同じ時間（１７．３
分）恒温槽で加熱し放冷固化した、板状複合材料の電極
間の抵抗値は７．２ｋΩ（電気伝導率：３．５×１０
−４Ｓ／ｍ）であり、断続的に電圧印加処理をした板状
複合材料の抵抗値の約３４０倍であった。
２１Ω（電気伝導率：１．２×１０−１Ｓ／ｍ）であっ
た。電圧を印加せずに印加時間と同じ時間（１７．３
分）恒温槽で加熱し放冷固化した、板状複合材料の電極
間の抵抗値は７．２ｋΩ（電気伝導率：３．５×１０
−４Ｓ／ｍ）であり、断続的に電圧印加処理をした板状
複合材料の抵抗値の約３４０倍であった。
【００２４】（実施例３）印加電圧の変化のさせ方を変
える以外は実施例１と同様の操作を行った。電圧の印加
は、１０Ｖの直流電圧を１０秒、０Ｖを５０秒とし、こ
の変化を繰り返した。
える以外は実施例１と同様の操作を行った。電圧の印加
は、１０Ｖの直流電圧を１０秒、０Ｖを５０秒とし、こ
の変化を繰り返した。
【００２５】板状複合材料に電圧を印加すると、板状複
合材料を流れる電流値は電圧印加時間の経過とともに増
大し、操作開始０分で０．０４Ａ、４分で０．０７Ａ、
８分で０．１Ａ、１２分で０．１３Ａ、１６分で０．１
６Ａ、２０分で０．４３Ａ、２４分で０．０４Ａ、２８
分で０．０７Ａ、３２分で０．１Ａ、３４分で０．１３
Ａを示し、３５分で０．６Ａに達した。電流値が０．６
Ａに達したところで電圧の印加を停止し、恒温槽から取
り出して室温で放冷固化させた。
合材料を流れる電流値は電圧印加時間の経過とともに増
大し、操作開始０分で０．０４Ａ、４分で０．０７Ａ、
８分で０．１Ａ、１２分で０．１３Ａ、１６分で０．１
６Ａ、２０分で０．４３Ａ、２４分で０．０４Ａ、２８
分で０．０７Ａ、３２分で０．１Ａ、３４分で０．１３
Ａを示し、３５分で０．６Ａに達した。電流値が０．６
Ａに達したところで電圧の印加を停止し、恒温槽から取
り出して室温で放冷固化させた。
【００２６】得られた板状複合材料の電極間の抵抗値は
１７Ω（電気伝導率：１．５×１０−１Ｓ／ｍ）であっ
た。電圧を印加せずに印加時間と同じ時間（３５分）恒
温槽で加熱し放冷固化した、板状複合材料の電極間の抵
抗値は３．７ｋΩ（電気伝導率：６．８×１０−４Ｓ／
ｍ）であり、断続的に電圧印加処理をした板状複合材料
の抵抗値の約２２０倍であった。
１７Ω（電気伝導率：１．５×１０−１Ｓ／ｍ）であっ
た。電圧を印加せずに印加時間と同じ時間（３５分）恒
温槽で加熱し放冷固化した、板状複合材料の電極間の抵
抗値は３．７ｋΩ（電気伝導率：６．８×１０−４Ｓ／
ｍ）であり、断続的に電圧印加処理をした板状複合材料
の抵抗値の約２２０倍であった。
【００２７】以上から、印加電圧の変化のさせ方が異な
っても、複合材料の導電性能が向上し、冷却固化後もそ
の高い導電性能を維持することが確認された。
っても、複合材料の導電性能が向上し、冷却固化後もそ
の高い導電性能を維持することが確認された。
【００２８】（実施例４）カーボンブラック含有率が
７．５重量％、加熱温度を２１０℃にし、また、電圧の
印加方法を変える以外は実施例１と同様の操作を行っ
た。電圧の印加は、２０Ｖの直流電圧を１分間、０Ｖを
１分間とし、この変化を繰り返した。この板状複合材料
はカーボンブラック含有率が１０重量％のものよりしな
やかである。
７．５重量％、加熱温度を２１０℃にし、また、電圧の
印加方法を変える以外は実施例１と同様の操作を行っ
た。電圧の印加は、２０Ｖの直流電圧を１分間、０Ｖを
１分間とし、この変化を繰り返した。この板状複合材料
はカーボンブラック含有率が１０重量％のものよりしな
やかである。
【００２９】板状複合材料に電圧を印加すると、板状複
合材料を流れる電流値は電圧印加時間の経過とともに増
大し、操作開始１分で０．００２Ａ、５分で０．００７
Ａ、９分で０．０１６Ａ、１３分で０．０２６Ａ、１７
分で０．０４Ａ、２１分で０．０６Ａ、２５分で０．０
８Ａ、２９分で０．１１Ａ、３３分で０．１４Ａ、３７
分で０．１８Ａ、４１分で０．２３Ａ、４５分で０．２
８Ａ、４９分で０．３３Ａ、５３分で０．４Ａ、５７分
で０．４７Ａ、６１分で０．５５Ａを示し、６３分で
０．６Ａに達した。電流値が０．６Ａに達したところで
電圧の印加を停止し、恒温槽から取り出して室温で放冷
固化させた。
合材料を流れる電流値は電圧印加時間の経過とともに増
大し、操作開始１分で０．００２Ａ、５分で０．００７
Ａ、９分で０．０１６Ａ、１３分で０．０２６Ａ、１７
分で０．０４Ａ、２１分で０．０６Ａ、２５分で０．０
８Ａ、２９分で０．１１Ａ、３３分で０．１４Ａ、３７
分で０．１８Ａ、４１分で０．２３Ａ、４５分で０．２
８Ａ、４９分で０．３３Ａ、５３分で０．４Ａ、５７分
で０．４７Ａ、６１分で０．５５Ａを示し、６３分で
０．６Ａに達した。電流値が０．６Ａに達したところで
電圧の印加を停止し、恒温槽から取り出して室温で放冷
固化させた。
【００３０】得られた板状複合材料の電極間の抵抗値は
１．６ｋΩ（電気伝導率：１．７×１０−３Ｓ／ｍ）ま
であった。電圧を印加せずに印加時間と同じ時間（６３
分）恒温槽で加熱し放冷固化した、板状複合材料の電極
間の抵抗値は６４ｋΩ（電気伝導率：３．９×１０−５
Ｓ／ｍ）であり、断続的に電圧印加処理をした板状複合
材料の抵抗値の約４０倍であった。
１．６ｋΩ（電気伝導率：１．７×１０−３Ｓ／ｍ）ま
であった。電圧を印加せずに印加時間と同じ時間（６３
分）恒温槽で加熱し放冷固化した、板状複合材料の電極
間の抵抗値は６４ｋΩ（電気伝導率：３．９×１０−５
Ｓ／ｍ）であり、断続的に電圧印加処理をした板状複合
材料の抵抗値の約４０倍であった。
【００３１】以上から、カーボンブラック粉の含有率を
変化させた場合でも導電性能が向上し、冷却固化後もそ
の高い導電性能を維持することが確認された。また、板
状複合材料は電圧印加処理後もしなやかさを維持してい
た。
変化させた場合でも導電性能が向上し、冷却固化後もそ
の高い導電性能を維持することが確認された。また、板
状複合材料は電圧印加処理後もしなやかさを維持してい
た。
【００３２】（比較例２）２０Ｖの直流電圧を連続的に
印加する以外は実施例４と同様の操作を行った。
印加する以外は実施例４と同様の操作を行った。
【００３３】板状複合材料に電圧を印加すると、板状複
合材料を流れる電流値は電圧印加時間の経過とともに増
大し、操作開始０分で０．０７Ａ、４分で０．１２Ａ、
２分で０．１６Ａ、８分で０．２１Ａ、１２分で０．２
７Ａ、１６分で０．３６Ａ、２０分で０．４６Ａ、２４
分で０．３６Ａ、２８分で０．３６Ａ、３２分で０．３
６Ａ、３４分で０．３６Ａを示し、３４．５分で０．６
Ａに達した。電流値が０．６Ａに達したところで電圧の
印加を停止し、恒温槽から取り出して室温で放冷固化さ
せた。
合材料を流れる電流値は電圧印加時間の経過とともに増
大し、操作開始０分で０．０７Ａ、４分で０．１２Ａ、
２分で０．１６Ａ、８分で０．２１Ａ、１２分で０．２
７Ａ、１６分で０．３６Ａ、２０分で０．４６Ａ、２４
分で０．３６Ａ、２８分で０．３６Ａ、３２分で０．３
６Ａ、３４分で０．３６Ａを示し、３４．５分で０．６
Ａに達した。電流値が０．６Ａに達したところで電圧の
印加を停止し、恒温槽から取り出して室温で放冷固化さ
せた。
【００３４】得られた板状複合材料の電極間の抵抗値は
７．５ｋΩ（電気伝導率：３．３×１０−４Ｓ／ｍ）
で、実施例４で得られた板状複合材料の電極間の抵抗値
（１．６ｋΩ（電気伝導率：１．７×１０−３Ｓ／
ｍ））より約４．７倍大きい。
７．５ｋΩ（電気伝導率：３．３×１０−４Ｓ／ｍ）
で、実施例４で得られた板状複合材料の電極間の抵抗値
（１．６ｋΩ（電気伝導率：１．７×１０−３Ｓ／
ｍ））より約４．７倍大きい。
【００３５】以上から、連続的に一定の電圧を印加する
よりも、印加電圧を変化させる方が、導電性能を向上さ
せることが確認された。
よりも、印加電圧を変化させる方が、導電性能を向上さ
せることが確認された。
【００３６】（実施例５）電圧印加時の温度が２２０
℃、マトリックス樹脂をポリプロピレン樹脂（エースポ
リマー（株）製、エースポリプロＪ２１５、メルトイン
デックス：１１ｇ／１０ｍｉｎ（２２０℃、荷重：２
１．１８Ｎ））とし、電圧の印加方法を変える以外は実
施例１と同様の操作を行った。電圧の印加は、１５Ｖの
直流電圧を１分間、０Ｖを１分間とし、この変化を繰り
返した。
℃、マトリックス樹脂をポリプロピレン樹脂（エースポ
リマー（株）製、エースポリプロＪ２１５、メルトイン
デックス：１１ｇ／１０ｍｉｎ（２２０℃、荷重：２
１．１８Ｎ））とし、電圧の印加方法を変える以外は実
施例１と同様の操作を行った。電圧の印加は、１５Ｖの
直流電圧を１分間、０Ｖを１分間とし、この変化を繰り
返した。
【００３７】板状複合材料に電圧を印加すると、板状複
合材料に流れる電流値は増大し、操作開始から１分で
０．０１Ａ、３分で０．０２Ａ、５分で０．０３Ａ、７
分で０．０４Ａ、９分で０．０７Ａ、１１分で０．０９
Ａ、１３分で０．１２Ａ、１５分で０．１７Ａ、１７分
で０．２２Ａ、１９分で０．２９Ａ、２１分で０．３８
Ａ、２３分で０．５４Ａを示し、２４．８分で０．６Ａ
に達した。電流値が０．６Ａに達したところで電圧の印
加を停止し、恒温槽から取り出して室温で放冷固化させ
た。
合材料に流れる電流値は増大し、操作開始から１分で
０．０１Ａ、３分で０．０２Ａ、５分で０．０３Ａ、７
分で０．０４Ａ、９分で０．０７Ａ、１１分で０．０９
Ａ、１３分で０．１２Ａ、１５分で０．１７Ａ、１７分
で０．２２Ａ、１９分で０．２９Ａ、２１分で０．３８
Ａ、２３分で０．５４Ａを示し、２４．８分で０．６Ａ
に達した。電流値が０．６Ａに達したところで電圧の印
加を停止し、恒温槽から取り出して室温で放冷固化させ
た。
【００３８】得られた板状複合材料の電極間の抵抗値は
８２Ω（電気伝導率：３．０×１０−２Ｓ／ｍ）であっ
た。電圧を印加せずに印加時間と同じ時間（２４．８
分）恒温槽で加熱し放冷固化した、板状複合材料の電極
間の抵抗値は１０．３ｋΩ（電気伝導率：２．４×１０
−４Ｓ／ｍ）であり、断続的に電圧印加処理をした板状
複合材料の抵抗値の約１３０倍であった。
８２Ω（電気伝導率：３．０×１０−２Ｓ／ｍ）であっ
た。電圧を印加せずに印加時間と同じ時間（２４．８
分）恒温槽で加熱し放冷固化した、板状複合材料の電極
間の抵抗値は１０．３ｋΩ（電気伝導率：２．４×１０
−４Ｓ／ｍ）であり、断続的に電圧印加処理をした板状
複合材料の抵抗値の約１３０倍であった。
【００３９】以上から、高密度ポリエチレン樹脂以外の
マトリックス樹脂を用いた場合でも導電性能が向上し、
冷却固化後もその高い導電性能を維持することが確認さ
れた。
マトリックス樹脂を用いた場合でも導電性能が向上し、
冷却固化後もその高い導電性能を維持することが確認さ
れた。
【００４０】（比較例３）１５Ｖの直流電圧を連続的に
印加する以外は実施例５と同様の操作を行った。
印加する以外は実施例５と同様の操作を行った。
【００４１】板状複合材料に電圧を印加すると、板状複
合材料を流れる電流値は、電圧印加時間の経過とともに
増大し、操作開始０分で０．００５Ａ、１分で０．０１
Ａ、２分で０．０１２Ａ、３分で０．０１７Ａ、４分で
０．０２Ａ、５分で０．０３Ａ、６分で０．０５Ａ、７
分で０．０６Ａ、８分で０．０８Ａ、９分で０．１１
Ａ、１０分で０．１５Ａ、１１分で０．２１Ａ、１２分
で０．３Ａ、１３分で０．４４Ａを示し、１３．６分で
０．６Ａに達した。電流値が０．６Ａに達したところで
電圧の印加を停止し、恒温槽から取り出して室温で放冷
固化させた。
合材料を流れる電流値は、電圧印加時間の経過とともに
増大し、操作開始０分で０．００５Ａ、１分で０．０１
Ａ、２分で０．０１２Ａ、３分で０．０１７Ａ、４分で
０．０２Ａ、５分で０．０３Ａ、６分で０．０５Ａ、７
分で０．０６Ａ、８分で０．０８Ａ、９分で０．１１
Ａ、１０分で０．１５Ａ、１１分で０．２１Ａ、１２分
で０．３Ａ、１３分で０．４４Ａを示し、１３．６分で
０．６Ａに達した。電流値が０．６Ａに達したところで
電圧の印加を停止し、恒温槽から取り出して室温で放冷
固化させた。
【００４２】得られた板状複合材料の電極間の抵抗値は
３５０Ω（電気伝導率：７．１×１０−３Ｓ／ｍ）で、
実施例５で得られた板状複合材料の電極間の抵抗値（８
２Ω（電気伝導率：３．０×１０−２Ｓ／ｍ））より約
４．３倍大きい。
３５０Ω（電気伝導率：７．１×１０−３Ｓ／ｍ）で、
実施例５で得られた板状複合材料の電極間の抵抗値（８
２Ω（電気伝導率：３．０×１０−２Ｓ／ｍ））より約
４．３倍大きい。
【００４３】以上から、連続的に一定の電圧を印加する
よりも、印加電圧を変化させる方が、導電性能を向上さ
せることが確認された。
よりも、印加電圧を変化させる方が、導電性能を向上さ
せることが確認された。
【００４４】（実施例６）板状複合材料を流れる電流値
が０．６Ａに達してからも、電流値を０．６Ａに保持し
たまま電圧を印加し続ける以外は比較例１と同様の操作
を行った。
が０．６Ａに達してからも、電流値を０．６Ａに保持し
たまま電圧を印加し続ける以外は比較例１と同様の操作
を行った。
【００４５】電圧を印加すると比較例１と同様に板状複
合材料を流れる電流値が増加した。電流値が０．６Ａに
達してから、電圧は１分後に８．５Ｖ、２分後に７．７
Ｖ、３分後に７．２Ｖ、４分後に６．８Ｖ、５分後に
６．５Ｖ、１０分後に５．８Ｖ、１５分後に５．５Ｖ、
２０分後に５．３Ｖ、２５分後に５．１Ｖ、３０分後に
５．０Ｖを示した。３０分経過したところで電圧の印加
を停止し、恒温槽から取り出して室温で放冷固化させ
た。
合材料を流れる電流値が増加した。電流値が０．６Ａに
達してから、電圧は１分後に８．５Ｖ、２分後に７．７
Ｖ、３分後に７．２Ｖ、４分後に６．８Ｖ、５分後に
６．５Ｖ、１０分後に５．８Ｖ、１５分後に５．５Ｖ、
２０分後に５．３Ｖ、２５分後に５．１Ｖ、３０分後に
５．０Ｖを示した。３０分経過したところで電圧の印加
を停止し、恒温槽から取り出して室温で放冷固化させ
た。
【００４６】得られた板状複合材料の電極間の抵抗値は
１２．８Ω（電気伝導率：２．０×１０−１Ｓ／ｍ）で
あり、比較例１で得られた電流値が０．６Ａに達してか
ら即座に放置冷却する場合の電極間の抵抗値（１４８Ω
（電気伝導率：２．０×１０−２Ｓ／ｍ））の方が約１
２倍大きかった。
１２．８Ω（電気伝導率：２．０×１０−１Ｓ／ｍ）で
あり、比較例１で得られた電流値が０．６Ａに達してか
ら即座に放置冷却する場合の電極間の抵抗値（１４８Ω
（電気伝導率：２．０×１０−２Ｓ／ｍ））の方が約１
２倍大きかった。
【００４７】以上から、電圧印加によって導電性能を向
上させた後に、即座に冷却固化させるよりも、続けて、
電圧を減少させながら印加した後に、冷却固化させる方
が、導電性能がさらに向上することが分かった。
上させた後に、即座に冷却固化させるよりも、続けて、
電圧を減少させながら印加した後に、冷却固化させる方
が、導電性能がさらに向上することが分かった。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明により、熱
可塑性樹脂と導電性充填材からなり、高い導電性能を有
する導電性複合材料を得ることが可能となる。従来の単
に導電性充填材を混合させた場合に比べ、同程度の導電
性能を得るにも少量の充填材量で済むため、マトリック
ス樹脂の機械的強度やしなやかさを維持し、かつ原料費
の削減にもつながる。
可塑性樹脂と導電性充填材からなり、高い導電性能を有
する導電性複合材料を得ることが可能となる。従来の単
に導電性充填材を混合させた場合に比べ、同程度の導電
性能を得るにも少量の充填材量で済むため、マトリック
ス樹脂の機械的強度やしなやかさを維持し、かつ原料費
の削減にもつながる。
【図１】押出機のダイを電極とし、加熱部で溶融した複
合材料を押出しながら電圧を印加し、導電性能を向上さ
せる装置である。ダイの間で短絡しないように絶縁性の
スペーサーを設置する。
合材料を押出しながら電圧を印加し、導電性能を向上さ
せる装置である。ダイの間で短絡しないように絶縁性の
スペーサーを設置する。
【図２】カレンダ加工で延伸する際に、複合材料が通過
するロール間で電圧を印加し、導電性能を向上させる装
置である。
するロール間で電圧を印加し、導電性能を向上させる装
置である。
【図３】射出成形をする際に金型を電極とし、電圧を印
加することで導電性能を向上させる装置である。金型間
で短絡しないように絶縁性のスペーサーを設置する。
加することで導電性能を向上させる装置である。金型間
で短絡しないように絶縁性のスペーサーを設置する。
１ 溶融押出部 ２ 複合材料 ３ 絶縁スペーサー ４ ダイ ５ 電源 ６ ロール ７ 金型 ８ ノズル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大塚 宜寿 埼玉県久喜市北１丁目12番27号県職員住宅 301 (72)発明者 蓑毛 康太郎 東京都府中市是政３−41−１ Ｆターム(参考） 4J002 BB031 BB121 BC031 BC061 BD041 BG051 BN151 CB001 CF061 CF071 CG001 CL001 CL061 DA016 DA026 DA036 DC006 DE096 DE106 DE136 DE186 DG046 DK006 DL006 FA016 FA046 FB076 FD116 5G301 DA18 DA44 DD05 DD06 DE10
Claims (3)
- 【請求項１】熱可塑性樹脂をマトリックス樹脂とし、導
電性充填材を分散させた複合材料を、マトリックス樹脂
が流動性を有している状態で電場中に置き、電界強度を
変化させることで、複合材料の導電性能を向上させる方
法。 - 【請求項２】請求項１の操作の後、流動性を失わせるこ
とで得られる、導電性充填材が均一に分散している複合
材料より高い導電性を有する導電性複合材料。 - 【請求項３】熱可塑性樹脂をマトリックス樹脂とし、導
電性充填材を分散させた複合材料を、マトリックス樹脂
が流動性を有している状態で電場中に置き、電界強度を
変化させることができる成形加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000123331A JP2001266671A (ja) | 2000-03-22 | 2000-03-22 | 導電性複合材料の性能向上方法および該導電性複合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000123331A JP2001266671A (ja) | 2000-03-22 | 2000-03-22 | 導電性複合材料の性能向上方法および該導電性複合材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001266671A true JP2001266671A (ja) | 2001-09-28 |
Family
ID=18633653
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000123331A Pending JP2001266671A (ja) | 2000-03-22 | 2000-03-22 | 導電性複合材料の性能向上方法および該導電性複合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001266671A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008274178A (ja) * | 2007-05-07 | 2008-11-13 | Tatsuhiro Takahashi | 炭素繊維配向連接フィルムの製造方法及び該製造方法により製造される炭素繊維配向連接フィルム |
-
2000
- 2000-03-22 JP JP2000123331A patent/JP2001266671A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008274178A (ja) * | 2007-05-07 | 2008-11-13 | Tatsuhiro Takahashi | 炭素繊維配向連接フィルムの製造方法及び該製造方法により製造される炭素繊維配向連接フィルム |
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