JP2002194229A

JP2002194229A - 半導電性樹脂組成物及び成形品

Info

Publication number: JP2002194229A
Application number: JP2000392903A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Miyashita; 貴之宮下; Mineo Otake; 峰生大竹
Original assignee: Polyplastics Co Ltd
Current assignee: Polyplastics Co Ltd
Priority date: 2000-12-25
Filing date: 2000-12-25
Publication date: 2002-07-10
Anticipated expiration: 2020-12-25
Also published as: WO2002051940A1; TW572955B; CN1247703C; CN1483061A; JP3859966B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電子部品に特に好適に用いられる、機械的性
質を大きく低下させることなく安定した帯電防止性が付
与された半導電性の液晶性ポリマー組成物を提供する。【解決手段】液晶性ポリマー(A) 100 重量部に、固定
炭素95重量％以上の黒鉛(B) １〜50重量部、繊維状導電
性充填材(C) １〜50重量部及び繊維状非導電性充填材
(D) １〜50重量部を、(B) 、(C) 、(D) 成分の総配合量
が(A) 100 重量部に対し25〜100 重量部であり、(B) ：
(C) ＝１：３〜４：１、且つ［(B) ＋(C) ］：(D) ＝
１：２〜２：１の比率を満足する範囲で配合してなる、
体積抵抗率が１×10⁴〜１×10¹¹Ω・cmである半導電性
樹脂組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、黒鉛、繊維状導電
性充填材及び繊維状非導電性充填材を配合した液晶性ポ
リマー組成物に関するものであり、更に詳しくは、帯電
防止性能が要求される電子部品の成形に好適に用いられ
る半導電性の液晶性ポリマー組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】異方性
溶融相を形成し得る液晶性ポリマーは、熱可塑性樹脂の
中でも寸法精度、制振性、流動性に優れ、成形時のバリ
発生が極めて少ない材料として知られている。従来、こ
のような特徴を活かし、ガラス繊維で強化された液晶性
ポリマー組成物が電子部品として多く採用されてきた。
しかし、近年、電子部品において、組み立て時の接触・
摺動により帯電し、静電気障害が生じるという問題が発
生しており、それを防止すべく、成形品のプラスチック
材料に導電性充填材を配合し、それ自体に帯電防止性能
を付与することが行われている。

【０００３】例えば、特開昭６２−１３１０６７号公報
では、液晶性ポリマーに導電性カーボンブラックを配合
し導電性を改良する試みがなされており、かかる手法に
よれば導電性は向上するものの体積抵抗率が１×10¹Ω
・cm以下となり、帯電防止効果はあるが成形品自体が導
電性となるため、絶縁が必要な部分への使用が不可能で
ある。このように、導電性カーボンブラックを用いた場
合、導電性を示さず、且つ帯電防止効果のある体積抵抗
率１×10⁴〜１×10¹¹Ω・cmの範囲での制御は困難であ
る。また、特開平６−２０７０８３号公報及び特開２０
００−２８１８８５号公報では、黒鉛を導電性充填材と
して配合し帯電防止性を改良する試みがなされている
が、黒鉛だけを導電性充填材として用いた場合、表面抵
抗値の制御に関しては優れているが、帯電防止性を発現
するためには黒鉛等の充填量が多くなりすぎ、流動性や
機械的物性の低下があり、実用性に欠ける。更に、特開
昭６３−１４６９５９号公報、特開平４−３１１７５８
号公報、特開平６−９３１７３号公報、特開平６−１７
２６１９号公報では、黒鉛及び／又はピッチ系炭素繊維
を配合し摺動性を向上させる試みがなされており、摺動
性の向上は認められるものの体積抵抗率を制御すること
が困難であり、成形品の体積抵抗率の変動が大きく、上
記の全ての問題を解決することのできる材料は存在しな
かった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者等は上記問題点
に鑑み、帯電防止性に関し優れた特性を有する素材につ
いて鋭意探索、検討を行ったところ、液晶性ポリマーに
特定の黒鉛と繊維状導電性充填材及び繊維状非導電性充
填材を、特定の配合量でブレンドすることにより、機械
的性質を大きく低下させることなく安定した帯電防止性
を付与し得ることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。

【０００５】即ち本発明は、液晶性ポリマー(A) 100 重
量部に、固定炭素95重量％以上の黒鉛(B) １〜50重量
部、繊維状導電性充填材(C) １〜50重量部及び繊維状非
導電性充填材(D) １〜50重量部を、(B) 、(C) 、(D) 成
分の総配合量が(A) 100 重量部に対し25〜100 重量部で
あり、(B) ：(C) ＝１：３〜４：１、且つ［(B) ＋
(C)］：(D) ＝１：２〜２：１の比率を満足する範囲で
配合してなる、体積抵抗率が１×10⁴〜１×10¹¹Ω・cm
である半導電性樹脂組成物を提供するものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明で使用する液晶性ポリマー(A) とは、光学異方性
溶融相を形成し得る性質を有する溶融加工性ポリマーを
指す。異方性溶融相の性質は、直交偏光子を利用した慣
用の偏光検査法により確認することが出来る。より具体
的には、異方性溶融相の確認は、Ｌｅｉｔｚ偏光顕微鏡
を使用し、Ｌｅｉｔｚホットステージに載せた溶融試料
を窒素雰囲気下で４０倍の倍率で観察することにより実
施できる。本発明に適用できる液晶性ポリマーは直交偏
光子の間で検査したときに、たとえ溶融静止状態であっ
ても偏光は通常透過し、光学的に異方性を示す。

【０００７】前記のような液晶性ポリマー(A) としては
特に限定されないが、芳香族ポリエステル又は芳香族ポ
リエステルアミドであることが好ましく、芳香族ポリエ
ステル又は芳香族ポリエステルアミドを同一分子鎖中に
部分的に含むポリエステルもその範囲にある。これらは
６０℃でペンタフルオロフェノールに濃度０．１重量％
で溶解したときに、好ましくは少なくとも約２．０ｄｌ
／ｇ、さらに好ましくは２．０〜１０．０ｄｌ／ｇの対
数粘度（Ｉ．Ｖ．）を有するものが使用される。

【０００８】本発明に適用できる液晶性ポリマー(A) と
しての芳香族ポリエステル又は芳香族ポリエステルアミ
ドとして特に好ましくは、芳香族ヒドロキシカルボン
酸、芳香族ヒドロキシアミン、芳香族ジアミンの群から
選ばれた少なくとも１種以上の化合物を構成成分として
有する芳香族ポリエステル、芳香族ポリエステルアミド
である。

【０００９】より具体的には、（１）主として芳香族ヒドロキシカルボン酸およびその
誘導体の１種又は２種以上からなるポリエステル；（２）主として（ａ）芳香族ヒドロキシカルボン酸およ
びその誘導体の１種又は２種以上と、（ｂ）芳香族ジカ
ルボン酸、脂環族ジカルボン酸およびその誘導体の１種
又は２種以上と、（ｃ）芳香族ジオール、脂環族ジオー
ル、脂肪族ジオールおよびその誘導体の少なくとも１種
又は２種以上、とからなるポリエステル；（３）主として（ａ）芳香族ヒドロキシカルボン酸およ
びその誘導体の１種又は２種以上と、（ｂ）芳香族ヒド
ロキシアミン、芳香族ジアミンおよびその誘導体の１種
又は２種以上と、（ｃ）芳香族ジカルボン酸、脂環族ジ
カルボン酸およびその誘導体の１種又は２種以上、とか
らなるポリエステルアミド；（４）主として（ａ）芳香族ヒドロキシカルボン酸およ
びその誘導体の１種又は２種以上と、（ｂ）芳香族ヒド
ロキシアミン、芳香族ジアミンおよびその誘導体の１種
又は２種以上と、（ｃ）芳香族ジカルボン酸、脂環族ジ
カルボン酸およびその誘導体の１種又は２種以上と、
（ｄ）芳香族ジオール、脂環族ジオール、脂肪族ジオー
ルおよびその誘導体の少なくとも１種又は２種以上、と
からなるポリエステルアミドなどが挙げられる。さらに
上記の構成成分に必要に応じ分子量調整剤を併用しても
よい。

【００１０】本発明に適用できる前記液晶性ポリマー
(A) を構成する具体的化合物の好ましい例としては、ｐ
−ヒドロキシ安息香酸、６−ヒドロキシ−２−ナフトエ
酸等の芳香族ヒドロキシカルボン酸、２，６−ジヒドロ
キシナフタレン、１，４−ジヒドロキシナフタレン、
４，４’−ジヒドロキシビフェニル、ハイドロキノン、
レゾルシン、下記一般式（Ｉ）および下記一般式（II）
で表される化合物等の芳香族ジオール；テレフタル酸、
イソフタル酸、４，４’−ジフェニルジカルボン酸、
２，６−ナフタレンジカルボン酸および下記一般式（II
I)で表される化合物等の芳香族ジカルボン酸；ｐ−アミ
ノフェノール、ｐ−フェニレンジアミン等の芳香族アミ
ン類が挙げられる。

【００１１】

【化１】

【００１２】（但し、X ：アルキレン（C₁〜C₄）、アル
キリデン、-O- 、-SO-、-SO₂- 、-S-、-CO-より選ばれ
る基、Y ：-(CH₂)_n-(n ＝１〜４）、-O(CH₂)_nO-（n ＝
１〜４）より選ばれる基）本発明が適用される特に好ましい液晶性ポリマー(A) と
しては、ｐ−ヒドロキシ安息香酸、６−ヒドロキシ−２
−ナフトエ酸を主構成単位成分とする芳香族ポリエステ
ルである。

【００１３】本発明の目的である、機械的性質を大きく
低下させることなく安定した帯電防止性を付与するため
には、液晶性ポリマー(A) 100 重量部に、固定炭素95重
量％以上の黒鉛(B) １〜50重量部、繊維状導電性充填材
(C) １〜50重量部及び繊維状非導電性充填材(D) １〜50
重量部を、(B) 、(C) 、(D) 成分の総配合量が(A) 100
重量部に対し25〜100 重量部であり、(B) ：(C) ＝１：
３〜４：１、且つ［(B) ＋(C) ］：(D) ＝１：２〜２：
１の比率を満足する範囲で配合する必要がある。

【００１４】本発明において、(B) 黒鉛としては、人造
黒鉛、天然黒鉛である鱗片状黒鉛、鱗状黒鉛、土状黒鉛
等のいかなる種類の黒鉛でも使用可能であるが、帯電防
止性を達成するための導電性を付与させるためには、固
定炭素が95重量％以上、好ましくは98重量％以上の黒鉛
を用いる必要がある。これらの中でも、性能の面から、
固定炭素率が高い人造黒鉛や、成形品内でストラクチャ
を構成しやすい鱗片状黒鉛や鱗状黒鉛が好ましい。

【００１５】次に、本発明において、(C) 繊維状導電性
充填材としては、炭素繊維、金属繊維等の導電性繊維、
及びガラス繊維、ウィスカー、無機系繊維、鉱石系繊維
等にニッケル、銅等の金属をコートし、導電性を付与し
たものが使用可能である。

【００１６】炭素繊維としては、ポリアクリロニトリル
を原料とするＰＡＮ系、ピッチを原料とするピッチ系繊
維が用いられる。

【００１７】金属繊維としては、軟鋼、ステンレス、鋼
およびその合金、黄銅、アルミニウムおよびその合金、
鉛等の繊維が用いられる。これらの金属繊維は、その導
電性により必要であれば更に導電性を付与するために他
の金属をコートしたものも使用可能である。

【００１８】金属をコートして用いられるウィスカーと
しては、窒化珪素ウィスカー、三窒化珪素ウィスカー、
塩基性硫酸マグネシウムウィスカー、チタン酸バリウム
ウィスカー、炭化珪素ウィスカー、ボロンウィスカー等
が使用可能であり、無機系繊維としては、ロックウー
ル、ジルコニア、アルミナシリカ、チタン酸カリウム、
チタン酸バリウム、酸化チタン、炭化珪素、アルミナ、
シリカ、高炉スラグ等の各種ファイバーが使用可能であ
り、鉱石系繊維としては、アスベスト等が使用可能であ
る。これらの中でも性能の面から、炭素繊維が好まし
い。

【００１９】次に、本発明で用いられる(D) 繊維状非導
電性充填材とは、ガラス繊維、ウィスカー、無機系繊
維、鉱石系繊維等であり、これらの具体例としては、上
記(C)繊維状導電性充填材において金属コートして用い
られるものと同様のものが例示される。その中でも性能
の面から、ガラス繊維が好ましい。

【００２０】また、繊維状非導電性充填材(D) の組成物
成形品中の重量平均繊維長は600 μm 以下程度が好まし
い。重量平均繊維長が600 μm を超える場合、難燃性が
Ｖ−０にならないことがある。

【００２１】本発明において、押出性、成形性、機械的
物性が良好であり、且つ安定した帯電防止性を付与する
ためには、黒鉛(B) 、繊維状導電性充填材(C) 及び繊維
状非導電性充填材(D) の配合量は重要であり、個々の配
合量及び総配合量が特定範囲内になければならない。

【００２２】即ち、黒鉛(B) の配合量は、配合量が多い
場合、押出性及び成形性を悪化させ機械的強度を低下さ
せる。一方、配合量が少ない場合は導電性が発現されず
帯電防止効果に劣る。その際、繊維状導電性充填材(C)
の配合量を増やすことにより導電性を付与しようとする
と導電性のバラツキが大きくなり、安定した導電防止効
果が発現されない。そのため、黒鉛(B) の配合量は、液
晶性ポリマー(A) 100重量部に対して１〜50重量部、好
ましくは10〜30重量部の範囲に限定される。

【００２３】また、繊維状導電性充填材(C) の配合量
は、配合量が多い場合、機械的物性は向上するが、押出
性、成形性が悪化し、また導電性が良くなりすぎ導通を
起こす。一方、配合量が少ない場合は導電性が発現され
ず帯電防止効果に劣る。その際、前記黒鉛(B) の配合量
を増やすことにより導電性を付与しようとすると、前記
の通り押出性及び成形性を悪化させ機械的強度を低下さ
せる。そのため、繊維状導電性充填材(C) の配合量は、
液晶性ポリマー(A) 100 重量部に対して１〜50重量部、
好ましくは５〜25重量部の範囲に限定される。

【００２４】また、黒鉛(B) と繊維状導電性充填材(C)
との配合比率も重要であり、(B) ：(C) ＝１：３〜４：
１にする必要がある。(B) 成分がこの比率より多くなる
と目的の導電性が発現できず、この比率より少なく導電
性が良くなりすぎ、導通を起こすおそれがあり好ましく
ない。

【００２５】また、本発明において、繊維状非導電性充
填材(D) の配合の効果は特に重要である。即ち、液晶性
ポリマー組成物に繊維状充填材を添加すると成形品表面
が荒れ、摺動性は低下するが、その反面、導電性を安定
に保つ効果が現れる。しかし、これを繊維状導電性充填
材(C) で行おうとすると配合量が増え、前記のように導
通の問題が発生するため、特定量の繊維状非導電性充填
材(D) の配合が必要である。つまり、繊維状非導電性充
填材(D) の配合量は、配合量が多い場合は導電性を安定
化するが、押出性、成形性を悪化させ、一方、配合量が
少ない場合は導電性が安定せず、また機械的強度も低下
させる。そのため、繊維状非導電性充填材(D) の配合量
は、液晶性ポリマー(A) 100 重量部に対して１〜50重量
部、好ましくは10〜40重量部であり、且つ［(B) ＋(C)
］：(D) ＝１：２〜２：１の比率を満足する範囲に限
定される。

【００２６】また、(B) 、(C) 、(D) 成分の総配合量
は、配合量が多すぎる場合は押出性、成形性を悪化さ
せ、一方、配合量が少ない場合は導電性が安定せず、ま
た機械的強度も低下させるので、液晶性ポリマー(A) 10
0 重量部に対し25〜100 重量部、好ましくは40〜80重量
部、更に好ましくは50〜70重量部である。

【００２７】また、本発明の半導電性樹脂組成物には、
本発明の目的とする帯電防止性能を損なわない範囲で、
板状や粉粒状等の非繊維状充填材を配合することもでき
る。非繊維状充填材としては、具体的にはタルク、マイ
カ、カオリン、クレー、グラファイト、バーミキュライ
ト、珪酸カルシウム、珪酸アルミニウム、長石粉、酸性
白土、ロウ石クレー、セリサイト、シリマナイト、ベン
トナイト、ガラスフレーク、スレート粉、シラン等の珪
酸塩、炭酸カルシウム、胡粉、炭酸バリウム、炭酸マグ
ネシウム、ドロマイト等の炭酸塩、バライト粉、ブラン
フィックス、沈降性硫酸カルシウム、焼石膏、硫酸バリ
ウム等の硫酸塩、水和アルミナ等の水酸化物、アルミ
ナ、酸化アンチモン、マグネシア、酸化チタン、亜鉛
華、シリカ、珪砂、石英、ホワイトカーボン、珪藻土等
の酸化物、二硫化モリブデン等の硫化物、金属粉粒体等
の材質からなるものである。

【００２８】本発明において使用する黒鉛、繊維状導電
性充填材、繊維状非導電性充填材、非繊維状充填材はそ
のままでも使用できるが、一般的に用いられる公知の表
面処理剤、収束剤を併用することができる。

【００２９】なお、液晶性ポリマー組成物に対し、核
剤、カーボンブラック、無機焼成顔料等の顔料、酸化防
止剤、安定剤、可塑剤、滑剤、離型剤および難燃剤等の
添加剤を添加して、所望の特性を付与した組成物も本発
明で言う液晶性ポリマー組成物の範囲に含まれる。

【００３０】本発明の液晶性ポリマー組成物は、２種以
上の導電性充填材と１種以上の非導電性充填材を用いる
ことにより各々の欠点を補い合うことにより機械的性質
を損なうことなく、帯電防止性に優れた材料を得るもの
であり、更には成形体中の各充填材が均一に分散し、繊
維状充填材の間に黒鉛が存在するような分散状態で、よ
り高性能が発揮される。

【００３１】このような液晶性ポリマー組成物を製造す
るには、両者を前記組成割合で配合し、混練すればよ
い。通常、押出機で混練し、ペレット状に押し出し、射
出成形等に用いるが、この様な押出機による混練に限定
されるものではない。

【００３２】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。尚、
実施例中の物性の測定および試験は次の方法で行った。 (1) 体積抵抗率 φ100 ×３ｔ平板試験片を用い、ASTM D257 に準拠し体
積抵抗率の測定を行い、試験片５枚の平均値を体積抵抗
率とした。尚、体積抵抗率の平均は対数平均により求め
た。また、５枚の試験片間の測定バラツキの評価も行っ
た。 (2) 引張試験 ASTM１号ダンベル試験片を用い、ASTM D638 に準拠し、
引張強度および引張伸度の測定を行った。 (3) 曲げ試験 130 ×13×0.8mm の曲げ試験片を用い、ASTM D790 に準
拠し、曲げ強度および曲げ弾性率の測定を行った。 (4) ガラス繊維（ＧＦ）の繊維長測定方法ペレット約２ｇを電気炉にて約700 ℃で４時間加熱し、
樹脂、黒鉛、カーボン繊維を全て燃焼させ、灰分として
残ったガラス繊維をポリエチレングリコールの５％水溶
液に分散させ、適量をガラスシャーレに移し、顕微鏡に
て拡大観察し、繊維500 〜1000本について画像処理装置
により重量平均繊維長の測定を行った。 (5) 燃焼試験 130 ×13×0.8mm の燃焼試験片を用い、ＵＬ−９４に準
拠し、燃焼性の測定を行った。実施例１〜５および比較例１〜１２液晶性ポリエステル（ＬＣＰ；ポリプラスチックス
（株）製、ベクトラＡ９５０）100 重量部に対し、表１
〜２に示す各種充填材を表１〜２に示す割合でドライブ
レンドした後、二軸押出機（池貝鉄工（株）製、ＰＣＭ
−３０型）にて溶融混練し、ペレット化した。このペレ
ットから射出成形機により上記試験片を作製し、評価し
たところ、表１〜２に示す結果を得た。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【表２】

【００３５】ＧＰ；黒鉛ＧＰ１；日本黒鉛（株）製ＨＡＧ−１５、人造黒鉛、
固定炭素98.5重量％ＧＰ２；日本黒鉛（株）製ＣＰ、鱗状黒鉛、固定炭素
97.0重量％ＧＰ３；日本黒鉛（株）製ＡＯＰ、土状黒鉛、固定炭
素93.0重量％ＣＦ；チョップド炭素繊維、ＰＡＮ系、径７μm 、長さ
６mm ＧＦ；チョップドガラス繊維、径10μm 、長さ３mm

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）Ｈ０１Ｂ 1/24 Ｈ０１Ｂ 1/24 ＺＨ０５Ｆ 1/00 Ｈ０５Ｆ 1/00 ＫＦターム(参考） 4F071 AA43 AB03 AD01 AE15 AE17 AF37 AF37Y AH12 BA01 BB05 BC07 4J002 CF161 CF181 CL081 DA017 DA026 DA087 DA097 DA107 DC007 DE097 DE098 DE137 DE138 DE147 DE148 DE187 DE188 DG047 DG048 DJ007 DJ008 DJ017 DJ018 DJ027 DJ028 DK007 DK008 DL008 DM007 DM008 FA016 FA047 FA048 FA067 FA068 FB077 FD010 FD017 FD018 FD116 FD117 GQ02 5G067 CA01 5G301 DA02 DA19 DA20 DA32 DA34 DA42 DD10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶性ポリマー(A) 100 重量部に、固定
炭素95重量％以上の黒鉛(B) １〜50重量部、繊維状導電
性充填材(C) １〜50重量部及び繊維状非導電性充填材
(D) １〜50重量部を、(B) 、(C) 、(D) 成分の総配合量
が(A) 100 重量部に対し25〜100 重量部であり、(B) ：
(C) ＝１：３〜４：１、且つ［(B) ＋(C) ］：(D) ＝
１：２〜２：１の比率を満足する範囲で配合してなる、
体積抵抗率が１×10⁴〜１×10¹¹Ω・cmである半導電性
樹脂組成物。
【請求項２】組成物中に繊維状非導電性充填材(D) が
重量平均繊維長600μm 以下で分散している請求項１記
載の半導電性樹脂組成物。
【請求項３】繊維状導電性充填材(C) がＰＡＮ系炭素
繊維である請求項１又は２記載の半導電性樹脂組成物。
【請求項４】繊維状非導電性充填材(D) がガラス繊維
である請求項１〜３の何れか１項記載の半導電性樹脂組
成物。
【請求項５】請求項１〜４の何れか１項記載の半導電
性樹脂組成物から製造された成形品。