JP2003171562A - 抵抗安定性に優れたポリマー組成物 - Google Patents
抵抗安定性に優れたポリマー組成物Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＯＡロールやＩＣ関連機器の包装、運搬等の
用途に好適に用いることのできる、体積固有抵抗が１０
5 〜１０12Ωcmの高抵抗域において抵抗安定性に優れた
ポリマー組成物を提供する。 【解決手段】 ポリマー成分に窒素吸着比表面積(N2S
A)が６０m2/g以下、ＤＢＰ吸収量が３５〜１２０cm3/
100g、ＤＢＰ吸収量と圧縮ＤＢＰ吸収量との比ＤＢＰ
／24Ｍ４ＤＢＰが１．４以下、アグリゲートの半値幅
とモード径の比ΔＤst／Ｄstが１．２以下、の特性を有
するカーボンブラックが分散した組成からなり、体積固
有抵抗が１０5 〜１０12Ωcmの高抵抗域において、体積
固有抵抗を１０12Ωcmから１０5 Ωcmに変化させるため
のカーボンブラック配合量Ａが、ポリマー成分１００重
量部当たり１０重量部以上であることを特徴とする抵抗
安定性に優れたポリマー組成物。
用途に好適に用いることのできる、体積固有抵抗が１０
5 〜１０12Ωcmの高抵抗域において抵抗安定性に優れた
ポリマー組成物を提供する。 【解決手段】 ポリマー成分に窒素吸着比表面積(N2S
A)が６０m2/g以下、ＤＢＰ吸収量が３５〜１２０cm3/
100g、ＤＢＰ吸収量と圧縮ＤＢＰ吸収量との比ＤＢＰ
／24Ｍ４ＤＢＰが１．４以下、アグリゲートの半値幅
とモード径の比ΔＤst／Ｄstが１．２以下、の特性を有
するカーボンブラックが分散した組成からなり、体積固
有抵抗が１０5 〜１０12Ωcmの高抵抗域において、体積
固有抵抗を１０12Ωcmから１０5 Ωcmに変化させるため
のカーボンブラック配合量Ａが、ポリマー成分１００重
量部当たり１０重量部以上であることを特徴とする抵抗
安定性に優れたポリマー組成物。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂やゴム等のポ
リマー成分にカーボンブラックが分散した組成からな
り、体積固有抵抗が１０5 〜１０12Ωcmの高抵抗域にお
いて優れた抵抗安定性を示すポリマー組成物に関する。 【０００２】 【従来の技術】カーボンブラックの導電性を利用して、
カーボンブラックを樹脂やゴム等のポリマー成分に配合
した導電性ポリマー組成物は、電子機器類の静電防止や
電磁波シールド材等として有用されている。一般にカー
ボンブラックの導電性能はカーボンブラックの物理化学
的性状に影響され、カーボンブラック粒子の大きさ（比
表面積）、ストラクチャー、粒子凝集体の形態や大き
さ、カーボンブラック粒子表面の吸着物質あるいは粒子
内部の結晶度等によって支配され、粒子径が小さく（比
表面積が大きく）、ストラクチャーが高く、粒子凝集形
態が大きく、また結晶度が高く、吸着物質が少ないほ
ど、導電性が向上するといわれている。 【０００３】一方、近年、ＯＡ用のロールやＩＣ関連機
器の包装、運搬用の樹脂材料あるいはゴム材料等のポリ
マー組成物として、高抵抗域、例えば体積固有抵抗が１
０5Ω・cm以上の高抵抗域において安定な電気抵抗を示
すポリマー組成物のニーズが高まっている。通常、この
ような高抵抗域においての抵抗安定性を図ることは、カ
ーボンブラックが準導電性物質であることから電気抵抗
が急激に減少し始める、いわゆるパーコレーション領域
での抵抗の安定性が要求されることとなるので極めて困
難である。 【０００４】ポリマー成分にカーボンブラックを配合し
てポリマー組成物を作製する場合、カーボンブラックの
配合量とポリマー組成物の体積固有抵抗との間には、一
般的に図５に示すような関係がある。すなわち、カーボ
ンブラックの配合量を次第に増やして行くとパーコレー
ション限界Ｂに達し、カーボンブラックのある配合量を
境にして体積固有抵抗の急激な減少が生じる。更に、カ
ーボンブラックの配合量を増加して行くと体積固有抵抗
の減少は次第に緩やかとなり、やがて飽和状態となる。
このように、高抵抗域においてはカーボンブラック配合
量の僅かな変化でも体積固有抵抗が急激に減少する、い
わゆるパーコレーション領域Ｃにおける抵抗安定性が求
められることになる。 【０００５】このパーコレーション領域において優れた
抵抗安定性を示すポリマー組成物として、本出願人は先
に、ポリマー成分に窒素吸着比表面積(N2SA)が６０〜１
２５m2/g、造粒粒子の硬さが２．０〜９．０g/粒、トル
エン着色透過度が９０％以上の特性を有するカーボンブ
ラックを配合し、比抵抗が１０4 〜１０10Ω・cmの高抵
抗域において優れた抵抗安定性を備えるポリマー組成物
を開発、提案した（特開平11−269403号公報）。この発
明は、樹脂やゴム成分中への分散性能を向上させること
によりパーコレーション領域における抵抗安定性の向上
を図るものである。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】カーボンブラックの配
合量とポリマー組成物の体積固有抵抗との間には、上記
した図５に示すような関係があるが、従来、パーコレー
ション領域Ｃにおける抵抗変化は、配合するカーボンブ
ラックの品種によりパーコレーション限界Ｂが発生する
カーボンブラック配合量は変わるが、パーコレーション
領域Ｃの傾き（配合量に対する抵抗変化の割合）はあま
り変わらないと考えられてきた。 【０００７】しかしながら、発明者らの検討によるとパ
ーコレーション領域Ｃの傾きは配合するカーボンブラッ
クの特性により変わり、例えば比表面積、ストラクチャ
ー、アグリゲート分布形状、などにより影響されること
を確認した。 【０００８】本発明はこの知見に基づいて完成したもの
で、その目的はＯＡ用ロールやＩＣ関連機器の包装、運
搬用等に好適に用いることのできる体積固有抵抗が１０
5 〜１０12Ω・cm程度の高抵抗域において、安定な電気
抵抗を示すポリマー組成物を提供することにある。 【０００９】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明により提供される抵抗安定性に優れたポリマ
ー組成物は、ポリマー成分に窒素吸着比表面積(N2SA)
が６０m2/g以下、ＤＢＰ吸収量が３５〜１２０cm3/10
0g、ＤＢＰ吸収量と圧縮ＤＢＰ吸収量との比ＤＢＰ／
24Ｍ４ＤＢＰが１．４以下、アグリゲートの半値幅と
モード径の比ΔＤst／Ｄstが１．２以下、の特性を有す
るカーボンブラックが分散した組成からなり、体積固有
抵抗が１０5 〜１０12Ωcmの高抵抗域において、体積固
有抵抗を１０12Ωcmから１０5 Ωcmに変化させるための
カーボンブラック配合量Ａがポリマー成分１００重量部
当たり１０重量部以上であることを構成上の特徴とす
る。 【００１０】 【発明の実施の形態】ポリマー成分としてはポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリスチレン、あるいは、スチレ
ンブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、天然ゴ
ム等の各種の樹脂およびゴムが用いられ、配合するカー
ボンブラックには好ましくはファーネスブラックが使用
される。 【００１１】本発明のポリマー組成物は、これらのポリ
マー成分中にカーボンブラックが均一に分散した複合組
成からなり、配合するカーボンブラックとして、窒素
吸着比表面積(N2SA)が６０m2/g以下、ＤＢＰ吸収量が
３５〜１２０cm3/100g、ＤＢＰ吸収量と圧縮ＤＢＰ吸
収量との比ＤＢＰ／24Ｍ４ＤＢＰが１．４以下、アグ
リゲートの半値幅とモード径の比ΔＤst／Ｄstが１．２
以下、の特性を有するものが使用される。 【００１２】配合するカーボンブラック特性として、窒
素吸着比表面積(N2SA)を６０m2/g以下に特定するのは、
ポリマー組成物の体積固有抵抗を高抵抗域において安定
化させるために必要な特性要件である。すなわち、窒素
吸着比表面積(N2SA)が大きくなるとポリマー成分中への
分散性が低下し、また所定の高抵抗値を得るためのカー
ボンブラック配合量が相対的に少なくなるためにポリマ
ーマトリックス中に形成されるカーボンブラックのネッ
トワークが不安定化して抵抗変化率が大きくなる。好ま
しくは、窒素吸着比表面積(N2SA)を３０m2/g以下に設定
する。 【００１３】また、ＤＢＰ吸収量を１２０cm3/100g以下
とするのも高抵抗域における抵抗を安定化させるために
必要な特性要件である。ＤＢＰ吸収量が高くなるとポリ
マーマトリックス中に形成されるカーボンブラックのネ
ットワークが形成され易くなり、カーボンブラックの一
定配合量当たりの抵抗値は低くなる。その結果、高抵抗
値のポリマー組成物を得るためのカーボンブラック配合
量が相対的に少なくなるために、ポリマー成分に分散さ
せる際の混練条件や成形条件等の操作条件の微妙な差異
による抵抗変化が大きくなる。 【００１４】そのため、ポリマー成分に配合するカーボ
ンブラックのＤＢＰ吸収量を１２０cm3/100g以下に設定
する。一方、ＤＢＰ吸収量が小さくなるとポリマー成分
への分散性が低下し、分散率の低下は抵抗の不安定化の
原因となるので、ＤＢＰ吸収量は３５cm3/100g以上に設
定される。 【００１５】ポリマー成分にカーボンブラックを配合、
分散させる場合に、混練条件や成形条件等の影響を小さ
くするためにはカーボンブラックの配合量を大きくする
ことは有効である。したがって、大粒子径で低ストラク
チャーのカーボンブラックを大きな割合で配合すること
は有効であり、本発明においてはポリマー成分に配合す
るカーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)を６０m2
/g以下、ＤＢＰ吸収量を３５cm3/100g以上で１２０cm3/
100g以下に設定することにより、これらの特性が相乗的
に作用して高抵抗域における抵抗安定化に機能する。 【００１６】また、カーボンブラックをポリマー成分に
配合、分散させる際に、ストラクチャーの変形、破壊が
大きいと抵抗が不安定化し易くなるので、ＤＢＰ吸収量
と圧縮ＤＢＰ吸収量の差異が小さい方が抵抗の安定化に
は有効である。そのため、本発明はＤＢＰ吸収量と圧縮
ＤＢＰ吸収量との比ＤＢＰ／24Ｍ４ＤＢＰを１．４以下
に設定する。 【００１７】更に、アグリゲートの大きさの分布状態が
シャープで分布幅が狭いほど、すなわちアグリゲートの
大きさ、形状が揃っているほど、ポリマー組成物中にお
けるカーボンブラックの接触度合が均等化するので、電
気抵抗の安定化が図られることになる。そこで、本発明
はアグリゲートのストークス相当径分布の分布幅を示す
尺度として、ΔＤst／Ｄstの値を１．２以下に特定する
ものである。その結果成形時の安定性にも良効果を与え
る。 【００１８】なお、これらの特性は下記の方法により測
定される。 (1)窒素吸着比表面積(N2SA ;m2/g)；ＡＳＴＭ Ｄ３０
３７−８８“Standard Test Methods for Carbon Black
-Surface Area By Nitrogen Adsorption”Method Ｂに
よる。 【００１９】(2)ＤＢＰ吸収量(cm3/100g)；ＪＩＳ Ｋ
６２１７−９７「ゴム用カーボンブラックの基本性能の
試験法」による。 【００２０】(3)圧縮ＤＢＰ吸収量(cm3/100g)；ＡＳＴ
Ｍ Ｄ３４９３−８５a “Standard Test Methods for
Carbon Black−Dibutyl Phthalate Absorption Nnmber
of Compressed Sample”による。 【００２１】(4)アグリゲートのストークス相当径分布
のモード径Ｄst(nm)及び半値幅ΔＤst(nm)；ＪＩＳ Ｋ
６２２１−８２ 5.「乾燥試料の作り方」に基づいて乾
燥したカーボンブラック試料を少量の界面活性剤を含む
２０容量％エタノール水溶液と混合してカーボンブラッ
ク濃度５０mg/lの分散液を作成し、これを超音波で充分
に分散させて試料とする。ディスク・セントリフュージ
装置（英国Joyes Lobel 社製）を６０００rpm の回転数
に設定し、スピン液（温度２５℃の２重量％グリセリン
水溶液）を１０ml加えたのち、１mlのバッファー液（温
度２５℃の２０容量％エタノール水溶液）を注入する。
次いで、温度２５℃のカーボンブラック分散液０．５ml
を注射器で加えた後遠心沈降を開始し、同時に記録計を
作動させて図６に示す分布曲線（横軸はカーボンブラッ
ク分散液を注射器で加えてからの経過時間、縦軸はカー
ボンブラックの遠心沈降に伴い変化した特定点での吸光
度）を作成する。この分布曲線より各時間Ｔを読み取
り、次式（数１）に代入して各時間に対応するストーク
ス相当径を算出する。 【００２２】 【数１】【００２３】数１において、ηはスピン液の粘度(0.935
cp)、Ｎはディスク回転スピード(6000 rpm)、ｒ1 はカ
ーボンブラック分散液注入点の半径(4.56cm)、ｒ2 は吸
光度測定点までの半径(4.82cm)、ρCBはカーボンブラッ
クの密度(g/cm3) 、ρ1 はスピン液の密度(1.00178 g/c
m3) である。 【００２４】このようにして得られたストークス相当径
と吸光度の分布曲線（図７）における最大頻度のストー
クス相当径（モード径）をＤst(nm)とし、最大頻度に対
し５０％の頻度が得られる大小２点のストークス相当径
の差（半値幅）をΔＤst(nm)とする。 【００２５】本発明のポリマー組成物は、上記特性のカ
ーボンブラックがポリマー成分中に均一に分散した複合
組成からなり、カーボンブラック配合量と体積固有抵抗
との関係を示した図１におけるＡの値が相対的に大きな
点に特徴がある。すなわち、図１において、Ｂはパーコ
レーション限界、Ｃはパーコレーション領域であり、Ａ
は体積固有抵抗を１０12Ωcmから１０5 Ωcmに減少させ
るのに必要なカーボンブラック配合量を表している。 【００２６】すなわち、このカーボンブラック配合量Ａ
はパーコレーション領域Ｃにおける曲線の傾き、すなわ
ち抵抗変化率（カーボンブラック配合量に対する体積固
有抵抗の変化の平均的割合）を示すパラメータとなるも
のである。そして、Ａの値が大きい程パーコレーション
領域Ｃにおける傾きは小さくなり、抵抗変化率は小さく
なる。例えば、図１において、曲線のＡの値と曲線
のＡ′の値を比較することにより抵抗変化率の大小、す
なわち抵抗変化の安定性を比較、評価することができ
る。 【００２７】そして、本発明の抵抗安定性に優れたポリ
マー組成物は体積固有抵抗を１０12Ωcmから１０5 Ωcm
に減少させるのに必要なカーボンブラック配合量Ａの値
が、ポリマー成分１００重量部当たり１０重量部以上で
あることを特徴としている。カーボンブラック配合量Ａ
値が１０重量部を下回る場合には、カーボンブラック配
合量の変動による体積固有抵抗の変化が相対的に大きく
なり、抵抗安定性に劣ることとなるためである。 【００２８】このように本発明によれば、体積固有抵抗
が１０5 〜１０12Ω・cmという高抵抗域において抵抗安
定性に優れたポリマー組成物が提供され、ＯＡロールや
ＩＣ機器関連の包装、運搬等の素材として好適に使用す
ることができる。なお、ポリマー組成物の用途によって
は他の無機質フィラー、無機薬品類等を適宜添加するこ
ともできる。 【００２９】 【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して具
体的に説明する。 【００３０】実施例１〜５、比較例１〜６ 表１に示した特性のカーボンブラックを用いて、ポリプ
ロピレン樹脂に配合した。配合は、ポリプロピレン樹脂
１００重量部に対してカーボンブラックを異なる量比で
添加し、東洋精機（株）製ラボプラストミル（容量１０
０cm3 ）を使用して、ローター回転数４０rpm 、混練時
間１０分の条件で混練した。 【００３１】混練物を金型成形（温度１７０℃）して、
１５０×１５０×２mmのシート状のポリプロピレン樹脂
組成物を作製した。これらのポリプロピレン樹脂組成物
について下記の方法により体積固有抵抗を測定した。 体積固有抵抗（Ω・cm）；ＪＩＳ Ｋ６７２３法に準拠
し、電極７０φ、印加時間６０sec 、印加電圧５Ｖ、測
定温度３０℃の条件で測定した。 【００３２】得られた結果について、配合したカーボン
ブラックの重量部と体積固有抵抗（Ω・cm）の関係を図
２、図３及び図４に示した。また、図２〜４から体積固
有抵抗を１０12Ωcmから１０5 Ωcmに減少させるのに必
要なカーボンブラックの配合量Ａを求め、表１に併記し
た。 【００３３】 【表１】【００３４】表１及び図２の結果から、実施例１、２は
Ａ値が大きく、パーコレーション領域におけるカーボン
ブラック配合量に対する体積固有抵抗の変化率が小さい
ことが判る。これに対し、本発明で特定したカーボンブ
ラック特性の少なくとも１つが外れる比較例１〜３では
パーコレーション領域における抵抗変化率が大きいこと
が認められ、更に、実施例１と２との対比から、ＤＢＰ
吸油量の低い実施例２の方が実施例１に比べて抵抗変化
率が小さい傾向が認められる。 【００３５】また、表１及び図３の結果から、実施例２
に比べてＤＢＰ吸油量の低い実施例３では、よりＡ値が
大きく、抵抗変化率が小さくなることが判る。なお、実
施例４は低ＤＢＰ化によるポリマー成分中への分散性の
低下からか、抵抗変化率の改良効果が若干小さくなって
いる。しかし、Ｎ2 ＳＡ及びＤＢＰ吸油量が実施例中最
も小さい実施例５では低Ｎ2 ＳＡ化による分散性の改善
からか、最も良好な結果を示している。なお、Ｎ2 ＳＡ
が小さい比較例４ではＤＢＰ吸油量が高いので、抵抗変
化率が大きいことが認められる。 【００３６】更に、表１及び図４の結果から、実施例１
と比較例６を比較すると、実施例１のＡ値が優れる原因
はＤＢＰ／24Ｍ４ＤＢＰが小さく、ストラクチャーの変
形、破壊が小さいことが有効に作用しているものと思わ
れる。また、実施例５と比較例５を比較すると、実施例
５のＡ値が優れる原因はΔＤst／Ｄstが小さいためであ
る。これはアグリゲートの大きさや形状が揃っているこ
とを意味し、ポリマー組成物中での分散度合の均一化に
貢献しているものと思われる。 【００３７】 【発明の効果】以上のとおり、本発明のポリマー組成物
によれば、体積固有抵抗が１０5 〜１０12Ωcmの高抵抗
域において、体積固有抵抗を１０12Ωcmから１０5 Ωcm
に変化させるためのカーボンブラック配合量Ａが、ポリ
マー成分１００重量部に対して１０重量部以上必要であ
り、いわゆるパーコレーション領域における抵抗変化率
が小さく、抵抗安定性に優れたポリマー組成物を提供す
ることができる。したがって、ＯＡ用のロールやＩＣ関
連機器の包装、運搬用の樹脂材料あるいはゴム材料等に
用いるポリマー組成物として極めて有用である。
リマー成分にカーボンブラックが分散した組成からな
り、体積固有抵抗が１０5 〜１０12Ωcmの高抵抗域にお
いて優れた抵抗安定性を示すポリマー組成物に関する。 【０００２】 【従来の技術】カーボンブラックの導電性を利用して、
カーボンブラックを樹脂やゴム等のポリマー成分に配合
した導電性ポリマー組成物は、電子機器類の静電防止や
電磁波シールド材等として有用されている。一般にカー
ボンブラックの導電性能はカーボンブラックの物理化学
的性状に影響され、カーボンブラック粒子の大きさ（比
表面積）、ストラクチャー、粒子凝集体の形態や大き
さ、カーボンブラック粒子表面の吸着物質あるいは粒子
内部の結晶度等によって支配され、粒子径が小さく（比
表面積が大きく）、ストラクチャーが高く、粒子凝集形
態が大きく、また結晶度が高く、吸着物質が少ないほ
ど、導電性が向上するといわれている。 【０００３】一方、近年、ＯＡ用のロールやＩＣ関連機
器の包装、運搬用の樹脂材料あるいはゴム材料等のポリ
マー組成物として、高抵抗域、例えば体積固有抵抗が１
０5Ω・cm以上の高抵抗域において安定な電気抵抗を示
すポリマー組成物のニーズが高まっている。通常、この
ような高抵抗域においての抵抗安定性を図ることは、カ
ーボンブラックが準導電性物質であることから電気抵抗
が急激に減少し始める、いわゆるパーコレーション領域
での抵抗の安定性が要求されることとなるので極めて困
難である。 【０００４】ポリマー成分にカーボンブラックを配合し
てポリマー組成物を作製する場合、カーボンブラックの
配合量とポリマー組成物の体積固有抵抗との間には、一
般的に図５に示すような関係がある。すなわち、カーボ
ンブラックの配合量を次第に増やして行くとパーコレー
ション限界Ｂに達し、カーボンブラックのある配合量を
境にして体積固有抵抗の急激な減少が生じる。更に、カ
ーボンブラックの配合量を増加して行くと体積固有抵抗
の減少は次第に緩やかとなり、やがて飽和状態となる。
このように、高抵抗域においてはカーボンブラック配合
量の僅かな変化でも体積固有抵抗が急激に減少する、い
わゆるパーコレーション領域Ｃにおける抵抗安定性が求
められることになる。 【０００５】このパーコレーション領域において優れた
抵抗安定性を示すポリマー組成物として、本出願人は先
に、ポリマー成分に窒素吸着比表面積(N2SA)が６０〜１
２５m2/g、造粒粒子の硬さが２．０〜９．０g/粒、トル
エン着色透過度が９０％以上の特性を有するカーボンブ
ラックを配合し、比抵抗が１０4 〜１０10Ω・cmの高抵
抗域において優れた抵抗安定性を備えるポリマー組成物
を開発、提案した（特開平11−269403号公報）。この発
明は、樹脂やゴム成分中への分散性能を向上させること
によりパーコレーション領域における抵抗安定性の向上
を図るものである。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】カーボンブラックの配
合量とポリマー組成物の体積固有抵抗との間には、上記
した図５に示すような関係があるが、従来、パーコレー
ション領域Ｃにおける抵抗変化は、配合するカーボンブ
ラックの品種によりパーコレーション限界Ｂが発生する
カーボンブラック配合量は変わるが、パーコレーション
領域Ｃの傾き（配合量に対する抵抗変化の割合）はあま
り変わらないと考えられてきた。 【０００７】しかしながら、発明者らの検討によるとパ
ーコレーション領域Ｃの傾きは配合するカーボンブラッ
クの特性により変わり、例えば比表面積、ストラクチャ
ー、アグリゲート分布形状、などにより影響されること
を確認した。 【０００８】本発明はこの知見に基づいて完成したもの
で、その目的はＯＡ用ロールやＩＣ関連機器の包装、運
搬用等に好適に用いることのできる体積固有抵抗が１０
5 〜１０12Ω・cm程度の高抵抗域において、安定な電気
抵抗を示すポリマー組成物を提供することにある。 【０００９】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明により提供される抵抗安定性に優れたポリマ
ー組成物は、ポリマー成分に窒素吸着比表面積(N2SA)
が６０m2/g以下、ＤＢＰ吸収量が３５〜１２０cm3/10
0g、ＤＢＰ吸収量と圧縮ＤＢＰ吸収量との比ＤＢＰ／
24Ｍ４ＤＢＰが１．４以下、アグリゲートの半値幅と
モード径の比ΔＤst／Ｄstが１．２以下、の特性を有す
るカーボンブラックが分散した組成からなり、体積固有
抵抗が１０5 〜１０12Ωcmの高抵抗域において、体積固
有抵抗を１０12Ωcmから１０5 Ωcmに変化させるための
カーボンブラック配合量Ａがポリマー成分１００重量部
当たり１０重量部以上であることを構成上の特徴とす
る。 【００１０】 【発明の実施の形態】ポリマー成分としてはポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリスチレン、あるいは、スチレ
ンブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、天然ゴ
ム等の各種の樹脂およびゴムが用いられ、配合するカー
ボンブラックには好ましくはファーネスブラックが使用
される。 【００１１】本発明のポリマー組成物は、これらのポリ
マー成分中にカーボンブラックが均一に分散した複合組
成からなり、配合するカーボンブラックとして、窒素
吸着比表面積(N2SA)が６０m2/g以下、ＤＢＰ吸収量が
３５〜１２０cm3/100g、ＤＢＰ吸収量と圧縮ＤＢＰ吸
収量との比ＤＢＰ／24Ｍ４ＤＢＰが１．４以下、アグ
リゲートの半値幅とモード径の比ΔＤst／Ｄstが１．２
以下、の特性を有するものが使用される。 【００１２】配合するカーボンブラック特性として、窒
素吸着比表面積(N2SA)を６０m2/g以下に特定するのは、
ポリマー組成物の体積固有抵抗を高抵抗域において安定
化させるために必要な特性要件である。すなわち、窒素
吸着比表面積(N2SA)が大きくなるとポリマー成分中への
分散性が低下し、また所定の高抵抗値を得るためのカー
ボンブラック配合量が相対的に少なくなるためにポリマ
ーマトリックス中に形成されるカーボンブラックのネッ
トワークが不安定化して抵抗変化率が大きくなる。好ま
しくは、窒素吸着比表面積(N2SA)を３０m2/g以下に設定
する。 【００１３】また、ＤＢＰ吸収量を１２０cm3/100g以下
とするのも高抵抗域における抵抗を安定化させるために
必要な特性要件である。ＤＢＰ吸収量が高くなるとポリ
マーマトリックス中に形成されるカーボンブラックのネ
ットワークが形成され易くなり、カーボンブラックの一
定配合量当たりの抵抗値は低くなる。その結果、高抵抗
値のポリマー組成物を得るためのカーボンブラック配合
量が相対的に少なくなるために、ポリマー成分に分散さ
せる際の混練条件や成形条件等の操作条件の微妙な差異
による抵抗変化が大きくなる。 【００１４】そのため、ポリマー成分に配合するカーボ
ンブラックのＤＢＰ吸収量を１２０cm3/100g以下に設定
する。一方、ＤＢＰ吸収量が小さくなるとポリマー成分
への分散性が低下し、分散率の低下は抵抗の不安定化の
原因となるので、ＤＢＰ吸収量は３５cm3/100g以上に設
定される。 【００１５】ポリマー成分にカーボンブラックを配合、
分散させる場合に、混練条件や成形条件等の影響を小さ
くするためにはカーボンブラックの配合量を大きくする
ことは有効である。したがって、大粒子径で低ストラク
チャーのカーボンブラックを大きな割合で配合すること
は有効であり、本発明においてはポリマー成分に配合す
るカーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)を６０m2
/g以下、ＤＢＰ吸収量を３５cm3/100g以上で１２０cm3/
100g以下に設定することにより、これらの特性が相乗的
に作用して高抵抗域における抵抗安定化に機能する。 【００１６】また、カーボンブラックをポリマー成分に
配合、分散させる際に、ストラクチャーの変形、破壊が
大きいと抵抗が不安定化し易くなるので、ＤＢＰ吸収量
と圧縮ＤＢＰ吸収量の差異が小さい方が抵抗の安定化に
は有効である。そのため、本発明はＤＢＰ吸収量と圧縮
ＤＢＰ吸収量との比ＤＢＰ／24Ｍ４ＤＢＰを１．４以下
に設定する。 【００１７】更に、アグリゲートの大きさの分布状態が
シャープで分布幅が狭いほど、すなわちアグリゲートの
大きさ、形状が揃っているほど、ポリマー組成物中にお
けるカーボンブラックの接触度合が均等化するので、電
気抵抗の安定化が図られることになる。そこで、本発明
はアグリゲートのストークス相当径分布の分布幅を示す
尺度として、ΔＤst／Ｄstの値を１．２以下に特定する
ものである。その結果成形時の安定性にも良効果を与え
る。 【００１８】なお、これらの特性は下記の方法により測
定される。 (1)窒素吸着比表面積(N2SA ;m2/g)；ＡＳＴＭ Ｄ３０
３７−８８“Standard Test Methods for Carbon Black
-Surface Area By Nitrogen Adsorption”Method Ｂに
よる。 【００１９】(2)ＤＢＰ吸収量(cm3/100g)；ＪＩＳ Ｋ
６２１７−９７「ゴム用カーボンブラックの基本性能の
試験法」による。 【００２０】(3)圧縮ＤＢＰ吸収量(cm3/100g)；ＡＳＴ
Ｍ Ｄ３４９３−８５a “Standard Test Methods for
Carbon Black−Dibutyl Phthalate Absorption Nnmber
of Compressed Sample”による。 【００２１】(4)アグリゲートのストークス相当径分布
のモード径Ｄst(nm)及び半値幅ΔＤst(nm)；ＪＩＳ Ｋ
６２２１−８２ 5.「乾燥試料の作り方」に基づいて乾
燥したカーボンブラック試料を少量の界面活性剤を含む
２０容量％エタノール水溶液と混合してカーボンブラッ
ク濃度５０mg/lの分散液を作成し、これを超音波で充分
に分散させて試料とする。ディスク・セントリフュージ
装置（英国Joyes Lobel 社製）を６０００rpm の回転数
に設定し、スピン液（温度２５℃の２重量％グリセリン
水溶液）を１０ml加えたのち、１mlのバッファー液（温
度２５℃の２０容量％エタノール水溶液）を注入する。
次いで、温度２５℃のカーボンブラック分散液０．５ml
を注射器で加えた後遠心沈降を開始し、同時に記録計を
作動させて図６に示す分布曲線（横軸はカーボンブラッ
ク分散液を注射器で加えてからの経過時間、縦軸はカー
ボンブラックの遠心沈降に伴い変化した特定点での吸光
度）を作成する。この分布曲線より各時間Ｔを読み取
り、次式（数１）に代入して各時間に対応するストーク
ス相当径を算出する。 【００２２】 【数１】【００２３】数１において、ηはスピン液の粘度(0.935
cp)、Ｎはディスク回転スピード(6000 rpm)、ｒ1 はカ
ーボンブラック分散液注入点の半径(4.56cm)、ｒ2 は吸
光度測定点までの半径(4.82cm)、ρCBはカーボンブラッ
クの密度(g/cm3) 、ρ1 はスピン液の密度(1.00178 g/c
m3) である。 【００２４】このようにして得られたストークス相当径
と吸光度の分布曲線（図７）における最大頻度のストー
クス相当径（モード径）をＤst(nm)とし、最大頻度に対
し５０％の頻度が得られる大小２点のストークス相当径
の差（半値幅）をΔＤst(nm)とする。 【００２５】本発明のポリマー組成物は、上記特性のカ
ーボンブラックがポリマー成分中に均一に分散した複合
組成からなり、カーボンブラック配合量と体積固有抵抗
との関係を示した図１におけるＡの値が相対的に大きな
点に特徴がある。すなわち、図１において、Ｂはパーコ
レーション限界、Ｃはパーコレーション領域であり、Ａ
は体積固有抵抗を１０12Ωcmから１０5 Ωcmに減少させ
るのに必要なカーボンブラック配合量を表している。 【００２６】すなわち、このカーボンブラック配合量Ａ
はパーコレーション領域Ｃにおける曲線の傾き、すなわ
ち抵抗変化率（カーボンブラック配合量に対する体積固
有抵抗の変化の平均的割合）を示すパラメータとなるも
のである。そして、Ａの値が大きい程パーコレーション
領域Ｃにおける傾きは小さくなり、抵抗変化率は小さく
なる。例えば、図１において、曲線のＡの値と曲線
のＡ′の値を比較することにより抵抗変化率の大小、す
なわち抵抗変化の安定性を比較、評価することができ
る。 【００２７】そして、本発明の抵抗安定性に優れたポリ
マー組成物は体積固有抵抗を１０12Ωcmから１０5 Ωcm
に減少させるのに必要なカーボンブラック配合量Ａの値
が、ポリマー成分１００重量部当たり１０重量部以上で
あることを特徴としている。カーボンブラック配合量Ａ
値が１０重量部を下回る場合には、カーボンブラック配
合量の変動による体積固有抵抗の変化が相対的に大きく
なり、抵抗安定性に劣ることとなるためである。 【００２８】このように本発明によれば、体積固有抵抗
が１０5 〜１０12Ω・cmという高抵抗域において抵抗安
定性に優れたポリマー組成物が提供され、ＯＡロールや
ＩＣ機器関連の包装、運搬等の素材として好適に使用す
ることができる。なお、ポリマー組成物の用途によって
は他の無機質フィラー、無機薬品類等を適宜添加するこ
ともできる。 【００２９】 【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して具
体的に説明する。 【００３０】実施例１〜５、比較例１〜６ 表１に示した特性のカーボンブラックを用いて、ポリプ
ロピレン樹脂に配合した。配合は、ポリプロピレン樹脂
１００重量部に対してカーボンブラックを異なる量比で
添加し、東洋精機（株）製ラボプラストミル（容量１０
０cm3 ）を使用して、ローター回転数４０rpm 、混練時
間１０分の条件で混練した。 【００３１】混練物を金型成形（温度１７０℃）して、
１５０×１５０×２mmのシート状のポリプロピレン樹脂
組成物を作製した。これらのポリプロピレン樹脂組成物
について下記の方法により体積固有抵抗を測定した。 体積固有抵抗（Ω・cm）；ＪＩＳ Ｋ６７２３法に準拠
し、電極７０φ、印加時間６０sec 、印加電圧５Ｖ、測
定温度３０℃の条件で測定した。 【００３２】得られた結果について、配合したカーボン
ブラックの重量部と体積固有抵抗（Ω・cm）の関係を図
２、図３及び図４に示した。また、図２〜４から体積固
有抵抗を１０12Ωcmから１０5 Ωcmに減少させるのに必
要なカーボンブラックの配合量Ａを求め、表１に併記し
た。 【００３３】 【表１】【００３４】表１及び図２の結果から、実施例１、２は
Ａ値が大きく、パーコレーション領域におけるカーボン
ブラック配合量に対する体積固有抵抗の変化率が小さい
ことが判る。これに対し、本発明で特定したカーボンブ
ラック特性の少なくとも１つが外れる比較例１〜３では
パーコレーション領域における抵抗変化率が大きいこと
が認められ、更に、実施例１と２との対比から、ＤＢＰ
吸油量の低い実施例２の方が実施例１に比べて抵抗変化
率が小さい傾向が認められる。 【００３５】また、表１及び図３の結果から、実施例２
に比べてＤＢＰ吸油量の低い実施例３では、よりＡ値が
大きく、抵抗変化率が小さくなることが判る。なお、実
施例４は低ＤＢＰ化によるポリマー成分中への分散性の
低下からか、抵抗変化率の改良効果が若干小さくなって
いる。しかし、Ｎ2 ＳＡ及びＤＢＰ吸油量が実施例中最
も小さい実施例５では低Ｎ2 ＳＡ化による分散性の改善
からか、最も良好な結果を示している。なお、Ｎ2 ＳＡ
が小さい比較例４ではＤＢＰ吸油量が高いので、抵抗変
化率が大きいことが認められる。 【００３６】更に、表１及び図４の結果から、実施例１
と比較例６を比較すると、実施例１のＡ値が優れる原因
はＤＢＰ／24Ｍ４ＤＢＰが小さく、ストラクチャーの変
形、破壊が小さいことが有効に作用しているものと思わ
れる。また、実施例５と比較例５を比較すると、実施例
５のＡ値が優れる原因はΔＤst／Ｄstが小さいためであ
る。これはアグリゲートの大きさや形状が揃っているこ
とを意味し、ポリマー組成物中での分散度合の均一化に
貢献しているものと思われる。 【００３７】 【発明の効果】以上のとおり、本発明のポリマー組成物
によれば、体積固有抵抗が１０5 〜１０12Ωcmの高抵抗
域において、体積固有抵抗を１０12Ωcmから１０5 Ωcm
に変化させるためのカーボンブラック配合量Ａが、ポリ
マー成分１００重量部に対して１０重量部以上必要であ
り、いわゆるパーコレーション領域における抵抗変化率
が小さく、抵抗安定性に優れたポリマー組成物を提供す
ることができる。したがって、ＯＡ用のロールやＩＣ関
連機器の包装、運搬用の樹脂材料あるいはゴム材料等に
用いるポリマー組成物として極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】パーコレーション領域Ｃにおける抵抗変化率の
大きさを説明するためのカーボンブラック配合量と体積
固有抵抗の関係を模式的に示した説明図である。 【図２】実施例１、２と比較例１、２、３によるポリプ
ロピレン樹脂組成物のカーボンブラック配合量と体積固
有抵抗の関係を示したグラフである。 【図３】実施例２、３、４、５と比較例４、５によるポ
リプロピレン樹脂組成物のカーボンブラック配合量と体
積固有抵抗の関係を示したグラフである。 【図４】実施例１、５と比較例５、６によるポリプロピ
レン樹脂組成物のカーボンブラック配合量と体積固有抵
抗の関係を示したグラフである。 【図５】カーボンブラックの配合量によるポリマー組成
物の体積固有抵抗の変化を示したグラフである。 【図６】Ｄstの測定時におけるカーボンブラック分散液
を加えてからの経過時間とカーボンブラックの遠心沈降
による吸光度の変化を示した分布曲線である。 【図７】Ｄstの測定時に得られるストークス相当径と吸
光度の関係を示す分布曲線である。
大きさを説明するためのカーボンブラック配合量と体積
固有抵抗の関係を模式的に示した説明図である。 【図２】実施例１、２と比較例１、２、３によるポリプ
ロピレン樹脂組成物のカーボンブラック配合量と体積固
有抵抗の関係を示したグラフである。 【図３】実施例２、３、４、５と比較例４、５によるポ
リプロピレン樹脂組成物のカーボンブラック配合量と体
積固有抵抗の関係を示したグラフである。 【図４】実施例１、５と比較例５、６によるポリプロピ
レン樹脂組成物のカーボンブラック配合量と体積固有抵
抗の関係を示したグラフである。 【図５】カーボンブラックの配合量によるポリマー組成
物の体積固有抵抗の変化を示したグラフである。 【図６】Ｄstの測定時におけるカーボンブラック分散液
を加えてからの経過時間とカーボンブラックの遠心沈降
による吸光度の変化を示した分布曲線である。 【図７】Ｄstの測定時に得られるストークス相当径と吸
光度の関係を示す分布曲線である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4J002 AC011 AC081 BB021 BB111
BB151 BC021 DA036 FD116
GG02 GM00 GQ02
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 ポリマー成分に窒素吸着比表面積(N2S
A)が６０m2/g以下、ＤＢＰ吸収量が３５〜１２０cm3/
100g、ＤＢＰ吸収量と圧縮ＤＢＰ吸収量との比ＤＢＰ
／24Ｍ４ＤＢＰが１．４以下、アグリゲートの半値幅
とモード径の比ΔＤst／Ｄstが１．２以下、の特性を有
するカーボンブラックが分散した組成からなり、体積固
有抵抗が１０5 〜１０12Ωcmの高抵抗域において、体積
固有抵抗を１０12Ωcmから１０5 Ωcmに変化させるため
のカーボンブラック配合量Ａがポリマー成分１００重量
部当たり１０重量部以上であることを特徴とする抵抗安
定性に優れたポリマー組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001372551A JP2003171562A (ja) | 2001-12-06 | 2001-12-06 | 抵抗安定性に優れたポリマー組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001372551A JP2003171562A (ja) | 2001-12-06 | 2001-12-06 | 抵抗安定性に優れたポリマー組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003171562A true JP2003171562A (ja) | 2003-06-20 |
Family
ID=19181423
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001372551A Pending JP2003171562A (ja) | 2001-12-06 | 2001-12-06 | 抵抗安定性に優れたポリマー組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003171562A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007500771A (ja) * | 2003-07-29 | 2007-01-18 | ザ ユニバーシティ オブ アクロン | 導電性ポリマー、導電性ポリマーの製造方法、およびポリマーの導電率の制御方法 |
| US7976447B2 (en) * | 2006-12-27 | 2011-07-12 | Canon Kasei Kabushiki Kaisha | Conductive rubber roller and transfer roller |
| JP2016201228A (ja) * | 2015-04-09 | 2016-12-01 | デンカ株式会社 | 活物質およびそれを用いた電池 |
-
2001
- 2001-12-06 JP JP2001372551A patent/JP2003171562A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007500771A (ja) * | 2003-07-29 | 2007-01-18 | ザ ユニバーシティ オブ アクロン | 導電性ポリマー、導電性ポリマーの製造方法、およびポリマーの導電率の制御方法 |
| JP2012177131A (ja) * | 2003-07-29 | 2012-09-13 | Univ Of Akron | 導電性ポリマー、導電性ポリマーの製造方法、およびポリマーの導電率の制御方法 |
| US7976447B2 (en) * | 2006-12-27 | 2011-07-12 | Canon Kasei Kabushiki Kaisha | Conductive rubber roller and transfer roller |
| JP2016201228A (ja) * | 2015-04-09 | 2016-12-01 | デンカ株式会社 | 活物質およびそれを用いた電池 |
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