JP2005171198A - 導電性熱可塑性樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】 成形加工性、機械的物性等を低下させることなく、カーボンブラックの分散性が良好で、成形品の導電性能や表面平滑性に優れた導電性熱可塑性樹脂組成物の提供。
【解決手段】 密度が０．９１０〜０．９２９ｇ／ｃｍ^３のポリエチレン４０〜８０質量部と、密度が０．８９０〜０．９０９ｇ／ｃｍ^３のポリエチレン１０〜３０質量部と、カーボンブラック１２〜３０質量部とを含有してなる導電性熱可塑性樹脂組成物が、成形加工性、機械的物性等を低下させることなく、カーボンブラックの分散性が良好で、成形品の導電性能や表面平滑性に優れる。
【選択図】 なし

Description

本発明は、電気・電子部品用部材として好適な導電性熱可塑性樹脂組成物に関する。

一般に、密度が０．９１０〜０．９２９ｇ／ｃｍ^３程度の低密度ポリエチレンを主成分とする樹脂マトリックスは、安価で物理的特性に優れ、且つ吹出成形、射出成形、押出成形等による成形性が優れることから各種の成形体に利用される。前記ポリエチレン自体は電気抵抗が大きく電気絶縁性が高いために、導電性が要求される電気・電子部品用部材としては、カーボンブラック等の導電材料を含有させて導電性を付与した、導電性熱可塑性樹脂組成物が知られている。

しかしながら、所望の導電性を発揮させるために、カーボンブラックを大量に含有させた場合、前記低密度ポリエチレンは、前記カーボンブラックとの親和性が低いため、分散不良を引き起こし易い。このため、電気・電子部品等に成形する際に表面の平滑性が悪化する等、成形品の表面状態が著しく悪化するという問題がある。

一方、融点１２０℃以上の結晶性エチレン系ポリマーと炭素数４〜１０のエチレン・α−オレフィンエラストマとのブレンドポリマーに対して導電性付与材を加えてなる半導電性組成物が、電力ケーブルの半導電層として成形した場合に、表面の平滑性等に優れ、該電力ケーブルの耐水トリー性を向上することが知られている（特許文献１参照）。しかし、この場合、カーボンブラックの分散不良に起因して生じる成形品の導電性能のバラツキや表面平滑性の改善について、未だ十分とはいえないという問題がある。

特開昭５９−９８４０３号公報

本発明は、前記従来における問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、成形加工性、機械的物性等を低下させることなく、カーボンブラックの分散性が良好で、成形品の導電性能や表面平滑性に優れた導電性熱可塑性樹脂組成物を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明者らが鋭意検討を行った結果、密度が０．９１０〜０．９２９ｇ／ｃｍ^３のポリエチレン４０〜８０質量部と、密度が０．８９０〜０．９０９ｇ／ｃｍ^３のポリエチレン１０〜３０質量部と、カーボンブラック１２〜３０質量部とを含有してなる導電性熱可塑性樹脂組成物が、成形加工性、機械的物性等を低下させることなく、カーボンブラックの分散性が良好で、成形品の導電性能や表面平滑性に優れるということを知見した。

本発明は、本発明者らの前記知見に基づくものであり、前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞ 密度が０．９１０〜０．９２９ｇ／ｃｍ^３のポリエチレン４０〜８０質量部と、密度が０．８９０〜０．９０９ｇ／ｃｍ^３のポリエチレン１０〜３０質量部と、カーボンブラック１２〜３０質量部とを含有してなることを特徴とする導電性熱可塑性樹脂組成物である。
＜２＞ カーボンブラックが、オイルファーネスブラックである前記＜１＞に記載の導電性熱可塑性樹脂組成物である。
＜３＞ カーボンブラックのＤＢＰ吸油量が、１００ｍｌ／１００ｇ以上３００ｍｌ／１００ｇ以下である前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の導電性熱可塑性樹脂組成物である。

本発明によると、従来における諸問題を解決でき、成形加工性、機械的物性等を低下させることなく、カーボンブラックの分散性が良好で、成形品の導電性能や表面平滑性に優れた導電性熱可塑性樹脂組成物を提供することができる。

（導電性熱可塑性樹脂組成物）
本発明の導電性熱可塑性樹脂組成物は、密度領域の異なる第１のポリエチレン及び第２のポリエチレンと、カーボンブラックとを含有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の成分を含有してなる。

−ポリエチレン−
本発明では、密度０．９１０〜０．９２９ｇ／ｃｍ^３の第１のポリエチレン及び密度０．８９０〜０．９０９ｇ／ｃｍ^３の第２のポリエチレンを併用する。

前記第１のポリエチレンとしては、分子構造上、短鎖分岐と長鎖分岐を有するもの及び直鎖状で短鎖分岐を有するもののいずれでもよく、密度が０．９１０〜０．９２９ｇ／ｃｍ^３の低密度ポリエチレンとして工業的に実用化されているものが好適に用いられる。また、前記第２のポリエチレンとしては、分子構造上、短鎖分岐と長鎖分岐を有するもの及び直鎖状で短鎖分岐を有するもののいずれでもよく、密度が０．８９０〜０．９０９ｇ／ｃｍ^３のエチレンとα−オレフィンとの共重合体であるエチレン−αオレフィン共重合体、超低密度ポリエチレンなどが好適に用いられる。なお、前記α−オレフィンとしては炭素数３〜２０であるものが好ましい。

前記第１のポリエチレンの含有量としては、前記導電性熱可塑性樹脂組成物の合計１００質量部に対し、４０〜８０質量部である。一方、前記第２のポリエチレンの含有量としては、前記導電性熱可塑性樹脂組成物の合計１００質量部に対し、１０〜３０質量部である。

前記第２のポリエチレンの含有量が１０質量部未満であると、カーボンブラックの受容性に劣り、ポリエチレンに対する混合作業時にカーボンブラックが飛散することがあり、また、成形品として成形した時に凝集物が発生することがある。一方、前記第２のポリエチレンの含有量が３０質量部を超えると、前記第１のポリエチレンの成形加工性、機械的物性等を低下させることがある。

−カーボンブラック−
前記カーボンブラックとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、オイルファーネス法によって原料油を不完全燃焼させて製造されるオイルファーネスブラック、特殊ファーネス法によって製造されるケッチェンブラック、アセチレンガスを原料として製造されるアセチレンブラック、閉鎖空間で原料を直燃して製造されるランプブラック、天然ガスの熱分解によって製造されるサーマルブラック、拡散炎をチャンネル鋼の底面に接触させて捕捉するチャンネルブラック、などが挙げら、これらの中でも、導電材料として使用したときに、所定の体積抵抗率が得られ、かつ安価であることからオイルファーネスブラックが好適である。

前記カーボンブラックのＤＢＰ吸油量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、１００ｍｌ／１００ｇ以上３００ｍｌ／１００ｇ以下が好まく、１５０ｍｌ／１００ｇ以上２５０ｍｌ／１００ｇ以下がより好ましい。なお、前記カーボンブラックのＤＢＰ吸油量は、試験方法としてＪＩＳＫ６２２１Ａに準拠して測定することができる。
前記ＤＢＰ吸油量が３００ｍｌ／１００ｇを超えると、カーボンブラックの分散状態が悪化して前記導電性熱可塑性樹脂組成物を形成した際に、該組成物中に凝集塊が多量に存在することがあり、１００ｍｌ／１００ｇ未満であると、電気・電子部品用部材として前記導電性熱可塑性樹脂組成物を使用したときに、所定の導電性を付与できないことがある。

前記カーボンブラックとしては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、市販品であっても、適宜合成したものであってもよい。市販品としては、例えば、ＤＢＰ吸油量が１８０ｍｌ／１００ｇであるＦ−２００、＃５５ＨＳ（いずれも旭カーボン社製）、バルカンＸＣ−７２（キャボット社製）、ニテロン♯１０（新日化カーボン社製）などが挙げられる。

前記カーボンブラックの含有量としては、前記導電性熱可塑性樹脂組成物１００質量部に対し、１２質量部以上３０質量部未満であり、１５質量部以上２５質量部未満が好ましい。
前記含有量が、１２質量部未満であると、電気・電子部品用部材として前記導電性熱可塑性樹脂組成物を使用したときに必要な導電性が発現しないことがあり、３０質量部を超えると、凝集物の量が増加して、シート成形時等に際し、成型品の表面に凝集物が発生することがある。

−その他の成分−
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、他の合成樹脂、無機充填剤、可塑剤、熱安定剤、加工助剤、染・顔料等の着色剤、潤滑剤、滑剤、核剤、剥離剤、などが挙げられる。

前記導電性熱可塑性樹脂組成物は、前記第１のポリエチレン及び前記第２のポリエチレンと、カーボンブラックとを、適宜選択した公知の方法により混合、混練することにより調製することができ、例えば、溶融混練してペレット状コンパウンドとすることができる。前記ペレット状コンパウンドとする方法としては、特に制限はなく、通常の熱可塑性樹脂の混合、混練に用いられる装置、設備を用いて容易に製造することができる。例えば、２軸押出機ＮＲ−ＩＩ（スクリュー口径＝５７ｍｍ、長さ（Ｌ）／径（Ｄ）＝３８（ナカタニ機械社製））を用い、前記押出機の元ホッパーより、前記第１のポリエチレンの１部と前記第２のポリエチレンとを定量フィーダーにてブレンド供給し、樹脂が完全に溶融したところで、前記カーボンブラックを前記定量フィーダーにより第１サイドフィーダーを通して押出機に供給した。次いで、前記カーボンブラックを前記押出機に投入した後に、更に、前記定量フィーダーにより第２サイドフィーダーを通して、残りの前記第１のポリエチレンを投入する方法により各組成物を混練し、ペレタイザーを用いてペレット化することができる。
ここで、使用する混練機としては、例えばベント付き単軸押出機、異方向二軸押出機、同方向二軸押出機などを好適に用いることができる。また押出機に代えてスーパーミキサー、バンバリーミキサー、ニーダー、タンブラー、コニーダーなどの公知の混練機も用いることができる。

前記導電性熱可塑性樹脂組成物は、射出成形や押出成型等の既存の成形機を用いて成形することにより、特に、各種の電気・電子部品用部材用途に好適に使用することができる。

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。

（実施例１〜３及び比較例１〜３）
下記表１に示す組成で実施例１〜３及び比較例１〜３の導電性熱可塑性樹脂組成物を常法に従って調製した。表１における「部」には、前記導電性熱可塑性樹脂組成物１００質量部に対する質量部を表す。実施例１〜３及び比較例１〜３においては、各配合成分を高速混合機により均一に混合した後、二軸押出機ＮＲ−ＩＩ（スクリュー口径＝５７ｍｍ、長さ（Ｌ）／径（Ｄ）＝３８（ナカタニ機械社製））を用いて混練し、溶融混練後、ペレタイザーを用いて前記導電性熱可塑性樹脂組成物をペレット化した。

得られた各ペレットを用いて、以下のようにして、カーボンブラックの凝集物量、体積抵抗値、及びメルトフローレート（ｇ／１０ｍｉｎ）について物性評価を行った。結果を表１に示す。

＜カーボンブラックの凝集物量の測定方法＞
前記ペレット化した前記導電性熱可塑性樹脂組成物をインフレーション成形機（東洋精機株式会社製２５ｍｍスパイラルＩＮＤ−２５Ｓ型）によりインフレーション成形することにより、厚み１００μｍのフィルムを得た。
得られたフィルムを１００ｃｍ^２の大きさに切り取り、表面に存在する０．２ｍｍ以上のカーボンブラック凝集物の個数を顕微鏡により測定し、下記評価基準でカーボンブラックの分散性を評価した。なお、前記カーボンブラックの凝集物量は少ない程、前記カーボンブラックの前記導電性熱可塑性樹脂組成物に対する分散性が優れていることを示す。
〔評価基準〕
○：５個以上
×：１０個以上

＜体積抵抗値の測定方法＞
前記ペレット化した前記導電性熱可塑性樹脂組成物の体積固有抵抗値を試験方法としてＩＳＯ−３９１５に準拠して測定した。なお、前記体積固有抵抗値の数値が小さい程、前記導電性熱可塑性樹脂組成物の導電性に優れていることを示す。

＜メルトフローレート（ＭＦＲ）の測定方法＞
前記ペレット化した前記導電性熱可塑性樹脂組成物のＭＦＲ（ｇ／１０ｍｉｎ）を試験方法としてＩＳＯ−１１３３に準拠し、温度１９０℃、加重５．０ｋｇの条件で測定した。なお、前記ＭＦＲの数値が高い程、前記導電性熱可塑性樹脂組成物の流動性が高く、成型品として成形加工が容易であることを示す。

前記表１中の略号は下記の通りである。
・ポリエチレン（ｉ）：ＬＦ２４０（日本ポリケム社製）、密度＝０．９２４ｇ／ｃｍ^３
・ポリエチレン（ｉｉ）：ＶＬ１００（住友化学工業社製）、密度＝０．９００ｇ／ｃｍ^３
・オイルファーネスブラック（ｉ）：旭カーボン製、ＤＢＰ吸油量＝１８０ｍｌ／１００ｇ
・オイルファーネスブラック（ｉｉ）：ライオン製、ＤＢＰ吸油量＝３６０ｍｌ／１００ｇ

表１の結果から、実施例１〜３のいずれの導電性熱可塑性樹脂組成物も、導電性に優れており、成型時の加工性に影響を与える樹脂組成物の流動性（ＭＦＲ）が適度の高さを示しており、且つ、カーボンブラックの分散性が良好であることが判った。これに対して、比較例１〜３の導電性熱可塑性樹脂組成物では、樹脂組成物の流動性（ＭＦＲ）及びカーボンブラックの分散性の全てを満足することができないことが判った。

本発明の導電性熱可塑性樹脂組成物は、自動車部品の静電気対策等、所定用途の半導体等に好適な成形品とすることができ、更に、ＩＣ又はＬＥＤ等の電気・電子部品用部材の包装用に、ネット、キャリアテープ、マガジン、トレイ、バッグ等の電子部品包装用成形品に好適に利用可能である。

Claims (3)

1. 密度が０．９１０〜０．９２９ｇ／ｃｍ^３のポリエチレン４０〜８０質量部と、密度が０．８９０〜０．９０９ｇ／ｃｍ^３のポリエチレン１０〜３０質量部と、カーボンブラック１２〜３０質量部とを含有してなることを特徴とする導電性熱可塑性樹脂組成物。
2. カーボンブラックが、オイルファーネスブラックである請求項１に記載の導電性熱可塑性樹脂組成物。
3. カーボンブラックのＤＢＰ吸油量が、１００ｍｌ／１００ｇ以上３００ｍｌ／１００ｇ以下である請求項１から２のいずれかに記載の導電性熱可塑性樹脂組成物。