JP3414580B2 - 導電性プラスチック組成物および成形物 - Google Patents

導電性プラスチック組成物および成形物

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JP3414580B2 JP09586696A JP9586696A JP3414580B2 JP 3414580 B2 JP3414580 B2 JP 3414580B2 JP 09586696 A JP09586696 A JP 09586696A JP 9586696 A JP9586696 A JP 9586696A JP 3414580 B2 JP3414580 B2 JP 3414580B2
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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Biological Depolymerization Polymers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、導電性プラスチッ
ク組成物およびその成形物に関する。本発明は、特に導
電性の生分解性プラスチック組成物およびその成形物に
関する。
【0002】
【従来の技術】地球環境をとりまく社会情勢や環境への
関心の高まりとともに、廃棄物処理対策として、土の中
で微生物によって完全に分解、消化される生分解性プラ
スチックが注目を集めている。このようなプラスチック
を用いた成形物について、すでにいくつかの特許出願が
されている(特開昭62−224083、特開平2−92816 、特
開平1−295765など)。生分解性用途の商品としては、
農業用フィルム、漁具、包装材などが多いが、導電性の
ものは従来知られていない。
【0003】電子部品搬送用トレーでは、LSI チップへ
の帯電を防ぐため、トレーに導電性を付与している。帯
電防止の方法としては、汎用樹脂のポリスチレンやポリ
プロピレンなどの樹脂にカーボンブラックなどの導電性
フィラーを配合したものや界面活性剤を塗布したり、練
り込んだりしたものが主流となっている(特開昭51−21
336 、特開昭59−90994 、特開昭61−235138など) 。
【0004】しかし、各種の生分解性プラスチックに導
電性カーボンを混練し、生分解性を損なわずに、かつ、
また十分な強度を保持しつつ、生分解性プラスチックの
主な組成であるポリエステルのエステル結合を切らず
に、混練および成形することは困難であった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の如き
従来技術の問題点を解決し、導電性および生分解性を有
するとともに、機械的強度にも優れた成形物を与えるこ
とのできるプラスチック組成物およびそのようなプラス
チック成形物を提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するため鋭意検討を重ねた結果、生分解性プラスチ
ック(脂肪族ポリエステル、ポリ乳酸など)に、炭素粉
末を15容量%以下の割合で混合することにより、表面抵
抗率が108 Ω□以下であり、かつ、生分解性が損なわれ
ることのない、導電性の生分解性プラスチックを得られ
ることを見出したものである。
【0007】本発明者は、また、混練時に、樹脂および
混練するカーボンブラックの含有水分量を2.0 %以下に
抑えることによって、樹脂を構成するエステル結合の加
水分解が抑制され、得られる成形樹脂の強度を十分に原
料樹脂の強度と同等のものにすることができることを見
出した。従って、本発明は、ポリ乳酸もしくは脂肪族ポ
リエステルまたはそれらの混合物と炭素粉末とを含み、
表面抵抗率が108 Ω□以下であり、かつ、炭素粉末含有
量が15容量%以下である導電性樹脂組成物を提供するも
のである。
【0008】本発明は、また、ポリ乳酸もしくは脂肪族
ポリエステルまたはそれらの混合物と炭素粉末とを含む
樹脂組成物を混練して、表面抵抗率が108 Ω□以下であ
り、かつ、炭素粉末含有量が15容量%以下である導電性
樹脂組成物を製造するに当たり、前記樹脂組成物の混練
時に、組成物の合計重量に対する含水量を2.0 %以下に
することを含む方法を提供する。
【0009】本発明は、さらに、上記の如き導電性樹脂
組成物からなる成形物、特に電子部品搬送用成形物や静
電気除去のための自動車用接地部品を提供する。公知の
生分解性プラスチック成形物は、生分解性に優れている
ものが主流であり、電子機器の筐体や構造物などに使用
される耐久材としての用途開発も盛んになってきたが、
導電性を持たせたものは知られていなかった。樹脂に導
電性を付与する方法は、上述したように既に公知である
が、しかし生分解性プラスチックのような加水分解を受
けやすい樹脂に対する対策は述べられていない。
【0010】しかるに、本発明によれば、弱電機器をは
じめ、各種導電性を付与した生分解性を有する成型物を
提供することができ、特に電子材料の梱包材において
は、搬送したあとに回収もしくは廃棄されており、本発
明の成形物は埋め立て廃棄後に生分解され、環境への負
荷を軽減できるものと期待される。なお、エンボステー
プやリールについては、特開平6−171666や特開平6−
171667において提案されているが、導電性については何
も触れていない。
【0011】また、車の静電気を逃がすための接地部品
は、道路と接触されるため磨耗により粉塵公害を引き起
こす危険性があるが、本発明の樹脂組成物を用いること
により、雨水に流され、土壌中や河川等で生分解され、
環境への負荷を軽減できるものと期待される。
【0012】
【実施例】以下に実施例を挙げ、本発明をさらに説明す
る。 実施例1 脂肪族ポリエステル(昭和高分子:ビオノーレ#1020)
のペレットにカーボンブラックを以下の条件で混練し、
射出成形した。
【0013】使用カーボンブラック カーボンブラック(CB) :CABOT 社 1.BLACK PEARLS2000 2.VALCAN−XC72 3.VALCAN−P 1>2>3の順にカーボンブラック粒子の連鎖の度合い
が大きいので、少量で樹脂に導電性が付与できる。乾燥および混練条件 混練機:東洋精機製ラボプラストミル ノズル温度:115 〜120 ℃ トルク:4〜6kgm CB(VULCAN −XC72) 粉末の混合割合:0〜50重量% (a)樹脂およびCB粉末の乾燥処理なしで、含水率2.0
%以上の場合。 (b)樹脂およびCB粉末の乾燥処理を80℃、3時間で行
い、含水率1.0 〜2.0 %とした場合。 (c)樹脂およびCB粉末を、80℃、3時間で、強制乾燥
しながら、導入し、含水率1.0 %以下とした場合。
【0014】射出条件 射出成形機:日本製鋼所製JC−25SS 射出時間:7秒(射出温度:134 〜144 ℃) 冷却時間:15〜20秒(冷却温度:20〜40℃) 射出圧力:300 〜450kgf/cm2 成形試験片:60×20×2mm諸物性の測定 (1)得られた試験片の表面抵抗を測定した結果、カー
ボンブラックを5〜20重量%(3.6 〜15容量%) 配合す
ることにより、表面抵抗率108 Ω□以下に抑えることが
できた(図1)。
【0015】(2)河川水を採取し、水槽中で循環させ
た環境の中に2mm厚の各種試験片((c)の条件で成
型)を静置し、カーボンブラックの配合による生分解性
を測定した結果、カーボンブラック配合率が15容量%以
下までは、生分解性は、CBを添加しないものと比べて半
減はするものの、生分解性特性が失われることは無かっ
た(図2)。
【0016】一方、15容量%より多く配合すると、生分
解性は極端に悪くなっていることが分かる(図3)。 (3)樹脂に含まれる水分量を上記方法によりコントロ
ールして成型し、試験片から20mgの切片を切り取り、2
mlのクロロホルムで溶解したあと、クロマトグラフィに
より分子量を測定した結果、含水率1.0 %以下の場合
に、樹脂の分子量低下を防ぐことができた。これは、溶
融混練中に加水分解を抑えることができたためと考えら
れる(図4)。
【0017】(4)試験片の引張強度を測定した結果、
乾燥処理をした場合の方が引張強度においても乾燥処理
しないものに比べて大きいことが分かった(図5)。こ
れらのことから、カーボンブラック配合率5〜20重量%
(3.6 〜15容量%)にし、乾燥処理を十分に行い、含水
率を2.0 %以下に抑えることにより、原料樹脂の物性や
生分解性を損なうことなく、所望の成型物を得ることが
できることが分かった。
【0018】実施例2 LSI トレーの成形と物性および寸法変化材料 (1)脂肪族ポリエステル(昭和高分子:ビオノーレ#
1020×15) 〔タルク15重量%入り〕 (2)VALCAN−XC72(カーボンブラック) 上記材料を十分に乾燥させ、含水量0.5 %以下にした。
【0019】混練 2軸押し出し機:ベルストルフZE40A ダイス:φ5×5ミリ ストランド冷却:水冷 混練機のバルク構造と樹脂およびカーボンブラックの導
入位置:図6成形 シリンダヒーター温度:160 〜170 ℃ 金型温度:20〜30℃ 射出時間:6秒 冷却時間:18秒 射出圧、保圧等:適宜最適条件 成形後の寸法変化 カーボンブラックを入れない樹脂自体(n)とカーボン
ブラックを入れた(c)LSI トレーを40℃、70%r.h.の
環境下に70日間放置して、LSI トレーの短辺の寸法変化
を比較した(図8,10点測定エラーバーは準偏差σ)。
nもcも相対寸法変化率0.2 %で推移しているが、nの
σの幅が大きく、寸法にバラツキがあることを示してい
る。
【0020】成形後の曲げ強度変化 カーボンブラックを入れない樹脂自体(n)とカーボン
ブラックを入れた(c)LSI トレーを40℃、70%r.h.の
環境下に70日間放置して、LSI トレーの短辺の一部を切
り出し、その曲げ強度の変化を比較した(図9)。nは
cに比べ、曲げ強度が30%も増加しており、衝撃に対し
て脆弱な物性へと変化していることが窺える。
【0021】河川水による生分解性試験 河川水を採取し、水槽中で循環させた環境中に、LSI ト
レーから切り出した5gの試験片を静置し、150 日間放
置し、試験片の重量を測定した。結果を下記の表1に示
す(単位g)。
【0022】
【表1】
【0023】上記の表より、カーボンブラックを含むLS
I トレーは、カーボンブラックを含まないものに比較し
て、生分解性はやや劣っているものの、確実に生分解し
ていることが確認できる。 実施例3 エンボステープ材料 (1)脂肪族ポリエステル(昭和高分子:ビオノーレ#
1020×15) 〔タルク15重量%入り〕 (2)VALCAN−XC72(カーボンブラック) 上記材料を十分に乾燥させ、含水量0.5 %以下にした。
【0024】シート成形 単軸押出機:φ30ミリ(陸亜RY−30使用) シート寸法:厚さ0.5 mm、幅60mm 引き取り条件:ロール温度30℃、引き取り速度80cm/分エンボス成形 10×20×5mmのエンボスをシート上に連続的に図10に示
すのように成形し、シールも同じ組成のもので作成し
た。
【0025】その結果、従来と同様のリールで、電気部
品の実装が可能であり、かつ、生分解性試験も実施例2
と同様に、カーボンブラックを含まない樹脂に比べ半減
はするものの、生分解が確実にされていた。 実施例4 自動車接地用部品材料 (1)脂肪族ポリエステル(昭和高分子:ビオノーレ#
1020×15) 〔タルク15重量%入り〕 (2)VALCAN−XC72(カーボンブラック) 上記材料を十分に乾燥させ、含水量0.5 %以下にした。
【0026】混練 2軸押し出し機:ベルストルフZE40A ダイス:φ5×5ミリ ストランド冷却:水冷成形 15(幅)×3(厚さ)×1000mm(長さ)の成形品または
シートから切り出し、任意の長さに切ったものを、自動
車の後部にぶら下げて、地面に5〜10mmの長さで接触さ
せて取り付けた。
【0027】その結果、金属鎖でできた接地部品と同等
の静電気除去効果を示し、ドアの開閉のためにノブをさ
わっても静電気が飛ぶことはなかった。磨耗試験で粉塵
となった樹脂を河川水で静置させたところ、30日以内に
微生物によって消化された。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例で得られたポリエステル樹脂に対するカ
ーボンブラックの配合率と表面抵抗率との関係を示すグ
ラフ。
【図2】実施例で得られたポリエステル樹脂成形物の生
分解性を示す写真。
【図3】実施例で得られたポリエステル樹脂に対するカ
ーボンブラックの配合率と生分解性との関係を示すグラ
フ。
【図4】実施例で得られた混練時の樹脂組成物の含水率
と得られる成形物における樹脂の分子量との関係を示す
グラフ。
【図5】実施例で得られた混練時の樹脂組成物の含水率
と得られる成形物の引張強度との関係を示すグラフ。
【図6】実施例で用いた混練機のバルク構造と樹脂およ
びカーボンブラックの導入位置を示す模式図。
【図7】実施例で得られたLSIトレーの構造を示す模
式平面図。
【図8】実施例で得られたLSIトレーの寸法の経時的
相対変化を示すグラフ。
【図9】実施例で得られたLSIトレーの曲げ強度の経
時的相対変化を示すグラフ。
【図10】実施例で用いたエンボス成形の形状を示す模
式図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C08L 67/02 ZBP C08L 101/16 // C08L 101/16 B65D 85/38 S (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08L 1/12 C08L 67/02 C08L 67/04

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリ乳酸もしくは脂肪族ポリエステルま
    たはそれらの混合物と炭素粉末とを含み、表面抵抗率が
    108 Ω□以下であり、かつ、炭素粉末含有量が15容
    量%以下である導電性樹脂組成物。
  2. 【請求項2】 ポリ乳酸もしくは脂肪族ポリエステルま
    たはそれらの混合物と炭素粉末とを含む樹脂組成物を混
    練して、表面抵抗率が108 Ω□以下であり、かつ、炭
    素粉末含有量が15容量%以下である導電性樹脂組成物
    を製造するに当たり、前記樹脂組成物の混練時に、組成
    物の合計重量に対する含水量を2.0%以下にすること
    を含む導電性樹脂組成物の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の導電性樹脂組成物から
    なる電子部品搬送用成形物。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の導電性樹脂組成物から
    なる静電気除去のための自動車用接地部品。
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