JPH0238614B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

《産業上の利用分野》 本発明は導電性に優れ、かつ加工時の電気抵抗
変化の小さい導電性樹脂組成物に関する。 《従来の技術》 エレクトロニクス技術の発展に伴い静電気、電
磁波のシールド材等として、軽量であり高強度、
高導電性で、かつ成型性に優れた炭素粒子あるい
は炭素繊維とゴム，プラスチツクの導電性樹脂複
合材料が求められるようになつてきた。 従来から導電性樹脂複合材料を得るにはカーボ
ンブラツクが利用されてきたが、カーボンブラツ
ク等の炭素粒子を添加した導電性樹脂複合材料
は、樹脂混練時あるいは樹脂を所望の形に成型す
る際の剪断力によりカーボンブラツクの構造破壊
が生じ、容易に電気抵抗率が変化し、所望の電気
抵抗率を得にくいという欠点がある。また、ポリ
アクリロニトリル等の有機材料繊維を炭素化し、
さらに黒鉛化して得た所謂炭素繊維を添加した導
電性樹脂複合材料は、炭素繊維自身の導電性が不
十分であるため、所望の導電性が得られない。 一方炭化水素および特定の有機金属化合物また
はこれらとキヤリヤガスを反応域に導入し、炭化
水素を熱分解、触媒反応せしめ、必要に応じて熱
処理することにより製造した、繊維直径0.05〜
4μm、アスペクト比（繊維の長さ／繊維径）20〜
1000の炭素質繊維をゴム、プラスチツクに添加す
ることも知られている。（特開昭61―218661）。 《発明が解決しようとする問題点》 特開昭61―218661号公報に記載されている炭素
質繊維は、古くから知られているカーボンブラツ
クや炭素繊維に比べ、構造破壊が少なく、導電性
も高いものであるが、まだ、この方法でも炭素質
繊維成長時の絡み合いが生じ、また反応状態によ
つて繊維長にバラツキが生ずるため樹脂あるいは
ゴム中への分散性に問題が生じ、実用に耐えるこ
とができないものであつた。 本発明は上記従来技術の欠点を解消せんとして
検討の結果、発明されたものである。 しがつて本発明の目的は導電性に優れ、かつ加
工時の電気抵抗変化の少ない導電性樹脂組成物を
提供することにある。 《問題点を解決するための手段》 上記目的を達成するため、本発明は次の手段を
とるものである。 即ち、本発明の導電性樹脂組成物は、樹脂100
重量部中に、黒鉛または黒鉛に容易に転化する炭
素の六角網平面が繊維軸に対して実質的に平行
で、かつ年輪状に配向した結晶構造を有する炭素
質繊維を粉砕した繊維直径0.05〜2μm、長さ
10μm以下の気相成長系炭素質繊維粉砕物が５〜
200重量部分散されていることを特徴とするもの
である。 以下、本発明の構成を更に具体的に説明する。 本発明における、黒鉛まは黒鉛に容易に転化す
る炭素の六角網平面が繊維軸に対して実質的に平
行で、かつ年輪状に配向した結晶構造を有する気
相成長系炭素質繊維（以下単に炭素質繊維と略称
する）は、たとえば炭化水素を気相熱分解するこ
とによつて得ることができる。 炭化水素としては、トルエン、ベンゼン、ナフ
タレン等の芳香族炭化水素、プロパン、エタン、
エチレン等の脂肪族炭化水素であり、好ましく
は、ベンゼンまたはナフタレンが用いられる。 気相熱分解は、上記炭化水素をガス化して水素
などのキヤリヤガスと共に900℃〜1500℃で、超
微粒金属からなる触媒、たとえば粒径100〜300オ
ングストロームの鉄、ニツケル、鉄―ニツケル合
金などを炭化水素の熱分解帯域に浮遊するように
存在させたものあるいは、前記超微粒金属からな
る触媒をセラミツクや黒鉛などからなる基体上に
塗布したものなどと接触し、分解させることによ
り行われる。 このようにして得られる炭素質繊維はＸ線回折
および電子顕微鏡の観察により、黒鉛（または黒
鉛に容易に転化する炭素）の六角網平面が繊維軸
に対して実質的に平行で、かつ年輪状に配向した
結晶構造となつていることが認められる。 かかる炭素質繊維の直径は約0.05〜2μm、長さ
が１〜4000μmであり、細く、短いものもあるが、
繊維の長いものもあり、かなりばらつきが大き
い。 本発明はこの炭素質繊維の樹脂への分散性を良
くするため、これを更に機械的に粉砕する。 粉砕機としては、ボールミル，ロータースピー
ドミル，カツテイングミル，ホモジナイザー，振
動ミル，アトライタ等であり、繊維長さは10μm
以下まで粉砕される。 更に、必要に応じて、こうして得た粉砕炭素質
繊維を2000℃〜3500℃、好ましくは、2500℃〜
3000℃の温度で20分〜120分間、好ましくは30〜
60分間、アルゴン等の不活性ガスを雰囲気下で熱
処理することにより、炭素六角網平面が繊維軸に
対して実質的に平行で年輪状に配向した結晶構造
を有する粉砕炭素質繊維が得られる。したがつて
本発明の炭素数繊維には、熱処理を行なわないも
の及び熱処理を行なつたもの含まれる。 次に、本発明の樹脂組成物であるが、上記粉砕
炭素質繊維を合成樹脂に特定量配合して混練する
ことにより得られる。 本発明に用いられる合成樹脂としては、ポリエ
チレン，ポリプロピレン，ポリ塩化ビニル，エチ
レン・酢ビ共重合体，エチレン・アクリル酸エス
テル共重合体等の熱可塑性樹脂及びシリコーン樹
脂，フエノール樹脂，ユリア樹脂，エポキシ樹脂
等の熱硬化性樹脂、あるいはクロロプレン，クロ
ロスルホン化ポリエチレン，塩素化ポリエチレ
ン，エチレン・プロピレンゴム，シリコーンゴ
ム，アクリルゴム，フツ素ゴム等の所謂合成ゴム
である。 このような合成樹脂に粉砕炭素質繊維を分散さ
せる方法としては、一般に使用される２本ロール
ミル，ニーダー，インターミツクス等の混練機を
使用する。 この際の炭素質繊維の添加量は、特に制限はな
いが得られる電気抵抗率及び加工，成型性の面か
ら樹脂100重量部に対して５〜200重量部、好まし
くは10〜100重量部である。 さらに所望の形に成成型する方法としては、押
出し成型，射出成型，トランスフアー成型、プレ
ス成型等全ての成型方法が可能であり、ベース樹
脂及び成型物の形状により適宜選択する。 また、ベース樹脂には、充填剤，加工助剤，酸
化防止剤，架橋剤等の添加剤を添加してもかまわ
ない。 《実施例》 本発明を実施例に基づき、更に詳細に説明する
が、本発明は、これにより何等限定されるもので
はない。 実施例 １ 1000℃〜1100℃に調節した、たて型管状電気炉
中に粒径100〜300オングストロームの金属鉄粒子
を浮遊させ、ベンゼンと水素の混合ガスを導入し
分解させ、長さ10〜1000μm，径0.1〜0.5μmの炭
素質繊維を得た。 この炭素質繊維を遊星型ボールミルＰ―５（フ
リツチユ・ジヤパン株式会社製）を用い、モータ
ー回転数500RPMにて20分間粉砕した。さらにロ
ータースピードミルＰ―14（フリツチユ・ジヤパ
ン株式会社製）にて、ふるいリング0.08μmを使
用し、ローターの回転数20000RPMにて３分間粉
砕した。 この粉砕炭素質繊維を電気炉に入れ、アルゴン
雰囲気下で2960℃〜3000℃に30分間保持して黒鉛
化した。得られた黒鉛繊維は、Ｘ線回折及び電子
顕微鏡によつて、炭素六角網平面が繊維軸に平行
で年輪状に配向した結晶構造を有しており、長さ
が３〜5μmに粉砕されていることが判つた。 こうして得た粉砕黒鉛繊維を、低密度ポリエチ
レン“ミラソン3530”（三井石油化学社商品名）
100重量部に対して、第１表に示す配合割合にて
添加し、６インチ２本ロールミルで60分間混練し
た。 この際、20分毎に試料を取り出し、プレス成型
にて長さ70mm，幅10mm，厚さ１mmのシートを作成
し、両端各10mmを銀塗料処理し、ホイトストーン
ブリツジにて抵抗値を測定し、混練時間と抵抗値
の関係を調べた。また、“ミラソン3530”100重量
部に対して40重量部の粉砕黒鉛繊維を添加し、２
本ロールミルで60分間混練したものをペレタイザ
ーにてペレツト化し、20mm押出機に投入し、200
℃〜250℃の温度にて照射架橋ポリエチレン電線
の上に、肉厚0.5mmにて押出成型し、成型性の確
認を行なつた。同時に、比較例として、第１表に
示す配合割合にてカーボンブラツクである“ケツ
チンブラツクEC”（ライオンアクゾ社商品名）及
びポリアクリロニトリル系炭素繊維であるミルド
フアイバー“MLD―30”（東レ社商品名）を添加
し、同様の試験を行なつた。また、未粉砕黒鉛繊
維についても同様の試験を行なつた。抵抗値測定
結果を第１表に示す。

【表】 第１表より、粉砕黒鉛繊維を添加したものは、
抵抗値が低くかつ、混練りによる低抗値変化のな
いことが判る。 また、第１表のＤ，Ｆ，Ｈ，Ｊの押出成型結果
を第２表に示す。

【表】 第２表の結果により、本発明品は、成型性にも
非常に優れ、かつ外観も良好であることが判る。 実施例 ２ 熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂“エピコート
828”（油化シエルエポキシ社商品名）に酸無水物
系硬化剤“エピキユアYH―307”（油化シエルエ
ポキシ社商品名）及び硬化促進剤“エピキユア
EMI―24”（油化シエルエポキシ社商品名）を添
加しさらに、実施例１で用いたたものと同じ粉砕
黒鉛繊維を添加し、トランスフアー成型にて
JISK6301の４号形ダンベル試験片を成型した。
その時の配合割合は、第３表に示す。 黒鉛繊維の添加混練は、“エピコート828”を撹
拌機に投入し、黒鉛繊維を添加後60分間混合し、
取り出し３本ロールを５パスさせた。そのものに
硬化剤及び硬化促進剤を添加し、３本ロールを５
パスさせ、トランスフアー成型機に供給した。 その際の成型品の抵抗値測定結果及び成型性評
価結果について第３表に示した。 また、比較例として未粉砕黒鉛繊維及びポリア
クリロニトリル系炭素繊維を添加混練したものに
ついても同様の評価を行なつた。その結果も第３
表に示した。 尚、硬化条件は、80℃×３時間で行なつた。

【表】 この結果より、粉砕黒鉛繊維は、非常に良好な
成型性を示し、低抵抗を示すことが判る。 実施例 ３ 合成ゴムであるクロロスルホン化ポリエチレン
“ハイパロン45”（デユポン社商品名）100重量部
に対して実施例１と同じように製造した、熱処理
前の粉砕炭素繊維を50重量部添加し、２本ロール
でも充分に混練後、撹拌機に投入し、トルエンを
添加し、48時間混合し固形分25％の塗料を製造し
た。尚、この際に酸化防止剤も2.5重量部添加し
た。 同様に未粉砕の炭素繊維及びPAN系炭素繊維
“MLD―30”についても行なつた。 このように調整した塗料をポリエステルフイル
ム上に薄い塗膜を形成させ、刃状電極を押しあ
て、抵抗値を測定すると同時に塗膜の状態を観察
した。その結果を第４表に示す。

【表】 《発明の効果》 以上説明してきたように、本発明によれば次の
ような効果が得られる。 (1) 本発明の炭素質繊維粉砕物は極めて電気抵抗
が低いため、これを樹脂に混合するとその樹脂
組成物は良好な導電性を示す。 (2) 炭素質繊維が粉砕されているので樹脂に混合
する際の加工性に優れ、樹脂中によく分散し、
得られる樹脂組成物の成型性も著しく改善され
る。 (3) 非常に微粒であるため、薄膜に成型する必要
のある樹脂組成物にも利用できる。 (4) 本発明の樹脂組成物によれば、高品質で安定
な複合材料が容易に供給できる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 樹脂100重量部中に、黒鉛または黒鉛に容易
   に転化する炭素の六角網平面が繊維軸に対して実
   質的に平行で、かつ年輪状に配向した結晶構造を
   有する炭素質繊維を粉砕した繊維直径0.05〜
   2μm、長さ10μm以下の気相成長系炭素質繊維粉
   砕物が５〜200重量部分散されていることを特徴
   とする導電性樹脂組成物。