JPH0391556A

JPH0391556A - 導電性樹脂組成物

Info

Publication number: JPH0391556A
Application number: JP22894189A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Makise; 牧瀬　政行; Hidetaka Ozaki; 尾崎　英高
Original assignee: Lion Corp
Current assignee: Lion Corp
Priority date: 1989-09-04
Filing date: 1989-09-04
Publication date: 1991-04-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、所定の熱可塑性樹脂と導電性カーボンブラッ
クと黒鉛と所定のポリテトラフルオロエチレンから戒る
、エンジニアリング樹脂として優れた機械的強度、成形
性及び耐熱性を有する導電性樹脂組成物に関するもので
ある。

従来の技術近年、導電性樹脂ははん用樹脂、エンジニアリング樹脂
共に電子部品、音響機器、家電製品などの静電気等の帯
電防止や電磁波シールドなどの用途を中心に著しく需要
が伸びている。中でも導電性カーボンブラックを配合し
たエンジニアリング樹脂は、優れた機械的強度、耐熱性
、耐環境特性を有するため、種々の分野で広く用いられ
ており、今後ますますその需要は伸びる傾向にある。

しかしながら、エンジニアリング樹脂の多くは成形温度
が高いため、通常のスチーム加熱によるインターミキサ
ー、バンバリーミキサ−１加圧ニーダ−などのバッチ方
式での混練は困難である。

すなわち、スチーム加熱に・よるバッチ方式での混線温
度はせいぜい２００℃であり、これ以上の温度で混練す
るには電気ヒーターなどの特殊な装備を要し、コスト高
となるのを免れない。さらに、このような特殊な装備下
混練しても、ペレット状に加工することができず、せい
ぜい粉砕により粉末化しうるくらいである。また、エン
ジニアリング樹脂には、機械的強度や耐熱性の向上のた
めガラス繊維が用いられるが、バッチ方式でガラス繊維
を混練すると繊維が破壊され、所期の目的を達成しえな
いことから、一般にエンジニアリング樹脂は連続押出機
で製造されている。

そして、導電性エンジニアリング樹脂も同様に、導電性
カーボンブラックと樹脂とをへンシェルミキサー、ある
いはタンブラ−などでブレンドし、押出機に供給するこ
とによって製造されている。

しかしながら、導電性カーボンブラックと樹脂とは物性
、特に比重、形状、流動性が著しく異なるため、均一に
分散させることは困難である上に、成形品は導電性のバ
ラツキが著しく実用に供し得ない。

そこで、このような導電性エンジニアリング樹脂の導電
性のバラツキを軽減あるいは防止するために、熱可塑性
樹脂と導電性カーボンブラックを混練する際に、各成分
をフィブリル化したポリテトラフルオロエチレンを用い
て各成分中の粉体部分を拘束状態にさせたのち、混練す
る方法（特開昭５６−６５０２７号公報）や、ポリアミ
ドイミドやポリエーテルイミドに特定の導電性カーボン
ブラック、特定の黒鉛及び炭酸カルシウムやタルクのよ
うな無機フィラーを配合させる方法（特開昭６２−２４
６９５９号公報）が提案されている。

しかしながら、前者は高導電性を得るためには導電性カ
ーボンブラックを多量に必要とすることから成形加工性
が著しく悪化し安定生産が困難になるとともに、樹脂の
機械的強度がそこなわれるという欠点を有し、後者は導
電性カーボンブラックに黒鉛と無機フィラーを併用する
ことにより、導電性カーボンブラックを削減でき、かつ
、導電性のバラツキを小さくできるが、樹脂、導電性カ
ーボンブラック、黒鉛及び無機フィラーはいずれも比重
、形状、流動性のような物性を異にするため、単純なト
ライブレンドだけでは、各成分が分級し、成形当初と成
形最後では混線物の導電性が異なってくることから、ア
フターブレンド方式などを用いて全体を均一に混合する
ことが必要となり、操作が煩雑になるのを免れないし、
−また、上記分級時には混合物の押出機への供給、具体
的にはスクリューへの供給が不安定となり、サージング
の発生や吐出量が一定せず、成形加工が困難となり、ま
た多量の無機フィラーを配合させるため、樹脂の機械的
強度を著しくそこなうという欠点を有している。

発明が解決しようとする課題本発明は、このような従来の導電性樹脂組成物のもつ欠
点を克服し、安定した導電性を有し、かつ成形加工性に
優れた導電性樹脂をもたらす導電性樹脂組成物を提供す
ることを目的としてなされたものである。

課題を解決するための手段本発明者らは、前記の好ましい性質を有する導電性樹脂
組成物を開発するために種々研究を重ねた結果、所定の
熱可塑性樹脂と特定の導電性カーボンブラックと黒鉛と
フィブリル化ポリテトラフルオロエチレン又はフィブリ
ル化可能なポリテトラフルオロエチレンを所定割合で含
有して戊る組成物が、該組成物中の前記ポリテトラフル
オロエチレンの融点以下で加熱混合されることにより、
フィブリル化ポリテトラフルオロエチレンの存在下各成
分のうちの粉体部分が拘束状態にもたらされ、各成分が
均一に分散、混練されるようになることから、その目的
に適合しうろことを見出し、この知見に基づいて本発明
を完成するに至った。

すなわち、本発明の導電性樹脂組成物は、ポリアミド、
ポリエステル、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポ
リフェニレンスルフイド、ポリエーテルエーテルケトン
、ポリエーテルスルホン及びポリエーテルイミドの中か
ら選ばれた少なくとも１種の熱可塑性樹脂６０．０〜９
５．９重量％、ＤＢＰ吸油量が３２０ｒｎＱ／　１００
９以上である導電性カーボンブラック３．０−１５．０
重量％、黒鉛１．０〜２０．０重量％及びフィブリル化
可能なポリテトラフルオロエチレン０．１〜５，０重量
％から成るものである。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明に用いる熱可塑性樹脂としては、例えば６−ナイ
ロン、６．６−ナイロン、１１−ナイロン、１２−ナイ
ロンのようなポリアミド、ポリブチレンテレフタレート
、ポリエチレンテレフタレート、ポリ１．４−シクロヘ
キサンジメチレンテレフタレートのようなポリエステル
、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリフェニレン
スルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテ
ルケトン、ボリアリレート、ポリスルホン、ポリエーテ
ルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミドな
どを挙げることができるが、中でもポリアミド、ポリエ
ステル、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリフェ
ニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリ
エーテルスルホン及びポリエーテルイミドが好ましい。

これらの配合量は導電性樹脂組成物全量に対し、重量基
準で６０．０〜９５．９％の範囲で選ばれる。また、形
状については特に制限はなく、例えばペレット状、粒状
、粉状のいずれでもよい。

本発明に用いる導電性カーボンブラックはＤＢＰ吸油量
が３２０ｍ（１／　ｌＯｈ以上であることが必要である
。ここでいうＤＢＰ吸油量とはＡＳＴＭ−Ｄ２４１４−
７９に規定された方法に従って測定した吸油量を意味す
る。このＤＢＰ吸油量が３２０＋ＩＩＱ／　１００ｇ未
満では、十分な導電性の組成物を得るには、導電性カー
ボンブラックを多量に配合しなければならず、成形加工
性及び成形樹脂の機械的強度がそこなわれるので好まし
くない。なお、ＤＢＰ吸油量の上限については特に制限
はないが、７００１１＜１／　１００９を超えると樹脂
中への導電性カーボンブラックの分散性が極端に低下す
るため、ＤＢＰ吸油量は特に３２０〜６００１１Ｑ／１
００ｇの範囲で選定するのが好ましい。

また、導電性カーボンブラックの配合量は導電性樹脂組
成物全量に対し、重量基準で通常３．０〜１５．０％の
範囲で選ばれる。この量が３．０重量％未満では十分な
導電性が得られないし、また、１５．０重量％を超える
と成形加工性及び成形樹脂の機械的強度がそこなわれる
ので好ましくない。

本発明に用いる黒鉛としては、特に制限はなく、例えば
コークスやタールなどを高温処理して得た人造黒鉛、天
然黒鉛、天然黒鉛に濃硫酸や硝酸などと過塩素酸などの
強酸化剤で処理した膨張黒鉛などが用いられる。この黒
鉛の配合量は導電性樹脂組成物全量に対し、重量基準で
通常１．０〜２０．０％の範囲で選ばれる。この量が１
．０重量％未満では導電性のバラツキが生じるし、また
、２０．０重量％を超えると成形加工性及び成形樹脂の
機械的強度がそこなわれるので好ましくない。

本発明に用いるフィブリル化ポリテトラフルオロエチレ
ン又はフィブリル化可能なポリテトラフルオロエチレン
は、一般に分散させた場合にはコロイド水性懸濁液（例
えば平均粒子径０．２μｍの粒子の含有量約６０重量％
）を形成し、また、ファインパウダー（微粉末）（例え
ば平均粒子径約０．３μｍの一次粒子が凝集した平均粒
子径０．５μ所の粉末）状でもよい。これらはいずれも
市販されており、容易に入手することができる。

フィブリル化ポリテトラフルオロエチレンは、フィブリ
ル化可能なポリテトラフルオロエチレンに圧縮、せん断
処理を施してフィブリル化させることによって得られる
。

本発明組成物がフィブリル化可能なポリテトラフルオロ
エチレンを組成成分とする場合、混合時に圧縮、せん断
処理を施してフィブリル化する。

こうして、フィブリル化した状態で各成分を十分に混合
すると、粉体部分（例えば導電性カーボンブラック、黒
鉛、粉体樹脂）はフィブリルにより拘束されて凝集化し
た状態となる。

本発明組成物においては、これらのポリテトラフルオロ
エチレンは前記の粉体部分の凝集化に必要な量配合され
る。この配合量は、導電性樹脂組成物全量に対し、重量
基準で通常０．１〜５．０％の範囲で選ばれる。この量
が０．１重量％未満では混合物中の粉体部分の拘束力が
弱く、分級が起こる！こめ安定した導電性が得られず、
成形加工性がそこなわれ、また、５．０重量％を超える
と混合物が硬くなりすぎるため成形加工性が低下すると
ともに、成形樹脂物性がそこなわれるので好ましくない
。

一般に、本発明組成物中の粉体部分の配合割合が大きい
程、粉体の粒子径が小さい程、無機フィラーのかさ比重
が小さい程、また、混合機のせん断エネルギーや供給熱
量が小さい程、多量の前記ポリテトラフルオロエチレン
を配合することが必要になる。

本発明におけるフィブリル化ポリテトラフルオロエチレ
ンあるいはフィブリル化可能なポリテトラフルオロエチ
レンを得るための原料としては、例えばテア０ンｌ０Ｊ
（三井７０ロケミカル社製）、ポリフロンＦ１０３（ダ
イキン工業社製）などの市販品が好ましい。

本発明組成物には、必要に応じ、前記の必須成分以外に
、本発明の目的をそこなわない範囲で、従来導電性樹脂
組成物に通常用いられている種々の添加成分、例えばガ
ラス繊維やアスベスト繊維のような繊維状補強剤、無機
充てん剤、顔料、滑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、カ
ップリング剤、難燃化剤、耐熱安定剤などを任意成分と
して配合することができる。

また、混合機については特に制限はなく、例えばフィブ
リル化可能なポリテトラフルオロエチレンを用いる際に
は、フィブリル化が起こるに十分な圧縮、せん断処理を
施しうるものであれば、任意に選択することができる。

このような混合機としては、例えばリボンブレンダー、
ヘンシェルミキサー、ニーダ−などのパッチ式のもの、
熱媒ジャケットを備えたスクリュー混合機などが用いら
れる。この混合物は圧縮、せん断により自己発熱するの
で、外部からの加熱は必ずしも必要ではない。

このようにして得られた混合物は、混練能力を有する機
械、好ましくは押出機に供給し、樹脂の融点以上に温度
を保って混練される。

本発明組成物は、所望の製品に押出成形してもよいし、
また、ペレット状に加工して射出成形などにより所望の
製品に成形してもよい。

発明の効果本発明の導電性樹脂組成物は、導電性カーボンブラック
、黒鉛を樹脂中に均一に分散させたあるいは分散させう
るため、所望の安定した導電−性を有する成形品をもた
らすことができる。また、本発明組成物を用いると、従
来の成形に比べて吐出量の不良を防止できるとともに、
安定した成形加工が可能になり、しかも過熱による劣化
も少なく成形樹脂の機械的強度などの物性をそこなわな
いなどの利点を有する。

したがって、本発明の導電性樹脂組成物は種々の用途、
例えば電磁波シールド材、高電圧ケーブル、イグニッシ
ョンコード、面発熱体、面スィッチ、電極などの導電性
材料の他、電子機器やＩＣの包装材料への応用など多く
の分野に利用することができる。

実施例以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。

なお、実施例中の導電性の評価は、日本ゴム協会規格５
ＲＩＳ２３０１の測定方法により体積固有抵抗値を求め
て行った。

実施例！ポリエーテルイミド（日本ジ−イープラスチックス社製
、商品名：ウルテム１０００）　、導電性カーボンブラ
ック（ケッチエンブラックインターナシ覆ナル社製、商
品名：ケッチエンブラックＥＣ６００ＪＤ。

・ＤＢＰ吸油量＝４８０肩１２／１００９、ケッチエン
ブラックＥＣＸ、　ＤＢＰ吸油量：　４０（ｈａＱ／　
１００９、ケッチエンブラックＥＣ，ＤＢＰ吸油量：　
３６０１１２／　１００９、又は電気化学工業社製、商
品名：アセチレンブラック、　ＤＢＰ吸油量：　２１０
ｔｓＱ／　ｌＯｈのいずれか）、黒鉛（申越黒鉛社製、
膨張黒鉛、商品名：ＢＳＰ−３、鱗状黒鉛、商品名：　
ＢＳＰ−３０，又は人造黒鉛、商品名：ＧＸ−６のいず
れか）、ポリテトラフルオロエチレン（三井フロロケミ
カル社製、商品名：テフロン−ｌｏｇ）　ｔ−それぞれ
第１表に示すように所定量配合したのち、内容積２０（
２のスーパーミキサーに入れ、ジャケット温度３０℃、
羽根回転数１３８Ｏｒｐｍで５分間渾合した。

このようにして得た試料を２０＋ａｍ径のベントタイプ
２軸押出機（Ｌ／Ｄ　：　２Ｂ、スクリュー回転数８゜
ｒｐｍ）に供給し、押出加工温度３５０〜３７０’０で
吐出量を測定するとともに、ベレットを作製し、１００
ｔプレスにて温度３４０℃でプレス成形し％９ＣＩＸ９
ＣＩＩＸ０．２ｃｍの試験片を得た。この試験片につい
て、日本ゴム協会規格５ＲＩ３２３０１に準拠してその
体積固右併＋′＃＃Ｉ九側φ＋４−ｆハ仕量り輸１全Ｉ
９二＾第１表（試料Ｎｏ、　１〜９）で明らかなように
、ポリエーテルイミド樹脂に導電性カーボンブラックと
黒鉛とポリテトラプルオロエチレンを配合することによ
り、コストに大きく影響する吐出量は著しく多くなり、
また成形加工性にも優れ、非常に安定した加工性が得ら
れる。さらに、得られた成形品の体積固有抵抗値につい
てみると、バラツキがなく安定した導電性を示す。これ
に対し試料１０のようにポリテトラフルオロエチレンを
使用しない場合には吐出量が極めて少なく、また成形加
工の際サージングの発生がひどく、安定生産できない。

さらには、得られた成形品は体積固有抵抗値のバラツキ
が大きく実用的ではない。

次に、ポリテトラフルオロエチレンの配合量が０．１重
量％未満（試料Ｎｏ、ｌｌ）では吐出量が十分ではなく
成形加工性が不安定になるとともに、体積固有抵抗値の
バラツキも発生するし、また、５．０重量％を超えると
（試料Ｎｏ、１２）混合物が硬くなりすぎるため、逆に
吐出量が低下するとともに、成形加工性が低下し体積固
有抵抗値のバラツキも大きくなるのを免れない。

また、導電性カーボンブラックのＤＢＰ吸油量が３２０
ｍｆｆ／　ｌＯｈ未満（試料Ｎｏ、１３）では吐出量、
成形加工性については問題ないが、体積固有抵抗値が大
きくそのバラツキも大きいことがら実用的ではない。

実施例２ポリエーテルイミド（日本ジ−イープラスチックス社製
、商品名：ウルテム１０００）　、導電性カーボンブラ
ック（ケッチエンブラックインターナショナル社製、商
品名：ケッチエンブラックＥＣ６００ＪＤ。

ＤＢＰ吸油量：４８０講１２／１Ｏｈ）　、黒鉛（申越
黒鉛社製、人造黒鉛、商品名：ＧＸ−６）、ポリテトラ
フルオロエチレン（三井フロロケミカル社製、商品名：
テフロン−１０Ｊ）　、ガラス繊維（日東紡績社製、商
品名：　Ｃ５３Ｅ　−２２７）をそれぞれ第２表に示す
ように所定量配合し、実施例１と同様の方法で混合、混
練、皮層を行い評価した。結果を第２表に示す。

第２表（試料Ｎｏ、１４〜２３）で明らかなように、導
電性カーボンブラックの配合量が３．０〜１５．０重量
％、黒鉛の配合量が１．０〜２０．０重量％の範囲にあ
る組成物は吐出量が多く、成形加工性が安定であるとと
もに、体積固有抵抗値も安定した値を示す。しかしなが
ら、導電性カーボンブラックの配合量が３．０重量％未
満（試料Ｎｏ、２４）では吐出量や成形加工性は良好で
あるが、体積固有抵抗値のバラツキが大きくて実用的で
はないし、また逆に、１５．０重量％を超えると（試料
Ｎｏ、２５）体積固有抵抗値は良好であるが、混合物が
非常に硬くなるため、吐出量が少なくなるとともに、成
形加工も困難に、なる。

次に黒鉛については、１．０重量％未満（試料Ｎｏ。

２６）では吐出量や成形加工性は良好であるが、体積固
有抵抗値のバラツキが大きくなるし、逆に２０．０重量
％を超える（試料Ｎｏ、２７）と吐出量や成形加工性が
低下し、体積固有抵抗値のバラツキも発生することから
実用的ではない。また、エンジニアリング樹脂の場合、
機械的強度、耐熱性向上のためにガラス繊維を混合する
ことは一般によく行われているが、本発明においてもガ
ラス繊維を配合することは全く問題ない（試料Ｎｏ、２
２）。

さらには、パウダー状の樹脂を用いても（試料Ｎｏ。

２３）ペレット状に比べて若干吐出量は低下するものの
実用的には全く問題ない。

実施例３６−ナイロン樹脂（三菱化成社製、商品名：ノハミッ）
’ｌ０ＩＯＪ）　、ポリブチレンテレフタレート樹脂（
三菱化成社製、商品名：ノバドウール５００８）、ポリ
エチレンテレフタレート樹脂（旭化戊工業社製、商品名
：サンペラｌ−３３００Ｇ）　、ポリカーボネート樹脂
（三菱化成社製、商品名ニッパレックス７０２２Ｇ）　
、ポリフェニレンスルフィド樹脂（フィリップス石油社
製、商品名：ライトンＲ４）、ポリエーテルエーテルケ
トン樹脂（マイジ−マイジャパン社製、商品名：ピクト
レックス４５０Ｇ）　、導電性カーボンブラック（ケッ
チエンブラックインターナショナル社製、商品６二ケッ
チエンブラックＥＣ６００ＪＤ、　ＤＢＰ吸油量＝　４
８０ｍＱ／　１００９）　、黒鉛（中越黒鉛社製、商品
名：ＢＳＰ−３、人造黒鉛、商品名：ｃｘ−６）、ポリ
テトラフルオロエチレン（三井フロロケミカル社製、商
品名：テフロン−１０Ｊ）をそれぞれ第３表に示すよう
に所定量配合し、実施例１と同様の方法にて評価した。

結果を第３表に示す。なお、各樹脂の押出加工温度、プ
レス成形温度については第４表に示す。

第４表第３表より明らかなように、本発明組成物は、種々のエ
ンジニアリング樹脂に適用しても、樹脂の特性をそこな
うことなく、押出機での吐出量を著しくアップし成形加
工性を安定化することができ、また、得られた成形量は
体積固有抵抗値のバラツキが防止されることが分る。

Claims

【特許請求の範囲】

１　ポリアミド、ポリエステル、ポリアセタール、ポリ
カーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテ
ルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン及びポリエー
テルイミドの中から選ばれた少なくとも１種の熱可塑性
樹脂６０．０〜９５．９重量％、ＤＢＰ吸油量が３２０
ｍｌ／１００ｇ以上である導電性カーボンブラック３．
０〜１５．０重量％、黒鉛１．０〜２０．０重量％及び
フィブリル化可能なポリテトラフルオロエチレン０．１
〜５．０重量％から成る導電性樹脂組成物。