JPH0414703A - 導電性フィラー - Google Patents

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、プラスチック等に導電性を付与するために混
練する導電性フィラーに関するものである。

〔従来の技術〕

従来、プラスチック等に導電性を付与するためには、導
電性カーボンブラック、グラファイト等のフィラーが用
いられていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の導電性カーボンブラック等は、極めて微
細な粉末状でプラスチック等に混練されるので、混練時
に導電性カーボンブラック等の飛散が大きく、かつ導電
性カーボンブラック等の混練に長時間を要し生産性が低
いものであった。

本発明は、以上の問題点を解消する導電性フィラーを提
供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するために種々の検討を重ね
た結果、例えば粉状のタンカル等の存在がカーボンブラ
ック及び／又はグラファイトの凝集を助長することの発
見からなされたもので、導電性カーボンブラック及び／
又はグラファイトを母材に固着した導電性複合体と導電
性カーボンブラック及び／又はグラファイトの凝集体と
を有する導電性フィラーとしたものである。

すなわち、本発明の導電性フィラーは、粉状の母材と導
電性カーボンブラック及び／又はグラファイトとの混合
物に機械的エネルギーを作用させることにより、導電性
カーボンブランク及び／又はグラファイトが母材に固着
した複合体と、凝集した導電性カーボンブラック及び／
又はグラファイトとを有することを特徴として構成され
ている。

母材は、機械的エネルギーが作用したとき導電性カーボ
ンブラック又はグラファイトを表面に固着できるもので
あればよい。例えば、炭カル、タルク、ゼオライト、高
炉水砕スラグ、珪砂等があり好ましくは炭カル、タルク
、ゼオライトである。

母材として好ましい炭カルの例を、第２図の電子顕微鏡
写真に示す。

導電性カーボンブラックは、従来知られている全ての導
電性カーボンブラックが用いられ、例えば、アセチレン
ブラック、ケッチエンブラック等がある。

好ましい導電性カーボンブラックの例を、第３図の電子
顕微鏡写真に示す。

母材の粒径は、１００−以下、特に５０−以下の範囲が
好ましい。

また、母材と導電性カーボンブラックの粒径比は、導電
性カーボンブラックの粒径／母材の粒径が、約１／１０
〜約１／２５０の範囲が好ましく、例えば、導電性カー
ボンブランクの粒径が０．０３−で、母材の粒径が４．
Ｏｔｒｍの場合である。

以上のような母材と導電性カーボンブラック及び／又は
グラファイトとの混合物に機械的エネルギーを作用させ
ることにより、導電性カーボンブラック及び／又はグラ
ファイトが母材に固着した複合体と、導電性カーボンブ
ラック及び／又はグラファイトの凝集体とが形成される
。

炭カルに導電性カーボンブラックを固着させた複合体の
例（炭カルー４ｎ−１００部二カーボンブラック１０部
）の全体外観を、第４図の電子顕微鏡写真に示す。

母材と導電性カーボンブラック及び／又はグラファイト
に作用させる機械的エネルギーは、少なくとも導電性カ
ーボンブラック及び／又はグラファイトが母材に固着で
きるだけのエネルギーであればよい。この機械的エネル
ギーを作用させることにより、導電性カーボンブラック
及び／又はグラファイトが母材に固着することは、メカ
ノケミカル的現象であるものと考えられる。この機械的
エネルギーを作用させる手段としては、例えば、混合物
を高速で回転させたり、混合物を極めて大きい力で圧縮
したりする手段がある。例えば、高速回転式衝撃粉砕機
（奈良機械製作所■製、ＮＨ８型）、圧縮剪断式粉砕機
（■ホソカヮミクロン製、ＡＭ型）等が用いられる。

また、母材と導電性カーボンブラック及び／又はグラフ
ァイトとの混合物に機械的エネルギーを作用させること
により、導電性カーボンブラック及び／又はグラファイ
トは凝集させられる。すなわち、母材と導電性カーボン
ブラック及び／又はグラファイトとの混合物に機械的エ
ネルギーを作用させることにより、導電性カーボンブラ
ック及び／又はグラファイトが母材に固着した複合体を
形成することもでき、かつカーボンブラック及び／又は
グラファイトを凝集させることもできる。

この凝集体は、混練時に飛散はしないが、混練後プラス
チック等の内部に巻き込まれて分散する程度の結合力を
有しているものである。

母材と導電性カーボンブラック及び／又はグラファイト
との混合物に機械的エネルギーを作用させて、複合体ま
たは導電性カーボンブラック等の凝集体を製造するには
、機械的エネルギーの量を調整することにより行うこと
ができる。例えば、高速回転式衝撃粉砕機（奈良機械製
作所■製、ＮＨ３−１型）を用いる場合、複合体を製造
するときは８０００ｒｐｎ＋Ｘ５ｍ１ｎ、とじ、導電性
カーボンブラック等を凝集させるときは４８００ｒｐｍ
Ｘ３ｍｉｎ、とする。

また、圧縮剪断式粉砕機（■ホソカワミクロン製、ＡＭ
−１５Ｆ）を用いる場合、複合体を製造するときは２０
００ｒｐｍ　Ｘ　２０ｍ　ｉｎ、とし、カーボンブラッ
ク等を凝集させるときは２０００ｒｐｎ＋Ｘ５ｍ１ｎ、
とする。

この、導電性カーボンブラック等を母材に固着するのは
、母材の絶縁性を改善するためで、母材１００部に対す
る導電性カーボンブラック等の量は、母材と導電性カー
ボンブラック等の粒径及びその他諸条件によって異なる
が、例えば母材粒径が４μ、導電性カーボンブラックの
粒径が０．０３−である場合、５部以下で充分である。

またこの場合導電性カーボンブラック等は母材１００部
に対して５部以上固着することができるが、約５部を越
えて固着しても導電性には何ら寄与することが無く、無
駄になるだけである。

導電性カーボンブラック及び／又はグラファイトの配合
比は、付与する導電性の程度に応じて適宜選択される。

また、本発明の導電性フィラーが混練される材質として
は、各種プラスチック、各種ゴム等がある。

〔作用］ 本発明の導電性フィラーは、導電性カーボンブラック及
び／又はグラファイトが母材に固着しており、母材の絶
縁性を改善するとともに、固着にあずからない導電性カ
ーボンブラック及び／又はグラファイトは常に比較的結
合力が弱い凝集体、例えば擬似ストラフチャーとして存
在し、混練時に飛散せず容易にプラスチック等の内部に
巻き込まれ分散する。

〔実施例〕

本発明の導電性フィラーの製造工程の一実施例を第１図
に基づいて説明する。

第１図は、導電性フィラーの製造工程を示すフローチャ
ートである。

導電性フィラーの製造工程には、１次配合処理工程（図
中実線で示す工程）と、２次配合処理工程（図中破線で
示す工程）がある。

つまり、１次配合処理工程は、炭カルに導電性カーボン
ブラックを被覆させて、炭カルの絶縁性を改善する工程
である。

２次配合処理工程は、１次配合処理工程で製造された複
合体に導電性カーボンブラックを加え、導電性カーボン
ブラックの凝集体を製造し、複合体と導電性カーボンブ
ラックの凝集体からなる導電性フィラーを製造するため
のものである。

最初に１次配合工程について説明する。

まず、母材としての炭カルａ１と、導電性カーボンブラ
ックｂｌとを計量機３に送り、所定量を秤量する。

次に、計量機３で秤量した所定量の炭カルａ２とカー・
ボンブラックｂ２を混合機４に送り、これらを簡単に混
合する。

そして、混合機４で混合された炭カルａ２と導電性カー
ボンブラックｂ２の混合物Ｃをフィーダー５で複合機６
に供給し、この複合機６で混合物Ｃを所定条件下で処理
し、炭カルの表面に導電性カーボンブラックを固着させ
複合体ｄを得る。

さらに、続いて２次配合処理工程を実施する。

この２次配合工程では、導電性カーボンブラックｂ３を
計量機３に供給し、計量機３で所定量の導電性カーボン
ブラックｂ４を秤量した後フィーダー５に送り、さらに
フィーダー５はこれを複合機６に供給する。　複合機６
は、１次配合処理工程で製造された複合体ｄ１と新たに
供給されて来て導電性カーボンブラックｂ４を精密混合
処理し、複合体ｄと導電性カーボンブラックの凝集体の
混合物である導電性フィラーｅの製造が完了する。

実施例１〜１５と比較例１〜５のポリプロピレン樹脂へ
の混練における特性を比較した試験結果について説明す
る。

上述した製造工程で製造した各種フィラーと、比較材と
して炭カルとカーボンブラックの単味からなる混合フィ
ラーを下記の方法により混練し、特性を評価した。（詳
細は第１表参照）。

混練方法： 秤量した所定量のポリプロピレン樹脂（徳山ポリプロＰ
Ｎ６４０）を１６５〜１７０”Ｃの加熱２本ロールに巻
きつけた後、所定量の各種フィラー又は炭カルとカーボ
ンブラックの単味からなる混合フィラーを加え、ロール
上のシートを丹念に切り返し混練を進め、該フィラーの
全量が均一に分散した時点で混練終了とした。

特性の評価： ■混練所要時間：フィラーを加えてから混線終了までの
時間。

■飛散程度ランク：混練時のフィラーの飛散の程度を目
視観察により評価。

■体積固有抵抗：混練が終了したシートを金枠に入れ、
２００″Ｃ１５０ｋｇ／ｃｎ、３　ｗｉｎ、でブレス加
工し、ｌａｍ厚のシートを作成した。

そして、このシートから、２種類の試験片を作成した。

１つは、長さ１２０、幅１０ｍｍ、厚さ１１ＩＩ１１の
短冊状に形成したもので、長さ方向の両端部から１０薗
の距離だけＡｇペーストを塗り、両端の電気抵抗をホイ
ートストンブリッジ−ＴＹＰＥ　２７５５　（横河電機
■製）で測定した。

もう１つは、ＪＩＳ　Ｃ６４８１に準拠した第６図（ａ
）、（ｂ）に示すような試験片に形成したもので、ＴＥ
ＲＡＯＩ（ＭＭＥＴＥＲＶＥ−３０（川口電機■製）を
用い、１００Ｖ　Ｄ、Ｃ。

１分値の条件で測定した。

なお、前者は、導電性が比較的大きい場合に適用し、後
者は、絶縁性が比較的大きい場合に適用した。

（以下余白） ＊−１装置名 Ｎ：奈良機械製作所■製　ＮＨ３−１型＊−２飛散程度
ランク １：飛散が全くないか、あっても極少量２：少量飛散 ３：多量飛散 第１表および第２表に示す結果より、導電性フィラーの
混練所要時間は、通常の炭カル、導電性カーボンブラッ
ク単味を個別に混練したもの（比較例）に対し％〜Ａで
あり、かつフィラーの飛散程度も極めて少ないことが明
らかである。

さらに、１次配合において、炭カル１００部に対して導
電性カーボンブラック２．５部とした導電性フィラーは
、炭カル、導電性カーボンブラック単味を個別に混練し
た比較例より、導電性が極めて良いものであった。

次に、ポリプロピレン樹脂におけるカーボンブラック配
合率と体積固有抵抗の関係を第５図に示す。

なお、第５図中、△、０１・および☆は、以下の通りで
ある。

複合条件 〔発明の効果〕 本発明は、導電性カーボンブラック及び／又はグラファ
イトを粉状の母材に固着するとともに、凝集体状にする
ことにより、混練時に導電性カーボンブラック及び／又
はグラファイトの飛散を少なくすることができ、かつ導
電性カーボンブラック及び／又はグラファイトの混練時
間を短縮することができるので、生産性も向上し、しか
も導電性も向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の導電性フィラーを製造する工程を示す
フローチャート、第２図は炭カルの電子顕微鏡写真、第
３図はカーボンブラックの電子顕微鏡写真、第４図は複
合体の全体を示す電子顕微鏡写真、第５図は導電性カー
ボンブラックの配合率と体積固有抵抗の関係を示したグ
ラフ、第６図（ａ）（ロ）は体積固有抵抗を測定する際
の試験片の形状を示し、（ａ）は表面を、（ｂ）は裏面
を示している。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　粉状の母材と導電性カーボンブラック及び／又はグラ
   ファイトとの混合物に機械的エネルギーを作用させるこ
   とにより、導電性カーボンブラック及び／又はグラファ
   イトが母材に固着した複合体と、導電性カーボンブラッ
   ク及び／又はグラファイトが凝集した凝集体とを有する
   ことを特徴とする導電性フィラー。