JPS60101163A - 導電性塗料 - 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】 本発明は、導電性塗料の改良に係わるものであり、その
目的は、ＤＢＰ吸油量の大きいカーボンブラックを用い
て、比較的少量の含有量で導電性を向上することにより
、塗膜物性を向上させるこ七にある。

専１ル性塗料は、最近の目覚しい電子工業の発迫と共に
、電磁波シールド剤（ＥｉＭＯ）、イグニッションケー
ブル、メンズレンタッチスイッチ、ＦＰＣエツチングレ
ジスト、面発熱ヒータエレメント、回路印刷等々、多く
の用途に使用されているこれらの用途の内でも、ＦｆＭ
Ｏは莫大な市場を有しており、また、５８年１０月１日
より米国Ｆａａが電磁波ｐＪ害（ＥＭ工）規制の完全実
施に移り、今後日本、西欧でも規制の方向にある。ＥＭ
ｏ　４４料は塗料が主流になると予測されている。ＥＭ
Ｏ塗料には、銀糸（塗料の比抵抗１０−３〜１０′″６
Ω−ｃｍ　）　＊　Ｏｕ　＋　Ａ　Ｌ　、　ＩＪ　ｉ系
（ｉ　ｏ−’Ω−ｃｎｌ　）　。

アセチレンブラックやグラファイトのカーボン系（１０
２〜１０−２Ω−ｃｒｎ）等がある。銀糸は高専電性で
、低周波帯〜高周波帯まで優れたシールド９゛ヲ性を示
すが高価格であり民生機器の使用はむずかしい。Ｃｕ、
Ａｔ、ｌｌｉ糸は酸化され易く、導電性が不安定であり
耐久性に問題がある。他方、カーボン系は前記二者に比
べて導電性は低いが、塗料のバインダー樹脂との親和性
が良好であるので塗膜の力学的６性、被塗体への接着性
が恢れ、耐久性があり、且つ安価であるので経済的であ
る等の長所をもっており、ＢＭＯ塗料の主流になると予
ｉ＋すされている。

従来、カーボン系塗料としては、導電性の良好なアセチ
レンブラックか又はグラファイトの粒子が用いられてい
た。しかし、これらのカーボン粒子は（ｄＪ、Ｏｕ、Ａ
ｔ、Ｎｉ粉に比べて６％性が低いために、この欠点を補
うべく、塗料の固形成分の内、３５〜５０５〜５０重量
大量を含有させて導電性を低下させていた。この様な大
量の含有率のために、カーボン系塗料の塗膜は、力学的
接着的耐久性が十分とは言えないのが現状である。カー
ボン系粒子の含イｊ鼠を従来よりも著しく少なくでき、
バインダー樹ＪＩＭの含有量を相対的に多くでき、且つ
導電性も損わなければ、Ｍｉｌ述の問題点は解決できる
。

本発明者らは、１ｉｉＪ述のような目的から、カーボン
系粒子について、多くのタイプの倣粒子を捜し、分散条
件、樹Ｊｌｌ　、溶剤を変えて検討を重ねた結果、従来
のグラファイトやアセチレンブラックと異なり、吸油量
が大きく、ＤＢＰ吸油量が３００ｍｔ／１００を以上で
あるカーボンブラックが有効であることを見出した。か
かるカーボンブラックは、特殊なオイルファーネ艮ブラ
ックとして、オランダのアクシーヘミ−社が開発した「
ケッチェンブラック」（商品名）がある。

ケッチェンブラックは、これまでにも、ポリエチレンや
ポリプロピレン等の汎用樹脂にバルクで混練してコンパ
ウンドとし、面発熱体、″ｔ４ＬｉｉｌＪ！被侃ケーブ
ル、帯電防止剤等に使用された例はある。本発明者らも
、ケッチェンブラックを、ポリエチレン、ポリ（エチレ
ン／酢と）共重合体、ポリ（塩ビ／　ｒ４ｉｉビン共重
合体、ポリ塩化ビニル、ポリビニルブチラール等の樹脂
に、従来と同様に、先ずバルクで混練してコンパウンド
を作成し、然る後、溶剤にコンパウンドを溶解・分散し
て塗料を作成り、基材上に塗布して塗膜を形成してみた
。

塗膜の導電性は、表面抵抗値が、塗膜厚５０μ情で１０
６Ω／口であり、導電性は従来のアセチレンブラックや
ダラファイト塗料に比べて優れているとは言えない。

本発明者らは、さらに検問を重ね、コンパウンドを作成
してから溶剤に溶解するのではなく、バインダー樹脂を
溶剤に溶１リテシた溶液にケッチェンブラックを、ボー
ルミル、アトライター等で分散させた塗料は、カーボン
ブラックの含有量が５〜６０重量％（固形濃度）と極め
て少ない量でも、従来のアセチレンブラック塗料やグラ
ファイト塗料と同等か同等以上の４を性に到燵できると
いう注目すべき結果を得、本発明に至ったものである即
ち、本づら明は、蹟！、電性分散粒子として、ＤＢＰ吸
油量が３００常７／１００１Ｆ以上であるカーボンブラ
ックを、導電性塗料を構成する固形成分の内、５〜３０
重量％含有し、導電性塗料を構成するバインダー樹脂を
浴鰯した溶液に該カーボンブラックを分散させた、こと
を特徴とする導電性塗料、である。

本発明において、ＤＢＰ吸油量の１ｌｉｌｌ　足は、Ｊ
工８　Ｋ６２２１の吸油量測定Ａ法によるもので、アブ
ツーブトメーターにより、ジブチルフタレート（ＤＢＰ
）をカーボンブラックに吸油させるものである。ＤＢＰ
吸油姐と塗料乾燥膜の導電性の間には強い相関性がある
。ＤＢＰｒｌｋ油量が３００ｍ　ｔ７１００９未満では
、カーボン系粒子の含有量が３０重量％以下という少量
では、塗膜の表面抵抗値を５０μ情厚で１０〜１０’Ω
／口、５μ情厚で１０２〜１０６Ω／口にすることは困
難である。表面抵抗値は、塗膜を構成する固形成分が同
じでも、厚さにほぼ反比例する社である。従って、導電
性を上げるには、塗膜を厚くすればよいが、厚くなるほ
ど、ヒビ割れ、耐久性、経済性は不利になる。ＫＭＯ塗
膜で２５〜５０μ餌、通電熱転写プリンターの導電層で
３〜５μ毒である。

ＤＢＰ吸油量が３００ｍｔ／１００　を以上ニすると、
塗膜の表面抵抗値は、カーボン系粒子の含有量５〜３０
重量％の範囲で、塗膜厚５０μｍで１０〜１０４Ω／口
、塗膜厚５μｍで１０２〜１０１′Ω／口、にできる。

導電性の良好なアセチレンブラックのＤＢＰ吸油量は／
１０〜２８０常ｔ７１ｏｏｙである。ＤＢＰ吸油量が６
００常ｔ／１００１Ｆ以上のカーボン系粒子としてはケ
ッチェンブラック（商品名）が挙げられ、そのＤＢＰ吸
油量は３００〜４００ｍ　ｌ／　１００　ｆ’である。

通常のゴム用カーボンブラック、カラー用カーボンブラ
ックのＤＢＰ吸油量は５０〜１５０ｓｔ／１００　Ｙで
あり、カーボン含有Ｊｉ１４０重量％でも表面抵抗値は
塗膜厚５０μｍで１０６〜１０６Ω／口のオーダーであ
る。

導電性塗料をｉ、’ｑ成する主要な固形成分は、カーボ
ンブラック以外は、バインダー樹脂である。塗料の対象
用途、被塗物によって、導電性の値との間座でバインダ
ー樹脂は進択されるが、カーボンブラックは、はとんど
の有機系樹脂に良好に分散することが、金属粉とは異な
る長所である。被塗物がプラス千ツク筐体の場合、民生
用にはスチレン（Ｓｔ）ｌアクリロニトリル−スチレン
（八〇）、ＡＢＢが大部分であり、産業用にはノリル。

ＦＲｐ、ＡＢｓｋｉ？が多い。被塗物がａｔ、Ａｓ。

ＡＢＳ　、ノリル等には、バインダー樹脂はアクリル系
が好適であり、ＦＲＰ、ウレタン等には、アクリル−ウ
レタン系の２液型バインダーが好適である。カーボンブ
ラックは必ずバインダー樹脂の溶剤に分散させることが
必須であるが、塗料を塗布した後の塗膜の形成は種々の
方法があり得る。

常温硬化型バインダーとして、−散型のアクリル系、ヒ
ニル系樹脂、二液型のエポキシ樹脂を用いてもよい。ま
た、熱硬化型バインダーとして、−散型のフェノール系
、エポキシ系樹脂、二液型としてウレタン系、エポキシ
系樹脂が用い得る。

通電熱転写プリンターの導電層用塗料のバインダーとし
ては、ポリ（塩ビ／酊ビ）共重合体、ポリビニルブチラ
ール、硝化綿、変性ポリエステル、ポリウレタン、ポリ
イソシアネート、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂等を挙
げることができる。

バインダー樹脂以外に、分散旧、柔軟剤、潤滑材、酸化
防止剤２等の添加剤を適ｕ添加してもよい。

ＤＢＰ吸油量が３００ｓｔ／　１００１以上のカーボン
ブラックを用いると、その含有量が、従来のアセチレン
ブラック、グラファイト等に比べて、同じ２ｊ人電性を
付与するのに、′／２〜１／４で十分である。即ち本発
明のカーボンブラックの含有量は、塗料固形成分の内、
５〜５０重祉％、好ましくは１０〜２０重丹％である。

含有量が３０ｍ社％を越えると、塗ｊ換の性能、特に、
鉛筆硬度のような引掻き強力、長期耐久性（ハク離及び
ヒビ割れン、尋冗性の耐湿性１等が欠点として現われて
くる。従来のアセチレンブラックやグラファイト塗料は
、含有量が３５〜５０重足％と大量であり、これが問題
であった。

他方、たとえＤＢＰ吸油量が３００濯ｔ／１００２以上
のカーボンブラックでも、含有量が５重量％未；Ｉ沌の
場合は、表向抵抗値は塗ｊ庖厚５０μｍで、１０’−５
Ｘ１０’Ω／口以上、５／Ｚｍで１０６〜５ｘ１ｏ’以
上Ω／口に大きくなり、褥１托性向上に十分な効果は現
われない。塗料の４１□。

性を第一＋ａ的に支配する因子は、先ずカーボンブラッ
クの拙類であり、次に、その含有量であり、次に分散方
法である。導電性と含有量の関係の例を後述の実施例で
示す。

ＤＢＰ吸油量が３００　ｍ　Ｌ　／　１００　を以上の
カーボンブラックは、ケッチェンブラックｍｏ（商品名
ンが好適である。バインダー樹脂へのケッチェンブラッ
クＥＣの分散は、予めバインダー樹脂を溶剤に溶解させ
た溶液にケッチェンブラックの粉末を分散させることが
必須の条件である。分散前の原料のケッチェンブラック
は、３５０メツシ一以上の微粒子が８５％以上であるよ
うに粉砕微粒子化されていることが好ましい。ケッチェ
ンブラックＥＣは、カルボキシル基含量約０．５ミリ当
量／１であり、極性基は有するが、水／トルエン２相中
では、トルエン相中に浮遊し、本質的には親油性である
。従って、バインダー樹脂を溶解した親油性の有機溶剤
系の溶液にケッチェンブラックを、ボールミルで２４〜
４８時間、アトライターで４〜１２時間、分散処理する
と、はぼ１次粒子のオーダーまで均一に分散できる訳で
ある。この状況では、ＤＢＰ吸油量が、有機バインダー
樹脂や有機溶剤と何らかの親和的な作用と関係している
ものと推定される。

しかし、バインダー桓１月旨にケッチェンブラックを溶
剤なしで／Ｊｌ：　１１部分散させたコンパウンドを、
次に溶剤に分散・俗解させた塗料は、本発明の方法によ
り分散させた塗料に比べて、４電性は、はぼ１桁低下す
る。

以上にｎ）’述した本発明の導１１性塗料は多くの用途
に使用できる。例えば、−破波シールド、イグニッショ
ンケーブル、メンブレンタッチスイッチ、ＦＰＯエッチ
ングレジス）　、ＦＰＯ回路％　ｔ１４　を回路印刷、
面発熱体ヒーターエレメント、テープバックコーティン
グ、カセットフリクションシートコーティング、Ｃ！Ｒ
Ｔネックコーティング、金属防錆、帯電防止包装材料、
セラミックコンデンサー、サーミスタイ１）電防止、ポ
リウム用抵抗体及び電極１通電熱転写プリンター及び放
電熱転写プリンター発熱層及び導電層１等、枚挙にいと
まがない。これらは、ｌυ近急油に進歩拡大している分
野であり、本発明の＝；Ｘ性塗料は、これらの用途の発
展に貢献し得るものである。

以下に、実施例により本発明を説明する。勿論、本発明
はこれにより限定されるものではない。

なお、本発明で定起するＤＢＰ吸油Ｊｊｆ　１表面抵抗
値の測定法は次の通りである。

（１）ＤＢＰ吸油量 Ｊ工Ｓ　Ｋ６２２１の吸油ｈ１測定Ａ法（２）表面抵抗
値 ｉｔＪ板又はポリエチレンテレフタレート２軸延伸フイ
ルム（ＰＥＴ、５０μ常厚ンにｄｉ電性塗料をワイヤバ
ーで塗工し、溶剤を蒸発乾燥させた後、１対の金メッキ
した真鍮１！Ｌ極（５ｗｎｒｉ　１３５間長１重量３５
０？）を平行して塗膜の上に、電極間間隔５５ｍｍに置
き、抵抗値を′電位計で測定する。測定室は、２５℃、
ＲＨ６５％の環境である。

実施例１〜２　および比較例１〜５ 第１表に示すごとく、種々のカーボンブラック２０重量
部を、バインダー樹脂として、硝化〃１）４０部、ポリ
ウレタン４０部を溶剤メチルエチルケトン（ＭＫＫ）／
）ルエン＝１７１の４００部ニｍ　Ｍした溶液中にベイ
ントシエイカーで６時間分散させて導電性塗料を得た。

ＰＫＴフィルムにワイヤーバーで塗工し、５０μ餌厚（
乾燥後ンの塗膜を得た。それらの表面抵抗値を嬶１表に
示す第１表に示す如く、表面抵抗値とＤＢＰ吸油量は大
きな相関がある。ＤＢＰ吸油風が３００　ｍ　Ｌ／１０
０ｆ未満では、抵抗値が塗膜厚５０μ漢で１０４Ω／口
より大きく、カーボン含有量２０　ｗｔ％程肚では４電
性を暑るしくは向上できない。

ＤＢＰ吸油量が６００常Ａ／１００Ｓ’以上になると、
カーボン粒子の含有ｆｍ　２０　ｗ　ｔ％で、塗）換厚
５０μ餌のとき、表面抵抗値を１０Ω／口のオーダー（
実Ｊ厄例１）〜１０２Ω／口のオーダー（実施例２）に
することができる。

実施例６　および比較例６ ケッチェンブラック（ＤＢＰ吸油％　３６０　ｒｎ　ｔ
／１００１Ｆ）１０重量部を、バインダー樹脂として、
ポリビニルブチラール９０重量部、溶剤ＭＥＫ／トルエ
ン＝１／１　４００部に分散させて導電性塗料を作成し
た。

但し、実施例６は、予めポリビニルブチラールを溶剤に
溶解した後に、ケッチェンブラック粉と混合シ、ペイン
トシエイ、カーで６時間分散させた。他方、比較例６は
、溶剤を用いずに、ケッチェンブラックとポリビニルブ
チラールをニーダ−で予備混合し、３本ロールミルで混
線分散して先ず、コンパウンドを作成した。然る後、コ
ンパウンドＧ、［剤を加えて、ペイントシエイカーで６
時間分散し、塗料とした。

これら２種の塗料をＰＥＴフィルムに塗工し、５０μ洛
厚（乾燥後）の塗膜を作成した。それらの表面抵抗値を
第２表に示す。

実施例６の表面抵抗値は、比較例乙のそれの、はぼ１１
５である。即ち、カーボンブラックを先ずコンパウンド
に混線分散するのではなく、バインダー樹脂溶液とカー
ボンブラックを混合分散する方が、導電性の向上には有
効であることが判った実施例４〜６　および比較例７〜
１５ カーボンブラツクとして、ケッチェンブラック（ＤＢＰ
吸油量３６０曜ｔ／１００ｔ）、又はアセチレンブラッ
ク（吸油量２６０ｍｔ／１００ｒ）をバインダー樹脂と
して、ポリ（塩ビ／酢ビ）共重合体およびポリウレタン
（２＠Ｍのバインダー樹脂の比率は常に１／１）に、種
々の含有量で溶剤　ＭＫＫ／）ルエン＝１／１　に分散
して導電性塗料を作成し、ＰＥＴフィルムに塗工し５０
μ情（乾燥後）の塗膜を得た。それらの表面抵抗値を測
定し第３表に示す。また、これらの結果を、ケッチェン
ブラック、アセチレンブラックのそれぞれの場合につい
て、カーボンブラック含有量（固形成分濃度）と表面抵
抗値の関係をプロットして第１図に示した。

ＤＢＰ吸油鼠が３００惧ｔ７１ｏｏｒを越えるケッチェ
ンブラックでも、カーボンブラック含有量が５％未満で
は、抵抗値が膜厚５０μｍで１０６Ω／口を越えて大き
い（比較例７）。他方、含有量を３５重量％の如く多く
すると、抵抗値は２．６×１００Ω／口と小さくできる
が、含有量３０％を越えると、塗膜が脆くなり、力学的
耐久性に問題が生ずる（比較例８）。

ＤＢＰ吸油旭が５００　ｍ　Ｌ　／　１００　ｆ？未満
のアセチレンブラックの場合、含有量を４０〜５０％に
すると、抵抗値は１０２Ω／口のオーダーにできるが、
塗膜は脆く、特に引掻きに脆く、耐久性がない（比較例
１２〜１６）。他方、含有量が３０％以下では塗膜は力
学的に強くなるが、抵抗値が５０μ洛厚で５×１０３Ω
／口よりも大きくなる（比較例９〜１１ン。

勇３表

【図面の簡単な説明】

第１図は、ＤＢＰ吸油是が３００餌ｔ／１００７以上の
ケッチェンブラックと、未満のアセチレンブラックのＮ
Ｊ　ＴＱ性塗料膜について表面抵抗値と、カーボンブラ
ック含有ｍとの関係を示す。 以　上 出願人　株式会社諏訪精工舎 代理人　弁理士　最上　務 カ〜ホパンブ゛うγ７Ｔ為量（ｗｔ％）第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 導電性分散粒子として、ＤＢＰ吸油量がａＯＯｍ　ｔ　
   ／　Ｉ　Ｑ　Ｏ１以上であるカーポンプシックを、導電
   性塗料を構成する固形成分の内、５〜３０重鼠％含有し
   、導電性塗料を構成するバインダー樹脂を溶解した溶液
   に該カーボンブラックを分散させた、ことを特徴とする
   導電性塗料。