JPS62119272A - 樹脂抵抗体 - 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】 （背景） 本発明は電気抵抗が精密に制御された樹脂抵抗体に関す
るものである。

抵抗体としては次の４種類のものが一般に用いられてい
る。

■　巻心にＣｕ　−Ｎｉ系やＮｉ　−Ｃｒ系の抵抗線を
巻いた巻線型。

■　Ｃｒ−８ｉＯやＴａ２Ｏの薄膜を絶縁体に蒸着ある
いはスパッタリングによって被覆した金属皮膜型。

■　ガラス質バインダとＲｕ系導電粒子を混合し高温焼
成した丈−メット型。

■　バインダーとカーボンとを混合ペーストにし、絶縁
体に塗布・焼成したカーボン型。

通常の目的に対してはこれら一般の抵抗体で対応できて
いるが、次に挙げるような高度の目的に対しては一般の
抵抗体では対応できず、新しい抵抗体の開発が望まれて
いた。

１）抵抗値がＩＭ（１０’）Ω以上で小型で安価なもの
。

現状品では特殊な金属皮膜型などで１〜３０ＭΩの範囲
をカバーするものが販売されているが、極めて高価であ
る。また、現状品で３０ＭΩを越える抵抗体はさらに高
価となり、しかも極めて大型であるため特殊な目的にし
か用いられない。

２）複雑な形状あるいは特殊な形状を有し、機構部品と
しての性能を兼備するもの。

抵抗体の抵抗値Ｒ（Ω）と抵抗体材料の体積固有抵抗ρ
（Ω・創）、断面積５（ｉ）、長さｔ（ｃｍ　）との間
には ρｔ の関係にあるが、体積固有抵抗が１０〜１０１３Ω・傷
の範囲で精密に制御することができ、かつ賦型性に優れ
た材料がないことが１０　Ω以上の抵抗値を有する小型
で安価な抵抗体が得られにくい要因となっている。

一方、熱可塑性樹脂にカーボンブラック、炭素繊維、金
属繊維、金属フレークなどの導電性フィラーを混合混練
した組成物を射出成形、押出成形などで成形して体積固
有抵抗が１０〜１０　Ω・鋸の抵抗体とすることが検討
されている。

樹脂抵抗体は複雑な形状に賦形でき、機械的強度などを
有する機構部品を兼ねた抵抗体として極めて有用と考え
られているが、実際には体積固有抵抗の制御が極めて困
難であるために実用化には到っていなかった。

（発明の概要） 本発明者らは従来技術では樹脂抵抗体が実用化されなか
った主要因を導電性フィラーの分散状態が精密に制御さ
れていないことにあると考え、この点に関して鋭意検討
を行い、導電性フィラーとして黒鉛とカーボンブラック
の併用系を使用することによ６ｔｊｆ−積固有抵抗が１
０〜１０　Ω・αの範囲で精密に制御できる知見を得て
本発明を達成したものであって、本発明は、 熱可塑性非極性樹脂　　　４０〜９０重量％熱可塑性甑
性樹脂　　　　０．５〜３０重徽％黒鉛　　　　　　　
　　　　５〜３０重量％カーボンブラック　　　　　１
〜２０重量７゜からなり、カーボンブラックの酸素台ｊ
ｔａ（重量％）及びカーボンブラックの配合ｆｉｂ（重
音％）の積ａｂと熱可塑性極性樹脂中の極性モノマーの
モル含ｔｃ（％）及び熱可塑性極性樹脂の配合量ｄ（重
着％）の積ｃｄとが、”　＝　０．５〜１５のｂ 関係にある樹脂組成物を混線成形してなる体積固有抵抗
が１０６〜１０１３Ω・画である樹脂抵抗体を提供する
ものである。

（作用効果） 本発明は導電性フィシ−として黒鉛とカーボンブラック
を用い、黒鉛で数ミククン〜数十ミクロン単位の導電性
構造を熱可塑性非極性樹脂のマトリックス中に形成する
と共に、黒鉛粒子の間隙に微粒のカーボンブラックを分
散させ、かつ、カーボンブラック表面の極性基と熱可塑
性樹脂との相互作用を調節することによって体積固有抵
抗が１０〜１０　Ωψ副の範囲で精密に制御され、かつ
、成形体各部の体積固有抵抗が均一であると共に寸法精
度よく複雑な形状をとり得る樹脂抵抗体である。

（具体的説明） 本発明でマトリックス樹脂として用いる熱可塑性非極は
樹脂はポリオレフィン系あるいはポリスチレン系の樹脂
でちる。具体的にはポリエチレン（低密度ポリエチレン
、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、直鎖状低
密度ポリエチレン）、ポリプロピレン、ポリブテン、ポ
リヘキセン、ポリメチルペンテン、フロピレン・エチレ
ンブロック共重合体、プロピレン・エチレンランダム共
重合体、プロピレン・ブテン共重合体、プロピレン−７
’テン中工チレン三元共重合体などのオレフィン重合体
、オレフィンと他のオレフィンとの共重合体、ポリスチ
レン、ポリα−メチルスチレン、ポリ４−メチルスチレ
ン、などのスチレン系重合体、これらの重合体あるいは
共重合体の混合物、これらの重合体あるいは共重合体と
プロピレン・工ｆＶン共電合−ｆム、ブタジェンゴム、
スチレン争ブタジェン共重合ゴム、スチレン・ブタジェ
ン・スチレン共重合体水素添加物などのゴム成分との混
合物などが含まれる。

本発明で用いられる熱可塑性極性樹脂はカルボキシル基
、酸無水物基、アミノ基、アミド基、イミド基、水酸基
、エポキシ基、エステル基、アルコキシ基、メルカプト
基、亜硫酸基の中の１つ以上の極性基を有する熱可塑性
樹脂である。例えばボ’Ｊ　７ミド、ポリエステル、ポ
リアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸エス
テル、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、ポ
リメタクリル酸エステル、無水マレイン酸クラフトポリ
プロピレン、無水マレイン酸グ２フトプロピレン・エチ
レンブロック共重合体、無水マレイン酸クラフトポリエ
チレン、無水マレイン酸グラフトポリスチレン、アクリ
ル酸クラフトポリプロピレン、アクリル酸クラフトポリ
エチレン、アクリル酸グラフトポリスチレン、マレイば
ドグラフトポリプロピレン、マレイミドクラフトポリエ
チレン、マレイミドグラフトポリスチレン、エチレンψ
ピペルジルアクリレート共重合体、エチレン・エチルア
クリレート・グリシジルアクリレート共重合体などが含
まれる。

これら熱可塑性極性樹脂はその極性基がカーボンブラッ
ク表面の極性基と水素結合などの相互作用を形成するこ
とによって導電性フィラー特に黒鉛粒子の間隙における
カーボンブラックの分散状態を制御する役割を果す。後
述するようにカーボンブラックの種類によってカーボン
ブラック表面極性基の量が異なるためその量及び目的と
する体積固有抵抗の値によって熱可塑性極性樹脂の配合
遺が調節される。

本発明に用いるカーボンブラックはファーネスブラック
、ケッチェンブラック、サーマルブラック、アセチレン
ブラック、チャンネルブラックの中から選ばれる。カー
ボンブラックの表面には水酸基、カルボキシル基、カル
ボニル基、ラクトン基などの各種の極性基が存在するが
、これらの極性基のほとんどに酸素が含まれており、カ
ーボンブラックの元素分析データの中で酸素の定量値が
表面極性基の量にはソ対応している。

通常のカーボンブラックの酸素含量は０．０５〜１０重
量％の範囲で、カーボンブラックの製造法によって異な
っている。ファーネスブラックでは０．４〜５重陸％、
アセチレンブラックでは０．０５〜２重１％、チャンネ
ルブラックで２〜１０重量％、ケッチェンブラックで１
〜７重量％の範囲である。また、水素還元などの処理で
酸素含量を制御することも可能であり、水素処理された
カーボンブラックを使用することもできる。

本発明に用いられる黒鉛は天然産品を精製、微粉砕した
天然黒鉛、あるいは石油コークスなどを原料として、２
０００℃以上の高温で黒鉛化して製造される人造黒鉛で
、平均粒径が１〜５０μ、好ましくｌｄ５〜３０μのも
のである。平均粒径は液相沈降方式の光透過法にて測定
して得られる粒度分布累積曲線の５０％の点から求めら
れる。

本発明で用いられる各成分の配合割合は、熱可塑性非極
性樹脂　　　４０〜９０重量％熱可塑性極性樹脂　　　
　０．５〜３０重量％黒鉛　　　　　　　　　　　５〜
３０重欧％カーボンブラック　　　　　１〜２０重量％
の範囲であり、カーボンブラックに含有される酸素ｌに
応じて熱可塑性極性樹脂中が調節される。

具体的には、配合するカーボンブラックの酸素含量ａ（
重は％）にカーボンブラックの配合１ｂ（重量％）を乗
じたものａ−ｂと、熱可塑性極性樹脂中の極性基を含む
七ツマー成分のモル含量Ｃ（ト）に熱可塑性極性樹脂の
配合１ｊＬｄ（１喰％）を乗じｄ たものＣ司とが、下＝　０．５〜１５となるように熱可
塑性樹脂電が定められる。

ｂ である場合は体積固有抵抗値が１．０〜１０　Ω・側の
樹脂抵抗体を設計するのに適しており、３〜１５である
場合は１０〜１０　Ω・αの樹脂抵抗体を設計するのに
適している。

ここで、熱可塑性極性樹脂が、無極性モノマーと極性モ
ノマーとの共重合体である場合は極性モノマーのモル含
量（％）をＣとし、無極性ポリマーに極性モノマーをグ
ラフトした共重合体であるときは、無極性ポリマーを構
成するモノマーのモル量を算出し、この値とグラフトし
た極性モノマーのモル歌とから極性モノマー含置Ｃが算
出される。

好ましくは、極性モノマー含Ｊｉｃが１０％以下、更に
好ましくは３〜０．０５％の共重合体、グラフト共重合
体を上記範囲内となるように添加される。

まだ、体積固有抵抗値は成形体から切り出した長さ１．
５（ＩＷ＋、幅１譚の試験片を用いて、長さ方向の両端
（表、裏とも）２簡に銀ペーストを塗布し、銀ペースト
に接着させたリード線をタケダ理研ＴＲ８６０１Ｈｉｇ
ｈ　Ｍｅｇｏｈｍ　Ｍｅｔｅｒ　　に接続し、印加電圧
１００■の条件で抵抗値Ｒ（Ω）を測定し、得られた抵
抗筐と試験片の厚みｄ（―）より次式で換算して体積固
有抵抗値Ｐ（Ω・ｃＩＲ）を求める１、５ 本発明では熱可塑性非極性樹脂、熱可塑性極性樹脂、黒
鉛、カーボンブラックの他に、各種の添加剤を体積固有
抵抗値が大きく変らない範囲で配合することもできる。

具体的には２，６−ジーｔ−ブチル−４−メチルフェノ
ール、１，１．３−　トリー（２−メチル−４−ヒドロ
キシ−５−ｔ−７’チルフエニル）ブタン、テトラキス
〔メチレン（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ
ヒドロケイ皮酸エステル）〕メタン、ｎ−オクタデシル
−β−（４′−ヒドロキシ３１５′−ジ−ｔ−ブチルフ
ェニル）プロピオン酸エステルなどのフェノール系酸化
防止剤：ジラウリル−チオ−ジプロピオン酸エステル、
ジステアリルーチオージグロビオン酸エステル、ラウリ
ルステアリル−チオ−ジプロピオン酸エステル、テトー
ｙキス（メチレン−３−ドデシル−チオ−プロピオン酸
エステル）メタンなどのイオウ系酸化防止剤ニジ（ジノ
ニルフェニル）−七ノ−（ｐ−／ニルフェニル）フォス
ファイトなどのリン系酸化防止剤ニステアリン酸、オレ
イン酸などの高級脂肪酸系ないしステアリン酸カルンウ
ム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸バリウム
、ステアリン酸亜鉛、オレイン酸カルシウム、オレイン
酸マグネシウム、オレイン酸アルミニウムなどの高級脂
肪酸金属塩系ないしステアリン酸アミドなどの高級脂肪
酸アミド系ないしステアリン酸エチルなどの高級脂肪酸
エステル系の滑剤ニアニリンブラック、鉄黒、チタンイ
エロー、ギナクリドン、フタロシアニンブルーなどの有
機又は無機系各種顔料：２−（２’−ヒトａキシ−３′
、５′−ジ−ｔ−ブチルフェニル）−５−クロロベンゾ
トリアゾール、２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクトキシ−
ベンゾフェノンなどの紫外線吸収剤：゛ステアリン酸モ
ノグリセリド、Ｎ、Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）
アルキルアミンなどの帯電防止剤：その他、分散剤、銅
害防止剤、中和剤、発泡剤、気泡防止剤、難燃剤等の添
加剤を配合することができる。

配合物は通常の混合機で混合した後、１軸押出機、２軸
押出機、バンパリーミキナー、ロールなどの混線機で混
練してペレットとし、得られたペレットを成形すること
により所望の形状の樹脂抵抗体が得られる。

混線は、樹脂抵抗体の各部の体積固有抵抗が均一になる
ように行なわれる。

一般には、同一成形体各部の体積固有抵抗値の最大（Ｒ
ｍａｘ、　）と最少（Ｒｍｉｎ、　）の比がｉｏｏ以下
、好ましくは１０以下となるように混練することが必要
である。しかし、本願発明の樹脂組成物は、体積固有抵
抗の均一な樹脂抵抗体が容易に得られることか、特長の
１つであり、樹脂配合の熟練者は、公知の手段を用いて
容易に均一な樹脂抵抗体を得ることができる。

成形法としてはインフレーションフィルム成形、ギヤス
ティングフィルム成形、シート成形、中空成形、異形押
出成形、発泡押出成形、射出成形、発泡射出成形、圧縮
成形などの熱可塑性樹脂の全ての成形法が適用できる。

黒鉛、カーボンブラックの配合量の多いマスク、＜ツチ
ヲ予め混練してマスターパッチペレットとし、それと樹
脂成分とをもう一度混練してから射出成形、押出成形な
どで成形したり、マスターバッチペレットと樹脂成分を
混合して射出成形、押出成形などで成形したりすること
もできる。特殊な場合には配合物を混合して射出成形機
、押出成形機で直接混練成形することもできる。

このようにして得られる樹脂抵抗体は板状、棒状、パイ
プ状、シート状、フィルム状、円盤状など任意の形状と
することができる。

また、目的に応じて、体積固有抵抗の異なる２種以上の
樹脂抵抗体材料を共押出し、ダブルインジェクション等
で積層体とすることができ、また、夫々の樹脂抵抗体材
料で夫々の成形体を成形しこれを接合あるいは積層する
こともできる。

積層体又は接合体においては、全体を本発明樹脂抵抗体
とすることができ、また、一部の層に本発明樹脂抵抗体
を使用することもできる。

このような抵抗体は複雑な形状あるいは特殊な形状を有
し、機構部品としての性能を兼備する新しいタイプの抵
抗部品として極めて有用であり、また従来高価な金属皮
膜型抵抗でしか使用されていない抵抗値１〜３０ＭΩの
抵抗体を安価で提供し、さらに従来実用的な小型抵抗体
が存在しなかった抵抗値３０ＭΩを越える抵抗体を初め
て実用化可能にしたものである。

このような画期的な長所を活かして本発明の樹脂抵抗体
は各種電子機器の抵抗部品として、また抵抗の性質を備
えた機構部品として広い用途に使用することができる。

実施例 １６　　ポリα−メチルスチレン、極性基含有モノマー
成分のモル含量０．３％のスチレン・アクリルアミド共
重合体、黒鉛、酸素含量０．１５重遺％の水素還元処理
ケッチェンフリックを表１の組成で混合し、２軸押出機
で混練してペレット化した。得られたベレットを型締圧
１００トンの射出成形機で温度２４０℃、射出圧７ｏＯ
ｓ／ｃｄの条件で成形して長さ２００１１１．幅４０＋
ａ、厚＋２園の直方本状成形体を得た。この成形体中の
カーボンブラックの酸素含量ａ（重量％）と配合量ｂ（
重量％）の積ａｂと熱可塑性極性樹脂の極性基モル含１
ｃｄ （％）と配合＠ｄ（重１％）の積ｃｄの比ａｂは７．０
であった。

比較のためにポリα−メチルスチレン、スチレン・アク
リルアミド共重合体、黒鉛、ケッチェンブラックを表１
の組成で混合し、実施例と同じように混線、射出成形し
て同じ形状の成形体を得た。

これらの成形体の抵抗体としての性能を表１の評価欄に
まとめた。表１から明らかなように実施例のものは体積
固有抵抗が１０　Ω・口のレベルに制御され、この領域
の抵抗体として極めて優れている。一方、比較例のもの
は体積固有抵抗が１０６〜１０　Ω・画の領域に入らな
いかまたは体積固有抵抗のバラツキが極めて大きく、抵
抗体としての実用性がないかのいずれかであった。

２　プロピレンｅエチレンブロック共重合体（エチレン
含Ｆｉｌ　１５　ｗｔ％　）　、極性基モル含量０．７
％のエチレン・２．２．６．６−チトラメチルビペリジ
ルアクリレート共重合体、黒鉛、酸素含量０．６重量１
％の焼成処理ファーネスブラックを表２の組成で混合し
、２軸押出機で混練してペレット化した。得られたベレ
ットを温度２６０℃、射出圧８００貯／−の条件で成形
して直径２０＋＋＠、厚み３＋ｍｓの円盤状成形体を得
た。この成形体中のカーボンブラックの酸素含量ａ（重
量％）と配合量ｂ（重量％）の積ａｂと、熱可塑性極性
樹脂の極性基モル含量Ｃ（％）と配合量ｄ（重量％）の
積ｃｄとの比ｄ ７丁は１．９でちった。

比較のためにプロピレン・エチレンブロック共重合体、
エチレンや２．２，６．６−チトラメチルピベリジルア
クリＶ−ト共重合体、黒鉛、ファーネスブラックを表２
の組成で混合し、実施例と同じように混線、射出成形し
て同じ形状の成形体を得た。

これらの成形体の抵抗体としての性能を表２の評価欄に
まとめた。表２から明らかなように実施例２のものは体
積固有抵抗が１０８０・備のレベルに制御１すれ、この
領域の抵抗体として極めて優れている。一方、比較例の
ものは体積固有抵抗が１０〜１０　Ω争−の領域に入ら
ないかまたは体積固有抵抗のバラツキが極めて大きく、
抵抗体としての実用性がないかのいずれかであった。

（以下余白）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 熱可塑性非極性樹脂４０〜９０重量％ 熱可塑性極性樹脂０．５〜３０重量％ 黒鉛５〜３０重量％ カーボンブラック１〜２０重量％ からなり、カーボンブラックの酸素含量ａ（重量％）及
   びカーボンブラックの配合量ｂ（重量％）の積ａｂと熱
   可塑性極性樹脂中の極性モノマーのモル含量ｃ（％）及
   び熱可塑性極性樹脂の配合量ｄ（重量％）の積ｃｄとが
   、（ｃｄ）／（ａｂ）＝０．５〜１５の関係にある樹脂
   組成物を混練成形してなる体積固有抵抗が１０＾６〜１
   ０＾１＾３Ω・ｃｍである樹脂抵抗体。