WO2020196227A1 - 樹脂組成物 - Google Patents

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WO2020196227A1
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resin composition
range
resin
carbon fibers
resistance value
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優規 小松
鷺坂 功一
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Mccアドバンスドモールディングス株式会社
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02Fibres or whiskers
    • C08K7/04Fibres or whiskers inorganic
    • C08K7/06Elements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
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    • C08K3/02Elements
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L101/00Compositions of unspecified macromolecular compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00Specific properties of additives
    • C08K2201/016Additives defined by their aspect ratio

Definitions

  • the present invention relates to a resin composition, which is suitably used for forming a container or the like used in the electric and electronic field where low water absorption and conductivity are required.
  • a semiconductor storage and transport container formed by using a resin composition is used to transport or store a wafer or the like.
  • the performance required for a container that stores and transports electronic devices such as semiconductor wafers is that it has mechanical strength as a container, and that it has antistatic properties and antistatic properties in order to protect electronic components such as semiconductors stored in the container.
  • Low water absorption is required.
  • a container having antistatic properties suppresses the adsorption of dust and dirt, and suppresses circuit damage of electronic parts stored in the container.
  • a container having low water absorption suppresses water absorption and release of the container itself, and suppresses damage to electronic components stored in the container due to water.
  • the demand for antistatic properties and low water absorption of containers tends to increase more and more.
  • Many containers for transporting or storing electronic components are formed using a resin composition.
  • the conductivity of the matrix resin itself in the resin composition forming the container is improved, or the resin composition contains a highly conductive carbon filler or the like to form the container.
  • the antistatic property of was improved.
  • Patent Document 1 discloses a resin composition containing a cyclic olefin homopolymer, a fibrous conductive filler, and an elastomer.
  • the resin composition described in Patent Document 1 suppresses the generation of outgas from the resin composition by containing a cyclic olefin homopolymer, and imparts mechanical strength and conductivity by a fibrous conductive filler. Improve antistatic properties.
  • the resin composition described in Patent Document 1 does not improve low water absorption.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and the problem to be solved thereof is a resin that can be suitably used for containers and the like in the field of electrical and electronic fields where conductivity is required, and has conductivity and low water absorption.
  • the purpose is to provide the composition.
  • the gist of the present invention in the Raman spectrum measured by Raman spectroscopy, the peak intensity in the range of wave number 1320 cm -1 ⁇ 1370 cm -1 to the peak intensity I G in the range of wave number 1560 cm -1 ⁇ 1600 cm -1 carbon fibers relative intensity ratio I D (I D / I G ) is 0.6 or less, wherein the thermoplastic resin, the surface resistivity is within the range of 1 ⁇ 10 2 ⁇ ⁇ 1 ⁇ 10 12 ⁇ , A resin composition characterized by the above.
  • the present invention can be suitably used for forming a container or the like in the field of electrical and electronic fields where conductivity is required, and it is possible to provide a resin composition having excellent conductivity and low water absorption.
  • the resin composition according to an embodiment of the present invention in the Raman spectrum measured by Raman spectroscopy, the range of wave number 1320 cm -1 ⁇ 1370 cm -1 to the peak intensity I G in the range of wave number 1560 cm -1 ⁇ 1600 cm -1 Contains carbon fiber having a relative strength ratio ( ID / IG ) of the peak strength ID of 0.6 or less and a thermoplastic resin, and has a surface resistance value of 1 ⁇ 10 2 ⁇ to 1 ⁇ 10 12 ⁇ . It is within the range.
  • the resin composition according to the embodiment of the present invention contains carbon fiber having a relative strength ratio ( ID / IG ) of 0.6 or less and a thermoplastic resin. Since the carbon fibers are contained in the resin composition so that the surface resistance value is in the range of 1 ⁇ 10 2 ⁇ to 1 ⁇ 10 12 ⁇ , the molded product formed from the resin composition is conductive. Not only does it have properties, but it can also reduce water absorption. In the Raman spectra of the carbon fiber as measured by Raman spectroscopy, peaks appearing in the range of wave number 1560 cm -1 ⁇ 1600 cm -1 is a peak appearing in common with the carbon material, a peak derived from the graphite structure of carbon fiber Is.
  • the peak appearing in the wave number range of 1320 cm -1 to 1370 cm -1 is a peak derived from the disorder or defect of the graphite structure.
  • the relative intensity ratio I D / I G peak intensity I D in the range of wave number 1320 cm -1 ⁇ 1370 cm -1 to the peak intensity I G in the range of wave number 1560 cm -1 ⁇ 1600 cm -1 is , Raman value (R value), which correlates with the degree of graphitization of carbon fibers.
  • the higher the degree of graphitization the higher the crystallinity and the arrangement of crystallites closer to that of natural graphite.
  • the relative intensity ratio I D / I G of the carbon fiber is more than 0.6, crystallinity is low, water absorption is high graphitization degree is too small, it is impossible to reduce the water absorption.
  • the relative intensity ratio I D / I G of the carbon fibers is 0.6 or less, preferably 0.5 or less, more preferably 0.4 or less, preferably 0.12 or more, more preferably Is 0.13 or more, more preferably 0.14 or more, even more preferably 0.15 or more, and particularly preferably 0.16 or more.
  • the carbon fiber may be the Raman spectrum of the carbon fiber itself or the Raman spectrum of the carbon fiber in the resin composition, or the Raman spectrum of the carbon fiber in a molded product such as a sheet formed from the resin composition. Even so, it can be measured by micro-Raman spectroscopy. From these Raman spectra, the relative intensity ratio of the peak intensity within a specific wavenumber range to the peak intensity within another specific wavenumber range can be measured.
  • the Raman spectrum of the carbon fiber can be measured by the method of Examples described later, and is measured by a micro Raman spectroscopic measurement method using a micro laser Raman spectroscopic analyzer (for example, product name: DXR2 micro laser Raman Microscope). be able to.
  • the Raman spectrum of the resin contained in the composition is measured in advance, and then the Raman spectrum of the pellet or the molded product is measured. from the difference spectrum of the Raman spectra, by measuring the Raman spectra of the carbon fiber, it is possible to determine the relative intensity ratio I D / I G from the Raman spectrum.
  • carbon fibers examples include pitch-based carbon fibers, polyacrylonitrile (PAN) -based carbon fibers, rayon-based carbon fibers, and phenol-based carbon fibers. It is preferable to use pitch-based carbon fibers because the carbon fibers are relatively easy to graphitize and a desired R value can be easily obtained.
  • PAN polyacrylonitrile
  • the carbon fiber may be graphitized.
  • Various methods can be used for the graphitization treatment. For example, a method of heating at 1500 ° C. to 3500 ° C. in an inert atmosphere can be mentioned. Generally, the higher the temperature of the graphitization treatment, the higher the degree of graphitization.
  • the temperature of the graphitization treatment is preferably in the range of 2000 ° C. to 3500 ° C. because it is easy to obtain a desired R value.
  • the carbon fiber may be bundled with a sizing agent from the viewpoint of improving handleability.
  • the sizing agent is a converging agent that disperses and adheres carbon fibers to a resin or adds them to carbon fibers to converge the fibers.
  • the sizing agent include an epoxy resin, a urethane resin, and a mixture thereof.
  • the amount of the sizing agent added is preferably 3% by mass or less with respect to 100% by mass of the total amount of carbon fibers.
  • the fiber length of the converged carbon fibers is preferably 3 to 6 mm.
  • the average fiber diameter of the carbon fibers is preferably in the range of 3 to 15 ⁇ m, more preferably in the range of 5 to 13 ⁇ m, and further preferably in the range of 7 to 12 ⁇ m.
  • the average fiber diameter of the carbon fibers is in the range of 3 to 15 ⁇ m, the carbon fibers are less likely to break when kneaded with the thermoplastic resin to obtain a resin composition, and a molded product having a desired surface resistance value is obtained. It becomes possible to form.
  • the average fiber diameter of carbon fibers for example, the minor axis of 10 carbon fibers can be measured with an optical microscope, and the average fiber diameter of carbon fibers can be obtained from the average value.
  • the average fiber diameter of the carbon fibers may be a known value such as a catalog value or a measured value.
  • the average fiber length of the carbon fibers is preferably in the range of 1 to 10 mm, more preferably in the range of 2 to 9 mm, further preferably in the range of 3 to 8 mm, and particularly preferably in the range of 3 to 7 mm. It is within the range.
  • the average fiber length of the carbon fibers is in the range of 1 to 10 mm, when the resin composition is obtained by kneading with the thermoplastic resin, the kneading is easy, the carbon fibers are hard to break, and the desired surface is obtained. It is possible to obtain a resin composition capable of forming a molded product having a resistance value.
  • the average fiber length of the carbon fibers can be, for example, the number average fiber length obtained by measuring the lengths of 10 carbon fibers with an optical microscope and obtaining the average value.
  • the average fiber length of the carbon fibers may be a known value such as a catalog value or a measured value.
  • the aspect ratio of the carbon fibers in the resin composition is preferably 10 or more, more preferably 20 or more, preferably 3000 or less, and more preferably 2000 or less.
  • the aspect ratio of the carbon fibers is less than 10, it is difficult for the carbon fibers to form a network in the resin composition, and it may not be possible to form a molded product having sufficient conductivity.
  • the aspect ratio (average fiber length / average fiber diameter) can be determined from the average fiber length and the average fiber diameter of the carbon fibers using an optical microscope.
  • the content of carbon fibers in the resin composition is preferably in the range of 1 to 50% by mass, more preferably in the range of 3 to 45% by mass, based on the total amount of the resin composition (100% by mass). It is more preferably in the range of 5 to 40% by mass, and particularly preferably in the range of 10 to 35% by mass.
  • the molded product formed from the resin composition has sufficient conductivity when used in the electrical and electronic field. It has a desired surface resistance value and facilitates molding such as injection molding.
  • Thermoplastic resins include, for example, polyether ether ketone resins, polyphenylene sulfide resins, polyetherimide resins, polyether sulfone resins, polysulphon resins, polyarylate resins, modified polyphenylene ether resins, polyacetal resins, polycarbonate resins, and polybutylenes.
  • polyester resin such as polyethylene terephthalate resin, polyamide resin such as nylon 6 and nylon 66, styrene resin such as polystyrene resin and ABS resin, cyclic olefin polymer (COP), cyclic olefin copolymer (COC), polypropylene, Polyolefin-based resins such as polyethylene, polyvinylidene fluoride, fluororesins such as polytetrafluoroethylene / ethylene copolymer (ETFE), tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), ethylene propylene rubber (EPR))
  • EPR ethylene propylene rubber
  • olefin-based elastomers such as, styrene-based elastomers such as hydrogenated styrene-based thermoplastic elastomers (SEBS), and thermoplastic elastomers such as polyester-based elastomers, polyurethan
  • polyester-based products such as polyether ether ketone resin, polyphenylene sulfide resin, polyether sulfone resin, polysulfone resin, polyarylate resin, modified polyphenylene ether resin, polyacetal resin, polycarbonate resin, polybutylene terephthalate resin, and polyethylene terephthalate resin.
  • Sterylene resins such as resins, polystyrene resins and ABS resins, cyclic olefin polymers (COP), cyclic olefin copolymers (COC), polyolefin resins such as polypropylene and polyethylene, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene / ethylene copolymers ( ETFE), fluororesin such as tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), olefin elastomer such as ethylene propylene rubber (EPR)), styrene elastomer such as hydrogenated styrene thermoplastic elastomer (SEBS) , At least one of the group consisting of polyester-based elastomers, and is preferably a cyclic olefin polymer (COP), a cyclic olefin copolymer (COC), a polyolefin-based
  • At least one of a group consisting of a fluororesin such as an ethylene copolymer (ETFE), a tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), and an olefin-based elastomer such as ethylene propylene rubber (EPR)).
  • a fluororesin such as an ethylene copolymer (ETFE), a tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), and an olefin-based elastomer such as ethylene propylene rubber (EPR)
  • EPR ethylene propylene rubber
  • the thermoplastic resin is at least one selected from cyclic olefin polymers (COPs) and cyclic olefin copolymers (COCs), which have low water absorption, can form molded products with high dimensional accuracy, and have excellent moldability. Is preferable.
  • Cyclic olefin polymers (COPs) are cyclic olefins having at least one olefinic double bond in a cyclic hydrocarbon structure such as cyclopentene, norbornene, tetracyclo [6,2,11,8,13,6] -4-dodecene.
  • the cyclic olefin copolymer is an addition copolymer of a cyclic olefin and an ⁇ -olefin or the like or a hydrogenated product thereof, an addition polymer of a cyclic olefin and a cyclic diene and a hydrogenated product thereof.
  • the COP include cyclic olefin polymers as described in JP-A-1-168724 and JP-A-1-168725.
  • Examples of the COC include cyclic olefin copolymers as described in JP-A-60-168708, JP-A-6-136057, and JP-A-7-258362.
  • Examples of at least one type of resin selected from COP and COC include ZEONOR (registered trademark) and ZEONEX (registered trademark) manufactured by Zeon Corporation, APEL (registered trademark) and APO (registered trademark) manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. Etc. can be used.
  • the content of the thermoplastic resin in the resin composition may be in the range of 50 to 99% by mass or 55 to 97% by mass with respect to the total amount (100% by mass) of the resin composition. , 60 to 95% by mass, or 65 to 90% by mass.
  • any additive may be added, if necessary, as long as the purpose is not impaired.
  • the additives for example, carbon fibers relative intensity ratio I D / I G in the Raman spectrum is more than 0.6, furnace black, various carbon blacks such as acetylene black, carbon nanotubes, graphene, nano fullerene such as carbon, Inorganic fibrous reinforcing materials such as glass fiber, silica fiber, silica / alumina fiber, potassium titanate fiber, aluminum borate fiber, organic fibrous reinforcing material such as aramid fiber, polyimide fiber, fluororesin fiber, mica, glass beads, Inorganic fillers such as glass powder and glass balloons, mold release agents, antioxidants, heat stabilizers, light stabilizers, lubricants, ultraviolet absorbers, antifogging agents, antiblocking agents, slip agents, dispersants, antibacterial agents , Coloring agent, fluorescent whitening agent and the like.
  • thermoplastic resin contained in the resin composition and the additives other than the carbon fiber having a relative strength ratio ID / IG of 0.6 or less in the Raman spectrum varies depending on the type of the additive, but the entire resin composition. It may be 10% by mass or less, 5% by mass or less, 3% by mass or less, or 1% by mass or less with respect to the amount.
  • the resin composition according to the embodiment of the present invention comprises a thermoplastic resin and carbon fibers having a relative strength ratio ID / IG of 0.6 or less in the Raman spectrum, such as a thermal roll, a kneader, and a Banbury mixer.
  • the resin composition can be produced by kneading or melt-kneading using the kneading apparatus or the twin-screw kneading extruder of the above.
  • the temperature at which the thermoplastic resin is melted may be appropriately set depending on the type of resin, and may be, for example, in the range of 200 to 400 ° C.
  • a pellet-shaped resin composition may be produced, if necessary, using, for example, a pelletizer.
  • the surface resistance value of the resin composition according to the embodiment of the present invention is in the range of 1 ⁇ 10 2 ⁇ to 1 ⁇ 10 12 ⁇ .
  • the surface resistance value of the resin composition can be measured by molding the resin composition into, for example, a sheet.
  • the resin composition can be molded into a sheet of 100 mm ⁇ 100 mm ⁇ thickness 2 mm by, for example, a 130 ton injection molding machine.
  • the resin composition has sufficient conductivity and the relative intensity ratio of Raman spectrum ID /.
  • the resin composition can form a molded product having conductivity and low water absorption.
  • the surface resistance value of the resin composition according to the embodiment of the present invention is within the range of 1 ⁇ 10 2 ⁇ to 1 ⁇ 10 12 ⁇ , it has sufficient conductivity, so that it has high antistatic property and dust. Since the adsorption of dust is suppressed, it is possible to provide an optimum resin composition in the field of electrical and electronic fields, for example, for forming a transport and storage container for a semiconductor.
  • the surface resistance value of the resin composition is preferably in the range of 1 ⁇ 10 3 ⁇ to 1 ⁇ 10 11 ⁇ , and more preferably in the range of 1 ⁇ 10 4 ⁇ to 1 ⁇ 10 10 ⁇ . If the surface resistance value of the resin composition is less than 1 ⁇ 10 2 ⁇ , the discharge current may be too large to destroy the semiconductor element housed in the container formed by using the resin composition according to the embodiment of the present invention. There is. When the surface resistance value of the resin composition exceeds 1 ⁇ 10 12 ⁇ , the surface resistance value is too high, the conductivity is low, and it becomes difficult to exhibit excellent antistatic properties. The surface resistance value was measured by the measuring method of Examples described later.
  • the surface resistance value is less than 1 ⁇ 10 4 ⁇ as the surface resistance value measuring device, for example, a milliohm high tester 3540 (manufactured by Hioki Electric Co., Ltd.) is used, and a clip type lead 9287-10 (Hioki Electric Co., Ltd.) is used. Can be measured using.
  • a milliohm high tester 3540 manufactured by Hioki Electric Co., Ltd.
  • a clip type lead 9287-10 Hioki Electric Co., Ltd.
  • the surface resistance value is 1 ⁇ 10 4 ⁇ or more as the surface resistance value measuring device, for example, use High Resta UP (manufactured by Dia Instruments) and use a UA probe (2 deep needle probe, distance between probes 20 mm). , Probe tip diameter 2 mm) can be used for measurement.
  • High Resta UP manufactured by Dia Instruments
  • UA probe 2 deep needle probe, distance between probes 20 mm.
  • Probe tip diameter 2 mm can be used for measurement.
  • the water absorption rate of the molded product using the resin composition according to the embodiment of the present invention is preferably less than 0.042%, more preferably 0.041% or less, still more preferably 0.040%. It is as follows.
  • the container made of the resin composition suppresses the absorption and release of water in the container itself. Therefore, damage to electronic parts stored in the container due to moisture can be suppressed, and it can be suitably used in the electric and electronic field.
  • the molded product for measuring the water absorption rate is 100 mm ⁇ 100 mm ⁇ thickness formed by using the resin composition according to the embodiment of the present invention by, for example, a 130-ton injection molding machine (for example, manufactured by Sumitomo Heavy Industries, Ltd.). A 2 mm sheet can be used.
  • the water absorption rate of the molded product formed from the resin composition can be measured by the measuring method of Examples described later.
  • the resin composition according to the embodiment of the present invention is used to form a sheet sample of 100 mm ⁇ 100 mm ⁇ thickness 2 mm using a 130 ton injection molding machine, and this sheet sample is placed in water at 80 ° C. for 5 hours.
  • the flexural modulus of the bending test piece using the resin composition according to the embodiment of the present invention measured in accordance with ISO 178 is preferably in the range of 3.5 to 8.0 GPa, more preferably. Is in the range of 4.0 to 7.5 GPa, more preferably in the range of 4.2 to 7.0 GPa.
  • the flexural modulus of the bending test piece using the resin composition according to the embodiment of the present invention is in the range of 3.5 to 8.0 GPa, sufficient impact resistance can be obtained, for example, the resin composition.
  • the container made of the plastic can suppress damage to electronic parts and the like stored in the container.
  • the bending test piece for measuring the flexural modulus is 80 mm ⁇ 10 mm formed by, for example, a 130-ton injection molding machine (for example, manufactured by Sumitomo Heavy Industries, Ltd.) using the resin composition according to the embodiment of the present invention.
  • ⁇ A bending test piece having a thickness of 4 mm can be used.
  • the discharge current of the molded product using the resin composition according to the embodiment of the present invention is preferably less than 2.4 A, more preferably 2.3 A or less, still more preferably 2.2 A or less. , It is preferably 0.2 A or more, and more preferably 0.5 A or more. If the discharge current of the molded product using the resin composition according to the embodiment of the present invention is less than 2.4 A, the current to be discharged at one time is too large, and the resin composition according to the embodiment of the present invention is used.
  • the static electricity can be appropriately discharged without destroying the semiconductor element stored in the formed container, the adsorption of dust and dirt can be suppressed, and the circuit damage of the electronic component stored in the container can be suppressed.
  • the discharge current can be measured by the method of Examples described later.
  • the molded product for measuring the discharge current is 100 mm ⁇ 100 mm ⁇ thickness formed by using the resin composition according to the embodiment of the present invention by, for example, a 130-ton injection molding machine (for example, manufactured by Sumitomo Heavy Industries, Ltd.). A 2 mm sheet can be used.
  • Carbon fiber Carbon fiber (average fiber diameter 11 ⁇ m, average fiber length 6 mm, tensile elastic modulus 185 GPa, catalog value).
  • Carbon fiber Carbon fiber (average fiber diameter 8 ⁇ m, average fiber length 6 mm, tensile elastic modulus 220 GPa, catalog value).
  • the sheet sample was dried in a dryer at 90 ° C. for 24 hours. After drying, it was placed in a desiccator and cooled to room temperature (25 ° C. ⁇ 5 ° C.), and the weight W 1 (g) of the sheet sample was measured. Next, the sheet sample was immersed in deionized water at 80 ° C. for 5 hours, then placed in deionized water maintained at room temperature (25 ° C. ⁇ 5 ° C.) and cooled for 5 minutes, and the sheet sample was removed from the deionized water. After taking out, wiping the surface of the sheet sample and blowing off the moisture on the surface with an air gun, the weight W 2 (g) of the sheet sample was immediately measured.
  • the sheet formed by the injection molding machine using the resin compositions of Examples 1 to 4 contains carbon fibers having a relative strength ratio I D / IG of 0.6 or less in the Raman spectrum and a cyclic polyolefin polymer, and is injected.
  • the surface resistance value of the sheet formed by the molding machine is in the range of 1 ⁇ 10 2 ⁇ to 1 ⁇ 10 12 ⁇ , the water absorption rate is reduced to 0.040% or less, the water absorption is low, and the conductivity is excellent. Had sex.
  • the flexural modulus of the formed sheet using the resin compositions of Examples 1 to 4 was in the range of 3.5 to 8.0 GPa, and sufficient impact resistance was obtained.
  • the discharge current of the formed sheet using the resin compositions of Examples 1 to 4 is in the range of 0.2 A or more and less than 2.4 A, static electricity can be appropriately discharged, and adsorption of dust and dirt is suppressed. Therefore, it is possible to suppress circuit damage of electronic parts stored in the container.
  • the sheet formed by the injection molding machine using the resin composition of Comparative Example 1 had a low surface resistance value and an excessively large discharge current.
  • Comparative Examples 2 and 3 the relative intensity ratio I D / I G of the carbon fibers exceeded 0.6, although the surface resistance value is in the range of 1 ⁇ 10 2 ⁇ ⁇ 1 ⁇ 10 12 ⁇ , water The rate could not be reduced, and the discharge current was higher than that of the formed sheet using the resin compositions of Examples 1 to 4.
  • the resin composition of the present invention can be suitably used as a material for packaging materials for electronic parts such as semiconductor light emitting elements, containers, etc. in technical fields where low water absorption and conductivity are required, for example, in the electric and electronic fields. ..

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Abstract

導電性を有するとともに、低吸水性を有する樹脂組成物を提供する。 顕微ラマン分光法により測定したラマンスペクトルにおける、波数1560cm-1~1600cm-1の範囲内のピーク強度Iに対する波数1320cm-1~1370cm-1の範囲内のピーク強度Iの相対強度比(I/I)が0.6以下である炭素繊維と、熱可塑性樹脂を含み、表面抵抗値が1×10Ω~1×1012Ωの範囲内である、ことを特徴とする樹脂組成物である。

Description

樹脂組成物
 本発明は、樹脂組成物に関し、低吸水性及び導電性が求められる電気電子分野に用いられる容器等の形成に好適に用いられる樹脂組成物に関するものである。
 例えば半導体製造工程では、ウェハなどを搬送又は保管するために、樹脂組成物を用いて形成された半導体保管搬送用容器が使用されている。半導体ウェハなどの電子機器を保管搬送する容器に要求される性能としては、容器として機械的強度を有することと、容器内に保管される半導体などの電子部品を保護するために、静電気防止性及び低吸水性が求められる。静電気防止性を有する容器は、ごみや塵の吸着を抑制して、容器に収納する電子部品の回路破損等を抑制する。低吸水性を有する容器は、容器自体の水分の吸水や放出を抑制し、水分による容器に収納する電子部品の破損を抑制する。半導体集積回路の高密度化に伴い、容器に対する静電防止性及び低吸水性の要求はますます高まる傾向にある。
 電子部品を搬送又は保管する容器は、樹脂組成物を用いて形成されたものが多い。静電気防止性を有する容器を形成するために、容器を形成する樹脂組成物中のマトリックス樹脂自体の導電性を改善したり、樹脂組成物に導電性の高い炭素フィラー等を含有させることによって、容器の静電防止性を改善していた。
 例えば特許文献1には、環状オレフィンホモポリマーと、繊維状導電フィラーと、エラストマーとを含有する樹脂組成物が開示されている。特許文献1に記載された樹脂組成物は、環状オレフィンホモポリマーを含むことによって、樹脂組成物からアウトガスが発生するのを抑制し、繊維状導電フィラーによって、機械的強度及び導電性を付与し、静電防止性を改善する。しかしながら、特許文献1に記載された樹脂組成物は、低吸水性を改善していない。
特開2013-231171号公報
 本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、その解決課題は、導電性が求められる電気電子分野における容器等に好適に用いることができ、導電性を有するとともに、低吸水性を有する樹脂組成物を提供することにある。
 本発明者らは、上記実情に鑑み、鋭意検討した結果、ラマンスペクトルにおける相対強度比が特定の範囲の炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含む樹脂組成物により上述の課題を容易に解決できることを知見し、本発明を完成させるに至った。
 すなわち、本発明の要旨は、顕微ラマン分光法により測定したラマンスペクトルにおける、波数1560cm-1~1600cm-1の範囲内のピーク強度Iに対する波数1320cm-1~1370cm-1の範囲内のピーク強度Iの相対強度比(I/I)が0.6以下である炭素繊維と、熱可塑性樹脂を含み、表面抵抗値が1×10Ω~1×1012Ωの範囲内である、ことを特徴とする樹脂組成物に存する。
 本発明によれば、導電性が求められる電気電子分野における容器等の形成に好適に用いることができ、優れた導電性とともに、低吸水性を有する樹脂組成物を提供することができる。
 以下、本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。但し、本発明は、次に説明する実施形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変形して実施することができる。
 本発明の実施形態に係る樹脂組成物は、顕微ラマン分光法により測定したラマンスペクトルにおける、波数1560cm-1~1600cm-1の範囲内のピーク強度Iに対する波数1320cm-1~1370cm-1の範囲内のピーク強度Iの相対強度比(I/I)が0.6以下である炭素繊維と、熱可塑性樹脂を含み、表面抵抗値が1×10Ω~1×1012Ωの範囲内である。
 炭素繊維
 本発明の実施形態に係る樹脂組成物は、相対強度比(I/I)が0.6以下である炭素繊維と熱可塑性樹脂を含む。前記炭素繊維が、樹脂組成物中に、表面抵抗値が1×10Ω~1×1012Ωの範囲内となるように含まれているため、樹脂組成物から形成した成形物は、導電性を有するだけでなく、吸水性を低減することができる。
 顕微ラマン分光法により測定した炭素繊維のラマンスペクトルにおいて、波数1560cm-1~1600cm-1の範囲内に現れるピークは、炭素材料に共通して現れるピークであり、炭素繊維のグラファイト構造に由来するピークである。また、炭素繊維のラマンスペクトルにおいて、波数1320cm-1~1370cm-1の範囲内に現れるピークは、グラファイト構造の乱れや欠陥に由来するピークである。炭素繊維のラマンスペクトルにおいて、波数1560cm-1~1600cm-1の範囲内のピーク強度Iに対する波数1320cm-1~1370cm-1の範囲内のピーク強度Iの相対強度比I/Iは、ラマン値(R値)と称される場合があり、炭素繊維の黒鉛化度と相関がある。黒鉛化度が大きいほど、ラマン値(R値)は、小さい値となる。黒鉛化度が大きいほど、結晶性が高く、天然黒鉛に近い結晶子の配列となる。炭素繊維の相対強度比I/Iが、0.6を超えると、結晶性が低く、黒鉛化度が小さくなり過ぎて吸水率が高くなり、吸水性を低減することができない。炭素繊維の相対強度比I/Iは、0.6以下であり、好ましくは0.5以下であり、より好ましくは0.4以下であり、好ましくは0.12以上であり、より好ましくは0.13以上であり、さらに好ましくは0.14以上であり、よりさらに好ましくは0.15以上であり、特に好ましくは0.16以上である。炭素繊維の相対強度比I/Iの数値が小さくなりすぎると、黒鉛化度が大きくなり、炭素繊維が硬くなり、熱可塑性樹脂と炭素繊維を混錬する際に炭素繊維が破断するおそれがある。
 炭素繊維は、炭素繊維自体のラマンスペクトルであっても、樹脂組成物中の炭素繊維のラマンスペクトルであっても、樹脂組成物から形成された例えばシート等の成形物中の炭素繊維のラマンスペクトルであっても、顕微ラマン分光法によって測定することができる。これらのラマンスペクトルから、特定の波数範囲内におけるピーク強度と他の特定の波数範囲内におけるピーク強度の相対強度比を測定することができる。炭素繊維のラマンスペクトルは、後述する実施例の方法で測定することができ、顕微ラマン分光測定法により、顕微レーザーラマン分光分析装置(例えば、製品名:DXR2顕微レーザーラマンMicroscope)を用いて測定することができる。例えば樹脂組成物からなるペレット又は成形物中の炭素繊維のラマンスペクトルを測定する場合、組成物中に含まれる樹脂のラマンスペクトルを予め測定し、次いでペレット又は成形物のラマンスペクトルを測定し、両者のラマンスペクトルの差分スペクトルから、炭素繊維のラマンスペクトルを測定し、このラマンスペクトルから相対強度比I/Iを求めることができる。
 炭素繊維としては、ピッチ系炭素繊維、ポリアクリロニトリル(PAN)系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維、フェノール系炭素繊維などが挙げられる。炭素繊維は、黒鉛化の処理が比較的容易であり、所望のR値が得やすいため、ピッチ系炭素繊維を用いることが好ましい。
 炭素繊維は、黒鉛化処理されたものであってもよい。黒鉛化処理には種々の手法を用いることができる。例えば、不活性雰囲気中、1500℃~3500℃で加熱する方法が挙げられる。一般的に、黒鉛化処理の温度が高いと黒鉛化度は高くなる。所望のR値を得やすいことから、黒鉛化処理の温度は、2000℃~3500℃の範囲内であることが好ましい。
 炭素繊維は、ハンドリング性向上の観点からサイジング剤で束ねられたものであってもよい。サイジング剤は、炭素繊維を樹脂に分散させて付着させ、又は、炭素繊維に添加して、繊維を収束させる収束剤である。サイジング剤としては、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、及びこれらの混合物が挙げられる。有機材料から発生するアウトガスを低減するために、サイジング剤の添加量は、炭素繊維全体量100質量%に対して、3質量%以下であることが好ましい。炭素繊維がサイジング剤で収束されたものである場合には、収束された炭素繊維の繊維長が3~6mmであることが好ましい。
 炭素繊維の平均繊維径は、好ましくは3~15μmの範囲内であり、より好ましくは5~13μmの範囲内であり、さらに好ましくは7~12μmの範囲内である。炭素繊維の平均繊維径が3~15μmの範囲内であると、熱可塑性樹脂とともに混錬して樹脂組成物を得る際に、炭素繊維が破断しにくく、所望の表面抵抗値を有する成形物を形成することが可能となる。炭素繊維の平均繊維径は、光学顕微鏡にて、例えば10個の炭素繊維の短軸を測定し、その平均値から炭素繊維の平均繊維径を求めることができる。炭素繊維の平均繊維径は、カタログ値などの公知の値でもよく、測定値でもよい。
 炭素繊維の平均繊維長は、好ましくは1~10mmの範囲内であり、より好ましくは2~9mmの範囲内であり、さらに好ましくは3~8mmの範囲内であり、特に好ましくは3~7mmの範囲内である。炭素繊維の平均繊維長が1~10mmの範囲内であると、熱可塑性樹脂とともに混錬して樹脂組成物を得る際に、混錬し易く、また、炭素繊維が破断しにくく、所望の表面抵抗値を有する成形物を形成することが可能な樹脂組成物を得ることをできる。炭素繊維の平均繊維長は、光学顕微鏡にて、例えば10個の炭素繊維の長さを測定し、その平均値から求めた個数平均繊維長とすることができる。炭素繊維の平均繊維長は、カタログ値などの公知の値でもよく、測定値でもよい。
 樹脂組成物中の炭素繊維のアスペクト比は、好ましくは10以上であり、より好ましくは20以上であり、好ましくは3000以下であり、より好ましくは2000以下である。炭素繊維のアスペクト比が10未満の場合には、樹脂組成物中で炭素繊維同士がネットワークを形成しにくく、十分な導電性を有する成形物を形成できない場合がある。アスペクト比は、光学顕微鏡を用いて、炭素繊維の平均繊維長と平均繊維径からアスペクト比(平均繊維長/平均繊維径)を求めることができる。
 樹脂組成物中の炭素繊維の含有量は、樹脂組成物全体量(100質量%)に対して、好ましくは1~50質量%の範囲内であり、より好ましくは3~45質量%の範囲内であり、さらに好ましくは5~40質量%の範囲内であり、特に好ましくは10~35質量%の範囲内である。樹脂組成物中の炭素繊維の含有量が1~50質量%の範囲内であると、電気電子分野において使用する場合に、十分な導電性を有し、樹脂組成物から形成された成形物が所望の表面抵抗値を有し、例えば射出成形などの成形が容易となる。
 熱可塑性樹脂
 熱可塑性樹脂は、例えばポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリアリレート樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル系樹脂、ナイロン6、ナイロン66等のポリアミド系樹脂、ポリスチレン樹脂、ABS樹脂等のスチレン系樹脂、環状オレフィンポリマー(COP)、環状オレフィンコポリマー(COC)、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体(ETFE)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)等のフッ素樹脂、エチレンプロピレンゴム(EPR))等のオレフィン系エラストマー、水添スチレン系熱可塑性エラストマー(SEBS)等のスチレン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリウレタンエラストマー、ポリアミドエラストマー、シリコーンエラストマー、アクリルエラストマー等の熱可塑性エラストマーが挙げられる。これらの中でも、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリアリレート樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル系樹脂、ポリスチレン樹脂、ABS樹脂等のスチレン系樹脂、環状オレフィンポリマー(COP)、環状オレフィンコポリマー(COC)、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体(ETFE)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)等のフッ素樹脂、エチレンプロピレンゴム(EPR))等のオレフィン系エラストマー、水添スチレン系熱可塑性エラストマー(SEBS)等のスチレン系エラストマー、ポリエステル系エラストマーよりなる群からなる少なくとも1種であることが好ましく、環状オレフィンポリマー(COP)、環状オレフィンコポリマー(COC)、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体(ETFE)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)等のフッ素樹脂、エチレンプロピレンゴム(EPR))等のオレフィン系エラストマーよりなる群からなる少なくとも1種であることがより好ましく、環状オレフィンポリマー(COP)及び環状オレフィンコポリマー(COC)から選択される少なくとも一種であることが特に好ましい。
 熱可塑性樹脂は、低吸水性であり、寸法精度の高い成形物を形成することができ、成形性に優れる環状オレフィンポリマー(COP)及び環状オレフィンコポリマー(COC)から選択される少なくとも一種であることが好ましい。環状オレフィンポリマー(COP)は、シクロペンテン、ノルボルネン、テトラシクロ[6,2,11,8,13,6]-4-ドデセン等の環状炭化水素構造中に少なくとも一つのオレフィン性二重結合を有する環状オレフィンの開環(共)重合体又はその水素添加物である。環状オレフィンコポリマー(COC)は、環状オレフィンとα-オレフィン等との付加共重合体又はその水素添加物、環状オレフィンと環状ジエンの付加重合体及びその水素添加物である。COPは、例えば、特開平1-168724号公報、特開平1-168725号公報に記載されているような環状オレフィンポリマーが挙げられる。COCは、特開昭60-168708号公報、特開平6-136057号公報、特開平7-258362号公報に記載されているような環状オレフィンコポリマーが挙げられる。COP及びCOCから選択される少なくとも一種の樹脂としては、例えば日本ゼオン株式会社製のZEONOR(登録商標)、ZEONEX(登録商標)、三井化学株式会社製のAPEL(登録商標)、APO(登録商標)等を使用することができる。
 樹脂組成物中の熱可塑性樹脂の含有量は、樹脂組成物全体量(100質量%)に対して、50~99質量%の範囲内であればよく、55~97質量%の範囲内でもよく、60~95質量%の範囲内でもよく、65~90質量%の範囲内でもよい。
 その他の添加物
 本発明の実施形態に係る樹脂組成物は、必要に応じて、目的を損ねない範囲で、任意の添加物を加えてもよい。添加物としては、例えば、ラマンスペクトルにおける相対強度比I/Iが0.6を超える炭素繊維、ファーネスブラック、アセチレンブラックなどの各種のカーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラフェン、フラーレン等のナノカーボン、ガラス繊維、シリカ繊維、シリカ・アルミナ繊維、チタン酸カリウム繊維、ホウ酸アルミニウム繊維等の無機繊維状強化材、アラミド繊維、ポリイミド繊維、フッ素樹脂繊維等の有機繊維状強化材、マイカ、ガラスビーズ、ガラスパウダー、ガラスバルーン等の無機充填材、離型剤、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、滑剤、紫外線吸収剤、防曇剤、アンチブロッキング剤、スリップ剤、分散剤、防菌剤、着色剤、蛍光増白剤等が挙げられる。樹脂組成物に含まれる熱可塑性樹脂及びラマンスペクトルにおける相対強度比I/Iが0.6以下の炭素繊維以外の添加物の含有量は、添加物の種類によって異なるが、樹脂組成物全体量に対して10質量%以下でもよく、5質量%以下でもよく、3質量%以下でもよく、1質量%以下でもよい。
 樹脂組成物
 本発明の実施形態に係る樹脂組成物は、熱可塑性樹脂と、ラマンスペクトルにおける相対強度比I/Iが0.6以下の炭素繊維を、例えば熱ロール、ニーダー、バンバリーミキサー等の混錬装置又は二軸混錬押出機を用いて混錬又は溶融混錬し、樹脂組成物を製造することができる。樹脂組成物を製造する際に、熱可塑性樹脂を溶融する温度は、樹脂の種類によって適宜設定すればよく、例えば200~400℃の範囲内とすることができる。得られた樹脂組成物は、必要に応じて例えばペレタイザーを使用してペレット状の樹脂組成物を製造してもよい。
 表面抵抗値
 本発明の実施形態に係る樹脂組成物の表面抵抗値は、1×10Ω~1×1012Ωの範囲内である。樹脂組成物の表面抵抗値は、樹脂組成物を例えばシート状に成形し、このシートの表面抵抗値を測定することができる。樹脂組成物は、例えば130トンの射出成形機によって、100mm×100mm×厚さ2mmのシートに成形することができる。本発明の実施形態に係る樹脂組成物の表面抵抗値が1×10Ω~1×1012Ωの範囲内であれば、十分な導電性を有し、ラマンスペクトルの相対強度比I/Iが0.6以下の炭素繊維によって吸水率が低くなり、樹脂組成物によって、導電性と低吸水率を有する成形物を形成することができる。また、本発明の実施形態に係る樹脂組成物の表面抵抗値が1×10Ω~1×1012Ωの範囲内であれば、十分な導電性を有するため、静電気防止性が高く、塵やほこりの吸着が抑制されるので、電気電子分野において、例えば半導体の搬送収納容器を形成するために、最適な樹脂組成物を提供することができる。樹脂組成物の表面抵抗値は、好ましくは1×10Ω~1×1011Ωの範囲内であり、より好ましくは1×10Ω~1×1010Ωの範囲内である。樹脂組成物の表面抵抗値が1×10Ω未満であると、放電電流が大きすぎて、本発明の実施形態に係る樹脂組成物を用いて形成した容器に収納した半導体素子を破壊するおそれがある。樹脂組成物の表面抵抗値が1×1012Ωを超えると、表面抵抗値が高すぎて、導電性が低く、優れた静電防止性を発揮し難くなる。表面抵抗値の測定は、後述する実施例の測定方法により測定した。
 表面抵抗値の測定装置として、表面抵抗値が1×10Ω未満である場合には、例えばミリオームハイテスタ3540(日置電機株式会社製)を用い、クリップ型リード9287-10(日置電機株式会社製)を用いて測定することができる。
 表面抵抗値の測定装置として、表面抵抗値が1×10Ω以上である場合には、例えばハイレスタUP(ダイヤインスツルメント社製)を用い、UAプローブ(2深針プローブ、プローブ間距離20mm、プローブ先端直径2mm)用いて測定することができる。
 吸水率
 本発明の実施形態に係る樹脂組成物を用いた成形物の吸水率が、好ましくは0.042%未満であり、より好ましくは0.041%以下であり、さらに好ましくは0.040%以下である。本発明の実施形態に係る樹脂組成物からなる成形物の吸水率が0.042%未満と低吸水性であると、例えば樹脂組成物からなる容器は、容器自体の水分の吸水や放出が抑制され、水分による容器に収納する電子部品の破損を抑制することができ、電気電子分野において好適に利用することができる。吸水率を測定するための成形物は、例えば130トン射出成形機(例えば住友重機械工業株式会社製)により、本発明の実施形態に係る樹脂組成物を用いて形成された100mm×100mm×厚さ2mmのシートを用いることができる。樹脂組成物から形成した成形物の吸水率は、後述する実施例の測定方法により測定することができる。具体的には、本発明の実施形態に係る樹脂組成物を、130トン射出成形機を用いて100mm×100mm×厚さ2mmのシートサンプルを形成し、このシートサンプルを80℃の水中で5時間浸漬した後、室温に保った水中に入れて5分間おき、シートサンプルの表面の水を拭き取り、次いでエアーガンで表面の水分を吹き飛ばした後測定した重量と、水に浸漬前の重量の差を、水に浸漬前の乾燥重量で除した割合を吸水率として測定できる。
 曲げ弾性率
 本発明の実施形態に係る樹脂組成物を用いた曲げ試験片のISO 178に準拠して測定した曲げ弾性率は、好ましくは3.5~8.0GPaの範囲内であり、より好ましくは4.0~7.5GPaの範囲内であり、さらに好ましくは4.2~7.0GPaの範囲内である。本発明の実施形態に係る樹脂組成物を用いた曲げ試験片の曲げ弾性率が3.5~8.0GPaの範囲内であれば、十分な耐衝撃性を得ることができ、例えば樹脂組成物からなる容器は、容器内に収納する電子部品などの破損を抑制することができる。曲げ弾性率を測定するための曲げ試験片は、例えば130トン射出成形機(例えば住友重機械工業株式会社製)により、本発明の実施形態に係る樹脂組成物を用いて形成された80mm×10mm×厚さ4mmの曲げ試験片を用いることができる。
 放電電流
 本発明の実施形態に係る樹脂組成物を用いた成形物の放電電流は、好ましくは2.4A未満であり、より好ましくは2.3A以下であり、さらに好ましくは2.2A以下であり、好ましくは0.2A以上であり、より好ましくは0.5A以上である。本発明の実施形態に係る樹脂組成物を用いた成形物の放電電流が2.4A未満であれば、一時に放電する電流が大きすぎて、本発明の実施形態に係る樹脂組成物を用いて形成した容器に収納した半導体素子を破壊することなく、適度に静電気を放電でき、ごみや塵の吸着を抑制して、容器に収納する電子部品の回路破損等を抑制することができる。放電電流の測定は、後述する実施例の方法によって測定することができる。放電電流を測定するための成形物は、例えば130トン射出成形機(例えば住友重機械工業株式会社製)により、本発明の実施形態に係る樹脂組成物を用いて形成された100mm×100mm×厚さ2mmのシートを用いることができる。
 以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。また、本発明で用いた測定法及び評価方法は次のとおりである。
 (A)熱可塑性樹脂
 環状オレフィンポリマー:商品名:ZEONOR(登録商標)、日本ゼオン株式会社製
 (B)炭素繊維
 (B-1)炭素繊維:カーボンファイバー(平均繊維径10μm、平均繊維長6mm、引張弾性率631GPa、カタログ値)。
 (B-2)炭素繊維:カーボンファイバー(平均繊維径10μm、平均繊維長6mm、引張弾性率796GPa、カタログ値)。
 (B-3)炭素繊維:カーボンファイバー(平均繊維径11μm、平均繊維長6mm、引張弾性率900GPa、カタログ値)。
 (B-4)炭素繊維:カーボンファイバー(平均繊維径11μm、平均繊維長6mm、引張弾性率185GPa、カタログ値)。
 (B-5)炭素繊維:カーボンファイバー(平均繊維径8μm、平均繊維長6mm、引張弾性率220GPa、カタログ値)。
 実施例1~4、比較例1~3
 表1に示す配合で、(A)熱可塑性樹脂と(B)炭素繊維を二軸押出機(製品名:PCM-45、L/D=32(L:スクリュー長さ。D:スクリュー直径)、株式会社池貝製)を使用して、バレル温度260℃、スクリュー回転数100rpmにて、溶融混錬し、冷却後、切断して、実施例1~4及び比較例1~3の樹脂組成物からなるペレットを製造した。(B)炭素繊維を過度に破断しないために、スクリューの根本(L/D=0)から投入された(A)熱可塑性樹脂がL/D=12に設置されたニーディングエレメントに溶融された後、L/D=20から(B)炭素繊維を投入した。
 実施例4のみ、(A)熱可塑性樹脂と(B)炭素繊維をスクリューの根本(L/D=0)から投入した。
 得られた樹脂組成物のペレットを90℃の乾燥機内で5時間乾燥した。
 乾燥後の樹脂組成物のペレットを用いて、130トン射出成形機(製品名:SE130D、住友重機械工業株式会社製)を使用して、100mm×100mm×厚さ2mmのシートサンプル及び曲げ弾性率試験用の試験片(ISO規格、80mm×10mm×厚さ4mm、曲げ試験片)を製造した。130トン射出成形機のシリンダ温度を260℃とし、金型温度を60℃とした。
 (1)炭素繊維のラマンスペクトルにおける相対強度比I/I
 シートサンプルに含まれる(B)炭素繊維の顕微ラマン分光法によるラマンスペクトルを測定した。
 装置名;DXR2顕微レーザーラマン Microscope(Termo Fisher SCIENTIFIC社製)
 レーザー波長:532nm
 レーザー出力レベル:1.0mW
 グレーティング:900lines/mm
 ベースラインは左端:2100~1800cm-1、右端:1100~600cm-1の範囲で最もラマンスペクトルにおけるピーク強度が低い波数位置をベースラインの端とした。各実施例及び比較例の樹脂組成物から得られたシートサンプルのラマンスペクトルから波数1560cm-1~1600cm-1の範囲内のピーク強度Iに対する波数1320cm-1~1370cm-1の範囲内のピーク強度Iの相対強度比I/Iを求めた。結果を表1に示す。
 (2)炭素繊維のアスペクト比
 樹脂組成物のペレットを260℃でヒートプレスした直径30mm×厚さ0.05mmの薄片を光学顕微鏡(製品名:OPTIPHOT-2、Nicon社製)を使用して画像解析し、10個の炭素繊維の長軸と短軸を測定し、長軸の平均値を平均繊維長とし、短軸の平均値を平均繊維径とした。結果を表1に示す。
 (3)表面抵抗値
 (3-1)サンプルシートの表面抵抗値が1×10Ω未満である場合には、ミリオームハイテスタ3540(日置電機株式会社製)を使用し、クリップ型リード9287-10(日置電機株式会社製)を使用して測定した。シートサンプルに、1~2mmφ程度の大きさで銀ペーストを塗布して電極を形成し、この電極にクリップ型リードを接続して表面抵抗値を測定した。印加電圧は以下のようにして測定した。
 (3-2)サンプルシートの表面抵抗値が1×10Ω以上である場合には、ハイレスタUP(ダイヤインスツルメント社製)を使用し、UAプローブ(2深針プローブ、プローブ間距離20mm、プローブ先端直径2mm)を使用して測定した。シートサンプルに、UAプローブのコンタクトピン先端に導電ゴム(体積低効率:5Ω・cm)を導電性接着剤で取り付けて、シートサンプル表面との接触を安定させて測定した。UAプローブに導電性ゴムを取り付けることにより、測定対象表面の粗さ等に起因する接触面積の変動が少なくなるため、表明抵抗値を正確かつ安定して測定することができる。結果を表1に示す。
 表面抵抗値:1×10Ω未満の場合は、印加電圧:1V
 表面抵抗値:1×10Ω以上1×1010Ω未満の場合は、印加電圧:10V
 表面抵抗値:1×1010Ω以上1×1014Ω未満の場合は、印加電圧:100V
 (4)吸水率
 シートサンプルを90℃の乾燥機で24時間乾燥させた。乾燥後、デシケータに入れて室温(25℃±5℃)まで冷却し、シートサンプルの重量W(g)を測定した。
 次に、シートサンプルを80℃の脱イオン水中に5時間浸漬した後、室温(25℃±5℃)の温度に維持した脱イオン水中に入れて5分間冷却し、シートサンプルを脱イオン水中から取り出し、シートサンプルの表面を拭き取り、エアーガンで表面の水分を吹き飛ばした後、速やかにシートサンプルの重量W(g)を測定した。
 80℃の脱イオン水に浸漬する前のシートサンプルの重量W1から浸漬後のシートサンプルの重量W2を差し引いて、80℃の脱イオン水に浸漬する前のシートサンプルの重量W1で除した割合を吸水率として求めた。具体的には、下記式(1)により吸水率を求めた。結果を表1に示す。
 吸水率(%)=(W-W)/W×100   (1)
 (5)曲げ弾性率
 ISO 178に準拠して、各実施例及び比較例の樹脂組成物から形成した曲げ弾性率試験用の試験片を、万能試験機(製品名:TISY-2600、TISY社製)を使用して測定した。結果を表に示す。
 (6)放電電流
 チャージプレートモニター(MODEL700A、ヒューグルエレクトロニクス社製)に、射出成形したサンプル(100mm×100mm×厚さ2mm)を置き、チャージプレート上のサンプルに1000Vを印加したのち、20pFの静電容量でグランドからフロートさせた。次に、終端をグランドに接続した銅ワイヤーをサンプルに接触して放電させ、ナノ秒オーダーで振幅を伴う電流が発生し、次第に減衰した。このとき最も高い電流値を放電電流とした。放電電流を、電流プローブ(CT-1、Tektronix社製)及びデジタルオシロスコープ(製品名:LC584A、レクロイ社製)で測定した。測定は1つのシートサンプルについて、10回繰り返し、放電電流の平均値を求めた。結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 実施例1~4の樹脂組成物を用いて射出成形機により形成したシートは、ラマンスペクトルにおける相対強度比I/Iが0.6以下である炭素繊維と、環状ポリオレフィンポリマーを含み、射出成形機で形成したシートの表面抵抗値が1×10Ω~1×1012Ωの範囲内であり、吸水率が0.040%以下に低下し、低吸水性を有するとともに、優れた導電性を有していた。実施例1~4の樹脂組成物を用いて形成シートの曲げ弾性率は、3.5~8.0GPaの範囲内であり、十分な耐衝撃性を得ていた。また、実施例1~4の樹脂組成物を用いて形成シートの放電電流は、0.2A以上2.4A未満の範囲内であり、適度に静電気を放電でき、ごみや塵の吸着を抑制して、容器に収納する電子部品の回路破損等を抑制することができる。
 比較例1の樹脂組成物を用いて射出成形機により形成したシートは、表面抵抗値が低く、放電電流が大きくなりすぎた。比較例2及び3は、炭素繊維の相対強度比I/Iが0.6を超えており、表面抵抗値は1×10Ω~1×1012Ωの範囲内であるものの、吸水率を低減することができず、放電電流も実施例1~4の樹脂組成物を用いて形成シートよりも高くなった。
 本発明の樹脂組成物は、低吸水性及び導電性が要求される技術分野、例えば電気電子分野において、半導体発光素子などの電子部品の包装材、容器等の材料として好適に利用することができる。

Claims (6)

  1.  顕微ラマン分光法により測定したラマンスペクトルにおける、波数1560cm-1~1600cm-1の範囲内のピーク強度Iに対する波数1320cm-1~1370cm-1の範囲内のピーク強度Iの相対強度比(I/I)が0.6以下である炭素繊維と、熱可塑性樹脂を含み、表面抵抗値が1×10Ω~1×1012Ωの範囲内である、ことを特徴とする樹脂組成物。
  2.  前記炭素繊維の相対強度比(I/I)が0.12以上である、請求項1に記載の樹脂組成物。
  3.  前記炭素繊維のアスペクト比が10以上である、請求項1又は2に記載の樹脂組成物。
  4.  前記樹脂組成物全体に対して、前記炭素繊維の含有量が1~50質量%である、請求項1~3のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
  5.  前記熱可塑性樹脂が、環状オレフィンポリマー及び環状オレフィンコポリマーから選択される少なくとも一種である、請求項1~4のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
  6.  ISO 178に準拠して測定した曲げ弾性率が3.5~8.0GPaである、請求項1~5のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
     
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