JPH0361704B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明はカーボンブラツク含有合成樹脂組成
物に係わるものである。 合成樹脂は紫外線によつてラジカルが発生し、
その連鎖反応によつて合成樹脂が劣化することは
よく知られている。この劣化を防止するため、合
成樹脂にカーボンブラツクを少量添加することに
より紫外線をカーボンブラツクに吸収させ、合成
樹脂自体の劣化を防止することが行なわれてい
る。そしてこのような処理を受けた合成樹脂は、
電気材料、電気器具、更には太陽熱利用温水器、
或いは農業用フイルム等、紫外線に暴露される個
所に使用される器具、部品の材料に広く使用され
ている。 ところが、カーボンブラツクは導電性の良い物
質であるため、これを合成樹脂に少量でも配合す
ると、合成樹脂の特性の一つである電気絶縁性の
低下をきたす。以下電気絶縁性を単に絶縁性と略
称する。）このため電気用合成樹脂のように、高
い絶縁性を要求される分野では、紫外線による劣
化防止のためにカーボンブラツクを添加しても絶
縁性が低下しないカーボンブラツクが要望され
る。 この要望を満たすため、従来、この分野ではチ
ヤンネルブラツクが多く利用されてきた。チヤン
ネルブラツクは一般に粒子径が小さく、粒子径分
布もシヤープであるため着色力に優れ、また揮発
分含有量が多いためか、合成樹脂に配合した場
合、高い絶縁性が得られるカーボンブラツクであ
つた。 ところが最近、チヤンネルブラツクは原料であ
る天然ガスの供給の減少、ならびに製造時、多量
の媒塵を発生して大気を汚染するので、次第にそ
の生産が中止されるようになつてきた。このため
チヤンネルブラツクの入手は困難となつてきてお
り、またその価格も上昇している。 このような理由により、合成樹脂に配合し、高
い黒度で、しかも絶縁性を低下させないカーボン
ブラツクとして、チヤンネルブラツクにかわり、
フアーネス法によるカーボンブラツク、所謂フア
ーネスブラツクを使用しようとする傾向がでゝき
た。 かゝる背景下、本発明者等は優れた特性を備え
たカーボンブラツク含有合成樹脂組成物を得るた
め鋭意研究を重ねた結果、適切なカーボンブラツ
クストラクチヤーを有し、かつイオン性導電物質
を低減し、更にカーボンブラツク粒子表面の酸素
化合物の組成と量をコントロールしたカーボンブ
ラツクを合成樹脂に配合するときは、その組成物
は紫外線による劣化を充分防止できる黒度を有
し、かつ従来のフアーネスブラツクを配合した合
成樹脂が有する絶縁性より大巾に向上されること
を見出し、本発明に到達した。 本発明はカーボンブラツクを配合することによ
り、紫外線による劣化を防止するとともに、高い
絶縁性を有する合成樹脂組成物を提供することを
目的とするものである。 そしてこの目的は本発明に従い、灰分が１重量
％以下、CO₂／CO比（重量比）が0.35以下、全
酸素量が25mg／ｇ以上、全酸素量／比表面積が
0.10以上、ジブチルフタレート吸収値が70〜140
c.c.／100ｇのカーボンブラツクを合成樹脂に配合
することによつて達成される。 以下、本発明を詳細に説明する。 本発明において、合成樹脂（以下単に樹脂と略
称する）に配合するカーボンブラツク（以下単に
CBと略称する）の一つのの性質はCB中のイオン
性導電物質を可能な限り低減させることにある。 イオン性導電物質としては、Na，Ｋ，Ca等の
アルカリ金属やアルカリ土類金属等があり、これ
らを含有したCBを樹脂に配合すると樹脂の絶縁
性が低下する。これはイオン性導電物質が、吸水
性大であるため、これを含有したCBを樹脂に配
合すると、樹脂自体の吸水性が増大し、その結
果、絶縁性を低下するものと考えられる。 このイオン性導電物質を低減させるためには、
CB製造時の原料油の吟味、急冷時に使用するス
プレー水の吟味、添加物の吟味などにより達成さ
れる。また製造炉から製出したCBを水洗或いは
酸洗いすることによつても達成される。更に上記
製造時の原料、スプレー水、添加物等の吟味と、
水洗、酸洗い等とを組合わせることによつても達
成できる。 CB中に存在するイオン性導電物質の含量は、
そのCBを750℃において空気中で４〜６時間焼成
したときに残る灰分量で表わされ、本発明配合物
のCBの灰分量は1.0重量％以下であることが必要
である。好ましいのは0.5重量％以下である。 本発明において、合成樹脂に配合されるCBに
要求されるもう一つの性質はCBの表面性状をコ
ントロールすることである。CBの表面性状は揮
発分組成で表わすことができる。 CBの揮発分組成としては一酸化炭素（以下CO
と記す）、二酸化炭素（以下CO₂と記す）等があ
る。本発明で配合されるCBの揮発分組成として
は、CO₂／CO比（重量比）が0.35以下であるこ
とが必要である。好ましいのは0.30以下である。
また揮発分含量としてはCO₂およびCOから換算
して得られる全酸素含量を25mg／ｇ以上とし、ま
たこの全酸素含量を、このCBの比表面積で除し
た単位表面積当りの酸素含量の値（以下全酸素
量／比表面積という）が0.10以上であることが必
要である。好ましいのは0.13以上にすることであ
る。 上記の揮発分組成は、一定量の乾燥したCBを
耐熱性の試料管に入れ、10^-2mmＨｇまで減圧した
後、950℃に加熱した電気炉に装着し、30分間揮
発分を脱離し、これを全量、タンクに集め、混合
した後、ガスクロマトグラフイーによつてガスの
組成および量を測定し、CO₂／CO比（重量比）
及び全酸素量／比表面積を算出する。 比表面積はBET法によつて測定したものであ
る。即ち低温窒素吸着装置ソープトマチツク−
1800（イタリヤ、カルロ・エルバ社製）を用い、
低温窒素吸着法によりCBの窒素吸着量を測定し、
これからBETの式を用い、多点法により算出し
たものである。 上記本発明で規定する揮発分組成および量の
CBを得るには種々の方法があるが、良好なのは、
例えばオゾン酸化後、200〜450℃、好ましくは
250〜400℃の範囲内の温度のもと空気気流中で熱
処理する方法、又はNO₂ガスによる酸化処理後、
200〜450℃、好ましくは250〜400℃の温度で、不
活性ガス（例えば窒素）或いは空気気流中にて
NOを脱離する方法である。 また、CBのストラツチヤーはジブチルフタレ
ート（以下DBPと略称する）を用いて、JIS−Ｋ
−6221−Ａ法に準拠して測定されるDBP吸収量
で表わされる。 本発明の組成物で用いられるCBはそのDBP吸
収量が70〜140c.c.／100ｇの範囲のものである。
DBP吸収量が70c.c.／100ｇ未満のCBを樹脂に配
合すると、CBの分散性が極めて悪く、樹脂組成
物の引張り強度や曲げ強度などの低下が起り、ま
た樹脂組成物の表面にブツが発生する。 一方DBP吸収量が140c.c.／100ｇを越えると、
CB自体の黒板が低下し、これを樹脂に配合した
場合、樹脂の黒度を所望の水準に維持できないだ
けでなく、可塑剤や熱安定剤等を配合した合成樹
脂においては、これら添加物の吸収量が多くなる
ため、樹脂組成物が硬くなり乃至は脆くなるな
ど、好ましくない面が多くでゝくる。 本発明組成物における樹脂としては、塩化ビニ
ルホモポリマー、塩化ビニル共重合体のような塩
化ビニル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン
などのポリオレフイン系樹脂、ポリスチレン系樹
脂、ポリエステル樹脂などの熱可塑性樹脂が用い
られ、良好な絶縁性を有し、かつ紫外線劣化防止
に有効な組成物を得ることができる。なお、本発
明組成物は、それに用いた樹脂において、通常用
いられる酸化防止剤、その他の安定剤、可塑剤、
助剤などの添加物を併せて配合してもよい。 本発明の組成物において、CBの配合量は、過
多になれば絶縁性付与効果が低下してくるし、ま
た過少になると絶縁性付与効果および紫外線によ
る劣化防止がなくなるので、その配合量は一般的
には0.05〜５重量％、好ましくは0.1〜２重量％
の範囲内となるよう配合するのがよい。 樹脂にCBを配合した後は、これを充分混練し
た上で、所望の形状に成形する。この混練は樹脂
の融点付近で熱溶融し、混合することにより行な
われる。混練装置としては、ミキシングロール、
インターナルミキサー、バンバリミキサー又は押
出方式混練機など、従来知られている如何なる型
のものでも使用できる。 このようにして得られた本発明組成物からの製
品は、従来のものに比し極めて高い絶縁性を有
し、また紫外線による樹脂の劣化防止にも優れた
適性を示す。 次に本発明の実施例および比較例を示す。 実施例１〜８および比較例１〜７ これらの例では、樹脂として次の２種のものを
用いた。 (1)試料１ ビニカ2513クリヤー (2)試料２ ビニカＡ−300 (1)および(2)はいずれも三菱モンサント化成(株)
製のポリ塩化ビニル樹脂であり、ビニカは同社
登録商標である。 また、CBとしては次の４種を用いた。 (1)試料１三菱化成工業(株)製オイルフアーネスブラ
ツク＃950B (2)試料２三菱化成工業(株)製オイルフアーネスブラ
ツク＃2300B (3)試料３ (4)試料４ 上記試料３および４は試料１および２と同様の
製造条件で製造したオイルフアーネスブラツクで
あり、ただ、製造時のスプレー水の種類と添加助
剤の量を変え、灰分量を、試料１および２の範囲
で変えたものである。 これら試料１〜４は後記表１に示す条件で
NO₂又はO₃で表面処理を行つた。 NO₂ガスによる表面処理は内径2.5cm、長さ100
cmの吸着層をもつた円筒形吸着装置にCBを61cm
の長さ充填し、CB層の温度を100℃とした後、窒
素で稀釈して9.6％濃度としたNO₂ガス40c.c.／分
と空気160c.c.／分をCB層に通し、NO₂の吸着を行
なつた。 後記表１において、ガス吸着程度について大と
表示したのは４〜５時間、中の表示は3.5時間、
小の表示は２〜３時間、NO₂吸着処理を行つた
ものである。 またオゾン（O₃）による表面処理はCB50ｇを
内径10cm、長さ15cmの円筒形キルンに入れ、この
キルンを9rpmで回転させながら空気とオゾンの
混合ガス（オゾン6000ppm）に接触させることに
よつて行つた。後記表１において、ガス吸着程度
について大と表示したのは、10時間、中と表示し
たのは、7.3時間、小と表示したのは６時間吸着
処理を行つたものである。 NO₂およびオゾンによりそれぞれ表面処理し
たCBは、次に内径2.5cm、長さ50cmの加熱処理装
置に移し、下部より50c.c.／分の空気又は窒素ガス
を導入しながら、表１に示した温度で30分間加熱
処理した。 ここで得られたCBの物性は表１に示した通り
である。 CBを樹脂に配合するには、先ずジオクチルフ
タレート1.917ｇとアライドケミカル社製低分子
量ポリエチレン（Mw3500）0.833ｇをホツトプ
レート上で溶融混合して得られるベヒクルと
CB0.75ｇをフーバーマーラーに取り、150ポンド
の荷重をかけ、100回転づつ６回混練し、CB配合
ペーストをつくる。次に上記樹脂試料ビニカ2513
クリヤー又はビニカＡ−300 50ｇに上記ペースト
0.7ｇを配合する。配合はビニカ2513クリヤーの
場合は120〜130℃、ビニカＡ−300の場合は130〜
140℃に加熱した２本ロールミルを用い、５分間
充分に混練した後、厚さ約３mmのシート状にして
取出した。このシートを160℃に加熱したプレス
機を用い、200Kg／cm²の押圧力で１分間加圧、成
形して、100mm×100mm×１mmの平板を作成した。 このようにして得られた平板に帯電している電
気を除去するため、平板の両面をアルミ箔で覆
い、アースされている金属板にのせ、温度25℃、
湿度60％の雰囲気下、20時間放置した後、体積固
有抵抗を測定し、この値からVR向上率を算出し
た。その結果を表１に示す。 体積固有抵抗は、平板（試験片）を固有抵抗率
測定電極〔レジステイビテイ セル
（RESISTIVITY CELL−16008A）ヒユレツト
パツカード社（HEWLETT PACKRD
LTD.）製〕内に設置し、抵抗計〔ナイ レジス
タンス メーター4329A（HIGH REGISTANCE
METER 4329A）横河・ヒユレツト パツカー
ド社製〕を用い、温度25℃、湿度60℃の雰囲気で
抵抗を測定し、下記式に従い算出した。 体積固有抵抗＝Ｓ×測定した試験片の抵抗値／ｔ ｓ：上記固有抵抗率測定電極の電極面積 ｓ：試験片の厚さ VR向上率（％）はこの目的に通常用いられて
いる従来のCB配合樹脂組成物の体積固有抵抗値
を100％として算出した。すなわち、実施例１〜
５および比較例１〜５においては比較例３を、ま
た、実施例６〜８および比較例６〜７においては
比較例６を夫々100％として算出した。

【表】

【表】 表１のCBの種類、樹脂の種類は、さきにそれ
ぞれ説明したものを指す。 なお、上に説明し、実施例に挙げたところは本
発明の理解を助けるための代表的例示に係わるも
のであり、本発明はこれら例示に制限されるもの
ではなく、発明の要旨内でその他の変更例をとる
ことができるものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 灰分が１重量％以下、CO₂／CO比（重量比）
   が0.35以下、全酸素量が25mg／ｇ以上、全酸素
   量／比表面積が0.10以上、ジブチルフタレート吸
   収値が70〜140c.c.／100ｇのカーボンブラツクを合
   成樹脂に配合してなる合成樹脂組成物。