JPH04273104A - 導電性複合体およびその製造方法 - 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】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は，熱安定性で電気抵抗値
が再現性のよい正特性温度係数（以下ＰＴＣと略す）を
示す導電性複合体およびその製造方法に関するものであ
る。 【０００２】 【従来の技術】ＰＴＣとは，特定の温度領域において電
気抵抗値が温度の上昇と共に急激に増加する性質を示す
係数であり，従来，ＰＴＣを示す導電性組成物として，
ポリエチレンやポリプロピレンあるいはナイロンなどの
結晶性ポリマーに，カーボンブラックや金属粉末を混合
して得られる組成物が知られている。しかしながら，従
来のものは，熱安定性に欠けＰＴＣの再現性が悪いとい
う問題があった。そこで，熱安定性でＰＴＣの再現性の
よい導電性複合体を得る方法として，例えば，分子量２
０〜４０万のポリエチレンとカーボンブラックを混合し
てペレット化した後，射出成形して得た成形物に電子線
を照射し，ＰＴＣを示す導電性架橋ポリマーを得る方法
が特開昭６１−２１８１１７号公報に開示されている。 また，ポリエチレン等の有機高分子とカーボンブラック
を溶融混合し，それを微粉砕し電子線を照射した後マト
リックスポリマーとブレンドして成形した導電性ポリマ
ー組成物を得る方法が特開昭６２−１６７３５８号公報
に開示されている。 【０００３】これらの方法では，成形前あるいは成形後
に電子線などの放射線を照射することによりポリマーを
架橋させ，熱安定化させてＰＴＣの再現性を向上させて
いた。しかし，ポリマーを均一に架橋させることは難し
く，　その結果，熱安定性でＰＴＣの再現性のよいもの
が得にくかった。また，ポリマーを均一に架橋させるた
めには，線源，強度，エネルギー，および照射方法の選
択が非常に難しくまた工程が複雑になるという問題があ
った。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】そこで，本発明の課題
は，熱安定性でＰＴＣの再現性のよい導電性複合体およ
び該複合体を容易に得ることができる導電性複合体の製
造方法を提供することにある。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明者らは，上記課題
を解決すべく鋭意研究した結果，耐熱性に優れた超高分
子量ポリオレフィンに後述するような特定の炭素繊維を
混在させた組成物よりなる複合体は，熱安定性でＰＴＣ
の再現性がよいということを見い出し，また，このよう
な導電性複合体を後述するような方法で容易に製造する
ことができるという知見を得，本発明に到達した。 【０００６】すなわち，　本発明の要旨は，　主成分が
超高分子量ポリオレフィンと繊維長が０．２〜５０ｍｍ
である炭素繊維とからなる複合体であって，２５℃での
体積抵抗が１００Ωｃｍ以下であり，　電気抵抗値が正
特性温度係数を示すことを特徴とする導電性複合体であ
り，このような導電性複合体は，　超高分子量ポリオレ
フィン，繊維長が０．２〜５０ｍｍである炭素繊維およ
びラテックスを水に分散させて水性スラリーを調製し，
得られた水性スラリーに高分子凝集剤を添加して固形分
を凝集させ，凝集した固形分を成形することによって製
造することができる。 【０００７】以下，本発明について詳しく説明する。本
発明の導電性複合体は，２５℃での体積抵抗が１００Ω
ｃｍ以下の抵抗値を示し，０〜２００℃の操作温度範囲
において，　Ｒ１５値が１０以上またはＲ１００　値が
１００以上を示すもの，　特にＲ１５値が１０以上およ
びＲ１００　値が１００以上を示すものが好ましい。こ
こで，Ｒ１５値とは０〜２００℃の操作温度範囲におい
て抵抗率増加が最も大きい１５℃の温度範囲における最
初と最後の抵抗率の比を表し，　Ｒ１００　値とは０〜
２００℃の操作温度範囲において抵抗率増加が最も大き
い１００℃の温度範囲における最初と最後の抵抗率の比
を表したものである。 【０００８】本発明における導電性複合体は，　その主
成分が超高分子量ポリオレフィンと炭素繊維とからなり
，超高分子量ポリオレフィンとしては，例えば，エチレ
ン，プロピレン，１−ブテン，１−ヘキセン，１−オク
テン，１−デセン，１−ドデセン，４−メチル−１−ペ
ンテンなどのα−オレフィンの単独重合体，または共重
合体あるいはこれらの混合物等が用いられ，　これらの
うちエチレンの単独重合体が特に好ましい。超高分子量
ポリオレフィンの分子量は１００万以上，特に３００〜
８００万が好ましい。分子量が１００万未満の場合には
，熱安定性でＰＴＣの再現性のよいものが得られ難い。 また，あまりに高分子過ぎると成形性が悪くなる。 【０００９】本発明で用いらる超高分子量ポリオレフィ
ンの粒径は，１０〜８００μｍのものが好ましく使用さ
れる。粒径が１０μｍ未満のものは二次凝集をおこしや
すく，また，８００μｍを超えるものを使用すると十分
な強度を有する複合体が得られ難い。超高分子量ポリオ
レフィンの含有量は１０〜９９．５重量％，特に２０〜
９６重量％が好ましく，１０重量％未満では十分な強度
の複合体が得れ難く，９９．５重量％を超えると十分な
導電性を有する複合体が得られ難い。 【００１０】本発明で使用される炭素繊維としては，ア
クリロニトリル系繊維，ピッチ系繊維，フェノール系繊
維またはレーヨン系繊維等を炭素化して得られる炭素繊
維が用いられ，アクリロニトリル系繊維を炭素化して得
られる高強度，高弾性率の炭素繊維が特に好ましい。炭
素繊維の平均長さは０．２〜５０ｍｍのものを使用する
。平均長さが０．２ｍｍより短い場合は，十分な強度が
得られ難く，平均長さが５０ｍｍを超える場合は，水性
媒体中に分散し難い。また，繊維のアスペクト比（長さ
対直径の比）が４０より大きいものを使用することが好
ましい。アスペクト比が４０以下の場合は十分な強度が
得られ難い。すなわち，繊維の長さが０．５〜１６ｍｍ
で直径が１３〜２５μｍのものを使用することが特に好
ましい。また炭素繊維を用いた複合体はＰＴＣを示すと
同時に機械的強度も高くなる。 【００１１】導電性複合体中の炭素繊維の含有量は，　
通常０．５〜９０重量％，　特に３〜７０重量％とする
のが好ましい。０．５重量％未満では十分な導電性が得
られ難く，また９０重量％を超えると導電性複合体の強
度が弱くなるとともに成形しにくくなる。 【００１２】次に，本発明の導電性複合体の好ましい製
造例について説明する。超高分子量ポリオレフィン，炭
素繊維およびラテックスを水性媒体中で十分撹拌してき
れいに分散しているのを確認した後，高分子凝集剤を加
え水性スラリー中の固形分を不安定化させて凝集させて
固形分を回収し，脱水，乾燥した後，後述する方法で固
形分を成形して導電性複合体を得る。固形分を凝集させ
て回収する際，シートマシンにより固形分をシートにし
て回収すると，シート状複合体を得る場合は好適である
とともに後の工程が容易である。 【００１３】ここで使用されるラテックスは，合成ある
いは天然のポリマーが水に分散したものが用いられ，こ
のようなラッテクスとしては，乳化重合によって製造さ
れるアクリル系ポリマーラテックス，エチレン系不飽和
基を有するモノマーのホモポリマーまたはコポリマーあ
るいはこれらのポリマー誘導体のラテックス等が挙げら
れる。ラテックス中のポリマーは水性スラリー中の固形
分を回収するときに固形分を結合または接着させる役割
を果たす。ラテックスの水性スラリーへの添加量は，固
形分で複合体中の０．１〜１０重量％となるようにする
のが好ましい。０．１重量％未満では十分な強度の導電
性複合体が得られ難く，　１０重量％を超えると凝集剤
の使用量が多くなり経済的でない。 【００１４】また，高分子凝集剤は水性スラリー中の固
形分を不安定化させて凝集させる役割を果たす。高分子
凝集剤は，　天然あるいは合成のポリマーで，　室温ま
たはそれ以下の温度（４０℃以下）においてフィルム形
成性のポリマーであることが好ましい。特に湿式積層マ
ット形成プロセスを経る場合には，　その温度において
フィルム形成性であるポリマーを用いることが好ましい
。 【００１５】高分子凝集剤としては，部分的に加水分解
したポリアクリルアミド，ポリアクリル酸ソーダ，ポリ
アクリロニトリル部分加水分解物，変性カチオン性ポリ
アクリルアミド，ジアルキルアミノエチルメタアクリレ
ート重合体，ビニルイミダゾリン重合体，ジアリールア
ミン重合体が挙げられる。高分子凝集剤の添加量は固形
分で複合体の重量の０．１〜１０重量％となるようにす
るのが好ましい。０．１重量％未満および１０重量％を
超える場合は，十分な強度の導電性複合体が得られ難い
。 【００１６】成形条件は，温度：超高分子量ポリオレフ
ィンの融点〜融点＋５０℃，　特に融点〜融点＋３０℃
，プレス圧：１００〜１５００ｋｇ／ｃｍ２，　　特に
１２０〜１０００ｋｇ／ｃｍ２　，プレス時間：０．２
〜９００秒間，　特に０．５〜４００秒間とするのが好
ましい。成形時の温度が融点より低いと十分な強度が得
られ難く，融点＋５０℃より高い温度では超高分子量ポ
リオレフィンが炭素繊維の表面を覆ってしまい十分な導
電性が得られ難い。プレス圧が１００ｋｇ／ｃｍ２　よ
り低く，　プレス時間が０．２秒より短い場合は十分な
強度が得られ難く，　プレス圧が１５００ｋｇ／ｃｍ２
を超える場合は燃費がかかり経済的でない。プレス時間
が９００秒を超えると成形サイクルが長くなり経済的で
ない。 【００１７】 【実施例】次に，実施例を用いて本発明を具体的に説明
する。 実施例１ 超高分子量ポリエチレン微粉末（ＰＥ−ＣＯＭＰ−１４
０７，東洋インキ社製）９ｇ，カーボンファイバーチョ
ップドストランド（繊維長：３ｍｍ，ＨＴＡ−Ｃ３−Ｐ
Ｌ，東邦レーヨン社製）１ｇ，ラテックス（ＳＦＣ−５
５，大日本インキ社製，固形分３重量％）１０ｇを水１
ｌ中に入れ，５分間攪拌して水性スラリーを調製した。 得られた水性スラリーに高分子凝集剤（ＵＦ−１０５，
ユニチカ社製，固形分０．０５重量％）１００ｇを加え
固形分を凝集させてマットを得，このマットを乾燥し，
金型に充填して１５０℃，１５０ｋｇ／ｃｍ２で３０秒
間プレスを行い，加圧下冷却して導電性複合体を得た。 得られた導電性複合体の特性値を表１に示す。 【００１８】実施例２ 超高分子量ポリエチレン微粉末（ＰＥ−ＣＯＭＰ−１４
０７，東洋インキ社製）８ｇ，カーボンファイバーチョ
ップドストランド（繊維長：３ｍｍ，ＨＴＡ−Ｃ３−Ｐ
Ｌ，東邦レーヨン社製）２ｇに変更した以外は実施例１
と同様にして導電性複合体を得た。得られた導電性複合
体の特性値を表１に示す。 【００１９】実施例３ 炭素繊維をカーボンファイバーチョップドストランド（
繊維長：６ｍｍ，ＨＴＡ−Ｃ６−ＰＬ，東邦レーヨン社
製）に変更した以外は実施例１と同様にして導電性複合
体を得た。得られた導電性複合体の特性値を表１に示す
。 【００２０】 【表１】 　　　　　　【００２１】 【発明の効果】以上のように本発明の導電性複合体は，
熱安定性で電気抵抗値が再現性のよいＰＴＣを示す。し
たがって，　電子デバイスなどのヒューズとして，　あ
るいは，　面状発熱体などに最適に用いられる。また，
本発明方法によれば導電性複合体を容易に製造すること
ができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　主成分が超高分子量ポリオレフィンと
   繊維長が０．２〜５０ｍｍである炭素繊維とからなる複
   合体であって，２５℃での体積抵抗が１００Ωｃｍ以下
   であり，　電気抵抗値が正特性温度係数を示すことを特
   徴とする導電性複合体。
2. 【請求項２】　　超高分子量ポリオレフィン，繊維長が
   ０．２〜５０ｍｍである炭素繊維およびラテックスを水
   に分散させて水性スラリーを調製し，得られた水性スラ
   リーに高分子凝集剤を添加して固形分を凝集させ，凝集
   した固形分を成形することを特徴とする請求項１記載の
   導電性複合体の製造方法。