JPH06889B2 - ポリフエニレンサルフアイド樹脂組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明はポリフエニレンサルフアイド樹脂（以下ＰＰＳ
という）にカーボンブラツクを分散せしめた導電性ある
いは帯電防止性組成物の改良に関するものである。

＜従来の技術＞ ＰＰＳに導電性粉末、例えば導電性カーボンブラツクを
分散させた射出成形可能な樹脂組成物については従来か
ら知られている（特開昭６０−８３３５）。この場合、
ＰＰＳとしてはＡＳＴＭ−Ｄ１２３８−７０Ｔで定める
メルトインデクサー（オリフイスの径0.0825インチ、長
さ0.315インチ）にて、３１５℃、５kgの荷重下で５０
〜８００ｇ／１０分の範囲のメルトフローレイトを有す
るものが対象となつている。

一方、従来用いられた導電性カーボンブラツクとして
は、通常、アセチレンブラツク、サーマルブラツク、フ
アーネスブラツク、ケツチエンブラツク等が一般的であ
つた。

＜発明が解決しようとする問題点＞ ところが、上述のような高粘度のＰＰＳに通常の導電性
カーボンブラツクを添加すると、その添加量に応じた導
電性あるいは帯電防止性を示すＰＰＳ組成物を与える
が、いずれの場合もＰＰＳの持つ優れた成形性、高い機
械的強度等の特性がカーボンブラツク添加量に応じ、か
なりあるいは決定的に損なわれてしまうという欠点があ
つた。この問題は、上記高粘度のＰＰＳにおけるカーボ
ンブラツクの均一分散性が不十分であることに起因して
いる。また、カーボンブラツクの導電性が低いために、
用途によつては大量に添加しなければならないことも一
因となつている。

本発明は従来のカーボンブラツク分散ＰＰＳ組成物の場
合とは異なり、高導電性または高い帯電防止性を有しな
がら、ＰＰＳの機械的強度の低下が少なく、かつ射出成
形や押出成形等の加工性の容易なＰＰＳ組成物を提供す
ることを目的とする。

＜問題点を解決するための手段＞ 本発明は、まず第一段階として、ＡＳＴＭ−Ｄ１２３８
−７０Ｔで定めるメルトインデクサーにて、３１５℃、
５kgの荷重下で、2.5〜１０kg／１０分なる範囲内のメ
ルトフローレイトを有するＰＰＳ(A)１００重量部にＤ
ＢＰ吸油量が４００ml／１００ｇ以上で、かつニツケル
とバナジユウムの合計含有量が２００ppm以下の導電性
カーボンブラツク４〜４５重量部を分散させた樹脂組成
物(B)を得る。次いで、第二段階として、同じく上記条
件で測定されたメルトフローレイトが１０〜１５００ｇ
／１０分なる範囲内にあるＰＰＳ(C)と(B)を重量比Ｂ／
Ｃで0.1〜４なる範囲で配合せしめることによつて、導
電性または高い帯電防止性のＰＰＳ組成物が提供され
る。

本発明の第一段階で使用するＰＰＳは、ＡＳＴＭ−Ｄ１
２３８−７０Ｔで定められるメルトインデクサー（径0.
0825インチ、長さ0.315インチのオリフイスを有する）
にて、３１５℃、５kgの荷重下で、メルトフローレイト
2.5〜１０kg／１０分の範囲、好ましくは３〜８kg／１
０分の範囲にあることが必要である。このメルトフロー
レイトが2.5kg／１０分より小さくなると高濃度のカー
ボンブラツクの場合、練込み時の流動性が不良となり、
均一分散が得られず好ましくない。また、１０kg／１０
分より大きくなると、最終ＰＰＳ組成物の機械的強度が
損なわれ好ましくない。

次に、本発明に使用するカーボンブラツクとして、ＤＢ
Ｐ吸油量が４００ml／１００ｇ以上でかつニツケルとバ
ナジユウムの合計含有量が２００ppm以下の導電性カー
ボンブラツクを必要とするが、かかるカーボンブラツク
はＰＰＳ組成物に練込んだ場合、従来のカーボンブラツ
クよりも高い導電性あるいは高い帯電防止性を与える。
なお、ＤＢＰ吸油量とはＡＳＴＭ−Ｄ２４１４−７９に
規定された吸油量を意味する。このカーボンブラツクの
ＤＢＰ吸油量が４００ml／１００ｇより小さくなると、
高導電性のＰＰＳ組成物を得るには多量に添加せねばな
らず、その分、最終組成物としての成形性、機械的強度
が損なわれるので好ましくない。本発明が対象とするカ
ーボンブラツクについてはＤＢＰ吸油量の上限は制限し
ていないが、製造上の都合から、実際は７５０ml／１０
０ｇ以下が適当である。

さらに、本発明対象のカーボンブラツクに含まれるニツ
ケルとバナジユウムについては、その合計量が２００pp
m以下、より好ましくはバナジユウム分８０ppm以下、ニ
ツケル分４０ppm以下が必要である。

通常、カーボンブラツクに含まれる重金属にはニツケ
ル、バナジユウムの他に、鉄、マンガン、クロム、銅、
コバルト等があるが、ニツケル、バナジユウムを規定す
ることによつて、他の重金属の含有量も実際上制限され
るので、本発明ではニツケル、バナジユウムの合計量を
指標として規定する。この合計量が２００ppmより多く
なると、ＰＰＳが重金属がイオンの影響を受け、カーボ
ンブラツクの分散性が悪くなり、組成物の成形性が著し
く低下する。本発明では該カーボンブラツクをＰＰＳ樹
脂(A)１００重量部に対し、４〜４５重量部混練りして
分散せしめて組成物(B)を得る。該カーボンブラツクの
添加量が４重量部より少ないと、最終のＰＰＳ組成物と
して、導電性はもとより、帯電防止性をも充分保つこと
が困難となり、好ましくない。一方、４５重量部より多
くなると、第一段階での混練作業性やカーボンブラツク
分散性が悪くなると共に、最終のＰＰＳ組成物の機械的
強度を保つためのコンパウンド条件（Ｂ／Ｃ重量比、装
置条件等）が狭くなつて、均一分散が困難になる他、Ｂ
／Ｃ比が４に近い場合、カーボンブラツクの導電性付与
効果も１０^０Ω・cmレベルになり、飽和に近く、多重添
加の割には増加効果が少ない。

次に、本発明の第二段階で使用するＰＰＳ(C)は前記の
メルトフローレイト測定条件で、メルトフローレイトが
１０〜１５００ｇ／１０分なる範囲にあることを必要と
する。特に好ましくは、３０〜１０００ｇ／１０分の範
囲である。Ｃのメルトフローレイトが１０ｇ／１０分よ
り小さくなると、カーボンブラツク高濃度の場合、組成
物の成形時の流動性が不良となり、同時にカーボンブラ
ツクの分散性も悪くなり、好ましくない。一方、１５０
０ｇ／１０分を越えると、最終組成物の機械的強度の面
で好ましくない。

本発明が対象となるＰＰＳ(A)およびＰＰＳ(C)のＰＰＳ
とはポリ（パラーフエニレンサルフアイド）、ポリ（メ
ターフエニレンサルフアイド）およびポリ（パラーフエ
ニレンサルフアイド＋メターフエニレンサルフアイド）
等を包含する。これらのＰＰＳそれ自体は周知であり、
市場から容易に入手し得るものである。また、これらＰ
ＰＳを主成分とし、他に少量成分として、ポリサルホ
ン、ポリエーテルサルホン、ポリアリルサルホン、ポリ
アリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、
芳香族ポリエステル樹脂、ポリエーテルエーテルケトン
などの公知の熱可塑性重合体を併用することができる。
さらに当然ながら、ＡおよびＣについて、本発明で規定
するメルトフローレイトの範囲内に保たれる限りにおい
て、適当な充填材を添加して強化、熱膨張抑制、摺動性
付与、耐熱性向上、寸法安定化等の効果を与えることも
できる。これらの効果は特にＣに添加することにより発
揮される。この他、炭酸リチユウム等の熱安定剤や普通
に用いられる着色剤も適宜用いることができる。充填材
としては、特に限定しないが耐熱性の優れた繊維材料や
固体微粉末が有効である。繊維材料としては硝子繊維、
カーボン繊維、スチール繊維、黄銅繊維、チタン酸カリ
ユウムウイスカー等の耐熱、耐久性の優れたものが用い
られる。また、固体微粉末としては、グラフアイト粉
末、タルク粉末、炭酸カルシユウム粉末、コロイダルシ
リカ、石英粉末、二硫化タングステン、二硫化モリブデ
ン、窒化ホウ素、フエライト粉末、マグネタイト粉末等
が好適に用いられる。これら充填材のうち、カーボン繊
維、スチール繊維、黄銅繊維、グラフアイト粉末、タル
ク粉末、炭酸カルシユウム粉末は本発明対象のカーボン
ブラツクと併用すると、導電性または帯電防止性の面か
ら、カーボンブラツク添加量を減少させ得る効果があ
る。かかる効果を発揮させるためには、組成物(B)に含
まれるカーボンブラツク量の0.3〜５倍重量の上記導電
性増大充填材をＰＰＳ(C)に分散させておくか、ＢとＣ
の混練り時に添加することが好ましい。この添加量がカ
ーボンブラツク量の0.3倍重量より少ないと導電化の面
での寄与はほとんど期待できない。また、５倍重量より
多くなると多くの場合、これら充填材によるマイナス効
果（混練り性低下、成形性低下、コストアツプ等）が大
きくなり好ましくない。

本発明の第二段階では、ＢとＣとをＢ／Ｃ重量比で0.1
〜４なる範囲で混練りさせることによつて所望の導電性
または帯電防止性のＰＰＳ組成物を形成させる。Ｂ／Ｃ
重量比が0.1より小さくなると、多くの場合、成形品の
帯電防止性（体積固有抵抗値が１０^３〜１０^９Ω・cmの
範囲をいう）にばらつきが大きくなり好ましくない。一
方、Ｂ／Ｃ重量比が４より大きくなると導電性（体積固
有抵抗値が１０^３Ω・cm以下をいう）は満たされ易い
が、多くの場合成形品の機械的強度が実用上不充分とな
る。ここでＢは少なくともＰＰＳ樹脂とカーボンブラツ
クを含有する組成物であるが、ＣはＰＰＳ樹脂そのもの
の場合と、更に他の物質を含有する組成物の場合があ
る。

そして本発明において「Ｃの重量」といえば、ＣがＰＰ
Ｓのみの場合はそのＰＰＳの重量を指し、Ｃが組成物の
場合は組成物の重量を指す。

本発明の第一段階および第二段階での混練りには、通常
の方法、例えばバンバリーミキサー等によるバツチ式混
練り機で混練り後粉砕するかあるいはヘンシエルミキサ
ーでドライブレンド後、押出機で連続的に混練り押出し
てペレツトに成形するか、または粉砕して不定形粒状に
する方法が採用できる。

＜実施例＞ 次に実施例により詳細に説明する。

実施例および比較例に記すメルトフローレイト、体積固
有抵抗およびアイゾツト衝撃強度の測定方法は次のとお
りである。

(1) メルトフローレイト ＡＳＴＭ−Ｄ１２３８−７０Ｔで定めるメルトイデクサ
ーにて、３１５℃、５kgの荷重下で測定。

(2) 体積固有抵抗 タケダ理研ＴＲ ６８７７ コンピユーテイング・デジ
タル・マルチメーターを用いて、形状：直径４０mm、厚
さ３mmなる円板のサンプルを面荷重５kg／cm²、雰囲気
１８℃４０％ＲＨで測定。

(3) アイゾツト衝撃強度 ＡＳＴＭ−Ｄ２５６ ＭethodＡにて、形状：12.7×12.
7×62.5mm（ノツチ付き）なるサンプルを２３℃で測
定。

実施例１、２および３ メルトフローレイトがそれぞれ2.5、5.0、１０kg／１０
分なるＰＰＳ（ライトン、フイリツプス社製）各１０kg
（樹脂Ａ）に対し、ＤＢＰ吸油量４８０ml／１００ｇ、
ニツケル分１５ppm、バナジウム分５０ppmなる導電性カ
ーボンブラツク（ライオンアクゾ製、ＥＣ−ＤＪ６０
０）を各１kg（樹脂Ａ１００重量部に対し１０重量部）
をヘンシエルミキサーで混合したのち、４０mm押出機に
て、加熱、混練し、ストランド状に押出し、水冷後カツ
ターに通して、ペレツト化し、樹脂組成物Ｂ（３種）を
得た。この時の混練りペレタイジング性は低速ではある
が、いずれもサージングおよびガツト切れなく安定して
おり、作業性は可であつた。続いてメルトフローレイト
が１００ｇ／１０分なるＰＰＳ６０重量部とガラス繊維
４０重量部からなるＰＰＳ組成物(C)（ライトンＲ−
４、フイリツプス社製）に前記各組成物Ｂを、重量比Ｂ
／Ｃが0.3になるようにヘンシエルミキサーで混合した
のち、前記同様４０mm押出機にてペレタイジングして、
前記Ｂに対応したＰＰＳ組成物３種（実施例１、２、
３）を得た。このときのペレタイジング性はいずれもほ
ぼ安定しており、混練り時の流動安定性は可ないし良で
あつた。得られたＰＰＳ組成物の体積固有抵抗、引張強
度およびアイゾツト衝撃強度は表−１の通り、帯電防止
性ＰＰＳ樹脂組成物として有用なる物性を示した。

比較例１および２ 前記実施例に対し、メルトフローレイトが本発明の範囲
外である2.3および１２kg／１０分なるＰＰＳ（フイリ
ツプス社製）を樹脂Ａとして、以下、前記実施例と同様
な条件で組成物Ｂを経て組成物Ｃとの混練りで最終組成
物を得た結果を表−１に示す。比較例１の場合（メルト
フローレイト2.3kg／１０分）は、カーボンブラツク練
込み作業性が悪く、カーボンブラツク分散製の十分均一
なものは得られず、引張強度および緩衝強度は不十分で
あつた。一方、比較例２の場合（メルトフローレイト１
２kg／１０分）はカーボンブラツク分散性は十分であつ
たが、強度は満足なものに至らなかつた。

実施例４および５ 樹脂Ａとして、メルトフローレイト5.0kg／１０分なる
ＰＰＳ（ライトンＶ−１）を１０kg準備し、これに実施
例１〜３と同じ導電性カーボンブラツク３kgをヘンシエ
ルミキサーで混合し、続いて４０mm押出機で加熱混練り
し、ホツトカツトにより顆粒状組成物Ｂを得た。一方、
メルトフローレイト１０ｇ／１０分と１０００ｇ／１０
分なる２種のＰＰＳ（フイリツプス社製）を準備し、そ
れぞれＰＰＳ６０重量部とガラス繊維（グラスロン・チ
ヨプド・ストランドＣＳ−０６−ＭＡ−４９７、旭フア
イバーグラス（株）製）４０重量部の割合で両者をヘン
シエルミキサーにて配合、４０mm押出機にてペレタイズ
して組成物Ｃを２種（各５kg）作製した。これら組成物
Ｃ５kgに対し、組成物Ｂをそれぞれ2.5kg配合（Ｂ／Ｃ
比：0.5）し、以下実施例１〜３と同様にして、最終組
成物（実施例４および５）を得た。評価結果は表−１の
通り、導電性ＰＰＳ樹脂組成物として優れている。

比較例３ 実施例４および５に対し、組成物ＣのＰＰＳのメルトフ
ローレイトが７ｇ／１０分なる例を実施例４および５と
同様の条件で導電性樹脂組成物を試作したところ、組成
物ＢとＣの混練り時の流動安定性が不良のため、カーボ
ンブラツクが均一に分散せず、強度の低いものしか得ら
れなかつた。

実施例６ 樹脂Ａとして、メルトフローレイト2.5kg／１０分なる
ＰＰＳ3.5kgに対し、実施例１〜３と同じ導電性カーボ
ンブラツク1.5kgを実施例１〜３と同様にして組成物Ｂ
を得た。一方、メルトフローレイト１５００ｇ／１０分
なるＰＰＳ６０重量部に対し前実施例と同じく、ガラス
繊維４０重量部を配合、ペレタイズして組成物Ｃ５kgを
得た。これに上記組成物Ｂ2.5kgを配合（Ｂ／Ｃ比：0.
5）し、以下実施例１〜３と同様にして、最終組成物を
得た。結果を表−１に示すごとく、体積固有抵抗１０^１
Ω・cmレベルに達し、強度レベルも実用性高く、導電性
ＰＰＳ組成物として優れたものであつた。

比較例４ 実施例６において、組成物Ｃ中のＰＰＳのメルトフロー
レイトだけを１８００ｇ／１０分に変えた場合を試作し
た。この結果、最終組成物の引張りおよび衝撃に対する
強度は本発明範囲のものに比べて、一段と低いものであ
つた。

実施例７ 実施例２において、用いる導電性カーボンブラツクを、
ＤＢＰ吸油量４２０ml／１００ｇ、ニツケル分４０pp
m、バナジウム分１４０ppmなる特性のものに変えた以外
は、すべて同様に試作した組成物を得た。表−１に示す
ごとく、該組成物は帯電防止性ＰＰＳ組成物として優れ
た強度レベルを有した。

比較例５ 実施例２において、導電性カーボンブラツクをＤＢＰ吸
油量３５０ml／１００ｇ、ニツケル分４０ppm、バナジ
ウム分１４０ppmなる物性のものに変えた以外はすべて
同様にして試作した。この結果は表−１に示す通り、本
発明の実施例に比べ体積固有抵抗がかなり低いものもの
であつた。

比較例６ 実施例２において、導電性カーボンブラツクをＤＢＰ吸
油量４１０ml／１００ｇ、ニツケル分１８０ppm、バナ
ジウム分６２０ppmなる特性のものに変えた以外はすべ
て同様にして、組成物を試作したところ、第一段階のカ
ーボンブラツク練込み作業性および第二段階の組成物Ｂ
と組成物Ｃとの混練時流動安定性が悪く、サージング、
ガツト切れ多発し、得られた最終組成物の強度も十分で
はなかつた。

実施例８ 実施例２において、導電性カーボンブラツクの添加量を
樹脂Ａ１０kgに対し、0.4kg（樹脂Ａ１００重量部に対
し４重量部）を添加した点および組成物Ｂと組成物Ｃと
の重量比Ｂ／Ｃを４に変えた以外はすべて実施例２と同
様にして組成物を試作した。結果を表−１に示すごと
く、帯電防止性樹脂組成物として、低い体積固有抵抗値
と好ましい強度を有する。

実施例９ 実施例５において、樹脂Ａ１０kgに対し導電性カーボン
ブラックの添加量を4.5kg（樹脂Ａ１００重量部に対し
４５重量部）に変更した点および組成物Ｂと組成物Ｃと
の重量比Ｂ／Ｃを４に変更した点を除いて、すべて実施
例５と同様にして、ＰＰＳ樹脂組成物を試作した。表−
１に示すごとく、カーボンブラツク練込み作業性は低速
なるも一方可であり、分散状態がほぼ均一であるため強
度レベルも可であつた。

比較例７ 実施例８において、導電性カーボンブラツクの添加量を
樹脂Ａ１０kgに対し、0.3kg（樹脂Ａ１００重量部に対
し３重量部）に変更した点以外はすべて実施例８と同様
に試作したところ、表−１の通り体積固有抵抗および強
度のレベルは不満足なものであつた。

比較例８ 実施例９において、樹脂Ａ１０kgに対し導電性カーボン
ブラツクの添加量を5.0kg（樹脂Ａ１００重量部に対し
５０重量部）に変更した点以外はすべて実施例９と同様
に試作したところ、表−１に示すごとくカーボンブラツ
クの分散不良を生じたために、強度の低いものであつ
た。

比較例９ 実施例９において、組成物Ｂと組成物Ｃとの重量比Ｂ／
Ｃを0.08に変更した点を除いてすべて実施例９と同様に
して試作したところ、表−１に示すごとく体積固有抵抗
値は１０^５〜１０^１０Ω・cmの範囲でばらつき、かつ強
度もばらつき大きく、本発明のレベルに比して劣る結果
であつた。

比較例１０ 実施例８において、組成物Ｂと組成物Ｃとの重量比Ｂ／
Ｃを５に変更した点を除いて、すべて実施例８と同様に
して試作した。この結果は表−１の通り、体積固有抵抗
値は１０^４〜１０^７Ω・cmの範囲でばらつき、かつ引張
強度も低いレベルでばらつきが大きく、本発明のレベル
よりかなり劣る結果であつた。

＜発明の効果＞ 本発明により、ＰＰＳの成形流動性および機械的強度の
低下を少なくして、かつ少ないカーボンブラツクの添加
量で高い導電性（体積固有抵抗値１０^０Ω・cmレベル）
あるいは高い帯電防止性（体積固有抵抗値１０^３Ω・cm
レベル）のＰＰＳ組成物を得ることができるので従来の
耐熱性導電性樹脂組成物の場合とは異なり、その機械的
強度および成形加工性が優れている。従つて、本発明の
ＰＰＳ樹脂組成物は種々の用途に適用することができ
る。例えば、面発熱体、スイツチ等の導電性材料、電磁
波障害を避ける必要のある電子機器やＩＣ等の包装材
料、さらにＶＴＲ、ビデオデイスク、コンパクトデイス
ク用メカ部品の成形用材料、帯電防止性材料等への応用
など多くの分野において利用することができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ＡＳＴＭ−Ｄ１２３８−７０Ｔで定めるメ
   ルトインデクサーにて、３１５℃、５kgの荷重下で、2.
   5〜１０kg／１０分のメルトフローレイトを有するポリ
   フエニレンサルフアイド樹脂(A)１００重量部に対し、
   ＤＢＰ吸油量が４００ml／１００ｇ以上で、かつニツケ
   ルとバナジユウムの合計量が２００ppm以下の導電性カ
   ーボンブラツク４〜４５重量部を分散させて得た樹脂組
   成物(B)と上記条件で測定されたメルトフローレイト１
   ０〜１５００ｇ／１０分なるポリフエニレンサルフアイ
   ド樹脂(C)が重量比、Ｂ／Ｃ0.1〜４なる組成で有するこ
   とを特徴とするポリフエニレンサルフアイド樹脂組成
   物。