JPH11269403A - カーボンブラック及びそのポリマー組成物 - Google Patents

カーボンブラック及びそのポリマー組成物

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JPH11269403A JP9397498A JP9397498A JPH11269403A JP H11269403 A JPH11269403 A JP H11269403A JP 9397498 A JP9397498 A JP 9397498A JP 9397498 A JP9397498 A JP 9397498A JP H11269403 A JPH11269403 A JP H11269403A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ゴムや樹脂等のポリマー成分への分散性に優
れたカーボンブラック、及びそのカーボンブラックをポ
リマー成分に配合して高抵抗域における抵抗安定性の優
れたポリマー組成物、を提供する。 【解決手段】 窒素吸着比表面積(N2SA)が60〜125
m2/g、造粒粒子の硬さが2.0〜9.0g/粒、トルエン
着色透過度が90%以上の特性を有するポリマー成分へ
の分散性に優れたカーボンブラック。及び該カーボンブ
ラックをポリマー成分に配合して比抵抗が104 〜10
10Ω・cm以上の高抵抗域における抵抗安定性の優れたポ
リマー組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ゴムや樹脂等のポ
リマー成分への分散性に優れたカーボンブラック及びそ
のカーボンブラックを配合して抵抗安定性、特に比抵抗
が104 〜1010Ω・cmの高抵抗域における抵抗安定性
に優れたポリマー組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】カーボンブラックの導電性を利用してゴ
ムや樹脂等のポリマー成分に配合した導電性ゴム組成物
あるいは導電性樹脂組成物等は、電子機器類の静電防止
や電磁波シールド材等として有用されている。カーボン
ブラックの導電性能はカーボンブラックの物理化学的性
状によって異なり、一般にカーボンブラック粒子の大き
さ(比表面積)、ストラクチャー、カーボンブラック粒
子表面の吸着物質や粒子内部の結晶度等によって支配さ
れ、粒子径が小さく(比表面積が大きく)、ストラクチ
ャーあるいは結晶度が高く、吸着物質が少ないほど、導
電性が向上するといわれている。
【0003】そこで、本出願人はゴム成分や樹脂成分と
の親和性が良好で優れた導電性を付与するカーボンブラ
ックとして、窒素吸着比表面積180m2/g以下、圧縮D
BP吸油量85ml/100g 以上の特性領域にあって、脱気
開始温度500℃以上、真比重値1.840以下の選択
的特性を有する導電性カーボンブラックを提案(特開昭
61−111368号公報)した。
【0004】また、特開平6−116501号公報に
は、非晶性耐熱樹脂100重量部にヨウ素吸着量が52
〜72mg/g、DBP吸油量が152〜182ml/100g 、
24M4DBP吸油量が100ml/100g 以上で、トルエン
着色透過度が85%以上のファーネスブラックを20〜
40重量部含有してなる耐熱導電性樹脂組成物が開示さ
れている。この発明によれば高温加熱下での寸法安定性
に優れ、また表面抵抗値で1×105 Ω未満の導電性が
付与されるとしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
OA用のロールやIC関連機器の包装、運搬用のゴム材
料あるいは樹脂材料として、高抵抗域例えば比抵抗が1
4 〜1010Ω・cm程度の高抵抗域あるいはそれ以上の
レベルにおいて安定な電気抵抗を示すゴム組成物や樹脂
組成物のニーズが高まっている。通常、このような高抵
抗域においての抵抗安定性を図ることは、カーボンブラ
ックが準導電性物質であることから電気抵抗が急激に減
少し始める、いわゆるパーコレーション領域での抵抗の
安定性が要求されることとなるので極めて困難である。
【0006】そこで、本発明者は比抵抗が104 〜10
10Ω・cmの高抵抗域において安定な抵抗特性を示すポリ
マー組成物について研究を進めた結果、カーボンブラッ
クの比表面積、造粒特性及び表面性状等を特定すること
によりゴム成分や樹脂成分への分散性能が向上し、安定
な分散状態を維持し得ることを見出した。更に、カーボ
ンブラックが安定な分散状態で均一にゴム組成物や樹脂
組成物中に分布する結果抵抗変化が少なく、安定な抵抗
特性を示すことを確認した。
【0007】本発明は上記の知見に基づいて開発された
もので、その目的はポリマー成分への分散性能に優れた
カーボンブラック、及び該カーボンブラックを配合し
た、例えばOA用のロールやIC関連機器の包装、運搬
用等のゴム材料あるいは樹脂材料等として好適に用いる
ことのできる比抵抗が104 〜1010Ω・cmの高抵抗域
における抵抗安定性に優れたポリマー組成物を提供する
ことにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明によるカーボンブラックは、窒素吸着比表面
積(N2SA)が60〜125m2/g、造粒粒子の硬さが2.0
〜9.0g/粒、トルエン着色透過度が90%以上の特性
を有することを構成上の特徴とする。
【0009】また、本発明のポリマー組成物は、ポリマ
ー成分に窒素吸着比表面積(N2SA)が60〜125m2/g、
造粒粒子の硬さが2.0〜9.0g/粒、トルエン着色透
過度が90%以上の特性を有するカーボンブラックを配
合してなり、比抵抗が104〜1010Ω・cmの高抵抗域
において優れた抵抗安定性を備えることを構成上の特徴
とする。
【0010】
【発明の実施の形態】上記構成におけるカーボンブラッ
クの各特性は、以下の測定方法によって得られる値が用
いられる。 窒素吸着比表面積(N2SA);ASTM D3037−88
“Standard Test Methods for Carbon Black-SurfaceAr
ea By Nitrogen Adsorption”Method Bによる。 造粒粒子の硬さ;JIS K6221−82「ゴム用カーボ
ンブラックの試験方法」6.3.3 項による。 トルエン着色透過度;JIS K6221−82「ゴム用カ
ーボンブラックの試験方法」6.2.4 項による。
【0011】本発明においてポリマー成分に配合するカ
ーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)の値を60〜
125m2/gの範囲に設定するのは、カーボンブラックの
ポリマー成分中への分散性を高め、安定な分散状態を維
持するためである。窒素吸着比表面積(N2SA)が60m2/g
未満であると、カーボンブラックをポリマー成分に配
合、混練する過程において分散状態の変化が大きく、例
えば混練時間による比抵抗の変化率が大きくなる。一
方、125m2/gを越えると分散性が低下するために安定
な分散状態、すなわち安定な抵抗特性が得難くなる。
【0012】また、分散性能を向上させて短時間でミク
ロな分散状態に到達させるためには造粒粒子の硬さが大
きく影響し、本発明は造粒粒子の硬さを2.0〜9.0
g/粒の範囲に設定するものである。すなわち、造粒粒子
の硬さが9.0g/粒を越えると混練過程においてミクロ
分散状態に到達させるための混練時間が長くかかり、結
果的に混練時間による比抵抗の変化率の増大を招くため
である。しかしながら造粒粒子の硬さが2.0g/粒を下
回る場合には、搬送や混練等の作業時に破粒が生じて微
粉化し易く、微粉によりゴム成分や樹脂成分中への分散
性が著しく低下し、更に配合時に微粉の飛散による配合
量の低下が生じて抵抗特性の変動を招くこととなる。な
お、造粒法は常用の湿式造粒機あるいは乾式造粒機によ
り適宜造粒条件を調整することにより所定硬さの造粒粒
子を得ることができる。
【0013】更に、本発明のポリマー成分への分散性に
優れたカーボンブラックはトルエン着色透過度が90%
以上であることが必要である。トルエン着色透過度は、
カーボンブラックが炭化水素原料の熱分解により生成す
る過程において未分解炭化水素がカーボンブラックに残
留した程度を示すもので、残留する未分解炭化水素量が
少ないほどトルエン着色透過度は高くなる。すなわちト
ルエン着色透過度が90%未満では、ポリマー組成物中
においてカーボンブラックとポリマー分子との界面に存
在する未分解炭化水素による電気抵抗のばらつきが大き
くなり、比抵抗の不安定化が増大するためである。
【0014】なお、ポリマー成分に配合する際の混練条
件により分散率が低下したり、分散性を更に高める必要
があるなどの場合には、カーボンブラックのDBP吸油
量を60 ml/100g以上の値に設定することが好ましい。
【0015】このように、本発明のカーボンブラックに
よれば、特定したカーボンブラックの特性が総合的に機
能してポリマー成分への分散性能を著しく向上させるこ
とが可能となる。その結果、混練条件による電気抵抗の
変動を抑制することが可能となる。したがって、ポリマ
ー成分への配合量を適宜に設定することにより比抵抗が
104 〜1010Ω・cm以上の高抵抗域において優れた抵
抗安定性を示すポリマー組成物を提供することができ
る。すなわちパーコレーション領域における抵抗安定性
の優れたポリマー組成物が提供される。
【0016】なお、本発明のポリマー組成物を構成する
ポリマー成分としては各種のゴム、樹脂をはじめインキ
用ビヒクルにも適用可能であり、また、ポリマー組成物
の用途によって他の無機質フィラー、無機薬品類等を適
宜添加することができる。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して具
体的に説明する。
【0018】実施例1〜4、比較例1〜6 表1に示す特性のカーボンブラック試料を表2に示す配
合比率でEPDMゴムに配合した。なお、カーボンブラ
ックのみ変量配合とした。また、配合は下記の混練条件
で行い、混練時間は4、6、12分間と変更して行っ
た。B型バンバリー(1800cc)練り、コンベンショナル
法、混練り時間;4,6,12 min.、ローター回転数;51/60 r
pm、
【0019】
【表1】
【0020】
【表2】 (注)*1 住友化学工業(株)製“エスプレン 501A”
【0021】各配合物を150℃で40分間加硫してゴ
ム組成物シート(120×120 ×2mm)を作製し、それらの各
ゴム組成物シートについて下記の方法により電気抵抗を
測定した。 体積固有抵抗 LogVR(Ω・cm);JIS K6723法に
準拠し、電極70φ、印加時間 60sec、印加電圧 5V、測
定温度30℃の条件で測定した。
【0022】このようにして得られた結果のうち、混練
時間を4分間と一定にした場合に、表1に示した各カー
ボンブラックの配合量と体積固有抵抗を表3(実施例)
及び表4(比較例)に示した。
【0023】
【表3】 (注)*1 表1に示した特性のカーボンブラック試料を
配合。
【0024】
【表4】 (注)*1 表1に示した特性のカーボンブラック試料を
配合。
【0025】次に、カーボンブラックの配合量を一定と
し、混練時間を変えた場合の体積固有抵抗の変化を表5
(実施例)及び表6(比較例)に示した。
【0026】
【表5】 (注)*1 表1に示した特性のカーボンブラックを配合。 *2 混練時間が4分と12分の時の体積固有抵抗の差。 体積固有抵抗(12分)−体積固有抵抗(4分)の値
【0027】
【表6】
【0028】また、カーボンブラック配合量 (PHR)と体
積固有抵抗 LogVR(Ω・cm)の関係を図1及び図2
に、混練時間と体積固有抵抗 LogVR(Ω・cm)の関係
を図3、図4及び図5に示した。
【0029】表1〜表6及び図1〜図5を考察して明ら
かなように、本発明で特定した窒素吸着比表面積(N2S
A)、造粒粒子の硬さ、及びトルエン着色透過度を有する
カーボンブラックを配合した実施例1〜4のゴム組成物
は、これらの特性の少なくとも1つが外れるカーボンブ
ラックを配合した比較例1〜6のゴム組成物に比べて、
カーボンブラックの配合量を変えた場合の体積固有抵抗
の変化、及び、混練時間を変えた場合の体積固有抵抗の
変化が少ないことが判る。
【0030】すなわち、表3〜4及び図1〜2から実施
例1〜3のカーボンブラックを配合したゴム組成物はカ
ーボンブラック配合量を多くしても体積固有抵抗の低下
が少なく、特に電気抵抗が104 〜1010Ω・cmレベル
の高抵抗域においてカーボンブラックの配合量が変化し
ても体積固有抵抗の低下の傾きが緩やかで、比較例に比
べてパーコレーション領域における抵抗安定性に優れて
いることが判明する。
【0031】また、表5〜6及び図3〜5からカーボン
ブラック配合量を一定とし、混練時間を変えた場合の1
4 〜1010Ω・cmレベルの高抵抗域における体積固有
抵抗の変化は、実施例は比較例に比べていずれも少な
く、混練時間の変動による抵抗安定性に優れていること
が認められる。
【0032】
【発明の効果】以上のとおり、窒素吸着比表面積(N2S
A)、造粒粒子の硬さ、トルエン着色透過度が特定範囲に
ある本発明のカーボンブラックはポリマー成分への分散
性能が優れており、その結果本発明のカーボンブラック
を配合したポリマー組成物によればカーボンブラックの
配合量の変動や混練時間の長短等による体積固有抵抗の
変動が極めて少なく、抵抗安定性に優れていることが認
められる。特に、104 〜1010Ω・cm程度の高抵抗域
における抵抗安定性が高く、例えばOA用のロールやI
C関連機器の包装、運搬用のゴム材料あるいは樹脂材料
として極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1と比較例1、2によるポリマー組成物
のカーボンブラック配合量と体積固有抵抗の関係グラフ
である。
【図2】実施例2、3と比較例4、5によるポリマー組
成物のカーボンブラック配合量と体積固有抵抗の関係グ
ラフである。
【図3】実施例1と比較例1、2、3によるポリマー組
成物の混練時間と体積固有抵抗の関係グラフである。
【図4】実施例2、3と比較例4、5によるポリマー組
成物の混練時間と体積固有抵抗の関係グラフである。
【図5】実施例4と比較例6によるポリマー組成物の混
練時間と体積固有抵抗の関係グラフである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 窒素吸着比表面積(N2SA)が60〜125
    m2/g、造粒粒子の硬さが2.0〜9.0g/粒、トルエン
    着色透過度が90%以上の特性を有するポリマー成分へ
    の分散性に優れたカーボンブラック。
  2. 【請求項2】 ポリマー成分に、窒素吸着比表面積(N2S
    A)が60〜125m2/g、造粒粒子の硬さが2.0〜9.
    0g/粒、トルエン着色透過度が90%以上の特性を有す
    るカーボンブラックを配合してなり、比抵抗が104
    1010Ω・cmの高抵抗域における抵抗安定性の優れたポ
    リマー組成物。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005092970A1 (ja) * 2004-03-25 2005-10-06 Bridgestone Corporation タイヤトレッド用ゴム組成物及びこれを用いた空気入りタイヤ
JP2006008820A (ja) * 2004-06-25 2006-01-12 Tokai Carbon Co Ltd 中間転写ベルト用カーボンブラック顔料とこのカーボンブラック顔料を用いた中間転写ベルト用樹脂組成物
JP2006143822A (ja) * 2004-11-17 2006-06-08 Bridgestone Corp タイヤ用ゴム組成物

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