JPS63119106A - 導電性熱可塑性樹脂組成物 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高い導電性を有する導電性熱可塑性樹脂組成物
に関する物である。

〔従来の技術〕

樹脂に導電性を付与した材料は、静電防止成形品、面発
熱体、ＣＶケーブル、導電性塗料、導電性インク、電気
化学的な電極材料、その他非常に広範囲にわたり使用さ
れている。

樹脂に導電性を付与する手段としては、例えばカーボン
ブラックを初めとする炭素質材料をポリオレフィンなど
の樹脂に添加する方法が最も一般的である。

しかして、このように炭素質材料を添加して熱可塑性樹
脂に導電性を与えんとする場合、炭素質材料の添加量を
多くすることにより樹脂の導電性を高め得ることは周知
の通りであるが、その場合の欠点として機械的強度が低
下すること、及び溶融粘度が高くなって成形加工性が悪
くなることが挙げられる。

従来、これらの欠点を回避する手段として、例えば特開
昭５８−２１８７０３号公報、特開昭６０−８３６２号
公報等が知られている。

前者は、カーボンブラック、黒鉛等のカーポン質粉体の
表面を、ビニル単量体をグラフト重合させた重合体で被
覆したのち、これをポリオレフィン系樹脂に混合するも
のである。

この方法に依れば成形加工性が改良されるが、多孔質、
微粉体へのグラフト重合は重合処理、溶媒除去等に多大
の時間を要し、工程が煩雑になるという欠点を有する。

一方、後者はゴム成分を第３成分として炭素質材料／熱
可塑性樹脂の系に相当量混入するというものであるが、
この方法に依れば溶融粘度の上昇をある程度抑えられ、
成形加工には有利である。

しかし、成形物の強度として重要な剛性がさらに失われ
るという大きな欠点を合わせ持つ。

上述のような経緯から体積固有抵抗１０゜〜１０−２Ω
・ｃｍといった高い導電性を有し、かつ実用に耐える機
械的強度及び良好な成形性を存する材料はほとんど得ら
れていないのが実情である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、以上の実情に鑑み、従来から広く用いられて
いるカーボンブラックあるいは黒鉛といった炭素質材料
を過剰に添加せず、機械的強度、成形加工性を損なうこ
となく、なおかつ体積固を抵抗１０°〜１０−２Ω・ｃ
Ｉｎといった高い導電性を有する熱可塑性樹脂組成物を
提供することを目的としたものであって、これによって
電気化学的な電極材料、電卓接点、印刷回路、電磁波シ
ールド用材料、抵抗体素子等多岐にわたって利用可能な
組成物を提供しうるものである。

〔問題点を解決するだめの手段〕

以上の観点から本発明者らは、熱可塑性樹脂へカーボン
ブラック、黒鉛といった炭素質材料を添加して熱可塑性
樹脂に導電性を与えんとする方法に於いて、炭素質材料
の添加量を増すことなくより高い導電性を有する熱可塑
性樹脂を得んと種々検討を行った結果本発明に到達した
。

即ち、本発明はポリオレフィン系樹脂９０〜１０重量部
とアクリル系樹脂１０〜９０重量部とを主成分とする熱
可塑性樹脂１００重量部に対し、炭素質材料１０〜１６
０重量部を配合して成ることを特徴とする導電性熱可塑
性樹脂組成物であり、□樹脂中の炭素質材料の配合量が
同じである場合には、ポリオレフィン系樹脂とアクリル
系樹脂とを併用した方が、ポリオレフィン系樹脂単独あ
るいはアクリル系樹脂単独のいずれの場合よりも、より
高い導電性と満足すべき機械的強度ならびに成形加工性
とを発現するものである。

以下、本発明の詳細な説明する。

まず、本発明に於いてポリオレフィン系樹脂とは、ポリ
エチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重
合体、等が含まれる。

また、アクリル系樹脂とは、アクリル樹脂、メタクリル
樹脂を総称するものであって、これらの樹脂の例として
は、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレー
ト、ポリエチルアクリレート、ポリエチルメタクリレー
ト、ポリブチルアクリレート、ポリブチルメタクリレー
ト、ポリアクリル酸、メチルメタクリレート−スチレン
コポリマー等が含まれる。

また、炭素質材料としては、ファーネス式、チャンネル
式、サーマル式等の各種製造方法によって製造される各
種カーボンブラック、天然、人造の各種黒鉛等が含まれ
る。カーボンブラックに於いて特に好ましいものは、導
電性に優れ、低添加量で優れた導電性材料を与えるもの
で、ＪＩＳＫ６２２１の方法に準拠した測定法によるジ
ブチルフタレート吸油量３００　ｍ　ｌ　／　ｇ以上、
Ｎ２吸着法によるＢＥＴ表面積８００ｍ”／ｇ以上等の
特性を持ったものである。

本発明の導電性熱可塑性樹脂組成物を構成するポリオレ
フィン系樹脂、アクリル系樹脂、及び炭素質材料の配合
割合は、この導電性熱可塑性樹脂組成物に対して要求さ
れる導電性、混練性及び成形性等の物性によって変更さ
れるものであるが、本発明の目的を達成する上でポリオ
レフィン系樹脂９０〜１０重量部とアクリル系樹脂１０
〜９０重量部とを主成分とする熱可塑性樹脂１００重量
部に炭素質材料１０〜１６０重量部を必要とするもので
あり、特にポリオレフィン系樹脂８０〜２０重量部とア
クリル系樹脂２０〜８０重量部とを主成分とする熱可塑
性樹脂１００重量部に対し炭素質材料２０〜１５０重量
部の範囲であることが好ましい。ポリオレフィン系樹脂
とアクリル系樹脂の配合比が前記の範囲外では、導電性
に於いて、ポリオレフィン系樹脂とアクリル系樹脂の混
合による相乗効果が乏しい。

また、熱可塑性樹脂１００重量部に対する炭素質材料の
量が１０重量部未満では導電性の向上を図るのが難しく
、又１６０重景重量になると導電性の向上という効果よ
りもむしろ成形性の低下が顕著になる。

さらに、炭素質材料として特にカーボンブラック、黒鉛
を使用する場合には、その配合割合は、得られる導電性
熱可塑性樹脂組成物の導電性、成形性等の要求特性に応
じて適切な値を選択すべきであるが、その範囲としては
熱可塑性樹脂１００重量部に対し、カーボンブラック１
０〜３５重量部、黒鉛１５０重量部以下で、且つ両者の
合計が１０〜１６０重量部であることが望ましい。この
場合、カーボンブラックは１０〜３５重量部の範囲内で
導電性、成形性共、特に優れた物が得られる。

また、黒鉛については、導電性の要求値がそれほど大き
くない場合は配合しなくても良いが、高い導電性が要求
される場合には、カーボンブラックと併用して合計１６
０重量部まで、黒鉛量としては１５０重量部まで配合す
ることによって、樹脂に対する混練性の低下を招くこと
なく導電性の向上を回ることができる。

なお、本発明の如くポリオレフィン系樹脂とアクリル系
樹脂とを併用すると、それぞれの樹脂の単独使用時に比
べてなぜ前記のような優れた相乗効果を発揮するか、今
の所不明であるが、導電性の向上に関しては以下のよう
なことが予想される。

ポリオレフィン系樹脂／アクリル系樹脂は相客系ではな
いため上述のような混合、混練といった方法で単分子分
散とすることは不可能であり、ある大きさを持つポリオ
レフィン系樹脂、アクリル系樹脂同志が界面を持って接
していると思われる。炭素質材料はポリオレフィン系樹
脂、アクリル系樹脂のどちらの樹脂中へも混練により分
散されるが、両樹脂が界面を持って存在している場合、
炭素質材料はそれぞれの樹脂中へ分散されるよりはその
界面へ集まり易いのではないかと考えられる。すると、
同量の炭素質材料を添加した場合、ポリオレフィン系樹
脂、アクリル系樹脂それぞれの単独系よりも両樹脂が混
在している系の方が伝導路を形成しやすくなり、そのた
め導電性の向上が実現するのではないかと考えられる。

このような作用を期待する上で望ましい樹脂の取り合わ
せは、特許請求の範囲及び問題点を解決するための手段
の項で既に述べた通りであるが、中でも特に望ましい樹
脂の取り合わせとして、ポリエチレンとポリメチルメタ
クリレート、ポリプロピレンとポリメチルメタクリレー
ト、ポリエチレンとスチレン−メチルメタクリレートコ
ポリマー、ポリプロピレンとスチレン−メチルメタクリ
レートコポリマー等を挙げることができる。

上記、ポリオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、炭素質
材料を含有する導電性熱可塑性樹脂の調製は上記配合割
合の範囲内でコニーグー、バンバリーミキサ−、ミキシ
ングロール、加圧ニーグー等の適宜の混練機を用いて常
法により均一に混合し混練し、ペレット状に成形するの
が好ましく、これらのベレットは、プレス成形、押出成
形、射出成形等により所望の製品に成形される。

また、この導電性熱可塑性樹脂の調製に際しては、ポリ
オレフィン系樹脂及びアクリル系樹脂に通常添加される
安定剤、顔料、酸化防止剤、可塑剤、架橋剤、紫外線吸
収剤、難燃剤、湿潤剤その他ポリオレフィン系樹脂・ア
クリル系樹脂と炭素質材料との間の密着性を向上させる
ための改質剤等を使用することができる。

〔実施例〕

以下、実施例に基ずいて、本発明方法の効果を具体的に
説明する。

ポリオレフィン系樹脂として高密度ポリエチレン（ＰＥ
）　　・商品名ハイゼソクス１３００Ｊ（三井石油化学
工業特製）、アクリル系樹脂としてポリメチルメタクリ
レート（ＰＭＭＡ）　　・商品名デルペット５６０Ｆ　
（旭化成工業■製）を第１表・実験階１〜７に示す割合
で配合し、スクリュー直径４０ｍｍ押出機を使用して、
シリンダー温度２１０℃で混練し、ＰＲ／ＰＭＭＡブレ
ンド・ベレットとした。

次に、カーボンブラックとして商品名ケッチェンブラン
クＥＣ（日本イージー■製）、黒鉛として商品名時ＣＰ
（日本黒鉛工業■製）と上記調製したＰＥ／ＰＭＭＡ、
ＰＥ、ＰＭＭＡを第１表・実験Ｎ１１１〜１３に示す割
合で配合し、バンバリーミキサ−を用いて１５０〜１８
０℃で５分間混合し、これをミキシングロールを用いて
１４０〜１７０　’Ｃで混練し、シートカッターを用い
てベレットとした。

これらのベレットを８（Ｐｃで５時間乾燥してから、ス
クリュー直径が４０ｍｍである押出機に幅２００ｍｍの
Ｔダイを取りつけて、シリンダー温度２４０　℃、グイ
温度２５（１の条件で厚さ１．５ｍｍのシートを成形し
た後、機械加工によって引張試験片及び電気抵抗測定試
験片を作成した。

尚、試験隘１０．１１．１３は押出成形が出来なかった
ので、５０トン熱プレスを用い金型温度２００℃で１．
５Ｘ１００Ｘ１５０　（ｍｍ）のシートを成形し電気抵
抗測定試験片とした。

特性評価はＪＩＳＫ７１１３にょる引張状験（２号試験
片、試験速度５ｍｍ／ｍ１ｎ）、バンバリーミキサ−及
びロールによる混練性、押出成形性、四探針抵抗測定器
による体積固有抵抗値をもって行った。

第１表にＰＲ，ＰＭＭＡ、炭素質材料を上記方法にのっ
とり配合、混練、成形したシートの引張強度、伸び、体
積固有抵抗、また混練、成形時における混練性、押出成
形性、さらにこれらの諸要素を合わせて考慮した導電性
熱可塑性樹脂組成物としての総合評価を記した。なお、
同表において成形加工性の判定は、混練性ではバンバリ
ーミキサ−及びロールでの混練が非常に容易◎、容易○
、やや困難Δ、困難×を表し、押出成形性では前記押出
機でのシート成形が容易◎、やや困難Ｏ１困難△、不可
能×を表すものとした。また総合評価の○は良好、△は
やや不良、×は不良を意味するものとした。

第１表より、ＰＲのみ、あるいはＰＭＭＡのみの１成分
系の場合（比較例・実験隘８〜１３）に比べ両者を混合
した２成分系のもの（本発明例・実験隘１〜７）は、い
ずれも混練性、押出成形性が優れていることが判る。

また、第１図は、第１表中炭素質材料の配合割合がいず
れも６７重量部で且つカーボンブラック／黒鉛の比が２
５／４２のものについて、ＰＥ／ＰＭＭＡの比を種々変
えた場合　　　　　　□である階５．６．７．１２．１
３の体積固有抵抗値を図示したものであるが、同図に見
られるように、炭素質材料の配合割合が同水準の場合、
ＰＥあるいはＰＭＭＡが単独の場合に比べ両樹脂を本発
明範囲で混合使用したものは、いずれも低い体積固有抵
抗値を示すことが明らかである。

このように所望の組成物を得るべく炭素質材料を所定量
配合するに際しては、前記の如く樹脂を混合添加するこ
とによって、機械的強度等を損なうことなく体積固有抵
抗値のより低いものが得られるという相乗効果を発揮せ
しめることが出来るものである。

〔発明の効果〕

以上の実施例からも明らかなように、本発明によれば高
導電性熱可塑性樹脂組成物における機械的強度、成形加
工性の低下の主要因であった炭素質材料の過剰添加を行
うことなく、優れた導電性を確保することが可能となる
ものであり、産業上の効果は極めて顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例に用いられた高密度ポリエチレン／メタ
クリル樹脂組成比と、得られた導電性熱可を性樹脂組成
物の体積固有抵抗との関係の一例を示す図である。 特許出願人　新日鐵化学株式会社 代理人　弁理士　佐　野　夾　− 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポリオレフィン系樹脂９０〜１０重量部とアクリ
   ル系樹脂１０〜９０重量部とを主成分とする熱可塑性樹
   脂１００重量部に対し、炭素質材料１０〜１６０重量部
   を配合してなることを特徴とする導電性熱可塑性樹脂組
   成物。
2. （２）炭素質材料が、少なくともカーボンブラックある
   いは黒鉛の一方あるいは両方であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の導電性熱可塑性樹脂組成物。