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JP2023503559A - ポリオレフィン系樹脂発泡体及びこれから製造された成形品 - Google Patents

ポリオレフィン系樹脂発泡体及びこれから製造された成形品 Download PDF

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JP2023503559A JP2022526401A JP2022526401A JP2023503559A JP 2023503559 A JP2023503559 A JP 2023503559A JP 2022526401 A JP2022526401 A JP 2022526401A JP 2022526401 A JP2022526401 A JP 2022526401A JP 2023503559 A JP2023503559 A JP 2023503559A
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ヒョク チャン，チュン
チン クウォン，ヨン
ヨン オム，セ
ファン リム，スン
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ロッテ ケミカル コーポレイション
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Abstract

本発明は、ポリオレフィン系樹脂；及び炭素ナノチューブとカーボンブラックを含む導電性フィラー；を含み、前記炭素ナノチューブと前記カーボンブラックの重量比は、約１：１．５乃至約１：５であることを特徴とするポリオレフィン系樹脂発泡体及びこれから製造された成形品に関する。本発明に係るポリオレフィン系樹脂発泡体は、炭素ナノチューブとカーボンブラックを適正な比率で含むことによって、成形時の融着性が良好でありながら低い表面抵抗及び表面抵抗偏差を示す成形品を製造することができる。【選択図】なし

Description

本発明は、ポリオレフィン系樹脂発泡体及びこれから製造された成形品に関し、具体的には、炭素ナノチューブとカーボンブラックを適正な比率で含むことによって、融着性が良好でありながら優れた表面抵抗性能を有する成形品を製造できるポリオレフィン系樹脂発泡体及びこれから製造された成形品に関する。
一般に、合成樹脂を原料とする発泡製品には、ポリスチレン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などが使用される。このうち、ポリオレフィン系樹脂は、環境にやさしく、再利用が可能であるので、使用が増加する趨勢にあり、その発泡化が継続して開発されている。さらに、前記ポリオレフィン系樹脂発泡体から製造された成形品は、耐薬品性、耐熱性及び圧縮強度に優れた特性を示すので、包装材料、建築材料及び自動車用部品材料などの幅広い用途に用いられている。
しかし、ポリオレフィン系樹脂は、ほとんどが無極性を有する高分子物質であるので、製造が完了した成形品間の摩擦、成形品と他の物質との間の摩擦又は成形品周辺の電気的な外力などによって成形品自体が容易に帯電したり、相手物質を帯電させてしまい、静電気が発生するという短所を有する。このような帯電現象は、製品の損傷及び汚染を誘発し得るので、電気伝導性を付与し、帯電防止性能を付与する必要性が生じた。
そこで、特許文献１（特開平７－３０４８９５号公報）は、帯電防止能を有する非イオン系界面活性剤及びポリプロピレン系樹脂を含む樹脂粒子を発泡して得られるポリプロピレン系樹脂発泡粒子を開示している。しかし、特許文献１による樹脂発泡粒子から製造された発泡体は、１０９Ｏｈｍ／ｓｑ以上の高い表面抵抗を示し、湿度依存性及び経時変化発生の問題をもたらした。
そのため、１０６Ｏｈｍ／ｓｑ以下の低い表面抵抗を有する発泡体を製造できるポリオレフィン系樹脂組成物を提供するための方法として、カーボンブラック、黒鉛、炭素繊維、金属粉末、金属コーティング無機粉末又は金属繊維などの伝導性フィラーを含む方法が考慮された。
例えば、特許文献２（特開２００５－２５６００７号公報）は、１０重量％以上の導電性カーボン及び０．０１重量％～５重量％の水溶性無機物を含むポリプロピレン系樹脂粒子に発泡剤を含浸させ、発泡した発泡性樹脂粒子を開示している。前記特許文献２によると、低い表面抵抗（＜１０６Ｏｈｍ／ｓｑ）を示す発泡体を得るために高い含量の導電性カーボンの添加が必要である。しかし、導電性カーボンの含量が高くなると、粉じん発生及び作業性低下の問題がもたらされ得る。
一方、特許文献３（韓国公開特許第２０１９－００７１１８４号公報）は、ポリオレフィン樹脂；平均外径が８ｎｍ～５０ｎｍで、平均内径が前記平均外径の４０％以上である複数の炭素ナノチューブからなる炭素ナノチューブ集合体；及び発泡剤；を含む樹脂組成物からなり、平均直径が１０μｍ～２００μｍである複数のセルを含む導電性発泡ビードを開示している。しかし、導電性フィラーとして炭素ナノチューブが単独で使用される場合、優れた表面抵抗（＜１０６Ｏｈｍ／ｓｑ）性能の具現は可能であるが、測定部位別の表面抵抗偏差が存在していた。これを解決するために、炭素ナノチューブの含量を高める場合は、成形過程で融着性が低下するという問題が発生する。
本発明は、前記のような問題を解決するためのものであって、融着性が良好でありながら低い表面抵抗及び表面抵抗偏差を示す成形品を製造できるポリオレフィン系樹脂発泡体を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、前記ポリオレフィン系樹脂発泡体から製造された成形品を提供することにある。
１．本発明の一実施態様は、ポリオレフィン系樹脂；及び炭素ナノチューブとカーボンブラックとを含む導電性フィラー；を含み、前記炭素ナノチューブと前記カーボンブラックの重量比は、約１：１．５乃至約１：５であることを特徴とするポリオレフィン系樹脂発泡体を提供する。
２．前記第１実施態様において、前記発泡体は、前記ポリオレフィン系樹脂約８７重量（ｗｔ）％以上約９３ｗｔ％以下、及び前記導電性フィラー約７ｗｔ％以上約１３ｗｔ％以下を含んでもよい。
３．前記第１又は第２実施態様において、前記ポリオレフィン系樹脂は、ホモ－ポリプロピレン（Ｈｏｍｏ－ＰＰ）；プロピレン、エチレン、ブチレン及びオクテンからなる群から選ばれた２種以上の単量体が重合されたランダム共重合体；ポリプロピレンにエチレン－プロピレンゴムがブレンディングされたブロック共重合体；ならびにポリエチレン、エチレン酢酸ビニル及びα－オレフインの共重合体；からなる群から選ばれる１種以上を含んでもよい。
４．前記第１乃至第３実施態様のうちいずれか一つにおいて、前記炭素ナノチューブは、平均直径が約３ｎｍ以上約１５ｎｍ以下で、平均長さが約１０μｍ以上約２５μｍ以下であってもよい。
５．前記第１乃至第４実施態様のうちいずれか一つにおいて、前記炭素ナノチューブの含量は、前記発泡体の総重量に対して約２ｗｔ％以上約３ｗｔ％以下であってもよい。
６．前記第１乃至第５実施態様のうちいずれか一つにおいて、前記カーボンブラックの含量は、前記発泡体の総重量に対して約５ｗｔ％以上約１０ｗｔ％以下であってもよい。
７．前記第１乃至第６実施態様のうちいずれか一つにおいて、前記導電性フィラーは、黒鉛、炭素繊維、グラファイト、グラフェン、金属粉末、金属繊維及び導電性高分子からなる群から選ばれる１種以上をさらに含んでもよい。
８．前記第１乃至第７実施態様のうちいずれか一つにおいて、前記発泡体は、酸化防止剤、ＵＶ安定剤、難燃剤、着色剤、可塑剤、熱安定剤、スリップ剤及び帯電防止剤からなる群から選ばれる１種以上の添加剤をさらに含んでもよい。
９．前記第８実施態様において、前記添加剤の含量は、前記導電性フィラーとポリオレフィン系樹脂の合計量１００重量部を基準にして約０．１重量部以上約１５重量部以下であってもよい。
１０．本発明の他の実施態様は、前記ポリオレフィン系樹脂発泡体から製造された成形品を提供する。
１１．前記第１０実施態様において、前記成形品の表面抵抗は、約１０１Ｏｈｍ／ｓｑ以上約１０６Ｏｈｍ／ｓｑ以下であってもよい。
１２．前記第１０又は第１１実施態様において、前記成形品の表面抵抗偏差は、約１００．５Ｏｈｍ／ｓｑ以下であってもよい。
本発明の一実施態様に係るポリオレフィン系樹脂発泡体は、１０６Ｏｈｍ／ｓｑ以下の優れた表面抵抗を示す成形品を提供することができ、これによって帯電防止性能が安定的に具現され得る。
また、本発明の一実施態様に係るポリオレフィン系樹脂発泡体から製造された成形品は、測定位置別の表面抵抗偏差が低く表れるので、高品質の成形品が提供され得る。
そして、本発明の一実施態様に係るポリオレフィン系樹脂発泡体は、成形時に良好な融着性を示すことができる。
本明細書における単数の表現は、文脈上、明白に異なる意味を有さない限り、複数の表現を含む。
本明細書において、「含む」又は「有する」などの用語は、明細書上に記載の特徴又は構成要素が存在することを意味するものであって、一つ以上の他の特徴又は構成要素が付加される可能性を予め排除するものではない。
本明細書で使用される「第１」及び「第２」などの用語は、多様な構成要素を説明するのに使用され得るが、各構成要素は、各用語によって限定されてはならない。各用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ使用される。
構成要素を解釈するにおいて、別途の明示的な記載がないとしても、誤差範囲を含むものと解釈する。
本明細書において、数値範囲を示す「ａ乃至ｂ」及び「ａ以上ｂ以下」は、≧ａで、≦ｂであると定義する。
本発明の一実施態様は、ポリオレフィン系樹脂；及び炭素ナノチューブとカーボンブラックを含む導電性フィラー；を含み、前記炭素ナノチューブと前記カーボンブラックの重量比は、約１：１．５乃至約１：５（例えば、１：１．５、１：１．６、１：１．７、１：１．８、１：１．９、１：２、１：２．１、１：２．２、１：２．３、１：２．４、１：２．５、１：２．６、１：２．７、１：２．８、１：２．９、１：３、１：３．１、１：３．２、１：３．３、１：３．４、１：３．５、１：３．６、１：３．７、１：３．８、１：３．９、１：４、１：４．１、１：４．２、１：４．３、１：４．４、１：４．５、１：４．６、１：４．７、１：４．８、１：４．９又は１：５）であることを特徴とするポリオレフィン系樹脂発泡体を提供する。前記炭素ナノチューブの重量１を基準にした前記カーボンブラックの重量比が約１．５未満である場合、１０６Ｏｈｍ／ｓｑ以下の表面抵抗を達成するためには高い含量の炭素ナノチューブが必要である。このように、高い含量の炭素ナノチューブを含むポリオレフィン系樹脂発泡体は、成形時に発泡体間の融着性が不良になるという問題を有し、結果的に、成形性が低下するだけでなく、最終完成品の機械的物性が低下するという短所を有する。また、前記カーボンブラックの含量が前記炭素ナノチューブの重量に対して約１．５倍未満に低くなることによって、成形品の測定位置別の表面抵抗偏差が著しく増加するという問題がある。その一方で、前記炭素ナノチューブの重量１を基準にした前記カーボンブラックの重量比が約５を超える場合、過量のカーボンブラックによる粉じん発生及び作業性低下の問題がもたらされる。具体的には、本発明の一実施態様によると、前記炭素ナノチューブと前記カーボンブラックの重量比は、約１：１．５乃至約１：４、より具体的には約１：１．５乃至約１：３．５、さらに具体的には約１：１．７乃至約１：３であってもよいが、これに制限されない。
本発明の一実施態様によると、前記ポリオレフィン系樹脂発泡体は、前記ポリオレフィン系樹脂約８７ｗｔ％以上約９３ｗｔ％以下（例えば、８７ｗｔ％、８８ｗｔ％、８９ｗｔ％、９０ｗｔ％、９１ｗｔ％、９２ｗｔ％又は９３ｗｔ％）、前記導電性フィラー約７ｗｔ％以上約１３ｗｔ％以下（例えば、７ｗｔ％、８ｗｔ％、９ｗｔ％、１０ｗｔ％、１１ｗｔ％、１２ｗｔ％又は１３ｗｔ％）を含んでもよい。このとき、前記ポリオレフィン系樹脂及び前記導電性フィラーを前記範囲内で含む発泡体の場合、優れた表面抵抗を有する成形品を製造するのにより有利になり得ると共に、成形時により良好な融着性を示すことができるが、これに制限されない。
以下、本発明の一実施態様に係るポリオレフィン系樹脂発泡体の構成要素に関してより詳細に説明する。
本発明の一実施態様に係るポリオレフィン系樹脂は、発泡体をなすベース樹脂であって、軽く且つ価格が低廉であり、射出成形、押出成形、中空成形などの多様な方法で容易に成形されることによって、自動車用素材、包装材料、建築材料、産業材料などに広範囲に使用されている。前記ポリオレフィン系樹脂としては、本発明の属する技術分野で通常のものが制限なく適用され得る。具体的には、本発明の一実施態様によると、前記ポリオレフィン系樹脂は、ホモ－ポリプロピレン（Ｈｏｍｏ－ＰＰ）；プロピレン、エチレン、ブチレン及びオクテンからなる群から選ばれた２種以上の単量体が重合されたランダム共重合体；ポリプロピレンにエチレン－プロピレンゴムがブレンディングされたブロック共重合体；ならびにポリエチレン、エチレン酢酸ビニル及びα－オレフインの共重合体；からなる群から選ばれる１種以上を含んでもよいが、これに制限されない。
本発明の一実施態様に係る炭素ナノチューブは、不導体であるポリオレフィン系樹脂に電気伝導性を付与するための物質であって、６個の炭素からなる六角形のリングが互いに連結されてなる黒鉛板を円筒状に巻いて製造したチューブ状のナノ素材を称する。このような炭素ナノチューブが含まれた樹脂組成物を発泡・成形する場合、前記炭素ナノチューブは、最終成形製品の表面抵抗を減少させ、帯電防止性能を向上させることができる。前記炭素ナノチューブは、当業界に公知となったものを制限なく含むことができ、具体的には、単一壁炭素ナノチューブ、二重壁炭素ナノチューブ、多重壁炭素ナノチューブ及びバンドル状炭素ナノチューブからなる群から選ばれる１種以上を含んでもよいが、これに制限されない。
本発明の一実施態様によると、前記炭素ナノチューブは、平均直径が約３ｎｍ以上約１５ｎｍ以下（例えば、３ｎｍ、４ｎｍ、５ｎｍ、６ｎｍ、７ｎｍ、８ｎｍ、９ｎｍ、１０ｎｍ、１１ｎｍ、１２ｎｍ、１３ｎｍ、１４ｎｍ又は１５ｎｍ）であってもよく、平均長さが約１０μｍ以上約２５μｍ以下（例えば、１０μｍ、１１μｍ、１２μｍ、１３μｍ、１４μｍ、１５μｍ、１６μｍ、１７μｍ、１８μｍ、１９μｍ、２０μｍ、２１μｍ、２２μｍ、２３μｍ、２４μｍ又は２５μｍ）であってもよく、具体的には、平均直径が約３ｎｍ以上約９ｎｍ以下であってもよく、平均長さが約１５μｍ以上約２５μｍ以下であってもよい。前記範囲内の平均直径及び平均長さを有する炭素ナノチューブは、ポリオレフィン系樹脂マトリックス内の分散性に優れ、表面抵抗偏差が低いと共に、表面抵抗がさらに減少した成形品を製造できるポリオレフィン系樹脂発泡体を提供するのにより有利になり得るが、これに制限されない。ここで、炭素ナノチューブの平均直径はＴＥＭ、平均長さはＳＥＭを用いてイメージ分析技法を通じて測定され得るが、これに制限されない。
本発明の一実施態様によると、前記炭素ナノチューブの含量は、前記発泡体の総重量に対して約２ｗｔ％以上約３ｗｔ％以下（例えば、２ｗｔ％、２．１ｗｔ％、２．２ｗｔ％、２．３ｗｔ％、２．４ｗｔ％、２．５ｗｔ％、２．６ｗｔ％、２．７ｗｔ％、２．８ｗｔ％、２．９ｗｔ％又は３ｗｔ％）であってもよい。この場合、前記発泡体は、成形時にさらに良好な融着性を示すことができ、導電パス（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｐａｔｈ）の形成がより容易になり、表面抵抗がより低い成形品を提供することができる。
本発明の一実施態様に係るカーボンブラックは、各種炭化水素又は炭素を含む化合物を不完全燃焼させて収得した黒色の微細な炭素粉末である。このようなカーボンブラックは、炭素ナノチューブと共にポリオレフィン系樹脂発泡体に含まれ、電気伝導性を付与すると同時に、測定位置別の表面抵抗偏差を減少させる役割をする。
本発明の一実施態様によると、前記カーボンブラックの含量は、前記発泡体の総重量に対して約５ｗｔ％以上約１０ｗｔ％以下（例えば、５ｗｔ％、６ｗｔ％、７ｗｔ％、８ｗｔ％、９ｗｔ％又は１０ｗｔ％）であってもよい。この場合、前記発泡体は、粉じんの発生が少ないので、より良好な作業性を示すことができ、表面抵抗偏差が低い成形品を提供するのにより有利になり得る。
本発明の一実施態様に係る導電性フィラーは、電気伝導性及び機械的物性の向上のために使用される成分であって、前記炭素ナノチューブ及びカーボンブラック以外にも、本発明の属する技術分野で使用される通常のフィラーをさらに含んでもよい。具体的には、本発明の一実施態様によると、前記導電性フィラーは、黒鉛、炭素繊維、グラファイト、グラフェン、金属粉末、金属繊維及び導電性高分子からなる群から選ばれた１種以上をさらに含んでもよい。前記導電性フィラーは、その大きさが特に制限されないが、平均粒径が約０．０１μｍ以上約３０μｍ以下であるものが使用され得る。
これ以外にも、本発明に係るポリオレフィン系樹脂発泡体は、本発明の属する技術分野で使用される通常の添加剤をさらに含んでもよい。具体的には、本発明の一実施態様によると、前記ポリオレフィン系樹脂発泡体は、酸化防止剤、ＵＶ安定剤、難燃剤、着色剤、可塑剤、熱安定剤、スリップ剤及び帯電防止剤からなる群から選ばれた１種以上の添加剤をさらに含んでもよい。前記添加剤は、前記ポリオレフィン系樹脂発泡体の性能及び加工上の特性を向上させるために添加されるものであって、本発明の目的から逸脱しない範囲内で既存に知られている多様な添加剤が使用され得る。
前記添加剤の使用量は、それぞれポリオレフィン系樹脂発泡体を製造するのに使用可能なものとして知られている範囲内で全体の製造量及び製造工程などを考慮した上で最適な範囲に調節され得る。具体的には、本発明の一実施態様によると、前記添加剤の含量は、前記導電性フィラーとポリオレフィン系樹脂の合計量１００重量部を基準にして約０．１重量部以上約１５重量部以下であってもよい。
一方、前記ポリオレフィン系樹脂発泡体は、公知の方法で製造され得る。例えば、前記発泡体の製造方法は、（１）ポリオレフィン系樹脂；及び炭素ナノチューブとカーボンブラックを含む導電性フィラー；を混合することによってポリオレフィン系樹脂組成物を製造する段階、（２）前記ポリオレフィン系樹脂組成物を反応器に投入し、前記反応器に発泡剤を注入して加熱及び加圧する段階、ならびに（３）前記加熱及び加圧段階以降、反応器内部の樹脂組成物を前記加圧の圧力より低い圧力で放出する段階を含んでもよい。このとき、前記炭素ナノチューブと前記カーボンブラックの重量比は、約１：１．５乃至約１：５であることを特徴とする。
具体的には、前記（１）段階において、前記ポリオレフィン系樹脂及び導電性フィラーは、同時に混合された後、押出機内で溶融・押出されることによってポリオレフィン系樹脂組成物に製造され得る。このとき、溶融・押出された前記ポリオレフィン系樹脂組成物は、ペレット又はビード状に製造されてもよく、具体的にはミニペレット状に製造されてもよい。前記ポリオレフィン系樹脂組成物がミニペレット状である場合、加工過程で取り扱いが容易になり得る。このような樹脂組成物の製造過程において、必要に応じて多様な機能性添加剤が前記ポリオレフィン系樹脂及び導電性フィラーと共に混合され得る。前記溶融・押出は、スクリュー回転速度約５０ｒｐｍ以上約５００ｒｐｍ以下、押出温度約１５０℃以上約２４０℃以下の条件下で滞留時間約５秒以上約９０秒以下で行われてもよいが、これに制限されない。そして、前記溶融・押出時、単軸押出機、二軸押出機、ニーダーなどが使用されてもよい。
前記（２）段階において、前記ポリオレフィン系樹脂組成物は、分散剤が添加された分散媒が存在する反応器に投入されてもよく、又は、前記ポリオレフィン系樹脂組成物と共に分散剤及び分散媒が反応器に投入されてもよい。その後、前記ポリオレフィン系樹脂組成物、分散剤及び分散媒が存在する反応器に発泡剤を注入して加熱及び加圧することができる。このとき、前記加熱及び加圧は、約１３０℃以上約１５０℃以下の温度及び約２０ｋｇｆ／ｃｍ２以上約５０ｋｇｆ／ｃｍ２以下の圧力条件下で行われてもよいが、これに制限されない。
前記分散媒は、水、エチレングリコール、グリセリン、メタノール及びエタノールからなる群から選ばれた１種以上を含んでもよく、具体的には水であってもよいが、これに制限されない。そして、分散剤は、高級脂肪酸、高級脂肪酸エステル及び高級脂肪酸アミドからなる群から選ばれた１種以上を含んでもよいが、これに制限されない。
前記発泡剤は、当業界に公知となったものが制限なく使用され得るが、具体的には、プロパン、ブタン、ヘキサン、ペンタン、ヘプタン、シクロブタン、シクロヘキサン、メチルクロライド、エチルクロライド、メチレンクロライド、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、メチルエチルエーテル、窒素、二酸化炭素及びアルゴンからなる群から選ばれた１種以上を含んでもよい。前記発泡剤は、前記ポリオレフィン系樹脂と導電性フィラーの合計量１００重量部を基準にして約５重量部以上約５０重量部以下で注入されてもよく、前記範囲で含まれる場合、均一な発泡が可能になる。
前記（３）段階は、前記反応器の内部に前記発泡剤を継続して注入し、圧力を維持する段階を含んでもよい。前記反応器内で前記樹脂組成物が低圧で放出されるとき、前記発泡剤を持続的に注入し、反応器内の圧力が急激に低下しないようにし、一定の圧力で反応器内部の内容物を放出することが、均一な外観及び密度を有する発泡粒子を得るために好ましい。
前記（２）段階から（３）段階に進められる過程、すなわち、低圧での放出過程で発泡体に発泡セルが形成され得る。このとき、前記発泡セルの大きさは、約３０μｍ以上約４００μｍ以下であってもよい。このような発泡体は、優れた機械的物性を有する成形品を製造することができ、生産性も向上し得る。
本発明の他の実施態様は、ポリオレフィン系樹脂発泡体から製造された成形品を提供する。
本発明の一実施態様によると、前記成形品の表面抵抗は、約１０１Ｏｈｍ／ｓｑ以上約１０６Ｏｈｍ／ｓｑ以下（例えば、１０１Ｏｈｍ／ｓｑ、１０２Ｏｈｍ／ｓｑ、１０３Ｏｈｍ／ｓｑ、１０４Ｏｈｍ／ｓｑ、１０５Ｏｈｍ／ｓｑ又は１０６Ｏｈｍ／ｓｑ）であってもよく、具体的には約１０１Ｏｈｍ／ｓｑ以上約１０５Ｏｈｍ／ｓｑ以下であってもよく、さらに具体的には約１０３Ｏｈｍ／ｓｑ以上約１０４．５Ｏｈｍ／ｓｑ以下であってもよい。本発明に係るポリオレフィン系樹脂発泡体は、前記のように低い表面抵抗を有する成形品を製造できるので、安定的な帯電防止性能を具現することができる。
本発明の一実施態様によると、前記成形品の表面抵抗偏差は約１００．５Ｏｈｍ／ｓｑ以下であってもよい。このように測定部位別の表面抵抗の差が最小化されることによって、高品質の成形品を提供することができる。
前記成形品は、本発明の属する技術分野で通常の成形方法によって得ることができる。例えば、前記成形品は、前記ポリオレフィン系樹脂発泡体を金型内に充填し、蒸気（ｓｔｅａｍ）などの熱媒体を用いて高温で加熱した後、冷却する過程などを通じて得ることができる。
以下、本発明を具体的に説明するために実施例を挙げて詳細に説明する。しかし、下記の各実施例は、本発明を例示するためのものに過ぎなく、本発明をこれらのみに限定するものではない。
実施例
実施例１
ランダムポリプロピレン（製造社：（株）ロッテケミカル、製品名：ＳＥＰ－５５０、プロピレン－エチレンランダム共重合体、Ｒａｎｄｏｍ－ＰＰ）９３ｗｔ％、炭素ナノチューブ（製造社：ＬＧ化学、製品名：ＣＰ１００２Ｍ、平均直径：９ｎｍ、平均長さ：１９μｍ）２ｗｔ％、及びカーボンブラック（製造社：オリオン社、製品名：ＨＩＢＬＡＣＫ（登録商標）２０Ｌ）５ｗｔ％を二軸押出機（スクリュー直径（ｓｃｒｅｗ ｄｉａｍｅｔｅｒ）３９．８ｍｍ、Ｌ／Ｄ ４０）に１５ｋｇ／ｈｒの速度で投入した後、スクリュー回転速度３６０ｒｐｍ、押出温度２１０℃の押出条件下で溶融・押出した。前記溶融・押出によって得られたストランド状の押出物は、水で冷却された後、ペレタイザーによって重量１．０ｍｇ～１．２ｍｇ、φ０．７ｍｍ＊１ｍｍの円柱状のポリプロピレン樹脂組成物（以下、「ポリプロピレンペレット」と言う）に製造された。
続いて、前記ポリプロピレンペレット１００重量部を、分散剤（製造社：イルシンウェルス、製品名：ＴＷＥＥＮ－６０、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート（Ｐｏｌｙｏｘｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｓｏｒｂｉｔａｎ Ｍｏｎｏｓｔｅａｒａｔｅ））０．５％を含む水３００重量部と共にオートクレーブに投入した。その後、前記オートクレーブに発泡剤である二酸化炭素（ＣＯ２）を投入した後、撹拌しながらオートクレーブの内部を１４７℃の温度に加熱し、圧力を４０ｋｇｆ／ｃｍ２にした。その後、前記オートクレーブの内容物を大気中に露出させ、発泡体を製造した。このとき、発泡倍率は３０倍であり、このように製造された発泡体は、平均大きさが１５０μｍである発泡セルを有する。
続いて、前記発泡体を６０℃のオーブンで２４時間にわたって乾燥させた。乾燥した発泡体を常温及び大気圧下で４８時間にわたって保管した後、これを金型（４５０ｍｍ×４５０ｍｍ×５０ｍｍ）内に充填した。その後、前記金型に飽和スチーム（圧力：２．５ｂａｒ）を３０秒間供給し、前記発泡体同士を融着させて成形した後、６０℃のオーブンで２４時間にわたって乾燥させ、成形品を製造した。
実施例２乃至３及び比較例１乃至４
前記Ｒａｎｄｏｍ－ＰＰ、炭素ナノチューブ及びカーボンブラックの投入量を下記の表１に記載したように調整したことを除いては、実施例１と同一の方法で成形品を製造した。
実施例４
前記実施例１に使用された炭素ナノチューブの代わりに、平均直径が１０ｎｍで、平均長さが１４μｍである炭素ナノチューブ（製造社：ＬＧ化学、製品名：ＬＵＣＡＮ ＢＴ１００３Ｍ）を使用したことを除いては、実施例１と同一の方法で成形品を製造した。
＜評価方法＞
１．平均表面抵抗（単位：Ｏｈｍ／ｓｑ）
実施例１乃至４及び比較例１乃至４によって製造された成形品の互いに異なる５個の領域（具体的には、前、後、両側及び中央）において表面抵抗測定機（ＳＩＭＣＯ、ＳＴ－４）で表面抵抗を測定した後、平均表面抵抗を計算した。
２．表面抵抗偏差（単位：Ｏｈｍ／ｓｑ）
実施例１乃至４及び比較例１乃至４によって製造された成形品の互いに異なる５個の領域（具体的には、前、後、両側及び中央）において表面抵抗測定機（ＳＩＭＣＯ、ＳＴ－４）で表面抵抗を測定した後、平均表面抵抗を計算し、前記平均表面抵抗に対する各領域での表面抵抗差を測定した。このとき、表面抵抗偏差が小さいほど、領域別に表面抵抗が均一である。
３．融着性（成形性）
実施例１乃至４及び比較例１乃至４によって製造された成形品を折り曲げて破砕した後、その断面を顕微鏡で撮影し、観察される形態で各発泡体の融着性を評価した。具体的には、前記成形品の破砕面で発泡体が分かれたり割れた形態で観察される場合は、融着性が良好であると判断し、前記破砕面で発泡体の表面が露出して観察される場合は、融着性が不良であると判断した。
Figure 2023503559000001
前記表１を見ると、炭素ナノチューブとカーボンブラックを約１：１．５乃至約１：５の範囲で含む実施例１乃至４によって製造された成形品の場合、１０６Ｏｈｍ／ｓｑ以下の低い表面抵抗及び１００．５Ｏｈｍ／ｓｑ未満の低い表面抵抗偏差を示したことを確認することができる。また、前記実施例１乃至４によって製造された発泡体は、いずれも良好な融着性を示したことを確認することができる。
その一方で、炭素ナノチューブ１を基準にしたカーボンブラックの含量が約１．５未満である比較例１、比較例２及び比較例４によって製造された成形品の場合は、融着性が不良と示された。そして、炭素ナノチューブ１を基準にしたカーボンブラックの含量が約５を超える比較例３によって製造された成形品の場合は、実施例１乃至４によって製造された成形品に比べて表面抵抗が高く表れ、融着性も多少低下することを確認することができる。
一方、平均直径が９ｎｍで、平均長さが１９μｍである炭素ナノチューブを含む実施例１乃至３の成形品の場合、平均直径が１０ｎｍで、平均長さが１４μｍである炭素ナノチューブを含む実施例４の成形品に比べて表面抵抗がさらに低く表れるので、炭素ナノチューブの平均直径及び平均長さを調節することによって発泡体の帯電防止性能をさらに向上できることを確認することができる。
以上では、本発明に対して各実施例を中心に説明した。本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、本発明が、その本質的な特性から逸脱しない範囲で変形した形態で具現され得ることを理解できるだろう。そのため、開示された各実施例は、限定的な観点ではなく、説明的な観点で考慮しなければならない。本発明の範囲は、上述した説明ではなく、特許請求の範囲に示されており、それと同等な範囲内にある全ての相違点は、本発明に含まれたものと解釈すべきであろう。

Claims (12)

  1. ポリオレフィン系樹脂；及び
    炭素ナノチューブとカーボンブラックを含む導電性フィラー；を含み、
    前記炭素ナノチューブと前記カーボンブラックの重量比は、約１：１．５乃至約１：５であることを特徴とする、ポリオレフィン系樹脂発泡体。
  2. 前記発泡体は、前記ポリオレフィン系樹脂約８７ｗｔ％以上約９３ｗｔ％以下、及び前記導電性フィラー約７ｗｔ％以上約１３ｗｔ％以下を含むことを特徴とする、請求項１に記載のポリオレフィン系樹脂発泡体。
  3. 前記ポリオレフィン系樹脂は、ホモ－ポリプロピレン（Ｈｏｍｏ－ＰＰ）；プロピレン、エチレン、ブチレン及びオクテンからなる群から選ばれた２種以上の単量体が重合されたランダム共重合体；ポリプロピレンにエチレン－プロピレンゴムがブレンディングされたブロック共重合体；ならびにポリエチレン、エチレン酢酸ビニル及びα－オレフインの共重合体；からなる群から選ばれる１種以上を含むことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のポリオレフィン系樹脂発泡体。
  4. 前記炭素ナノチューブは、平均直径が約３ｎｍ以上約１５ｎｍ以下で、平均長さが約１０μｍ以上約２５μｍ以下であることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のポリオレフィン系樹脂発泡体。
  5. 前記炭素ナノチューブの含量は、前記発泡体の総重量に対して約２ｗｔ％以上約３ｗｔ％以下であることを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のポリオレフィン系樹脂発泡体。
  6. 前記カーボンブラックの含量は、前記発泡体の総重量に対して約５ｗｔ％以上約１０ｗｔ％以下であることを特徴とする、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のポリオレフィン系樹脂発泡体。
  7. 前記導電性フィラーは、黒鉛、炭素繊維、グラファイト、グラフェン、金属粉末、金属繊維及び導電性高分子からなる群から選ばれる１種以上をさらに含むことを特徴とする、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のポリオレフィン系樹脂発泡体。
  8. 前記発泡体は、酸化防止剤、ＵＶ安定剤、難燃剤、着色剤、可塑剤、熱安定剤、スリップ剤及び帯電防止剤からなる群から選ばれる１種以上の添加剤をさらに含むことを特徴とする、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のポリオレフィン系樹脂発泡体。
  9. 前記添加剤の含量は、前記導電性フィラーとポリオレフィン系樹脂の合計量１００重量部を基準にして約０．１重量部以上約１５重量部以下であることを特徴とする、請求項８に記載のポリオレフィン系樹脂発泡体。
  10. 請求項１乃至請求項９のいずれか１項によるポリオレフィン系樹脂発泡体から製造された成形品。
  11. 前記成形品の表面抵抗が約１０１Ｏｈｍ／ｓｑ以上約１０６Ｏｈｍ／ｓｑ以下であることを特徴とする、請求項１０に記載の成形品。
  12. 前記成形品の表面抵抗偏差は約１００．５Ｏｈｍ／ｓｑ以下であることを特徴とする、請求項１０又は請求項１１に記載の成形品。
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