JPH04149239A - 導電性樹脂成形物及びその製法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は導電性樹脂成形物及びその製法に係り、特に、
帯電防止製品、電磁波シールド等の導電性を必要とされ
る分野に有効に利用可能な、導電性に優れた樹脂成形物
及びその工業的有利な製法に関する。

［従来の技術］ 一般に、高分子物質は１０”Ω・ｃｍ以上の電気抵抗を
有する非導電性物質であり、これらの物質に導電性を付
与するためには、カチオン系活性剤、四級アンモニウム
塩、特殊アミン化合物等の帯電防止剤を添加配合するこ
とが知られている。しかしながら、このような添加剤に
よる導電性向上効果には限界が有り、電気抵抗を１０”
Ω・ｃｍ以下にすることは困難である。

一方、金属粉末やカーボンブラックを高分子物質中に分
散させる方法は、電気抵抗を下げるために有効な方法で
あることが知られている。特に、アセチレンブラックや
Ｅ　ＣＦ　（Ｅｘｔｒａ　ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｆｕｒ
ｎａｃｅ　ｂｌａｃｋｌ等の導電性カーボンブラックは
安価で、しかも導電効率が高いため、広範に使用されて
いる。

ところで、硬化性液状樹脂は液状状態でモールド中に注
入し、硬化後説型して成形可能なものであり、プレスや
射出成形機等の特殊な成形機を必要とせず、しかもモー
ルド中への樹脂の注入圧が低いため、モールド構造が簡
単で安価に製造することができるなどの利、申を有する
材料である。このような硬化性液状樹脂に導電性を付与
させるためには、前述した様に導電性カーボンブラック
を汗加して樹脂中に分散させることが有効な手段である
。肝も、硬化前の液状樹脂に導電性カーボンブラックを
ペイントロール等の分散機を使用して均一に分散せしめ
た後、モールド中に注入して硬化、脱型することにより
、導電性の成形物を得ることができる。しかして、得ら
れる成形物の導電性は、添加する導電性カーボンブラッ
クの量に比例し、この添加量が多いほど導電性の大きな
成形物が得られる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、一方で１才、導電性カーボンブラックの
添加量が多いほど、液状樹脂の粘度が増加し、流動性が
乏しくなって、液状樹脂の特徴である注型による成形が
困難となるという、欠占、か生じる。

導電性カーボンブラックには種々の品種が有り、導電効
率の良いカーボンブラックは少量の添加で成形物に高い
導電性を付与することが可能であるが、一般に、導電効
率の良いカーボンブラックはど少量の添加で液状樹脂の
粘度を大きく増加させ、流動性を損なうという、導電性
と液状樹脂の成形加工性との二律背反性が、従来におけ
る間聞点となっていた。

本発明は、上記従来の硬化性液状樹脂の４電性カーボン
ブラツクによる導電化に伴う導電性と液状樹脂の成形加
工性とにおける二律背反の欠点を克服し、成形時におけ
る液状樹脂の流動加工１生に優れ、かつ、導電性に優れ
た導電性樹脂成形物及びその製法を提供することを目的
としている。

［課題を解決するための手段］ 請求項（１）の導電性樹脂成形物は、導電性カーボン含
有樹脂のリング状ないし円筒形状成形物であって、外周
面に沿う部分のカーボン含有率が相対的に高いことを特
徴とする 請求項（２）の導電性樹脂成形物の製法は、請求項（１
）に記載の導電性樹脂成形物を製造する方法であって、
硬化性液状樹脂の未硬化樹脂液中に導電性カーボンブラ
ックを分数させた混合物を、高速回転するモールド中で
硬化させることを特徴とする。

以下に本発明の詳細な説明する。

まず、本発明の導電性樹脂成形物の製法について説明す
る。

本発明の方法においては、まず、硬化性液状樹脂の未硬
化樹脂液中に導電性カーボンブラックを添加して均一に
分散させた混合物を調製する。

本発明に使用される硬化性液状樹脂とは、液状状態でモ
ールド中に注型することが可能でかつモールド中で硬化
して成形物を得ることができるものである。このような
硬化性液状樹脂は、一般に主材と呼ばれる液状高分子化
合物と、硬化剤等とからなり、主材中に硬化剤を所定量
均一に混合した後、モールド中に注型し、加熱下又は室
温下で硬化させるものである。代表的な硬化性液状樹脂
としては、注型ウレタンエラストマー、エポキシ樹脂、
アクリル樹脂、潜伏ゴム等が挙げられる。

一方、導電性カーボンブラックとしては、アセチし〉′
ブラックやＥ　ＣｆＥｘｔｒａ　ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ
）グレド等の、特に導電性付与効果の大きい力、−ボン
ブラックが好ましいが、ＦＥＦ、ｌ５ＡＦグレード等の
一般的なカーボンも使用可能である。

硬化性液状樹脂に対する導電性カーボンブラックの添加
量は特に限定されるものでないが、一般に硬化性液状樹
脂の主材に対する導電性カーボンブラック量が０２重量
％未濶では導電性の改良には不十分であり、また１０重
量％以上では液状樹脂の流動性を著しく悪化させるため
、０２重量％以上、１０重量％未満とするのが好ましい
。

硬化性液状樹脂の未硬化樹脂液中に導電性カーボンブラ
ックを均一分散させる方法としては、例えば、硬化性液
状樹脂の主材以外の硬化剤組成物にペイントロール等を
用いて導電性カーボンブラックを均一に混合分散させた
硬化剤マスターバッチをＬｍ　ｌし、この硬化剤マスタ
ーバッチを主材に撹拌混合する方法が挙げられるが、こ
の方法に何ら限定されるものではない。

次に、このようにして得られた液状樹脂／導電性カーボ
ンブラック混合物を高速回転するモールド中にて当該液
状樹脂の硬化条件下に硬化させる。この場合、液状樹脂
／導電性カーボンブラック混合物を静止したモールド中
に注入した後、モールドを回転させて成形する場合と、
回転しているモールド中に液状樹脂／導電性カーボンブ
ラック混合物を注入して成形する場合とがあるが、これ
らの方法の選択はモールド構造等により適宜行なえば良
く、いずれの方法でも良い。

ここで、モールドに与える回転数はモールドの径によっ
ても異なるが、通常、５００　ｒ　ｐｍ以上の回転速度
とするのが良く、好ましくは１１０００ｒｐ以上の回転
速度とするのが良い。

このような本発明の導電性樹脂成形物の製法において、
適当な形状のモールドを選択することにより、本発明の
導電性樹脂成形物、即ち、外周面に沿う部分の導電性カ
ーボンブラックの含有率が内周面側に比べて高い、リン
グ状ないし円筒形状の導電性樹脂成形物を得ることがで
きる。

［作用］ 一般に、液状高分子化合物の比重は０．９〜１．２程度
であり、一方、導電性カーボンブラックの比重は１．８
〜２．０と液状高分子化合物より高い比重を有する。こ
のため、これらの混合物を高速回転するモールド中で成
形した場合、遠心力の作用で比重の高い導電性カーボン
ブラックがモールド内外壁側にわずかであるが移動し、
外壁側の導電性カーボンブラックの密度が増加する。

これにより、成形物全体の導電性が高められるのである
が、本発明における導電性向上の効果は、このような外
壁側の導電性カーボンブラック富度の増加に見合う導電
性向上効果をはるかに超えるものであり、本発明による
著しく優れた有意性が達成される。

この優れた導電性発現のメカニズムの詳細は現在のとこ
ろ明らかではないが、異方性を有する導電性カーボンブ
ラックが、遠心力の作用で一定方向に配列するため、成
形体内における導電性力ボンブラックの配向により、導
電性カーボンブラックの含有量から推定される導電性を
はるかに上まわる導電性を得ることができるものと推定
される。

本発明で提供される導電性樹脂成形物は通常の液状樹脂
の成形方法である常圧注型方法や真空注型方法によって
得られる成形物と比較して、同一導電性カーボンブラッ
クの添加量の基で１０倍〜１００倍の導電性を得ること
ができる。従って、極めて少量の導電性カーボンブラッ
クの添加で、目的とする導電性に優れた成形物を得るこ
とができる。このため、導電性カーボンブラックの添加
量を低減することにより、導電性カーボンブラックの添
加による液状樹脂の粘度増加を極めて少量に抑えること
ができ、液状樹脂の流動加工性を保ち、かつ導電性に優
れた成形物を得ることが可能とされる。

［実施例］ 辺、下に実施例を挙げて、本発明につきより具体的に説
明する。

実施例１ 表−１に示す配合の未硬化状態の硬化性液状樹脂と導電
性カーボンブラックの混合物を調合し、本発明方法に従
って、成形を行なった。

まず、始めに１２０℃に加熱した可塑剤中に硬化剤と触
媒を加え均一に溶解させた溶液を５０℃まで冷却する。

これに導電性カーボンブラックを加えペイントロールに
より溶液中にカーボンブラックを均一に分散させ、硬化
剤マスターバッチを調合した。次に、液状のウレタン主
材をフラスコ中で７０℃に加熱し、減圧下で撹拌脱泡し
た後、前記硬化剤マスターバッチを加え、更に減圧下で
約３０秒間激しく撹拌した後、常圧に戻し、未硬化状態
の液状ウレタンと導電性カーボンブラックの混合物Ｎｏ
、１〜５を調合した。

得られた混合物Ｎ０１１〜５のうち、Ｎｏ。

１〜４の混合物は液状で注型による成形が可能であった
が、Ｎｏ、５の混合物はグリース状で注型による成形は
不可能であった。

表−１ ウレタン主材：ポリテトラメチレンエーテルグリコール
−トルエンジイソシアナー ト系プレポリマー（日本ポリウレタ ン社製「コロネート４０９０Ｊ） 硬化剤：４，４’−メチレンビス（２−クロロアニリン
）（イハラケミカル社製 ［キュアミンＭＴＪ　） 可塑剤ニジオクチルフタレート 触　　媒：アゼライン酸 導電性カーボンブラック：アセチレンブラック（電気化
学工業社製：粒状品） 次に、得られた混合物を第１図に示すモールドを用いて
成形した。第１図に示すモールド１は、平ベルトのモー
ルドであって、外金型２と中子３とからなり、外金型２
と中子３間には円筒形のキャビティー４が形成されてい
る。モールド１の全体は円筒の中心軸を回転軸として高
速回転できる構造である。なお、モールド全体は１００
℃に加熱されている。

このモールド１のキャビティー４内に上記で得られたＮ
００１〜４の混合物をそれぞれ注入し、２００Ｏｒｐｍ
の回転速度で２０分間回転させながら硬化せしめた後、
成形物をモールドより取り出し、導電性カーボンブラッ
クの含有量の異なる４種の円筒状成形物を得た。この円
筒状成形物を１５ｍｍ幅のリング状にスリットし、内径
８０ｍ、厚さ２ｍの平ベルトを得た。

この平ベルトの一部分をカットして短冊状のサンプルと
し、長さ１０ｃｍの間隔で両端に幅１ｃｍのアルミ箔を
巻き付けて、測定電圧５００Ｖにてアルミ箔間の電気抵
抗を測定してサンプルの導電性メジャーとした。また、
平ベルトの外周面の導電性カーボンブラックの含有量を
測定するために、外周面より約０．２ｍｍの厚さで小片
を削り取り、熱分析法によりカーボンブラ・ツクの含有
量を求めた。

結果を表−２及び第４図に示す。

比較例１ 比較のため、モールドを回転させずに成形して得られた
ベルトの電気抵抗と外周面の導電性カーボンブラックの
含有量を実施例１と同様な方法で測定した。

即ち、実施例１で得られたＮｏ、１〜４の混合物につい
て、第１図に示す静止モールド中にて成形し、得られた
成形物の電気抵抗を測定すると共に、導電性カーボンブ
ラック含有量を測定した。

一方、実施例１で得られたＮｏ、５の混合物は液状でな
く、実施例１の成形法による成形が不可能であるため、
これを２ｍｍのスラブモールド中に入れ、プレスにて圧
縮成形し、１００℃にて２０分間硬化せしめて、厚さ２
ｍｍのシートを作成した。これを幅１５ｍｍの短冊状サ
ンプルに切り出し、実施例１と同様な方法で電気抵抗及
び導電性カーボンブラック含有量を測定した。

結果を表−２及び第４図に示す。

なお、Ｎ０１１〜５の混合物について、配合比より導電
性カーボンブラック含有量を算出し、結果を表−２に併
記した。

表−２より次のことが明らかである。

比較例１で測定されたカーボンブラックの含有量は、配
合比より計算される導電性カーボンブラック含有量と良
く一致するが、実施例１の高速回転するモールド中で得
られたベルトの外周面のカーボン含有量の実測値は、配
合比より計算される導電性カーボンブラック含有量より
若干多い。

このことは、遠心力により導電性カーボンブラックが外
周面側に移動するため、外周面側の導電性カーボンブラ
ック含有量が増加していることを示している。

実施例１及び比較例１で得られた電気抵抗と導電性カー
ボンブラック含有量（実測値）との関係を示す第４図よ
り明らかなように、高速回転するモールド中で得られた
実施例１の成形物は、通常の成形法である静止し５たモ
ールド中で得られる比較例１の成形物より、著しく電気
抵抗が低く、導電性に優れた成形物であることが解る。

また、この導電性の改良効果は、遠心力によって導電性
カーボンブラックが外周面側に移動することに起因する
導電性カーボンブラック含有量の増加に見合う導電性の
改良効果をはるかに超えたものであることが解る。

即ち、本発明によれば少量の導電性カーボンブラック添
加量で優れた導電性改良効果が得られるため、液状樹脂
の特徴である優れた流動加工性を損なうことなく導電性
を付与することが可能であることが明らかである。

実施例２、比較例２ 第２図に示すモールドを用いて、実施例１で調合したＮ
ｏ、２の混合物の成形を行なった。

第２図に示すモールド５は、１２０ＭＸＬの歯付き伝動
ベルトのモールドであって、外金型６と中子７からなり
、外金型６と中子７との間には円筒形のキャビティー８
が形成されている。中子７の外周面には多数の歯状の溝
９が掘ってあり、更に抗張体ｌＯがスパイラル状に巻き
つけられている。モールド５の全体は円筒の中心軸を回
転軸として高速回転できる構造である。なお、モールド
全体は１００℃に加熱されている。

このモールド５のキャビティー内に実施例１で得られた
Ｎｏ、２の混合物を注入し、２００Ｏｒｐｍの回転速度
で２０分間回転させながら混合物を硬化せしめた後、成
形物をモールドより磨り出し１．１５ｍｍ幅のリング状
にスリットし、１２０ＭＸＬ１５．０相当の歯付き伝動
ベルトを得た。このベルトの一部分をカットし、短冊状
サンプルとし、実施例１と同様な方法で電気抵抗を測定
したところ、２．ＩＭΩであった。

比較のため、モールドを回転させなかったこと以外は同
様にして成形して得られたベルトの電気抵抗を測定した
結果、１８０ＭΩであ゛った（比較例２）。

これらの結果から高速回転するモールド中で得らハだベ
ルトには、著しい導電性の改良効果があることが認めら
れた。

実施例３、比較例３ 第３図に示すモールドを用いて、実施例１で調合したＮ
Ｏ１２の混合物の成形を行なった。

第３図に示すモールド１１は、１９０Ｊのボリ■ベル］
・のモールドであって、外金型１２と中子１３とからな
り、外金型１２と中子１３との間には円筒形のキャビテ
ィー１４が形成されている。

外金型１２の内周面には多数の■溝１５が掘っである。

また、中子１３の外周面には抗張体１６がスパイラル状
に巻き付けられている。モールド１１の全体は円筒の中
心軸を回転軸として高速回転可能な構造である。なお、
モールド全体は１００℃に加熱されている。

このモールド１１のキャビティー１４内に、実施例１で
得られたＮｏ、２の混合物を注入し、２００Ｏｒｐｍの
回転速度で２０分間回転させながら混合物を硬化せしめ
た後、成形物をモールドより取り出し、６山毎（約１４
ｍｍ幅）にリング状にスリットし１９０Ｊ６相当のポリ
Ｖベルトを得た。このベルトの一部分をカットし、短冊
状のサンプルとし、実施例１と同様な方法で電気抵抗を
測定したところ、０．７５ＭΩであった。比較のため、
モールドを回転させなかったこと以外は同様にして成形
して得られたベルトの電気抵抗を測定した結果、７０Ｍ
Ωであった（比較例３）。

これらの結果から、高速回転するモールド中で得られた
ベルトは、著しい導電性の改良効果があることが詔めら
れた。

［発明の効果］ 以上詳述した通り、本発明によれば、少量の導電性カー
ボンブラックの配合により、液状樹脂の特徴である優れ
た流動加工性を損なうことなく、優れた導電性を有する
導電性樹脂成形物を得ることが可能とされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例】で用いたモールドを示す断面図、第２
図は実施例２で用いたモールドを示す断面図、第３図は
実施例３で用いたモールドを示す断面図、第４図は実施
例１及び比較例１の結果を示すグラフである。 １．５．１１・・・モールド、 ２．６．１２・・・外金型、３，７．１３・・・中子、
４．８．１４・・・キャビティ 代理人　　弁理士　　重　野　　剛 第 図 ３印子 ノ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）導電性カーボン含有樹脂のリング状ないし円筒形
   状成形物であって、外周面に沿う部分のカーボン含有率
   が相対的に高いことを特徴とする導電性樹脂成形物。
2. （２）硬化性液状樹脂の未硬化樹脂液中に導電性カーボ
   ンブラックを分散させた混合物を、高速回転するモール
   ド中で硬化させることを特徴とする請求項（１）に記載
   の導電性樹脂成形物の製法。