(57)【要約】【課題】少量の導電材で導電性に優れ、かつ所望の色に着色可能な導電性樹脂組成物の製造方法を提供する。【解決手段】酸化アルミニウム・酸化マグネシウム固溶体、酸化亜鉛、酸化錫等の白色導電材４０〜８０重量％とポリエチレン系樹脂６０〜２０重量％の混合物を溶融混練してポリエチレン系樹脂組成物を得た後、該ポリエチレン系樹脂組成物５０〜８０重量％とポリプロピレン系樹脂５０〜２０重量％の混合物を溶融混練することを特徴とする導電性樹脂組成物の製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
白色導電材４０〜８０重量％とポリエチレン系樹脂６０〜２０重量％の混合物を溶融混練してポリエチレン系樹脂組成物を得た後、該ポリエチレン系樹脂組成物５０〜８０重量％とポリプロピレン系樹脂５０〜２０重量％の混合物を溶融混練することを特徴とする導電性樹脂組成物の製造方法。
【請求項２】
前記白色導電材が、酸化アルミニウム・酸化マグネシウム固溶体、酸化亜鉛および酸化錫から選択される１種以上の導電材であることを特徴とする請求項１記載の導電性樹脂組成物の製造方法。
【請求項３】
前記ポリエチレン系樹脂の密度が０．９２０（ｇ／ｃｍ3）以上であり、かつＭＦＲ（１９０℃）が２０〜８０（ｇ／１０ｍｉｎ）であることを特徴とする請求項１または２に記載の導電性樹脂組成物の製造方法。
【請求項４】
前記ポリプロピレン系樹脂のＭＦＲ（２３０℃）が１〜３０（ｇ／１０ｍｉｎ）であることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の導電性樹脂組成物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性樹脂組成物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ポリプロピレンやポリエチレンなどの樹脂は電気絶縁性であり、静電気によって非常に帯電しやすい材料である。このため、静電気対策が求められる用途に使用する場合には、各種の帯電防止剤や導電材を添加して使用されている。導電材としては、カーボンブラックが一般的に使用されている。
しかしながら、高い導電性を発現させるには、カーボンブラックを多量に添加した樹脂組成物を用いる必要があるため、シートやフィルムなどへの成形性が損なわれたり、機械的強度が低下するという問題があった。
【０００３】
近年、このようなカーボンブラックの高濃度添加に起因する問題に関しては、非相溶のポリマーブレンド系において２重パーコレーション現象を利用することにより、カーボンブラックの添加量を低減できることが知られている（非特許文献１参照）。
【０００４】
【非特許文献１】Advances in Polymer Technology,Vol.21,No.4,299-313(2002)
【０００５】
例えば、カーボンブラックとの界面張力が低い樹脂Ａと、該樹脂Ａと非相溶の樹脂Ｂとを用い、予め樹脂Ａとカーボンブラックを溶融混練したのち、樹脂Ｂと溶融混練すると、カーボンブラックが樹脂Ａ中に偏在した導電性樹脂組成物が得られる（図１参照）。このような導電性樹脂組成物は、樹脂Ａ中にカーボンブラックが高濃度に偏在し電気回路を形成するため、同量の導電材を１種類の樹脂に溶融混練して得られる樹脂組成物と比較して、少量のカーボンブラックで優れた導電性を発現することができる。このような現象を２重パーコレーションという。
逆に樹脂Ｂとカーボンブラックを溶融混練したのち、樹脂Ａと溶融混練すると、カーボンブラックが樹脂Ａと樹脂Ｂの両方に均一に分散してしまい、カーボンブラックの粒子と粒子の近接度が低くなり、１種類の樹脂に溶融混練して得られる樹脂組成物と同等の導電性を示す樹脂組成物しか得られない。
このような２重パーコレーション現象を制御するには、樹脂Ａ、樹脂Ｂとカーボンブラックとの相互間の界面張力の値を測定することが必要であり、前記文献には各種のポリマーについての研究結果が総説されている。
【０００６】
また、樹脂に添加する導電材としてカーボンブラックを用いた場合には、得られる樹脂組成物の色が黒色に限定されるといった色調の問題もあった。色調の問題は、例えば、酸化亜鉛、酸化錫、アンチモンをドープした酸化錫（ＡＴＯ）や錫をドープした酸化インジウム（ＩＴＯ）などの白色導電材を用いることで解決することができる。しかしながらこれら白色導電材は、カーボンブラックに比べて密度が大きいため、カーボンブラックと同等の導電性を発現させるためには、カーボンブラックよりも多量に添加する必要があった。白色導電材の添加量を減少させる方法として、前記した２重パーコレーション現象を利用することが考えられるが、カーボンブラック以外の導電材を用いた系においては、界面張力の値が報告されていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、白色導電材を使用し、２重パーコレーション現象を利用して、少量の導電材で導電性に優れ、かつ所望の色に着色可能な導電性樹脂組成物の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち本発明は、白色導電材４０〜８０重量％とポリエチレン系樹脂６０〜２０重量％の混合物を溶融混練してポリエチレン系樹脂組成物を得た後、該ポリエチレン系樹脂組成物５０〜８０重量％とポリプロピレン系樹脂５０〜２０重量％の混合物を溶融混練することを特徴とする導電性樹脂組成物の製造方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の導電性樹脂組成物の製造方法によれば、少量の導電材で導電性に優れ、かつ所望の色に着色可能な導電性樹脂組成物を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
まず、本発明で用いる白色導電材に関して説明する。白色導電材としては、公知の導電材を使用することができ、例えば、酸化亜鉛、酸化錫、アンチモンをドープした酸化錫（ＡＴＯ）、錫をドープした酸化インジウム（ＩＴＯ）、アルミニウムをドープした酸化亜鉛（ＡＺＯ）やガリウムをドープした酸化亜鉛（ＧＺＯ）、さらにはＡＴＯやＩＴＯなどの導電材を酸化アルミニウムや酸化チタンなどのフィラー表面に被覆したものなどを使用することができる。
安全性を考慮すると、アンチモンやインジウムなどの有害物質を含まない、酸化アルミニウム・酸化マグネシウム固溶体や酸化亜鉛、酸化錫が好ましい。白色導電材は単独で使用してもよいし、２種類以上を併用してもよい。
【００１１】
酸化錫としては、導電性とその経時安定性の観点から、例えば特開２００６−５９８０６号公報に記載されているような、特定の有機化合物で表面改質した酸化錫を使用することがさらに好ましい。
【００１２】
酸化亜鉛としては、導電性や機械的強度の安定性の観点から、特開平５−２５３２３号公報に記載されているような、シランカップリング剤などで表面改質したヒゲ状またはテトラポッド状の酸化亜鉛ウイスカを使用することがさらに好ましい。
【００１３】
ポリエチレン系樹脂としては、エチレン単独重合体、エチレンと炭素原子数３〜１２のα−オレフィンとの共重合体等の公知の樹脂を用いることができる。ただしエチレンと炭素原子数３〜１２のα−オレフィンとの共重合体を用いる場合、該共重合体中のエチレン由来の構成単位の含有量は５０モル％以上である。使用するポリエチレン系樹脂は１種類であってもよいし、２種類以上の混合物であってもよい。
特に、ＪＩＳ  Ｋ６７６０に従って測定される密度が０．９２０ｇ／ｃｍ3以上のポリエチレン系樹脂を用いることが好ましく、密度０．９４０ｇ／ｃｍ3以上のポリエチレン系樹脂を用いることがより好ましい。これは溶融状態から固化する際に、導電材が結晶部からはじき出され、少ない非結晶部に導電材が高濃度に偏在することによって、導電性が向上しやすくなるためである。なおポリエチレン系樹脂が２種類以上の混合物である場合には、該混合物の密度が前記範囲であることが好ましい。
【００１４】
また、本発明で用いるポリエチレン系樹脂のＭＦＲ（１９０℃）は、２０〜８０（ｇ／１０ｍｉｎ）であることが好ましく、３０〜５０（ｇ／１０ｍｉｎ）であることがより好ましい。ここでＭＦＲ（１９０℃）とは、１９０℃におけるメルトフローレートであり、ＪＩＳ  Ｋ７２１０に従って、温度１９０℃、荷重２．１６ｋｇｆで測定される値である（単位  ｇ／１０分）。なおポリエチレン系樹脂が２種類以上の混合物である場合には、該混合物のＭＦＲが前記範囲であることが好ましい。
前記範囲のＭＦＲのポリエチレン系樹脂を用いることにより、導電材の分散性が向上し、かつ、得られる組成物を成形した場合には機械的強度に優れる成形品となる。特に導電材がヒゲ状またはテトラポッド状の酸化亜鉛ウイスカのように球状ではない場合には、ポリエチレン系樹脂のＭＦＲが低すぎると、溶融混練中に導電材が折損してしまうことがある。
【００１５】
ポリプロピレン系樹脂としては、公知の樹脂を用いることができ、例えばプロピレン単独重合体、プロピレンと、エチレンおよび／または炭素原子数４〜２０のα−オレフィン等のコモノマーとの共重合体、またはこれらに非晶性のエチレン・α−オレフィン共重合体が分散している重合体などが挙げられる。なお、プロピレンと他のコモノマーとの共重合体を使用する場合、該共重合体中のプロピレン由来の構成単位含有量は５０モル％以上である。
ポリプロピレン系樹脂のＭＦＲ（２３０℃）は１〜３０（ｇ／１０ｍｉｎ）であることが好ましく、５〜２０（ｇ／１０ｍｉｎ）であることがより好ましい。ここでＭＦＲ（２３０℃）とは、２３０℃におけるメルトフローレートであり、ＪＩＳ  Ｋ７２１０に従って、温度２３０℃、荷重２．１６ｋｇｆで測定される値である（単位  ｇ／１０分）。なおポリプロピレン系樹脂が２種類以上の混合物である場合には、該混合物のＭＦＲが前記範囲であることが好ましい。
前記範囲のＭＦＲのポリプロピレン系樹脂を用いることにより、導電材の分散性が向上し、かつ、得られる導電性樹脂組成物を成形した場合には機械的強度に優れる成形品となる。
【００１６】
次に、前記の白色導電材、ポリエチレン系樹脂およびポリプロピレン系樹脂を用いる導電性樹脂組成物の製造方法に関して説明する。
まず、予め、白色導電材４０〜８０重量％とポリエチレン系樹脂６０〜２０重量％を混合し、押出機やバンバリーミキサーなどの混練機を用いて溶融混練することによって、導電材を分散させたポリエチレン系樹脂組成物を製造する。以下、ポリエチレン系樹脂組成物を製造する該工程を、第一工程と称することもある。
白色導電材が４０重量％より少ないと、ポリプロピレン系樹脂を混合させた最終的に得られる樹脂組成物の導電性が不十分になりやすい。また、白色導電材が８０重量％よりも多いと、得られる導電性樹脂組成物を成形した成形品の機械的強度が不十分となることがある。
白色導電材の割合は、５０〜７０重量％であることが好ましい。なお、前記した白色導電材とポリエチレン系樹脂の割合は、白色導電材とポリエチレン樹脂の合計重量を１００％としたときの値である。
押出機としては、単軸や多軸の公知の押出機を使用することができ、複数の押出機を組み合わせたタンデム押出機も使用可能である。スクリューデザインや押出条件などは特に限定されないが、導電材の分散を充分に行うため高せん断が加えられるようにすることが好ましい。この観点から、同方向回転２軸押出機を用いることが好ましい。
【００１７】
次に前記ポリエチレン系樹脂組成物５０〜８０重量％と、ポリプロピレン系樹脂５０〜２０重量％を混合し、押出機やバンバリーミキサーなどの混練機を用いて溶融混練することによって、最終的な導電性樹脂組成物を製造する。以下、最終的な導電性樹脂組成物を製造する該工程を、第二工程と称することもある。
ポリエチレン系樹脂組成物が５０重量％より少ないと導電性が不十分になりやすい。また、ポリエチレン系樹脂組成物が８０重量％よりも多いと機械的強度が不十分になりやすい。ポリエチレン系樹脂組成物の割合は、６０〜７０重量％であることが好ましい。なお、前記したポリエチレン系樹脂組成物とポリプロピレン系樹脂の割合は、ポリエチレン樹脂組成物とポリプロピレン系樹脂の合計重量を１００％としたときの値である。
押出機としては、単軸や多軸の公知の押出機を使用することができ、複数の押出機を組み合わせたタンデム押出機も使用可能である。スクリューデザインや押出条件などは特に限定されないが、混練を行い過ぎると導電材がポリプロピレン系樹脂にも移行しやすくなると考えられるため、低せん断で行えるようにすることが好ましい。この観点からは、単軸押出機を用いることが好ましい。
【００１８】
第一工程および／または第二工程においては、必要に応じて各種の添加剤を配合してもよい。例えば、難燃剤、充填剤、酸化防止剤、銅害防止剤、耐候剤、紫外線吸収剤、滑剤、発泡剤、接着性改良剤等が挙げられる。
【００１９】
前記第一工程と第二工程とは、連続して行ってもよく、第一工程でいったんポリエチレン系樹脂組成物をペレットにした後、該ペレットを用いて第二工程を行ってもよい。
また、第一工程で用いる押出機または混練機と、第二工程で用いる押出機または混練機は、別々の装置であってもよいし、または装置形状や製造条件を工夫することによって同一の装置で行うこともできる。例えば、同方向回転２軸押出機と単軸押出機を組み合せたタンデム押出機や、同方向回転２軸押出機の上流と下流で役割を分担させ押出機途中からポリプロピレン系樹脂をサイドフィードする装置などが挙げられる。生産性の観点からは、第一工程と第二工程を、同一の装置を用いて連続で行うことが好ましい。
【００２０】
前記した方法により得られる導電性樹脂組成物は、白色導電材がポリエチレン系樹脂中に高濃度で偏在している。これは、一般的な透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて確認することができる。ここで偏在とは、導電材の全てがポリエチレン系樹脂中に存在するということではなく、大半がポリエチレン系樹脂中に存在することを意味する。
【００２１】
本発明で得られる導電性樹脂組成物を用い、公知の成形加工技術、例えば押出成形、射出成形、発泡成形などによって、シートやフィルム等各種の成形品を製造することができる。具体的には、壁材や床材、ＩＣ用の静電気対策を施した各種製品（通函、仕切り、トレーなど）、複写機やファクシミリの静電気対策部材等が挙げられる。また、該導電性樹脂組成物を表層にのみ使用した積層成形物、積層シートや積層フィルムも製造することができる。導電性樹脂組成物を成形して得られる成形品の導電性は、通常表面抵抗率で１０3〜１０9（Ω／□）であり、導電性に優れる。さらに得られる導電性樹脂組成物は白色系であるので、一般的な顔料を添加することによって所望の色調の成形品を製造することができる。
【実施例】
【００２２】
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例に何ら限定されるものではない。
【００２３】
（１）密度
ＪＩＳ  Ｋ６７６０に従って測定を行った。単位はｇ／ｃｍ3。
【００２４】
（２）ＭＦＲ（１９０℃）
ＪＩＳ  Ｋ７２１０に従い、温度１９０℃、荷重２．１６ｋｇｆで測定した。単位はｇ／１０分。
【００２５】
（３）ＭＦＲ（２３０℃）
ＪＩＳ  Ｋ７２１０に従い、温度２３０℃、荷重２．１６ｋｇｆで測定した。単位はｇ／１０分。
【００２６】
（４）表面抵抗率
試験片は９０ｍｍ×９０ｍｍ、装置はケスレー社製絶縁計を使用し、２３℃で５０％相対湿度下、印加電圧１００Ｖにおいて測定した。
【００２７】
[実施例１]
白色導電材として酸化錫（三菱マテリアル株式会社製、Ｓ−２０００）を、ポリエチレン系樹脂として高密度ポリエチレン（日本ポリエチレン株式会社製、ノバテックＨＪ５９０Ｎ）を用いた。なお、高密度ポリエチレンの密度は０．９６０（ｇ／ｃｍ3）であって、ＭＦＲ（１９０℃）は４０（ｇ／１０ｍｉｎ）であった。また、ポリプロピレン系樹脂としてプロピレン単独重合体に非晶性のエチレン・α−オレフィン共重合体が分散した樹脂（住友化学株式会社製、ノーブレンＡＺ６３０Ｖ４）を用いた。ポリプロピレン系樹脂のＭＦＲ（２３０℃）は２５（ｇ／１０ｍｉｎ）であった。
酸化錫５０重量％と高密度ポリエチレン５０重量％の混合物を、株式会社東洋精機製作所製のラボプラストミル（温度２３０℃、回転数１００ｒｐｍ、混練時間１０分）を用いて溶融混練してポリエチレン系樹脂組成物を得た。引き続き、ポリエチレン系樹脂組成物８０重量％とポリプロピレン系樹脂２０重量％を混合し、ラボプラストミル（温度２３０℃、回転数５０ｒｐｍ、混練時間５分）を用いて溶融混練して導電性樹脂組成物を得た。
本導電性樹脂組成物を熱プレスにて５０μｍのフィルムを作成し、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて観察を行ったところ、酸化錫がポリエチレン系樹脂中に偏在していることが確認できた。また、該フィルムの表面抵抗率は２×１０8（Ω／□）であった。
【００２８】
[比較例１]
酸化錫４０重量％とポリプロピレン系樹脂６０重量％を混合し、株式会社東洋精機製作所製のラボプラストミル（温度２３０℃、回転数１００ｒｐｍ、混練時間１０分）を用いて溶融混練して、実施例１と導電材含有量が同量の樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物を熱プレスにて５０μｍのフィルムを作成した。該フィルムの表面抵抗率は２×１０10（Ω／□）であった。なお、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて観察を行ったところ、酸化錫はポリプロピレン系樹脂中に概ね均一に分散していた。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】樹脂Ａにカーボンブラックが偏在した導電性樹脂組成物の概念図
【符号の説明】
【００３０】
１：カーボンブラックが偏在した樹脂Ａ
２：樹脂Ｂ
【図１】
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