(57)【要約】【課題】安定した導電性能を付与できる導電性樹脂成形体の製造方法を提供する。また、導電性を安定させる場合、従来は高価な導電性粒子を多量に添加することでその安定性を確保していたが、少量の導電性粒子の添加で実現できる導電性樹脂成形体の製造方法を提供する。【解決手段】導電性粒子と熱可塑性樹脂とを、発泡倍率が１．０３〜２．０倍で発泡成形したものとしている。そして、発泡成形は、化学発泡剤を使用したり、超臨界状態の不活性ガスを使用している。【選択図面】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性粒子と熱可塑性樹脂とを、発泡倍率が１．０３〜２．０倍で発泡成形したことを特徴とする導電性樹脂成形体の製造方法。
【請求項２】
前記発泡成形に化学発泡剤を使用したことを特徴とする請求項１記載の導電性樹脂成形体の製造方法。
【請求項３】
前記発泡成形に超臨界状態の不活性ガスを使用したことを特徴とする請求項１記載の導電性樹脂成形体の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の製造方法により得られた導電性樹脂成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性の安定した導電性樹脂成形体およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子、電機産業の発展は目覚しく、その産業分野で用いられる部品が導電性粒子と熱可塑性樹脂からなる成形物であることが多い。また、これら部品の搬送、輸送のトレイや部品も導電性熱可塑性樹脂からなることが多くなってきている。
【０００３】
従来、絶縁物質であるプラスチックに導電性を付与する方法には、分子構造に導電性を発現する結合や置換基を導入する方法と、導電化剤を配合する方法があるとされている（非特許文献１）。そして、導電化剤としては、色調に問題があるものの、カーボンブラックが最良の導電化剤であると述べられている。
【０００４】
さらに、情報記録紙の導電性着色層を形成するのに適したポリエステル組成物として、ある特定の融点および溶融粘度を有する結晶性ポリエステルに、導電性物質を配合してなるものが提案されている（特許文献１）。
【０００５】
また、電力ケーブルやケーブル接続部における電界緩和用の半導電性テープなどとして使用される半導電性組成物として、ポリカプロラクトンを主体とするポリマーに導電性カーボンブラックを１０重量部ないし４０重量部を添加してなるものが存在する（特許文献２）。
【０００６】
さらに、生分解性を有する梱包用緩衝材として用いられる発泡体用樹脂組成物として、ポリ乳酸樹脂に特定のイソシアネート基濃度のポリイソシアネートを併用し溶融粘度を上げ、導電性カーボン等を配合しプロパン等の発泡ガスで発泡させてなるものが存在する（特許文献３）。
【非特許文献１】社団法人日本合成樹脂技術協会監修「やさしいプラスチック配合剤」、三光出版社、１９９６年３月、第１３２頁
【特許文献１】特開昭５６−６７３５８号公報
【特許文献２】特開昭５８−８５２０９号公報
【特許文献３】特開２０００−８６８０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の各導電性樹脂組成物からなる成形体は、導電性が不安定であるという問題点を有していた。すなわち、従来の導電性樹脂成形体の導電性は、その成形体の各部分によって相当変動している。例えば、前記導電性樹脂組成物を用いて射出成形したＩＣトレイの表面抵抗を測定すると、その成形体の各部分によって相当変動することがわかった。
【０００８】
このように、ある特定の成形体の各部分の表面抵抗が異なるということは、帯電性が異なり、特定の用途、例えば電子精密機器、電子部品等、静電気による帯電を嫌う用途には、それらの静電気の放電に伴うトラブル発生を招き好ましくない。
【０００９】
そこで、本発明者らはかかる問題を解決すべく、鋭意研究した結果、導電性粒子を適正配合した熱可塑性樹脂を発泡成形することにより成形体の各部分によって表面電気抵抗の値が安定している成形体を得られることを見出し、本発明に至った。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち、本発明は、導電性粒子と熱可塑性樹脂とを、発泡倍率が１．０３〜２．０倍で発泡成形したことを特徴とする導電性樹脂成形体の製造方法である。
【００１１】
そして、本発明の製造方法における発泡成形は、化学発泡剤を使用したり、超臨界状態の不活性ガスを使用するのが好ましい。
【００１２】
さらに、本発明は、前記製造方法により得られた各種導電性樹脂成形体をも提供するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、安定した導電性能を熱可塑性樹脂成形体に付与できる。また、導電性を安定させる場合、従来は高価な導電性粒子を多量に添加することでその安定性を確保していたが、本発明によれば少量の導電性粒子の添加で実現できる。さらに、本発明では、発泡させているため、従来から知られている発泡による肉厚成形体のひけ防止や、全体としても原材料の使用量を低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００１５】
本発明の導電性樹脂成形体の製造方法は、導電性粒子と熱可塑性樹脂とを、発泡倍率が１．０３〜２．０倍で発泡成形したものとしている。
【００１６】
本発明で使用する導電性粒子は、導電性カーボンや導電性金属酸化物粒子を挙げることができる。導電性カーボンは、導電性を示せばなんであってもよく、アセチレンブラック、ファーネスブラック等が挙げられる。カーボンブラックは、古くから安定した導電性材料として、また安価な導電性材料として多量に使われてきた。導電性材料として機能するポイントは、カーボン同士のつながり（ストラクチャー）が高度に発達していること、粒子径が小さいこと、表面積が大きいこと、電子を補足する不純物が小さいこと、結晶化が進んでいること等々である。また、ナノテクで得られるナノカーボンチューブも導電性物質として利用することができる。さらに、導電性金属酸化物としては、酸化錫、酸化亜鉛等が挙げられる。
【００１７】
本発明で使用する熱可塑性樹脂は、何であってもよく、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタアクリレート、ポリオキシメチレン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリへキサメチレンテレフタレート、ポリシクロヘキサン１，４−ジメチレンテレフタレート、ポリエチレン２，６−ナフタレート、ポリブチレン２，６−ナフタレート、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルサルフォン、ポリアリルサルフォン、ポリアリーレート、ポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート、セルロースアセテートやこれらのブレンド、ポリマーアロイ、共重合品を挙げることができるが、特にこれらに限定されるものではない。
【００１８】
本発明の製造方法における発泡は、化学発泡、物理発泡のいずれでもよい。化学発泡としては、成形時の熱で熱分解させてガスを発生させる方法がある。物理発泡としては、超臨界状態の不活性ガスを利用する方法がある。
【００１９】
化学発泡に使用される発泡剤としては、アゾ化合物、ヒドラジン誘導体、セミカルバジド化合物、アジ化合物、ニトロソ化合物、トリアゾ−ル化合物、炭酸塩、重炭酸塩、亜硝酸塩、イソシアネ−ト化合物等が挙げられる。具体的には、アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル、バリウムアゾカルボキシレート、４，４’−オキシビス（ベンゼンスルフォニルヒドラジド）、パラトルエンスルフォニルヒドラジド、Ｐ−トルエンスルフォニルセミカルバジド、オキザリルヒドラジド、トリニトロソトリメチレントリアミン、トリヒドラジノトリアジン等が挙げられる。また、無機物では、重炭酸ナトリウム、重炭酸アンモニウム、亜硝酸アンモニア等が挙げられる。
【００２０】
一方、超臨界状態の不活性ガスとしては、窒素ガス、炭酸ガス等が挙げられる。
【００２１】
ところで、本発明の導電性粒子と熱可塑性樹脂とからなる組成物の成形体の導電性は、いうまでもなく導電性粒子一個一個が互いに連続してつながっている構造を形成する必要がある。この構造が断ち切られると導電性が無くなるか、低いものになる。
【００２２】
本発明は、ある種の成形体によっては、材料特性として測定された表面抵抗と極端に異なる例に直面したことから始まる。すなわち、ポリ乳酸樹脂にファーネスブラックの一種であるケッチェンブラックを５ｗｔ％添加して円盤電極でその表面抵抗を測定した。その測定値は２×１０5 Ωｓであった。次に、図１に示すＩＣトレイを通常の射出成形で成形し同様にその表面抵抗を測定した。すると、その測定値は１０8 Ωｓ〜１０4 Ωｓまで極端な変動を示した。
【００２３】
ところが、超臨界性ガスで１．０３倍に微発泡させて得られた同じ射出成形体の表面抵抗を測定してみると、１０6 Ωｓ〜１０4 Ωｓにとどまっていることが分かった。一方、１．０３倍未満では、通常の射出成形で成形した結果と大差なかった。導電性粒子と熱可塑性樹脂とからなる組成物が、通常の射出成形で得られた成形体と発泡成形で得られた成形体とでなぜこのような電気抵抗値が異なるのか、本発明者らは通常の射出成形で熱可塑性溶融樹脂に加えられる流動圧力により本来樹脂に添加されている導電粒子が電気を流す構造を形成していても、射出圧力で金型内を流れ込み押し込まれるプロセスでこの導電粒子が金型に流れ込まれる前まで形成していた電気伝導させる連続構造を破壊されてしまうからではないかと考えた。特に、ＩＣトレイのような構造の流れの複雑な成形体は、相当無理に熱可塑性溶融樹脂が射出される。一方、超臨界性ガスで１．０３倍以上に微発泡させて得られた同じ射出成形体は、流れる流路は複雑でも流れに必要は圧力が低く押し込む時間も短くてすむ。このため熱可塑性溶融樹脂に添加されている導電粒子が電気を流す構造を形成し、射出圧力で金型内を流入させるプロセスで、この導電粒子が金型に流入させる前まで形成していた電気伝導させる連続構造をそのまま保ったままで成形することが可能となったと考えられる。
【００２４】
本発明では、導電性粒子と熱可塑性樹脂との発泡成形体の発泡倍率が１．０３倍以上であれば、その表面抵抗が安定することが確認されたので、その発泡倍率が１．０３倍以上であればよい。しかし、発泡倍率が２．０倍を超えると発泡成形体の外観が極端に悪くなると共に、強度性に劣るものとなるので、本発明における発泡倍率は、１．０３〜２．０倍とした。
【００２５】
さらに、本発明では、導電性粒子の配合割合は、導電性粒子の特性や発泡成形体の使用目的によって変わるが、３〜３０ｗｔ％とした。導電性粒子の配合割合が３ｗｔ％より少ないと、発泡倍率にかかわらず表面抵抗が安定しないので、３ｗｔ％よりも少なければ意味がなく、また導電性粒子の配合割合が３０ｗｔ％より多いと、発泡倍率にかかわらず表面抵抗が安定するので、３０ｗｔ％より多く配合しても意味がない。
【００２６】
また、本発明において、熱可塑性樹脂と導電性粒子とを発泡成形するには、あらかじめ２軸押出機等で熱可塑性樹脂に導電性粒子を練り込んだ樹脂組成物を射出発泡成形したり、または熱可塑性樹脂に導電性粒子を直接添加し射出発泡成形して目的とする成形体とすることができる。なお、本発明における発泡成形は、押出発泡成形であってもよい。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明を実施例により、さらに具体的に説明するが、当然のことながら本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００２８】
（実施例１−１、１−２、比較例１）
市販のＰＰＥ樹脂導電グレード（住友化学社製、PPE160TL）を、東洋機械金属社製のＳＩ−１８０型成形機にミューセル成形付加した射出成形機で、通常の射出成形（比較例１）と射出発泡成形（実施例１−１：発泡倍率は１．０３倍、実施例１−２：発泡倍率は１．０８倍）を行い、図１に示すようなＩＣトレイＴ（縦３１６ｍｍ、横１７３ｍｍ、高さ８ｍｍ）を成形した。それぞれのＩＣトレイＴの表面抵抗を三菱化学製の高抵抗抵抗率計 HRESISTA IP（２探針電極、電極間距離２０ｍｍ、電極直径２ｍｍΦ）で測定した。測定位置は、図１に示したａ〜ｇとしており、同図には樹脂の流入点であるゲートＧの位置も併せて示している。測定結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
2007119622.tif 000002
（実施例２、比較例２）
ＰＰ樹脂（三菱化学社製、ノバテックPP MA3H)に導電性カーボンブラック（ケッチェンブラック・インターナショナル社製、ケッチェンブラックEC300J）を３２ｍｍφ日鋼２軸押出機で５ｗｔ％添加したチップを作製した。このチップを使用し、実施例１で用いた射出成形機で、通常の射出成形と射出発泡成形（発泡倍率は１．１倍）を行い、図１に示すようなＩＣトレイＴに成形した。それぞれのＩＣトレイＴの表面抵抗を、実施例１で用いた高抵抗抵抗率計で同様に測定した。測定結果を表２に示す。
【００３０】
【表２】
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（実施例３、比較例３）
ＰＬＡ樹脂（ユニチカ社製、テラマックTE-4000 ）に導電性カーボンブラック（ケッチェンブラック・インターナショナル社製、ケッチェンブラックEC300J）を３２ｍｍφ日鋼２軸押出機で５ｗｔ％添加したチップを作製した。このチップを使用し、実施例１で用いた射出成形機で、通常の射出成形と射出発泡成形（発泡倍率は１．１倍）を行い、図２に示すようなプレートＰ（縦３０ｍｍ、横８０ｍｍ、厚さ３ｍｍ）を成形した。それぞれのプレートＰの表面抵抗を、実施例１で用いた高抵抗抵抗率計で同様に測定した。測定位置は、図２に示したｈ〜ｊとしており、同図には樹脂の流入点であるゲートＧの位置も併せて示している。測定結果を表３に示す。
【００３１】
【表３】
2007119622.tif 000004
（実施例４、比較例４）
硝子繊維強化ナイロン樹脂（ユニチカ社製、ナイロン樹脂 A1030GFL ）にファーネスブラック（キャボット社製、バルカンＰ）を３２ｍｍφ日鋼２軸押出機で１０ｗｔ％添加したチップを作製した。このチップを使用し、東洋機械金属社製のＴＥ−１００型射出成形機で射出発泡成形を行い、図２に示すようなプレートＰを成形した。それぞれのプレートＰの表面抵抗を、実施例１で用いた高抵抗抵抗率計で同様に測定した。測定結果を表４に示す。
【００３２】
なお、実施例４は、アゾジカルボンアミドを１ｗｔ％添加し、発泡倍率を１．８倍にした。比較例４は、アゾジカルボンアミドを、１．５ｗｔ％添加し、発泡倍率を２．１倍にした。
【００３３】
両者間の表面抵抗値は大差無いが、発泡倍率が２倍を越えた比較例４は、外観が発泡の影響を受け極めてざらつき感が強く、強度的にも実施例４の７０％しかなく実用に耐えないほど弱いものとなった。
【００３４】
【表４】
2007119622.tif 000005
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施例および比較例において成形したＩＣトレイの平面図である。
【図２】実施例および比較例において成形したプレートの平面図である。
【００３６】
ａ〜ｊ  表面抵抗の測定位置
Ｇ  ゲート
Ｔ  ＩＣトレイ
Ｐ  プレート
【図１】
2007119622.tif 000006
【図２】
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