特集

プラスチック添加剤の動向

熱可塑樹脂への単層カーボンナノチューブの適用
楠本化成㈱
添加剤事業部 CNT 事業推進室

熱可塑性樹脂中の導電率は，材料に添加された導TUBALL™ MATRIX マ ス タ ー バ ッ チ は， ナ ノ

電性カーボンブラックの高添加に起因する黒色に関チューブの取り扱いを大幅に簡素化し，カーボンブ連する。さらに高レベルのカーボンブラックは必然ラックに比べてナノチューブの応用に大きな違いを的にポリマーの機械的性質の劣化を招く。カーボンもたらす。粉塵のない標準的なクリーン製造プロセ

ブラックに基因する問題点を解消しながら導電性をスであるといえる。

達 成 す る 方 法 が あ り， そ れ は 単 層 カ ー ボ ン ナ ノ

SWCNT の多くの驚くべき利点が長年にわたり知チューブ（SWCNT）の使用によるものである。

られていたにもかかわらず，それらを合成すること名前の類似性にもかかわらず，導電性カーボンブは最近まで非常に困難なプロセスであり，高コストラックの代替可能性として最近検討されている多層で非常に少量合成のみであった。その後，2013 年にカーボンナノチューブ（MWCNT），およびカーボ

OCSiAl 社は，工業規模および低コストの SWCNT

ンの 2 つの同素体である SWCNT は共通点がほとん

生 産 の た め の 最 初 の 施 設 を 立 ち 上 げ た。 同 社 のどなく異なる特性である。MWCNT は，直径が小さTUBALL™ 単層カーボンナノチューブは，最も近いくても互いに内側に巻かれたチューブが特徴である類似体より 75 倍安い価格で市場に参入した。「価格が，SWCNT はグラフェンの非常に薄い巻き上げを考慮すると，必要な SWCNT の超低添加量も認めシートとも言える。

られるべきです。これは，MWCNT やカーボンブ

OCSiAl（オクサイアル）社は，低濃度金属不純物ラックなど他の従来の添加物よりも数十倍，数百倍（1 重量 % 以下）を有する TUBALL™（チューボーも低く，コスト / 性能比に関しては，SWCNT は非ル）の商標名で高純度 SWCNT を製造。 TUBALL™

常に競争力のある導電性添加剤です。」と OCSiAl

単層カーボンナノチューブは超低添加量で有効に機Polymers の事業部長である Zakhar Bolshakov 氏は能する。また最終化合物中の金属不純物のごく僅かコメントする。現在，OCSiAl 社は，新しい合成施（10ppm）である。

設の立ち上げに伴い，2018 年に 60 トン，2020 年にTUBALL™SWCNT の柔軟性と，アスペクト比320 トンに増加する予定である年間生産能力 10 トン（約 5000）が非常に高いため，僅かな添加量で良好の SWCNT の世界総生産能力の 90％を保有しておな電気導電性を付与することができる。0.02 重量％り，これらの動きは必然的にさらなる価格引き下げの単層カーボンナノチューブの添加で，熱可塑性樹につながるといえる。

脂中に３次元，永久的で安定した湿度に依存しないOCSiAl 社は，その主導的地位を認め，安全衛生導電ネットワークを形成するのに十分である。最終と環境問題への責任あるアプローチを継続してい化合物に対して，必要とされる単層カーボンナノる。また，EU の REACH 規則に基づいて登録を実チューブは超低添加量のため，白色を含む明るい色施，米国環境保護庁（EPA）と TUBALL™ 単層カーを達成することも可能である。SWCNT の導入は，ボンナノチューブの同意命令に関する合意書を締結

材料の機械的特性の低下を招かず，むしろ場合にした最初の SWCNT メーカーであり，現在，大規模よっては，改善される場合もある。最近開発されたな SWCNT の商業出荷を欧州（現時点では最大 10Vol．66，No.4（2018）

JETI 99トン / 年），米国をはじめとする主要な世界市場としダーやダストを使用しない標準的なクリーン製造プている。OCSiAl 社は，独立した研究所が実施するロセスであることも重要である。

安全衛生関連の研究プロジェクトに投資を実施している。テーバー磨耗などの最近の試験では，材料に機械的応力がかかったときにナノサイズの粒子が放出されることはほとんど無いことが確認できた。
さらに，SWCNT 配合材料は，未添加材料よりもナノサイズの粒子の放出が少なく，高い強度と凝集力の向上を示した。これらの知見は，消耗品を含むさらに幅広い分野のアプリケーション向けに SWCNTの未来を開くものであるといえる。
ケーススタディOCSiAl 社とそのパートナーは，ポリエチレン，ポリプロピレン，ABS，PVC，ポリアミド，ポリカーボネートなどの重要な熱可塑樹脂に SWCNT

2. 半導電性遮蔽材料へのTUBALL™SWCNT の応用を適用することで，すでに多くの成功を収めていOCSiAl 社顧客では，中および高電圧電源ケーブる。
「SWCNT を含む汎用樹脂とエンジニアリングプ

ル用の半導体性化合物のための材料を必要としていラスチックは既に市場に出ていますが，今後はさらる。体積抵抗率として 23℃で 20 Ω・cm 以下，90℃に多くの製品が発売され，2018 年に市場に参入するで 100 Ω・cm 以下で永久的かつ安定している必要予定です。熱可塑性樹脂の SWCNT の大きな可能性がある。また本製品の機械的特性についても要求にを実現するため，OCSiAl 社は，次世代高性能熱可こたえる必要がある。OCSiAl 社顧客には，すべて塑性樹脂の共同開発のためのパートナーを探していの 要 件 を 満 た し た TUBALL™MATRIX 801 マ スます。」OCSiAl 社の事業部長でポリマー材料部門のターバッチが推奨された。得られた商品については長である Evgeniy Ilin 氏は話す。

低吸湿であり密度も低減された。また製造時のプロ既存のパートナーシップの大半は NDA の対象とセスも簡易化された。

なっているため，現時点で会社名を開示することはできない。

1. 回転成形によって製造された帯電防止容器に TUBALL™SWCNT の適用
OCSiAl 社顧客は，可燃性および爆発性の液体および粉末のための着色ポリエチレン包装を必要とした。この場合の表面抵抗率は，106-109 Ω / □の範囲で永久的で安定している必要がある。この場合，単層カー ボ ン ナ ノ チ ュー ブ マ ス タ ー バ ッ チ で あ る
TUBALL™MATRIX 801 ＊ １ が 推 奨 さ れ る。
TUBALL™ 単 層 カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ を 0.07 重量％添加することで，着色タンクにおいて 107 Ω /□の永久的で安定した表面抵抗率を得るには十分であり，黒色タンクでは TUBALL™ 単層カーボンナ

3. 射出成形法による熱可塑性樹脂へのTUBALL™SWCNT の応用
OCSiAl 社顧客では，表面抵抗率が 108 Ω / □以下

6ノチューブ 0.1 重量％は 10 Ω / □の表面抵抗率が達で，機械的特性のバランスに優れたポリプロピレンが成された。この際，機械的強度が維持されるないし必 要 で あ っ た。 高 添 加 量 の カ ー ボ ン ブ ラ ッ ク を向 上 す る。 ま た，TUBALL™ 単 層 カ ー ボ ン ナ ノ

TUBALL™ MATRIX 801 マスターバッチで置き換え

チューブを使用することは，カーボンブラックパウることが推奨。永久的でより安定した導電性特性と同

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様に，得られた材料は機械的特性（特に耐衝撃性）が改善され，従って重量低減の可能性が示唆された。

5. ポリエチレンインフレーションフィルム
への TUBALL™SWCNT の応用
OCSiAl 顧客は，インフレーションフィルム押出機を使用して製造されたポリエチレン帯電防止フィ
ル ム を 必 要 と し た。TUBALL™

MATRIX beta

*3810 マスターバッチを介して導入された 0.01％のTUBALL™ 単層カーボンナノチューブナノチュー
ブにより，5x109-1010 Ω / □の表面抵抗率を達成。
＊１ TUBALL™ MATRIX 801

10% SWCNT ＋ポリオ

レフィンワックス＊２ TUBALL™ MATRIX 202

10% SWCNT ＋脂肪族カルボン酸エステル誘導体

4. 帯電防止 PVC 商品向けへのTUBALL™SWCNT の応用＊３ TUBALL™ MATRIX beta 810 1% SWCNT＋界面活性剤

OCSiAl 社顧客は，106-109 Ω / □の恒久的で安定［ 問合せ］

した，湿度に依存しない表面抵抗率を有する着色さ楠本化成㈱添加剤事業部

れた帯電防止 PVC 製品が必要であった。0.1 〜 0.5

東京

TEL：03-3292-8687

MATRIX 202 ＊ ２ マ ス タ ー大阪

TEL：06-6452-2011

重 量 ％ の TUBALL™

バッチを適用することが推奨され，これは要件を完

CNT 事業推進室

E-mail：info_TUBALL@kusumoto.co.jp

全に満たすものであった。

TUBALL™ MATRIX 202 を含有す着色帯電防止プラスチゾル PVC 板

ポリエチレンインフレーションフィルムへのTUBALL™SWCNT の応用
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