JP2009127038A - Resin composition, method for producing the same and use of the same - Google Patents
Resin composition, method for producing the same and use of the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009127038A JP2009127038A JP2007307319A JP2007307319A JP2009127038A JP 2009127038 A JP2009127038 A JP 2009127038A JP 2007307319 A JP2007307319 A JP 2007307319A JP 2007307319 A JP2007307319 A JP 2007307319A JP 2009127038 A JP2009127038 A JP 2009127038A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resin
- resin composition
- fibers
- molded body
- fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Description
本発明は、樹脂組成物およびその製造方法、並びに、その用途に関する。 The present invention relates to a resin composition, a production method thereof, and an application thereof.
106〜1012Ωcmの体積固有抵抗を持つ樹脂は、金属と絶縁体との中間の体積固有抵抗を有するため、一般に半導電性樹脂と呼ばれている。半導電性樹脂は、帯電防止性、塵埃吸着防止性などの機能を生かして、静電気の制御が要求される分野、例えば、電子写真複写機や静電記録装置などの画像形成装置における帯電ロール、帯電ベルト、除電ベルト;半導体部品を搬送する容器などの帯電部材用樹脂材料;として使用されている。しかし、近年では複写機の転写効率を高め、より鮮明な画像を得るため、あるいは精密部品に帯電した静電気をゆるやかに除電するために、半導電性領域の中でも1010〜1012Ωcmのように抵抗を非常に狭い範囲で制御することが求められている。 A resin having a volume resistivity of 10 6 to 10 12 Ωcm has a volume resistivity intermediate between that of a metal and an insulator, and thus is generally called a semiconductive resin. The semiconductive resin makes use of functions such as antistatic properties and dust adsorption preventive properties, for example, a charging roll in an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine or an electrostatic recording apparatus, It is used as a charging belt, a static elimination belt; a resin material for a charging member such as a container for transporting semiconductor components. However, in recent years, in order to increase the transfer efficiency of a copying machine, to obtain a clearer image, or to neutralize static electricity charged on a precision part gently, even in the semiconductive region, such as 10 10 to 10 12 Ωcm. It is required to control the resistance within a very narrow range.
通常、電気絶縁性である樹脂に導電性を付与するためには、(1)界面活性剤を添加したり、(2)分子内に導電性ユニットを含有する親水性高分子とアロイ化したり、(3)金属や炭素材料などの導電性材料を混合したりする方法がある。 Usually, in order to impart conductivity to a resin that is electrically insulating, (1) a surfactant is added, (2) an alloy with a hydrophilic polymer containing a conductive unit in the molecule, (3) There is a method of mixing conductive materials such as metals and carbon materials.
(1)界面活性剤を用いる方法は、低分子量の界面活性剤が樹脂表面にブリードアウトし、雰囲気中の水分を吸着することで導電性を発現するものである。しかし、このときに得られる体積固有抵抗は109〜1012Ωcm程度であり、さらに表面を洗浄するとブリードアウトした界面活性剤が洗い流され、導電性が低下してしまう問題点を有している。 (1) In the method using a surfactant, the low molecular weight surfactant bleeds out to the resin surface and adsorbs moisture in the atmosphere to develop conductivity. However, the volume resistivity obtained at this time is about 10 9 to 10 12 Ωcm, and when the surface is further washed, the bleed-out surfactant is washed away and the conductivity is lowered. .
(2)親水性高分子とのアロイ化に関しては、イオンの移動が電気伝導を支配しているため、得られる体積固有抵抗は109〜1012Ωcmが限界である。また、ポリマーアロイでは、成形条件により分散相の大きさや形状が容易に変化してしまうため、イオンの導電経路を安定的に形成することが難しくなってしまう。その結果、抵抗を精密に制御することができない問題がある。 (2) Regarding alloying with a hydrophilic polymer, since the movement of ions dominates electrical conduction, the volume resistivity obtained is limited to 10 9 to 10 12 Ωcm. Moreover, in the polymer alloy, since the size and shape of the dispersed phase easily change depending on the molding conditions, it is difficult to stably form the ion conduction path. As a result, there is a problem that the resistance cannot be precisely controlled.
(3)導電性材料を混合する方法に関しては、樹脂に導電性材料を添加していくと、ある添加量で三次元的に導電性のネットワークが形成され、抵抗が1016から100Ωcmに急激に低下するパーコレーション現象が観察される。従って、106〜1012Ωcmの範囲に抵抗を制御することは一般的には困難とされている。このような中で、マトリックス熱可塑性樹脂と平均径200nm以下の微細炭素繊維とマトリックス以外の熱可塑性樹脂及び/又は熱可塑性エラストマーとを配してなる樹脂組成物が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 (3) Regarding the method of mixing conductive materials, when conductive materials are added to the resin, a three-dimensional conductive network is formed with a certain addition amount, and the resistance is increased from 10 16 to 10 0 Ωcm. A rapidly decreasing percolation phenomenon is observed. Therefore, it is generally difficult to control the resistance in the range of 10 6 to 10 12 Ωcm. Under such circumstances, a resin composition is proposed in which a matrix thermoplastic resin, fine carbon fibers having an average diameter of 200 nm or less, and a thermoplastic resin and / or a thermoplastic elastomer other than the matrix are arranged (for example, patents). Reference 1).
また、前述の(2)および(3)の手法を組み合わせた、マトリックス樹脂に炭素繊維と高分子型帯電防止剤とを配合してなる樹脂組成物も提案されている(例えば、特許文献2参照) There has also been proposed a resin composition obtained by combining carbon fiber and a polymer type antistatic agent in a matrix resin, which is a combination of the above methods (2) and (3) (see, for example, Patent Document 2). )
さらに、カーボンブラック及び/又は炭素繊維を含有する表面抵抗値が106Ω以下の導電性熱可塑性樹脂(A)と、当該(A)と相溶性のあるカーボンブラック及び/又は炭素繊維を含有する表面抵抗値が1012Ω以上の導電性熱可塑性樹脂(B)とを混合してなる樹脂組成物が提案されている(例えば、特許文献3参照)。 Furthermore, the conductive thermoplastic resin (A) containing carbon black and / or carbon fiber and having a surface resistance value of 10 6 Ω or less, and carbon black and / or carbon fiber compatible with (A) are contained. There has been proposed a resin composition obtained by mixing a conductive thermoplastic resin (B) having a surface resistance value of 10 12 Ω or more (see, for example, Patent Document 3).
一方、合成樹脂に、炭素前駆体粒子と炭素繊維とを含む樹脂組成物が提案されている(例えば、特許文献4〜6参照)。 On the other hand, resin compositions containing carbon precursor particles and carbon fibers in a synthetic resin have been proposed (see, for example, Patent Documents 4 to 6).
特許文献1に記載の方法は、非相溶性の樹脂を用いることでマトリックス樹脂(海)中に分散相樹脂の島構造を形成し、この分散相樹脂により微細炭素繊維同士の接触を分断し、半導電性を得るというものである。この方法は、先の親水性高分子とのアロイ化と同様に、成形条件により分散相の大きさや形状を制御することが難しいため、安定的に半導電性を得ることができない。
特許文献2に記載の方法も同様に、成形条件により海島構造を安定的に制御することが困難であるため半導電性を得ることが難しい。
The method described in Patent Document 1 forms an island structure of a dispersed phase resin in the matrix resin (sea) by using an incompatible resin, and the contact between the fine carbon fibers is divided by the dispersed phase resin, It is to obtain semiconductivity. In this method, as in the alloying with the hydrophilic polymer, it is difficult to control the size and shape of the dispersed phase depending on the molding conditions, so that the semiconductivity cannot be stably obtained.
Similarly, in the method described in Patent Document 2, it is difficult to stably control the sea-island structure depending on molding conditions, so that it is difficult to obtain semiconductivity.
特許文献3に記載の方法は、単に2種類の導電性樹脂を混ぜるだけであるが、混ぜるときの混練強度により2種類の樹脂の分散・分配状態が大きく変化し、特に混練ムラが生じた場合には106〜1012Ωの幅広い抵抗になってしまう。 The method described in Patent Document 3 simply mixes two types of conductive resins, but the dispersion / distribution state of the two types of resins greatly changes depending on the kneading strength when mixing, particularly when kneading unevenness occurs. Will result in a wide resistance of 10 6 to 10 12 Ω.
特許文献4〜6に記載の方法では、炭素前駆体粒子と炭素繊維との合計量が30質量%以上でなければ所望の抵抗が得られず、また、混練や成形時の剪断力により導電調整材として用いられている剛直な炭素繊維が折れてしまい、抵抗値が大きく変動してしまう問題があった。 In the methods described in Patent Documents 4 to 6, a desired resistance cannot be obtained unless the total amount of the carbon precursor particles and the carbon fibers is 30% by mass or more, and the conductivity is adjusted by a shearing force during kneading or molding. There is a problem that the rigid carbon fiber used as a material breaks and the resistance value fluctuates greatly.
以上から、本発明は、体積抵抗率の再現性が良好で、各種成形法の成形条件が変化しても導電性の変化が小さい樹脂組成物およびその製造方法、並びに、その用途を提供することを目的とする。 As described above, the present invention provides a resin composition with good reproducibility of volume resistivity and small change in conductivity even when the molding conditions of various molding methods are changed, its production method, and its application. With the goal.
上記課題を解決すべく鋭意検討をしたところ、本発明者は、下記本発明に想到し当該課題を解決できることを見出した。すなわち、本発明は、下記の通りである。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has arrived at the following present invention and found that the problems can be solved. That is, the present invention is as follows.
(1) 平均繊維径が5〜500nmの炭素繊維と、平均繊維径が500nm以上の非導電性繊維と、樹脂とが配合され、前記炭素繊維の配合割合Xが1〜20質量%であり、
前記非導電性繊維の配合割合YがX<Yの関係を満たす樹脂組成物。
(2) 体積固有抵抗が、1×100〜1×1012Ωcmの範囲である(1)に記載の樹脂組成物。
(3) 配合前の前記炭素繊維が、平均繊維径5〜500nm、アスペクト比40以上、および体積固有抵抗が10-2Ωcm以下である(1)または(2)に記載の樹脂組成物。
(4) 配合前の前記非導電性繊維が、平均繊維径500nm以上の無機繊維または有機繊維である(1)〜(3)のいずれか1に記載の樹脂組成物。
(1) Carbon fibers having an average fiber diameter of 5 to 500 nm, non-conductive fibers having an average fiber diameter of 500 nm or more, and a resin are blended, and the blending ratio X of the carbon fibers is 1 to 20% by mass,
A resin composition in which a blending ratio Y of the nonconductive fibers satisfies a relationship of X <Y.
(2) The resin composition according to (1), wherein the volume resistivity is in the range of 1 × 10 0 to 1 × 10 12 Ωcm.
(3) The resin composition according to (1) or (2), wherein the carbon fiber before blending has an average fiber diameter of 5 to 500 nm, an aspect ratio of 40 or more, and a volume resistivity of 10 −2 Ωcm or less.
(4) The resin composition according to any one of (1) to (3), wherein the nonconductive fibers before blending are inorganic fibers or organic fibers having an average fiber diameter of 500 nm or more.
(5) 配合前の前記樹脂が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ABS樹脂、ポリアセタール、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、シクロオレフィンポリマー、液晶ポリマー、ポリエーテルイミド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリアミドイミド、熱可塑性ポリイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、フッ素樹脂、ポリベンズイミダゾールの少なくとも1種の熱可塑性樹脂である(1)〜(4)のいずれか1に記載の樹脂組成物。
(6) 配合前の前記樹脂が、エポキシ樹脂、ポリウレタン、フェノール樹脂、ジアリルフタレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、アリルエステル樹脂の少なくとも1種の熱硬化性樹脂である(1)〜(4)のいずれか1に記載の樹脂組成物。
(5) The resin before blending is polyethylene, polypropylene, polystyrene, ABS resin, polyacetal, aliphatic polyamide, aromatic polyamide, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polycarbonate, modified polyphenylene ether, polyphenylene sulfide, cycloolefin polymer, liquid crystal (1) to (1) which is at least one kind of thermoplastic resin such as polymer, polyetherimide, polysulfone, polyethersulfone, polyamideimide, thermoplastic polyimide, polyetherketone, polyetheretherketone, fluororesin, and polybenzimidazole. The resin composition according to any one of 4).
(6) The resin before compounding is at least one thermosetting resin selected from epoxy resin, polyurethane, phenol resin, diallyl phthalate resin, unsaturated polyester resin, urea resin, melamine resin, silicone resin, polyimide resin, and allyl ester resin. The resin composition according to any one of (1) to (4), which is a resin.
(7) 樹脂に、平均繊維径が5〜500nmの炭素繊維と、平均繊維径が500nm以上の非導電性繊維とを導入して溶融混練する溶融混錬工程を含み、
前記溶融混練する際に、前記樹脂からなる溶融樹脂中に、前記炭素繊維および前記非導電性繊維を導入する樹脂組成物の製造方法。
(8) 樹脂に、平均繊維径が5〜500nmの炭素繊維と、平均繊維径が500nm以上の非導電性繊維とを導入して溶融混練する溶融混錬工程を含み、溶融混錬前の前記樹脂が体積平均粒径200μm以下のポリマー粒子であり、前記溶融混錬が、前記ポリマー粒子と前記炭素繊維とを乾式混合し、溶融混錬を行った後、前記非導電性繊維を溶融樹脂中に導入する樹脂組成物の製造方法。
(7) including a melt-kneading step of introducing and melting and kneading carbon fibers having an average fiber diameter of 5 to 500 nm and non-conductive fibers having an average fiber diameter of 500 nm or more into the resin;
A method for producing a resin composition, wherein the carbon fiber and the non-conductive fiber are introduced into a molten resin made of the resin when the melt kneading.
(8) including a melt-kneading step of introducing and melting and kneading carbon fibers having an average fiber diameter of 5 to 500 nm and non-conductive fibers having an average fiber diameter of 500 nm or more into the resin, The resin is a polymer particle having a volume average particle size of 200 μm or less, and the melt kneading is performed by dry-mixing the polymer particle and the carbon fiber and performing melt kneading, and then the non-conductive fiber is placed in the molten resin. The manufacturing method of the resin composition introduce | transduced into this.
(9) (1)〜(6)のいずれか1に記載の樹脂組成物を用いて成形されてなり、ランダムに選択した4点の各位置における体積固有抵抗のバラツキが10X±1Ωcm(0≦X≦12)である成形体。
(10) 前記成形体が、射出成形体、圧縮成形体、または押出成形体である(9)に記載の成形体。
(11) 射出スピードを変化しても、射出成形体の体積固有抵抗の変化が10X±2Ωcm(0≦X≦12)の範囲内の射出成形体が作製可能である炭素繊維と非導電性繊維と樹脂とが配合された樹脂組成物。
(12) 冷却条件が変化しても、圧縮成形体の体積固有抵抗の変化が10X±2Ωcm(0≦X≦12)の範囲内の圧縮成形体が作製可能である炭素繊維と非導電性繊維と樹脂とが配合された樹脂組成物。
(13) 押出スピードが変化しても、押出成形体の体積固有抵抗の変化が10X±2Ωcm(0≦X≦12)の範囲内の押出成形体が作製可能である炭素繊維と非導電性繊維と樹脂とが配合された樹脂組成物。
(14) (11)〜(13)のいずれか1に記載の樹脂組成物を用いて成形された成形体。
(9) The resin composition according to any one of (1) to (6) is molded, and the variation in volume resistivity at each of four randomly selected positions is 10 X ± 1 Ωcm ( A molded body satisfying 0 ≦ X ≦ 12).
(10) The molded body according to (9), wherein the molded body is an injection molded body, a compression molded body, or an extrusion molded body.
(11) Even if the injection speed is changed, carbon fiber and non-conductivity can be produced, which can produce an injection-molded body in which the volume resistivity change of the injection-molded body is in the range of 10 X ± 2 Ωcm (0 ≦ X ≦ 12). Resin composition in which a functional fiber and a resin are blended.
(12) Even if the cooling conditions change, non-conductive carbon fibers and compression molded bodies that can produce compression molded bodies whose volume resistivity changes within the range of 10 X ± 2 Ωcm (0 ≦ X ≦ 12) Resin composition in which a functional fiber and a resin are blended.
(13) Even if the extrusion speed changes, carbon fibers and non-conductive materials can be produced which can produce an extruded product having a volume resistivity change of 10 X ± 2 Ωcm (0 ≦ X ≦ 12). Resin composition in which a functional fiber and a resin are blended.
(14) A molded article molded using the resin composition according to any one of (11) to (13).
(15) (1)〜(6)および(11)〜(13)のいずれか1に記載の樹脂組成物を用いて成形されてなる搬送用部品。
(16) クリーンルーム内で使用される(15)に記載の搬送用部品。
(17) (1)〜(6)および(11)〜(13)のいずれか1に記載の樹脂組成物を用いて成形されてなる耐熱摺動部材。
(18) (10)、(13)、(14)のいずれか1に記載の圧縮成形体または押出成形体を切削加工してなり、ベアリング、ギアおよび製造機械部品のいずれかに適用することができる耐熱摺動部材。
(19) (1)〜(18)のいずれか1に記載の樹脂組成物および各種成形体を用いた、ICテストソケット、スピンチャック、複写機に使用される各種ロール、シームレスベルト、帯電防止繊維、静電塗装用部材、燃料チューブ、燃料周辺部材、薬液チューブ、ICトレイ、またはキャリアテープ。
(15) A conveying part formed by using the resin composition according to any one of (1) to (6) and (11) to (13).
(16) The transport component according to (15), which is used in a clean room.
(17) A heat-resistant sliding member formed by using the resin composition according to any one of (1) to (6) and (11) to (13).
(18) The compression molded body or extruded molded body according to any one of (10), (13), and (14) is cut and applied to any of bearings, gears, and manufacturing machine parts. Heat-resistant sliding member that can be used.
(19) Various rolls used in IC test sockets, spin chucks, copiers, seamless belts, antistatic fibers, using the resin composition according to any one of (1) to (18) and various molded articles. Electrostatic coating member, fuel tube, fuel peripheral member, chemical tube, IC tray, or carrier tape.
本発明によれば、体積抵抗率の再現性が良好で、各種成形法の成形条件が変化しても導電性の変化が小さい樹脂組成物およびその製造方法、並びに、その用途を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the reproducibility of a volume resistivity is favorable, and even if the molding conditions of various shaping | molding methods change, a resin composition with little change of electroconductivity, its manufacturing method, and its use can be provided. it can.
[1.樹脂組成物]
本発明の樹脂組成物は、炭素繊維と、非導電性繊維と、樹脂とが配合されてなる。以下、各成分について説明する。
[1. Resin composition]
The resin composition of the present invention comprises carbon fiber, nonconductive fiber, and resin. Hereinafter, each component will be described.
(炭素繊維)
本発明に係る炭素繊維は、その平均繊維径が5〜500nmとなっている。平均繊維径が5nm未満では、表面エネルギーが指数関数的に大きくなり、繊維同士の凝集力が急激に増大する。このような微細黒鉛化繊維を樹脂に単純に混練した場合、十分に分散することができず、樹脂中に凝集体が点在し、効率的に導電ネットワークを形成することができなくなり、導電性の再現性が得られなくなってしまう。また、抵抗の均一性および安定性が低下してしまう。
(Carbon fiber)
The carbon fiber according to the present invention has an average fiber diameter of 5 to 500 nm. When the average fiber diameter is less than 5 nm, the surface energy increases exponentially, and the cohesive force between the fibers increases rapidly. When such fine graphitized fibers are simply kneaded with resin, they cannot be sufficiently dispersed, and aggregates are scattered in the resin, making it impossible to efficiently form a conductive network. The reproducibility of will not be obtained. In addition, the uniformity and stability of the resistance are reduced.
一方、平均繊維径が500nmを超えると、所望の導電性を得るためにより多くの炭素繊維を配合することが必要となり、導電性の安定化が著しく低下してしまう。平均繊維径は、30〜200nmであることが好ましい。 On the other hand, if the average fiber diameter exceeds 500 nm, it is necessary to mix more carbon fibers in order to obtain the desired conductivity, and the stabilization of conductivity will be significantly reduced. The average fiber diameter is preferably 30 to 200 nm.
なお、平均繊維径は、例えば、下記のようにして求めることができる。すなわち、まず、炭素繊維を走査型電子顕微鏡の100〜3万倍像で観察する。観察した写真を画像解析装置(ニレコ社製LUZEX−AP)に取り込み、炭素繊維300個分の繊維径を計測し、数平均繊維径として求める。 In addition, an average fiber diameter can be calculated | required as follows, for example. That is, first, the carbon fiber is observed with a scanning electron microscope at a magnification of 100 to 30,000 times. The observed photograph is taken into an image analysis apparatus (LUZEX-AP manufactured by Nireco), the fiber diameter of 300 carbon fibers is measured, and the number average fiber diameter is obtained.
また、炭素繊維の配合割合Xは、1〜20質量%となっている。配合割合が1質量%未満では、所望の導電性が発現しない。20質量%を超えると、成形時の流動性が低下してしまう。配合割合は2〜18質量%であることが好ましい。 Moreover, the compounding ratio X of the carbon fiber is 1 to 20% by mass. When the blending ratio is less than 1% by mass, desired conductivity is not exhibited. When it exceeds 20 mass%, the fluidity at the time of shaping | molding will fall. The blending ratio is preferably 2 to 18% by mass.
また、本発明で使用する炭素繊維のアスペクト比は、40以上であることが好ましく、60〜500であることがより好ましく、80〜300であることがさらに好ましい。アスペクト比を40以上とすることで、炭素繊維の添加量を減少させることができる。当該炭素繊維体積固有抵抗は10-2Ωcm以下であることが好ましい。10-2Ωcm以下であることで、高導電性組成物を作製することができる。 The aspect ratio of the carbon fiber used in the present invention is preferably 40 or more, more preferably 60 to 500, and further preferably 80 to 300. By setting the aspect ratio to 40 or more, the amount of carbon fiber added can be reduced. The carbon fiber volume resistivity is preferably 10 −2 Ωcm or less. By being 10 −2 Ωcm or less, a highly conductive composition can be produced.
なお、当該アスペクト比は、平均繊維長/平均繊維径で求めることができる。平均繊維長は、例えば、下記のようにして求めることができる。すなわち、まず、炭素繊維を走査型電子顕微鏡の100〜3000倍像で連続的にパノラマ状に観察する。観察した写真を画像解析装置に取り込み、炭素繊維300個分の繊維長を計測し、数平均繊維長として求めることができる。 The aspect ratio can be obtained by the average fiber length / average fiber diameter. The average fiber length can be determined, for example, as follows. That is, first, the carbon fibers are continuously observed in a panoramic shape with a 100 to 3000 magnification image of a scanning electron microscope. The observed photograph is taken into an image analyzer, the fiber length of 300 carbon fibers is measured, and the number average fiber length can be obtained.
このような炭素繊維の好ましい材料としては、微細黒鉛化繊維、カーボンナノチューブ等が挙げられる。二次凝集体、さらに二次凝集体同士が集まった高次の凝集体の形成のし難さを考慮すると、微細黒鉛化繊維が好ましい。 Preferable materials for such carbon fibers include fine graphitized fibers and carbon nanotubes. Considering the difficulty of forming secondary aggregates and higher-order aggregates in which secondary aggregates gather together, fine graphitized fibers are preferred.
微細黒鉛化繊維は、静電気的な弱い力により凝集粒子を形成しているが、これは混練時の剪断力で容易に解きほぐすことができ、樹脂中に一本一本均一に再現性よく分散させることができる利点を有している。そのため、半導電性領域で抵抗を制御する良好な導電性フィラーであるということができる。
なお、混練時における凝集体の分散、すなわち凝集体粒径を精密に制御できる場合には、カーボンナノチューブも有効な材料である。
以下に微細黒鉛化繊維の形態について述べる。
Fine graphitized fibers form aggregated particles due to weak electrostatic force, which can be easily unraveled by the shearing force during kneading, and are dispersed uniformly and reproducibly one by one in the resin. Has the advantage that it can. Therefore, it can be said that it is a good conductive filler that controls the resistance in the semiconductive region.
Carbon nanotubes are also an effective material when the dispersion of aggregates during kneading, that is, when the aggregate particle size can be precisely controlled.
The form of fine graphitized fiber is described below.
まず、微細黒鉛質繊維の平均繊維径は、既述の通り、5〜500nmとする。微細黒鉛質繊維の場合、特に500nm以下とする理由は、化学的気相成長法における微細炭素質繊維(反応直後で黒鉛化処理する前の生成物)の成長機構にある。一般に、数ナノメートルの触媒微粒子に熱分解したカーボンが溶解・析出することで、第一段階として繊維が長さ方向に成長する(ホローチューブの成長)。この長さ方向の成長は反応のごく初期段階に終了するといわれている。続いて、このホローチューブの外壁に熱分解したカーボンが析出、堆積することで繊維の径方向が成長する。つまり、この化学的気相成長法では反応初期に繊維の長さがほぼ決定し、反応時間で径の太さを決定しているのである。そのため、繊維の径が太くなるに従い、自ずと微細炭素質繊維のアスペクト比が小さくなってしまうためである。 First, the average fiber diameter of the fine graphite fiber is set to 5 to 500 nm as described above. In the case of fine graphite fibers, the reason why the thickness is particularly 500 nm or less lies in the growth mechanism of fine carbonaceous fibers (products immediately after reaction and before graphitization) in the chemical vapor deposition method. In general, when pyrolyzed carbon dissolves and precipitates in catalyst fine particles of several nanometers, the fiber grows in the length direction as the first stage (growth of hollow tube). This lengthwise growth is said to end at the very beginning of the reaction. Subsequently, the pyrolyzed carbon is deposited and deposited on the outer wall of the hollow tube, so that the radial direction of the fiber grows. That is, in this chemical vapor deposition method, the length of the fiber is almost determined at the beginning of the reaction, and the diameter is determined by the reaction time. Therefore, as the fiber diameter increases, the aspect ratio of the fine carbonaceous fibers naturally decreases.
導電性向上の観点から、微細黒鉛質繊維のX線回折法による平均面間隔d002は、d0020.336〜0.343nmであることが好ましく、d0020.337〜0.341nmであることがより好ましく、d0020.338〜0.340nmであることがさらに好ましい。 From the viewpoint of improving conductivity, the average spacing d 002 by X-ray diffraction of the fine graphitic fibers is preferably, d 002 0.337~0.341nm be d 002 0.336~0.343nm It is more preferable that d 002 is 0.338 to 0.340 nm.
一方、平均面間隔d002が0.3453nmを超えるものは、結晶が十分発達していないため、結晶化した微細黒鉛質繊維に比べて単繊維の抵抗率が10倍以上大きい。したがって、樹脂と混合した際、微細炭素質繊維/樹脂/微細炭素質繊維間の電子の移動が困難となり、導電性の安定化が低下してしまう場合がある。 On the other hand, when the average interplanar spacing d 002 exceeds 0.3453 nm, the crystal is not sufficiently developed, so the resistivity of the single fiber is 10 times or more larger than that of the crystallized fine graphite fiber. Therefore, when mixed with a resin, movement of electrons between fine carbonaceous fiber / resin / fine carbonaceous fiber becomes difficult, and stabilization of conductivity may be reduced.
微細黒鉛質繊維の製造方法は特に限定されず、公知の製造方法が適用可能であるが、例えば、金属触媒の存在下、炭素源(炭化水素化合物等)を熱分解することにより製造することができる。 The production method of the fine graphite fiber is not particularly limited, and a known production method can be applied. For example, it can be produced by pyrolyzing a carbon source (hydrocarbon compound or the like) in the presence of a metal catalyst. it can.
微細黒鉛質繊維の原料となる炭素源は、トルエン、ベンゼン、ナフタレン、エチレン、アセチレン、エタン、天然ガス、一酸化炭素等のガス及びそれらの混合物も可能である。中でもトルエン、ベンゼン等の芳香族炭化水素が好ましい。金属触媒は、周期律表第4〜10の元素から選ばれた1つ以上を採用可能である。金属触媒として有機金属化合物も採用可能であり、好ましい有機金属化合物としてはフェロセン、ニッケロセン等が挙げられる。 The carbon source used as the raw material for the fine graphitic fiber may be a gas such as toluene, benzene, naphthalene, ethylene, acetylene, ethane, natural gas, carbon monoxide, or a mixture thereof. Of these, aromatic hydrocarbons such as toluene and benzene are preferred. As the metal catalyst, one or more selected from the elements of Periodic Tables 4 to 10 can be adopted. An organometallic compound can also be employed as the metal catalyst, and preferred organometallic compounds include ferrocene and nickelocene.
熱分解反応雰囲気下で、金属触媒粒子表面に吸着した水素などのガスを効率的に除去し、触媒活性を高めるために、硫黄、チオフェンなどの硫黄化合物を助触媒として用いることができる。 A sulfur compound such as sulfur or thiophene can be used as a co-catalyst in order to efficiently remove a gas such as hydrogen adsorbed on the surface of the metal catalyst particles and enhance the catalytic activity in a pyrolysis reaction atmosphere.
水素などの還元性ガスをキャリアガスに用い、上記炭素源と金属触媒を500〜1300℃に加熱した反応炉へ供給し、熱分解反応させて微細黒鉛質繊維を得ることも可能であるし、金属触媒を担体に担持して炭素源を供給することで微細黒鉛質繊維を得ることも可能である。 It is also possible to use a reducing gas such as hydrogen as a carrier gas, supply the carbon source and the metal catalyst to a reaction furnace heated to 500 to 1300 ° C., and cause thermal decomposition reaction to obtain fine graphite fibers, It is also possible to obtain fine graphite fibers by supporting a metal catalyst on a carrier and supplying a carbon source.
原料の形態としては、芳香族炭化水素に有機遷移金属化合物および硫黄化合物を溶解させたものや、500℃以下で気化させたものを用いることができる。しかし、液体原料の場合、反応管壁において原料の気化・分解が起き、反応管内に局所的に原料濃度分布が生じるため、生成した気相法炭素繊維同士が凝集する傾向を示す。したがって、原料の形態としては、反応管中における原料濃度を一定化した気化原料が好ましい。 As a form of the raw material, a material obtained by dissolving an organic transition metal compound and a sulfur compound in an aromatic hydrocarbon, or a material vaporized at 500 ° C. or lower can be used. However, in the case of a liquid raw material, vaporization / decomposition of the raw material occurs on the reaction tube wall, and the concentration distribution of the raw material locally occurs in the reaction tube, so that the produced vapor grown carbon fibers tend to aggregate. Therefore, as a form of the raw material, a vaporized raw material having a constant raw material concentration in the reaction tube is preferable.
硫黄化合物を助触媒として用いる場合には、金属触媒と硫黄化合物助触媒比(硫黄/(金属+硫黄))としては10〜35質量%が好ましい。10質量%以上の場合、触媒に吸着した水素を十分に除去することが可能となり、触媒への炭素源供給が阻害されたり、繊維以外の炭素粒子が発生することを防ぐことができる。また、35質量%以下の場合、触媒活性の高まりすぎが防がれ、繊維の分岐が増大したり、放射状に繊維が生成したりする等、繊維同士の相互作用の増加を防いで、強固な凝集粒子の形成を防止することができる。 When a sulfur compound is used as a promoter, the metal catalyst to sulfur compound promoter ratio (sulfur / (metal + sulfur)) is preferably 10 to 35% by mass. In the case of 10% by mass or more, hydrogen adsorbed on the catalyst can be sufficiently removed, and it is possible to prevent the supply of the carbon source to the catalyst and the generation of carbon particles other than the fibers. In addition, when the amount is 35% by mass or less, the catalyst activity is prevented from being excessively increased, the fiber branching is increased, the fibers are radially formed, and the interaction between the fibers is prevented from increasing. The formation of aggregated particles can be prevented.
反応管中の原料供給量とキャリアガス流量の比は、1g/リットル以下が好ましく、0.5g/リットルがより好ましくは、さらに0.2g/リットルが好ましい。気相中の原料濃度を1g/リットル以下とすると、生成した気相法炭素繊維表面に触媒粒子の不均一な核が発生したり、微細炭素質繊維表面からさらに微細炭素質繊維が生成したり、樹氷状の微細炭素質繊維が形成されたりといったことが防がれ、分散性を良好なものとすることができる。 The ratio of the raw material supply amount in the reaction tube to the carrier gas flow rate is preferably 1 g / liter or less, more preferably 0.5 g / liter, and even more preferably 0.2 g / liter. When the raw material concentration in the gas phase is 1 g / liter or less, non-uniform nuclei of catalyst particles are generated on the generated vapor grown carbon fiber surface, or fine carbonaceous fibers are further generated from the fine carbonaceous fiber surface. Further, the formation of frost-like fine carbonaceous fibers is prevented, and the dispersibility can be improved.
反応で生成した微細黒鉛質繊維表面に付着したタールなどの有機物を除去するために不活性雰囲気中で900〜1300℃で熱処理することが好ましい。微細黒鉛質繊維の導電率を向上させるために、さらに不活性雰囲気下で2000〜3500℃で熱処理を行い、結晶を発達させることも可能であるが、黒鉛層の乱れがほとんどない場合には、熱処理せずに生成したままの繊維を採用することも可能である。 In order to remove organic substances such as tar adhering to the surface of the fine graphite fiber produced by the reaction, it is preferable to perform heat treatment at 900 to 1300 ° C. in an inert atmosphere. In order to improve the electrical conductivity of the fine graphite fiber, it is possible to further perform a heat treatment at 2000 to 3500 ° C. under an inert atmosphere to develop crystals, but when there is almost no disturbance of the graphite layer, It is also possible to employ fibers that have been produced without heat treatment.
結晶を発達させる場合に使用する熱処理炉は、2000℃以上、好ましくは2300℃以上の所望する温度に保持できる炉であればよく、通常の、アチソン炉、抵抗炉、高周波炉他の何れの装置でもよい。また、場合によっては、粉体または成形体に直接通電して加熱する方法も使用できる。 The heat treatment furnace used for crystal growth may be any furnace that can be maintained at a desired temperature of 2000 ° C. or higher, preferably 2300 ° C. or higher, and any ordinary apparatus such as an Atchison furnace, a resistance furnace, a high-frequency furnace, or the like. But you can. In some cases, a method of directly energizing and heating the powder or molded body can also be used.
熱処理する場合の雰囲気は非酸化性の雰囲気、好ましくはアルゴン、ヘリウム、ネオン等の1種もしくは2種以上の希ガス雰囲気がよい。熱処理の時間は、生産性の面からは出来るだけ、短い方が好ましい。長時間加熱を続けると、焼結し固まってくるので、製品収率も悪化する。従って、成形体等の中心部の温度が目標温度に達した後、その温度に10分〜1時間保持すれば十分である。 The atmosphere for the heat treatment is a non-oxidizing atmosphere, preferably an atmosphere of one or more rare gases such as argon, helium, neon and the like. The heat treatment time is preferably as short as possible from the viewpoint of productivity. If heating is continued for a long time, the product yield deteriorates because it sinters and hardens. Therefore, after the temperature of the center part of the molded body or the like reaches the target temperature, it is sufficient to hold the temperature for 10 minutes to 1 hour.
微細黒鉛質繊維の結晶をさらに発達させ、導電性を向上させるために、不活性雰囲気下で2000〜3500℃で加熱する黒鉛化処理を行う際に、炭化ホウ素(B4C)、酸化ホウ素(B2O3)、元素状ホウ素、ホウ酸(H3BO3)、ホウ酸塩等のホウ素化合物を混合してもよい。 In order to further develop crystals of fine graphite fibers and improve conductivity, boron carbide (B 4 C), boron oxide (in the graphitization treatment heated at 2000 to 3500 ° C. in an inert atmosphere ( B 2 O 3 ), elemental boron, boric acid (H 3 BO 3 ), borate and other boron compounds may be mixed.
ホウ素化合物の添加量は、用いるホウ素化合物の化学的特性、物理的特性に依存するため一概に規定できないが、例えば炭化ホウ素(B4C)を使用した場合には、微細黒鉛質繊維に対して0.05〜10質量%、好ましくは0.1〜5質量%の範囲がよい。 The amount of boron compound added depends on the chemical and physical properties of the boron compound used, and cannot be specified unconditionally. For example, when boron carbide (B 4 C) is used, The range is 0.05 to 10% by mass, preferably 0.1 to 5% by mass.
ホウ素化合物との熱処理により、微細黒鉛質繊維中の黒鉛の結晶性が向上し、導電性がより向上する。微細黒鉛質繊維の結晶内あるいは結晶表面に含まれるホウ素量としては0.01〜5質量%がよい。微細黒鉛質繊維の導電性や樹脂との親和性を改善するには、より好ましくは0.1質量%以上のホウ素が必要である。また、グラフェンシートに置換し得るホウ素量は3質量%程度であり、それ以上特に5質量%以上のホウ素はホウ素炭化物やホウ素酸化物として存在し、導電性の低下の要因となりうるので好ましくない。 By heat treatment with the boron compound, the crystallinity of graphite in the fine graphite fiber is improved, and the conductivity is further improved. The amount of boron contained in the crystal of the fine graphite fiber or in the crystal surface is preferably 0.01 to 5% by mass. In order to improve the electrical conductivity of the fine graphite fiber and the affinity with the resin, more preferably 0.1% by mass or more of boron is required. Further, the amount of boron that can be substituted into the graphene sheet is about 3% by mass, and more than that, especially 5% by mass or more of boron exists as boron carbide or boron oxide, which is not preferable because it may cause a decrease in conductivity.
また、微細黒鉛質繊維と樹脂との親和性を向上させるために微細黒鉛質繊維を酸化処理して表面にフェノール性水酸基、カルボキシル基、キノン基、ラクトン基を導入することもできる。さらに、シラン系あるいはチタネート系、アルミニウム系、リン酸エステル系のカップリング剤等により、表面処理を施してもよい。 In order to improve the affinity between the fine graphite fiber and the resin, the fine graphite fiber can be oxidized to introduce a phenolic hydroxyl group, a carboxyl group, a quinone group, or a lactone group on the surface. Furthermore, surface treatment may be performed with a silane-based, titanate-based, aluminum-based, or phosphate ester-based coupling agent.
(非導電性繊維)
本発明に係る非導電性繊維は、その平均繊維径が500nm以上となっている。平均繊維径が500nm未満では、非導電性繊維の微細分散性が高くなり、炭素繊維の導電性ネットワークを破壊してしまう。平均繊維径は、1μm以上であることが好ましい。なお、平均繊維径は、既述の方法で求めることができる。
(Non-conductive fiber)
The non-conductive fiber according to the present invention has an average fiber diameter of 500 nm or more. If the average fiber diameter is less than 500 nm, the fine dispersibility of the non-conductive fibers becomes high, and the conductive network of carbon fibers is destroyed. The average fiber diameter is preferably 1 μm or more. The average fiber diameter can be obtained by the method described above.
非導電性繊維の配合割合YがX<Yの関係を満たすことを必須とし、XとYとの差をなるべく大きくすることがより好ましい。X<Yの関係を満たすことで、非導電性繊維のネットワークが形成され、かつ、その中で炭素繊維が分散されやすくなると考えられる。その結果、種々の成形品を成形する場合でも、所望の体積抵抗率の良好な再現性が得られる。YとXとの差(Y−X)は、5質量%以上であることが好ましく、10%質量以上であることがより好ましい。 It is essential that the blending ratio Y of the nonconductive fibers satisfies the relationship of X <Y, and it is more preferable to make the difference between X and Y as large as possible. By satisfying the relationship of X <Y, it is considered that a network of nonconductive fibers is formed and carbon fibers are easily dispersed therein. As a result, even when various molded products are molded, good reproducibility of the desired volume resistivity can be obtained. The difference between Y and X (Y-X) is preferably 5% by mass or more, and more preferably 10% by mass or more.
非導電性繊維としては、無機繊維または有機繊維であることが好ましく、例えば、ガラス繊維、ウィスカー、無機系繊維、鉱石系繊維等が挙げられる。ウィスカーとしては、窒化珪素ウィスカー、三窒化珪素ウィスカー、塩基性硫酸マグネシウムウィスカー、チタン酸バリウムウィスカー、炭化珪素ウィスカー、ボロンウィスカー等が挙げられる。無機系繊維としては、ロックウール、ジルコニア、アルミナシリカ、チタン酸カリウム、チタン酸バリウム、酸化チタン、炭化珪素、アルミナ、シリカ、高炉スラグ等の各種ファイバーが挙げられる。鉱石系繊維としては、アスベスト等が挙げられる。これらの中でも、ガラス繊維やチタン酸カリウムが好ましい。
また、有機繊維としては、アラミド繊維、アクリル繊維、ポリエステル繊維等の合成樹脂繊維;セルロース繊維等の半合成繊維;天然繊維;等が挙げられる。
Non-conductive fibers are preferably inorganic fibers or organic fibers, and examples thereof include glass fibers, whiskers, inorganic fibers, ore fibers, and the like. Examples of the whisker include silicon nitride whisker, silicon trinitride whisker, basic magnesium sulfate whisker, barium titanate whisker, silicon carbide whisker, and boron whisker. Examples of the inorganic fiber include various fibers such as rock wool, zirconia, alumina silica, potassium titanate, barium titanate, titanium oxide, silicon carbide, alumina, silica, and blast furnace slag. Examples of the ore fiber include asbestos. Among these, glass fiber and potassium titanate are preferable.
Examples of organic fibers include synthetic resin fibers such as aramid fibers, acrylic fibers, and polyester fibers; semi-synthetic fibers such as cellulose fibers; natural fibers;
(樹脂)
樹脂としては、熱可塑性樹脂および/または熱硬化性樹脂を使用することができる。
熱可塑性樹脂には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、シクロオレフィンポリマー;ナイロン11、ナイロン12、ナイロン6、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン66といった脂肪族ポリアミドや芳香族系ポリアミド;AS樹脂(アクリロニトリル/スチレン共重合体)、ABS樹脂(アクリロニトリル/スチレン/ブタジエン共重合体)、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート;液晶ポリエステルといった液晶ポリマー;ポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリイミド(特に、熱可塑性ポリイミド)、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル、変性ポリフェニレンエーテル、ポリベンズイミダゾール、フッ素樹脂からなる群より選ぶことができる。
(resin)
As the resin, a thermoplastic resin and / or a thermosetting resin can be used.
Thermoplastic resins include polyethylene, polypropylene, polystyrene, cycloolefin polymers; Nylon 11, Nylon 12, Nylon 6, Nylon 610, Nylon 612, Nylon 66 and other aliphatic polyamides and aromatic polyamides; AS resin (acrylonitrile / styrene co-polymer) Polymer), ABS resin (acrylonitrile / styrene / butadiene copolymer), polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate; liquid crystal polymer such as liquid crystal polyester; polyphenylene sulfide, polycarbonate, polysulfone, polyethersulfone, polyimide (in particular, Thermoplastic polyimide), polyether imide, polyamide imide, polyether ketone, polyether ether ketone, poly Tar, polyphenylene ether, modified polyphenylene ether, can be selected from the group consisting of polybenzimidazole, a fluororesin.
なかでも、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ABS樹脂、ポリアセタール、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、シクロオレフィンポリマー、液晶ポリマー、ポリエーテルイミド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリアミドイミド、熱可塑性ポリイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、フッ素樹脂、ポリベンズイミダゾールの少なくとも1種が好ましい。 Among them, polyethylene, polypropylene, polystyrene, ABS resin, polyacetal, aliphatic polyamide, aromatic polyamide, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polycarbonate, modified polyphenylene ether, polyphenylene sulfide, cycloolefin polymer, liquid crystal polymer, polyetherimide, polysulfone , Polyethersulfone, polyamideimide, thermoplastic polyimide, polyetherketone, polyetheretherketone, fluororesin, and polybenzimidazole are preferred.
また、耐熱性、耐薬品性の観点では、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミド、液晶ポリマーが好ましいといえる。力学強度の観点では、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレートが好ましいといえる。低吸水、低アウトガスの観点においてはシクロオレフィンポリマーが好ましいといえる。 From the viewpoint of heat resistance and chemical resistance, polyether ether ketone, polyether sulfone, polyether imide, and liquid crystal polymer are preferable. From the viewpoint of mechanical strength, polycarbonate, polyphenylene ether, and polybutylene terephthalate are preferable. From the viewpoint of low water absorption and low outgas, it can be said that a cycloolefin polymer is preferable.
熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリウレタン、フェノール樹脂、ジアリルフタレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、アリルエステル樹脂といった熱硬化性樹脂を配合してもよい。この場合、熱硬化性樹脂の配合などとしては、既述の熱可塑性樹脂と同じとすることが好ましい。 As the thermosetting resin, for example, a thermosetting resin such as epoxy resin, polyurethane, phenol resin, diallyl phthalate resin, unsaturated polyester resin, urea resin, melamine resin, silicone resin, polyimide resin, allyl ester resin is blended. Also good. In this case, it is preferable that the thermosetting resin is blended in the same manner as the above-described thermoplastic resin.
[2.樹脂組成物の製造方法]
本発明の樹脂組成物の製造方法は、既述の樹脂に、平均繊維径が5〜500nmの炭素繊維と、平均繊維径が500nm以上の非導電性繊維とを導入して溶融混練する溶融混錬工程を含む。
[2. Method for producing resin composition]
The method for producing the resin composition of the present invention is a melt-mixing method in which carbon fibers having an average fiber diameter of 5 to 500 nm and non-conductive fibers having an average fiber diameter of 500 nm or more are introduced into the resin described above and melt-kneaded. Includes smelting process.
炭素繊維、非導電性繊維、樹脂などの詳細については、既述の通りである。溶融混錬の態様としては、下記いずれかの態様とする。 The details of carbon fiber, non-conductive fiber, resin, etc. are as described above. The melt kneading mode is any one of the following modes.
第1の態様は、溶融混練する際に、樹脂からなる溶融樹脂中に、炭素繊維および非導電性繊維を導入する態様である。炭素繊維および非導電性繊維の導入順序や、導入間隔などは特に限定されるものではない。 A 1st aspect is an aspect which introduce | transduces a carbon fiber and a nonelectroconductive fiber in the molten resin which consists of resin, when melt-kneading. The order of introduction of carbon fibers and non-conductive fibers, the introduction interval, etc. are not particularly limited.
第2の態様は、溶融混錬前の樹脂として、体積平均粒径200μm以下のポリマー粒子を使用し、当該ポリマー粒子と炭素繊維とを乾式混合し、これらの溶融混錬を行った後、非導電性繊維を溶融樹脂中に導入する態様である。 The second embodiment uses polymer particles having a volume average particle size of 200 μm or less as a resin before melt kneading, dry-mixes the polymer particles and carbon fibers, and performs melt kneading, In this embodiment, the conductive fiber is introduced into the molten resin.
体積平均粒径200μm以下のポリマー粒子を使用することで、固体ポリマー塊と炭素繊維のせん断力による破断を抑えることができる。また、上記のようなプロセスにより、繊維破断を抑えるとともに繊維の分散を良好にすることができる。 By using polymer particles having a volume average particle size of 200 μm or less, breakage due to the shearing force between the solid polymer mass and the carbon fiber can be suppressed. In addition, the process as described above can suppress fiber breakage and improve fiber dispersion.
第1の態様および第2の態様に共通する好ましい条件を以下に説明する。
まず、炭素繊維および非導電性繊維と樹脂と混練する際、特に炭素繊維に微細黒鉛質繊維を用いる場合は、微細黒鉛質繊維の破断を極力抑えることが好ましい。具体的には、微細黒鉛質繊維の破断率を20%以下に抑えることが好ましく、15%以下が更に好ましく、10%以下が特に好ましい。微細黒鉛質繊維の破断を極力抑えた混練を行うには、例えば、以下のような手法を用いることができる。
Preferred conditions common to the first aspect and the second aspect will be described below.
First, when kneading the carbon fiber and the non-conductive fiber with the resin, particularly when fine graphite fiber is used as the carbon fiber, it is preferable to suppress breakage of the fine graphite fiber as much as possible. Specifically, the breakage rate of the fine graphite fiber is preferably suppressed to 20% or less, more preferably 15% or less, and particularly preferably 10% or less. In order to perform kneading while minimizing breakage of the fine graphite fiber, for example, the following method can be used.
一般に、樹脂に無機フィラーを溶融混練する場合、凝集した無機フィラーに高せん断力を加え、無機フィラーを破壊し、微細化して、溶融した樹脂中へ無機フィラーを均一に分散させる。高せん断力を発生させる混練機としては、石臼機構を利用したものや、同方向2軸押出機でスクリューエレメント中に高せん断力のかかるニーディングディスクを導入したものが数多く使用されている。しかし、このような混練機を使用すると、混練工程中に微細黒鉛質繊維が破断してしまう。また、せん断力の弱い単軸押出機の場合は、繊維の破断は抑えられるが、繊維の分散が均一にならない。したがって、繊維の破断を抑えながら、均一な分散を図るためには、ニーディングディスクを使用しない同方向2軸押出機でせん断力を低減させたり、加圧ニーダーのような、高せん断力がかからなくて、時間を掛けて分散が達成させたりできるものや、単軸押出機において特殊なミキシングエレメントを使用することが望ましい。 In general, when an inorganic filler is melt-kneaded with a resin, a high shearing force is applied to the aggregated inorganic filler, the inorganic filler is broken and refined, and the inorganic filler is uniformly dispersed in the molten resin. As a kneading machine that generates a high shearing force, a machine that uses a stone mortar mechanism or a machine that introduces a kneading disk that applies a high shearing force into a screw element using a twin screw extruder is used. However, if such a kneader is used, the fine graphitic fibers are broken during the kneading step. Further, in the case of a single screw extruder having a weak shearing force, fiber breakage can be suppressed, but fiber dispersion is not uniform. Therefore, in order to achieve uniform dispersion while suppressing fiber breakage, the shear force can be reduced with a co-directional twin-screw extruder that does not use a kneading disk, or a high shear force such as a pressure kneader can be applied. However, it is desirable to use a special mixing element that can achieve dispersion over time or a single screw extruder.
また、微細黒鉛質繊維を混練機に投入する方法としては、溶融した樹脂に導入する方法が好ましい。例えば、微細黒鉛質繊維と樹脂を同方向二軸押出機で混練する場合、混練機上流のホッパーに樹脂ペレットを投入する。樹脂ペレットをヒータの加熱とスクリューの剪断発熱により溶融し、微細黒鉛質繊維を混練機の中流より溶融した樹脂にサイドフィードし、混練を行う方法が好ましい。ホッパーから微細黒鉛質繊維と樹脂ペレットを同時に押出機へ投入すると、ペレットが溶融するまでの間に微細黒鉛質繊維のペレットによる粉砕が進行するため好ましくない。 Further, as a method for introducing fine graphitic fibers into a kneader, a method for introducing it into a molten resin is preferable. For example, when fine graphite fiber and resin are kneaded with a same-direction twin screw extruder, resin pellets are put into a hopper upstream of the kneader. A method is preferred in which resin pellets are melted by heating with a heater and shearing heat generation of a screw, and fine graphite fibers are side-fed into the melted resin from the middle of the kneader and kneaded. If the fine graphite fiber and the resin pellet are simultaneously fed into the extruder from the hopper, the fine graphite fiber is pulverized by the pellet before the pellet is melted, which is not preferable.
本発明で使用する微細黒鉛質繊維は、嵩比重が0.01〜0.1g/cm3程度で空気を巻き込みやすいため、通常の単軸押出機や同方向2軸押出機では脱気が難しく、樹脂への充填が難しい。このような場合、充填性が良好で、かつ、繊維の破断を極力抑える混練機としてバッチ式の加圧ニーダーを用いることができる。バッチ式加圧ニーダーで混練したものは、固化する前に単軸押出機に投入して、ペレット化することもできる。 The fine graphitic fiber used in the present invention has a bulk specific gravity of about 0.01 to 0.1 g / cm 3 and is easy to entrain air, so that it is difficult to deaerate with a normal single screw extruder or a co-directional twin screw extruder. It is difficult to fill the resin. In such a case, a batch-type pressure kneader can be used as a kneader that has good filling properties and minimizes fiber breakage. What knead | mixed with the batch-type pressure kneader can also be thrown into a single-screw extruder before solidification, and can also be pelletized.
以上のようにして作製された本発明の樹脂組成物は、体積固有抵抗が、1×100〜1×1012Ωcmであることが好ましい。そして、当該樹脂組成物は、種々の成形体とする場合に、半導電性領域内(106〜1012Ωcm)で体積抵抗率を所望の値に制御することが可能であり、体積抵抗率の再現性が良好なものとすることができる。
また、このような樹脂組成物によれば、射出スピードを変化しても、射出成形体の体積固有抵抗の変化が10X±2Ωcm(0≦X≦12)の範囲内の射出成形体;冷却条件が変化しても、圧縮成形体の体積固有抵抗の変化が10X±2Ωcm(0≦X≦12)の範囲内の圧縮成形体;押出スピードが変化しても、押出成形体の体積固有抵抗の変化が10X±2Ωcm(0≦X≦12)の範囲内の押出成形体が作製可能である。
ここで、「射出スピードが変化しても」とは、例えば、金型内での射出スピードが線速度で20〜100mm/secに変化しても、さらに好ましくは10〜500mm/secに変化しても体積固有抵抗の変化が10X±2Ωcm(0≦X≦12)の範囲内となることを意味する。
「冷却条件が変化しても」とは、例えば、冷却が自然放冷であっても、冷却プレスであっても、具体的には冷却速度が500℃/sec〜50℃/minに変化しても、体積固有抵抗の変化が10X±2Ωcm(0≦X≦12)の範囲内となることを意味する。
「押出スピードが変化しても」とは、例えば、押出スピードが1m/h〜50m/hに変化しても、体積固有抵抗の変化が10X±2Ωcm(0≦X≦12)の範囲内となることを意味する。
The resin composition of the present invention produced as described above preferably has a volume resistivity of 1 × 10 0 to 1 × 10 12 Ωcm. And when the said resin composition is set as a various molded object, it is possible to control volume resistivity to a desired value within a semiconductive area | region (10 < 6 > -10 < 12 > (omega | ohm) cm), and volume resistivity Reproducibility can be improved.
In addition, according to such a resin composition, even if the injection speed is changed, the injection molded body in which the change in the volume specific resistance of the injection molded body is in the range of 10 X ± 2 Ωcm (0 ≦ X ≦ 12); Even if the cooling conditions are changed, the compression molded body has a volume resistivity change of 10 X ± 2 Ωcm (0 ≦ X ≦ 12) within the range of the compression molded body; It is possible to produce an extruded product having a change in volume resistivity of 10 X ± 2 Ωcm (0 ≦ X ≦ 12).
Here, “even if the injection speed changes” means that, for example, even if the injection speed in the mold changes from 20 to 100 mm / sec as a linear velocity, more preferably changes from 10 to 500 mm / sec. However, it means that the change in volume resistivity falls within the range of 10 X ± 2 Ωcm (0 ≦ X ≦ 12).
“Even if the cooling conditions change” means, for example, whether the cooling is natural cooling or a cooling press, specifically, the cooling rate changes from 500 ° C./sec to 50 ° C./min. However, it means that the change in volume resistivity falls within the range of 10 X ± 2 Ωcm (0 ≦ X ≦ 12).
“Even if the extrusion speed changes”, for example, even if the extrusion speed changes from 1 m / h to 50 m / h, the change in volume resistivity is in the range of 10 X ± 2 Ωcm (0 ≦ X ≦ 12). It means being inside.
[3.成形体]
本発明の成形体は、本発明の樹脂組成物を用いて成形されてなる。そして、ランダムに選択した4点の各位置における体積固有抵抗のバラツキが10X±1Ωcm(0≦X≦12)となっている。当該バラツキが10X±1Ωcmとなっていることで、成形体中に帯電による電位のバラツキがなく(バラツキがある場合はスパークしやすい)、過電流の道を生じにくい。そのため、半導体チップなどを保存できる。
[3. Molded body]
The molded body of the present invention is formed by using the resin composition of the present invention. The variation of the volume resistivity at each of the four randomly selected positions is 10 X ± 1 Ωcm (0 ≦ X ≦ 12). When the variation is 10 X ± 1 Ωcm, there is no potential variation due to electrification in the molded body (when there is variation, sparking is likely), and an overcurrent path is unlikely to occur. Therefore, a semiconductor chip etc. can be preserve | saved.
本発明の成形体の形態としては、その成形法により、射出成形体、圧縮成形体、押出成形体、シート成形体、フィルム成形体、キャスト成形体、繊維状成形体などが挙げられる。本発明の特性をより有効に利用することを考慮すると、射出成形体、圧縮成形体、押出成形体であることが好ましい。これらいずれの場合も、ランダムに選択した4点の各位置における体積固有抵抗のバラツキは、既述のように10X±2Ωcm(0≦X≦12)であることが好ましい。なお、本発明の特性を有効に利用すると、製造現場での成形条件の変化においても導電性のバラツキが少ない。 Examples of the form of the molded body of the present invention include an injection molded body, a compression molded body, an extrusion molded body, a sheet molded body, a film molded body, a cast molded body, and a fibrous molded body, depending on the molding method. In view of more effective use of the characteristics of the present invention, an injection-molded body, a compression-molded body, and an extrusion-molded body are preferable. In any of these cases, it is preferable that the variation of the volume resistivity at each of the four randomly selected positions is 10 X ± 2 Ωcm (0 ≦ X ≦ 12) as described above. In addition, when the characteristics of the present invention are used effectively, there is little variation in conductivity even when the molding conditions change at the manufacturing site.
本発明の成形体においては、純水500ml中に、表面積100cm2の成形体を浸漬し、温度23℃にて40kHzの超音波を60秒間印加した際に、成形体表面から脱落する粒径1μm以上の粒子の数が、成形体単位表面積当たり、5,000pcs/cm2以下に抑えることができる。 In the molded body of the present invention, when a molded body having a surface area of 100 cm 2 is immersed in 500 ml of pure water and an ultrasonic wave of 40 kHz is applied for 60 seconds at a temperature of 23 ° C., the particle diameter is 1 μm. The number of the above particles can be suppressed to 5,000 pcs / cm 2 or less per unit surface area of the molded body.
脱落する粒径1μm以上のパーティクルの数を5,000cps/cm2以下に抑えることにより、良好な耐摺動性と、導電性の安定化を図ることができる。また、本発明の成形体においては、炭素繊維の含有量が極めて少なく、したがって、同一形状を有する成形体及びマトリックス樹脂のみからなる成形品の引張試験において、成形体の引張伸びの保持率が、マトリックス樹脂のみの成形品の引張伸びに対して、50%以上にすることができる。さらに溶融樹脂組成物を成形してなるフィルム成形体又はシート成形体においては、4倍延伸物の体積固有抵抗値の低下が延伸前成形体に対し、1×104Ω・cmオーダー以下にすることができる。 By suppressing the number of particles having a particle diameter of 1 μm or more to drop off to 5,000 cps / cm 2 or less, good sliding resistance and conductivity stabilization can be achieved. Further, in the molded body of the present invention, the content of carbon fiber is extremely small, and therefore, in the tensile test of a molded product having only the same shape and a matrix resin, the tensile elongation retention rate of the molded body is It can be made 50% or more with respect to the tensile elongation of the molded product made of only the matrix resin. Further, in a film molded body or sheet molded body formed by molding a molten resin composition, the decrease in volume resistivity of the 4-fold stretched product is 1 × 10 4 Ω · cm or less with respect to the molded body before stretching. be able to.
[4.成形体の製造方法]
本発明の成形体の製造方法においては、本発明の樹脂組成物を用いて成形体を作製する工程(成形体作製工程)を含む。当該工程においては、樹脂の劣化を生じない上限の成形温度にして、溶融樹脂の粘度を下げることが好ましい。
[4. Method for producing molded body]
In the manufacturing method of the molded object of this invention, the process (molded object preparation process) of producing a molded object using the resin composition of this invention is included. In this step, it is preferable to lower the viscosity of the molten resin by setting the upper molding temperature at which the resin does not deteriorate.
成形法としては、従来公知の方法、例えば、射出成形法、圧縮成形法、押出成形法、シート成形法、紡糸法、キャスフィルム成形法などを用いることができる。 As the molding method, a conventionally known method such as an injection molding method, a compression molding method, an extrusion molding method, a sheet molding method, a spinning method, a cast film molding method and the like can be used.
特に、射出成形方法としては、一般的な射出成形法の他に、インサート射出成形法による金属部品、その他の部品との一体成形や、二色射出成形法、コアバック射出成形法、サンドイッチ射出成形法、インジェクションプレス成形法等の各種成形法を用いることができる。射出成形においては、樹脂温度、金型温度、成形圧力によって製品の表面抵抗値が変化するので、適切な条件を設定する必要がある。 In particular, as an injection molding method, in addition to a general injection molding method, metal parts by insert injection molding method, integral molding with other parts, two-color injection molding method, core back injection molding method, sandwich injection molding Various molding methods such as a method and an injection press molding method can be used. In injection molding, since the surface resistance value of a product varies depending on the resin temperature, mold temperature, and molding pressure, it is necessary to set appropriate conditions.
[5.本発明の樹脂組成物の用途]
本発明の導電性樹脂組成物の具体的な用途(本発明の成形体の適用例)としては、電気電子分野では、ウエハキャリア、ウエハカセット、トートビン、ウエハボート、ICトレー(例えば、ICチップトレー)、ICチップキャリア、IC搬送チューブ、ICカード、テープ(例えば、キャリアテープ)及びリールパッキング、液晶カセット、各種ケース、保存用トレー、保存用ビン、搬送装置部品、磁気カードリーダー、コネクター、コンピュータスロット、HDキャリア、MRヘッドキャリア、GMRヘッドキャリア、HSAキャリア、HDDのVCM、液晶パネルキャリアなどが挙げられる。
[5. Use of the resin composition of the present invention]
Specific uses of the conductive resin composition of the present invention (application examples of the molded product of the present invention) include, in the electric and electronic field, wafer carriers, wafer cassettes, tote bins, wafer boats, IC trays (for example, IC chip trays). ), IC chip carrier, IC transport tube, IC card, tape (for example, carrier tape) and reel packing, liquid crystal cassette, various cases, storage tray, storage bin, transport device parts, magnetic card reader, connector, computer slot HD carrier, MR head carrier, GMR head carrier, HSA carrier, HDD VCM, liquid crystal panel carrier, and the like.
OA機器分野では、電子写真複写機や静電記録装置などの画像形成装置における帯電ロール、帯電ベルト、除電ベルト、転写ロール、転写ベルト、現像ロールなどの帯電部材;記録装置用転写ドラム、プリント回路基板カセット、ブッシュ、紙及び紙幣搬送部品、紙送りレール、フォントカートリッジ、インクリボンキャニスター、ガイドピン、トレー、ローラー、ギア、スプロケット、コンピュータ用ハウジング、モデムハウジング、モニターハウジング、CD−ROMハウジング、プリンタハウジング、コネクター、コンピュータスロットなどが挙げられる。 In the OA equipment field, charging members such as charging rolls, charging belts, static elimination belts, transfer rolls, transfer belts, and developing rolls in image forming apparatuses such as electrophotographic copying machines and electrostatic recording apparatuses; transfer drums for recording apparatuses, and printed circuits Substrate cassette, bush, paper and banknote transport parts, paper feed rail, font cartridge, ink ribbon canister, guide pin, tray, roller, gear, sprocket, computer housing, modem housing, monitor housing, CD-ROM housing, printer housing , Connectors, computer slots, etc.
通信機分野では、携帯電話部品、ペーガー、各種摺動材などが挙げられる。
自動車分野では、内装材、アンダーフード、電子電気機器ハウジング、ガスタンクキャップ、燃料フィルタ、燃料ラインコネクタ、燃料ラインクリップ、燃料タンク、機器ビージル、ドアハンドル、各種部品などが挙げられる。その他の分野では、電線及び電力ケーブル被覆材、電線支持体、電波吸収体、床材、カーペット、防虫シート、パレット、靴底、テープ、ブラシ、送風ファン、面状発熱体、ポリスイッチなどが挙げられる。
In the field of communication equipment, mobile phone parts, pagers, various sliding materials and the like can be mentioned.
In the automotive field, interior materials, under hoods, electronic / electric equipment housings, gas tank caps, fuel filters, fuel line connectors, fuel line clips, fuel tanks, equipment beads, door handles, various parts and the like can be mentioned. In other fields, electric wires and power cable covering materials, electric wire supports, radio wave absorbers, flooring materials, carpets, insect repellent sheets, pallets, shoe soles, tapes, brushes, blower fans, planar heating elements, polyswitches, etc. It is done.
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。まず、当該実施例で用いた原料および試料について説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples, but the present invention is not limited thereto. First, the raw materials and samples used in the examples will be described.
[微細黒鉛質繊維]
炭素繊維である微細黒鉛質繊維として、下記サンプル1〜5を使用した。
サンプル1 昭和電工(株)社製 カーボンナノファイバー 商品名:VGCF− S、平均繊維径100nm
サンプル2 昭和電工(株)社製 カーボンナノファイバー 商品名:VGNF、 平均繊維径80nm
サンプル3 昭和電工(株)社製 カーボンナノファイバー 商品名:VGCF、 平均繊維径150nm
サンプル4 平均繊維径40nm 気相法炭素繊維
サンプル5 平均繊維径10nm 気相法炭素繊維
[Fine graphitic fiber]
The following samples 1 to 5 were used as fine graphite fibers which are carbon fibers.
Sample 1 Carbon nanofiber manufactured by Showa Denko KK Product name: VGCF-S, average fiber diameter 100 nm
Sample 2 Carbon nanofiber manufactured by Showa Denko KK Product name: VGNF, average fiber diameter 80 nm
Sample 3 Carbon nanofiber manufactured by Showa Denko KK Product name: VGCF, average fiber diameter 150 nm
Sample 4 Average fiber diameter 40 nm Vapor grown carbon fiber Sample 5 Average fiber diameter 10 nm Vapor grown carbon fiber
(サンプル1のVGCF−Sの作製)
本実施例ではVGCF−Sなどは市販品を使用しているが、これは、例えば下記のようにして作製することができる。
まず、ベンゼンとフェロセンとチオフェンを質量比92:7:1の割合で混合し、原料液を調製した。この原料液を400℃に設定した蒸発器に供給し、気化させた。この気化させた原料ガスをキャリア水素ガスと共に、1250℃に加熱したSiC製反応炉(内径120mm、高さ2000mm)に供給した。このときの原料供給量は10g/min、水素流量は60リットル/minとした。
(Production of Sample 1 VGCF-S)
In this example, a commercially available product such as VGCF-S is used, but this can be produced, for example, as follows.
First, benzene, ferrocene, and thiophene were mixed at a mass ratio of 92: 7: 1 to prepare a raw material solution. This raw material liquid was supplied to an evaporator set at 400 ° C. and vaporized. The vaporized source gas was supplied together with carrier hydrogen gas to a SiC reactor (inner diameter 120 mm, height 2000 mm) heated to 1250 ° C. The raw material supply amount at this time was 10 g / min, and the hydrogen flow rate was 60 liters / min.
得られた反応生成物80gを黒鉛製坩堝(内径100mm、高さ150mm)に充填し、アルゴン雰囲気中1000℃で1時間焼成した。1000℃で焼成した微細炭素質繊維80gを黒鉛製坩堝(内径100mm、高さ150mm)に充填し、高周波加熱炉を用いてアルゴン雰囲気中3000℃で30分黒鉛化を実施し、VGCF−Sを作製した。 80 g of the obtained reaction product was filled in a graphite crucible (inner diameter 100 mm, height 150 mm) and baked at 1000 ° C. for 1 hour in an argon atmosphere. A graphite crucible (inner diameter: 100 mm, height: 150 mm) was filled with 80 g of fine carbonaceous fibers fired at 1000 ° C., and graphitized at 3000 ° C. for 30 minutes in an argon atmosphere using a high-frequency heating furnace. Produced.
(サンプル4の気相法炭素繊維の作製)
まず、ベンゼンとフェロセンとチオフェンを重量比92:7:1の割合で混合し、原料液を調製した。この原料液を400℃に設定した蒸発器に供給し、気化させた。この気化させた原料ガスをキャリア水素ガスと共に、1250℃に加熱したSiC製反応炉(内径120mm、高さ2000mm)に供給した。このときの原料供給量は8g、水素流量は80リットル/minとした。
(Production of vapor grown carbon fiber of sample 4)
First, benzene, ferrocene, and thiophene were mixed at a weight ratio of 92: 7: 1 to prepare a raw material solution. This raw material liquid was supplied to an evaporator set at 400 ° C. and vaporized. The vaporized source gas was supplied together with carrier hydrogen gas to a SiC reactor (inner diameter 120 mm, height 2000 mm) heated to 1250 ° C. The raw material supply amount at this time was 8 g, and the hydrogen flow rate was 80 liters / min.
得られた反応生成物80gを黒鉛製坩堝(内径100mm、高さ150mm)に充填し、アルゴン雰囲気中1000℃で1時間焼成した後、アルゴン雰囲気中2800℃で30分黒鉛化し、サンプル4の気相法炭素繊維を作製した。 80 g of the obtained reaction product was filled in a graphite crucible (inner diameter: 100 mm, height: 150 mm), fired at 1000 ° C. for 1 hour in an argon atmosphere, then graphitized at 2800 ° C. for 30 minutes in an argon atmosphere. A phase-processed carbon fiber was prepared.
(サンプル5の気相法炭素繊維の作製)
まず、ベンゼンとフェロセンとチオフェンを重量比92:7:1の割合で混合し、原料液を調製した。この原料液を400℃に設定した蒸発器に供給し、気化させた。この気化させた原料ガスをキャリア水素ガスと共に、1250℃に加熱したSiC製反応炉(内径120mm、高さ2000mm)に供給した。このときの原料供給量は5g、水素流量は60リットル/minとした。
(Production of vapor grown carbon fiber of sample 5)
First, benzene, ferrocene, and thiophene were mixed at a weight ratio of 92: 7: 1 to prepare a raw material solution. This raw material liquid was supplied to an evaporator set at 400 ° C. and vaporized. The vaporized source gas was supplied together with carrier hydrogen gas to a SiC reactor (inner diameter 120 mm, height 2000 mm) heated to 1250 ° C. The raw material supply amount at this time was 5 g, and the hydrogen flow rate was 60 liters / min.
得られた反応生成物80gを黒鉛製坩堝(内径100mm、高さ150mm)に充填し、アルゴン雰囲気中1000℃で1時間焼成した後、アルゴン雰囲気中2800度で30分黒鉛化し、サンプル5の気相法炭素繊維を作製した。 80 g of the obtained reaction product was filled in a graphite crucible (inner diameter: 100 mm, height: 150 mm), baked at 1000 ° C. for 1 hour in an argon atmosphere, then graphitized at 2800 ° C. for 30 minutes in an argon atmosphere. A phase-processed carbon fiber was prepared.
(平均繊維径が500nmを超える炭素繊維)
また、平均繊維径が500nmを超える炭素繊維として、東邦テナックス社製のカーボンファイバーチョップドストランド(平均繊維径:7000nm 以下、「CF」ともいう)を使用した。
(Carbon fiber with an average fiber diameter exceeding 500 nm)
Moreover, carbon fiber chopped strands (average fiber diameter: 7000 nm or less, also referred to as “CF”) manufactured by Toho Tenax Co., Ltd. were used as carbon fibers having an average fiber diameter exceeding 500 nm.
[非導電性繊維など]
非導電性繊維として、GFPC11、GFPC13、GFPPE11、GFPEEK11、GFPET11、ティスモDを使用した。また、非導電性粒子として、マイカ粉を使用した。これらの詳細は下記の通りである。
[Non-conductive fibers, etc.]
As non-conductive fibers, GFPC11, GFPC13, GFPPE11, GFPEEK11, GFPET11, and Tismo D were used. Moreover, mica powder was used as non-conductive particles. These details are as follows.
GFPC11 日東紡社製 PC用チョップドストランドガラス繊維
平均繊維径11μm グレードCS3J455S
GFPC13 日東紡社製 PC用チョップドストランドガラス繊維
平均繊維径13μm グレードCS3PE455S
GFPPE11 日東紡社製 PPE用チョップドストランドガラス繊維
平均繊維径11μm グレードCS3J293S
GFPEEK11 日東紡社製 PEEK用チョップドストランドガラス繊維
平均繊維径11μm グレードCS3J256S
GFPET11 日東紡社製 ポリエステル用チョップドストランドガラス繊維
平均繊維径11μm グレードCS3J941S
ティスモD 大塚化学社製 チタン酸カリウム繊維 平均繊維径0.5μm
マイカ粉 山口雲母工業所社製 グレードCS−325DC
平均粒子径30μm
GFPC11 Nittobo's chopped strand glass fiber for PC
Average fiber diameter 11μm Grade CS3J455S
GFPC13 Nittobo's chopped strand glass fiber for PC
Average fiber diameter 13μm Grade CS3PE455S
GFPPE11 Nittobo PPE chopped strand glass fiber
Average fiber diameter 11μm Grade CS3J293S
GFPEEK11 Nittobo's PEEK chopped strand glass fiber
Average fiber diameter 11μm Grade CS3J256S
GFPET11 Nittobo Polyester Chopped Strand Glass Fiber
Average fiber diameter 11μm Grade CS3J941S
Tismo D Made by Otsuka Chemical Co., Ltd. Potassium titanate fiber Average fiber diameter 0.5μm
Mica powder Yamaguchi Mica Industrial Co., Ltd. Grade CS-325DC
Average particle size 30μm
[熱可塑性樹脂]
PC(H3000) 三菱エンジニアリングプラスチックス社製 ポリカーボネー ト(以下 PC) 商品名 ユーピロンH3000
ノリルPPO534 サビック社製 変性PPO(変性ポリフェニレンオキサイド ) 商標ノリル グレード ノリルPPO534
PEEK(150PF) ビクトレックス社製 ポリエーテルエーテルケトン(以下
PEEK) 商品名150PF
[Thermoplastic resin]
PC (H3000) Mitsubishi Engineering Plastics Polycarbonate (PC) Product name Iupilon H3000
Noryl PPO534 Made by Savic Co., Ltd. Modified PPO (modified polyphenylene oxide) Trademark Noryl Grade Noryl PPO534
PEEK (150PF) Polyether ether ketone (hereinafter PEEK) manufactured by Victrex
[熱硬化性樹脂]
熱硬化性樹脂として、アリルエステル樹脂(昭和電工(株)製AA101 粘度630000cps(30℃))を使用した。有機過酸化物として、ジクミルパーオキサイド(日本油脂社製:パークミルD)を使用した。
[Thermosetting resin]
As the thermosetting resin, an allyl ester resin (AA101, viscosity 630000 cps (30 ° C.) manufactured by Showa Denko KK) was used. Dicumyl peroxide (Nippon Yushi Co., Ltd .: Park Mill D) was used as the organic peroxide.
[実施例1〜11および比較例1〜5]
既述の原料を下記表1〜4に示すようにして、配合および溶融混錬を行い、実施例1〜11および比較例1〜5の樹脂組成物を作製した。これらの樹脂組成物を用いて、各種成形体を作製した。混練および成形の詳細は下記の通りである。
[Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 5]
The raw materials described above were blended and melt kneaded as shown in Tables 1 to 4 below, and resin compositions of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 5 were produced. Various molded articles were prepared using these resin compositions. The details of kneading and molding are as follows.
[混練]
熱可塑性樹脂の混練にはベルストフ社製 同方向2軸押出機(ZE40A×40D;スクリュー径43mm、L/D=37)を使用した。ホッパーおよび/またはサイドフィーダーから炭素繊維、非導電性繊維(または非導電性粒子)を投入し、ホッパーから熱可塑性樹脂を投入した。
[Kneading]
For the kneading of the thermoplastic resin, the same direction twin screw extruder (ZE40A × 40D; screw diameter 43 mm, L / D = 37) manufactured by Berstov Co. was used. Carbon fibers and non-conductive fibers (or non-conductive particles) were charged from the hopper and / or side feeder, and thermoplastic resin was charged from the hopper.
混練条件は、PEEKの場合、樹脂温度を380℃、スクリュー回転数100rpmで混練を実施した。
PCの場合は、樹脂温度を280℃、スクリュー回転数100rpmで実施した。
ノリルPPO534の場合は、樹脂温度を280℃、スクリュー回転数100rpmで実施した。
As for the kneading conditions, in the case of PEEK, kneading was performed at a resin temperature of 380 ° C. and a screw rotation speed of 100 rpm.
In the case of PC, the resin temperature was 280 ° C. and the screw rotation speed was 100 rpm.
In the case of Noryl PPO534, the resin temperature was 280 ° C. and the screw rotation speed was 100 rpm.
熱硬化性樹脂の混練には東洋精機社製ラボプラストミルを使用した。はじめに粉体熱硬化性樹脂プレポリマー(熱硬化性樹脂)をミル内に投入し、ついで炭素繊維および非導電性繊維を投入した。 A lab plast mill manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd. was used for kneading the thermosetting resin. First, a powder thermosetting resin prepolymer (thermosetting resin) was charged into the mill, and then carbon fibers and non-conductive fibers were charged.
混練条件は、樹脂温度を80℃とし、ミキサー回転数を80回転、混練時間を10分に設定し実施した。 The kneading conditions were carried out at a resin temperature of 80 ° C., a mixer rotation speed of 80 rotations, and a kneading time of 10 minutes.
[成形]
実施例1〜11および比較例1〜5の各種樹脂組成物から、(1)射出成形体、(2)圧縮成形体および(3)押出成形体を下記のようにして製造した。
[Molding]
From the various resin compositions of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 5, (1) injection molded bodies, (2) compression molded bodies, and (3) extrusion molded bodies were produced as follows.
(1)射出成形体(平板)
クロックナー社製の射出成形機(F−45)を使用して、実施例1〜11および比較例1〜6の各種樹脂組成物から平板(100×100×2mm厚)を成形した。
成形条件は、PEEKの場合は、成形温度400℃、金型温度180℃、射出スピード:低速20mm/sec、高速100mm/secとした。PCの場合は成形温度280℃、金型温度100℃、射出スピード:低速20mm/sec、高速100mm/secとした。
ノリルPPO534の場合は、成形温度280℃、金型温度80℃、射出スピード:低速20mm/sec、高速100mm/secで実施した。
アリルエステル樹脂の場合は、成形温度100℃、金型温度150℃1時間保持、射出スピード:低速20mm/sec、高速100mm/secとした。
(1) Injection molded body (flat plate)
Flat plates (100 × 100 × 2 mm thickness) were molded from the various resin compositions of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 6 using an injection molding machine (F-45) manufactured by Crockner.
In the case of PEEK, the molding conditions were a molding temperature of 400 ° C., a mold temperature of 180 ° C., injection speed: low speed 20 mm / sec, and high speed 100 mm / sec. In the case of PC, the molding temperature was 280 ° C., the mold temperature was 100 ° C., the injection speed was low speed 20 mm / sec, and the high speed was 100 mm / sec.
In the case of Noryl PPO534, the molding temperature was 280 ° C., the mold temperature was 80 ° C., injection speed: low speed 20 mm / sec, high speed 100 mm / sec.
In the case of an allyl ester resin, the molding temperature was 100 ° C., the mold temperature was 150 ° C. for 1 hour, the injection speed was low speed 20 mm / sec, and high speed 100 mm / sec.
(2)圧縮成形体(平板)
圧縮成形は、ニッポーエンジニアリング社製の熱成形機を使用して、成形温度280℃、プレス圧力200kgf/cm2でプレス成形した。成形品形状は、平板(100×100×2mm厚)とした。また、表3,4中の自然放冷とは、高温(成形直後)の成形品を取り出し室温に放置したものであり、冷却プレスとは、高温の成形品を、水で冷却したプレスで挟んで10分間冷却したものである。
(2) Compression molded body (flat plate)
The compression molding was performed by press molding at a molding temperature of 280 ° C. and a press pressure of 200 kgf / cm 2 using a thermoforming machine manufactured by Nippon Po Engineering. The shape of the molded product was a flat plate (100 × 100 × 2 mm thickness). The natural cooling in Tables 3 and 4 means that a molded product at a high temperature (immediately after molding) is taken out and left at room temperature, and the cooling press is sandwiched between a hot molded product and a press cooled with water. And cooled for 10 minutes.
(3)押出成形体(丸棒)
押出成形は、ダイス(ダイス直径150mm、押出径10mmφ)を使用し、30mmφ単軸押出機(創研(株)製)を使用した。押出スピードは、低速(1m/h)および高速(50m/h)の2通りとした。成形温度は、PCおよびノリルPPO534の場合は280℃、PEEKの場合は370℃とした。
(3) Extruded product (round bar)
For extrusion molding, a die (die diameter 150 mm, extrusion diameter 10 mmφ) was used, and a 30 mmφ single screw extruder (manufactured by Souken Co., Ltd.) was used. The extrusion speed was two types, low speed (1 m / h) and high speed (50 m / h). The molding temperature was 280 ° C. for PC and Noryl PPO534, and 370 ° C. for PEEK.
以上のようにして作製した各種成形体について、下記のようにして、体積固有抵抗値の測定およびそのバラツキを求めた。これらの結果を下記表1〜4に示す。 About the various molded object produced as mentioned above, the measurement of volume specific resistance value and its variation were calculated | required as follows. These results are shown in Tables 1 to 4 below.
(1)体積固有抵抗
成形体の体積固有抵抗値の測定は、108Ω・cm以上の成形体は絶縁抵抗計(アドバンテスト社製「高抵抗計R8340」)にて行った。108Ω・cm未満は四探針法(三菱化学社製「Loresta HP MCP−T410」)にて行った。
(1) Volume resistivity The volume resistivity of the molded body was measured with an insulation resistance meter (“High Resistance Meter R8340” manufactured by Advantest) for a molded body of 10 8 Ω · cm or more. Less than 10 8 Ω · cm was measured by a four-probe method (“Loresta HP MCP-T410” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation).
(2)バラツキ
ランダムに選択した4点の各位置における体積固有抵抗値を、上記(1)の方法で測定し、下記の基準でバラツキを評価した。
○:バラツキが10±1Ω・cm以内
×:バラツキが102Ω・cm以上またはバラツキが10-2Ω・cm以下
(2) Variation The volume specific resistance values at four positions selected at random were measured by the method (1) above, and the variations were evaluated according to the following criteria.
○: Variation is within 10 ± 1 Ω · cm ×: Variation is 10 2 Ω · cm or more, or variation is 10 −2 Ω · cm or less
上記(1)および(2)の結果を考慮し、抵抗変化を下記のようにして評価した。
○:射出成形での射出スピード、圧縮成形での冷却条件、押出成形での押出スピードを変化させても平均抵抗値が10±2Ωcm以内
×:同上で、各種条件を変化させた場合、平均抵抗値が103Ωcm以上または10-3Ω・cm以下
Considering the results of (1) and (2) above, the resistance change was evaluated as follows.
○: Even if the injection speed in injection molding, the cooling conditions in compression molding, and the extrusion speed in extrusion molding are changed, the average resistance value is within 10 ± 2 Ωcm ×: Same as above, but when various conditions are changed Resistance value is 10 3 Ωcm or more or 10 -3 Ω · cm or less
実施例1〜11の各種成形体は、いずれも抵抗変化が少なく、体積抵抗率の再現性が良好であることがいえる。従って、実施例1〜11の樹脂組成物によれば、半導電性領域内で体積抵抗率を所望の値に制御することが可能であることがわかる。また、実施例に係る各種成形体は、いずれも成形品内のバラツキが少なく、成形条件の変化においても抵抗変化が少ない。 It can be said that the various molded bodies of Examples 1 to 11 have little resistance change and good reproducibility of volume resistivity. Therefore, according to the resin composition of Examples 1-11, it turns out that volume resistivity can be controlled to a desired value within a semiconductive area | region. In addition, each of the various molded products according to the examples has little variation in the molded product, and the resistance change is small even when the molding conditions change.
Claims (19)
前記炭素繊維の配合割合Xが1〜20質量%であり、
前記非導電性繊維の配合割合YがX<Yの関係を満たす樹脂組成物。 Carbon fiber having an average fiber diameter of 5 to 500 nm, non-conductive fiber having an average fiber diameter of 500 nm or more, and a resin are blended,
The blending ratio X of the carbon fiber is 1 to 20% by mass,
A resin composition in which a blending ratio Y of the nonconductive fibers satisfies a relationship of X <Y.
前記溶融混練する際に、前記樹脂からなる溶融樹脂中に、前記炭素繊維および前記非導電性繊維を導入する樹脂組成物の製造方法。 Including a melt-kneading step of introducing and melting and kneading carbon fibers having an average fiber diameter of 5 to 500 nm and non-conductive fibers having an average fiber diameter of 500 nm or more into the resin,
A method for producing a resin composition, wherein the carbon fiber and the non-conductive fiber are introduced into a molten resin made of the resin when the melt kneading.
溶融混錬前の前記樹脂が体積平均粒径200μm以下のポリマー粒子であり、
前記溶融混錬が、前記ポリマー粒子と前記炭素繊維とを乾式混合し、溶融混錬を行った後、前記非導電性繊維を溶融樹脂中に導入する樹脂組成物の製造方法。 Including a melt-kneading step of introducing and melting and kneading carbon fibers having an average fiber diameter of 5 to 500 nm and non-conductive fibers having an average fiber diameter of 500 nm or more into the resin,
The resin before melt kneading is a polymer particle having a volume average particle size of 200 μm or less,
The method for producing a resin composition, wherein the melt kneading dry-mixes the polymer particles and the carbon fibers and performs melt kneading, and then introduces the non-conductive fibers into the molten resin.
ランダムに選択した4点の各位置における体積固有抵抗のバラツキが10X±1Ωcm(0≦X≦12)である成形体。 It is molded using the resin composition according to any one of claims 1 to 6,
A molded body having a variation in volume resistivity of 10 X ± 1 Ωcm (0 ≦ X ≦ 12) at each of four randomly selected positions.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007307319A JP2009127038A (en) | 2007-11-28 | 2007-11-28 | Resin composition, method for producing the same and use of the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007307319A JP2009127038A (en) | 2007-11-28 | 2007-11-28 | Resin composition, method for producing the same and use of the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009127038A true JP2009127038A (en) | 2009-06-11 |
Family
ID=40818285
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007307319A Pending JP2009127038A (en) | 2007-11-28 | 2007-11-28 | Resin composition, method for producing the same and use of the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009127038A (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011514915A (en) * | 2008-02-12 | 2011-05-12 | カウンシル オブ サイエンティフィック アンド インダストリアル リサーチ | Composition with high proton conductivity |
WO2011077598A1 (en) * | 2009-12-25 | 2011-06-30 | 日信工業株式会社 | Carbon-fiber composite material, process for producing same, insulation article, electronic component, and logging tool |
US8901228B2 (en) | 2009-12-28 | 2014-12-02 | Nissin Kogyo Co., Ltd. | Carbon fiber composite material, method of producing the same, insulating article, electronic part, and logging tool |
CN104448800A (en) * | 2014-11-27 | 2015-03-25 | 倍仕得电气(杭州)有限公司 | Cable connector forming material with strong retaining torsion |
JPWO2015133610A1 (en) * | 2014-03-07 | 2017-04-06 | 株式会社大阪ソーダ | Method for producing rubber composition |
KR20190055806A (en) * | 2016-09-28 | 2019-05-23 | 스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤 | Liquid crystalline resin composition and molded article |
WO2021241023A1 (en) * | 2020-05-26 | 2021-12-02 | 住友化学株式会社 | Liquid-crystal polymer resin composition, method for producing same, and semiconductor-transporting carrier |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63286437A (en) * | 1987-05-19 | 1988-11-24 | Asahi Chem Ind Co Ltd | Fiber-resin composite composition |
JP2005105015A (en) * | 2003-09-29 | 2005-04-21 | Nidec Copal Corp | Resin material for optical apparatus |
JP2005171201A (en) * | 2003-12-15 | 2005-06-30 | Daicel Degussa Ltd | Conductive resin composition |
JP2006137939A (en) * | 2004-10-12 | 2006-06-01 | Showa Denko Kk | Electroconductive thermoplastic resin composition for fuel tube, and fuel tube |
-
2007
- 2007-11-28 JP JP2007307319A patent/JP2009127038A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63286437A (en) * | 1987-05-19 | 1988-11-24 | Asahi Chem Ind Co Ltd | Fiber-resin composite composition |
JP2005105015A (en) * | 2003-09-29 | 2005-04-21 | Nidec Copal Corp | Resin material for optical apparatus |
JP2005171201A (en) * | 2003-12-15 | 2005-06-30 | Daicel Degussa Ltd | Conductive resin composition |
JP2006137939A (en) * | 2004-10-12 | 2006-06-01 | Showa Denko Kk | Electroconductive thermoplastic resin composition for fuel tube, and fuel tube |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011514915A (en) * | 2008-02-12 | 2011-05-12 | カウンシル オブ サイエンティフィック アンド インダストリアル リサーチ | Composition with high proton conductivity |
WO2011077598A1 (en) * | 2009-12-25 | 2011-06-30 | 日信工業株式会社 | Carbon-fiber composite material, process for producing same, insulation article, electronic component, and logging tool |
JP5647152B2 (en) * | 2009-12-25 | 2014-12-24 | 日信工業株式会社 | Carbon fiber composite material and manufacturing method thereof, insulating article, electronic component, and logging device |
US8901228B2 (en) | 2009-12-28 | 2014-12-02 | Nissin Kogyo Co., Ltd. | Carbon fiber composite material, method of producing the same, insulating article, electronic part, and logging tool |
JPWO2015133610A1 (en) * | 2014-03-07 | 2017-04-06 | 株式会社大阪ソーダ | Method for producing rubber composition |
CN104448800A (en) * | 2014-11-27 | 2015-03-25 | 倍仕得电气(杭州)有限公司 | Cable connector forming material with strong retaining torsion |
KR20190055806A (en) * | 2016-09-28 | 2019-05-23 | 스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤 | Liquid crystalline resin composition and molded article |
KR102383815B1 (en) | 2016-09-28 | 2022-04-06 | 스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤 | Liquid crystalline resin composition and molded article |
WO2021241023A1 (en) * | 2020-05-26 | 2021-12-02 | 住友化学株式会社 | Liquid-crystal polymer resin composition, method for producing same, and semiconductor-transporting carrier |
CN115443310A (en) * | 2020-05-26 | 2022-12-06 | 住友化学株式会社 | Liquid crystal polymer resin composition, method for producing same, and carrier for semiconductor transfer |
JP7564642B2 (en) | 2020-05-26 | 2024-10-09 | 住友化学株式会社 | Liquid crystal polymer resin composition, its manufacturing method, and semiconductor transport carrier |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5242128B2 (en) | Semiconductive resin composition | |
JP4994671B2 (en) | Conductive resin composition, production method and use thereof | |
TW555797B (en) | Synthetic resin composition | |
JP5634870B2 (en) | Composite material containing carbon fiber | |
JP4817772B2 (en) | Conductive resin composition, production method and use thereof | |
EP2734580B1 (en) | Nanotube and finely milled carbon fiber polymer composite compositions and methods of making | |
JP2009127038A (en) | Resin composition, method for producing the same and use of the same | |
JP5020515B2 (en) | Heat-resistant sliding resin composition, production method and use thereof | |
WO2014002581A1 (en) | Synthetic resin composition and moulded body | |
JP2016108524A (en) | Conductive resin composition, conductive master batch, molded body, and production method of the same | |
JP5624297B2 (en) | Conductive resin composite | |
JP2005264134A (en) | Conductive polymer, its preparation process and its application | |
JP4548922B2 (en) | Semiconductive resin composition | |
JP2005290328A (en) | Low-contaminated injection-molded form | |
JP2009126985A (en) | Molded article, method for producing the same and use of the same | |
JP2006137939A (en) | Electroconductive thermoplastic resin composition for fuel tube, and fuel tube | |
JP2006137938A (en) | Resin composition for carrying tray for magnetic recording head for magnetic disk, and carrying tray |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100908 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120323 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121204 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20130402 |