JP5129561B2

JP5129561B2 - 帯電防止性樹脂組成物

Info

Publication number: JP5129561B2
Application number: JP2007333890A
Authority: JP
Inventors: 浩道上野; 久紀浅川
Original assignee: Dainichiseika Color and Chemicals Mfg Co Ltd
Current assignee: Dainichiseika Color and Chemicals Mfg Co Ltd
Priority date: 2007-03-09
Filing date: 2007-12-26
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2027-12-26
Also published as: JP2008255329A

Description

本発明は、表面固有抵抗値（Ω）が安定的に制御されている帯電防止性樹脂組成物に関する。

一般の高分子化合物は、通常それ自体は電気を通しにくく、いわゆる絶縁体としての性質を持ったものが殆どである。そのため樹脂組成物に帯電防止性（導電性）を付与させるためには、永久帯電防止剤、導電性フィラー、金属微粉末などを添加している。

しかしながら、導電性をトンネルギャップ領域である表面固有抵抗値（Ω）が１０⁷〜１０¹²で安定的に制御することは困難である。帯電防止剤として永久帯電防止剤を使用した場合、表面固有抵抗値を１０¹²以下にするためには、高濃度の永久帯電防止剤を添加する必要があり、その結果、樹脂物性の低下を引き起こしてしまう。

また、帯電防止剤として、導電性カーボンブラック（アセチレンブラック、ケッチェンブラックなど）を使用した場合、表面固有抵抗値を１０⁷〜１０¹²の範囲では、少量の添加量差によっても急激に抵抗値が変動してしまい、抵抗値の制御が難しい。

従って、本発明の目的は、表面固有抵抗値（Ω）が１０⁷〜１０¹²で安定的に制御されている帯電防止性樹脂組成物を提供することである。

上記目的は以下の本発明によって達成される。すなわち、本発明は、熱可塑性樹脂１００質量部あたりカーボンブラック１０〜５０質量部を含有してなり、上記熱可塑性樹脂が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレンおよびポリフェニレンエーテルからなる群から選ばれる少なくともいずれかであって、上記カーボンブラックが、平均粒径４７〜７６ｎｍおよびＤＢＰ吸油量６６〜６９ｃｍ³／１００ｇのものであり、その表面固有抵抗値（Ω）が、１０⁷〜１０¹²であることを特徴とする帯電防止性樹脂組成物を提供する。

上記本発明においては、熱可塑性樹脂が、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびＡＢＳ樹脂のいずれかであること；カーボンブラックが、平均粒径７６ｎｍおよびＤＢＰ吸油量６９ｃｍ³／１００ｇのカーボンブラックであり、添加量が熱可塑性樹脂１００質量部あたりカーボンブラック３５〜４５質量部であること；およびカーボンブラックが、平均粒径４７ｎｍおよびＤＢＰ吸油量６６ｃｍ³／１００ｇのカーボンブラックであり、添加量が熱可塑性樹脂１００質量部あたりカーボンブラック３０〜４１質量部であること；半導体製品の包装材料の成形に用いられることが好ましい。

本発明によれば、表面固有抵抗値（Ω）が１０⁷〜１０¹²で安定的に制御されている帯電防止性樹脂組成物を提供することができる。

次に発明を実施するための最良の形態を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。なお、本発明において、「表面固有抵抗値」とは、測定器：三菱化学（株）製高抵抗率計ハイレスターＵＰまたは三菱化学（株）製低抵抗率計ロレスターＧＰにより、条件：ハイレスターＵＰ印加電圧：５００Ｖ時間：１分、ロレスターＧＰ印加電圧：９０Ｖ時間：１５秒で測定された値であり、「ＤＢＰ吸油量」とは、ＪＩＳＫ６２２１に準拠した方法によって測定された値である。

本発明において使用する熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリスチレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、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、ポリアミド、ポリオキシメチレン、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキシド、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルエーテルケトン、結晶ポリマー、ポリアリレート、アクリル樹脂などが挙げられ、特に限定されないが、特に好適な熱可塑性樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリフェニレンエーテルである。

上記熱可塑性樹脂に添加するカーボンブラックは着色剤としてのカーボンブラックであり、本発明では、平均粒径１０〜８０ｎｍおよびＤＢＰ吸油量４０〜１５０ｃｍ³／１００ｇのカーボンブラックを使用することが好ましい。カーボンブラックは、その平均粒径が小さいほど、同一質量であれば粒子個数は増えることになり、熱可塑性樹脂において導電性が発現し易くなるが、使用するカーボンブラックの平均粒径が１０ｎｍ未満では、カーボンブラックを低添加量で導電性が発現し易くなるが導電性の制御が難しくなり、一方、使用するカーボンブラックの平均粒径が８０ｎｍを超えると、カーボンブラックを高添加しなければならず、加工が困難になり、樹脂の機械的物性も著しく低下する。

また、使用するカーボンブラックのＤＢＰ吸油量が４０ｃｍ³／１００ｇ未満では、カーボンブラックを高添加しなければならず、加工が困難となり、一方、使用するカーボンブラックのＤＢＰ吸油量が１５０ｃｍ³／１００ｇを超えると、カーボンブラックを低添加量で導電性が発現し易くなるが、導電性の制御が難しくなる。また、使用するカーボンブラックは、ＤＢＰ吸油量は大きいほど、カーボンブラックのストラクチャーが発達していることを示し、熱可塑性樹脂において導電性を発現しやすくなる。そのため、平均粒径が大きく、ＤＢＰ吸油量が小さいカーボンブラックを使用することによって、添加量による導電性の変化がなだらかになる。

以上の如きカーボンブラックとしては、例えば、三菱化学製；＃５Ｂ、＃２０Ｂ、＃２５Ｂ、＃３０Ｂ、＃３３Ｂ、＃４０Ｂ、＃４４Ｂ、＃９８０Ｂ、＃９９０Ｂ、＃３０３０Ｂ、＃３０５０Ｂ、＃３２３０Ｂなどとして入手して使用できる。特に好ましいカーボンブラックは平均粒径７６ｎｍ、ＤＢＰ吸油量６９ｃｍ³／１００ｇの＃５Ｂであり、この＃５Ｂは熱可塑性樹脂１００質量部あたり３５〜４５質量部用いることにより１０⁷〜１０¹²Ωの表面固有抵抗を示す。また、＃２５Ｂは、平均粒径４７ｎｍ、ＤＢＰ吸油量６６ｃｍ³／１００ｇであり、この＃２５Ｂは熱可塑性樹脂１００質量部あたり３０〜４１質量部用いることにより１０⁷〜１０¹²Ωの表面固有抵抗を示す。

上記カーボンブラックの熱可塑性樹脂に対する添加量は、熱可塑性樹脂１００質量部あたり１０〜５０質量部の範囲である。カーボンブラックの添加量が１０質量部未満であると、樹脂組成物の表面固有抵抗値が下がらず、一方、カーボンブラックの添加量が５０質量部を超えると、樹脂組成物の表面固有抵抗値が低下しすぎ、かつ樹脂組成物が硬くなり、樹脂組成物の加工・成形性が低下するという不都合を生じる場合がある。

本発明の樹脂組成物は、前記熱可塑性樹脂の粉末またはペレットに前記カーボンブラックを単に混合するのみでも製造することができる。混合装置としては、例えば、タンブラーミキサー、ヘンシェルミキサー、マゼラーなどが挙げられる。好ましい製造方法は、上記混合物を単軸もしくは二軸押出機などの混練機で溶融混合し、フレーク状やペレット状に造粒する方法である。

以上の製造方法においては、さらに必要に応じて酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、難燃剤、滑剤などの添加剤との併用も可能である。以上の如く製造される本発明の樹脂組成物の用途は、各種成形物、例えば、ＩＣトレーなどの半導体製品の包装材料の成形に有用であり、帯電防止性に優れた樹脂成形物を与える。

次に実施例および比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。
実施例１〜１２、比較例１〜３
以下の表１および表２に示す配合で、３０ｍｍφの２軸押出機によりコンパウンドを作成し、型締め４０ｔの射出成形機にて平板（８ｃｍ×８ｃｍ×２ｍｍ）を成形した。得られた成形物の表面固有抵抗値を測定した。

表面固有抵抗値の測定方法（下記装置を組み合わせて測定した）
・測定器：三菱化学（株）製高抵抗率計ハイレスターＵＰ
三菱化学（株）製低抵抗率計ロレスターＧＰ
条件：ハイレスターＵＰ印加電圧：５００Ｖ時間：１分
ロレスターＧＰ印加電圧：９０Ｖ時間：１５秒
平均粒径の測定方法
カーボンブラック粒子を電子顕微鏡で観察して求めた算術平均粒径
ＤＢＰ（ジブチルフタレート）吸油量の測定方法
カーボンブラック１００ｇが吸収するＤＢＰ量を測定（ＪＩＳＫ６２２１）

・＃５Ｂ：三菱化学製カーボンブラック（平均粒径７６ｎｍ、ＤＢＰ吸油量６９ｃｍ³／１００ｇ）
・＃３０３０Ｂ：三菱化学製カーボンブラック（平均粒径５５ｎｍ、ＤＢＰ吸油量１３０ｃｍ³／１００ｇ）
・＃３０５０Ｂ：三菱化学製カーボンブラック（平均粒径５０ｎｍ、ＤＢＰ吸油量１７５ｃｍ³／１００ｇ）
・＃２０Ｂ：三菱化学製カーボンブラック（平均粒径５０ｎｍ、ＤＢＰ吸油量１１５ｃｍ³／１００ｇ）
・＃２５Ｂ：三菱化学製カーボンブラック（平均粒径４７ｎｍ、ＤＢＰ吸油量６６ｃｍ³／１００ｇ）
・＃３０Ｂ：三菱化学製カーボンブラック（平均粒径３０ｎｍ、ＤＢＰ吸油量１０４ｃｍ³／１００ｇ）
・＃３３Ｂ：三菱化学製カーボンブラック（平均粒径３０ｎｍ、ＤＢＰ吸油量７４ｃｍ³／１００ｇ）
・＃４０Ｂ：三菱化学製カーボンブラック（平均粒径２４ｎｍ、ＤＢＰ吸油量１１３ｃｍ³／１００ｇ）

・＃４４Ｂ：三菱化学製カーボンブラック（平均粒径２４ｎｍ、ＤＢＰ吸油量７７ｃｍ³／１００ｇ）
・＃３２３０Ｂ：三菱化学製カーボンブラック（平均粒径２３ｎｍ、ＤＢＰ吸油量１４０ｃｍ³／１００ｇ）
・＃９８０Ｂ：三菱化学製カーボンブラック（平均粒径１６ｎｍ、ＤＢＰ吸油量５７ｃｍ³／１００ｇ）
・＃９９０Ｂ：三菱化学製カーボンブラック（平均粒径１６ｎｍ、ＤＢＰ吸油量１０１ｃｍ³／１００ｇ）
・ＡＣ：アセチレンブラック電気化学工業製
・ＫＢ：ケッチェンブラックライオン製ＥＣ６００ＪＤ
・Ｐ−２２：永久帯電防止剤Ｃｉｂａ製イルガスタットＰ−２２
・Ω：表面固有抵抗値

導電制御性の評価基準
◎：添加量範囲の幅が１０質量部以上
○：添加量範囲の幅が６質量部以上１０質量部未満
△：添加量範囲の幅が２質量部以上６質量部未満
×：添加量範囲の幅が２質量部未満

表１および表２に示すように導電性カーボンブラックを用いた場合（比較例１、２）、アセチレンブラックで１８〜１９質量部（添加量範囲の幅：１質量部）、ケッチェンブラックで３〜３．５質量部（添加量範囲の幅：０．５質量部）で表面固有抵抗値は１０⁷〜１０¹²Ωと急激な抵抗値の変化が見られた。これに対して永久帯電防止剤を用いた場合（比較例３）、５０質量部添加しても表面固有抵抗値は１０¹⁰Ωとなり、それ以下にすることはできなかった。

一方、実施例では、カーボンブラックを添加量範囲の幅が２．５〜１１質量部で、トンネルギャップ領域（表面固有抵抗値１０⁷〜１０¹²Ω）とすることができ、特に実施例１では添加量範囲の幅が１０質量部、実施例５では添加量範囲の幅が１１質量部という広い範囲の添加量で徐々に抵抗値が低下することから、表面固有抵抗値の安定した制御が可能となった。また、カーボンブラックの平均粒径およびＤＢＰ吸油量は導電特性に影響をもたらすことが分かった。

Claims

熱可塑性樹脂１００質量部あたりカーボンブラック１０〜５０質量部を含有してなり、上記熱可塑性樹脂が、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレンポリフェニレンエーテルからなる群から選ばれる少なくともいずれかであって、上記カーボンブラックが、平均粒径４７〜７６ｎｍおよびＤＢＰ吸油量６６〜６９ｃｍ³／１００ｇのものであり、その表面固有抵抗値（Ω）が、１０⁷〜１０¹²であることを特徴とする帯電防止性樹脂組成物。
熱可塑性樹脂が、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびＡＢＳ樹脂のいずれかである請求項１に記載の帯電防止性樹脂組成物。
カーボンブラックが、平均粒径７６ｎｍおよびＤＢＰ吸油量６９ｃｍ³／１００ｇのカーボンブラックであり、添加量が熱可塑性樹脂１００質量部あたりカーボンブラック３５〜４５質量部である請求項１又は２に記載の帯電防止性樹脂組成物。
カーボンブラックが、平均粒径４７ｎｍおよびＤＢＰ吸油量６６ｃｍ³／１００ｇのカーボンブラックであり、添加量が熱可塑性樹脂１００質量部あたりカーボンブラック３０〜４１質量部である請求項１又は２に記載の帯電防止性樹脂組成物。
半導体製品の包装材料の成形に用いられる請求項１〜４のいずれか１に記載の帯電防止性樹脂組成物。