JPH07133371A

JPH07133371A - 導電性樹脂組成物

Info

Publication number: JPH07133371A
Application number: JP27859793A
Authority: JP
Inventors: Shuhei Komura; 修平小村; Yukihiro Tsuchiya; 行宏土屋; Masatoshi Akatsuka; 正利赤塚; Hideo Okawa; 秀夫大川; Yoshihisa Kato; 喜久加藤; Hiroyuki Kawahigashi; 宏至川東; Yasuhiko Ozawa; 保彦小沢
Original assignee: IDEMITSU MATERIAL KK; Toujiyou Design & Project Kk; Daido Steel Co Ltd; CALP Corp
Current assignee: IDEMITSU MATERIAL KK; Toujiyou Design & Project Kk; Daido Steel Co Ltd; Idemitsu Fine Composites Co Ltd
Priority date: 1993-11-08
Filing date: 1993-11-08
Publication date: 1995-05-23

Abstract

(57)【要約】【構成】（Ａ）熱可塑性樹脂１０〜９０重量部と、
（Ｂ）ニッケル含有量３〜２８重量％、クロム含有量１
４〜２０重量％、炭素含有量０．０８〜０．５重量％、
リン含有量０．０１〜０．１重量％、硫黄含有量０．０
１〜０．１重量％の鉄基合金の平均粒径０．５〜３０μ
ｍをもつ金属合金粉末９０〜１０重量部とから成る混合
物１００重量部に対し、（Ｃ）導電性カーボンブラック
１〜１０重量部を配合した導電性樹脂組成物である。【効果】導電性、耐熱性、成形性に優れ、しかも機械
的強度が高い上に、超純水中への金属イオン溶出量が少
なく、特に半導体搬送用トレイの材料として好適であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、新規な導電性樹脂組成
物、さらに詳しくいえば、導電性、耐熱性、機械的強度
が優れ、超純水中への金属イオンの溶出量が少ない成形
体を与える、成形性の良好な導電性樹脂組成物に関する
ものであり、このものは半導体搬送用トレイ、電子、電
気部品、医療用器具類の製造原料として好適に使用する
ことができる。

【０００２】

【従来の技術】熱可塑性樹脂に、所望の物性を付与する
ために、金属系フィラーや無機質系フィラーを多量に配
合することは、これまでも行われている。例えば、ポリ
カーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリアミド
樹脂などのエンジニアリングプラスチックに、高剛性、
遮音性能、制振性能の付与や高比重化を目的として微粒
子粉末状の金属系フィラーを配合することが行われてい
る。

【０００３】しかしながら、プラスチックに無機質系フ
ィラーを配合すると、耐衝撃性が低下するのを免れない
し、また金属系フィラーを配合すると金属に起因する樹
脂物性の劣化や導電性の不安定状態を生じる上に金属に
よっては、例えば、ステンレス鋼の場合、成分中のニッ
ケルの偏析により、磁性や帯電が誘起され、また樹脂の
劣化を促進して物性低下を起こすため、帯電性や磁性を
避けなければならない用途、例えば電子、電気部品、医
療部品等の素材、特に半導体搬送用トレイの素材として
は、使用が制限されていた。

【０００４】ところで、半導体搬送用トレイのうちの、
半導体製造工程中に使用されるベーキング用トレイにつ
いては、耐衝撃性に加えて、ベーキング処理に耐える耐
熱性や、純水洗浄処理の際の金属イオンの低溶出性が要
求されるし、キャリングトレイについては、良好な耐衝
撃性及び導電性が要求されるが、これらの要求を完全に
満たした素材はこれまで知られていなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、非磁性でし
かも導電性を有し、耐熱性、耐衝撃性、寸法安定性が優
れ、超純水中への金属イオンの溶出量が少ない、一般の
電子、電気部品、医療部品はもちろん半導体搬送用トレ
イの素材としても好適に使用しうる新規な導電性樹脂組
成物を提供することを目的としてなされたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、各種電子、
電気部品や医療部品等の素材、特に半導体搬送用トレイ
の素材として好適な樹脂組成物を開発するために鋭意研
究を重ねた結果、熱可塑性樹脂に鉄、ニッケル、クロム
を主成分とし、これに一定範囲量の炭素、リン、硫黄を
添加することにより、得られた特定組成の微粒子合金を
カーボンブラックとともに配合することにより、その目
的を達成しうることを見出し、この知見に基づいて本発
明をなすに至った。

【０００７】すなわち、本発明は、（Ａ）熱可塑性樹脂
１０〜９０重量部と、（Ｂ）ニッケル含有量３〜２８重
量％、クロム含有量１４〜２０重量％、炭素含有量０．
０８〜０．５重量％、リン含有量０．０１〜０．１重量
％、硫黄含有量０．０１〜０．１重量％の鉄基合金の平
均粒径０．５〜３０μｍをもつ金属合金粉末９０〜１０
重量部とから成る混合物１００重量部に対し、（Ｃ）導
電性カーボンブラック１〜１０重量部を配合したことを
特徴とする導電性樹脂組成物を提供するものである。

【０００８】本発明組成物において、（Ａ）成分として
用いられる熱可塑性樹脂については特に制限はなく、従
来成形材料として慣用されているものの中から使用目的
に応じ適宜選択して用いることができる。このような熱
可塑性樹脂としては、例えばポリオレフィン系樹脂、ポ
リ塩化ビニル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル
系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリカーボネート系樹
脂、ポリ芳香族エーテル又はチオエーテル系樹脂、ポリ
芳香族エステル系樹脂、ポリスルホン系樹脂、スチレン
系樹脂、アクリレート系樹脂などが挙げられるが、これ
らの中で特にポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリ
フェニレンスルフィド及び芳香族ポリアミドが好適であ
る。ポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリプロ
ピレン、エチレンと他のα‐オレフィンとの共重合体な
どがあり、特にポリプロピレンが好ましい。

【０００９】ポリカーボネートとしては、２，２‐ビス
（４‐ヒドロキシフェニル）プロパン（ビスフェノール
Ａ）とホスゲンとを反応させるホスゲン法や、ビスフェ
ノールＡとジフェニルカーボネートなどの炭酸ジエステ
ルとを反応させるエステル交換法などにより得られるビ
スフェノールＡ系ポリカーボネートが好ましいが、ま
た、ビスフェノールＡの一部を２，２‐ビス（４‐ヒド
ロキシ‐３，５‐ジメチルフェニル）プロパンや２，２
‐ビス（４‐ヒドロキシ‐３，５‐ジブロモフェニル）
プロパンなどで置換した変性ビスフェノールＡ系ポリカ
ーボネートや難燃化ビスフェノールＡ系ポリカーボネー
トなども用いることができる。

【００１０】一方、ポリフェニレンスルフィドとして
は、式、

【化１】で表わされる繰り返し単位を有するものを挙げることが
できる。

【００１１】このようなポリフェニレンスルフィドとし
ては、パラフェニレン基が全体の７０モル％以上、好ま
しくは８０モル％以上であって、溶媒α‐クロロナフタ
レン１００ミリリットルに溶質０．４ｇを加えて２０６
℃で得られた溶液粘度［η_in _h］が０．０５デシリット
ル／ｇ以上、好ましくは０．１〜０．８デシリットル／
ｇのものが好適に用いられる。

【００１２】なお、ポリフェニレンスルフィドは、パラ
フェニレン基からなるものの他に、３０モル％以下のメ
タフェニレン基、オルソフェニレン基を含む共重合体で
あってもよく、これらの共重合体としてはブロック共重
合体が好ましい。

【００１３】さらに、式

【化２】（式中のＲは炭素数１〜６のアルキル基、ｎは１〜４の
整数である）で表わされる繰り返し単位を１種又は２種
以上を含んでいてもよい。

【００１４】また、これらのポリフェニレンスルフィド
は、実質上直鎖状のもの、分枝状のもの、熱によって架
橋したもの、あるいはこれらの混合物であってもよい。

【００１５】一方、芳香族ポリアミドとしては、ｍ‐キ
シリレンジアミン、ｐ‐フェニレンジアミン、ｍ‐フェ
ニレンジアミンなどの芳香族ジアミン類と、テレフタル
酸やイソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸類とを縮合
させて得られたものなどを用いることができる。

【００１６】本発明組成物において、（Ａ）成分の熱可
塑性樹脂は単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わ
せて用いてもよい。

【００１７】次に本発明組成物において、（Ｂ）成分と
して用いられる鉄基合金としては、鉄をベースとし、こ
れにニッケル、クロム、炭素が成分として含有される合
金であって、さらに微量成分としてリン及び硫黄が含ま
れている。

【００１８】このニッケル含有量は３〜２８重量％、好
ましくは５〜２５重量％、クロム含有量は１４〜２０重
量％、好ましくは１６〜１８重量％の範囲である。ニッ
ケル含有量が３重量％よりも少ないと磁性を生じやすい
上に、樹脂との反応により、樹脂との相容性が不良とな
って衝撃強度の低下や反り量の増大を招くし、２８重量
％よりも多くなると樹脂の劣化が促進され、所望の物性
が維持されなくなり、２９重量％以上になると、金属合
金中のニッケルが析出し、樹脂のゲル化を生じ、分解を
促進する。また、クロム含有量が１４重量％よりも少な
いと金属の腐食を生じるし、２０重量％よりも多くなる
と磁性を生じやすくなる。

【００１９】本発明組成物で用いる鉄基合金において
は、炭素含有量が０．０８〜０．５重量％、好ましくは
０．１０〜０．４０重量％であることが必要である。こ
の含有量が０．５重量％よりも多いと、金属の腐食を生
じ、成形品に錆が認められるようになり、物性の劣化の
原因となる。また、この含有量が０．０８重量％よりも
少ないと磁性を生じやすくなる上に、耐衝撃性が低下す
る。

【００２０】他方、リン含有量と硫黄含有量は、０．０
１〜０．１重量％の範囲であり、これらの成分が０．１
重量％よりも多くなると樹脂物性の劣化を生じるし、ま
た、これらの成分があまり少なくなると強度不足を招き
やすい。

【００２１】一般に、鉄基合金には、上記の成分に加え
て、不可避成分として、微量の元素例えばモリブデン、
ケイ素、マンガン、銅などが含まれることがあるが、本
発明においては、特に支障のない限りこれらの不可避成
分を含むものも用いることができる。

【００２２】この鉄基合金は、平均粒径０．５〜３０μ
ｍ、好ましくは３〜２０μｍの粉末として配合される。
この平均粒径が０．５μｍ未満では衝撃強度やメルトイ
ンデックスの低下をもたらし、また磁性が生じやすくな
るし、３０μｍよりも大きいと衝撃強度が低下する。こ
のような平均粒径の合金を得るには、慣用の方法、例え
ばアトマイズ法、粉砕法、湿式法などによって粉末化す
る。

【００２３】この（Ｂ）成分の金属系フィラーは、特に
支障のない限り、繊維状フィラーを混合してもよい。ま
た、所望に応じ、適当な表面処理剤で表面処理を施して
用いてもよい。この際の表面処理剤としては、例えばシ
ラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、
シリカ粉末、シリコーンオイル、高級脂肪酸、高級アル
コール、ワックス類などを挙げることができる。

【００２４】本発明組成物においては、（Ａ）成分の熱
可塑性樹脂と、（Ｂ）成分の鉄基合金とを、（Ａ）成分
１０〜９０重量部と（Ｂ）成分９０〜１０重量部の範囲
で全量１００重量部になるように混合し、さらにこの混
合物に（Ｃ）成分として導電性カーボンブラック１〜１
０重量部を配合する。

【００２５】この熱可塑性樹脂の量が９０重量部よりも
多くなると、導電性が不良となり、反りや変形を生じ
る。また、この量が１０重量部よりも少なくなるとメル
トインデックスが小さくなり成形性が劣化するし、衝撃
強度も低くなる。

【００２６】他方、カーボンブラックの量が１重量部未
満では導電性が不足するし、１０重量部よりも多くなる
とメルトインデックスが小さくなり成形性が劣化する上
に衝撃強度も低下する。

【００２７】本発明組成物で、（Ｃ）成分として用いる
導電性カーボンブラックは、一般にはその比表面積が低
温窒素吸着法及びＢＥＴ法で測定して２０〜１８００ｍ
^２／ｇ及び細孔容積が細孔半径３０〜７５００Åの範囲
において水銀圧入法で測定して１．５〜１０ｃｃ／ｇで
あり、特に比表面積が６００〜１２００ｍ^２／ｇのもの
である。このようなカーボンブラックとしては、例えば
チャンネルブラック、アセチレンブラック、ファーネス
ブラック法によって製造されるカーボンブラックなどが
挙げられる。

【００２８】本発明組成物には、所望に応じ、樹脂組成
物に通常用いられている各種添加剤、例えば滑剤、着色
剤、安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、
難燃剤、可塑剤などを配合することができる。

【００２９】本発明組成物の調製方法については特に制
限はなく、例えば前記（Ａ）成分、（Ｂ）成分、（Ｃ）
成分及び必要に応じて用いられる各種添加成分を、常法
に従って溶融混練し、複合化することによって調製する
ことができる。溶融混練は、例えばヘンシェルミキサ
ー、単軸又は二軸押出機、バンバリーミキサー、ロール
などを用いる方法や、その他常法により行うことができ
るが、特にヘンシェルミキサー、押出機、バンバリーミ
キサーを用いて行うことが好ましい

【００３０】また、この際、適当量の熱可塑性樹脂に導
電性カーボンブラックを配合して先ずマスターバッチを
調製し、次いでこれを複合樹脂組成物としてもよい。

【００３１】このようにして得られた本発明の樹脂組成
物は、通常１．４以上の比重を有するものであって、例
えば半導体搬送用トレイ（ベーキングトレイ、キャリン
グトレイ）をはじめ、電子・電気部品、電磁波障害や静
電気障害防止部材、医療用部材、各種音響部材、遮音・
制振材、建築資材などの用途に好適に用いられる。

【００３２】

【発明の効果】本発明の導電性樹脂組成物は、導電性、
耐熱性、成形性に優れ、かつ衝撃強度や機械的強度が高
い上、超純水中への金属イオン溶出量が少なく、各種産
業用資材、特に半導体搬送トレイ用として好適に用いら
れる。

【００３３】

【実施例】次に実施例により本発明をさらに詳細に説明
するが、本発明はこれらの例によってなんら限定される
ものではない。この中の合金成分は、ＪＩＳＧ１２１
１ないしＧ１２２８、Ｚ２６１３及びＧ１２０４に準拠
して分析し、測定した。

【００３４】なお、組成物の物性は次のようにして評価
した。（１）メルトインデックス（ｇ／１０分）ＡＳＴＭＤ１２３８に準拠して求めた（２７５℃又は
２３０℃、荷重２．１６ｋｇ）。（２）アイゾッド衝撃強度（ｋｇ・ｃｍ／ｃｍ）ＡＳＴＭＤ−２５６に準拠して求めた（ノッチ付）。（３）熱変形温度（℃）ＡＳＴＭＤ−６４８に準拠して求めた（荷重１８．６
ｋｇ／ｃｍ²）。（４）体積固有抵抗（Ω・ｃｍ）ＡＳＴＭＤ−２５７に準拠して求めた。（５）帯電性（ｋＶ）試験片（１００×１００×３．２ｍｍ）に、電圧１０ｋ
Ｖを１分間印加し、印加停止５秒後の帯電圧を測定して
求めた。（６）着磁性厚さ１０μｍのポリエチレン製フィルム上に、試料立方
体（約３×３×３ｍｍ）１０ｇを載置し、フィルム裏面
より、１５，０００ガウスの磁束を有するマグネットを
移動させ、試料の移動状態を以下の基準により評価し
た。 ◎ 移動なし ○ 移動したものが全体の５重量％未満 △ 移動したものが全体の５〜５０重量％ × 移動したものが全体の５０重量％よりも多い

【００３５】（７）反り量（ｍｍ）平板状試験片（２００×２００×３ｍｍ）を、ギヤオー
ブン中で次の温度に加熱したのち、最大の反り部分を測
定して求めた。ＰＡ、ＰＰ系１２０℃ ＰＣ系１３０℃ ＰＰＳ、ＰＰＥ系１５０℃ ＰＳ系１００℃ ＰＶＣ系７０℃

【００３６】（８）金属イオン総溶出量（ｐｐｂ）ペレット１０ｇをイオン交換水１００ミリリットル中に
８０℃で７日間放置したのち、ペレットを除去したイオ
ン交換水について、ＩＣＰ（誘電結合プラズマ）発光分
光分析器［セイコー電子工業（株）製、ＳＰＳ１５００
ＵＲ］により金属イオン総量を測定して求めた。

【００３７】実施例１〜５、比較例１、２ポリカーボネート（出光石油化学製、タフロンＦＮ‐３
０００、密度１．２０ｇ／ｃｍ³）と、Ｎｉ１３重量
％、クロム１８重量％、炭素０．２６重量％、リン０．
０７重量％及び硫黄０．０５重量％を含み、平均粒径８
μｍの鉄基合金粉末とを、それぞれ異なった量で混合し
たもの１００重量部に対し、カーボンブラック（ライオ
ン製ケッチエンブラックＥＣ）５重量部を加え、予備混
合したのち、二軸型押出機（池貝鉄工製、ＰＣＭ４５）
を用い、２２０〜３２０℃において混練押出しし、ペレ
タイザーでカッティングしてペレットを調製した。この
ようにして得た導電性樹脂組成物について物性を求め表
１に示した。

【００３８】

【表１】

【００３９】この表から明らかなように、ポリカーボネ
ートの量が９０重量部よりも多くなると、導電性が低下
し、かつ反り量が大きくなるし、またこの量が１０重量
部よりも少なくなるとメルトインデックスが小さくなり
成形しにくくなる上に、金属イオン溶出量が多くなる。

【００４０】実施例６，７、比較例３，４実施例３において、カーボンブラックの添加量のみを変
え、他は全く同様にして導電性樹脂組成物を調製した。
このものの物性を表２に示す。

【００４１】

【表２】

【００４２】この表から明らかなように、樹脂と合金粉
末の合計量１００重量部当りの導電性カーボンブラック
量が１重量部未満では導電性が低下し、またこの量が１
０重量部よりも多くなると、成形性、耐衝撃性が低下す
る。

【００４３】実施例８〜１１ポリフェニレンスルフィド（３１５℃、５ｋｇ荷重にお
けるＭＩ３４０ｇ／１０分、２０．６℃においてα‐ク
ロルナフタレン中、濃度０．４ｇ／１００ｍｌでウベロ
ーデ型粘度計を用いて測定した相対粘度０．２４ｄｌ／
ｇ）と、実施例１で用いた合金粉末とを、それぞれ異な
った量で混合し、この混合物１００重量部に導電性カー
ボンブラック５重量部を加え、実施例１と同様にして導
電性組成物を調製した。このものの物性を表３に示す。

【００４４】

【表３】

【００４５】この表から明らかなように、いずれの樹脂
組成物も、良好な耐衝撃性、導電性、熱安定性を示し、
金属イオン溶出量が小さい。

【００４６】実施例１２〜１４、比較例５，６実施例３において、鉄基合金粉末として、炭素含有量の
異なるものを用い、他は同様にして導電性樹脂組成物を
調製した。このものの物性を表４に示す。

【００４７】

【表４】

【００４８】この表から明らかなように、鉄基合金中の
炭素含有量が０．０８重量％未満では耐衝撃性が小さ
く、磁性を生じるし、これが０．５重量％よりも多くな
ると金属イオン溶出量が著しく増大する。

【００４９】実施例１５〜１９、比較例７，８実施例３において、鉄基合金中のニッケル含有量が２重
量％のもの及び２９重量％のものを用いる以外は、実施
例３と同様にして導電性樹脂組成物を調製した。このも
のについて物性を求め、その結果を表５に示す。

【００５０】この表から明らかなように、ニッケル含有
量２重量％では磁性が高く、またアイゾッド衝撃値も低
く、ニッケル含有量２９重量％では、アイゾッド衝撃値
及び熱変形温度が低く、また反り量や金属イオン溶出量
が大きくなる。

【００５１】

【表５】

【００５２】比較例９，１０実施例３において、鉄基合金中のクロム含有量が１１重
量％のもの及び２３重量％のものを用いる以外は、実施
例３と同様にして導電性樹脂組成物を調製した。このも
のについて物性を求め、その結果を表６に示す。前者は
いずれも良好な物性を示したが、耐腐食性を欠き、さら
に金属イオンの溶出量が増大し、実用に供することがで
きなかった。また、後者は磁性が高く、本発明の目的が
達成されないことが分った。

【００５３】

【表６】

【００５４】実施例２０〜２２、比較例１１，１２実施例３における鉄基合金として平均粒径の異なるもの
を用いる以外は、実施例３と同様にして導電性樹脂組成
物を調製し、それらの物性を求めた。この結果を表７に
示す。

【００５５】

【表７】

【００５６】この表から明らかなように、鉄基合金の平
均粒径が０．５μｍ未満のものを用いると磁性を生じや
すく反り量が大になるし、また平均粒径が３０μｍより
も大きいものを用いると耐衝撃性が低く、金属イオンの
溶出量が多くなる。

【００５７】実施例２３〜２６、比較例１３〜１６鉄基合金中のリン及び硫黄の含有量の影響を調べるため
に、実施例３における鉄基合金中のリン又は硫黄の含有
量を変えたものを用い、他は実施例３と同様にして導電
性樹脂組成物を調製した。このものについて物性を求
め、その結果を表８に示す。

【００５８】

【表８】

【００５９】実施例２７実施例３におけるポリカーボネートの代りに、ポリプロ
ピレン（出光石油化学製、Ｊ−４６５Ｈ、密度０．９０
ｇ／ｃｍ³）を用いる以外は、実施例３と同様にして導
電性樹脂組成物を調製した。このものの物性を求めたと
ころ、ＭＩ７．２ｇ／１０分、アイゾッド衝撃値４．１
ｋｇ・ｃｍ／ｃｍ、熱変形温度１３４℃、体積固有抵抗
７．２×１０⁴Ω・ｃｍ、帯磁率０．１０ｋＶ、反り量
０．４９ｍｍ、金属イオン溶出量３９ｐｐｂであった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小村修平東京都千代田区神田和泉町１番地277 カルプ工業株式会社内 (72)発明者土屋行宏東京都千代田区神田和泉町１番地277 カルプ工業株式会社内 (72)発明者赤塚正利東京都千代田区神田和泉町１番地277 カルプ工業株式会社内 (72)発明者大川秀夫東京都千代田区神田和泉町１番地277 カルプ工業株式会社内 (72)発明者加藤喜久愛知県名古屋市港区竜宮町10 大同特殊鋼株式会社内 (72)発明者川東宏至東京都千代田区丸の内３−１−１出光マテリアル株式会社内 (72)発明者小沢保彦東京都板橋区常磐台１−63−３東上デザインアンドプロジェクト株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）熱可塑性樹脂１０〜９０重量部
と、（Ｂ）ニッケル含有量３〜２８重量％、クロム含有
量１４〜２０重量％、炭素含有量０．０８〜０．５重量
％、リン含有量０．０１〜０．１重量％、硫黄含有量
０．０１〜０．１重量％の鉄基合金の平均粒径０．５〜
３０μｍをもつ金属合金粉末９０〜１０重量部とから成
る混合物１００重量部に対し、（Ｃ）導電性カーボンブ
ラック１〜１０重量部を配合したことを特徴とする導電
性樹脂組成物。
【請求項２】熱可塑性樹脂が、ポリカーボネート、ポ
リフェニレンスルフィド、ポリアミド及びポリオレフィ
ンの中から選ばれた少なくとも１種である請求項１記載
の導電性樹脂組成物。