JP6972899B2 - Zinc oxide particles and a resin composition containing them - Google Patents
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Description
本発明は、酸化亜鉛粒子及びそれを含む樹脂組成物に関する。より詳しくは、樹脂バリスタの材料として好適に用いることができる酸化亜鉛粒子及びそれを含む樹脂組成物に関する。 The present invention relates to zinc oxide particles and a resin composition containing the same. More specifically, the present invention relates to zinc oxide particles that can be suitably used as a material for a resin varistor, and a resin composition containing the same.
バリスタは、2つの端子の間の電圧が低い場合には電気抵抗が高く、ある程度以上の電圧になると急激に電気抵抗が低くなる性質をもつ電子部品であり、他の電子部品を高電圧から保護するためのバイパスとして多くの電子回路で使用されている。
バリスタとしては、Bi2O3、Co2O3、MnO、NiO、Cr2O3、Sb2O3等の金属酸化物を粒子径1μm以下の酸化亜鉛と混合して焼成し、更に粒子同士を焼結させることで得られる、酸化亜鉛が上記添加金属酸化物の絶縁粒界層によって取り囲まれた構造を有する焼結体であるセラミックバリスタが最も一般的であるが、セラミックバリスタは所望の形状に成形することが難しいうえ、焼結による酸化亜鉛のサイズ制御も難しいため、バリスタ特性が不安定なものとなっていた。
A varistor is an electronic component that has the property that the electrical resistance is high when the voltage between the two terminals is low, and the electrical resistance drops sharply when the voltage exceeds a certain level, and protects other electronic components from high voltage. It is used in many electronic circuits as a bypass to do so.
As a varistor , metal oxides such as Bi 2 O 3 , Co 2 O 3 , MnO, NiO, Cr 2 O 3 , and Sb 2 O 3 are mixed with zinc oxide having a particle diameter of 1 μm or less and calcined, and then the particles are calcined to each other. The most common is a ceramic varistor, which is a sintered body in which zinc oxide has a structure surrounded by an insulating grain boundary layer of the above-mentioned added metal oxide, which is obtained by sintering the above-mentioned, but the ceramic varistor has a desired shape. Since it is difficult to mold the zinc oxide into a varistor and it is difficult to control the size of zinc oxide by sintering, the varistor characteristics are unstable.
成形の自由度を上げるという観点から、酸化亜鉛を主成分とする焼結体、半導電性ウィスカ、触媒及びエポキシ樹脂を含むバリスタ材料や、所定の金属成分を酸化亜鉛に含有させ、非直線抵抗特性を向上させたバリスタ粉末と、例えばエポキシ樹脂とのマトリックス複合体をバリスタとして用いる技術が提案されている(特許文献1、2参照)。これらは、樹脂バリスタあるいはプラスチックバリスタと称される。
また、前記樹脂をポリアセタール樹脂の様な高絶縁性樹脂に置き換え、添加金属酸化物に代わる絶縁層と見なす、つまり、高絶縁性の樹脂に半導体の酸化亜鉛粒子を分散してバリスタ特性を発現する技術が提案されている(特許文献3参照)。
From the viewpoint of increasing the degree of freedom in molding, zinc oxide contains a sintered body containing zinc oxide as a main component, a semi-conductive whisker, a varistor material containing a catalyst and an epoxy resin, and a predetermined metal component in zinc oxide to provide non-linear resistance. A technique has been proposed in which a matrix composite of a varistor powder having improved properties and, for example, an epoxy resin is used as a varistor (see
Further, the resin is replaced with a highly insulating resin such as a polyacetal resin, and is regarded as an insulating layer in place of the added metal oxide. That is, the zinc oxide particles of the semiconductor are dispersed in the highly insulating resin to exhibit the varistor characteristics. A technique has been proposed (see Patent Document 3).
上記のように、バリスタの成形自由度を高めることを目的とした樹脂バリスタあるいはプラスチックバリスタが提案されているが、組成や粒径の制御が難しく、バリスタ特性が安定しないという問題は解決していない。
また、フィラー全般への親和性が低い高耐熱性樹脂に対して酸化亜鉛を高充填することは容易ではなく、従来のセラミックバリスタに匹敵するバリスタ特性を得ることが出来ていない。このように、従来のバリスタは性能の面で充分とはいえず、更なる改善の余地があった。
As described above, resin varistor or plastic varistor for the purpose of increasing the degree of freedom of molding of the varistor has been proposed, but the problem that the composition and the particle size are difficult to control and the varistor characteristics are not stable has not been solved. ..
Further, it is not easy to highly fill zinc oxide with a highly heat-resistant resin having a low affinity for fillers in general, and it has not been possible to obtain varistor characteristics comparable to those of conventional ceramic varistor. As described above, the conventional varistor is not sufficient in terms of performance, and there is room for further improvement.
本発明は、上記現状に鑑み、優れたバリスタ特性を有し、その特性の安定性に加え、成形性にも優れたバリスタの実現を可能とする材料を提供することを目的とする。 In view of the above situation, it is an object of the present invention to provide a material having excellent varistor characteristics, which enables the realization of a varistor having excellent moldability as well as stability of the characteristics.
本発明者らは、特性やその安定性及び成形性に優れたプラスチックバリスタの実現を可能とする材料について検討したところ、所望の性能を得るために、酸化亜鉛粒子を樹脂中に高い割合で含有(高配合と称するときもある)した樹脂組成物を混練、成形加工する過程で、酸化亜鉛粒子は一部が割れたり崩れたりすることを見いだした。通常、酸化亜鉛粒子が樹脂中に均一に分散する程度の量であれば、酸化亜鉛粒子が加工機の機壁が接触する頻度や粒子同士が接触する頻度は非常に少ないが、前述のとおりプラスチックバリスタ中の酸化亜鉛粒子は非常に高い割合で含まれるので、酸化亜鉛粒子と機壁が接触する頻度あるいは、酸化亜鉛粒子同士が接触する頻度が格段に増大するために割れや崩れが発生するものと推定される。更に、粒子の割れ、崩れが発生することにより成形体中の粒子径が不均一となり、ひいてはバリスタ特性の不安定化に繋がる可能性があることを見いだした。
そこで本発明者らは、バリスタ特性を安定化させることができる酸化亜鉛粒子について検討し、酸化亜鉛粒子からなる凝集体、酸化亜鉛粒子と樹脂とが混練された樹脂組成物、又は該樹脂組成物を成形して得られる成形体のいずれかをクロスセクションポリッシャにより切断して断面を走査電子顕微鏡で撮影し、任意に抽出した100個の酸化亜鉛粒子の断面にある0.1μm以上の細孔を数えたとき、断面積100μm2あたりの細孔の平均数が8個未満である酸化亜鉛粒子であれば、樹脂との混練加工や成形加工において粒子が破壊され難く、樹脂に対して高い割合で配合することが可能であることを見出した。そして、このような酸化亜鉛粒子を樹脂に高い割合で配合した組成物とすることで、バリスタ特性や特性の安定性に加え、成形性にも優れたバリスタ材料となることを見出し、本発明を完成するに至った。
The present inventors have investigated a material that enables the realization of a plastic varistor having excellent properties, stability and moldability, and as a result, zinc oxide particles are contained in a high proportion in the resin in order to obtain desired performance. In the process of kneading and molding the resin composition (sometimes referred to as high compounding), it was found that the zinc oxide particles were partially cracked or crumbled. Normally, if the amount of zinc oxide particles is such that they are uniformly dispersed in the resin, the frequency with which the zinc oxide particles come into contact with the machine wall of the processing machine and the frequency with which the particles come into contact with each other are very low. Since the zinc oxide particles in the varistor are contained in a very high proportion, the frequency of contact between the zinc oxide particles and the machine wall or the frequency of contact between the zinc oxide particles is significantly increased, resulting in cracking or collapse. It is estimated to be. Furthermore, it has been found that the particle size in the molded product becomes non-uniform due to the occurrence of cracking and collapse of the particles, which may lead to destabilization of the varistor characteristics.
Therefore, the present inventors have investigated zinc oxide particles capable of stabilizing the varistor characteristics, and have investigated an aggregate composed of zinc oxide particles, a resin composition in which zinc oxide particles and a resin are kneaded, or the resin composition. One of the molded bodies obtained by molding the above is cut with a cross-section polisher, the cross section is photographed with a scanning electron microscope, and pores of 0.1 μm or more in the cross section of 100 zinc oxide particles arbitrarily extracted are formed. When counted, zinc oxide particles having an average number of pores per 100 μm 2 cross-sectional area of less than 8 are less likely to be destroyed during kneading with the resin or molding, and are at a high ratio with respect to the resin. It was found that it is possible to mix. Then, they have found that by preparing a composition in which such zinc oxide particles are blended in a high proportion in a resin, a varistor material having excellent moldability as well as varistor characteristics and stability of characteristics can be obtained. It came to be completed.
すなわち本発明は、酸化亜鉛粒子からなる凝集体、酸化亜鉛粒子と樹脂とが混練された樹脂組成物、又は該樹脂組成物を成形して得られる成形体のいずれかをクロスセクションポリッシャにより切断して断面を走査電子顕微鏡で撮影し、任意に抽出した100個の酸化亜鉛粒子の断面にある0.1μm以上の細孔を数えたとき、断面積100μm2あたりの細孔の平均数が8個未満であることを特徴とする酸化亜鉛粒子である。 That is, in the present invention, either an aggregate composed of zinc oxide particles, a resin composition obtained by kneading zinc oxide particles and a resin, or a molded body obtained by molding the resin composition is cut by a cross section polisher. When the cross section was photographed with a scanning electron microscope and the pores of 0.1 μm or more in the cross section of 100 arbitrarily extracted zinc oxide particles were counted, the average number of pores per 100 μm 2 cross section was eight. Zinc oxide particles characterized by less than.
本発明はまた、樹脂に対して、本発明の酸化亜鉛粒子を70重量%以上の割合で含む樹脂組成物でもある。 The present invention is also a resin composition containing 70% by weight or more of the zinc oxide particles of the present invention with respect to the resin.
上記樹脂は、融点が200℃以上の熱可塑性樹脂、または熱分解温度が350℃以上の熱硬化性樹脂のいずれかの高耐熱性樹脂であることが好ましい。 The resin is preferably a highly heat-resistant resin having a melting point of 200 ° C. or higher or a thermosetting resin having a pyrolysis temperature of 350 ° C. or higher.
本発明はまた、本発明の樹脂組成物を用いてなるプラスチックバリスタでもある。 The present invention is also a plastic varistor using the resin composition of the present invention.
本発明の酸化亜鉛粒子は、樹脂に高配合して混練した場合にも割れたり崩れたりすることが少ない強固な粒子であり、この酸化亜鉛粒子を樹脂に高配合した樹脂組成物とすることで、バリスタ特性や特性の安定性、及び、成形性に優れたバリスタ材料とすることができる。 The zinc oxide particles of the present invention are strong particles that are less likely to crack or collapse even when they are highly blended in a resin and kneaded. , A varistor material having excellent varistor characteristics, stability of characteristics, and moldability can be obtained.
以下、本発明の好ましい形態について具体的に説明するが、本発明は以下の記載のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described, but the present invention is not limited to the following description, and can be appropriately modified and applied without changing the gist of the present invention.
1.酸化亜鉛粒子
本発明の酸化亜鉛粒子は、酸化亜鉛粒子からなる凝集体、酸化亜鉛粒子と樹脂とが混練された樹脂組成物、又は該樹脂組成物を成形して得られる成形体のいずれかをクロスセクションポリッシャにより切断して断面を走査電子顕微鏡で撮影し、任意に抽出した100個の酸化亜鉛粒子の断面にある0.1μm以上の細孔を数えたとき、断面積100μm2あたりの細孔の平均数が8個未満であることを特徴とする。
酸化亜鉛粒子と樹脂とを混練したり成形加工する際に酸化亜鉛粒子が割れたり崩れたりすることはバリスタ特性の低下や特性の安定性の低下の原因となるが、このような条件を満たす酸化亜鉛粒子は、樹脂と混練したり成形加工する場合に割れたり崩れたりすることが少ない。このため、本発明では酸化亜鉛粒子を樹脂に高配合することができ、しかもその場合にも粒子の割れや崩れが少ないため、バリスタ特性や特性の安定性、及び成形性に優れた材料を得ることができる。
走査電子顕微鏡で撮影した酸化亜鉛粒子の断面における細孔数の計測は、例えば酸化亜鉛粒子をプレス機などで押し固めて凝集体とした酸化亜鉛粒子に対して行ってもよく、酸化亜鉛粒子と樹脂とが混練された樹脂組成物に対して行ってもよく、樹脂組成物を成形して得られる成形体に対して行ってもよい。
また本発明において、「0.1μm以上の細孔」とは、細孔の外周上の2点間の距離の最大値が0.1μm以上となる細孔を意味する。
なお、本発明において酸化亜鉛粒子は、酸化亜鉛粒子1個を指す場合と酸化亜鉛粒子からなる粉体を指す場合があり、樹脂と混練する材料としての酸化亜鉛粒子という場合には、酸化亜鉛粒子からなる粉体を指す。
1. 1. Zinc Oxide Particles The zinc oxide particles of the present invention are either aggregates made of zinc oxide particles, a resin composition obtained by kneading zinc oxide particles and a resin, or a molded product obtained by molding the resin composition. When the cross section was cut with a cross-section polisher and the cross section was photographed with a scanning electron microscope and the pores of 0.1 μm or more in the cross section of 100 arbitrarily extracted zinc oxide particles were counted, the pores per 100 μm 2 cross section were counted. The average number of particles is less than eight.
Cracking or collapsing of zinc oxide particles during kneading or molding of zinc oxide particles and resin causes deterioration of varistor characteristics and stability of characteristics. Oxidation satisfying such conditions. Zinc particles are less likely to crack or crumble when kneaded with resin or molded. Therefore, in the present invention, zinc oxide particles can be highly blended in the resin, and even in that case, the particles are less likely to crack or collapse, so that a material having excellent varistor characteristics, stability of characteristics, and moldability can be obtained. be able to.
The number of pores in the cross section of the zinc oxide particles taken with a scanning electron microscope may be measured, for example, on the zinc oxide particles obtained by compacting the zinc oxide particles with a press machine or the like into aggregates, and the zinc oxide particles and the zinc oxide particles may be measured. It may be performed on a resin composition kneaded with a resin, or may be performed on a molded product obtained by molding a resin composition.
Further, in the present invention, the “pore of 0.1 μm or more” means a pore in which the maximum value of the distance between two points on the outer periphery of the pore is 0.1 μm or more.
In the present invention, the zinc oxide particles may refer to one zinc oxide particle or a powder composed of zinc oxide particles, and in the case of zinc oxide particles as a material to be kneaded with a resin, zinc oxide particles. Refers to powder consisting of.
本発明の酸化亜鉛粒子は、酸化亜鉛粒子からなる凝集体、酸化亜鉛粒子と樹脂とが混練された樹脂組成物、又は該樹脂組成物を成形して得られる成形体のいずれかをクロスセクションポリッシャにより切断して断面を走査電子顕微鏡で撮影し、任意に抽出した100個の酸化亜鉛粒子の断面にある0.1μm以上の細孔を数えたとき、断面積100μm2あたりの細孔の平均数が8個未満であればよいが、細孔の平均数は7個未満であることが好ましい。より好ましくは、6個未満であり、更に好ましくは、5個未満であり、特に好ましくは、4個未満である。 The zinc oxide particles of the present invention are cross-section polishers obtained from either an aggregate composed of zinc oxide particles, a resin composition obtained by kneading zinc oxide particles and a resin, or a molded product obtained by molding the resin composition. When the cross section was photographed with a scanning electron microscope and the pores of 0.1 μm or more in the cross section of arbitrarily extracted 100 zinc oxide particles were counted, the average number of pores per 100 μm 2 cross section. The number of pores may be less than 8, but the average number of pores is preferably less than 7. More preferably, it is less than 6, still more preferably less than 5, and particularly preferably less than 4.
本発明の酸化亜鉛粒子は、酸化亜鉛粒子と樹脂とが混練された樹脂組成物、又は該樹脂組成物を成形して得られる成形体のいずれかをクロスセクションポリッシャにより切断して断面を走査電子顕微鏡で撮影し、任意に抽出した100個の酸化亜鉛粒子の断面にある0.1μm以上の細孔を数えたとき、断面積100μm2あたりの細孔数が8個未満となる粒子の割合が60%以上であることが好ましい。このような条件を満たす酸化亜鉛粒子は、より強固な粒子であるといえ、プラスチックバリスタの材料としてより好適なものとなる。
上記割合は、より好ましくは、70%以上であり、更に好ましくは、80%以上である。
The zinc oxide particles of the present invention are obtained by cutting either a resin composition obtained by kneading zinc oxide particles and a resin or a molded product obtained by molding the resin composition with a cross-section polisher and scanning a cross section with electrons. When the pores of 0.1 μm or more in the cross section of 100 zinc oxide particles arbitrarily extracted by taking a picture with a microscope are counted, the ratio of the particles having less than 8 pores per 100 μm 2 cross section is It is preferably 60% or more. Zinc oxide particles satisfying such conditions can be said to be stronger particles, and are more suitable as materials for plastic varistor.
The above ratio is more preferably 70% or more, still more preferably 80% or more.
本発明の酸化亜鉛粒子は、平均粒子径が1〜100μmであることが好ましい。このような平均粒子径であることで、樹脂に対して高濃度で配合することが可能になるとともに、樹脂と混練して得られる材料が良好かつ安定したバリスタ特性を有するものとなる。
酸化亜鉛粒子の平均粒子径は、より好ましくは、1〜80μmであり、更に好ましくは、5〜60μmである。
酸化亜鉛粒子の平均粒子径は、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
The zinc oxide particles of the present invention preferably have an average particle size of 1 to 100 μm. With such an average particle size, it is possible to blend the resin in a high concentration, and the material obtained by kneading with the resin has good and stable varistor characteristics.
The average particle size of the zinc oxide particles is more preferably 1 to 80 μm, still more preferably 5 to 60 μm.
The average particle size of the zinc oxide particles can be measured by the method described in Examples described later.
本発明の酸化亜鉛粒子は、粒度分布におけるD95/D10が3.5未満であることが好ましい。酸化亜鉛粒子がこのような粒度分布のものであると、樹脂と混練した際の均一分散性により優れたものとなり、そのような酸化亜鉛粒子を用いて作製したプラスチックバリスタがよりバリスタ特性や特性の安定性に優れたものとなる。
粒度分布におけるD95/D10は、より好ましくは、3.3未満であり、更に好ましくは、3.1未満であり、特に好ましくは、2.8未満であり、最も好ましくは、2.5未満である。
酸化亜鉛粒子の粒度分布は、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
The zinc oxide particles of the present invention preferably have a D95 / D10 of less than 3.5 in the particle size distribution. When the zinc oxide particles have such a particle size distribution, the uniform dispersibility when kneaded with the resin becomes excellent, and the plastic varistor produced using such zinc oxide particles has more varistor characteristics and characteristics. It has excellent stability.
The D95 / D10 in the particle size distribution is more preferably less than 3.3, still more preferably less than 3.1, particularly preferably less than 2.8, and most preferably less than 2.5. be.
The particle size distribution of the zinc oxide particles can be measured by the method described in Examples described later.
上記酸化亜鉛粒子は、樹脂との混練加工前の該酸化亜鉛粒子の粒度分布のD50を(a)とし、i)ポリアミド66樹脂30重量%以下と該酸化亜鉛粒子を70重量%以上からなる樹脂組成物を二軸押出機(混練温度200〜600℃、滞留時間1分)で混練し、プレス機(成形温度200〜600℃、プレス圧25MPa)で熱プレス成形したもの、または、ii)マレイミド樹脂組成物30重量%以下と該酸化亜鉛粒子を70重量%以上からなる樹脂組成物を2本ロール(混練温度20〜600℃)で25分間混練し、混練物をプレス機(加熱なし、25MPa)で成形した後、20〜600℃で熱硬化処理を行ったもの、のいずれかを、大気中500〜900℃で加熱することにより樹脂成分を焼却除去し、焼却残分の粒度分布を測定した時のD50を(b)としたとき、(a−b)/a×100により求まる値(以後、樹脂混練試験前後の変化率という)が10未満であることが好ましい。
焼却残分は加工時に割れ、崩れが起こった、あるいは起こらなかった、酸化亜鉛粒子と考えられるので、上記値は樹脂との混練及び成形加工後に酸化亜鉛粒子が形状を維持している割合を示す。
上記値が10未満であればよいが、8未満であることが好ましい。より好ましくは、6未満であり、更に好ましくは、4未満である。
For the zinc oxide particles, D50 of the particle size distribution of the zinc oxide particles before kneading with the resin is defined as (a), and i) a resin composed of 30% by weight or less of the polyamide 66 resin and 70% by weight or more of the zinc oxide particles. The composition was kneaded with a twin-screw extruder (kneading temperature 200 to 600 ° C.,
Since the incinerated residue is considered to be zinc oxide particles that cracked, collapsed, or did not occur during processing, the above values indicate the proportion of zinc oxide particles that maintain their shape after kneading with the resin and molding. ..
The above value may be less than 10, but is preferably less than 8. It is more preferably less than 6, and even more preferably less than 4.
2.酸化亜鉛粒子の製造方法
本発明の酸化亜鉛粒子の製造方法は特に制限されないが、原料酸化亜鉛と融剤を混合する工程と、該混合物を乾燥して造粒する工程と、その造粒物を焼成する工程とを含む製造方法で製造することが好ましい。
2. 2. Method for Producing Zinc Oxide Particles The method for producing zinc oxide particles of the present invention is not particularly limited, but a step of mixing the raw material zinc oxide and a melting agent, a step of drying and granulating the mixture, and a step of granulating the mixture are used. It is preferable to manufacture by a manufacturing method including a step of firing.
融剤としては、ハロゲン成分が含まれていない有機酸、有機酸の金属塩、無機酸、有機塩基、無機塩基であれば特に制限は無いが、例えば、酢酸、ポリカルボン酸塩、ギ酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸、エイコサペンタエン酸、ドコサヘキサエン酸、ソルビン酸、乳酸、リンゴ酸、クエン酸、安息香酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、サリチル酸、没食子酸、メリト酸、ケイ皮酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、フマル酸、スベリン酸、マレイン酸、マゼライン酸、セバシン酸、アコニット酸、トリメリト酸、硝酸、硫酸、過酸化水素、アンモニア、ピリジン、ピペラジン、イミダゾール、硝酸亜鉛、酢酸亜鉛、硫酸亜鉛などの亜鉛塩等の1種又は2種以上を用いることができる。 The melting agent is not particularly limited as long as it is an organic acid containing no halogen component, a metal salt of an organic acid, an inorganic acid, an organic base, or an inorganic base, but for example, acetic acid, polycarboxylate, formic acid, and propion. Acids, butyric acid, valeric acid, caproic acid, enanthic acid, capric acid, pelargonic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, margaric acid, stearic acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, arachidonic acid, d. Icosapentaenoic acid, docosahexaenoic acid, sorbic acid, lactic acid, malic acid, citric acid, benzoic acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, salicylic acid, gallic acid, melitonic acid, silicic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, Glutal acid, adipic acid, pimelli acid, fumaric acid, suberic acid, maleic acid, magellanic acid, sebacic acid, aconitic acid, trimeric acid, nitrate, sulfuric acid, hydrogen peroxide, ammonia, pyridine, piperazine, imidazole, zinc nitrate, acetic acid. One kind or two or more kinds of zinc salts such as zinc and zinc sulfate can be used.
融剤の使用量は、原料酸化亜鉛100質量%に対して、0.1〜20質量%とすることが好ましい。より好ましくは、0.1〜10質量%である。 The amount of the flux used is preferably 0.1 to 20% by mass with respect to 100% by mass of the raw material zinc oxide. More preferably, it is 0.1 to 10% by mass.
原料酸化亜鉛と融剤を混合する際、原料酸化亜鉛をスラリーの状態として融剤を混合することが好ましい。スラリーにするための溶剤は水(イオン交換水、精製水、蒸留水)が好ましい。このとき、ポリカルボン酸アンモニウム塩などの分散剤を用いてもよい。 When mixing the raw zinc oxide and the flux, it is preferable to mix the flux with the raw zinc oxide in the state of a slurry. Water (ion-exchanged water, purified water, distilled water) is preferable as the solvent for forming the slurry. At this time, a dispersant such as a polycarboxylic acid ammonium salt may be used.
原料酸化亜鉛と融剤を混合した後、乾燥する方法は特に制限されないが、原料酸化亜鉛スラリーと融剤の混合物であればスプレードライヤーによる噴霧乾燥が好ましく、水分を含む原料酸化亜鉛と融剤を、スパルタンリューザー、スパルタンミキサー、ヘンシェルミキサー、マルメライザーなどにより造粒した後、加熱、あるいは減圧乾燥機による静置乾燥等を行ってもよい。 The method of mixing the raw material zinc oxide and the flux and then drying is not particularly limited, but if it is a mixture of the raw material zinc oxide slurry and the flux, spray drying with a spray dryer is preferable, and the raw material zinc oxide containing water and the flux are used. , A spartan crown, a spartan mixer, a henschel mixer, a mulmerizer, or the like may be used for granulation, and then heating or static drying with a vacuum dryer may be performed.
原料酸化亜鉛と融剤との混合物を乾燥して得られた造粒物を焼成する温度は、1210〜1600℃であることが好ましい。このような温度で焼成することで、粒子内部の細孔が減り、緻密に焼結した強固な酸化亜鉛粒子とすることができる。焼成する温度は、より好ましくは、1220〜1500℃であり、更に好ましくは、1230〜1400℃である。 The temperature at which the granulated product obtained by drying the mixture of the raw material zinc oxide and the flux is fired is preferably 121 to 1600 ° C. By firing at such a temperature, the pores inside the particles are reduced, and densely sintered strong zinc oxide particles can be obtained. The firing temperature is more preferably 1200 to 1500 ° C, still more preferably 1230 to 1400 ° C.
原料酸化亜鉛と融剤との混合物を乾燥して得られた造粒物を焼成する時間は、最高温度に達してからの保持時間が0.5〜10時間であることが好ましい。より好ましくは、1〜6時間であり、更に好ましくは、2〜4時間である。 The time for calcining the granulated product obtained by drying the mixture of the raw material zinc oxide and the flux is preferably 0.5 to 10 hours after reaching the maximum temperature. It is more preferably 1 to 6 hours, and even more preferably 2 to 4 hours.
上記酸化亜鉛粒子の製造方法は、上述した以外のその他の工程を含んでいてもよい。その他の工程としては、篩、水簸、気流分級機等を用いた分級工程等が挙げられる。 The method for producing zinc oxide particles may include other steps other than those described above. Examples of other steps include a classification step using a sieve, an elutriation, an air flow classifier, and the like.
上記酸化亜鉛粒子は、樹脂との親和性の向上や、酸化亜鉛粒子表面の体積抵抗率を変化させてバリスタ特性を任意に制御する目的で、表面処理を施したものであってもよい。上記表面処理としては特に限定されず、ケイ素酸化物、ケイ素酸化物の水和物、アルミニウムの酸化物及びアルミニウムの水酸化物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物による皮膜を形成させる表面処理、有機化合物による表面処理、シランカップリング剤、チタンカップリング剤等のカップリング剤による表面処理等を挙げることができる。また、これらの2種以上の表面処理を組み合わせて行うものであってもよい。 The zinc oxide particles may be surface-treated for the purpose of improving the affinity with the resin and arbitrarily controlling the varistor characteristics by changing the volume resistivity of the surface of the zinc oxide particles. The surface treatment is not particularly limited, and a surface having a film formed by at least one compound selected from the group consisting of silicon oxide, silicon oxide hydrate, aluminum oxide and aluminum hydroxide. Examples thereof include treatment, surface treatment with an organic compound, surface treatment with a coupling agent such as a silane coupling agent and a titanium coupling agent, and the like. Further, these two or more types of surface treatments may be combined and performed.
カップリング剤としては、例えばビニルトリクロルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトシキシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−トリエトシキシリル−N−(1,3−ジメチル−ブチリデン)プロピルアミン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン等のシランカップリング剤、テトライソプロピルチタネート、テトラノルマルブチルチタネート、ブチルチタネートダイマー、テトラ(2−エチルヘキシル)チタネート、テトラメチルチタネート、チタンアセチルアセトネート、チタンテトラアセチルアセトネート、チタンエチルアセトアセテート、チタンオクタンジオレート、チタンラクテート、チタントリエタノールアミネート、ポリヒドロキシチタンステアレート等のチタンカップリング剤を挙げることができる。また、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、ヘキシルトリメトキシシラン、デシルトリメトシキシラン、メチルハイドロジェンシロキサン等のシラン系表面処理剤も挙げることができる。上記以外のカップリング剤として使用できる有機化合物としては、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、モンタン酸、メリシン酸等の飽和脂肪酸;オレイン酸、リノール酸、リノレン酸等の不飽和脂肪酸;等が挙げられる。カップリング剤による表面処理では、カップリング剤を1種用いてもよく、2種以上組合わせて用いてもよい。 Examples of the coupling agent include vinyl trichlorosilane, vinyl trimethoxy silane, vinyl triethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethosixylan, and 3-glycid. Xipropylmethyldiethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxy Silane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyl Trimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-trietoxysilyl-N- (1,3-) Dilane coupling agents such as dimethyl-butylidene) propylamine, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-ureidopropyltriethoxysilane, tetraisopropyl titanate, tetranormal butyl titanate, butyl titanate dimer, tetra (2- Ethylhexyl) titanate, tetramethyl titanate, titanium acetylacetonate, titanium tetraacetylacetonate, titanium ethylacetacetate, titanium octane diolate, titanium lactate, titanium triethanolaminate, polyhydroxytitanium stearate and other titanium coupling agents. Can be mentioned. Further, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, phenyltriethoxysilane, hexamethyldisilazane, hexyltrimethoxysilane, decyltrimethoxylane, methylhydrogensiloxane, etc. A silane-based surface treatment agent can also be mentioned. Organic compounds that can be used as coupling agents other than the above include caprylic acid, pelargonic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, araquinic acid, behenic acid, lignoceric acid, cellotic acid, and montanic acid. Saturated fatty acids such as mericic acid; unsaturated fatty acids such as oleic acid, lignoric acid and lignoceric acid; and the like. In the surface treatment with a coupling agent, one kind of coupling agent may be used, or two or more kinds of coupling agents may be used in combination.
3.樹脂組成物
本発明の樹脂組成物は、樹脂に対して、本発明の酸化亜鉛粒子を70重量%以上の割合で含むことを特徴とする。このような樹脂組成物は、バリスタ特性や特性の安定性、成形加工性に優れることから、プラスチックバリスタの材料として好適に用いることができる。樹脂組成物中の酸化亜鉛粒子の割合は、72重量%以上であることが好ましい。より好ましくは、74重量%以上である。また、成形加工性の観点から、96重量%以下であることが好ましい。より好ましくは、94重量%以下である。
3. 3. Resin Composition The resin composition of the present invention is characterized by containing the zinc oxide particles of the present invention in a proportion of 70% by weight or more with respect to the resin. Since such a resin composition is excellent in varistor characteristics, stability of characteristics, and moldability, it can be suitably used as a material for plastic varistor. The proportion of zinc oxide particles in the resin composition is preferably 72% by weight or more. More preferably, it is 74% by weight or more. Further, from the viewpoint of molding processability, it is preferably 96% by weight or less. More preferably, it is 94% by weight or less.
本発明の樹脂組成物は、高耐熱性樹脂を含むことが好ましい。そのような樹脂としては、融点が200℃以上の熱可塑性樹脂、または熱分解温度が350℃以上の熱硬化性樹脂のいずれかの高耐熱性樹脂が好適である。
プラスチックバリスタに用いる樹脂の耐熱性が低い場合には、雷サージによる発熱や、高温下に晒される環境によっては樹脂が変質、劣化してしまい、バリスタ特性が失われる恐れがあるところ、融点が200℃以上の熱可塑性樹脂、または熱分解温度が350℃以上の熱硬化性樹脂のいずれかの高耐熱性樹脂を用いることで、このような恐れを低減することが可能となる。
融点が200℃以上の熱可塑性樹脂、または熱分解温度が350℃以上の熱硬化性樹脂のいずれかの高耐熱性樹脂は一般的にフィラー全般に対する親和性が低いためフィラーを高配合することが難しく、酸化亜鉛の配合割合が低い高耐熱性樹脂は電流−電圧特性が直線抵抗特性となり易く、バリスタ特性が発現しない場合がある。しかし本発明の酸化亜鉛粒子は、高耐熱性樹脂に対しても高配合することが可能であるため、バリスタ特性に優れ、かつ、高温環境下で特性を失わないプラスチックバリスタを作製することが可能である。
The resin composition of the present invention preferably contains a highly heat-resistant resin. As such a resin, a highly heat-resistant resin having a melting point of 200 ° C. or higher or a thermosetting resin having a pyrolysis temperature of 350 ° C. or higher is suitable.
If the heat resistance of the resin used for the plastic varistor is low, the resin may deteriorate or deteriorate depending on the heat generated by the lightning surge or the environment exposed to high temperatures, and the varistor characteristics may be lost. The melting point is 200. By using a highly heat-resistant resin, which is either a thermoplastic resin having a temperature of ° C. or higher or a thermosetting resin having a thermal decomposition temperature of 350 ° C. or higher, such a risk can be reduced.
Highly heat-resistant resins, either thermoplastic resins with a melting point of 200 ° C or higher or thermosetting resins with a thermal decomposition temperature of 350 ° C or higher, generally have low affinity for fillers in general, so a high amount of filler may be added. High heat-resistant resins, which are difficult and have a low zinc oxide compounding ratio, tend to have linear resistance characteristics in the current-voltage characteristics and may not exhibit varistor characteristics. However, since the zinc oxide particles of the present invention can be highly blended even with a highly heat-resistant resin, it is possible to produce a plastic varistor having excellent varistor characteristics and not losing the characteristics in a high temperature environment. Is.
融点が200℃以上の熱可塑性樹脂、または熱分解温度が350℃以上の熱硬化性樹脂のいずれかの高耐熱性樹脂としては、ポリアミド、ポリイミド、マレイミド、チオール変性マレイミド、ポリアミドイミド、ポリベンゾイミダゾール、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニリデン、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、エチレン−テトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、酢酸セルロース、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルスルホン、液晶ポリマー、ポリジアリルフタレート、シリコーン等が挙げられ、これらの1種又は2種以上を用いることができる。 The highly heat-resistant resin of either a thermoplastic resin having a melting point of 200 ° C. or higher or a thermosetting resin having a thermal decomposition temperature of 350 ° C. or higher includes polyamide, polyimide, maleimide, thiol-modified maleimide, polyamideimide, or polybenzoimidazole. , Polyethylene terephthalate, polyvinyl alcohol, polyvinylidene chloride, polybutylene terephthalate, polyetherimide, polysulfone, ethylene-tetrafluoroethylene, polychlorotrifluoroethylene, polytetrafluoroethylene, cellulose acetate, polyetherketone, polyetheretherketone, Polyetherketone Etherketoneketone, polyphenyllensulfide, polyethersulfone, liquid crystal polymer, polydialylphthalate, silicone and the like can be mentioned, and one or more of these can be used.
熱可塑性樹脂としては融点が210℃以上のものが好ましく、融点が220℃以上のものがより好ましい。また、熱硬化性樹脂としては熱分解温度が360℃以上のものが好ましく、熱分解温度が370℃以上のものが更に好ましい。 The thermoplastic resin preferably has a melting point of 210 ° C. or higher, and more preferably 220 ° C. or higher. The thermosetting resin preferably has a thermal decomposition temperature of 360 ° C. or higher, and more preferably a thermal decomposition temperature of 370 ° C. or higher.
上記高耐熱樹脂はまた、体積抵抗率が1011Ωcm以上の樹脂であることが好ましい。このような高い絶縁性樹脂を含むと、樹脂組成物がバリスタの材料としてより好適なものとなる。より好ましくは、体積抵抗率が1012Ωcm以上の樹脂であり、更に好ましくは、体積抵抗率が1013Ωcm以上の樹脂である。 The high heat resistant resin is also preferably a resin having a volume resistivity of 10 11 Ωcm or more. The inclusion of such a high insulating resin makes the resin composition more suitable as a material for the varistor. A resin having a volume resistivity of 10 12 Ωcm or more is more preferable, and a resin having a volume resistivity of 10 13 Ωcm or more is more preferable.
本発明の樹脂組成物は、上記高耐熱樹脂以外にプラスチックバリスタとしての性能を損なわない範囲でその他の樹脂を含んでいてもよい。その他の樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、アクリロニトリルスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂、ポリフッ化ビニリデン、ポリアセタール、ポリカーボネート、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル系樹脂、不飽和ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、フラン樹脂、ニトロセルロース、プロピオン酸セルロース、エチルセルロース、ポリメチルペンテン、ポリフェニレンエーテル、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、ポリフェニレンオキサイド、熱可塑性エラストマー等が挙げられ、これらの1種又は2種以上を用いることができる。 The resin composition of the present invention may contain other resins in addition to the above-mentioned high heat-resistant resin as long as the performance as a plastic varistor is not impaired. Other resins include polyethylene, polypropylene, polystyrene, high density polyethylene, low density polyethylene, acrylonitrile styrene, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, polyvinyl chloride, acrylic resin, polyvinylidene fluoride, polyacetal, polycarbonate, phenol resin, etc. Uria resin, melamine resin, polyester resin, unsaturated polyester, polyurethane, epoxy resin, furan resin, nitrocellulose, propionate cellulose, ethyl cellulose, polymethylpentene, polyphenylene ether, ethylene vinyl acetate copolymer, ethylene-ethyl acrylate Examples thereof include copolymers, polyphenylene oxides, thermoplastic elastomers, and the like, and one or more of these can be used.
本発明の樹脂組成物が高耐熱性樹脂を含むと、組成物から得られるバリスタは電流値が1mAとなる電圧と電流値が9.9mAとなる電圧との比(V9.9mA/V1mA)がより低いものとなり、非直線抵抗特性により優れたものとなる。
V9.9mA/V1mAは、2.8以下であることが好ましい。より好ましくは、2.5以下であり、更に好ましくは、2.2以下である。
When the resin composition of the present invention contains a highly heat-resistant resin, the varistor obtained from the composition has a ratio of a voltage having a current value of 1 mA to a voltage having a current value of 9.9 mA (V 9.9 mA / V 1 mA). ) Will be lower, and the non-linear resistance characteristics will be better.
V 9.9 mA / V 1 mA is preferably 2.8 or less. It is more preferably 2.5 or less, still more preferably 2.2 or less.
本発明の樹脂組成物は、樹脂及び本発明の酸化亜鉛粒子以外のその他の成分を含んでいてもよい。その他の成分としては、射出成形や熱プレス成形時に使用する離型剤、顔料等が挙げられる。また本発明で熱硬化性樹脂を使用した場合、失活した重合開始剤や硬化促進剤を意図せず含むことがある。
その他の成分の含有量は、樹脂組成物全体100質量%に対して、1.0質量%以下であることが好ましい。より好ましくは、0.5質量%以下である。
The resin composition of the present invention may contain other components other than the resin and the zinc oxide particles of the present invention. Examples of other components include mold release agents and pigments used in injection molding and hot press molding. Further, when a thermosetting resin is used in the present invention, it may unintentionally contain a deactivated polymerization initiator or curing accelerator.
The content of other components is preferably 1.0% by mass or less with respect to 100% by mass of the entire resin composition. More preferably, it is 0.5% by mass or less.
本発明の樹脂組成物は、樹脂と本発明の酸化亜鉛粒子等を混練して製造することができる。混練する際の温度や時間、混練速度は使用する樹脂の種類等に応じて適宜調整すればよいが、熱硬化性樹脂と本発明の酸化亜鉛粒子等を混練する場合、混練する温度は、20〜600℃であることが好ましく、100〜400℃であることがより好ましい。また熱可塑性樹脂と本発明の酸化亜鉛粒子等を混練する場合、混練する温度は、200〜600℃であることが好ましい。
混練する時間は、5〜60分であることが好ましく、より好ましくは、10〜40分である。
混練速度を回転数で制御する場合は5〜600rpmであることが好ましく、より好ましくは、10〜300rpmである。
混練用の装置としては、加熱機構を備えたバンバリミキサー、ヘンシェルミキサー、リボンブレンダー、ニーダー、2〜4本ロール、押出機などが挙げられる。
The resin composition of the present invention can be produced by kneading the resin and the zinc oxide particles of the present invention. The temperature and time for kneading and the kneading speed may be appropriately adjusted according to the type of resin used, etc., but when the thermosetting resin and the zinc oxide particles of the present invention are kneaded, the kneading temperature is 20. The temperature is preferably ~ 600 ° C, more preferably 100 to 400 ° C. When the thermoplastic resin and the zinc oxide particles of the present invention are kneaded, the kneading temperature is preferably 200 to 600 ° C.
The kneading time is preferably 5 to 60 minutes, more preferably 10 to 40 minutes.
When the kneading speed is controlled by the number of revolutions, it is preferably 5 to 600 rpm, more preferably 10 to 300 rpm.
Examples of the kneading device include a Bambari mixer equipped with a heating mechanism, a Henschel mixer, a ribbon blender, a kneader, 2 to 4 rolls, an extruder and the like.
4.プラスチックバリスタ
本発明はまた、本発明の樹脂組成物を用いてなるプラスチックバリスタでもある。プラスチックバリスタは、本発明の樹脂組成物を熱プレス成形や射出成形、押出形成、ロール成形、ブロー成形、圧縮成形、シートモールディングコンパウンド成形、バルクモールディングコンパウンド成形、トランスファー成形、真空成形、圧空成形、カレンダー成形、3次元プリンター成形等により成形加工して作製することができる。
上述したとおり、本発明の樹脂組成物は、樹脂に対して本発明の酸化亜鉛粒子を高配合したものであり、本発明の酸化亜鉛粒子はプレス成形時にも粒子の割れや崩れが少ないため、本発明の樹脂組成物を用いてなるプラスチックバリスタはバリスタ特性や安定性、及び、成形性に優れたものとなる。
4. Plastic Varistor The present invention is also a plastic varistor using the resin composition of the present invention. The plastic varistor uses the resin composition of the present invention for hot press molding, injection molding, extrusion molding, roll molding, blow molding, compression molding, sheet molding compound molding, bulk molding compound molding, transfer molding, vacuum molding, pressure molding, and calendar. It can be manufactured by molding by molding, three-dimensional printer molding or the like.
As described above, the resin composition of the present invention contains a high amount of the zinc oxide particles of the present invention in the resin, and the zinc oxide particles of the present invention are less likely to crack or collapse even during press molding. The plastic varistor using the resin composition of the present invention has excellent varistor characteristics, stability, and moldability.
本発明の樹脂組成物を熱プレス成形により成形加工する際の成形温度や成形圧力、成形時間は樹脂組成物が含む樹脂の種類等に応じて適宜調整すればよいが、成形温度は、150〜600℃が好ましく、200〜400℃がより好ましい。
また成形圧力は、5〜400MPaが好ましく、10〜300MPaがより好ましい。
成形時間は0.1〜30分であることが好ましく、より好ましくは、0.5〜15分である。
The molding temperature, molding pressure, and molding time when the resin composition of the present invention is molded by hot press molding may be appropriately adjusted according to the type of resin contained in the resin composition, etc., but the molding temperature is 150 to 150. 600 ° C. is preferable, and 200 to 400 ° C. is more preferable.
The molding pressure is preferably 5 to 400 MPa, more preferably 10 to 300 MPa.
The molding time is preferably 0.1 to 30 minutes, more preferably 0.5 to 15 minutes.
また、熱硬化性樹脂を用いてプラスチックバリスタを製造する場合、上記本発明の樹脂組成物を成形加工する工程の後に、更に成形加工して得られる成形品を硬化させる工程を行ってもよい。
硬化させる工程における硬化温度は、樹脂の耐熱性にもよるが、20〜600℃が好ましく、100〜400℃がより好ましい。
また硬化時間は、10〜1200分であることが好ましく、より好ましくは、60〜600分である。
Further, when a plastic varistor is manufactured using a thermosetting resin, a step of further molding and curing the molded product obtained by the molding process may be performed after the step of molding the resin composition of the present invention.
The curing temperature in the curing step is preferably 20 to 600 ° C, more preferably 100 to 400 ° C, although it depends on the heat resistance of the resin.
The curing time is preferably 10 to 1200 minutes, more preferably 60 to 600 minutes.
本発明のプラスチックバリスタは、バリスタ特性や安定性、及び、成形性に優れたものであることから、雷サージ防護デバイス等の各種電子機器の部品として好適に用いることができる。 Since the plastic varistor of the present invention has excellent varistor characteristics, stability, and moldability, it can be suitably used as a component of various electronic devices such as a lightning surge protection device.
上記酸化亜鉛粒子は、上述した、樹脂との混練加工前の該酸化亜鉛粒子の粒度分布のD50を(a)、該酸化亜鉛粒子と所定の樹脂との組成物に所定の処理を行って樹脂成分を焼却除去した後の焼却残分の粒度分布を測定した時のD50を(b)としたとき、(a−b)/a×100より求まる値が10未満であることが好ましい。
より具体的には、例えば、ポリアミド66樹脂(旭化成ケミカルズ社製レオナ1300S、融点260℃)10重量%と該酸化亜鉛粒子を90重量%からなる樹脂組成物を二軸押出機(混練温度280℃、滞留時間1分)で混練し、プレス機(成形温度280℃、プレス圧25MPa)で熱プレス成形したもの、または、マレイミド樹脂組成物(大和化成工業社製BMI−1100Hと大和化成工業社製DABPAを3対1のモル比で混合したもの。硬化物の熱分解温度440℃)12.5重量%と該酸化亜鉛粒子を87.5重量%からなる樹脂組成物を2本ロール(混練温度140℃)で25分間混練し、混練物をプレス機(加熱なし、25MPa)で成形した後、180℃で2時間、続いて200℃で2時間、続いて230℃で2時間、続いて250℃で2時間熱硬化処理を行ったもの、のいずれかを、大気中500〜900℃で加熱することにより樹脂成分を焼却除去し、焼却残分の粒度分布を測定した時のD50を(b)としたとき(a−b)/a×100より求まる値が10未満であることである。
For the zinc oxide particles, the above-mentioned D50 of the particle size distribution of the zinc oxide particles before the kneading process with the resin is subjected to (a), and the composition of the zinc oxide particles and the predetermined resin is subjected to a predetermined treatment to obtain a resin. When D50 when measuring the particle size distribution of the incineration residue after the components are incinerated and removed is (b), the value obtained from (ab) / a × 100 is preferably less than 10.
More specifically, for example, a resin composition consisting of 10% by weight of a polyamide 66 resin (Leona 1300S manufactured by Asahi Kasei Chemicals Co., Ltd., melting point 260 ° C.) and 90% by weight of the zinc oxide particles is used in a twin-screw extruder (kneading temperature 280 ° C.). , Kneaded with a residence time of 1 minute) and hot press molded with a press machine (molding temperature 280 ° C., press pressure 25 MPa), or a maleimide resin composition (BMI-1100H manufactured by Daiwa Kasei Kogyo Co., Ltd. and Daiwa Kasei Kogyo Co., Ltd.) A mixture of DABPA in a molar ratio of 3: 1. Thermal decomposition temperature of the cured product (440 ° C.) 2 rolls of a resin composition consisting of 12.5% by weight and 87.5% by weight of the zinc oxide particles (kneading temperature). After kneading at 140 ° C. for 25 minutes and molding the kneaded product with a press machine (without heating, 25 MPa), 180 ° C. for 2 hours, followed by 200 ° C. for 2 hours, then 230 ° C. for 2 hours, and then 250. One of the products that had been heat-cured at ° C for 2 hours was heated at 500 to 900 ° C in the air to remove the resin component by incineration, and the particle size distribution of the incinerated residue was measured as D50 (b). ), The value obtained from (ab) / a × 100 is less than 10.
本発明を詳細に説明するために以下に実施例を挙げるが、本発明はこれらの例のみに限定されるものではない。特に断りのない限り、「%」は「質量%(重量%)」を、「部」は「質量部(重量部)」を、それぞれ意味する。 Examples are given below to illustrate the invention in detail, but the invention is not limited to these examples alone. Unless otherwise specified, "%" means "% by mass (% by weight)" and "parts" means "parts by mass (parts by weight)".
各種測定は以下のようにして行った。
<電子顕微鏡写真撮影>
酸化亜鉛粒子の外観は、走査電子顕微鏡JSM−6510A(日本電子社製)で観察した。酸化亜鉛粒子の断面は、混練物または成形体をクロスセクションポリッシャ(日本電子社製)により切断し、走査電子顕微鏡JSM−7000F(日本電子社製)で観察した。
<比表面積測定>
比表面積(%)は、全自動BET比表面積測定装置Macsorb Model HM−1200(Mountech社製)により測定した。
<ZnO純度測定>
ZnO純度(%)は、蛍光X線分析装置ZSX PrimusII(理学電機工業社製)により測定した。
<粒度分布、加工変化率測定>
本明細書において、D50、D10、D95は、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置マイクロトラックMT−3300 EXII(日機装社製)によって測定した体積換算径の値である。測定時の溶媒として水を用いて測定を行った。
また、加工変化率は以下の様に測定した。
ポリアミド66樹脂(旭化成ケミカルズ社製レオナ1300S、融点260℃)10重量%と酸化亜鉛粒子90重量%からなる樹脂組成物を二軸押出機(混練温度280℃、滞留時間1分)で混練し、プレス機(成形温度280℃、プレス圧25MPa)で熱プレス成形してディスク状の成形体としたもの、または、マレイミド樹脂組成物(大和化成工業社製BMI−1100Hと大和化成工業社製DABPAを3対1のモル比で混合したもの、硬化物の熱分解温度440℃)12.5重量%と酸化亜鉛粒子を87.5重量%からなる樹脂組成物を2本ロール(混練温度140℃)で25分間混練し、混練物をプレス機(加熱なし、25MPa)で成形した後、180℃で2時間、続いて200℃で2時間、続いて230℃で2時間、続いて250℃で2時間熱硬化処理を行いディスク状の成形体にしたもの、のいずれかを試験に用いた。
加工変化率(%)は、樹脂との混練加工前の該酸化亜鉛粒子の粒度分布のD50を(a)とし、前記成形加工によって得られる成形体の樹脂成分を500〜900℃で焼却除去することによって得られる該酸化亜鉛粒子の粒度分布のD50を(b)としたとき、(a−b)/a×100により求められる。ここで、焼却除去の温度が500℃未満であると樹脂が残存する可能性があり、900℃を超えると粒子が融着して変化率が正確に測定出来ない恐れがある。
加工変化率(%)の算出において、加工前後で酸化亜鉛粒子が殆ど変化しなかった場合の粒度分布測定の際、測定ばらつきの影響でaよりもbの値が僅かに大きくなり、加工変化率の値がマイナスとなる場合がある。このときの値が0〜−0.1であれば測定ばらつきの範囲であるため加工変化率は0とする。−0.1を下回る場合は再測定を行う。
<電流−電圧非直線抵抗特性測定>
耐電圧試験器TOS5051A(菊水電子工業社製)によって測定した。なお、実施例、比較例のうち電流−電圧非直線抵抗特性を示すものには〇、非直線抵抗特性を示さず単純な直線抵抗特性となったものは×として表1に記載した。
Various measurements were performed as follows.
<Electron microscope photography>
The appearance of the zinc oxide particles was observed with a scanning electron microscope JSM-6510A (manufactured by JEOL Ltd.). The cross section of the zinc oxide particles was observed by cutting the kneaded product or the molded product with a cross section polisher (manufactured by JEOL Ltd.) and using a scanning electron microscope JSM-7000F (manufactured by JEOL Ltd.).
<Specific surface area measurement>
The specific surface area (%) was measured by a fully automatic BET specific surface area measuring device Macsorb Model HM-1200 (manufactured by Muntech).
<ZnO purity measurement>
The ZnO purity (%) was measured by a fluorescent X-ray analyzer ZSX PrimusII (manufactured by Rigaku Denki Kogyo Co., Ltd.).
<Measurement of particle size distribution and processing change rate>
In the present specification, D50, D10, and D95 are values of volume conversion diameter measured by a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring device Microtrack MT-3300 EXII (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.). The measurement was carried out using water as a solvent at the time of measurement.
The processing change rate was measured as follows.
A resin composition composed of 10% by weight of polyamide 66 resin (Leona 1300S manufactured by Asahi Kasei Chemicals Co., Ltd., melting point 260 ° C.) and 90% by weight of zinc oxide particles was kneaded with a twin-screw extruder (kneading temperature 280 ° C.,
For the processing change rate (%), D50 of the particle size distribution of the zinc oxide particles before the kneading process with the resin is set as (a), and the resin component of the molded product obtained by the molding process is incinerated and removed at 500 to 900 ° C. Assuming that D50 of the particle size distribution of the zinc oxide particles thus obtained is (b), it is obtained by (ab) / a × 100. Here, if the incinerator removal temperature is less than 500 ° C., the resin may remain, and if it exceeds 900 ° C., the particles may be fused and the rate of change may not be accurately measured.
In the calculation of the processing change rate (%), when measuring the particle size distribution when the zinc oxide particles hardly change before and after processing, the value of b becomes slightly larger than a due to the influence of measurement variation, and the processing change rate. The value of may be negative. If the value at this time is 0 to −0.1, the processing change rate is set to 0 because it is within the range of measurement variation. If it is less than -0.1, remeasure.
<Measurement of current-voltage non-linear resistance characteristics>
It was measured with a withstand voltage tester TOS5051A (manufactured by Kikusui Electronics Co., Ltd.). Of the examples and comparative examples, those showing the current-voltage non-linear resistance characteristic are shown in Table 1 as ◯, and those showing the non-linear resistance characteristic and having a simple linear resistance characteristic are shown in Table 1.
実施例1
微細酸化亜鉛(堺化学工業社製、比表面積:10m2/g)10kgを純水にリパルプし、酸化亜鉛濃度が200g/Lとなるスラリーを調製し、続いて酢酸61.5g(酸化亜鉛に対して0.615重量%)、ポイズ532A(花王社製、ポリカルボン酸アンモニウム塩)250g(酸化亜鉛に対し2.5重量%)を添加した。続いて、噴霧乾燥による造粒物を1250℃で3時間焼成することで、粒子径25.79μm、ZnO純度99.5%の酸化亜鉛粒子Aを得た。得られた酸化亜鉛粒子Aの走査電子顕微鏡写真を図1、粒度分布を図2に示した。
得られた上記酸化亜鉛粒子Aをマレイミド樹脂組成物(大和化成工業社製BMI−1100Hと大和化成工業社製DABPAを3対1のモル比で混合したもの、硬化物の熱分解温度440℃)にフィラー充填率87.5重量%(60体積%)となるように計量し、2本ロール(東洋精機製作所社製デスクトップロールミル)で混練温度140℃、混練速度20rpm、混練時間25分で混練し、混練物をプレス機(加熱なし、成形圧力25MPa、成形時間10分)にて成形した。その後、箱型乾燥機にて180℃で2時間、続いて200℃で2時間、続いて230℃で2時間、続いて250℃で2時間熱硬化処理を行うことによってディスク状成形体1(直径20mm×厚み2.5mm)を得た。ディスク状成形体1をクロスセクションポリッシャにより切断した断面の写真を図3に示した。ディスク状成形体1の断面写真から、粒子を100個任意に抽出し、面積100μm2あたりの0.1μm以上の細孔の数を確認したところ、全て8個未満であり、平均は、3.2個であった。
このディスク状成形体1の電流−電圧非直線抵抗特性を以下の方法により測定した。得られた電流−電圧非直線抵抗特性のグラフを図4に示した。またV9.9mA/V1mAは1.18となった。また成形体10個当りのV1mAの平均値に対する変化幅(%)は、−13.8〜13.3となった。
更にディスク状成形体1を800℃で3時間焼成することにより樹脂成分を除去し、残分を走査電子顕微鏡で観察したところ、製造直後の酸化亜鉛粒子Aの形態と変化がなく、加工変化率は0.50%であった。このことから、得られた酸化亜鉛粒子は堅牢、強固な酸化亜鉛粒子であることが確認された。抽出した残分の走査電子顕微鏡写真を図5、粒度分布を図6に示した。酸化亜鉛粒子や酸化亜鉛粒子を含む樹脂組成物の調製条件、成形体の成形条件や各種物性の測定結果等を表1に示した。
Example 1
10 kg of fine zinc oxide (manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd., specific surface area: 10 m 2 / g) is repulped into pure water to prepare a slurry having a zinc oxide concentration of 200 g / L, and then 61.5 g of acetic acid (to zinc oxide). (0.615% by weight), and 250 g (2.5% by weight based on zinc oxide) of Poise 532A (polycarboxylic acid ammonium salt manufactured by Kao Co., Ltd.) were added. Subsequently, the granulated product obtained by spray drying was fired at 1250 ° C. for 3 hours to obtain zinc oxide particles A having a particle size of 25.79 μm and a ZnO purity of 99.5%. The scanning electron micrograph of the obtained zinc oxide particles A is shown in FIG. 1, and the particle size distribution is shown in FIG.
The obtained zinc oxide particles A are mixed with a maleimide resin composition (BMI-1100H manufactured by Daiwa Kasei Kogyo Co., Ltd. and DABPA manufactured by Daiwa Kasei Kogyo Co., Ltd. in a molar ratio of 3: 1, and the thermal decomposition temperature of the cured product is 440 ° C.). Weighed so that the filler filling ratio was 87.5% by volume (60% by volume), and kneaded with two rolls (desktop roll mill manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.) at a kneading temperature of 140 ° C., a kneading speed of 20 rpm, and a kneading time of 25 minutes. , The kneaded product was molded by a press machine (no heating, molding pressure 25 MPa,
The current-voltage non-linear resistance characteristic of this disk-shaped molded
Further, the resin component was removed by firing the disc-shaped molded
実施例2
実施例1で得られた酸化亜鉛粒子Aをポリアミド66樹脂(旭化成ケミカルズ社製レオナ1300S、融点260℃)にフィラー充填率90.0重量%(65体積%)となるように計量し、二軸押出機(東洋精機製作所社製ラボプラストミル)で混練温度280℃、混練速度40rpm、混練時間1分で混練し、プレス機にて成形温度280℃、成形圧力25MPa、成形時間5分で熱プレス成形してディスク状成形体2(直径22mm×厚み2.5mm)を得た。ディスク状成形体2をクロスセクションポリッシャにより切断した断面の写真から、粒子を100個任意に抽出し、面積100μm2あたりの0.1μm以上の細孔の数を確認したところ、全て8個未満であり、平均は、3.4個であった。
得られたディスク状成形体2について、電流−電圧非直線抵抗特性を測定した。得られた電流−電圧非直線抵抗特性のグラフを図7に示した。またV9.9mA/V1mAは1.75となった。また成形体10個当りのV1mAの平均値に対する変化幅(%)は、−16.7〜16.7となった。
更にディスク状成形体2を800℃で3時間焼成することにより樹脂成分を除去し、残分を走査電子顕微鏡で観察したところ、製造直後の酸化亜鉛粒子Aの形態と変化がなく、加工変化率は1.20%であった。このことから、ディスク状成形体2中においても、酸化亜鉛粒子は堅牢、強固な状態を維持していることが確認された。抽出した残分の走査電子顕微鏡写真を図8、粒度分布を図9に示した。酸化亜鉛粒子や酸化亜鉛粒子を含む樹脂組成物の調製条件、成形体の成形条件や各種物性の測定結果等を表1に示した。
Example 2
The zinc oxide particles A obtained in Example 1 were weighed in a polyamide 66 resin (Leona 1300S manufactured by Asahi Kasei Chemicals Co., Ltd., melting point 260 ° C.) so as to have a filler filling rate of 90.0% by weight (65% by volume), and biaxial. Knead with an extruder (Laboplast Mill manufactured by Toyo Seiki Seisakusho) at a kneading temperature of 280 ° C, a kneading speed of 40 rpm, and a kneading time of 1 minute. Molding was performed to obtain a disc-shaped molded body 2 (diameter 22 mm × thickness 2.5 mm). When 100 particles were arbitrarily extracted from a photograph of a cross section of the disc-shaped molded
The current-voltage non-linear resistance characteristics of the obtained disc-shaped molded
Further, the resin component was removed by firing the disc-shaped molded
実施例3
実施例1で得られた酸化亜鉛粒子Aに対し、気流分級機ターボクラシファイアTC−25M(日清エンジニアリング社製)を用いて気流分級することにより、粒子径27.09μm、ZnO純度99.5%の酸化亜鉛粒子Bを得た。得られた酸化亜鉛粒子Bの走査電子顕微鏡写真を図10、粒度分布を図11に示した。得られた上記酸化亜鉛粒子Bを用い、表1記載の成型条件にした以外は実施例1と同様の方法で成型し、表1記載の大きさのディスク状成形体3を得た。得られたディスク状成形体3をクロスセクションポリッシャにより切断した断面の写真を図12に、電流−電圧非直線抵抗特性を測定した結果のグラフを図13に示した。また、実施例1と同様の方法によりディスク状成形体3を焼成して樹脂成分を除去した後の残分の走査電子顕微鏡写真を図14、粒度分布を図15に示した。
得られたディスク状成形体3に対して実施例1と同様の方法で行った測定結果等を表1に示す。
Example 3
The zinc oxide particles A obtained in Example 1 were airflow-classified using an airflow classifier Turboclassifier TC-25M (manufactured by Nisshin Engineering Co., Ltd.) to achieve a particle size of 27.09 μm and a ZnO purity of 99.5%. Zinc oxide particles B were obtained. The scanning electron micrograph of the obtained zinc oxide particles B is shown in FIG. 10, and the particle size distribution is shown in FIG. Using the obtained zinc oxide particles B, molding was performed in the same manner as in Example 1 except that the molding conditions shown in Table 1 were met, to obtain a disk-shaped molded
Table 1 shows the measurement results and the like performed on the obtained disc-shaped molded
実施例4
微細酸化亜鉛(堺化学工業社製、比表面積:10m2/g)10kgを純水にリパルプし、酸化亜鉛濃度が600g/Lとなるスラリーを調製し、続いて酢酸61.5g(酸化亜鉛に対して0.615重量%)、ポイズ532A(花王社製、ポリカルボン酸アンモニウム塩)350g(酸化亜鉛に対し3.5重量)%を添加した。続いて、噴霧乾燥による造粒品を1250℃で3時間焼成することで、粒子径41.09μm、ZnO純度99.7%の酸化亜鉛粒子Cを得た。得られた酸化亜鉛粒子Cの走査電子顕微鏡写真を図16、粒度分布を図17に示した。また、得られた酸化亜鉛粒子Cを用い、表1記載の成型条件にした以外は実施例2と同様の方法で成型し、表1記載の大きさのディスク状成形体4を得た。得られたディスク状成形体4をクロスセクションポリッシャにより切断した断面の写真を図18に、電流−電圧非直線抵抗特性を測定した結果のグラフを図19に示した。また、実施例1と同様の方法によりディスク状成形体4を焼成して樹脂成分を除去した後の残分の走査電子顕微鏡写真を図20、粒度分布を図21に示した。
得られたディスク状成形体4に対して実施例2と同様の方法で行った測定結果等を表1に示す。
Example 4
10 kg of fine zinc oxide (manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd., specific surface area: 10 m 2 / g) is repulped into pure water to prepare a slurry having a zinc oxide concentration of 600 g / L, and then 61.5 g of acetic acid (to zinc oxide). (0.615% by weight), and 350 g (3.5% by weight based on zinc oxide) of Poise 532A (polycarboxylate ammonium salt manufactured by Kao Co., Ltd.) was added. Subsequently, the granulated product by spray drying was fired at 1250 ° C. for 3 hours to obtain zinc oxide particles C having a particle size of 41.09 μm and a ZnO purity of 99.7%. The scanning electron micrograph of the obtained zinc oxide particles C is shown in FIG. 16, and the particle size distribution is shown in FIG. Further, the obtained zinc oxide particles C were molded by the same method as in Example 2 except that the molding conditions shown in Table 1 were met, to obtain a disk-shaped molded
Table 1 shows the measurement results and the like performed on the obtained disc-shaped molded
実施例5
微細酸化亜鉛(堺化学工業社製、比表面積:10m2/g)10kgを純水にリパルプし、酸化亜鉛濃度が200g/Lとなるスラリーを調製し、続いて酢酸61.5g(酸化亜鉛に対して0.615重量%)、ポイズ532A(花王社製、ポリカルボン酸アンモニウム塩)250g(酸化亜鉛に対し2.5重量%)を添加した。続いて、噴霧乾燥による造粒を行い、1220℃で3時間焼成することで、粒子径23.62μm、ZnO純度99.5%の酸化亜鉛粒子Dを得た。
得られた上記酸化亜鉛粒子Dを用い、表1記載の成型条件にした以外は実施例2と同様の方法で成型し、表1記載の大きさのディスク状成形体5を得た。
得られたディスク状成形体5に対して実施例2と同様の方法で行った測定結果等を表1に示す。
Example 5
10 kg of fine zinc oxide (manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd., specific surface area: 10 m 2 / g) is repulped into pure water to prepare a slurry having a zinc oxide concentration of 200 g / L, and then 61.5 g of acetic acid (to zinc oxide). (0.615% by weight), and 250 g (2.5% by weight based on zinc oxide) of Poise 532A (polycarboxylic acid ammonium salt manufactured by Kao Co., Ltd.) were added. Subsequently, granulation was performed by spray drying and calcined at 1220 ° C. for 3 hours to obtain zinc oxide particles D having a particle diameter of 23.62 μm and a ZnO purity of 99.5%.
Using the obtained zinc oxide particles D, molding was performed in the same manner as in Example 2 except that the molding conditions shown in Table 1 were met, to obtain a disk-shaped molded
Table 1 shows the measurement results and the like performed on the obtained disc-shaped molded
比較例1
微細酸化亜鉛(堺化学工業社製、比表面積:10m2/g)10kgを純水にリパルプし、酸化亜鉛濃度が200g/Lとなるスラリーを調製し、続いて酢酸61.5g(酸化亜鉛に対して0.615重量%)、ポイズ532A(花王社製、ポリカルボン酸アンモニウム塩)250g(酸化亜鉛に対し2.5重量%)を加えて噴霧乾燥した造粒品を、1100℃で3時間焼成することで、粒子径22.24μm、ZnO純度99.4%の酸化亜鉛粒子Eを得た。得られた酸化亜鉛粒子Eの走査電子顕微鏡写真を図22、粒度分布を図23に示した。
得られた酸化亜鉛粒子Eを280℃の耐熱性を有するポリアミド66樹脂(旭化成ケミカルズ社製レオナ1300S、融点260℃)にフィラー充填率90.0重量%(65体積%)となるように計量し、二軸押出機(東洋精機製作所社製ラボプラストミル)で混練温度280℃、混練速度40rpm、混練時間1分で混練し、プレス機にて成形温度280℃、成形圧力25MPa、成形時間5分で熱プレス成形して比較ディスク状成形体1(直径22mm×厚み2.5mm)を得た。比較ディスク状成形体1をクロスセクションポリッシャにより切断した断面の写真を図24に示した。比較ディスク状成形体1の断面写真から、粒子を100個任意に抽出し、面積100μm2あたりの0.1μm以上の細孔の数を確認したところ、20個であり、細孔の平均数は、24.3個であった。
この比較ディスク状成形体1の電流−電圧非直線抵抗特性を上記と同じ方法により測定したところ、電流−電圧特性は単純な直線抵抗特性を示し、バリスタ特性を得ることが出来なかった。電流−電圧直線抵抗特性を示したグラフを図25に示した。V9.9mA/V1mAは3.40となった。また成形体10個当りのV1mAの平均値に対する変化幅(%)は、−63.0〜66.7となった。
更に比較ディスク状成形体1を800℃で3時間焼成することにより樹脂成分を除去し、残分を走査電子顕微鏡で観察したところ、製造直後の酸化亜鉛粒子Eと比べて酸化亜鉛粒子が割れて崩れている様子が観察され、更に加工変化率は17.22%であった。このことから、酸化亜鉛粒子Eは堅牢、強固な酸化亜鉛粒子となっていないことが確認された。抽出した残分の走査電子顕微鏡写真を図26、粒度分布を図27に示した。酸化亜鉛粒子や酸化亜鉛粒子を含む樹脂組成物の調製条件、成形体の成形条件や各種物性の測定結果等を表1に示した。
Comparative Example 1
10 kg of fine zinc oxide (manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd., specific surface area: 10 m 2 / g) is repulped into pure water to prepare a slurry having a zinc oxide concentration of 200 g / L, and then 61.5 g of acetic acid (to zinc oxide). 0.615% by weight), 250 g of Poise 532A (polycarboxylate ammonium salt manufactured by Kao Co., Ltd.) (2.5% by weight with respect to zinc oxide) was added, and the granulated product was spray-dried at 1100 ° C. for 3 hours. By firing, zinc oxide particles E having a particle diameter of 22.24 μm and a ZnO purity of 99.4% were obtained. The scanning electron micrograph of the obtained zinc oxide particles E is shown in FIG. 22, and the particle size distribution is shown in FIG. 23.
The obtained zinc oxide particles E are weighed in a polyamide 66 resin having a heat resistance of 280 ° C. (Leona 1300S manufactured by Asahi Kasei Chemicals Co., Ltd., melting point 260 ° C.) so that the filler filling rate is 90.0% by weight (65% by volume). , Kneading with a twin-screw extruder (lab plast mill manufactured by Toyo Seiki Seisakusho) at a kneading temperature of 280 ° C, a kneading speed of 40 rpm, and a kneading time of 1 minute. A comparative disc-shaped molded product 1 (diameter 22 mm × thickness 2.5 mm) was obtained by hot press molding. FIG. 24 shows a photograph of a cross section of the comparative disc-shaped molded
When the current-voltage non-linear resistance characteristic of this comparative disk-shaped molded
Further, when the resin component was removed by firing the comparative disk-shaped molded
比較例2
微細酸化亜鉛(堺化学工業社製、比表面積:10m2/g)10kgを純水にリパルプし、酸化亜鉛濃度が200g/Lとなるスラリーを調製し、続いて酢酸61.5g(酸化亜鉛に対して0.615重量%)、ポイズ532A(花王社製、ポリカルボン酸アンモニウム塩)250g(酸化亜鉛に対し2.5重量%)加えて噴霧乾燥した造粒品を行い、1200℃で3時間焼成することで、粒子径22.26μm、ZnO純度99.4%の酸化亜鉛粒子Fを得た。得られた酸化亜鉛粒子Fの走査電子顕微鏡写真を図28、粒度分布を図29に示した。
得られた酸化亜鉛粒子Fを用いたこと以外は比較例1と同様にポリアミド66樹脂と混練して得られた混練物をクロスセクションポリッシャにより切断した断面の写真を図30に示した。また、表1記載の成型条件にした以外は比較例1と同様の方法で成型し、表1記載の大きさの比較ディスク状成形体2を得た。得られた比較ディスク状成形体2の電流−電圧非直線抵抗特性を測定したところ、電流−電圧特性は単純な直線抵抗特性を示し、バリスタ特性を得ることが出来なかった。電流−電圧直線抵抗特性を示した結果のグラフを図31に示した。また、比較例1と同様の方法により比較ディスク状成形体2を焼成して樹脂成分を除去した後の残分の走査電子顕微鏡写真を図32、粒度分布を図33に示した。
得られた比較ディスク状成形体2成形体に対して比較例1と同様の方法で行った測定結果等を表1に示す。
Comparative Example 2
10 kg of fine zinc oxide (manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd., specific surface area: 10 m 2 / g) is repulped into pure water to prepare a slurry having a zinc oxide concentration of 200 g / L, and then 61.5 g of acetic acid (to zinc oxide). 0.615% by weight), Poise 532A (manufactured by Kao, polycarboxylic acid ammonium salt) 250 g (2.5% by weight with respect to zinc oxide) was added to make a spray-dried granulated product, and the granulated product was spray-dried and dried at 1200 ° C. for 3 hours. By firing, zinc oxide particles F having a particle diameter of 22.26 μm and a ZnO purity of 99.4% were obtained. The scanning electron micrograph of the obtained zinc oxide particles F is shown in FIG. 28, and the particle size distribution is shown in FIG. 29.
FIG. 30 shows a photograph of a cross section of the kneaded product obtained by kneading with the polyamide 66 resin in the same manner as in Comparative Example 1 except that the obtained zinc oxide particles F were used, and cut by a cross section polisher. Further, molding was performed in the same manner as in Comparative Example 1 except that the molding conditions shown in Table 1 were met, to obtain a comparative disk-shaped molded
Table 1 shows the measurement results and the like performed on the obtained comparative disc-shaped molded
実施例1〜5より、任意に抽出した100個の酸化亜鉛粒子の走査電子顕微鏡で撮影した断面写真から、断面にある0.1μm以上の細孔を数えたとき、断面積100μm2あたりの細孔の平均数が8個未満となる酸化亜鉛粒子は、樹脂との混練加工及び成形加工において粒子が破壊されない堅牢、強固な酸化亜鉛粒子であり、加工変化率が低いことが確認された。また、このような酸化亜鉛粒子を融点が200℃以上の熱可塑性樹脂、または熱分解温度が350℃以上の熱硬化性樹脂のいずれかの高耐熱性樹脂に対し70重量%以上で充填、混練、成形することにより、良好なバリスタ特性を発現する成形体が得られることが確認された。更に、実施例3より、このような堅牢、強固な酸化亜鉛粒子の粒度分布におけるD95/D10が小さくなるほど、すなわち、粒子径が均一であるほど、V1mAの値が安定する、すなわち、成形体10個当りのV1mAの平均値に対する変化幅(%)を小さくできることが確認された。また、プレス成形時、または熱プレス成形時にきれいなディスク上状成形体を成形し易かった。成形時の樹脂流動性が高いと考えられることから、樹脂に対し酸化亜鉛粒子がきれいに分散していると推定される。
一方、比較例1、2より、上記細孔平均数が8個以上となる酸化亜鉛粒子は、堅牢、強固な酸化亜鉛粒子とはならず、樹脂との混練・成形加工の工程において酸化亜鉛粒子が破壊されてしまい、加工変化率も高いものとなった。そしてこのような酸化亜鉛粒子と樹脂との混練・成形加工によって得られた成形体は、良好なバリスタ特性を有するものではないことが確認された。さらに、比較例1の酸化亜鉛粒子を含む樹脂組成物は熱プレス成形時にきれいなディスク状成形体が成形しにくく、一部ひけ(欠け)やボイドがでることが多かった。ポリアミド樹脂に対する酸化亜鉛粒子の分散性が悪く樹脂の流動性が低いことが推測された。
From the cross-sectional photographs of 100 zinc oxide particles arbitrarily extracted from Examples 1 to 5 taken with a scanning electron microscope, when the pores of 0.1 μm or more in the cross section are counted, the fine particles per 100 μm 2 cross-sectional area are counted. It was confirmed that the zinc oxide particles having an average number of pores of less than 8 are robust and strong zinc oxide particles in which the particles are not destroyed in the kneading process with the resin and the molding process, and the processing change rate is low. Further, such zinc oxide particles are filled and kneaded at 70% by weight or more with a highly heat-resistant resin of either a thermoplastic resin having a melting point of 200 ° C. or higher or a thermosetting resin having a pyrolysis temperature of 350 ° C. or higher. It was confirmed that a molded product exhibiting good varistor characteristics can be obtained by molding. Further, from Example 3, the smaller the D95 / D10 in the particle size distribution of such robust and strong zinc oxide particles, that is, the more uniform the particle size, the more stable the value of V1 mA , that is, the molded product. It was confirmed that the change width (%) with respect to the average value of V 1 mA per 10 particles can be reduced. In addition, it was easy to form a clean disc-shaped molded product during press molding or hot press molding. Since it is considered that the resin fluidity at the time of molding is high, it is presumed that the zinc oxide particles are finely dispersed in the resin.
On the other hand, from Comparative Examples 1 and 2, the zinc oxide particles having an average number of pores of 8 or more do not become robust and strong zinc oxide particles, and the zinc oxide particles are kneaded with the resin and molded. Was destroyed, and the processing change rate was high. It was confirmed that the molded product obtained by kneading and molding the zinc oxide particles and the resin did not have good varistor characteristics. Further, in the resin composition containing zinc oxide particles of Comparative Example 1, it was difficult to form a clean disc-shaped molded product during hot press molding, and some sink marks (chips) and voids were often generated. It was speculated that the dispersibility of the zinc oxide particles in the polyamide resin was poor and the fluidity of the resin was low.
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