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JP7590880B2 - Conductive composition and molded body or coating film containing said conductive composition - Google Patents
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JP7590880B2 - Conductive composition and molded body or coating film containing said conductive composition - Google Patents

Conductive composition and molded body or coating film containing said conductive composition Download PDF

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本発明は、炭素質物がベース材料中に分散状態で含有されてなる電導性組成物に関し、詳細には、異なる形状の炭素質物群を併用することで電導度を上げた電導性組成物、該電導性組成物を含有してなる成型体若しくは塗膜又は電導性組成物形成用塗料に関するものである。 The present invention relates to an electrically conductive composition in which a carbonaceous material is dispersed in a base material, and more specifically, to an electrically conductive composition in which the electrical conductivity is increased by using a group of carbonaceous materials of different shapes in combination, and to a molded body or coating film containing the electrically conductive composition, or a paint for forming the electrically conductive composition.

炭素繊維や、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)(carbon fiber reinforced plastics)は、軽量であり、強靭さとしなやかさを合わせ持っているため、金属の代替等として種々の成形品に多く利用されている。
中でも最も短い炭素繊維は、ミルドファイバーとも言われ、一般には平均繊維長は70μm~200μmであり、平均繊維径は約3μm~20μm(3000nm~20000nm)であり、その形状(サイズ)の小ささから、研磨剤、補強・補助剤等に利用されることが多い。
Carbon fibers and carbon fiber reinforced plastics (CFRP) are lightweight and have both strength and flexibility, and therefore are widely used in various molded products as substitutes for metals, etc.
The shortest carbon fibers are also called milled fibers, and generally have an average fiber length of 70 μm to 200 μm and an average fiber diameter of about 3 μm to 20 μm (3,000 nm to 20,000 nm). Because of their small shape (size), they are often used as abrasives, reinforcing/auxiliary agents, etc.

ミルドファイバーより長い平均繊維長を持つチョップドファイバーや長繊維は、プリプレグ、フォージド等の成型品に用いられることが主流である。
また、これ以外のサイズとして、ミルドファイバーを更に粉砕し、繊維長を短くした微粒CFRPは、例えばコンクリートの補強材等に利用されている。
しかし、これらは、短くなるほど加工性が難しくなり、粉砕された後も凝集し易くなることから、良分散が要求される分野には、現在のところ利用価値は少ない。
Chopped fiber and long fiber, which have a longer average fiber length than milled fiber, are primarily used in molded products such as prepregs and forged products.
In addition, fine CFRP made by further pulverizing milled fibers to shorten the fiber length is used, for example, as a concrete reinforcing material.
However, the shorter the particle diameter, the more difficult it becomes to process the particles, and the particles are more likely to aggregate after being pulverized. Therefore, at present, the particles are of little value in fields where good dispersion is required.

炭素繊維の実際の分散性(1本1本の存在性)や、該炭素繊維の利用価値から離れて、単純にその形状(サイズ)から定義すると、現在の一般的定義では、「直径3μm~10μm、長さ500μm~10000μmと定義されているカーボンファイバー」;「直径50nm~1000nm、長さ0.2μm~200μmのカーボンナノファイバー」;「直径0.4nm~100nm、長さ50nm~20000nmのカーボンナノチューブ」が知られている。 If we define carbon fibers simply by their shape (size), without considering their actual dispersion (existence of each individual fiber) or the utility of those fibers, the currently common definitions are "carbon fibers defined as having a diameter of 3 μm to 10 μm and a length of 500 μm to 10,000 μm," "carbon nanofibers with a diameter of 50 nm to 1,000 nm and a length of 0.2 μm to 200 μm," and "carbon nanotubes with a diameter of 0.4 nm to 100 nm and a length of 50 nm to 20,000 nm."

炭素繊維の直径やアスペクト比が記載された文献はあるが(例えば、特許文献1、2)、現在のところ、本発明における「(1)カーボンナノファイバー群」のように、形状(サイズ)が実際に小さく、特にアスペクト比が非常に大きく、かつ、略1本ずつ単離(分離)可能な状態になっているか、又は、略1本ずつ分散媒等に(安定的に)分散可能な状態になっているカーボンナノファイバー群は殆ど存在しない。
現在のところ、上記で定義される形状(サイズ)の分離・分散良好なカーボンナノファイバー群は、殆ど存在しないことに加え、該カーボンナノファイバーサイズの炭素繊維の利用度は、その分散性又は再分散性が悪い等のために極めて低いことが現状である。
Although there are documents describing the diameter and aspect ratio of carbon fibers (e.g., Patent Documents 1 and 2), currently, there are almost no carbon nanofiber groups like the "(1) carbon nanofiber group" in the present invention, which are actually small in shape (size), have a particularly large aspect ratio, and are in a state where they can be isolated (separated) approximately one by one, or can be (stably) dispersed in a dispersion medium, etc., approximately one by one.
At present, there are almost no carbon nanofiber groups having the shape (size) defined above that can be easily separated and dispersed. In addition, the utilization rate of carbon fibers of the carbon nanofiber size is currently extremely low due to poor dispersibility or redispersibility, etc.

また、アスペクト比が大きいナノサイズの炭素繊維が分散している、又は、それが分散可能な状態になっているものは、少なくとも、市場には(商業的には)存在しない。その理由は、原料となる炭素繊維の粉砕時に、特異的に縦にきれいに割れる、言い換えれば、フィラメントから素フィラメントが好適に剥離させることができていないからだと考えられる。
従って、本発明における「(1)カーボンナノファイバー群」のように、アスペクト比が大きい「カーボンナノファイバー等の炭素繊維」が、安定して良分散している組成物、又は、成型体若しくは塗膜、又は、分散液若しくは塗料は知られていない。
言い換えれば、アスペクト比が大きく、分散可能で分散安定性もあるカーボンナノファイバー群は、種々の広い需要(用途)が考えられるものの、従来は良好なものは実現できていなかった。
Furthermore, nano-sized carbon fibers with large aspect ratios are not present in the market (commercially), at least, in a state in which they are dispersed or in which they can be dispersed. This is thought to be because the raw carbon fibers are specifically and neatly split vertically when they are pulverized, in other words, the raw filaments cannot be suitably peeled off from the filaments.
Therefore, there is no known composition, molded body, coating film, dispersion liquid, or paint in which "carbon fibers such as carbon nanofibers" having a large aspect ratio, such as "(1) carbon nanofiber group" in the present invention, are stably and well dispersed.
In other words, carbon nanofibers, which have a large aspect ratio, are dispersible, and have dispersion stability, are expected to have a wide variety of demands (applications), but good ones have not been realized so far.

一方、形状の異なる炭素質物を混合使用することが知られている。
特許文献3には、鱗片状黒鉛質粒子(A)と炭素質粒子(B)を含有する「二次電池の負極用炭素材料」が記載されているが、ここでの炭素質粒子(B)は、その表面形状や表面物性に特徴があるものであり、そもそもカーボンナノファイバーではなく、サイズ的にμmオーダーのものである。
On the other hand, it is known to use a mixture of carbonaceous materials having different shapes.
Patent Document 3 describes a "carbon material for the negative electrode of a secondary battery" that contains scaly graphite particles (A) and carbonaceous particles (B). The carbonaceous particles (B) in this case have characteristic surface shape and surface physical properties, and are not carbon nanofibers in the first place, but are on the order of μm in size.

特許文献4には、非晶性樹脂と鱗片状グラファイトと炭素繊維を含む摺動部材用樹脂組成物が記載されているが、目的は物理的な物性の向上を図ったものであり、ここでの炭素繊維は、数平均繊維径が5μm~20μmであり、そもそもカーボンナノファイバーではなかった。 Patent Document 4 describes a resin composition for sliding members that contains an amorphous resin, flake graphite, and carbon fibers, but the purpose is to improve physical properties, and the carbon fibers in this composition have a number-average fiber diameter of 5 μm to 20 μm, and are not carbon nanofibers in the first place.

電気的性能に優れた炭素質物含有組成物、及び、それを有する成型体や塗膜や塗料が強く求められているが、優れたものは実現できておらず、開発の余地があった。 There is a strong demand for carbonaceous material-containing compositions with excellent electrical performance, as well as molded bodies, coating films, and paints that contain them, but excellent products have not yet been realized, and there is room for development.

特開2012-188790号公報JP 2012-188790 A 特開2017-066546号公報JP 2017-066546 A 特開2014-165018号公報JP 2014-165018 A 特開2015-067726号公報JP 2015-067726 A

本発明は上記背景技術に鑑みてなされたものであり、その課題は、電導性の高い「形状の異なる複数種類の炭素質物群を含有する電導性組成物」、該電導性組成物を含有してなる成型体若しくは塗膜又は塗料を提供することにある。 The present invention was made in consideration of the above-mentioned background art, and its objective is to provide a highly conductive "conductive composition containing a group of carbonaceous materials of different shapes," and a molded body, coating film, or paint containing the conductive composition.

本発明者は、上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、特定のカーボンナノファイバー群が、今までにない程ベース材料中に好適に分散できることを見出した。
更に、特定範囲の大きさ・形状を有する該(1)カーボンナノファイバー群と、「(2a)鱗片状グラファイト群又は(2b)略球状炭素粒子群」とを併用することによって、それらがベース材料中に好適に分散されて、電導性が極めて良好になることを見出した。
また、それら少なくとも2種の炭素質物群の併用によって、何れであっても一方の単独使用に比較して電導性が上がることを見出して、本発明を完成するに至った。
The present inventors have conducted extensive research to solve the above problems and have found that a specific group of carbon nanofibers can be dispersed in a base material in an unprecedentedly favorable manner.
Furthermore, they have found that by using (1) the carbon nanofiber group having a specific range of size and shape in combination with "(2a) the flake graphite group or (2b) the approximately spherical carbon particle group," they are suitably dispersed in the base material, resulting in extremely good electrical conductivity.
The present inventors also found that the combined use of at least two of these carbonaceous materials improves electrical conductivity compared with the use of either one alone, and thus completed the present invention.

すなわち、本発明は、以下の(1)及び「(2a)又は(2b)」の炭素質物群をベース材料中に何れも分散状態で含有してなるものであることを特徴とする電導性組成物を提供するものである。
(1)炭素繊維を粉砕して得られる「直径30nm以上1000nm以下であり、かつ、長さ0.2μm以上70μm以下の範囲」に、カーボンナノファイバー全体の50個数%以上が分布しているカーボンナノファイバー群
(2a)鱗片状グラファイトのベーサル面での最大差し渡し長さの数平均値をD1、最小差し渡し長さの数平均値をD2としたとき、D1及びD2が何れも1μm以上300μm以下であって、D1/D2が3以下であり、かつ、鱗片状グラファイトの数平均厚さをdとしたときに、数平均アスペクト比[(D1+D2)/2]/dが10以上の鱗片状グラファイト群
(2b)略球状炭素粒子の最大直径の数平均値をL1、最小直径の数平均値をL2としたとき、L1/L2が3以下の略球状炭素粒子群。
That is, the present invention provides an electrically conductive composition characterized by containing the following carbonaceous material group (1) and "(2a) or (2b)" in a dispersed state in a base material.
(1) A group of carbon nanofibers obtained by pulverizing carbon fibers, in which 50% or more by number of all carbon nanofibers are distributed in the range of "diameter 30 nm or more and 1000 nm or less, and length 0.2 μm or more and 70 μm or less." (2a) A group of flake-like graphite in which, when D1 is the number average of the maximum diameter length on the basal plane of the scaly graphite and D2 is the number average of the minimum diameter length, D1 and D2 are both 1 μm or more and 300 μm or less, D1/D2 is 3 or less, and when d is the number average thickness of the scaly graphite, the number average aspect ratio [(D1+D2)/2]/d is 10 or more. (2b) A group of approximately spherical carbon particles in which L1 is the number average of the maximum diameter of the approximately spherical carbon particles and L2 is the number average of the minimum diameter, L1/L2 is 3 or less.

また、本発明は、前記電導性組成物全体に対して、前記(1)カーボンナノファイバー群[A×r]質量%と、「前記(2a)鱗片状グラファイト群及び/又は前記(2b)略球状炭素粒子群」「B×(1-r)」質量%(rは0より大きく1より小さい実数である)とを、該ベース材料に共分散させることによって、
前記(1)カーボンナノファイバー群のみをA質量%分散させた組成物より電導度を高くし、かつ、
「前記(2a)鱗片状グラファイト群及び/又は前記(2b)略球状炭素粒子群」のみをB質量%分散させた組成物より電導度を高くしてなる前記の電導性組成物を提供するものである。
In addition, the present invention provides a method for producing a conductive composition comprising the steps of: (1) carbon nanofiber group [A×r] mass % and “(2a) flake graphite group and/or (2b) substantially spherical carbon particle group” “B×(1−r)” mass % (r is a real number greater than 0 and less than 1) co-dispersing the (1) carbon nanofiber group [A×r] mass % and “(2a) flake graphite group and/or (2b) substantially spherical carbon particle group” “B×(1−r)” mass % (r is a real number greater than 0 and less than 1) in the base material,
(1) The electrical conductivity is made higher than that of a composition in which only the carbon nanofiber group is dispersed in an amount of A% by mass, and
The present invention provides an electrically conductive composition having a higher electrical conductivity than a composition in which only "the (2a) flake graphite group and/or the (2b) approximately spherical carbon particle group" are dispersed in an amount of B mass %.

また、本発明は、前記(1)カーボンナノファイバー群に含有されているカーボンナノファイバーの数平均アスペクト比が3以上200以下である前記の電導性組成物を提供するものである。 The present invention also provides the above-mentioned conductive composition, in which the number-average aspect ratio of the carbon nanofibers contained in the carbon nanofiber group (1) is 3 or more and 200 or less.

また、本発明は、前記(1)カーボンナノファイバー群が、炭素繊維を数平均長さが100μm以下になるまで乾式粉砕をした後に、湿式粉砕をすることによって得られるものである前記の電導性組成物を提供するものである。 The present invention also provides the conductive composition, in which the (1) carbon nanofiber group is obtained by dry-pulverizing carbon fibers until the number-average length is 100 μm or less, and then wet-pulverizing the carbon fibers.

また、本発明は、前記(1)カーボンナノファイバー群の原料が、メソフェーズピッチ系炭素繊維である前記の電導性組成物を提供するものである。 The present invention also provides the above-mentioned conductive composition, in which the raw material for the carbon nanofiber group (1) is mesophase pitch-based carbon fiber.

また、本発明は、前記(1)カーボンナノファイバー群が、乾式粉砕をした後に湿式粉砕をすることによって得られるものであり、該湿式粉砕が、界面活性剤が存在している水系媒体中で行うビーズミル粉砕又はボールミル粉砕である前記の電導性組成物を提供するものである。 The present invention also provides the electrically conductive composition, in which the (1) carbon nanofiber group is obtained by dry grinding followed by wet grinding, and the wet grinding is bead mill grinding or ball mill grinding in an aqueous medium in the presence of a surfactant.

また、本発明は、前記(1)カーボンナノファイバー群の体積抵抗率が7×10-4Ω・cm以下のものである前記の電導性組成物を提供するものである。 The present invention also provides the aforementioned conductive composition, wherein (1) the carbon nanofiber groups have a volume resistivity of 7×10 −4 Ω·cm or less.

また、本発明は、前記(2a)鱗片状グラファイト群、又は、前記(2b)略球状炭素粒子群を、前記炭素質物群全体に対して、5質量%以上70質量%以下で含有する前記の電導性組成物を提供するものである。 The present invention also provides the conductive composition, which contains the (2a) flake graphite group or the (2b) approximately spherical carbon particle group in an amount of 5% by mass or more and 70% by mass or less based on the total carbonaceous material group.

また、本発明は、前記の電導性組成物を含有してなるものであることを特徴とする成型体を提供するものである。 The present invention also provides a molded body that contains the conductive composition.

また、本発明は、前記の電導性組成物を含有してなるものであることを特徴とする塗膜を提供するものである。 The present invention also provides a coating film that contains the conductive composition.

また、本発明は、前記の電導性組成物と液体分散媒とを含有してなるものであることを特徴とする塗料を提供するものである。 The present invention also provides a paint that contains the above-mentioned conductive composition and a liquid dispersion medium.

本発明の電導性組成物によれば、前記問題点や課題を解決し、直径30nm以上1000nm以下であり、かつ、長さ0.2μm以上70μm以下と言った、特定の形状をしたアスペクト比が大きい(1)カーボンナノファイバー群を、略1本ずつベース材料に含有させたものは、まず良好な分散状態にできること、そして該分散させたものは、特定の(2a)鱗片状グラファイト群又は特定の(2b)略球状炭素粒子群を混合分散させることによって、含有量を比較できるように統一すると、意外にも、それらの単独分散使用に比較して電導性が上がるようにできた。 The conductive composition of the present invention solves the above problems and issues, and when (1) carbon nanofibers with a specific shape and large aspect ratio, such as a diameter of 30 nm to 1000 nm and a length of 0.2 μm to 70 μm, are contained in a base material, one at a time, they can be well dispersed. When the dispersion is mixed and dispersed with a specific (2a) flake graphite group or a specific (2b) roughly spherical carbon particle group to standardize the content so that it can be compared, it is surprisingly possible to improve the electrical conductivity compared to the use of either of them alone.

ここで、「単独分散使用に比較して併用分散で電導性が上がる」とは以下のように定義する。なお、以下、「電導性が上がる」は、「体積電導率が上がる」、「体積抵抗率が下がる」等と読み換えることができる。 Here, "conductivity increases when dispersed in combination compared to when dispersed alone" is defined as follows. Note that hereafter, "conductivity increases" can be read as "volume conductivity increases" or "volume resistivity decreases", etc.

電導性組成物の体積電導度又は体積抵抗率(の対数)を縦軸にとり、横軸に「(1)カーボンナノファイバー群」と「(2a)鱗片状グラファイト群又は(2b)略球状炭素粒子群」の「それぞれ、全炭素質物に対して100質量%がベース材料に分散含有された電導性組成物」同士の混合割合をとって、体積電導度(の対数)の測定値をプロットする(実施例1の図10、実施例2の図11参照)。 The measured values of the volume conductivity (logarithm) are plotted with the volume conductivity or volume resistivity (logarithm) of the conductive composition on the vertical axis and the mixture ratio of "(1) carbon nanofiber group" and "(2a) scaly graphite group or (2b) roughly spherical carbon particle group" "conductive composition in which 100 mass % of the total carbonaceous material is dispersed and contained in the base material" on the horizontal axis (see Figure 10 of Example 1 and Figure 11 of Example 2).

横軸の左端を「炭素質物全体に対する(1)カーボンナノファイバー群100質量%」とし、横軸の右端を「炭素質物全体に対する(2a)鱗片状グラファイト100質量%若しくは(2b)略球状炭素粒子群100質量%」又は「(2a)鱗片状グラファイトと(2b)略球状炭素粒子群の合計量として100質量%」とする。すなわち、横軸の左端と右端は、(1)か「(2a)又は(2b)」かのどちらかしか含有していない電導性組成物である。なお、左端・右端は逆でもよい。 The left end of the horizontal axis represents "100% by mass of (1) carbon nanofiber group relative to the entire carbonaceous material," and the right end of the horizontal axis represents "100% by mass of (2a) flake graphite or 100% by mass of (2b) roughly spherical carbon particle group relative to the entire carbonaceous material," or "100% by mass as the total amount of (2a) flake graphite and (2b) roughly spherical carbon particle group." In other words, the left and right ends of the horizontal axis are conductive compositions that contain only either (1) or "(2a) or (2b)." The left and right ends may be reversed.

ここで、左端も右端も、ベース材料中における炭素質物群の含有割合は任意とする。通常は、単独使用における、機械的強度、熱的物性、電気的特性、分散性、分散安定性等を勘案して好適な含有量とする。
左端における(1)カーボンナノファイバー群の電導性組成物中の含有濃度と、右端における「(2a)鱗片状グラファイト及び/又は(2b)略球状炭素粒子群」の電導性組成物中の含有濃度とは、それぞれ(単独使用での)上記物性が良ければ、同一であっても異なっていてもよい。
左端も右端も、ベース材料を含む電導性組成物中における炭素質物群の含有割合(電導性組成物中の単独炭素質物濃度)は任意とするので、左端や右端の対ベース材料に対する濃度(すなわち電導性組成物中の含有濃度)は、それぞれある1点であっても、下記する条件を満たせば、「併用で電導性が上がる」と言う。
Here, the content ratio of the carbonaceous material group in the base material is arbitrary for both the left and right ends. Usually, an appropriate content is set in consideration of mechanical strength, thermal properties, electrical properties, dispersibility, dispersion stability, etc., when used alone.
The concentration of (1) carbon nanofibers in the conductive composition at the left end and the concentration of "(2a) flake graphite and/or (2b) roughly spherical carbon particles" in the conductive composition at the right end may be the same or different, so long as the above-mentioned physical properties (when used alone) are good.
At both the left and right ends, the content ratio of the carbonaceous material group in the conductive composition containing the base material (concentration of the single carbonaceous material in the conductive composition) is arbitrary, so even if the concentration relative to the base material at the left or right end (i.e., the content concentration in the conductive composition) is a single point, it can be said that "conductivity increases when used in combination" as long as the conditions below are met.

また、実施例4、表3、図12のように、「電導性組成物全体に対する炭素質物の合計量(総炭素量)」を一定とし(実施例4は40質量%で一定)、その中で、「(1)カーボンナノファイバー群」と、「(2a)鱗片状グラファイト及び/又は(2b)略球状炭素粒子群」とで割り振って含有させて、体積抵抗率や電導度を測定し、左端でも右端でもない混合部分に、例えば、体積抵抗率の最低値(極小値)があるか否かを見てもよい。 Also, as shown in Example 4, Table 3, and Figure 12, the "total amount of carbonaceous materials relative to the entire conductive composition (total carbon amount)" is kept constant (constant at 40 mass% in Example 4), and within that, "(1) carbon nanofiber group" and "(2a) scaly graphite and/or (2b) roughly spherical carbon particle group" are allocated and contained, and the volume resistivity and electrical conductivity are measured to see whether, for example, the minimum value (minimum value) of volume resistivity is present in a mixture part that is neither at the left nor the right end.

上記条件のもとに、「単独分散使用に比較して併用で電導性が上がる」とは、「左端の炭素質物」が100質量%の体積電導度ではなく、「右端の炭素質物」が100質量%の体積電導度でもない混合部分(併用部分)の上記プロットに体積電導度の最大値(又は、体積抵抗率の最小値)があることを言う。
「併用で電導性が上がる」とは、縦軸に(電導性組成物の)体積抵抗率の対数をとったときでも、上記併用物におけるプロット(左端でもなく右端でもない中間部分)に最小値があることを言う。
Under the above conditions, "the electrical conductivity is increased by using them in combination compared to when they are used individually" means that there is a maximum value of volume conductivity (or a minimum value of volume resistivity) in the above plot for the mixed portion (combined portion) where the "carbonaceous material at the left end" does not have a volume conductivity of 100 mass% and the "carbonaceous material at the right end" does not have a volume conductivity of 100 mass%.
"Conductivity increases when used in combination" means that even when the vertical axis is the logarithm of the volume resistivity (of the conductive composition), there is a minimum value in the plot for the above combination (the middle part, not the left end or the right end).

本発明における(1)カーボンナノファイバー群は、ベース材料に対する単独分散使用でも、他のカーボンナノファイバー群に比べて、熱的・機械的・電気的に優れた効果を奏する。
一般に、炭素質物群は、ベース材料に含有させればさせる程、電導性は高くなるが、機械的強度等の物性、分散性、分散安定性、コスト等が通常は悪化する。本発明によれば、このような裏腹の関係を打破でき、更に、特定の(2a)鱗片状グラファイト群又は特定の(2b)略球状炭素粒子群との併用によって、電気的物性がより向上する。
The (1) carbon nanofibers of the present invention, even when used alone as a dispersed material in a base material, exhibit superior thermal, mechanical and electrical effects compared to other carbon nanofibers.
Generally, the more carbonaceous materials are contained in a base material, the higher the electrical conductivity becomes, but this usually leads to deterioration in physical properties such as mechanical strength, dispersibility, dispersion stability, cost, etc. According to the present invention, it is possible to overcome this contradictory relationship, and further, by using the specific (2a) flake graphite group or the specific (2b) substantially spherical carbon particle group in combination, the electrical properties are further improved.

一般に、電導度が圧倒的に低いベース材料に対して、複数種類の電導度が異なる微粒子群(炭素質物群)を混合含有させた場合、得られる組成物(成型体)の電導度は、同レベルの含有量で比較した場合、高々、電導度が高い方の微粒子群(炭素質物群)を単独で含有させたときの電導度にしかならない。
しかしながら、本発明における特定の複数種類の炭素質物群をベース材料に分散させたものは、同レベルの含有量で比較した場合(含有量を電導性が比較できるようにした場合)、一方の単独分散よりも電導度を上げることができた。
In general, when a base material having an overwhelmingly low electrical conductivity is mixed with a plurality of types of fine particles (carbonaceous material groups) having different electrical conductivities, the electrical conductivity of the resulting composition (molded body) will be at most the electrical conductivity when the fine particle group (carbonaceous material group) having the higher electrical conductivity is contained alone, when compared at the same content level.
However, in the present invention, when a comparison is made at the same content level (when the content is made so that the electrical conductivity can be compared), the dispersion of a specific plurality of types of carbonaceous materials in a base material was able to increase the electrical conductivity more than the dispersion of either one alone.

特に、(1)カーボンナノファイバー群に関して言えば、特定の原料炭素繊維、特定の粉砕方法、特定の表面処理をしながらの粉砕方法、又は、特定の処理を行えば、ベース材料に対する分散性が従来にない程に高い(1)カーボンナノファイバー群が得られた。
そして、このような(1)カーボンナノファイバー群を用いることによって、「(2a)鱗片状グラファイト群又は(2b)略球状炭素粒子群」と混合分散させることによって、それらの単独分散使用に比較して電導性(特に体積電導度)が上がるようにできた。
In particular, with regard to (1) carbon nanofiber group, by using specific raw carbon fibers, a specific crushing method, a crushing method while performing a specific surface treatment, or a specific treatment, it was possible to obtain (1) carbon nanofiber group having an unprecedentedly high dispersibility in the base material.
Furthermore, by using such (1) carbon nanofibers and mixing and dispersing them with "(2a) flake graphite groups or (2b) roughly spherical carbon particle groups," it is possible to increase the electrical conductivity (particularly the volume electrical conductivity) compared to using them alone.

そもそも、本発明における「直径30nm以上1000nm以下であり、かつ、長さ0.2μm以上70μm以下の範囲」に、カーボンナノファイバー全体の50個数%以上が分布している(1)カーボンナノファイバー群は、従来存在していなかった。
「カーボンナノファイバー」の定義として上記数値(範囲)が存在していた(知られていた)としても、それは実際には分散性のないもの又は分散安定性のないものであり、分散性等があるカーボンナノファイバーに限れば、上記「(1)カーボンナノファイバー群」は新規である。
In the first place, the carbon nanofiber group (1) in which 50% or more of the total carbon nanofibers are distributed in the range of "diameter 30 nm or more and 1000 nm or less and length 0.2 μm or more and 70 μm or less" as in the present invention has not existed in the past.
Even if the above numerical values (ranges) existed (were known) as the definition of "carbon nanofiber," they would actually be non-dispersible or lacking dispersion stability. Therefore, if we limit the definition to carbon nanofibers that have dispersibility, etc., the above "(1) carbon nanofiber group" is novel.

カーボンナノファイバーは、通常知られている広い意味での炭素繊維の中に、複数本が強固に周囲と結合して一体となっている。従来は、そこから、高いアスペクト比を維持しながらカーボンナノファイバーを分離・剥離等で製造することができなかった。
言い換えれば、カーボンナノファイバーを、高いアスペクト比を維持させながら粉砕等によって製造し、凝集させずに、再現性良く安定的に、分離可能な状態若しくは分散可能な状態にすることは従来技術ではできなかった。
上記したように単独分散に比較して電導性を上げられたのは、このような(1)カーボンナノファイバー群の分散性の良さに起因している。
Carbon nanofibers are generally known in the broad sense of the word, but multiple fibers are firmly bound to the surroundings to form a single unit. Conventionally, it has not been possible to produce carbon nanofibers by separating or peeling them while maintaining a high aspect ratio.
In other words, conventional techniques have not been able to produce carbon nanofibers by pulverization or other methods while maintaining a high aspect ratio, and to make them reproducibly and stably separable or dispersible without causing agglomeration.
As described above, the reason why the electrical conductivity is improved compared to the case where the carbon nanofibers are dispersed alone is due to the good dispersibility of the carbon nanofiber groups (1).

本発明における(1)カーボンナノファイバー群は、ベース樹脂中での分散性が極めて良いため、カーボンナノファイバーの1本1本が、鱗片状グラファイトや略球状炭素粒子に接触して絡み合わせることができ、特に直接接触していない鱗片状グラファイト同士や略球状炭素粒子同士を繋いで導通を確保しつつ連なることで、相乗的に電導性を上げる(抵抗率を下げる)。 The (1) carbon nanofiber group in the present invention has extremely good dispersibility in the base resin, so that each carbon nanofiber can come into contact with and entangle with the flake graphite or roughly spherical carbon particles, and in particular, by connecting flake graphite or roughly spherical carbon particles that are not in direct contact with each other and ensuring electrical continuity, the electrical conductivity is increased synergistically (resistivity is reduced).

併用によって電導度が上がるので、本発明の電導性組成物や、本発明の電導性組成物を含有してなる成型体や塗膜は、ベース材料中に、(1)カーボンナノファイバー群、(2)鱗片状グラファイト群、(3)略球状炭素粒子群と言った炭素質物の合計含有量が少なくても又は同じでも、より高い電導性を実現できるので、高い電導性、高い電磁波吸収性等が要求される成型体や塗膜、又は、炭素質物の含有量を減らしたい種類の成型体や塗膜に特に好適に利用できる。 Since the electrical conductivity increases when used in combination, the electrically conductive composition of the present invention and molded bodies and coatings containing the electrically conductive composition of the present invention can achieve higher electrical conductivity even if the total content of carbonaceous materials such as (1) carbon nanofibers, (2) flake graphite, and (3) roughly spherical carbon particles in the base material is less or the same, so they are particularly suitable for use in molded bodies and coatings that require high electrical conductivity, high electromagnetic wave absorption, etc., or in types of molded bodies and coatings where it is desired to reduce the content of carbonaceous materials.

(1)カーボンナノファイバー群を製造するに当たり、粉砕前の原料であるピッチ系炭素繊維の横断面の走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。 (左)ラジアル型メソフェーズピッチ系炭素繊維 (中)ランダム型メソフェーズピッチ系炭素繊維 (右)オニオン型メソフェーズピッチ系炭素繊維(1) Scanning electron microscope (SEM) photographs of the cross section of pitch-based carbon fiber, the raw material before pulverization in the production of carbon nanofibers. (Left) Radial mesophase pitch-based carbon fiber (middle) Random mesophase pitch-based carbon fiber (right) Onion mesophase pitch-based carbon fiber (1)カーボンナノファイバー群を製造するに当たり、粉砕前の原料であるピッチ系炭素繊維の横断面の概略図である。 (a)(a’)ランダム型メソフェーズピッチ系炭素繊維 (b)ラジアル型メソフェーズピッチ系炭素繊維 (c)オニオン型メソフェーズピッチ系炭素繊維(1) Schematic diagrams of cross sections of pitch-based carbon fibers, which are raw materials before pulverization in producing carbon nanofibers. (a) (a') Random mesophase pitch-based carbon fibers (b) Radial mesophase pitch-based carbon fibers (c) Onion mesophase pitch-based carbon fibers (1)カーボンナノファイバー群の原料として使用することが好ましいランダム型メソフェーズピッチ系炭素繊維1本の横断面の走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。(1) A scanning electron microscope (SEM) photograph of the cross section of one random mesophase pitch carbon fiber, which is preferably used as a raw material for carbon nanofibers. (1)カーボンナノファイバー群の原料として使用することが好ましいランダム型メソフェーズピッチ系炭素繊維(粉砕前)の走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。(a)400倍 (b)1300倍(1) Scanning electron microscope (SEM) photographs of random mesophase pitch-based carbon fibers (before grinding) that are preferably used as a raw material for carbon nanofibers. (a) 400x (b) 1300x. (1)カーボンナノファイバー群を製造するに当たり、乾式粉砕後の炭素繊維の走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。(a)600倍 (b)1500倍(1) Scanning electron microscope (SEM) photographs of carbon fibers after dry grinding in the production of carbon nanofibers. (a) 600x (b) 1500x. (1)カーボンナノファイバー群を製造するに当たり、湿式粉砕の途中の光学顕微鏡(生物顕微鏡)による700倍の写真である(参考図)。(1) This is a 700x optical microscope (biological microscope) photograph of the wet grinding process in the production of carbon nanofibers (reference image). (1)カーボンナノファイバー群を製造するに当たり、湿式粉砕後の走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。(a)1500倍 (b)6500倍(1) Scanning electron microscope (SEM) photographs after wet grinding in the production of carbon nanofibers. (a) 1500x magnification (b) 6500x magnification (1)カーボンナノファイバー群の原料として使用することが好ましい(ランダム型)メソフェーズピッチ系炭素繊維のフィラメントの製造工程を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a process for producing filaments of (random type) mesophase pitch-based carbon fibers, which are preferably used as a raw material for carbon nanofibers. (1)カーボンナノファイバー群を製造するに当たり、乾式粉砕に用いられる装置の一例を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an apparatus used for dry pulverization in producing carbon nanofibers. 実施例1のグラフであり、横軸に「(1)カーボンナノファイバー群とポリイミドとの含有物」と「(2a)鱗片状グラファイト(グラフェン)とポリイミドとの含有物」との混合比をとったときの体積抵抗率[Ω・cm](縦軸)の変化を示すグラフである。(a)縦軸(体積抵抗率)が対数目盛 (b)縦軸(体積抵抗率)が線形目盛1 is a graph of Example 1, showing the change in volume resistivity [Ω·cm] (vertical axis) when the horizontal axis represents the mixture ratio of "(1) a material containing carbon nanofiber groups and polyimide" and "(2a) a material containing flake graphite (graphene) and polyimide." (a) The vertical axis (volume resistivity) is on a logarithmic scale. (b) The vertical axis (volume resistivity) is on a linear scale. 実施例2のグラフであり、横軸に「(1)カーボンナノファイバー群とポリイミドとの含有物」と「(2b)略球状炭素粒子群(ケッチェンブラック)とポリイミドとの含有物」との混合比をとったときの体積抵抗率[Ω・cm](縦軸)の変化を示すグラフである。(a)縦軸(体積抵抗率)が対数目盛 (b)縦軸(体積抵抗率)が線形目盛1 is a graph of Example 2, showing the change in volume resistivity [Ω·cm] (vertical axis) when the horizontal axis shows the mixture ratio of "(1) a material containing carbon nanofibers and polyimide" and "(2b) a material containing approximately spherical carbon particles (Ketjen Black) and polyimide." (a) Vertical axis (volume resistivity) is on a logarithmic scale (b) Vertical axis (volume resistivity) is on a linear scale 実施例4((1)カーボンナノファイバー群と(2b)略球状炭素粒子群との混合、ベース材料がポリエステル)の体積抵抗率の測定結果を示すグラフである。13 is a graph showing the measurement results of the volume resistivity of Example 4 (a mixture of (1) carbon nanofiber groups and (2b) approximately spherical carbon particle groups, with a polyester base material). 比較例1((1)カーボンナノファイバー群とアスペクト比が小さい(2a’)鱗片状グラファイトとの混合、ベース材料がポリエステル)の体積抵抗率の測定結果を示すグラフである。1 is a graph showing the results of measuring the volume resistivity of Comparative Example 1 ((1) a mixture of carbon nanofiber groups and (2a') flake graphite having a small aspect ratio, with a polyester base material). 実施例5と比較例2の体積抵抗率の測定結果を示すグラフである。1 is a graph showing the measurement results of volume resistivity in Example 5 and Comparative Example 2. 実施例1、2で使用した(2a)鱗片状グラファイトの1200倍の走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。1 is a 1200x scanning electron microscope (SEM) photograph of (2a) flake graphite used in Examples 1 and 2. 実施例1、2で使用した(2a)鱗片状グラファイトの5000倍の走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。1 is a 5,000x scanning electron microscope (SEM) photograph of (2a) flake graphite used in Examples 1 and 2. 比較例1で使用した(2a’)(球形)鱗片状グラファイトの600倍の走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。1 is a 600x scanning electron microscope (SEM) photograph of (2a') (spherical) flake graphite used in Comparative Example 1. 比較例1で使用した(2a’)(球形)鱗片状グラファイトの4000倍の走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。1 is a 4000x scanning electron microscope (SEM) photograph of (2a') (spherical) flake graphite used in Comparative Example 1.

以下、本発明について説明するが、本発明は、以下の具体的形態に限定されるものではなく、技術的思想の範囲内で任意に変形することができる。 The present invention is described below, but is not limited to the specific embodiments below and can be modified as desired within the scope of the technical concept.

本発明の電導性組成物は、以下の(1)及び「(2a)又は(2b)」の炭素質物群をベース材料中に何れも分散状態で含有してなるものであることを特徴とする。
(1)炭素繊維を粉砕して得られる「直径30nm以上1000nm以下であり、かつ、長さ0.2μm以上70μm以下の範囲」に、カーボンナノファイバー全体の50個数%以上が分布しているカーボンナノファイバー群
(2a)鱗片状グラファイトのベーサル面での最大差し渡し長さの数平均値をD1、最小差し渡し長さの数平均値をD2としたとき、D1及びD2が何れも1μm以上300μm以下であって、D1/D2が3以下であり、かつ、鱗片状グラファイトの数平均厚さをdとしたときに、数平均アスペクト比[(D1+D2)/2]/dが10以上の鱗片状グラファイト群
(2b)略球状炭素粒子の最大直径の数平均値をL1、最小直径の数平均値をL2としたとき、L1/L2が3以下の略球状炭素粒子群
The conductive composition of the present invention is characterized in that it contains the following carbonaceous material group (1) and (2a) or (2b) in a dispersed state in a base material.
(1) A group of carbon nanofibers obtained by pulverizing carbon fibers, in which 50% or more by number of all carbon nanofibers are distributed in the range of "diameter 30 nm or more and 1000 nm or less, and length 0.2 μm or more and 70 μm or less." (2a) A group of flake-like graphite in which, when the number average of the maximum diameter length of the basal plane of the scaly graphite is D1 and the number average of the minimum diameter length is D2, both D1 and D2 are 1 μm or more and 300 μm or less, D1/D2 is 3 or less, and when the number average thickness of the scaly graphite is d, the number average aspect ratio [(D1+D2)/2]/d is 10 or more. (2b) A group of approximately spherical carbon particles in which, when the number average of the maximum diameter of the approximately spherical carbon particles is L1 and the number average of the minimum diameter is L2, L1/L2 is 3 or less.

本発明におけるカーボンナノファイバーの長さや直径;該カーボンナノファイバー製造途中の長さや直径;本発明における(1)カーボンナノファイバー群の数平均直径や数平均長さ;本発明における(2a)鱗片状グラファイト群のベーサル面での最大差し渡し長さや最小差し渡し長さの数平均値;本発明における(2b)略球状炭素粒子群の最大直径や最小直径の数平均値;等、長さや平均長さの測定・算出は、走査型電子顕微鏡(SEM)で、無作為に100本選択し、1本ずつその直径と長さを測定して、それらの相加平均をとることによって求める。 The length and diameter of the carbon nanofibers in the present invention; the length and diameter of the carbon nanofibers during production; (1) the number average diameter and number average length of the carbon nanofiber groups in the present invention; (2a) the number average value of the maximum and minimum diameter lengths on the basal surface of the flake graphite groups in the present invention; (2b) the number average value of the maximum and minimum diameters of the roughly spherical carbon particle groups in the present invention; etc., the length and average length are measured and calculated by randomly selecting 100 nanofibers with a scanning electron microscope (SEM), measuring the diameter and length of each nanofiber, and taking the arithmetic mean.

本発明における、直径、長さ、アスペクト比等のサイズと平均サイズは、上記のように測定・算出したものとして定義される。
本発明にけるカーボンナノファイバーは、アスペクト比が大きいので、粒度分布計による測定より、顕微鏡を用いて1本ずつその直径と長さを測定する。自動の粒度分布計では、直径と長さを好適には測定できないので、上記のようにせざるを得ない。
In the present invention, the sizes and average sizes such as diameter, length, aspect ratio, etc. are defined as those measured and calculated as described above.
Since the carbon nanofibers in the present invention have a large aspect ratio, the diameter and length of each fiber are measured using a microscope rather than using a particle size distribution meter. Since the diameter and length cannot be suitably measured using an automatic particle size distribution meter, the above method is the only option.

[(1)カーボンナノファイバー(群)]
本発明における(1)カーボンナノファイバー(群)は、上記した通り、炭素繊維を粉砕して得られる「直径30nm以上1000nm以下であり、かつ、長さ0.2μm以上70μm以下の範囲」に、カーボンナノファイバー全体の50個数%以上が分布しているものであることが必須である。
[(1) Carbon nanofiber(s)]
As described above, the (1) carbon nanofiber (group) in the present invention is essentially one obtained by pulverizing carbon fibers, in which 50% or more of the total carbon nanofibers are distributed in the range of "diameter 30 nm or more and 1000 nm or less, and length 0.2 μm or more and 70 μm or less"

本発明において、「炭素繊維」とは、グラフェン構造を有するあらゆる炭素質物(炭素材)のうち細長いものを言い、カーボンファイバー、カーボンナノファイバー、及び、それらに近似するサイズの炭素質物(炭素材)等が含まれる。また、「炭素繊維」には、グラフェン構造を有する炭素質物(炭素材)のフィラメント10、それを構成する素フィラメント20、該フィラメント10が縦に並列してなるストランド等が含まれる。 In the present invention, "carbon fiber" refers to any long and thin carbonaceous material (carbon material) having a graphene structure, and includes carbon fiber, carbon nanofiber, and carbonaceous materials (carbon materials) of a similar size. In addition, "carbon fiber" includes filaments 10 of carbonaceous materials (carbon materials) having a graphene structure, the elementary filaments 20 that constitute them, and strands in which the filaments 10 are arranged vertically in parallel.

本発明におけるカーボンナノファイバー群は、直径30nm以上1000nm以下であり、かつ、長さ0.2μm以上70μm以下の範囲に、カーボンナノファイバー群全体の50個数%以上が分布しているものである。
上記範囲に全体の50個数%以上が分布していることが必須であるが、好ましくは70個数%以上、より好ましくは80個数%以上、更に好ましくは90個数%以上、特に好ましくは95個数%以上、最も好ましくは98個数%以上が分布しているものである。本発明によれば、上記個数%以上のものは製造することができるので、分散性やそれを含有する成型体や塗料の特性等を考えると分布はシャープなほど好ましいが、生産性等を考えるとブロードでもよい。
The carbon nanofiber group in the present invention has a diameter of 30 nm or more and 1000 nm or less, and 50% or more of the total number of the carbon nanofiber group is distributed in the range of a length of 0.2 μm or more and 70 μm or less.
It is essential that 50% or more of the total is distributed within the above range, but preferably 70% or more, more preferably 80% or more, even more preferably 90% or more, particularly preferably 95% or more, and most preferably 98% or more. According to the present invention, since it is possible to produce particles having the above-mentioned percentage or more, the sharper the distribution, the better in terms of dispersibility and the properties of the molded body and coating material containing the particles, but a broader distribution is acceptable in terms of productivity, etc.

上記「50個数%以上が分布しているカーボンナノファイバー」の直径は、30nm以上1000nm以下であるが、50nm以上850nm以下が好ましく、100nm以上700nm以下が特に好ましい。本発明によれば上記範囲の直径のものならば収率良く製造することができる。
直径が小さ過ぎると、製造が難しくなる場合や、同時に長さも短くなってしまうためにアスペクト比が小さくなってしまう場合等がある。一方、直径が大き過ぎると、使用先での性能が劣ったり、カーボンナノファイバー群の用途が限定されたりする場合がある。
The diameter of the "carbon nanofibers in which 50% or more by number is distributed" is 30 nm to 1000 nm, preferably 50 nm to 850 nm, and particularly preferably 100 nm to 700 nm. According to the present invention, carbon nanofibers having a diameter in the above range can be produced with good yield.
If the diameter is too small, it may be difficult to manufacture, or the length may be too short, resulting in a small aspect ratio, etc. On the other hand, if the diameter is too large, the performance at the intended use may be poor, or the applications of the carbon nanofiber group may be limited.

上記「50個数%以上が分布しているカーボンナノファイバー」の長さは、0.2μm以上70μm以下であるが、1μm以上50μm以下がより好ましく、2μm以上30μm以下が更に好ましく、5μm以上20μm以下が特に好ましい。本発明によれば上記範囲の長さのものならば収率良く製造することができる。
長さが短過ぎると、アスペクト比が小さくなってしまう場合や、使用先(例えば、成型体、塗料等)での性能が劣る場合、カーボンナノファイバー群の用途が限定される場合、凝集を防止し難くなる場合等がある。一方、長さが長過ぎると、カーボンナノファイバー群の用途が限定される場合、アスペクト比を大きく保ったままでの製造が難しくなる場合等がある。
The length of the "carbon nanofibers in which 50% or more by number is distributed" is 0.2 μm to 70 μm, more preferably 1 μm to 50 μm, even more preferably 2 μm to 30 μm, and particularly preferably 5 μm to 20 μm. According to the present invention, carbon nanofibers having a length in the above range can be produced with good yield.
If the length is too short, the aspect ratio may become small, the performance may be poor in the application (e.g., molded body, paint, etc.), the applications of the carbon nanofibers may be limited, it may be difficult to prevent aggregation, etc. On the other hand, if the length is too long, the applications of the carbon nanofibers may be limited, and it may be difficult to manufacture while maintaining a large aspect ratio, etc.

上記は、カーボンナノファイバー群の中の多くの(例えば、50個数%以上、70個数%以上等の)カーボンナノファイバーが分布している直径範囲と長さ範囲から、サイズ分布を特定したものであるが、平均で特定すると、数平均直径は30nm以上1000nm以下であり、数平均長さは0.2μm以上70μm以下であることが好ましい。
言い換えると、本発明の電導性組成物においては、(1)カーボンナノファイバー群に含有されているカーボンナノファイバーの数平均直径が30nm以上1000nm以下であり、かつ、数平均長さが0.2μm以上70μm以下であることが好ましい。
The above size distribution is determined from the diameter and length ranges in which many (e.g., 50% or more by number, 70% or more by number, etc.) carbon nanofibers are distributed within the carbon nanofiber group. When determined on average, it is preferable that the number average diameter is 30 nm or more and 1000 nm or less, and the number average length is 0.2 μm or more and 70 μm or less.
In other words, in the conductive composition of the present invention, it is preferable that (1) the number average diameter of the carbon nanofibers contained in the carbon nanofiber group is 30 nm or more and 1000 nm or less, and the number average length is 0.2 μm or more and 70 μm or less.

数平均直径は、50nm以上850nm以下がより好ましく、100nm以上700nm以下が特に好ましい。
数平均長さは、1μm以上50μm以下がより好ましく、2μm以上30μm以下が更に好ましく、5μm以上20μm以下が特に好ましい。
The number average diameter is more preferably from 50 nm to 850 nm, particularly preferably from 100 nm to 700 nm.
The number average length is more preferably from 1 μm to 50 μm, further preferably from 2 μm to 30 μm, and particularly preferably from 5 μm to 20 μm.

本発明における単離・分散可能なカーボンナノファイバーは、直径と長さが前記範囲であるので(前記範囲が望ましいので)、そのアスペクト比が大きいことが特徴の一つである。
該カーボンナノファイバーの数平均アスペクト比は、3以上200以下が好ましく、5以上160以下がより好ましく、7以上130以下が更に好ましく、15以上100以下が特に好ましく、20以上70以下が最も好ましい。
The carbon nanofibers which can be isolated and dispersed in the present invention have a diameter and length within the above ranges (preferably within the above ranges), and therefore one of their characteristics is that they have a large aspect ratio.
The number average aspect ratio of the carbon nanofibers is preferably 3 or more and 200 or less, more preferably 5 or more and 160 or less, even more preferably 7 or more and 130 or less, particularly preferably 15 or more and 100 or less, and most preferably 20 or more and 70 or less.

アスペクト比が小さ過ぎると、鱗片状グラファイト群(2a)又は略球状炭素粒子群(2b)と併用して、好適に電導度を上げることができない場合がある。また、カーボンナノファイバー群が含有されている、例えば、電導性組成物、成型体、塗膜、塗料等での性能が劣ったり、用途が限定されたりする場合がある。
一方、アスペクト比が大き過ぎると、製造が難しくなる場合、無駄になる場合等がある。
If the aspect ratio is too small, it may not be possible to suitably increase the electrical conductivity when used in combination with the flake graphite group (2a) or the approximately spherical carbon particle group (2b), and the performance of, for example, conductive compositions, molded bodies, coating films, paints, etc., in which the carbon nanofiber group is contained, may be inferior or applications may be limited.
On the other hand, if the aspect ratio is too large, manufacturing may become difficult or the part may be wasted.

ピッチ系炭素繊維を原料とし、乾式粉砕をした後に湿式粉砕をすれば、原料となる炭素繊維の粉砕時に、特異的に縦にきれいに割れる、言い換えれば、長さをあまり短くさせずに、フィラメント10から素フィラメント20を好適に剥離させることができる。本発明では、そのことによって、今までになかった分散可能でありつつ好適なアスペクト比を有するカーボンナノファイバーが得られたが、このアスペクト比が大きいことや好適なサイズ・形状によって、得られたカーボンナノファイバー群が分散された成型体・塗膜や塗料の物性が上がったと推認される。また、鱗片状グラファイト群(2a)又は略球状炭素粒子群(2b)と併用して、好適に電導度を上げることができた。 When pitch-based carbon fibers are used as the raw material and dry-milled and then wet-milled, the raw carbon fibers are specifically and neatly split vertically during milling; in other words, the filaments 20 can be favorably peeled off from the filaments 10 without shortening their length too much. In the present invention, this resulted in carbon nanofibers that are dispersible and have a favorable aspect ratio, which has never been seen before. It is believed that the large aspect ratio and favorable size and shape have improved the physical properties of the molded body, coating film, and paint in which the obtained carbon nanofiber groups are dispersed. In addition, when used in combination with flake graphite groups (2a) or approximately spherical carbon particle groups (2b), the electrical conductivity can be favorably increased.

カーボンナノファイバー群をベース材料に含有・分散させるときには、固体(粉末)で含有させても、一旦分散液として含有させてもよい。
固体(粉末)で存在している場合は、例えば、図7に示したように、カーボンナノファイバー1本ずつ単離可能な状態になっているか、又は、1本ずつの分散が可能な状態になっている。
When the carbon nanofibers are contained/dispersed in the base material, they may be contained in the form of a solid (powder) or may be contained in the form of a dispersion liquid.
When it exists in a solid (powder) form, for example, as shown in FIG. 7, it is in a state in which each carbon nanofiber can be isolated or dispersed individually.

分散液中(塗料中)又は成型体中若しくは塗膜中に存在している場合は、カーボンナノファイバーは実質的に1本ずつの分散状態になっている。なお、後述する素フィラメントにまでは1本ずつに分離可能であるとは限らないが、カーボンナノファイバー1本1本に分散可能ならばよい。「実質的に1本ずつの分散状態」とは、「略1本ずつの分散状態」であり、並列して強く凝集していない状態で、カーボンナノファイバー間にベース材料が入り込んだ状態を言う。
本発明における(1)カーボンナノファイバー群は、上記したような分散性や分散状態にすることが可能である。
When present in a dispersion (paint), molded body, or coating, the carbon nanofibers are substantially dispersed individually. Although it is not necessarily possible to separate the carbon nanofibers into individual filaments as described below, it is sufficient if the carbon nanofibers can be dispersed individually. "Substantially dispersed individually" means "dispersed approximately individually," and refers to a state in which the carbon nanofibers are not strongly aggregated in parallel, and the base material is embedded between the carbon nanofibers.
The (1) carbon nanofiber group in the present invention can be made to have the dispersibility and dispersed state as described above.

<(1)カーボンナノファイバー(群)の製造>
本発明における、上記したような形状(直径と長さ)を有するカーボンナノファイバー、及び、上記したような分布を有するカーボンナノファイバー群は、少なくとも、乾式粉砕を行い、それに次いで湿式粉砕することによって得られる。更に、原料となる炭素繊維を特定のものとすることによって、上記形状と分布を有する、(再)分散可能なカーボンナノファイバー群が得られる。
該乾式粉砕の前、上記2種の粉砕の間若しくは途中、又は、該湿式粉砕の後に、必要に応じて他の処理(操作)を加えることも好ましい。また、上記乾式粉砕と上記湿式粉砕は、それぞれ1段階でも2段階以上で行ってもよい。
<(1) Production of Carbon Nanofiber(s)>
In the present invention, the carbon nanofibers having the above-mentioned shape (diameter and length) and the carbon nanofiber group having the above-mentioned distribution are obtained by at least dry pulverization and then wet pulverization. Furthermore, by specifying the carbon fibers as the raw material, the (re)dispersible carbon nanofiber group having the above-mentioned shape and distribution can be obtained.
It is also preferable to add other treatments (operations) as necessary before the dry grinding, between or during the two types of grinding, or after the wet grinding. Moreover, the dry grinding and the wet grinding may each be carried out in one stage or two or more stages.

特に、「ピッチ系炭素繊維を原料とし、乾式粉砕をした後に湿式粉砕をすることによって得られたカーボンナノファイバー群」は、好適にベース材料に分散可能で、分散させた成型体・塗膜若しくは塗料は、後記するように優れた物性を有し、(2a)鱗片状グラファイト群又は(2b)略球状炭素粒子群と併用して、好適に電導度を上げることができる。 In particular, "carbon nanofibers obtained by dry-pulverizing and then wet-pulverizing pitch-based carbon fibers" can be suitably dispersed in a base material, and the molded body, coating film, or paint in which they are dispersed has excellent physical properties as described below, and can be suitably used in combination with (2a) flake graphite or (2b) roughly spherical carbon particles to increase electrical conductivity.

本発明における(1)カーボンナノファイバー群の「特に好ましい製造工程」を以下に示すが、本発明における(1)カーボンナノファイバー群は、下記する「好ましい製造工程」で実際に製造されたもののみに限定される訳ではない。
ただし、本発明における(1)カーボンナノファイバー群は、下記する「好ましい製造方法」で特定した、原料となる炭素繊維(炭素素材)、粉砕方法・粉砕条件、使用する分散剤や界面活性剤等の種類、処理の種類等の製造条件項目を変化させることで製造することができる。
A "particularly preferred manufacturing process" for the (1) carbon nanofiber group of the present invention is described below, but the (1) carbon nanofiber group of the present invention is not limited to only those actually manufactured by the "preferred manufacturing process" described below.
However, the (1) carbon nanofiber group in the present invention can be produced by changing the production condition items such as the raw material carbon fiber (carbon material), the grinding method and grinding conditions, the type of dispersant, surfactant, etc. used, and the type of treatment, which are specified in the "preferred production method" described below.

製造工程については、下記の処理を行う場合は、下記順番で行うことが特に好ましいが、途中に他の処理を挟んでもよい。
すなわち、原料炭素繊維用意、前粉砕、乾式粉砕、加熱処理、湿潤処理、湿式粉砕、凝集防止処理、水除去処理。
Regarding the manufacturing process, when the following processes are carried out, it is particularly preferable to carry out them in the following order, but other processes may be interposed between them.
That is, preparation of raw carbon fiber, pre-grinding, dry grinding, heat treatment, moistening treatment, wet grinding, anti-agglomeration treatment, and water removal treatment.

上記のうち、少なくとも、特定の原料炭素繊維を用意すること、乾式粉砕、及び、湿式粉砕は、本発明における(1)カーボンナノファイバー群を得るために特に重要であり、そうすれば、本発明の電導性組成物、それを有する成型体若しくは塗膜又は塗料等が好適に製造可能である。
上記のうち、前粉砕、加熱処理、湿潤処理、凝集防止処理、水除去処理は、何れも必須ではないが、良好に製造するために、必要に応じて、そのうちの幾つか又は全部を行うことが好ましい。特に加熱処理は、原料がサイジング材等の樹脂を含有するときは行うことが好ましく、原料がサイジング処理等されていないときは行わなくてもよい。
以下、好ましい処理順に各処理工程を説明する。
Of the above, at least preparing specific raw carbon fibers, dry grinding, and wet grinding are particularly important for obtaining the (1) carbon nanofiber group in the present invention, and by doing so, the conductive composition of the present invention, and a molded body or coating film or paint having the same can be suitably produced.
Of the above, pre-grinding, heat treatment, wetting treatment, aggregation prevention treatment, and water removal treatment are not essential, but in order to produce the product satisfactorily, it is preferable to carry out some or all of them as necessary. In particular, heat treatment is preferable when the raw material contains a resin such as a sizing material, but may not be carried out when the raw material has not been subjected to a sizing treatment or the like.
Each processing step will be described below in the order of preferred processing.

<<原料炭素繊維>>
本発明は、粉砕前の炭素繊維(原料の炭素繊維)として、特に限定はないが、ピッチ系炭素繊維を使用することが好ましく、メソフェーズピッチ系炭素繊維を使用することがより好ましく、ランダム型メソフェーズピッチ系炭素繊維を使用することが特に好ましい(図4参照)。
PAN系炭素繊維では、どのような粉砕方法を用いても、直径30nm以上1000nm以下であり、かつ、長さ0.2μm以上70μm以下のカーボンナノファイバー群であって、前記したような高い数平均アスペクト比を有するものは得られ難い。
<<Raw carbon fiber>>
In the present invention, the carbon fibers before pulverization (raw carbon fibers) are not particularly limited, but it is preferable to use pitch-based carbon fibers, more preferably mesophase pitch-based carbon fibers, and particularly preferably random mesophase pitch-based carbon fibers (see FIG. 4).
With PAN-based carbon fibers, it is difficult to obtain a group of carbon nanofibers having a diameter of 30 nm or more and 1000 nm or less and a length of 0.2 μm or more and 70 μm or less, and having the above-mentioned high number average aspect ratio, regardless of the pulverization method used.

また、ピッチ系炭素繊維であっても等方性ピッチ系炭素繊維では、上記サイズ・形状・分布のカーボンナノファイバー群が得られ難い場合がある。 In addition, even if pitch-based carbon fibers are used, it may be difficult to obtain carbon nanofibers with the above size, shape, and distribution if the carbon fibers are isotropic pitch-based carbon fibers.

一方、メソフェーズピッチ系炭素繊維は、その断面形状(すなわち内部形状)から、少なくとも、ラジアル型(図1(左)、図2(b))、ランダム型(図1(中)、図2(a)(a’)、図3)、オニオン型(図1(右)、図2(c))に分類されている。「ランダム型」とは、繊維断面がランダム型になっているものである。そのことから、ランダム型と名付けられた。 Mesophase pitch-based carbon fibers, on the other hand, are classified based on their cross-sectional shape (i.e., internal shape) into at least radial type (Figure 1 (left), Figure 2 (b)), random type (Figure 1 (middle), Figures 2 (a) (a'), Figure 3), and onion type (Figure 1 (right), Figure 2 (c)). A "random type" is one in which the fiber cross section is random. For this reason, it was named random type.

本発明において、メソフェーズピッチ系炭素繊維であっても、ラジアル型メソフェーズピッチ系炭素繊維又はオニオン型メソフェーズピッチ系炭素繊維では、上記サイズ・形状・分布のカーボンナノファイバー群がやや得られ難い場合がある。原料となる炭素繊維として、ラジアル型やオニオン型を用いると、前記形状・形態・分布のものは、好適には得られない場合もあり、特に個数平均アスペクト比が大きいカーボンナノファイバー群が好適には得られない(例えばアスペクト比が3未満のものしか得られない)場合がある。 In the present invention, even if the mesophase pitch-based carbon fiber is a radial type mesophase pitch-based carbon fiber or an onion type mesophase pitch-based carbon fiber, it may be somewhat difficult to obtain a carbon nanofiber group having the above size, shape, and distribution. If a radial type or an onion type is used as the raw carbon fiber, it may not be possible to preferably obtain the above shape, form, and distribution, and in particular, it may not be possible to preferably obtain a carbon nanofiber group having a large number average aspect ratio (for example, only those with an aspect ratio of less than 3 may be obtained).

「上記ランダム型メソフェーズピッチ系炭素繊維を構成するフィラメント」は、棒状又は板状(シート状)の更に小さいサイズのものが集合してできている。例えば、図3では、板状(シート状)のものが縦に集合している。
本明細書では、フィラメント10を構成する該「棒状又は板状(シート状)の更に小さいサイズのもの」を「素フィラメント」20と略記する。
1つの素フィラメント(内で)は、ベンゼン環の縮合したグラフェン構造が同方向を向いて積み重なって1つとなっているか、カーボンナノチューブの1本又は2本以上が同方向を向いて束ねられて1つとなっている、等と考えられる。
The "filaments constituting the random mesophase pitch carbon fiber" are made up of smaller rod-shaped or plate-shaped (sheet-shaped) filaments. For example, in FIG. 3, plate-shaped (sheet-shaped) filaments are vertically assembled.
In this specification, the “smaller rod-shaped or plate-shaped (sheet-shaped) object” that constitutes the filament 10 is abbreviated as “bare filament” 20.
It is thought that within one elementary filament, graphene structures in which benzene rings are condensed are stacked together facing the same direction to form one unit, or one or more carbon nanotubes are bundled together facing the same direction to form one unit, etc.

本発明において原料である炭素繊維は、フィラメント10を構成する該素フィラメント20の数平均厚さ又は数平均太さが、10nm以上200nm以下のものであることが好ましい。より好ましくは15nm以上150nm以下であり、更に好ましくは20nm以上100nm以下であり、特に好ましくは30nm以上70nm以下である。
原料の炭素繊維の素フィラメントのサイズが、上記下限以上であると、鱗片状グラファイト群(2a)又は略球状炭素粒子群(2b)と併用して相乗効果を奏し、好適に電導度を上げる(抵抗値を下げる)ことができる。
一方、上記上限以下であると、そのような素フィラメント20を含有する「フィラメント10や炭素繊維」を原料として用意し易い。
In the present invention, the carbon fiber raw material has a number average thickness or number average thickness of the filaments 20 constituting the filament 10 of preferably 10 nm or more and 200 nm or less, more preferably 15 nm or more and 150 nm or less, even more preferably 20 nm or more and 100 nm or less, and particularly preferably 30 nm or more and 70 nm or less.
When the size of the raw carbon fiber filaments is equal to or larger than the lower limit, a synergistic effect can be achieved by using the raw carbon fiber in combination with the flake graphite group (2a) or the approximately spherical carbon particle group (2b), thereby favorably increasing the electrical conductivity (reducing the resistance value).
On the other hand, when it is equal to or less than the upper limit, it is easy to prepare "filaments 10 or carbon fibers" containing such raw filaments 20 as a raw material.

図8に、メソフェーズピッチ系炭素繊維のフィラメント10の製造工程の概略を示す。ランダム型メソフェーズピッチ系炭素繊維も、図8において、紡糸粘度、ノズル形状、原料ピッチの流動状態等を調整することで得られる。
メソフェーズピッチ系炭素繊維の製造工程には延伸工程が存在しない。紡糸工程で制御されたミクロ構造が、ほぼそのままフィラメント10の結晶構造となり、結晶構造の向きが異なる境界ができ、素フィラメント20が見られる(存在する)ようになる。
8 shows an outline of the manufacturing process for mesophase pitch-based carbon fiber filaments 10. Random mesophase pitch-based carbon fibers can also be obtained by adjusting the spinning viscosity, nozzle shape, flow state of the raw material pitch, etc. in FIG.
The manufacturing process of mesophase pitch-based carbon fiber does not include a drawing process. The microstructure controlled in the spinning process becomes the crystal structure of the filament 10 almost as it is, and a boundary between the crystal structures with different orientations is formed, and the raw filament 20 becomes visible (exists).

図8において、原料となるフィラメント10の太さは、通常4000nm~20000nm、多くは5000nm~12000nmであり、一方、本発明において原料となる炭素繊維フィラメント10中の素フィラメント20の数平均厚さ又は数平均太さは、好ましくは10nm以上200nm以下、より好ましくは15nm以上100nm以下であるので、原料となる炭素繊維において、1本のフィラメント10中に、通常40~700本、殆どの場合60~400本の素フィラメント20が存在している。
結晶構造の向きが異なる境界で、1本の素フィラメント20を分ける(定義する)と、上記本数の素フィラメント20が束ねられて1本のフィラメント10ができている。なお、図8では、概略的に見易いように、前面から見てたまたま3本の素フィラメントで、1本のフィラメントができているように描かれている。
In FIG. 8, the thickness of the raw material filament 10 is usually 4000 nm to 20000 nm, and often 5000 nm to 12000 nm. On the other hand, the number average thickness or number average thickness of the raw filaments 20 in the raw material carbon fiber filament 10 in the present invention is preferably 10 nm or more and 200 nm or less, more preferably 15 nm or more and 100 nm or less. Therefore, in the raw material carbon fiber, one filament 10 contains usually 40 to 700 raw filaments 20, and in most cases 60 to 400 raw filaments 20.
When one elementary filament 20 is divided (defined) at a boundary where the crystal structure orientations are different, the above number of elementary filaments 20 are bundled together to form one filament 10. Note that in Fig. 8, for ease of viewing, it is depicted as if one filament were made up of three elementary filaments when viewed from the front.

本発明において、原料としてランダム型メソフェーズピッチ系炭素繊維を用いるときは、限定はされないが、上記のような態様のものであることが特に好ましい。
本発明における(1)カーボンナノファイバー群の、形状・分布等、及び、そもそもそのような(1)カーボンナノファイバー群ができるか否かを含めて、原料である炭素繊維の種類が何であるかに依存する。
In the present invention, when random mesophase pitch carbon fibers are used as the raw material, the above-mentioned embodiment is particularly preferred, although there are no limitations thereon.
The shape, distribution, etc. of the (1) carbon nanofiber group in the present invention, as well as whether or not such (1) carbon nanofiber group can be formed in the first place, depend on the type of carbon fiber that is the raw material.

<<<本発明のカーボンナノファイバーと素フィラメントの関係>>>
本発明におけるカーボンナノファイバーは、「原料となる上記フィラメントを構成する上記素フィラメント」が2本以上20本以下の範囲で集合して構成されていることが好ましい。より好ましくは3本以上16本以下、特に好ましくは4本以上12本以下である。上記素フィラメントの数は、(1)カーボンナノファイバー群において、カーボンナノファイバー毎に平均を採った値である。
カーボンナノファイバーを製造する際に、該素フィラメントの結晶性や外形等が若干崩れる場合もあるが、それを含めて上記のように「本数」と言う。また、素フィラメントがもともと板状の場合であっても、粉砕後、細長くなるので、上記のように「本数」と言う。
<<<<Relationship between carbon nanofibers and raw filaments according to the present invention>>>
The carbon nanofiber in the present invention is preferably configured by gathering together 2 to 20 "bare filaments constituting the raw filament," more preferably 3 to 16, and particularly preferably 4 to 12. The number of raw filaments is the average value for each carbon nanofiber in the (1) carbon nanofiber group.
When producing carbon nanofibers, the crystallinity and external shape of the filaments may be slightly deformed, but this is also included in the above-mentioned "number of filaments." Even if the filaments are originally plate-shaped, they become elongated after being crushed, and are therefore referred to as the "number of filaments" as above.

<<前粉砕>>
原料となる炭素繊維は、チョップドファイバー形状でも、ミルドファイバー形状でもよいが、チョップドファイバー形状であることが好ましい。ミルドファイバー形状の場合、長さが1μm程度の短いものが多く混在するので、アスペクト比の大きいカーボンナノファイバーを得るために、チョップドファイバー形状であることが好ましい。ミルドファイバー形状の場合、例えば「平均長さ70μm」と言って(公表して)いても、長さが1μm程度の短いものが多く混在する場合がある。
<<Pre-grinding>>
The carbon fiber as the raw material may be in the form of chopped fiber or milled fiber, but is preferably in the form of chopped fiber. In the case of milled fiber, many short fibers with a length of about 1 μm are mixed in, so chopped fiber is preferable in order to obtain carbon nanofibers with a large aspect ratio. In the case of milled fiber, for example, even if it is said (publicly announced) that the "average length is 70 μm," many short fibers with a length of about 1 μm may be mixed in.

限定はされないが、前粉砕で原料となる炭素繊維を、平均で1mm~15mmにすることが好ましく、2mm~10mmにすることがより好ましく、5mm~8mmにすることが特に好ましい。例えば、長繊維ボビンタイプの場合は、前粉砕する必要が生じる場合がある。最初から、上記範囲であれば、前粉砕は行わないことも好ましい。 Although not limited, it is preferable to pre-grind the raw carbon fiber to an average size of 1 mm to 15 mm, more preferably 2 mm to 10 mm, and particularly preferably 5 mm to 8 mm. For example, in the case of long fiber bobbin type, pre-grinding may be necessary. If the size is within the above range from the beginning, it is also preferable not to perform pre-grinding.

前粉砕の粉砕方式は特に限定はなく、市販の乾式粉砕機が何れも使用可能であるが、例えば装置としてカッターミル等が挙げられる。 There are no particular limitations on the grinding method used for pre-grinding, and any commercially available dry grinding machine can be used, such as a cutter mill.

<<乾式粉砕>>
本発明において、「乾式粉砕」は、特に限定はないが、気流式粉砕、カッター式粉砕、又は、「気流式粉砕とカッター式粉砕の両方を同時に行う粉砕」であることが好ましい。「気流式粉砕とカッター式粉砕の両方を同時に行う粉砕」とは、「気流式粉砕機構・機能とカッター式粉砕機構・機能の両方を同時に有しているような粉砕」の意味である。
<<Dry grinding>>
In the present invention, "dry grinding" is not particularly limited, but is preferably airflow grinding, cutter grinding, or "grinding in which both airflow grinding and cutter grinding are performed simultaneously.""Grounding in which both airflow grinding and cutter grinding are performed simultaneously" means "grinding that has both an airflow grinding mechanism/function and a cutter grinding mechanism/function at the same time."

<<<気流式粉砕>>>
気流式粉砕としては、例えば、サイクロンミル等の気流粉砕機や、ジェットミル等を用いた粉砕が挙げられる。
サイクロンミルによる気流式粉砕は、インペラ(回転翼)の回転によって気流を発生させ、気流中に投入された対象物を乾式で粉砕して微粒子を製造するものである。また、ジェットミルによる気流粉砕は、衝突板に対象物を衝突させて対象物を乾式で粉砕して微粒子を製造するものである。
インペラ、回転翼、ブレード、回転刃等の回転体を有さない粉砕機(ジェットミル等)より、それらを有する気流粉砕機や、<<気流式粉砕とカッター式粉砕の両方を同時に行う粉砕>>で後述する粉砕機の方が、湿式粉砕で所定の形状の(1)カーボンナノファイバー群を得るために、「湿式粉砕の前の乾式粉砕」として好ましい。
<<<<Airflow grinding>>>
Examples of the airflow pulverization include pulverization using an airflow pulverizer such as a cyclone mill, and a jet mill.
Airflow pulverization using a cyclone mill produces an airflow by rotating an impeller (rotating blade) and pulverizes the object thrown into the airflow in a dry state to produce fine particles, while airflow pulverization using a jet mill produces fine particles by colliding the object with a collision plate in a dry state to pulverize the object.
In order to obtain (1) carbon nanofiber groups of a predetermined shape by wet grinding, an airflow grinder having a rotating body such as an impeller, rotor, blade, or rotary blade (such as a jet mill) or a grinder described later in <<Grinding performing both airflow grinding and cutter grinding simultaneously>>> is preferable as the "dry grinding before wet grinding".

サイクロンミルとしては、市販されている装置も好適に使用できる。市販品としては、例えば、株式会社静岡プラント製のサイクロンミル、静岡製機株式会社製のサイクロンミル、株式会社西村機械製作所製のスーパーパウダーミル、三庄インダストリー株式会社製のトルネードミル、古河産機システムズ株式会社製のドリームミル等が挙げられる。 As the cyclone mill, commercially available devices can also be suitably used. Examples of commercially available products include the Cyclone Mill manufactured by Shizuoka Plant Co., Ltd., the Cyclone Mill manufactured by Shizuoka Seiki Co., Ltd., the Super Powder Mill manufactured by Nishimura Machinery Manufacturing Co., Ltd., the Tornado Mill manufactured by Sansho Industry Co., Ltd., and the Dream Mill manufactured by Furukawa Industrial Machinery Systems Co., Ltd.

上記サイクロンミルの構造は、特に限定はないが、1個又は2個以上のインペラを有し、該インペラが発生させる旋回気流によって主に粉砕対象物同士を衝突させて粉砕するものであることが、前記気流粉砕機を使用することによる前記効果を奏し易い;金属コンタミが非常に少ない;等の点から特に好ましい。 The structure of the cyclone mill is not particularly limited, but it is particularly preferred that the cyclone mill has one or more impellers and crushes the materials to be crushed by colliding them with each other using the swirling air current generated by the impeller, as this makes it easier to achieve the effects of using the air current crusher; there is very little metal contamination; etc.

ジェットミルとしては、市販されている装置も好適に使用できる。市販しているメーカーとしては、例えば、株式会社セイシン企業、ホソカワミクロン株式会社、日本ニューマチック株式会社、日清エンジニアリング株式会社が挙げられる。 Commercially available jet mills can also be used. Commercially available manufacturers include, for example, Seishin Enterprise Co., Ltd., Hosokawa Micron Corporation, Nippon Pneumatic Co., Ltd., and Nisshin Engineering Inc.

<<<カッター式粉砕>>>
また、カッター式粉砕としては、例えば、クラッシャーミル、ピンミル、カッターミル、ハンマーミル、軸流ミル等を用いた粉砕が挙げられる。
<<<<Cutter-type crushing>>>
Examples of cutter-type pulverization include pulverization using a crusher mill, a pin mill, a cutter mill, a hammer mill, an axial flow mill, and the like.

<<<気流式粉砕とカッター式粉砕の両方を同時に行う粉砕>>>
本発明における乾式粉砕としては、気流式粉砕とカッター式粉砕の両方を同時に行う粉砕であることが特に好ましい。
特に、本発明における乾式粉砕は、ブレードを有し、剪断と衝撃とを与える乾式粉砕機で行うことが好ましい。又は、「ブレードによる剪断と衝撃」とを加える乾式粉砕機で行うことが好ましい。
かかる乾式粉砕機の一例の概略図を図9に示す。
<<<<Crushing using both airflow and cutter crushing at the same time>>>
As the dry pulverization in the present invention, pulverization in which both airflow pulverization and cutter pulverization are carried out simultaneously is particularly preferred.
In particular, the dry grinding in the present invention is preferably carried out using a dry grinder having a blade and capable of applying shear and impact, or is preferably carried out using a dry grinder that applies "shear and impact by a blade".
A schematic diagram of an example of such a dry grinding machine is shown in FIG.

ジェットミル、サイクロンミル、トルネードミル、ドリームミル(登録商標)等の「インペラ等で粉砕させない全気流式粉砕機」の場合は、原料によっては、乾式粉砕の段階で直径が小さくなり過ぎる等のために、次の湿式粉砕でアスペクト比が小さくなり過ぎる(丸い形状になる)場合もあるため、限定はされないが、湿式粉砕の前に行う粉砕としては、あまり向かない場合もある。 In the case of "full airflow mills that do not use impellers for grinding" such as jet mills, cyclone mills, tornado mills, and Dream Mills (registered trademark), depending on the raw material, the diameter may become too small during the dry grinding stage, resulting in an aspect ratio that is too small (leading to a round shape) during the subsequent wet grinding. This means that, although not limited to this, they may not be very suitable for grinding prior to wet grinding.

乾式粉砕する場合の雰囲気温度又は設定温度は、特に限定はなく使用する装置の使用方法に従えばよいが、好ましくは0℃以上50℃以下、特に好ましくは5℃以上35℃以下である。
また、インペラ回転数も、使用する装置の使用方法に従えばよいが、好ましくは4000rpm以上20000rpm以下、特に好ましくは8000rpm以上15000rpm以下である。
The ambient temperature or set temperature in dry grinding is not particularly limited and may be in accordance with the method of use of the apparatus used, but is preferably 0°C or higher and 50°C or lower, and particularly preferably 5°C or higher and 35°C or lower.
The impeller rotation speed may also be determined in accordance with the method of use of the device used, but is preferably 4,000 rpm or more and 20,000 rpm or less, and particularly preferably 8,000 rpm or more and 15,000 rpm or less.

上記したような装置を用いて、上記した粉砕方法で、数平均長さが100μm以下になるまで乾式粉砕した後に、次の工程に供されることが好ましい。
100μm以下になるまで乾式粉砕してから湿式粉砕をすることによって、カーボンナノファイバーの、直径、長さ、アスペクト比、形状分布等が前記した必須の範囲又は好適な範囲に収まり易くなる。
It is preferable to use the above-mentioned apparatus and the above-mentioned grinding method to dry grind the material until the number average length is 100 μm or less, and then to provide the material for the next step.
By dry-pulverizing the carbon nanofibers to a particle size of 100 μm or less and then wet-pulverizing the carbon nanofibers, the diameter, length, aspect ratio, shape distribution, etc., tend to fall within the essential or preferred ranges described above.

乾式粉砕によって、数平均長さを100μm以下にしておくことが好ましいが、より好ましくは5μm以上70μm以下、更に好ましくは7μm以上50μm以下、特に好ましくは10μm以上40μm以下にしておくことが望ましい。
乾式粉砕後の数平均長さが長過ぎると、次の工程である湿式粉砕で、該湿式粉砕の条件を調整しても、最終的にカーボンナノファイバーの直径や長さが、前記した範囲に入り難い場合がある。
一方、乾式粉砕後の長さが短過ぎると、湿式粉砕後にカーボンナノファイバーの長さがそれ以上にはなり得ないので、最終的にカーボンナノファイバーの長さや個数平均アスペクト比が前記した好ましい範囲になり難い場合等がある。特に、最終的に得られるカーボンナノファイバーのアスペクト比が小さくなり過ぎる場合がある。
The number average length is preferably adjusted by dry grinding to 100 μm or less, more preferably 5 μm to 70 μm, further preferably 7 μm to 50 μm, and particularly preferably 10 μm to 40 μm.
If the number average length after dry grinding is too long, it may be difficult to achieve a final diameter and length of the carbon nanofiber within the above-mentioned range in the subsequent wet grinding step, even if the conditions for the wet grinding are adjusted.
On the other hand, if the length after dry pulverization is too short, the length of the carbon nanofibers after wet pulverization cannot be longer than that, and therefore it may be difficult for the final length and number-average aspect ratio of the carbon nanofibers to fall within the above-mentioned preferred ranges, etc. In particular, the aspect ratio of the final carbon nanofibers may be too small.

乾式粉砕後の数平均直径については、そもそも乾式粉砕のみでは小さくし難く、すなわちアスペクト比が大きくなるように粉砕し難く、また、乾式粉砕で無理に直径を小さくしてしまっては、長さも短くなってしまい、湿式粉砕後の最終的なアスペクト比が好適な範囲に収まり難くなる。
乾式粉砕後の直径は、3000nm以上が好ましく、5000nm以上15000nm以下がより好ましく、7000nm以上12000nm以下が特に好ましい。この範囲になるように乾式粉砕を行っておくことが望ましい。
Regarding the number average diameter after dry milling, it is difficult to make it small by dry milling alone, that is, it is difficult to mill so as to increase the aspect ratio. Furthermore, if the diameter is forcibly reduced by dry milling, the length also becomes shorter, and it becomes difficult to keep the final aspect ratio after wet milling within a suitable range.
The diameter after dry pulverization is preferably 3000 nm or more, more preferably 5000 nm to 15000 nm, and particularly preferably 7000 nm to 12000 nm. It is desirable to carry out dry pulverization so that the diameter falls within this range.

乾式粉砕後の数平均アスペクト比は、特に限定はないが、10以下であることが好ましく、より好ましくは1.2以上7以下、特に好ましくは1.5以上5以下である。
乾式粉砕によっては、そもそも平均アスペクト比を上記上限より大きくし難い。すなわち、平均アスペクト比を上記上限より大きくできる程度に平均繊維径を小さくし難い。
本発明において、乾式粉砕によって、数平均長さを、好ましくは100μm以下にしておき、比較的大きな直径や比較的小さな数平均アスペクト比にしておいても、或いは、しておくことによって、後の湿式粉砕によって、最終的に前記したような、好適な「直径や長さ、大きな数平均アスペクト比」のカーボンナノファイバー群が得られることを見出した。
The number average aspect ratio after dry grinding is not particularly limited, but is preferably 10 or less, more preferably 1.2 or more and 7 or less, and particularly preferably 1.5 or more and 5 or less.
In the dry grinding, it is difficult to increase the average aspect ratio above the upper limit, i.e., it is difficult to reduce the average fiber diameter to a degree that allows the average aspect ratio to be increased above the upper limit.
In the present invention, it has been found that by performing dry pulverization, the number average length is preferably set to 100 μm or less, and a relatively large diameter and a relatively small number average aspect ratio are achieved, or by performing this in the same manner, a group of carbon nanofibers having the above-mentioned suitable "diameter, length, and large number average aspect ratio" can be finally obtained by the subsequent wet pulverization.

<<加熱処理>>
本発明の電導性組成物は、前記(1)カーボンナノファイバー群が、粉砕前の原料である炭素繊維に混在する混在樹脂を実質的に有さないものであることが好ましい。
ここで、混在樹脂を有する場合とは、例えば、原料である炭素繊維にサイジング剤等が含まれている場合等が挙げられる。すなわち、上記混在樹脂としては、限定はないが、例えばサイジング剤等が挙げられる。
<<Heat treatment>>
In the conductive composition of the present invention, the (1) carbon nanofiber group is preferably substantially free of any resin that is mixed in the raw carbon fibers before pulverization.
Here, the case where a mixed resin is included includes, for example, a case where a sizing agent or the like is contained in the carbon fiber as a raw material. That is, the mixed resin is not limited, but includes, for example, a sizing agent or the like.

本発明おいては、乾式粉砕物に樹脂が混在している場合、加熱処理を行って該樹脂を除去することが好ましい。
言い換えると、本発明の電導性組成物は、そこに含有される前記(1)カーボンナノファイバー群が、乾式粉砕をした後に湿式粉砕をすることによって得られるものであり、該乾式粉砕と該湿式粉砕の間に加熱処理を行うことで、原料に混在する混在樹脂が除去されたものであることが好ましい。
なお、例えばサイジング剤等の樹脂の混在がない場合には、該加熱処理を省略することができる。
In the present invention, when a resin is present in the dry-ground product, it is preferable to remove the resin by carrying out a heat treatment.
In other words, the conductive composition of the present invention contains the (1) carbon nanofiber group obtained by dry grinding and then wet grinding, and it is preferable that a heat treatment is performed between the dry grinding and the wet grinding to remove any resins present in the raw materials.
In addition, when no resin such as a sizing agent is mixed in, the heat treatment can be omitted.

加熱処理の条件は、限定はされないが、例えば、炉の温度320℃~480℃で、5分~15分間加熱し、樹脂の含有を、好ましくは0.1質量%以下に、特に好ましくは0.01質量%以下にまでする。前記「混在樹脂を実質的に有さない」とは、(上記加熱処理等をして)上記含有量以下にした状態のことを言う。
該加熱処理をすることで、好ましくは、乾式粉砕の後であって湿式粉砕の前に該加熱処理をすることで、後の工程である(湿潤処理を行う場合は)湿潤処理や湿式粉砕の際に使用する湿潤剤や界面活性剤が有する粉砕・分散効果が上がる。
The conditions for the heat treatment are not limited, but for example, the material is heated in a furnace at a temperature of 320° C. to 480° C. for 5 to 15 minutes, and the resin content is reduced to preferably 0.1% by mass or less, and particularly preferably 0.01% by mass or less. The term "substantially free of mixed resins" refers to a state in which the resin content is reduced to the above-mentioned level (by the above-mentioned heat treatment, etc.).
By carrying out the heat treatment, preferably after dry grinding and before wet grinding, the grinding and dispersion effects of the wetting agent or surfactant used in the subsequent wet treatment or wet grinding step (if wet treatment is performed) are improved.

<<湿潤処理>>
限定はされないが、更に湿潤処理をすることが好ましい。好ましくは乾式粉砕後又は加熱処理後に湿潤処理をすることが特に好ましい。
該湿潤処理は、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、又は、両性界面活性剤を含有する水溶液に、上記で得られたものを浸漬することも好ましい。該界面活性剤は、後の湿式粉砕でも好適に使用できる。
<<Wet Treatment>>
Although not limited thereto, it is preferable to further carry out a moistening treatment, and it is particularly preferable to carry out the moistening treatment after the dry grinding or heat treatment.
The wet treatment is preferably carried out by immersing the product obtained above in an aqueous solution containing an anionic surfactant, a cationic surfactant, or an amphoteric surfactant, which can also be suitably used in the subsequent wet grinding.

上記陰イオン界面活性剤は、高分子陰イオン界面活性剤(「高分子」にはオリゴマーも含まれる)であることが好ましく、酸基を有する(共)重合物の、アルカリ金属塩、アンモニウム塩、アルキルアンモニウム塩、アルキロールアンモニウム塩等であることがより好ましい。
上記した陰イオン界面活性剤は、単独で用いてもよく、複数種類を併用してもよい。
The anionic surfactant is preferably a polymeric anionic surfactant ("polymer" also includes oligomers), and more preferably an alkali metal salt, ammonium salt, alkylammonium salt, alkylolammonium salt, or the like, of a (co)polymer having an acid group.
The above-mentioned anionic surfactants may be used alone or in combination of two or more kinds.

上記「酸基を有する(共)重合物」は、(メタ)アクリル酸の(共)重合物、(無水)フタル酸の(共)重合物、ビニルベンゼンスルホン酸の(共)重合物、及び、ナフタレンスルホン酸の(共)縮合物からなる群より選ばれた少なくとも1種以上の(共)重合物であることが特に好ましい。ここで、「(共)」、「(メタ)」、「(無水)」と言う記載は、括弧がある場合もない場合も含むことを示す。共重合物の場合の共重合モノマーとしては、特に限定はないが、(メタ)アクリル酸アルキルエステル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステル、スチレン、酢酸ビニル等が挙げられる。
ナフタレンスルホン酸の(共)縮合物とは、ホルムアルデヒド等のアルデヒドで環を結合したものが挙げられる。共縮合物の場合の共縮合モノマーとしては、フェノール、クレゾール、ナフトール等が挙げられる。
The above-mentioned "(co)polymer having an acid group" is particularly preferably at least one (co)polymer selected from the group consisting of (co)polymers of (meth)acrylic acid, (co)polymers of (anhydride) phthalic acid, (co)polymers of vinylbenzenesulfonic acid, and (co)condensates of naphthalenesulfonic acid. Here, the terms "(co)", "(meth)", and "(anhydride)" refer to the presence or absence of parentheses. In the case of copolymers, the copolymerizing monomer is not particularly limited, and examples thereof include (meth)acrylic acid alkyl esters, (meth)acrylic acid hydroxyalkyl esters, styrene, and vinyl acetate.
The (co)condensation product of naphthalenesulfonic acid includes those in which the rings are bonded with an aldehyde such as formaldehyde, etc. In the case of the co-condensation product, examples of the co-condensation monomer include phenol, cresol, naphthol, etc.

また、上記陽イオン界面活性剤は、第四級アンモニウムが親水基である界面活性剤であることが好ましく、第四級アンモニウムの「N」への置換基としては、特に限定はないが、ステアリル基、パルミチル基、ドデシル基、メチル基、ベンジル基、ブチル基等の(置換基を有していてもよい)アルキル基等が好ましい。また、炭素数が12個以上の長鎖アルキル基がより好ましい。
対アニオンとしては、特に限定はないが、塩素イオン、臭素イオン等のハロゲンイオンが特に好ましい。
The cationic surfactant is preferably a surfactant in which quaternary ammonium is a hydrophilic group, and the substituent on the "N + " of the quaternary ammonium is not particularly limited, but is preferably an alkyl group (which may have a substituent) such as a stearyl group, a palmityl group, a dodecyl group, a methyl group, a benzyl group, a butyl group, etc. Furthermore, a long-chain alkyl group having 12 or more carbon atoms is more preferable.
The counter anion is not particularly limited, but a halogen ion such as a chloride ion or a bromide ion is particularly preferred.

両性界面活性剤としては、アルキルベタイン型、脂肪酸アミドプロピルベタイン型、アルキルイミダゾール型、アミノ酸型、アミンオキシド型等が挙げられる。 Examples of amphoteric surfactants include alkyl betaine type, fatty acid amidopropyl betaine type, alkyl imidazole type, amino acid type, and amine oxide type.

中でも、陰イオン界面活性剤又は両性界面活性剤を用いることが好ましい。
界面活性剤の含有量、及び、水系の分散媒中の(乾式粉砕後の)炭素繊維の含有量は、下記する<湿式粉砕>の数値範囲と同様である。
Among these, it is preferable to use an anionic surfactant or an amphoteric surfactant.
The content of the surfactant and the content of the carbon fibers (after dry grinding) in the aqueous dispersion medium are in the same range as the numerical range of <wet grinding> described below.

界面活性剤を用いることによって、更には、上記した好ましい陰イオン界面活性剤又は両性界面活性剤を用いることによって、炭素繊維を縦に解く効果を奏し、長さを長いまま保ちつつ直径を細くすることができ、平均アスペクト比の大きなカーボンナノファイバー(群)を得ることができる。 By using a surfactant, and in particular the preferred anionic or amphoteric surfactants described above, the carbon fibers can be unraveled vertically, reducing the diameter while maintaining a long length, resulting in carbon nanofibers (groups) with a large average aspect ratio.

<<湿式粉砕>>
本発明における(1)カーボンナノファイバー群の製造法としては、乾式粉砕の後に湿式粉砕をすることが好ましい。該湿式粉砕は、特に限定はされないが、ビーズミル粉砕又はボールミル粉砕であることが好ましい。界面活性剤が存在している水系媒体中で行うビーズミル粉砕又はボールミル粉砕であることが特に好ましい。
なお、乾式粉砕と湿式粉砕の間には、上記した加熱処理、湿潤処理等の「他の処理」を挟んでもよい。「他の処理」としては、更に、予備混合、予備調液等が挙げられる。
<<Wet grinding>>
In the present invention, the method for producing the carbon nanofiber group (1) is preferably a method for performing wet pulverization after dry pulverization. The wet pulverization is not particularly limited, but is preferably bead mill pulverization or ball mill pulverization. Bead mill pulverization or ball mill pulverization performed in an aqueous medium in the presence of a surfactant is particularly preferable.
Between the dry milling and the wet milling, the above-mentioned "other treatments" such as heat treatment and wet treatment may be performed. The "other treatments" further include premixing, preliminarily preparing a solution, and the like.

上記界面活性剤としては、上記湿潤処理をした場合であっても、上記湿潤処理をしなかった場合であっても、何れの場合でも、上の<湿潤処理>の項で記載した界面活性剤が挙げられる。
好ましい界面活性剤も同様のものが挙げられる。すなわち、<湿潤処理>の項で上記したような、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、又は、両性界面活性剤が好ましいものとして挙げられる。なお、湿潤処理の際に用いた界面活性剤をそのまま湿式粉砕において用いてもよいし、湿式粉砕の際に、新たに配合したり、追加したり、湿潤処理のときとは異なる別種類の界面活性剤を配合したりすることができる。
The surfactant may be any of those described in the <Wetting Treatment> section above, whether the wetting treatment is performed or not.
The same surfactants are also preferred. That is, the anionic surfactants, cationic surfactants, or amphoteric surfactants as described above in the section on <Wet Treatment> are preferred. The surfactant used in the wet treatment may be used as is in the wet grinding, or a new surfactant may be added or a different surfactant from that used in the wet treatment may be added during the wet grinding.

界面活性剤の使用量は、特に限定はないが、粉砕・分散の対象である炭素繊維(粉砕途中のカーボンナノファイバー)100質量部に対して、(界面活性剤を2種以上併用するときはその合計量として)、好ましくは0質量部以上100質量部以下であり、より好ましくは0質量部以上50質量部以下であり、特に好ましくは0質量部以上10質量部以下である。
界面活性剤の使用量が多過ぎると、炭素繊維が縦に解けていく途中で凝集を招く場合がある。その結果、カーボンナノファイバーが凝集した状態の分散液になるので、対象物に付与した場合、得られたものの物性に影響が出る場合等がある。
The amount of the surfactant used is not particularly limited, but is preferably 0 parts by mass or more and 100 parts by mass or less, more preferably 0 parts by mass or more and 50 parts by mass or less, and particularly preferably 0 parts by mass or more and 10 parts by mass or less (when two or more types of surfactants are used in combination, the total amount) relative to 100 parts by mass of the carbon fibers (carbon nanofibers in the process of being ground) to be ground and dispersed.
If too much surfactant is used, the carbon fibers may aggregate as they are unraveling vertically. As a result, the carbon nanofibers will be in an aggregated state in the dispersion, which may affect the physical properties of the resulting product when applied to an object.

前記湿潤処理をした場合、湿式粉砕に際しては、新たに界面活性剤を加えてもよいし、該湿潤処理の際に配合してあった界面活性剤をそのまま使用してもよい。
湿式粉砕に際して新たに界面活性剤を加える場合は、湿潤処理の界面活性剤と同一のものでもよいし、異なるものでもよい。
When the above-mentioned wetting treatment is carried out, a new surfactant may be added in wet pulverization, or the surfactant that was mixed in the wetting treatment may be used as it is.
When a surfactant is added during wet grinding, the surfactant may be the same as or different from the surfactant used in the wet treatment.

<<<湿式粉砕の方式・装置・条件>>>
湿式粉砕をすることによって、はじめて、前記したような特定の形状(直径、長さ、アスペクト比)や粒度分布を有しつつ、分散性のある(1)カーボンナノファイバー群を製造することができる。
湿式粉砕の条件は、本発明の前記した特定の形状(直径、長さ、アスペクト比)のカーボンナノファイバー(群)が得られるように調整する。
<<<<Wet grinding method, equipment and conditions>>>
By carrying out wet pulverization, it is possible to produce (1) carbon nanofibers that have the specific shape (diameter, length, aspect ratio) and particle size distribution as described above and are also dispersible.
The conditions of the wet milling are adjusted so as to obtain carbon nanofibers (group) having the above-mentioned specific shape (diameter, length, aspect ratio) of the present invention.

湿式粉砕に用いられる粉砕メディアの材質としては、ガラス、アルミナ、ジルコン(ジルコニア・シリカ系セラミックス)、ジルコニア、金属(スチール)等が好ましいものとして挙げられる。 Preferred materials for the grinding media used in wet grinding include glass, alumina, zircon (zirconia-silica ceramics), zirconia, metal (steel), etc.

ビーズミルを例にすると、用いられるビーズのビーズ径は、0.1mm以上3mm以下が好ましく、0.2mm以上2mm以下がより好ましく、0.3mm以上1mm以下が特に好ましい。
ビーズ径が大き過ぎると、ビーズミル容器内のビーズ個数が減り、接触点が減ることになり、好適に粉砕・分散ができない場合、直径を十分小さく粉砕できない場合等がある。一方、ビーズ径が小さ過ぎると、好適に粉砕・分散できない場合、粉砕に時間がかかり過ぎる場合等がある。
Taking a bead mill as an example, the diameter of the beads used is preferably 0.1 mm or more and 3 mm or less, more preferably 0.2 mm or more and 2 mm or less, and particularly preferably 0.3 mm or more and 1 mm or less.
If the bead diameter is too large, the number of beads in the bead mill container will decrease, and the number of contact points will decrease, which may result in failure to crush and disperse properly, failure to crush to a sufficiently small diameter, etc. On the other hand, if the bead diameter is too small, it may result in failure to crush and disperse properly, or crushing may take too long, etc.

ビーズミルに用いられるビーズ充填率としては、45%以上90%以下が好ましく、55%以上87%以下がより好ましく、65%以上85%以下が特に好ましい。
ビーズ充填率が小さ過ぎると、炭素繊維が縦割れし難くなり、アスペクト比の大きなカーボンナノファイバーができ難い場合等がある。一方、ビーズ充填率が大き過ぎると、ビーズミルの撹拌羽根が回り難くなる場合等がある。
The bead filling rate used in the bead mill is preferably from 45% to 90%, more preferably from 55% to 87%, and particularly preferably from 65% to 85%.
If the bead filling rate is too low, the carbon fibers are less likely to split vertically, and it may be difficult to produce carbon nanofibers with a large aspect ratio, etc. On the other hand, if the bead filling rate is too high, it may be difficult for the stirring blades of the bead mill to rotate, etc.

ビーズミル処理の対象となるスラリー全体に対して、乾式粉砕後の炭素繊維が、1質量%以上20質量%以下が好ましく、3質量%以上15質量%以下がより好ましく、5質量%以上10質量%以下が特に好ましい。 The carbon fiber content after dry grinding is preferably 1% by mass or more and 20% by mass or less, more preferably 3% by mass or more and 15% by mass or less, and particularly preferably 5% by mass or more and 10% by mass or less, of the entire slurry to be subjected to bead mill processing.

上記ビーズミル処理に用いる撹拌羽根の形状は、特に限定はされない。
撹拌羽根(アジテータ)の回転数は、撹拌羽根の差し渡し長さやビーズミルの容量にも依るが、容量2Lの場合に換算して、600rpm以上4500rpm以下が好ましく、800rpm以上4000rpm以下がより好ましく、1000rpm以上3500rpm以下が特に好ましい。
撹拌羽根(アジテータ)の先端の周速度は、撹拌羽根の差し渡し長さにも依るが、直径20cmとして、上記回転数から計算できる範囲が好ましい。具体的には、5m/s以上40m/s以下が好ましく、7m/s以上30m/s以下がより好ましく、9m/s以上20m/s以下が特に好ましい。
The shape of the stirring blade used in the bead mill treatment is not particularly limited.
The rotation speed of the stirring blade (agitator) depends on the span length of the stirring blade and the capacity of the bead mill, but is preferably 600 rpm or more and 4500 rpm or less, more preferably 800 rpm or more and 4000 rpm or less, and particularly preferably 1000 rpm or more and 3500 rpm or less, calculated based on a capacity of 2 L.
The peripheral speed of the tip of the stirring blade (agitator) depends on the span length of the stirring blade, but is preferably within the range that can be calculated from the above rotation speed assuming a diameter of 20 cm. Specifically, it is preferably 5 m/s to 40 m/s, more preferably 7 m/s to 30 m/s, and particularly preferably 9 m/s to 20 m/s.

ビーズミルの粉砕分散の運転方式は、循環式でもバッチ式でもよいが、循環式が好ましい。循環式の場合は、バッチ式のように容器に受け渡しすることがないので、その際に凝集が進んでしまうことがない。
循環式で行う場合、パス回数で微細化の程度が変わってくる。例えば、1パス当たりの滞留時間を長くした場合、処理物のショートパスがないことで、粒度分布はシャープになるが、カーボンナノファイバーのアスペクト比も小さくなってしまう。そのため、例えば、4Lに換算した場合、好ましくは70分以上270分以下、より好ましくは80分以上230分以下、特に好ましくは90分以上180分以下で、循環させてビーズミル処理する。
The operation method of the bead mill for grinding and dispersing may be either a circulation type or a batch type, but the circulation type is preferred. In the case of the circulation type, the material is not transferred to a container as in the batch type, so that aggregation does not progress.
When using a circulation system, the degree of pulverization varies depending on the number of passes. For example, when the residence time per pass is increased, the particle size distribution becomes sharper due to the absence of short passes of the treated material, but the aspect ratio of the carbon nanofibers also becomes smaller. Therefore, for example, when converted to 4L, the bead mill treatment is performed by circulation for preferably 70 minutes or more and 270 minutes or less, more preferably 80 minutes or more and 230 minutes or less, and particularly preferably 90 minutes or more and 180 minutes or less.

湿式処理における温度は、好ましくは0℃以上50℃以下、特に好ましくは5℃以上35℃以下である。ビーズミルは、縦型でも横型でもよい。
また、ビーズミルは、市販の装置も使用できる。市販の装置としては、例えば、ウィリー・エ・バッコーフェン(WAB)社のダイノーミル、ネッチ社(米)のビーズミル等が挙げられる。
The temperature in the wet treatment is preferably from 0° C. to 50° C., particularly preferably from 5° C. to 35° C. The bead mill may be of either a vertical or horizontal type.
In addition, a commercially available bead mill can be used, such as the Dyno Mill by Willy & Bachofen (WAB) and the Bead Mill by Netsch (USA).

1パス当たりの時間(連続運転時間)、パス回数、及び、トータルの時間は、装置構造、スラリー濃度、粉砕分散条件、界面活性剤の種類等に依存する場合があるので、1パス毎に又は湿式粉砕の途中で抜き出し、粒子径分布測定装置、光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡(SEM)等で逐一観察して適宜調節することが好ましい。 The time per pass (continuous operation time), number of passes, and total time may depend on the equipment structure, slurry concentration, grinding and dispersion conditions, type of surfactant, etc., so it is preferable to withdraw the material after each pass or during wet grinding, observe it one by one with a particle size distribution measuring device, optical microscope, scanning electron microscope (SEM), etc., and adjust as appropriate.

前記した「乾式粉砕と湿式粉砕を併用する製造方法」を使用し、前記した範囲で粉砕条件等を適宜調整すれば、直径30nm以上1000nm以下であり、かつ、長さ0.2μm以上70μm以下のカーボンナノファイバー(群)が得られる。 By using the above-mentioned "production method using both dry and wet grinding" and adjusting the grinding conditions etc. appropriately within the above-mentioned range, it is possible to obtain carbon nanofibers (groups) with a diameter of 30 nm to 1000 nm and a length of 0.2 μm to 70 μm.

また、カーボンナノファイバーが、1本ずつ単離可能な状態になっているか、又は、後記するベース材料中で、実質的に1本ずつの分散状態になっている(1)カーボンナノファイバー群が得られる。ここで、「実質的に1本ずつの分散状態」とは、「略1本ずつの分散状態」であり、カーボンナノファイバー同士が並列して密着していない状態で、カーボンナノファイバー間にベース材料が入り込んだ状態を言う。 In addition, a group of carbon nanofibers (1) is obtained in which the carbon nanofibers are in a state in which they can be isolated one by one, or in a state in which they are substantially dispersed one by one in the base material described below. Here, "substantially dispersed one by one" means "dispersed approximately one by one," and refers to a state in which the carbon nanofibers are not in close contact with each other in parallel, and the base material is inserted between the carbon nanofibers.

また、前記した「乾式粉砕と湿式粉砕を併用する製造方法」を使用し、前記した範囲で粉砕条件等を適宜調整すれば、数平均アスペクト比が3以上200以下のカーボンナノファイバー(群)を得ることができる。 In addition, by using the above-mentioned "production method using both dry and wet grinding" and adjusting the grinding conditions, etc. appropriately within the above-mentioned range, it is possible to obtain carbon nanofibers (groups) with a number average aspect ratio of 3 or more and 200 or less.

<<凝集防止処理>>
湿式粉砕した後、限定はされないが、凝集防止処理をすることが特に好ましい。該凝集防止処理は、限定はされないが、(複合)金属キレート化合物、(複合)金属酸化物の微粒子、金属を含有するワックス、(複合)金属イオン水等の凝集防止剤;又は;界面活性剤を配合することによって行うことが好ましい。
該凝集防止処理は、前記した湿式粉砕した直後に行ってもよいし、後記する水除去処理後に行ってもよく、両方の段階で行ってもよい。
<<Anti-aggregation treatment>>
After the wet grinding, it is particularly preferable to carry out an anti-aggregation treatment, although this is not limited thereto. The anti-aggregation treatment is preferably carried out by blending an anti-aggregation agent such as a (composite) metal chelate compound, a (composite) metal oxide fine particle, a wax containing a metal, or a (composite) metal ion water, or a surfactant, although this is not limited thereto.
The aggregation prevention treatment may be carried out immediately after the above-mentioned wet pulverization, or after the water removal treatment described below, or may be carried out at both stages.

凝集防止処理において使用する凝集防止剤としては、上記したような金属含有凝集防止剤が好ましく、(複合)金属キレート化合物がより好ましく、HEDTA、EDTA、PDTA、NTA、エチレンジアミン、ビピリジン、フェナントロリン、ポルフィリン等の金属塩が更に好ましい。
中でも、HEDTA(hydroxyethyl ethylene diamine triacetic acid)、エチレンジアミン四酢酸(EDTA(ethylenediaminetetraacetic acid))、PDTA(1,3-propanediamine tetraacetic acid)、NTA(nitrilo triacetic Acid)等の酢酸誘導体の金属塩等が特に好ましい。
The anti-aggregation agent used in the anti-aggregation treatment is preferably a metal-containing anti-aggregation agent as described above, more preferably a (composite) metal chelate compound, and further preferably a metal salt such as HEDTA, EDTA, PDTA, NTA, ethylenediamine, bipyridine, phenanthroline, or porphyrin.
Among these, metal salts of acetic acid derivatives such as hydroxyethyl ethylene diamine triacetic acid (HEDTA), ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), 1,3-propanediamine tetraacetic acid (PDTA), and nitrilo triacetic acid (NTA) are particularly preferred.

また、凝集防止処理において使用する界面活性剤としては、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、又は、両性界面活性剤が好ましいものとして挙げられ、陰イオン界面活性剤又は両性界面活性剤がより好ましいものとして挙げられる。限定はされないが、特に好ましい具体的界面活性剤としては、前記<湿潤処理>や<湿式粉砕>の項に記載したものと同様のものが挙げられる。 As the surfactant used in the anti-aggregation treatment, an anionic surfactant, a cationic surfactant, or an amphoteric surfactant is preferred, and an anionic surfactant or an amphoteric surfactant is more preferred. Although not limited thereto, particularly preferred specific surfactants include those similar to those described in the above sections on <Wet treatment> and <Wet grinding>.

金属含有凝集防止剤等の凝集防止剤や、界面活性剤については、該凝集防止処理直前の凝集防止対象物の表面状態を勘案してその種類を決定する。
凝集防止剤や界面活性剤の種類が上記であると、分散媒(水)の除去処理工程、その後の経時等で、凝集し難くなり、保存安定性が良くなる。
The types of anti-aggregation agents such as metal-containing anti-aggregation agents and surfactants are determined taking into consideration the surface condition of the object to be prevented from agglomeration immediately before the anti-aggregation treatment.
When the types of the aggregation inhibitor and surfactant are as described above, aggregation is less likely to occur during the removal treatment step of the dispersion medium (water) and over time thereafter, and storage stability is improved.

(複合)金属キレート化合物等の凝集防止剤の使用量は、特に限定はないが、湿式粉砕後のスラリー全体量に対して、0.01質量%以上1質量%以下で加えることが好ましく、0.03質量%以上0.3質量%以下で加えることが特に好ましい。
また、カーボンナノファイバー群と言った凝集防止対象物100質量部に対して、0.01質量部以上5質量部以下で加えておくことも好ましく、0.1質量部以上1質量部以下で加えておくことが特に好ましい。
The amount of the anti-aggregation agent such as a (composite) metal chelate compound to be used is not particularly limited, but is preferably added in an amount of 0.01% by mass or more and 1% by mass or less, and particularly preferably 0.03% by mass or more and 0.3% by mass or less, based on the total amount of the slurry after wet pulverization.
It is also preferable to add 0.01 to 5 parts by mass, and particularly preferably 0.1 to 1 part by mass, per 100 parts by mass of the object to be prevented from agglomerating, such as carbon nanofiber groups.

また、凝集防止処理における界面活性剤の使用量は、特に限定はないが、凝集防止対象物100質量部に対して、界面活性剤を2種以上併用するときはその合計量として、好ましくは0質量部以上10質量部以下、より好ましくは0質量部以上5質量部以下、特に好ましくは0質量部以上1質量部以下である。 The amount of surfactant used in the anti-aggregation treatment is not particularly limited, but when two or more surfactants are used in combination, the total amount is preferably 0 to 10 parts by mass, more preferably 0 to 5 parts by mass, and particularly preferably 0 to 1 part by mass, per 100 parts by mass of the object to be prevented from agglomeration.

凝集防止剤や界面活性剤の使用量が上記範囲であると、分散媒(水)の除去処理工程、その後の経時等で、凝集し難くなり、保存安定性が良くなる。 When the amount of anti-aggregation agent or surfactant used is within the above range, aggregation is less likely to occur during the process of removing the dispersion medium (water) and over time thereafter, improving storage stability.

凝集防止処理中の撹拌は、特に限定はないが、例えば、ハンドミキサー等による撹拌が挙げられる。撹拌速度は、特に限定はないが、300~1200rpmが好ましく、500~1000rpmが特に好ましい。
凝集防止処理の温度は、特に限定はないが、20℃~100℃が好ましく、40℃~90℃がより好ましく、60℃~80℃が特に好ましい。
The stirring during the aggregation prevention treatment is not particularly limited, but may be, for example, stirring with a hand mixer, etc. The stirring speed is not particularly limited, but is preferably 300 to 1200 rpm, and particularly preferably 500 to 1000 rpm.
The temperature for the aggregation prevention treatment is not particularly limited, but is preferably from 20°C to 100°C, more preferably from 40°C to 90°C, and particularly preferably from 60°C to 80°C.

<<水除去処理>>
(1)カーボンナノファイバー群を粉末として得るためには水除去処理を行う。
ただし、ベース材料中に分散させる(1)カーボンナノファイバー群は、湿式粉砕後のスラリーに含有されているカーボンナノファイバー群でもよく、上記凝集防止処理をした後のスラリーに含有されているカーボンナノファイバー群でもよく、該スラリーから水を除去した後の粉末状のカーボンナノファイバー群でもよい。
上記何れの状態の(1)カーボンナノファイバー群であっても、(2a)鱗片状グラファイト又は(2b)略球状炭素粒子と併用し、電導性組成物として、種々の用途に使用することができる。
<<Water removal treatment>>
(1) In order to obtain the carbon nanofiber group as a powder, a water removal process is carried out.
However, the (1) carbon nanofibers dispersed in the base material may be carbon nanofibers contained in a slurry after wet grinding, may be carbon nanofibers contained in a slurry after the above-mentioned anti-aggregation treatment, or may be powdered carbon nanofibers after water is removed from the slurry.
Regardless of whether the (1) carbon nanofiber group is in the above-mentioned state, it can be used in various applications as an electrically conductive composition by combining it with (2a) flake graphite or (2b) approximately spherical carbon particles.

水除去処理における方法は、特に限定はなく、減圧及び/又は昇温によって行うことができる。サイクロン分離回収方法で半ドライアップした後、オーブン内で減圧及び/又は昇温によって水を除去(乾燥)させることが特に好ましい。
水除去処理の温度は、特に限定はないが、40℃~160℃が好ましく、70℃~130℃が特に好ましい。
The method for the water removal treatment is not particularly limited, and the treatment can be carried out by reducing pressure and/or increasing temperature. It is particularly preferred to semi-dry up the mixture by a cyclone separation and recovery method, and then remove (dry) the water by reducing pressure and/or increasing temperature in an oven.
The temperature for the water removal treatment is not particularly limited, but is preferably 40°C to 160°C, and particularly preferably 70°C to 130°C.

更に、界面活性剤を除去するため、400℃程度で焼成することも好ましい。
本発明の製造方法で製造されるカーボンナノファイバー群を構成するカーボンナノファイバーは、該カーボンナノファイバー自体の分散性が良いので、その表面に分散剤や界面活性剤が付着していないものであることも好ましい。
Furthermore, it is also preferable to perform baking at about 400° C. in order to remove the surfactant.
The carbon nanofibers constituting the carbon nanofiber group produced by the production method of the present invention have good dispersibility themselves, so it is also preferable that no dispersant or surfactant is attached to the surface of the carbon nanofibers.

前記した凝集防止処理を、上記水除去処理の後に行うことも好ましい。すなわち、前記した凝集防止剤や界面活性剤を、上記水除去処理の後の、濃縮されたスラリー又は粉末に配合することも好ましい。 It is also preferable to carry out the above-mentioned anti-agglomeration treatment after the above-mentioned water removal treatment. In other words, it is also preferable to mix the above-mentioned anti-agglomeration agent and surfactant into the concentrated slurry or powder after the above-mentioned water removal treatment.

前記(1)カーボンナノファイバー群は、体積抵抗率が2×10-3Ω・cm以下のものであることが好ましく、7×10-4Ω・cm以下のものであることがより好ましく、4×10-4Ω・cm以下のものであることが特に好ましい。
ここで、体積抵抗率は、JIS R 7222 黒鉛素材の物理特性測定方法に従って測定し、そのように測定したものとして定義される。
The (1) carbon nanofiber group preferably has a volume resistivity of 2×10 −3 Ω·cm or less, more preferably 7×10 −4 Ω·cm or less, and particularly preferably 4×10 −4 Ω·cm or less.
Here, the volume resistivity is measured in accordance with JIS R 7222, a method for measuring physical properties of graphite materials, and is defined as the value measured in this manner.

前記製造方法によれば、上記体積抵抗率のもの(電導度のもの)は製造可能である。
そして、上記体積抵抗率の(1)カーボンナノファイバー群は、後記する(2a)鱗片状グラファイト群又は(2b)略球状炭素粒子群と併用することで、相乗的に電導性(特に体積電導度)を上げて、前記した効果を奏し易くできる。言い換えれば、抵抗率(特に体積抵抗率)を下げて、前記した効果を奏し易くできる。
According to the above-mentioned manufacturing method, it is possible to manufacture a material having the above-mentioned volume resistivity (electrical conductivity).
The (1) carbon nanofiber group having the above volume resistivity, when used in combination with the (2a) flake graphite group or the (2b) substantially spherical carbon particle group described below, synergistically increases the electrical conductivity (particularly the volume electrical conductivity) and makes it easier to achieve the above-mentioned effects. In other words, the resistivity (particularly the volume resistivity) can be lowered, making it easier to achieve the above-mentioned effects.

前記製造方法で製造された粉末状の(1)カーボンナノファイバー群は、固形化したものであっても、樹脂エマルジョンや樹脂等のベース材料自体に、容易に分散し凝集せず拡散して電導性組成物を得ることができる。図7に、最終の(1)カーボンナノファイバー群のSEM写真を示す。
該樹脂としては、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂が挙げられ、2液性の熱硬化性樹脂においては、主剤にでも硬化剤にでも良好に分散する。
The powdered (1) carbon nanofiber group produced by the above-mentioned production method, even if solidified, can be easily dispersed in a base material such as a resin emulsion or a resin, and can be diffused without agglomeration to obtain a conductive composition. FIG. 7 shows an SEM photograph of the final (1) carbon nanofiber group.
The resin may be a thermoplastic resin or a thermosetting resin. In the case of a two-component thermosetting resin, the resin disperses well in both the base resin and the curing agent.

[(2a)鱗片状グラファイト群]
本発明の電導性組成物は、以下の(1)及び「(2a)又は(2b)」の炭素質物群をベース材料中に何れも分散状態で含有してなるものであることを特徴とする。
前記した(1)カーボンナノファイバー群
下記する(2a)鱗片状グラファイト群
後記する(2b)略球状炭素粒子群
[(2a) Flake-like graphite group]
The conductive composition of the present invention is characterized in that it contains the following carbonaceous material group (1) and (2a) or (2b) in a dispersed state in a base material.
(1) Carbon nanofiber group described above; (2a) scaly graphite group described below; (2b) roughly spherical carbon particle group described below.

ここで、(2a)鱗片状グラファイト群は、鱗片状グラファイトのベーサル面での最大差し渡し長さの数平均値をD1、最小差し渡し長さの数平均値をD2としたとき、D1及びD2が何れも1μm以上300μm以下であって、D1/D2が3以下であり、かつ、鱗片状グラファイトの数平均厚さをdとしたときに、数平均アスペクト比[(D1+D2)/2]/dが10以上であることが必須である。 Here, (2a) the flake graphite group must have, when the number average value of the maximum diameter length on the basal plane of the flake graphite is D1 and the number average value of the minimum diameter length is D2, both D1 and D2 are 1 μm or more and 300 μm or less, D1/D2 is 3 or less, and when the number average thickness of the flake graphite is d, the number average aspect ratio [(D1+D2)/2]/d is 10 or more.

ここで、上記「最小差し渡し長さ」とは、上記「最大差し渡し長さ」を与える線分の中点を通ることを条件としたベーサル面での最小の差し渡し長さのことを言う。
D1及びD2は、何れも1μm以上300μm以下であることが必須であるが、D1については、2μm以上300μm以下が好ましく、3μm以上100μm以下がより好ましく、4μm以上30μm以下が特に好ましい。
また、D2については、1μm以上100μm以下が好ましく、1.5μm以上50μm以下がより好ましく、2μm以上30μm以下が特に好ましい。
Here, the above-mentioned "minimum diameter length" refers to the minimum diameter length on the basal surface, provided that it passes through the midpoint of the line segment that gives the above-mentioned "maximum diameter length".
It is essential that both D1 and D2 are 1 μm or more and 300 μm or less, but D1 is preferably 2 μm or more and 300 μm or less, more preferably 3 μm or more and 100 μm or less, and particularly preferably 4 μm or more and 30 μm or less.
Moreover, D2 is preferably 1 μm or more and 100 μm or less, more preferably 1.5 μm or more and 50 μm or less, and particularly preferably 2 μm or more and 30 μm or less.

D1/D2は3以下が必須であるが、2以下が好ましく、1.7以下がより好ましく、1.4以下が特に好ましい。 D1/D2 must be 3 or less, but is preferably 2 or less, more preferably 1.7 or less, and particularly preferably 1.4 or less.

dについては、数平均アスペクト比[(D1+D2)/2]/dが下記する範囲を満たすようなdであれば特に限定はないが、3nm以上1000nm以下が好ましく、5nm以上500nm以下がより好ましく、7nm以上300nm以下が特に好ましい。 There are no particular limitations on d, so long as the number-average aspect ratio [(D1+D2)/2]/d satisfies the range below, but d is preferably 3 nm or more and 1000 nm or less, more preferably 5 nm or more and 500 nm or less, and particularly preferably 7 nm or more and 300 nm or less.

数平均アスペクト比[(D1+D2)/2]/dは、10以上が必須であるが、50以上が好ましく、100以上がより好ましく、300以上が更に好ましく、700以上が特に好ましい。 The number average aspect ratio [(D1+D2)/2]/d must be 10 or more, but is preferably 50 or more, more preferably 100 or more, even more preferably 300 or more, and particularly preferably 700 or more.

D1、D2、D1/D2、d、[(D1+D2)/2]/dが上記範囲であれば、前記した(1)カーボンナノファイバー群と併用することで、相乗的に電導性(特に体積電導度)を上げて、前記した効果を奏し易くできる。言い換えれば、抵抗率(特に体積抵抗率)を下げて、前記した効果を奏し易くできる。
具体的には、上記範囲であれば、前記した(1)カーボンナノファイバー群のカーボンナノファイバーの1本1本が、ベーサル面に接触して導通を確保し、それが重なりつつ連なって、全体的に接触して導通することで、相乗的に電導性を上げる(抵抗率を下げる)ことが可能である。
なお、dの下限と、[(D1+D2)/2]/dの上限は、製造のし易さ、入手のし易さ、安定性等からも限定される。
If D1, D2, D1/D2, d, and [(D1+D2)/2]/d are within the above ranges, the combined use with the carbon nanofiber group (1) described above can synergistically increase the electrical conductivity (particularly the volume electrical conductivity) and facilitate the achievement of the above-mentioned effects. In other words, the resistivity (particularly the volume resistivity) can be lowered, and the above-mentioned effects can be easily achieved.
Specifically, within the above range, each carbon nanofiber in the carbon nanofiber group (1) contacts the basal surface to ensure electrical conductivity, and these carbon nanofibers overlap and connect to each other, resulting in overall contact and electrical conductivity, which can synergistically increase electrical conductivity (reduce resistivity).
The lower limit of d and the upper limit of [(D1+D2)/2]/d are also limited by factors such as ease of production, availability, and stability.

鱗片状グラファイト(flake graphite)は、天然の若しくは天然のものを粉砕した鱗片状黒鉛でもよいし、合成のものでもよいし、天然のものを物理的又は化学的に加工したもの(半合成品)でもよい。天然黒鉛の産地は、中国、インド、ブラジル、ウクライナ、日本等、特に限定はない。結晶性が高いものが好ましく、ベーサル面に平行方向と直角方向とで、電導性等の物性に異方性が大きいものが好ましい。 Flake graphite may be natural or crushed natural flake graphite, synthetic, or natural material that has been physically or chemically processed (semi-synthetic product). Natural graphite is produced in a variety of places, including China, India, Brazil, Ukraine, and Japan, but there is no particular limit to where it is produced. Graphite with high crystallinity is preferred, and graphite with large anisotropy in physical properties such as electrical conductivity in the directions parallel and perpendicular to the basal plane is preferred.

(2a)鱗片状グラファイトとしては、天然黒鉛、人造黒鉛、グラフェン等が挙げられ、特に好ましくは、人造黒鉛、グラフェン等が挙げられる。
また、上記要件を満たすものであれば、市販品も使用することができる。
(2a) Examples of the flake graphite include natural graphite, artificial graphite, graphene, etc., and particularly preferred examples include artificial graphite, graphene, etc.
In addition, commercially available products can also be used as long as they meet the above requirements.

(2a)鱗片状グラファイト群は、体積抵抗率が1×10-3Ω・cm以下のものであることが好ましく、5×10-4Ω・cm以下のものであることがより好ましく、1.5×10-4Ω・cm以下のものであることが特に好ましい。上記「(2a)鱗片状グラファイト群の体積抵抗率」は、ベーサル面(A-B面)での測定値である。
ここで、体積抵抗率は、前記「(1)カーボンナノファイバー群」の個所に記載した方法に従って測定し、そのように測定したものとして定義される。
The flake graphite group (2a) preferably has a volume resistivity of 1×10 −3 Ω·cm or less, more preferably 5×10 −4 Ω·cm or less, and particularly preferably 1.5×10 −4 Ω·cm or less. The above "volume resistivity of the flake graphite group (2a)" is a value measured on the basal plane (A-B plane).
Here, the volume resistivity is measured according to the method described in the section "(1) Carbon nanofiber group" above, and is defined as the volume resistivity thus measured.

上記体積抵抗率の(2a)鱗片状グラファイト群は、前記(1)カーボンナノファイバー群と併用することで、相乗的に電導性(特に体積電導度)を上げて、前記した効果を奏し易くできる。言い換えれば、抵抗率(特に体積抵抗率)を下げて、前記した効果を奏し易くできる。 The flake graphite group (2a) with the above volume resistivity, when used in combination with the carbon nanofiber group (1), synergistically increases the electrical conductivity (particularly the volume electrical conductivity), making it easier to achieve the above-mentioned effects. In other words, the resistivity (particularly the volume resistivity) can be lowered, making it easier to achieve the above-mentioned effects.

[(2b)略球状炭素粒子群]
本発明の電導性組成物は、以下の(1)及び「(2a)又は(2b)」の炭素質物群をベース材料中に何れも分散状態で含有してなるものであることを特徴とする。
前記した(1)カーボンナノファイバー群
上記した(2a)鱗片状グラファイト群
下記する(2b)略球状炭素粒子群
[(2b) Nearly spherical carbon particle group]
The conductive composition of the present invention is characterized in that it contains the following carbonaceous material group (1) and (2a) or (2b) in a dispersed state in a base material.
The above-mentioned (1) carbon nanofiber group, the above-mentioned (2a) scaly graphite group, and the below-mentioned (2b) roughly spherical carbon particle group.

ここで、(2b)略球状炭素粒子群は、略球状炭素粒子の最大直径の数平均値をL1、最小直径の数平均値をL2としたとき、L1/L2が3以下であることが必須である。 Here, (2b) the approximately spherical carbon particle group must have an L1/L2 ratio of 3 or less, where L1 is the number average value of the maximum diameter of the approximately spherical carbon particles and L2 is the number average value of the minimum diameter.

ここで、上記「最小直径」とは、上記「最大直径」を与える線分の中点を通ることを条件とした最小の直径(差し渡し長さ)のことを言う。 The "minimum diameter" refers to the smallest diameter (diameter) that passes through the midpoint of the line segment that gives the "maximum diameter" above.

L1は、5nm以上200nm以下がより好ましく、10nm以上100nm以下が特に好ましい。
L2は、5nm以上100nm以下が好ましく、10nm以上70nm以下がより好ましく、20nm以上50nm以下が特に好ましい。
L1 is more preferably 5 nm or more and 200 nm or less, and particularly preferably 10 nm or more and 100 nm or less.
L2 is preferably 5 nm or more and 100 nm or less, more preferably 10 nm or more and 70 nm or less, and particularly preferably 20 nm or more and 50 nm or less.

L1/L2は3以下が必須であるが、2以下が好ましく、1.7以下がより好ましく、1.4以下が特に好ましい。 L1/L2 must be 3 or less, but is preferably 2 or less, more preferably 1.7 or less, and particularly preferably 1.4 or less.

L1、L2、L1/L2が上記範囲であれば、前記した(1)カーボンナノファイバー群と併用することで、相乗的に電導性(特に体積電導度)を上げて、前記した効果を奏し易くできる。言い換えれば、抵抗率(特に体積抵抗率)を下げて、前記した効果を奏し易くできる。
具体的には、上記範囲であれば、前記した(1)カーボンナノファイバー群のカーボンナノファイバー同士が、略球状炭素粒子を介して接触し、直接接触していないカーボンナノファイバー群のカーボンナノファイバーを繋いで導通を確保し、連なって接続することで、相乗的に電導性を上げる(抵抗率を下げる)。
If L1, L2, and L1/L2 are within the above ranges, the combined use with the carbon nanofiber group (1) described above can synergistically increase the electrical conductivity (particularly the volume electrical conductivity) and facilitate the achievement of the above-mentioned effects. In other words, the resistivity (particularly the volume resistivity) can be lowered, and the above-mentioned effects can be easily achieved.
Specifically, within the above range, the carbon nanofibers in the carbon nanofiber group as described above (1) are in contact with each other via the approximately spherical carbon particles, and the carbon nanofibers in the carbon nanofiber group that are not in direct contact are connected to ensure conductivity, and the carbon nanofibers are connected in a series, thereby synergistically increasing the electrical conductivity (reducing the resistivity).

略球状炭素粒子は、天然のものでもよいし、合成のものでもよいし、天然のものを要すれば粉砕し物理的又は化学的に加工したもの(半合成品)でもよい。また、鱗片状グラファイトを物理的又は化学的に球状化したものでもよい。天然由来のものの場合、産地等は、特に限定はない。 The roughly spherical carbon particles may be natural or synthetic, or may be natural particles that have been crushed and physically or chemically processed (semi-synthetic products) if necessary. They may also be flake graphite that has been physically or chemically spheroidized. In the case of naturally derived particles, there are no particular limitations on the place of origin, etc.

(2b)略球状炭素粒子群としては、ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ケッチェンブラック等が挙げられ、特に好ましくは、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等が挙げられる。
また、上記要件を満たすものであれば、市販品も使用することができる。市販品としては、(高)導電性カーボンブラック等として市販されているものが好ましく、具体的には、例えば、ケッチェンブラック等が挙げられる。
(2b) Examples of the roughly spherical carbon particles include furnace black, channel black, acetylene black, thermal black, and ketjen black, and particularly preferred are ketjen black and acetylene black.
In addition, commercially available products can be used as long as they satisfy the above requirements. As commercially available products, those commercially available as (highly) conductive carbon black and the like are preferable, and specific examples thereof include Ketjen Black and the like.

上記体積抵抗率の(2b)略球状炭素粒子群は、前記(1)カーボンナノファイバー群と併用することで、相乗的に電導性(特に体積電導度)を上げて、前記した効果を奏し易くできる。言い換えれば、抵抗率(特に体積抵抗率)を下げて、前記した効果を奏し易くできる。 The (2b) roughly spherical carbon particle group having the above volume resistivity, when used in combination with the (1) carbon nanofiber group, synergistically increases the electrical conductivity (particularly the volume electrical conductivity) and makes it easier to achieve the above-mentioned effects. In other words, the resistivity (particularly the volume resistivity) can be lowered, making it easier to achieve the above-mentioned effects.

[ベース材料]
本発明の電導性組成物では、ベース材料は、特に限定はされず、具体的には、樹脂等の有機物;ガラス、セラミックス、金属、合金等の無機物;等が挙げられる。
<ベース樹脂>
特に好ましいベース材料は、樹脂であり、該樹脂としては、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂が挙げられる。
[Base material]
In the conductive composition of the present invention, the base material is not particularly limited, and specific examples thereof include organic materials such as resins; and inorganic materials such as glass, ceramics, metals, and alloys.
<Base resin>
A particularly preferred base material is a resin, and the resin may be a thermoplastic resin or a thermosetting resin.

該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、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、熱可塑性ポリウレタン、ポリテトラフルオロエチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、アクリロニトリルスチレン樹脂、(メタ)アクリル樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、(変性)ポリフェニレンエーテル、ポリエステル、環状ポリオレフィン、ポリフェニレンスルファイド、ポリテトラフロロエチレン、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリアリレート、ポリエーテルエーテルケトン、熱可塑性ポリイミド、及び、ポリアミドイミドからなる群より選ばれた1種以上の熱可塑性樹脂であることが特に好ましい。 The thermoplastic resin is particularly preferably one or more thermoplastic resins selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, polyvinyl acetate, thermoplastic polyurethane, polytetrafluoroethylene, acrylonitrile butadiene styrene resin, acrylonitrile styrene resin, (meth)acrylic resin, polyamide, polyacetal, polycarbonate, (modified) polyphenylene ether, polyester, cyclic polyolefin, polyphenylene sulfide, polytetrafluoroethylene, polysulfone, polyether sulfone, polyarylate, polyether ether ketone, thermoplastic polyimide, and polyamide imide.

樹脂が樹脂エマルジョンの形態になっているときは、該樹脂としては、限定はされないが、例えば、(メタ)アクリル系樹脂、スチレン・(無水)マレイン酸樹脂、ウレタン樹脂等が、特に炭素質物群分散性が良いものとして挙げられる。 When the resin is in the form of a resin emulsion, the resin is not limited, but examples thereof include (meth)acrylic resins, styrene-maleic anhydride (anhydride) resins, and urethane resins, which are particularly good at dispersing carbonaceous materials.

本発明における前記したカーボンナノファイバー(群)は、熱可塑性樹脂に好適に分散されて、他のカーボンナノファイバー(群)に比べて、前記したように、熱的・機械的・電気的に優れた効果を奏する。特に、(2a)鱗片状グラファイト群又は(2b)略球状炭素粒子群と併用して電導性が相乗的に高くなる電導性組成物を得ることができる。 The carbon nanofiber(s) of the present invention are suitably dispersed in a thermoplastic resin and, as described above, exhibit superior thermal, mechanical, and electrical effects compared to other carbon nanofiber(s). In particular, when used in combination with (2a) flake graphite group or (2b) roughly spherical carbon particle group, a conductive composition can be obtained that exhibits synergistically high electrical conductivity.

該熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂(ウレア樹脂)、不飽和ポリエステル樹脂、アルキッド樹脂、熱硬化性ポリウレタン、及び、熱硬化性ポリイミドからなる群より選ばれた1種以上の熱硬化性樹脂であることが特に好ましい。 The thermosetting resin is particularly preferably one or more thermosetting resins selected from the group consisting of phenolic resins, epoxy resins, melamine resins, urea resins, unsaturated polyester resins, alkyd resins, thermosetting polyurethanes, and thermosetting polyimides.

本発明における前記した(1)カーボンナノファイバー(群)は、熱硬化性樹脂の(官能基を有する未反応樹脂を含有する)主剤、及び/又は、(該官能基を架橋・反応・重合させる)硬化剤に、好適に分散されて、他のカーボンナノファイバー(群)に比べて、前記したように、熱的・機械的・電気的に優れた効果を奏する。特に、(2a)鱗片状グラファイト群又は(2b)略球状炭素粒子群と併用されて電導性が高い電導性組成物を得ることができる。 The (1) carbon nanofiber(s) of the present invention is suitably dispersed in the base material (containing unreacted resin having functional groups) of the thermosetting resin and/or the curing agent (which crosslinks, reacts, and polymerizes the functional groups), and as described above, exhibits superior thermal, mechanical, and electrical effects compared to other carbon nanofiber(s). In particular, it can be used in combination with (2a) flake graphite group or (2b) roughly spherical carbon particle group to obtain a conductive composition with high electrical conductivity.

<その他の成分>
本発明の電導性組成物、「本発明の電導性組成物」を有してなる成型体若しくは塗膜又は電導性組成物形成用塗料には、本発明の効果が得られる範囲で、必要に応じて、「その他の成分」を含有することができる。
<Other ingredients>
The conductive composition of the present invention, a molded body or coating film comprising "the conductive composition of the present invention," or a coating material for forming the conductive composition may contain "other components" as necessary within the range in which the effects of the present invention can be obtained.

該「その他の成分」としては、例えば、無機顔料、有機染料等の着色剤;酸化防止剤;造核剤等の結晶化調節剤;ワックス等の離型剤;滑剤;帯電防止剤;光安定剤;紫外線吸収剤;無機フィラー、有機フィラー等の粒子;各ベース材料用の加工助剤;難燃剤;可塑剤等が挙げられる。これらの「その他の成分」は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、その含有量は、適宜決められる。 Examples of the "other components" include colorants such as inorganic pigments and organic dyes; antioxidants; crystallization regulators such as nucleating agents; release agents such as wax; lubricants; antistatic agents; light stabilizers; ultraviolet absorbers; particles such as inorganic fillers and organic fillers; processing aids for each base material; flame retardants; plasticizers, etc. These "other components" may be used alone or in combination of two or more types. The content may be determined appropriately.

[各炭素質物群のベース材料を含有する電導性組成物中の濃度と各炭素質物群の混合比]
(1)カーボンナノファイバー群、及び、(2a)鱗片状グラファイト群又は(2b)略球状炭素粒子群は、ベース材料に含有させて電導性組成物を構成させるが、各炭素質物群の電導性組成物全体に対する濃度は、電導性が相乗的に上がれば特に限定はない。
すなわち、ベース材料が有機物質か無機物質かに依存し、該有機物質が樹脂の場合には、該樹脂の種類にも依存する。また、該電導性組成物を含有してなるものが、成型体であるか塗膜であるかにも依存し、重要な電導性が、体積電導度(体積抵抗率)であるか、表面電導度(表面抵抗)であるかにも依存する。
[Concentration of each carbonaceous material group in the conductive composition containing the base material and the mixing ratio of each carbonaceous material group]
(1) Carbon nanofiber group, and (2a) scaly graphite group or (2b) approximately spherical carbon particle group are contained in a base material to form an electrically conductive composition, but the concentration of each carbonaceous material group relative to the entire electrically conductive composition is not particularly limited as long as the electrical conductivity is increased synergistically.
That is, it depends on whether the base material is an organic or inorganic material, and if the organic material is a resin, it also depends on the type of the resin, and also on whether the product containing the conductive composition is a molded body or a coating film, and also on whether the important conductivity is volume conductivity (volume resistivity) or surface conductivity (surface resistance).

ただ、何れにおいても、下記範囲が好ましい。
総炭素量(炭素質物の合計量)は、電導性組成物全体、成型体全体又は塗膜全体に対して、6質量%以上90質量%以下が好ましく、10質量%以上85質量%以下がより好ましく、15質量%以上65質量%以下が更に好ましく、20質量%以上55質量%以下が特に好ましい。
However, in any case, the following ranges are preferred.
The total carbon content (total amount of carbonaceous materials) is preferably 6 mass % or more and 90 mass % or less, more preferably 10 mass % or more and 85 mass % or less, still more preferably 15 mass % or more and 65 mass % or less, and particularly preferably 20 mass % or more and 55 mass % or less, based on the entire conductive composition, the entire molded body, or the entire coating film.

(1)カーボンナノファイバー群は、電導性組成物全体、成型体全体又は塗膜全体に対して、6質量%以上90質量%以下が好ましく、10質量%以上85質量%以下がより好ましく、14質量%以上65質量%以下が特に好ましい。
(2b)略球状炭素粒子群を使用しない場合、(2a)鱗片状グラファイト群は、電導性組成物全体に対して、5質量%以上60質量%以下が好ましく、10質量%以上50質量%以下がより好ましく、15質量%以上40質量%以下が特に好ましい。
(2a)鱗片状グラファイト群を使用しない場合、(2b)略球状炭素粒子群は、電導性組成物全体に対して、3質量%以上20質量%以下が好ましく、4質量%以上15質量%以下がより好ましく、5質量%以上10質量%以下が特に好ましい。
(2a)鱗片状グラファイト群と(2b)略球状炭素粒子群とを共に使用して、(1)カーボンナノファイバー群と併用する場合、(2a)鱗片状グラファイト群と(2b)略球状炭素粒子群の合計質量は、電導性組成物全体に対して、3質量%以上40質量%以下が好ましく、4質量%以上20質量%以下がより好ましく、5質量%以上15質量%以下が特に好ましい。
(1) The carbon nanofiber group preferably accounts for 6 mass % or more and 90 mass % or less, more preferably 10 mass % or more and 85 mass % or less, and particularly preferably 14 mass % or more and 65 mass % or less, of the entire conductive composition, the entire molded body, or the entire coating film.
In the case where (2b) approximately spherical carbon particle groups are not used, (2a) the flake graphite groups are preferably 5 mass % or more and 60 mass % or less, more preferably 10 mass % or more and 50 mass % or less, and particularly preferably 15 mass % or more and 40 mass % or less, of the entire conductive composition.
(2a) In the case where flake graphite groups are not used, (2b) the approximately spherical carbon particle groups are preferably 3 mass% or more and 20 mass% or less, more preferably 4 mass% or more and 15 mass% or less, and particularly preferably 5 mass% or more and 10 mass% or less, of the entire conductive composition.
When both (2a) the flake graphite group and (2b) the approximately spherical carbon particle group are used in combination with (1) the carbon nanofiber group, the total mass of (2a) the flake graphite group and (2b) the approximately spherical carbon particle group is preferably 3 mass% or more and 40 mass% or less, more preferably 4 mass% or more and 20 mass% or less, and particularly preferably 5 mass% or more and 15 mass% or less, based on the entire conductive composition.

各炭素質物群の混合比は、以下が望ましい。
すなわち、(2a)鱗片状グラファイト群、又は、(2b)略球状炭素粒子群は、「(1)カーボンナノファイバー群を含めた炭素質物群」全体(総炭素量)に対して、3質量%以上50質量%以下で含有することが好ましく、5質量%以上45質量%以下で含有することがより好ましく、10質量%以上40質量以下で含有することが更に好ましく、15質量%以上35質量以下で含有することが特に好ましい。
The mixing ratio of each carbonaceous material group is preferably as follows:
That is, the (2a) flake graphite group or the (2b) approximately spherical carbon particle group is contained in an amount of preferably 3 mass % or more and 50 mass % or less, more preferably 5 mass % or more and 45 mass % or less, still more preferably 10 mass % or more and 40 mass % or less, and particularly preferably 15 mass % or more and 35 mass % or less, relative to the entire (total carbon amount) of "(1) carbonaceous material group including carbon nanofiber group."

本発明の電導性組成物は、特に限定はされないが、そこに含有される(1)カーボンナノファイバー等の炭素質物に対して、あえて外部から配向処理を加えないで製造したものが好ましい。本発明においては、配向を目的とした配向処理を加えなくても体積抵抗率を混合によって下げることができる(極小値をとるようにできる)。
すなわち、(1)カーボンナノファイバー、(2a)鱗片状グラファイト、(2b)略球状炭素粒子は、本発明の電導性組成物の中で、自ずから配向して分散していてもよく、ランダムに分散していてもよい。炭素質物は、外部から配向を目的とした処理を加えなくても、塗布、混錬等によって配向することがあり、そのような配向は本発明の好ましい態様として含まれる。
The conductive composition of the present invention is not particularly limited, but is preferably one produced without applying an external orientation treatment to the carbonaceous material contained therein, such as (1) carbon nanofibers. In the present invention, the volume resistivity can be reduced by mixing (to a minimum value) without applying an orientation treatment for the purpose of orientation.
That is, (1) carbon nanofibers, (2a) flake graphite, and (2b) approximately spherical carbon particles may be naturally oriented and dispersed in the conductive composition of the present invention, or may be randomly dispersed. Carbonaceous materials may be oriented by coating, kneading, etc., even without external treatment for the purpose of orientation, and such orientation is included as a preferred embodiment of the present invention.

[併用による電導性組成物等の電導性の増加と電導性(体積抵抗率)の絶対値]
本発明の電導性組成物は、ベース樹脂中に2種以上の炭素質物群が混合分散(併用分散)されてなるものであるが、「単独分散に比較して併用分散で電導性が上がる」とは、前記「発明の効果」に記載したように定義される。
[Increase in electrical conductivity of conductive compositions and the like by combined use and absolute value of electrical conductivity (volume resistivity)]
The conductive composition of the present invention is obtained by mixing and dispersing two or more kinds of carbonaceous materials (combined dispersion) in a base resin, and the phrase "the electrical conductivity is improved by the combined dispersion as compared to the single dispersion" is defined as described in the "Effects of the Invention" above.

そして、本発明の好ましい態様は、ベース材料全体に対して、前記(1)カーボンナノファイバー群[A×r]質量%と、「前記(2a)鱗片状グラファイト群及び/又は前記(2b)略球状炭素粒子群」「B×(1-r)」質量%(rは0より大きく1より小さい実数である)とを、該ベース材料に共分散させることによって、
前記(1)カーボンナノファイバー群のみをA質量%分散させた組成物より電導度を高くし、かつ、
「前記(2a)鱗片状グラファイト群及び/又は前記(2b)略球状炭素粒子群」のみをB質量%分散させた組成物より電導度を高くしたものである前記の電導性組成物である。
In a preferred embodiment of the present invention, the (1) carbon nanofiber group [A×r] mass % and "the (2a) scaly graphite group and/or the (2b) substantially spherical carbon particle group""B×(1−r)" mass % (r is a real number greater than 0 and less than 1) are co-dispersed in the base material, with respect to the entire base material,
(1) The electrical conductivity is made higher than that of a composition in which only the carbon nanofiber group is dispersed in an amount of A% by mass, and
The conductive composition has a higher electrical conductivity than a composition in which only "the (2a) flake graphite group and/or the (2b) approximately spherical carbon particle group" are dispersed in an amount of B mass %.

上記「r」は、0.30~0.98が好ましく、0.40~0.94がより好ましく、0.50~0.90が更に好ましく、0.60~0.86が特に好ましい。
この範囲であれば、「発明の効果」で前記した効果を奏し易くなる。あるいは、この範囲に、「発明の効果」に記載した「混合による電導率の最大値(体積抵抗率の最小値)」が現出する。
The above "r" is preferably from 0.30 to 0.98, more preferably from 0.40 to 0.94, even more preferably from 0.50 to 0.90, and particularly preferably from 0.60 to 0.86.
If the content of the mixture is within this range, the effect described in the "Effects of the Invention" is easily achieved. Alternatively, if the content of the mixture is within this range, the "maximum value of electrical conductivity (minimum value of volume resistivity) due to mixing" described in the "Effects of the Invention" appears.

上記の「好ましい態様」を満たした上で、前記した各炭素質物群の「ベース材料を含有する電導性組成物」中の濃度、及び/又は、各炭素質物群の混合比を満たした組成物が好ましい。 In addition to satisfying the above-mentioned "preferred aspects," a composition that satisfies the above-mentioned concentrations of each carbonaceous material group in the "conductive composition containing a base material" and/or the mixing ratios of each carbonaceous material group is preferred.

種々の物性を考慮して最適量の「(1)カーボンナノファイバー群、及び、(2a)鱗片状グラファイト群若しくは(2b)略球状炭素粒子群」を、絶縁体である好適なベース樹脂に分散含有させてなる電導性組成物(固体)の体積抵抗率は、0.01~100[Ω・cm]となる。より最適化することで、0.1~10[Ω・cm]とでき、更に最適化することで、0.5~1[Ω・cm]とできる。 The volume resistivity of the conductive composition (solid) obtained by dispersing the optimal amount of "(1) carbon nanofiber group, and (2a) scaly graphite group or (2b) roughly spherical carbon particle group" in a suitable base resin, which is an insulator, taking into consideration various physical properties, is 0.01 to 100 [Ω cm]. By further optimization, it can be made 0.1 to 10 [Ω cm], and by further optimization, it can be made 0.5 to 1 [Ω cm].

本発明の電導性組成物は、特に、そこに含まれる(1)カーボンナノファイバー群に最大の特徴があり、(1)カーボンナノファイバー群の特殊性によって、「炭素質物が混合分散された電導性組成物」の電導性を相乗的に高くするものであるが、単独での電導性に関しては、(2a)鱗片状グラファイト群又は(2b)略球状炭素粒子群の方が、(1)カーボンナノファイバー群よりも高くてもよい。 The conductive composition of the present invention is most characterized by the (1) carbon nanofiber group contained therein, and the special properties of the (1) carbon nanofiber group synergistically increase the electrical conductivity of the "conductive composition in which carbonaceous materials are mixed and dispersed." However, in terms of electrical conductivity alone, the (2a) flake graphite group or the (2b) roughly spherical carbon particle group may be higher than the (1) carbon nanofiber group.

[成型体若しくは塗膜又は電導性組成物形成用塗料]
本発明の電導性組成物は、それを含有させて成型体若しくは塗膜とすることができ、該成型体や塗膜も、炭素質物の単独使用(含有)よりも、相乗的に電導性が向上する。
また、本発明の電導性組成物と液体分散媒とを含有してなる塗料は、それを用いて塗膜を形成すれば、該塗膜は、炭素質物の単独使用(含有)よりも、相乗的に電導性が向上する。
[Molded body, coating film, or coating material for forming conductive composition]
The conductive composition of the present invention can be incorporated into a molded article or coating film, and the molded article or coating film also has synergistically improved electrical conductivity compared to when a carbonaceous material is used alone (contains the carbonaceous material).
Furthermore, when a coating film is formed using a paint containing the conductive composition of the present invention and a liquid dispersion medium, the coating film has synergistically improved electrical conductivity compared to the coating film that uses (contains) a carbonaceous material alone.

上記成型体や塗膜の製造方法は、特に限定はないが、射出成型、押出成型、ブロー(空中)成型、真空成型、圧空成型、圧延成型、注型成型、圧縮成型、塗料の塗布乾燥、塗料への含浸等が挙げられる。必要ならば、成型前に組成物を、混錬機(ニーダー)、ミキサー等で混錬することもできる。 The manufacturing method of the above molded body or coating film is not particularly limited, but examples include injection molding, extrusion molding, blow (air) molding, vacuum molding, compressed air molding, roll molding, cast molding, compression molding, coating and drying of paint, impregnation into paint, etc. If necessary, the composition can be kneaded with a kneader, mixer, etc. before molding.

また、塗料の製造方法としては、特に限定はないが、電導性組成物((1)カーボンナノファイバー群;(2a)鱗片状グラファイト群又は(2b)略球状炭素粒子群;ベース材料;及び;「その他の成分」)、液体分散媒、及び、必要に応じて塗料用添加剤等を容器に入れ、撹拌機等で、該液体分散媒に、混合撹拌・分散させて、該塗料を得ることができる。 The method for producing the paint is not particularly limited, but the paint can be obtained by placing the conductive composition ((1) carbon nanofiber group; (2a) scaly graphite group or (2b) roughly spherical carbon particle group; base material; and; "other components"), liquid dispersion medium, and, if necessary, paint additives, etc., in a container, and mixing, stirring, and dispersing them in the liquid dispersion medium with a stirrer or the like.

[用途]
本発明の電導性組成物は、成型体若しくは塗膜又は塗料として、好適に使用できるが、更に、本発明の電導性組成物は、炭素繊維、ガラス繊維、有機繊維等で織られた若しくは編まれた布(シート)の網目等に含浸・侵入させて、繊維強化プラスチック(FRP)(fiber reinforced plastics)と言う成型体の形態で使用することもできる。すなわち、本発明の電導性組成物は、繊維強化プラスチック(FRP)のマトリックス樹脂としても好適に使用できる。
[Application]
The conductive composition of the present invention can be suitably used as a molded body, coating film, or paint, and further, the conductive composition of the present invention can also be used in the form of a molded body called fiber reinforced plastics (FRP) by impregnating or penetrating the mesh of a woven or knitted cloth (sheet) made of carbon fiber, glass fiber, organic fiber, etc. In other words, the conductive composition of the present invention can also be suitably used as a matrix resin for fiber reinforced plastics (FRP).

本発明の電導性組成物を有してなる、成型体若しくは塗膜、塗料、繊維強化プラスチック(FRP)等は、電導性を必要とする用途・分野;電導性が高いために生じる種々の電磁波吸収用途・分野等、種々の用途・分野に好適に利用される。 Molded bodies or coating films, paints, fiber reinforced plastics (FRP), etc., containing the conductive composition of the present invention are suitable for use in a variety of applications and fields, including those requiring electrical conductivity, and those requiring electromagnetic wave absorption due to high electrical conductivity.

[作用・原理]
本発明において、炭素質物の併用によって、それらを含有する電導性組成物(やその成型体や塗膜)の電導度が相乗的に上がった(又は、体積抵抗率が相乗的に下がった)作用・原理は、特に明確でないが、以下のように考えられる。
すなわち、本発明における前記(1)カーボンナノファイバー群は、アスペクト比が大きいにもかかわらず分散性が極めて良いため、ベース材料中で、カーボンナノファイバーが1本1本に解れ、鱗片状グラファイト(のベーサル面)や略球状炭素粒子(の表面)に接触して、それらを絡み合わせて導通を得ることができたためと考えられる。
すなわち、直接接触していない鱗片状グラファイト同士や略球状炭素粒子同士を、アスペクト比が大きく分散性の良いカーボンナノファイバーが繋いで導通を確保しつつ連なることで、相乗的に電導性を上げた(抵抗率を下げた)と考えられる。
[Action/Principle]
In the present invention, the mechanism by which the combined use of carbonaceous materials synergistically increases the electrical conductivity (or synergistically decreases the volume resistivity) of the conductive composition (or its molded body or coating film) containing them is not particularly clear, but is thought to be as follows.
That is, it is believed that the (1) carbon nanofiber group in the present invention has extremely good dispersibility despite its large aspect ratio, and therefore the carbon nanofibers are broken down into individual fibers in the base material, come into contact with the (basal surface of) flake graphite or the (surface of) approximately spherical carbon particles, and are entangled to obtain conductivity.
In other words, it is believed that the flake graphite and roughly spherical carbon particles that are not in direct contact with each other are connected by carbon nanofibers that have a large aspect ratio and are well-dispersed, thereby ensuring conductivity and linking them together, thereby synergistically increasing conductivity (reducing resistivity).

以下に、製造例、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限りこれらに限定されるものではない。 The present invention will be explained in more detail below with reference to manufacturing examples, examples, and comparative examples, but the present invention is not limited to these as long as they do not exceed the gist of the invention.

製造例1
[(1)カーボンナノファイバー群の原料となる炭素繊維]
<乾式粉砕>
サイジング処理がされていないランダム型メソフェーズピッチ系炭素繊維である「約6mmのチョップドファイバー」を、前粉砕をせずに、図9に示したような、「ブレードを持った剪断と衝撃による粉砕機」を用いて、直径10μm、かつ、長さについては、10μm~40μmの範囲に全体の90個数%が入るように、1000gを、10分かけて、30℃で乾式粉砕を行った。
Production Example 1
[(1) Carbon fibers as raw materials for carbon nanofibers]
<Dry grinding>
"Chopped fibers of about 6 mm," which are random mesophase pitch-based carbon fibers that have not been subjected to sizing treatment, were dry-pulverized in an amount of 1000 g at 30° C. for 10 minutes without pre-pulverization using a "pulverizer using shear and impact with blades" as shown in FIG. 9 so that 90% of the total particles were in the range of 10 μm in diameter and 10 μm to 40 μm in length.

<湿潤処理>
乾式粉砕された炭素繊維(例えば、図5(a)(b))で、加熱処理を行っていないもの100質量部;湿潤剤(界面活性剤)1質量部;及び;精製水1500質量部を混合し撹拌して、スラリーを得た。
ここで、上記湿潤剤(界面活性剤)は、酸基を有する化合物のアンモニウム塩とした。
<Wet treatment>
A slurry was obtained by mixing and stirring 100 parts by mass of dry-milled carbon fiber (e.g., FIG. 5(a) and (b)) that had not been subjected to a heat treatment, 1 part by mass of a wetting agent (surfactant), and 1,500 parts by mass of purified water.
Here, the wetting agent (surfactant) was an ammonium salt of a compound having an acid group.

上記スラリーを、30℃で、10分間、ハンドミキサーで、800rpmで撹拌させることで、湿潤処理を行った。 The above slurry was wetted by stirring it at 800 rpm with a hand mixer for 10 minutes at 30°C.

<湿式粉砕>
容積0.6Lのビーズミルを用い、ビーズの直径0.3mmφ、ビーズ充填量60%、ベッセルモーター回転数1500rpm、循環ポンプはチューブ式ポンプを用い、移送量毎分500mLで、上記で得たスラリー4Lを90分以上循環させた。
<Wet grinding>
Using a bead mill with a volume of 0.6 L, beads with a diameter of 0.3 mm, a bead filling rate of 60%, a vessel motor rotation speed of 1500 rpm, and a tubular pump as a circulation pump with a transfer rate of 500 mL per minute, 4 L of the slurry obtained above was circulated for 90 minutes or more.

<凝集防止処理>
得られたスラリーを、3500mLだけ、上記ビーズミルの容器から別容器に移した後、凝集防止剤として、コブロックポリマーを、スラリー全体(3500mL)に対して、0.01質量%を添加した。
添加後、常温(15~25℃)にて、ハンドミキサーを用いて800rpmで5分間撹拌して、凝集防止処理を行った。
<Anti-aggregation treatment>
3500 mL of the obtained slurry was transferred from the container of the bead mill to a separate container, and then 0.01% by mass of a coblock polymer was added as an anti-agglomeration agent relative to the entire slurry (3500 mL).
After the addition, the mixture was stirred at room temperature (15 to 25° C.) at 800 rpm for 5 minutes using a hand mixer to carry out an anti-aggregation treatment.

<水除去処理>
加熱と減圧を加えて、サイクロン分離回収方法で、半ドライアップしたものを回収し、120℃のオーブンで、240分間加熱して、水を除去して、固体状のカーボンナノファイバー群を調製した。
<Water removal treatment>
Heating and decompression were applied, and the semi-dried material was collected using a cyclone separation and collection method, and heated in an oven at 120° C. for 240 minutes to remove water, thereby preparing solid carbon nanofibers.

<製造例1で得られたカーボンナノファイバー群の評価>
得られた固体状の(1)カーボンナノファイバー群、及び、水除去処理前の分散液(スラリー)中のカーボンナノファイバー群を、光学顕微鏡及び走査型電子顕微鏡で観測して前記のように測定したところ、直径30nm以上1000nm以下であり、かつ、長さ0.2μm以上70μm以下のカーボンナノファイバーが、上記範囲に全体の90個数%が分布している(1)カーボンナノファイバー群が得られた。
<Evaluation of the carbon nanofiber group obtained in Production Example 1>
The obtained solid (1) carbon nanofiber group and the carbon nanofiber group in the dispersion liquid (slurry) before the water removal treatment were observed with an optical microscope and a scanning electron microscope and measured as described above. As a result, the obtained (1) carbon nanofiber group had a diameter of 30 nm or more and 1000 nm or less and a length of 0.2 μm or more and 70 μm or less, with 90% by number of the total carbon nanofibers distributed within the above range.

上記のようにして得られた(1)カーボンナノファイバー群に含有されているカーボンナノファイバーの数平均直径は700nmであり、数平均長さは5μmであり、数平均アスペクト比は7であった。 The carbon nanofibers contained in the carbon nanofiber group (1) obtained as described above had a number average diameter of 700 nm, a number average length of 5 μm, and a number average aspect ratio of 7.

得られた固体状の(1)カーボンナノファイバー群を、アクリル樹脂の水性エマルジョン、スチレン・(無水)マレイン酸樹脂の水性エマルジョン、ポリウレタン樹脂の水性エマルジョンに、それぞれ投入し、通常に撹拌することで、固体状の(1)カーボンナノファイバー群から、カーボンナノファイバーが、略1本ずつ好適に水中に分散した。分散中に凝集せず、経時でも凝集しなかった。 The obtained solid carbon nanofiber group (1) was added to an aqueous emulsion of acrylic resin, an aqueous emulsion of styrene-maleic anhydride resin, and an aqueous emulsion of polyurethane resin, and stirred in the usual manner, so that the carbon nanofibers from the solid carbon nanofiber group (1) were dispersed in the water approximately one by one. They did not aggregate during dispersion, and did not aggregate over time.

また、得られた固体状のカーボンナノファイバー群を、汎用のあらゆる熱可塑性樹脂をマトリックス樹脂とし、該樹脂中に常用の混錬機(ニーダー)を用いて分散させたところ、略1本ずつ好適にマトリックス樹脂中に分散した。 The solid carbon nanofibers obtained were dispersed in a matrix resin made of any general-purpose thermoplastic resin using a conventional kneader, and the fibers were dispersed appropriately in the matrix resin, approximately one by one.

また、得られた固体状のカーボンナノファイバー群を、汎用のあらゆる熱硬化性樹脂の硬化剤側に、常用の撹拌機を用いて分散させたところ、略1本ずつ好適に硬化剤中に分散した。
カーボンナノファイバーが分散した硬化剤と、エポキシ樹脂又はウレタン樹脂をそれぞれ含有する主剤とを混合したところ、何れも分散が保持され凝集せずに、熱硬化性樹脂として好適に使用できた。
Furthermore, when the obtained solid carbon nanofibers were dispersed in the curing agent of any general-purpose thermosetting resin using a conventional stirrer, the fibers were dispersed favorably in the curing agent approximately one by one.
When the curing agent in which the carbon nanofibers were dispersed was mixed with a base resin containing either an epoxy resin or a urethane resin, the dispersion was maintained in either case without agglomeration, and the resin could be suitably used as a thermosetting resin.

原料として、ランダム型メソフェーズピッチ系炭素繊維に代えて、等方性ピッチ系炭素繊維、ラジアル型メソフェーズピッチ系炭素繊維、オニオン型メソフェーズピッチ系炭素繊維を使用した以外は、製造例1と同様にして、カーボンナノファイバー群を調製した。 A carbon nanofiber group was prepared in the same manner as in Production Example 1, except that isotropic pitch-based carbon fiber, radial mesophase pitch-based carbon fiber, and onion mesophase pitch-based carbon fiber were used as raw materials instead of random mesophase pitch-based carbon fiber.

「直径30nm以上1000nm以下であり、かつ、長さ0.2μm以上70μm以下、好ましくは数平均アスペクト比が3以上のカーボンナノファイバー」の製造し易さは、以下の通りであった。
なお、「>>」「>」「≒」に関しては、上(左)に行く程、優れていることを示す。また、優劣の程度も、「>>」「>」「≒」で示す。
ランダム型メソフェーズピッチ系炭素繊維
>>ラジアル型メソフェーズピッチ系炭素繊維
≒ オニオン型メソフェーズピッチ系炭素繊維
>>PAN系炭素繊維
The ease of production of "carbon nanofibers having a diameter of 30 nm or more and 1000 nm or less, a length of 0.2 μm or more and 70 μm or less, and preferably a number average aspect ratio of 3 or more" was as follows.
In addition, the further up (to the left) you go, the more superior the result is. The degree of superiority is also indicated by ">>", ">", and ">>".
Random type mesophase pitch carbon fiber >> Radial type mesophase pitch carbon fiber ≒ Onion type mesophase pitch carbon fiber >> PAN carbon fiber

また、分散性、分散安定性、高濃度分散性、熱的特性、機械的特性、及び、電気的特性についても、概ね上記の順番であった。また、優劣の程度も、上記「>>」「>」「≒」のようであった。 The order of superiority was also roughly the same for dispersibility, dispersion stability, high-concentration dispersibility, thermal properties, mechanical properties, and electrical properties. The order of superiority also seemed to be the same as above, with ">>" >" and ">" approximately equal.

製造例2
製造例1において、原料を、チョップドファイバーに代えて、直径10μm、長さ70μmのミルドファイバーを用いた以外は、製造例1と同様にして、(1)カーボンナノファイバー群を得た。
Production Example 2
(1) Carbon nanofiber groups were obtained in the same manner as in Production Example 1, except that milled fibers having a diameter of 10 μm and a length of 70 μm were used as the raw material instead of the chopped fibers.

上記のようにして得られた(1)カーボンナノファイバー群は、「直径30nm以上1000nm以下であり、かつ、長さ0.2μm以上70μm以下の範囲」に、カーボンナノファイバー全体の90個数%が分布していた。
また、そこに含有されているカーボンナノファイバーの数平均直径は700nmであり、数平均長さは5μmであり、数平均アスペクト比は7であった。
In the carbon nanofiber group (1) obtained as described above, 90% by number of all the carbon nanofibers were distributed in the range of "diameter 30 nm or more and 1000 nm or less and length 0.2 μm or more and 70 μm or less."
The carbon nanofibers contained therein had a number average diameter of 700 nm, a number average length of 5 μm, and a number average aspect ratio of 7.

長さが約1μmと言った短いものが多く混在したため、数平均アスペクト比が小さくなる傾向があったが、良好にカーボンナノファイバー群が得られ、分散性等の評価も良好であった。 Since there were many short fibers with lengths of about 1 μm, the number average aspect ratio tended to be small, but a good group of carbon nanofibers was obtained and the dispersibility and other aspects were also evaluated as good.

製造例3
製造例1の「6mmのチョップドファイバー」に代えて、原料として、長繊維ボビンタイプを用いた。
Production Example 3
Instead of the "6 mm chopped fiber" in Production Example 1, a long fiber bobbin type was used as the raw material.

上記のようにして得られた(1)カーボンナノファイバー群は、「直径30nm以上1000nm以下であり、かつ、長さ0.2μm以上70μm以下の範囲」に、カーボンナノファイバー全体の90個数%が分布していた。
また、そこに含有されているカーボンナノファイバーの数平均直径は700nmであり、数平均長さは5μmであった。
In the carbon nanofiber group (1) obtained as described above, 90% by number of all the carbon nanofibers were distributed in the range of "diameter 30 nm or more and 1000 nm or less and length 0.2 μm or more and 70 μm or less."
The carbon nanofibers contained therein had a number average diameter of 700 nm and a number average length of 5 μm.

カッターミルでの前粉砕が必要であったが、製造例1と同様にして、良好に(1)カーボンナノファイバー群が得られ、分散性等の評価も良好であった。 Although pre-pulverization using a cutter mill was necessary, (1) carbon nanofiber groups were successfully obtained in the same manner as in Production Example 1, and the dispersibility and other aspects were also evaluated as being good.

製造例4
製造例1の乾式粉砕の段階で、「ブレードを持った剪断と衝撃による粉砕機」に代えて、ジェットミル、サイクロンミル、トルネードミル、ドリームミルと言った、インペラ、ブレード等で粉砕しない(又はインペラ等を使用していない)全気流式粉砕機を用いた以外は、製造例1と同様に処理した。
Production Example 4
The same treatment as in Production Example 1 was carried out except that in the dry grinding step of Production Example 1, a full airflow type grinder that does not use impellers, blades, etc. (or does not use impellers, etc.), such as a jet mill, cyclone mill, tornado mill, or dream mill, was used instead of the "grinding machine using shear and impact with blades."

上記のようにして得られた(1)カーボンナノファイバー群は、「直径30nm以上1000nm以下であり、かつ、長さ0.2μm以上70μm以下の範囲」に、カーボンナノファイバー全体の90個数%が分布していた。
また、そこに含有されているカーボンナノファイバーの数平均直径は700nmであり、数平均長さは5μmであった。
In the carbon nanofiber group (1) obtained as described above, 90% by number of all the carbon nanofibers were distributed in the range of "diameter 30 nm or more and 1000 nm or less and length 0.2 μm or more and 70 μm or less."
The carbon nanofibers contained therein had a number average diameter of 700 nm and a number average length of 5 μm.

好適に(1)カーボンナノファイバー群が得られ、分散性等の評価も良好であったが、若干、乾式粉砕の段階で、数平均アスペクト比が小さくなる傾向があり、次の湿式粉砕を行った後も、数平均アスペクト比が小さくなる傾向が若干残存した。 (1) Carbon nanofibers were obtained satisfactorily, and the evaluation of dispersibility, etc. was also favorable. However, there was a tendency for the number average aspect ratio to become slightly smaller during the dry grinding stage, and even after the subsequent wet grinding, this tendency for the number average aspect ratio to become slightly smaller remained.

製造例5
製造例1において、サイジング処理がされていないランダム型メソフェーズピッチ系炭素繊維に代えて、サイジング処理がされているランダム型メソフェーズピッチ系炭素繊維を原料として用い、更に、乾式粉砕後に加熱処理を行った以外は、製造例1と同様にして、カーボンナノファイバー群を得た。
加熱処理は、電気炉内で、温度400℃で10分間、加熱した。
Production Example 5
In Production Example 1, a group of carbon nanofibers was obtained in the same manner as in Production Example 1, except that a random mesophase pitch-based carbon fiber that had been subjected to a sizing treatment was used as a raw material instead of the random mesophase pitch-based carbon fiber that had not been subjected to a sizing treatment, and further, a heat treatment was performed after dry grinding.
The heat treatment was performed in an electric furnace at a temperature of 400° C. for 10 minutes.

原料に含まれていたエポキシ樹脂が、0.01質量%以下にまで減少した。その結果、フィラメント内に(素フィラメント同士の隙間に)、界面活性剤(湿潤剤)が効果的に入っていって、好適に数平均アスペクト比の大きいカーボンナノファイバーができた。 The epoxy resin contained in the raw materials was reduced to 0.01% by mass or less. As a result, the surfactant (wetting agent) was effectively absorbed into the filaments (in the gaps between the raw filaments), resulting in the production of carbon nanofibers with a large number-average aspect ratio.

上記のようにして得られた(1)カーボンナノファイバー群は、「直径30nm以上1000nm以下であり、かつ、長さ0.2μm以上70μm以下の範囲」に、カーボンナノファイバー全体の90個数%が分布していた。
また、そこに含有されているカーボンナノファイバーの数平均直径は700nmであり、数平均長さは5μmであった。
In the carbon nanofiber group (1) obtained as described above, 90% by number of all the carbon nanofibers were distributed in the range of "diameter 30 nm or more and 1000 nm or less and length 0.2 μm or more and 70 μm or less."
The carbon nanofibers contained therein had a number average diameter of 700 nm and a number average length of 5 μm.

製造例6
製造例1において、湿潤処理を行わず、その代わりに、製造例1で湿潤処理に用いた湿潤剤(界面活性剤)と同一のものを、湿式粉砕において界面活性剤として配合した。
それ以外は、製造例1と同様にして、カーボンナノファイバー群を得た。
Production Example 6
In Production Example 1, the wetting treatment was not carried out. Instead, the same wetting agent (surfactant) as that used in the wetting treatment in Production Example 1 was used as a surfactant in the wet grinding.
Other than that, the same procedure as in Production Example 1 was carried out to obtain carbon nanofiber groups.

上記のようにして得られた(1)カーボンナノファイバー群は、「直径30nm以上1000nm以下であり、かつ、長さ0.2μm以上70μm以下の範囲」に、カーボンナノファイバー全体の90個数%が分布していた。
また、そこに含有されているカーボンナノファイバーの数平均直径は700nmであり、数平均長さは5μmであった。
In the carbon nanofiber group (1) obtained as described above, 90% by number of all the carbon nanofibers were distributed in the range of "diameter 30 nm or more and 1000 nm or less and length 0.2 μm or more and 70 μm or less."
The carbon nanofibers contained therein had a number average diameter of 700 nm and a number average length of 5 μm.

若干、製造例1より、湿潤剤(界面活性剤)の効果が下がり、数平均アスペクト比が小さくなる傾向ではあったが、良好にカーボンナノファイバー群が得られ、分散性等の評価も良好であった。 The effect of the wetting agent (surfactant) was slightly less than in Production Example 1, and the number average aspect ratio tended to be smaller, but good carbon nanofiber groups were obtained, and the evaluation of dispersibility, etc. was also good.

製造例7
製造例6において使用した界面活性剤(製造例1で湿潤処理に用いた湿潤剤(界面活性剤))に代えて、カルボベタイン型、イミダゾリン型、アミドベタイン型、アミドスルホベタイン型、又は、アミドアミンオキシド型の両性界面活性剤を用いた以外は、製造例6と同様にして、複数種類のカーボンナノファイバー群を得た。両性界面活性剤を用いたものは、硬水及び幅広いpH領域で高い起泡性を示し良好であった。
カルボベタイン型の両性界面活性剤としては、ソフタゾリン(川研フィンケミカル株式会社製)を用いた。
Production Example 7
A plurality of types of carbon nanofiber groups were obtained in the same manner as in Production Example 6, except that a carbobetaine type, imidazoline type, amidobetaine type, amidosulfobetaine type, or amidoamine oxide type amphoteric surfactant was used instead of the surfactant used in Production Example 6 (the wetting agent (surfactant) used in the wetting treatment in Production Example 1). Those using an amphoteric surfactant showed good high foaming properties in hard water and over a wide pH range.
As the carbobetaine type amphoteric surfactant, Softazoline (manufactured by Kawaken FinChemical Co., Ltd.) was used.

上記のようにして得られた(1)カーボンナノファイバー群は、「直径30nm以上1000nm以下であり、かつ、長さ0.2μm以上70μm以下の範囲」に、カーボンナノファイバー全体の90個数%が分布していた。
また、そこに含有されているカーボンナノファイバーの数平均直径は700nmであり、数平均長さは5μmであった。
In the carbon nanofiber group (1) obtained as described above, 90% by number of all the carbon nanofibers were distributed in the range of "diameter 30 nm or more and 1000 nm or less and length 0.2 μm or more and 70 μm or less."
The carbon nanofibers contained therein had a number average diameter of 700 nm and a number average length of 5 μm.

製造例1や製造例6と同様に、良好にカーボンナノファイバー群が得られ、分散性等の評価も良好であった。 As in Production Examples 1 and 6, carbon nanofiber groups were obtained well, and the evaluation of dispersibility, etc. was also good.

製造例8
製造例5の原料を用い、製造例1において、凝集防止処理を行わなかった以外は、製造例1及び製造例5と同様にして、カーボンナノファイバー群を得た。
Production Example 8
Carbon nanofiber groups were obtained in the same manner as in Production Examples 1 and 5, except that the raw material in Production Example 5 was used and the aggregation prevention treatment in Production Example 1 was not carried out.

上記のようにして得られた(1)カーボンナノファイバー群は、「直径30nm以上1000nm以下であり、かつ、長さ0.2μm以上70μm以下の範囲」に、カーボンナノファイバー全体の90個数%が分布していた。
また、そこに含有されているカーボンナノファイバーの数平均直径は700nmであり、数平均長さは5μmであった。
In the carbon nanofiber group (1) obtained as described above, 90% by number of all the carbon nanofibers were distributed in the range of "diameter 30 nm or more and 1000 nm or less and length 0.2 μm or more and 70 μm or less."
The carbon nanofibers contained therein had a number average diameter of 700 nm and a number average length of 5 μm.

何れも良好に(1)カーボンナノファイバー群が得られ、分散性等の評価も良好であった。ただ、得られたカーボンナノファイバー分散液は、製造例1で得られた分散液より、経時で若干凝集する方向であったが、問題にならないレベルであった。 In all cases, (1) carbon nanofiber groups were obtained well, and the evaluation of dispersibility, etc. was also good. However, the obtained carbon nanofiber dispersion tended to aggregate slightly over time compared to the dispersion obtained in Production Example 1, but this was not at a level that was problematic.

製造例9
製造例1において、水除去処理を行わず、カーボンナノファイバー分散液を得た。分散性に優れ、分散液のまま次の用途に提供することができた。
Production Example 9
A carbon nanofiber dispersion was obtained without performing the water removal treatment in Production Example 1. The dispersion had excellent dispersibility and could be used for the next application as it was.

上記のようにして得られた(1)カーボンナノファイバー群は、「直径30nm以上1000nm以下であり、かつ、長さ0.2μm以上70μm以下の範囲」に、カーボンナノファイバー全体の90個数%が分布していた。
また、そこに含有されているカーボンナノファイバーの数平均直径は700nmであり、数平均長さは5μmであった。
In the carbon nanofiber group (1) obtained as described above, 90% by number of all the carbon nanofibers were distributed in the range of "diameter 30 nm or more and 1000 nm or less and length 0.2 μm or more and 70 μm or less."
The carbon nanofibers contained therein had a number average diameter of 700 nm and a number average length of 5 μm.

製造例10
製造例1の凝集防止処理において、製造例1で用いた複合金属キレートに代えて、陰イオン界面活性剤である高縮合ナフタレンスルホン酸ナトリウムを、スラリー全体(3500mL)に対して5質量%添加した。すなわち、対象物100質量部に対して50質量部を添加した。それ以外は製造例1と同様にして、カーボンナノファイバー群を得た。
Production Example 10
In the aggregation prevention treatment of Production Example 1, highly condensed sodium naphthalenesulfonate, which is an anionic surfactant, was added in an amount of 5 mass% to the entire slurry (3500 mL) instead of the composite metal chelate used in Production Example 1. That is, 50 mass parts were added to 100 mass parts of the target. Carbon nanofiber groups were obtained in the same manner as in Production Example 1 except for the above.

上記のようにして得られた(1)カーボンナノファイバー群は、「直径30nm以上1000nm以下であり、かつ、長さ0.2μm以上70μm以下の範囲」に、カーボンナノファイバー全体の90個数%が分布していた。
また、そこに含有されているカーボンナノファイバーの数平均直径は700nmであり、数平均長さは5μmであった。
In the carbon nanofiber group (1) obtained as described above, 90% by number of all the carbon nanofibers were distributed in the range of "diameter 30 nm or more and 1000 nm or less and length 0.2 μm or more and 70 μm or less."
The carbon nanofibers contained therein had a number average diameter of 700 nm and a number average length of 5 μm.

良好に(1)カーボンナノファイバー群が得られ、分散性等の評価も分散安定性の評価も良好であった。 (1) Carbon nanofiber groups were obtained well, and the evaluation of dispersibility and dispersion stability was also good.

製造例11
製造例1と製造例10において、凝集防止処理と水除去処理の順番を逆にして、水除去処理を行って濃厚なスラリー又は粉末とした対象物に、製造例10の「陰イオン界面活性剤である界面活性剤」、又は、製造例1の「凝集防止剤である複合金属キレート」を配合した以外は、製造例1と製造例10と同様にして、カーボンナノファイバー群を得た。
Production Example 11
In Production Examples 1 and 10, the order of the anti-agglomeration treatment and the water removal treatment was reversed, and the target material that had been subjected to the water removal treatment to turn into a thick slurry or powder was mixed with the "surfactant that is an anionic surfactant" in Production Example 10 or the "composite metal chelate that is an anti-agglomeration agent" in Production Example 1. Carbon nanofiber groups were obtained in the same manner as in Production Examples 1 and 10, except that the order of the anti-agglomeration treatment and the water removal treatment was reversed, and the target material that had been subjected to the water removal treatment to turn into a thick slurry or powder was mixed with the "surfactant that is an anionic surfactant" in Production Example 10 or the "composite metal chelate that is an anti-agglomeration agent" in Production Example 1.

上記のようにして得られた(1)カーボンナノファイバー群は、「直径30nm以上1000nm以下であり、かつ、長さ0.2μm以上70μm以下の範囲」に、カーボンナノファイバー全体の90個数%が分布していた。
また、そこに含有されているカーボンナノファイバーの数平均直径は700nmであり、数平均長さは5μmであった。
In the carbon nanofiber group (1) obtained as described above, 90% by number of all the carbon nanofibers were distributed in the range of "diameter 30 nm or more and 1000 nm or less and length 0.2 μm or more and 70 μm or less."
The carbon nanofibers contained therein had a number average diameter of 700 nm and a number average length of 5 μm.

良好に(1)カーボンナノファイバー群が得られ、分散性等の評価も分散安定性の評価も良好であった。 (1) Carbon nanofiber groups were obtained well, and the evaluation of dispersibility and dispersion stability was also good.

製造例12
製造例1において、湿式粉砕を行わずに乾式粉砕だけで、カーボンナノファイバーを得ようとしたが、直径30nm以上1000nm以下であり、かつ、長さ0.2μm以上70μm以下のカーボンナノファイバーが、上記範囲に全体の50個数%以上が分布しているカーボンナノファイバー群が得られ難かった。
また、そこに含有されているカーボンナノファイバーの数平均直径は7000nmであり、数平均長さは、150μmであった。
Production Example 12
In Production Example 1, an attempt was made to obtain carbon nanofibers by dry grinding alone, without wet grinding, but it was difficult to obtain a group of carbon nanofibers in which 50% or more of the total carbon nanofibers were distributed within the above range, with a diameter of 30 nm or more and 1000 nm or less and a length of 0.2 μm or more and 70 μm or less.
The carbon nanofibers contained therein had a number average diameter of 7000 nm and a number average length of 150 μm.

製造例13
製造例1において、乾式粉砕を行わずに湿式粉砕だけで、カーボンナノファイバーを得ようとしたが、粉砕がなかなか進行せず、直径30nm以上1000nm以下であり、かつ、長さ0.2μm以上70μm以下のカーボンナノファイバーが、上記範囲に全体の50個数%以上が分布しているカーボンナノファイバー群が得られ難かった。
Production Example 13
In Production Example 1, an attempt was made to obtain carbon nanofibers by wet grinding only, without performing dry grinding, but the grinding did not progress well, and it was difficult to obtain a group of carbon nanofibers in which 50% or more of the total carbon nanofibers were distributed within the above range, with a diameter of 30 nm or more and 1000 nm or less and a length of 0.2 μm or more and 70 μm or less.

実施例1
<[(1)+(2a)]/ポリイミド>
熱硬化性のポリイミドワニス(宇部興産株式会社製、U-ワニス-A(登録商標))を、ポリイミドとして70質量部となる量だけ用意した。
上記の量のポリイミドワニス(ポリイミドを70質量部含有している量)に、製造例2で得られた(1)カーボンナノファイバー群を、固体として30質量部加え、更に分散媒であるNMP(N-メチルピロリドン)を加え、室温で、自公転式撹拌機を用いて撹拌して(1)カーボンナノファイバー群を分散させた。
得られたものを、「CNF30%」と略記する。
Example 1
<[(1)+(2a)]/Polyimide>
A thermosetting polyimide varnish (U-Varnish-A (registered trademark), manufactured by Ube Industries, Ltd.) was prepared in an amount equivalent to 70 parts by mass of polyimide.
To the above amount of polyimide varnish (containing 70 parts by mass of polyimide), 30 parts by mass of the (1) carbon nanofiber group obtained in Production Example 2 was added as a solid, and NMP (N-methylpyrrolidone) was further added as a dispersion medium. The mixture was stirred at room temperature using a planetary stirrer to disperse the (1) carbon nanofiber group.
The resultant is abbreviated as "CNF30%".

一方、上記したポリイミドワニスを、ポリイミドとして90質量部となる量だけ用意した。
上記の量のポリイミドワニス(ポリイミドを90質量部含有している量)に、「鱗片状グラファイト」として販売されている(2a)鱗片状グラファイト群(図15と図16にSEM写真を示す)を、固体として10質量部加え、同様に分散させた。
得られたものを、「GRF10%」と略記する。
On the other hand, the above-mentioned polyimide varnish was prepared in an amount equivalent to 90 parts by mass of polyimide.
To the above amount of polyimide varnish (containing 90 parts by mass of polyimide), 10 parts by mass of a solid of (2a) flake graphite group sold as "flake graphite" (SEM photographs are shown in Figs. 15 and 16) was added and dispersed in the same manner.
The result is abbreviated as "GRF 10%."

ここで用いた、上記「鱗片状グラファイト」は、ベーサル面での最大差し渡し長さの数平均値をD1、最小差し渡し長さの数平均値をD2としたとき、D1及びD2が何れも10μmであり、D1/D2が1であった。すなわち、ベーサル面を見たときに、ゆがみ(縦横に方向性)がなく、略正円であった。
また、その数平均厚さをdとしたときに、dは13nmであり、従って、数平均アスペクト比[(D1+D2)/2]/dは770であった。
In the "flake graphite" used here, when the number average value of the maximum diameter length on the basal surface was D1 and the number average value of the minimum diameter length was D2, both D1 and D2 were 10 μm, and D1/D2 was 1. In other words, when the basal surface was viewed, there was no distortion (vertical and horizontal directionality) and it was a substantially perfect circle.
The number average thickness was d, which was 13 nm. Therefore, the number average aspect ratio [(D1+D2)/2]/d was 770.

「CNF30%」と「GRF10%」とを、0質量部/1質量部から、1質量部/0質量部まで、図10(a)(b)の横軸に示す混合比で段階的に振って塗料を調製した。
得られた塗料を、体積抵抗率の測定用に、乾燥膜厚50μmとなるように、バーコーターを用いてガラス基板上に塗布して、その後、200℃で加熱乾燥させて塗膜を形成させた。該塗膜は、本発明における「電導性組成物」でもあり、「成型体」でもある。
The paints were prepared by varying the mixture ratio of "CNF 30%" and "GRF 10%" stepwise from 0 part by mass/1 part by mass to 1 part by mass/0 part by mass, as shown on the horizontal axis of Figures 10(a) and (b).
The obtained coating material was applied to a glass substrate using a bar coater so as to give a dry film thickness of 50 μm for measuring the volume resistivity, and then the coating film was formed by heating and drying at 200° C. The coating film is both the “conductive composition” and the “molded body” in the present invention.

得られた塗膜(電導性組成物)に対して、体積抵抗率の測定を、JIS・K・7194「導電性プラスチックの4探針法による抵抗率試験方法」に準拠して行った。 The volume resistivity of the resulting coating film (conductive composition) was measured in accordance with JIS K 7194 "Test method for resistivity of conductive plastics using the four-probe method."

結果を、表1及び図10(a)(b)に示す。本明細書及び図面において、塗膜(電導性組成物)全体に対して含有されている炭素質物の合計質量%を、「総炭素量[質量%]」と記載することがある。
図10(a)(b)では、「CNF30%」/「GRF10%」=0質量部/1質量部を、横軸の左端にとり、「CNF30%」/「GRF10%」=1質量部/0質量部を、横軸の右端にとってある。
The results are shown in Table 1 and Figures 10(a) and (b). In this specification and drawings, the total mass% of the carbonaceous material contained in the entire coating film (conductive composition) may be referred to as "total carbon amount [mass%]".
In Figures 10(a) and (b), "CNF 30%"/"GRF 10%" = 0 part by mass/1 part by mass is shown at the left end of the horizontal axis, and "CNF 30%"/"GRF 10%" = 1 part by mass/0 part by mass is shown at the right end of the horizontal axis.

Figure 0007590880000001
Figure 0007590880000001

表1及び図10(a)(b)から分かるように、「CNF30%」/「GRF10%」を0.5質量部/0.5質量部で混合して調製した塗膜の体積抵抗率は、「CNF30%」/「GRF10%」を0質量部/1質量部で混合して調製した塗膜(左端)の体積抵抗率より小さく、かつ、「CNF30%」/「GRF10%」を1質量部/0質量部で混合して調製した塗膜(右端)の体積抵抗率より小さかった。
すなわち、混合使用により(2種の炭素質物の併用)によって、何れの単独使用よりも体積抵抗率が低くなった。言い換えると、上記含有比近傍に、体積抵抗率の最小値が存在した。言い換えると、0<r<1の点に、体積抵抗率の最小値が存在した。
As can be seen from Table 1 and Figures 10(a) and (b), the volume resistivity of the coating film prepared by mixing "CNF 30%" and "GRF 10%" at a ratio of 0.5 parts by mass/0.5 parts by mass was smaller than the volume resistivity of the coating film prepared by mixing "CNF 30%" and "GRF 10%" at a ratio of 0 parts by mass/1 part by mass (left end), and was also smaller than the volume resistivity of the coating film prepared by mixing "CNF 30%" and "GRF 10%" at a ratio of 1 part by mass/0 part by mass (right end).
That is, the mixed use (combined use of two types of carbonaceous materials) resulted in a lower volume resistivity than either of the materials used alone. In other words, the minimum value of the volume resistivity was found near the above content ratio. In other words, the minimum value of the volume resistivity was found at the point where 0<r<1.

実施例2
<[(1)+(2b)]/ポリイミド>
実施例1と同様の(1)カーボンナノファイバー群を用い、実施例1と同様にして、「CNF30%」を調製した。
Example 2
<[(1)+(2b)]/Polyimide>
Using the same (1) carbon nanofiber group as in Example 1, “CNF 30%” was prepared in the same manner as in Example 1.

一方、実施例1と同じポリイミドワニスを、ポリイミドとして90質量部となる量だけ用意した。
上記の量のポリイミドワニス(ポリイミドを90質量部含有している量)に、「ケッチェンブラック(Ketjen black)」として市販されている(2b)略球状炭素粒子群を、固体として10質量部加え、ディスパー及びロールミルで分散させた。
得られたものを、「KTJ10%」と略記する。
On the other hand, the same polyimide varnish as in Example 1 was prepared in an amount equivalent to 90 parts by mass of polyimide.
To the above amount of polyimide varnish (containing 90 parts by weight of polyimide), 10 parts by weight of (2b) roughly spherical carbon particles commercially available as "Ketjen black" was added as a solid, and the mixture was dispersed using a disperser and a roll mill.
The resultant is abbreviated as "KTJ10%."

ここで用いた、上記「ケッチェンブラック」は、最大直径の数平均値をL1、最小直径の数平均値をL2としたとき、何れも30nmであり、L1/L2が1の略球状炭素粒子群であった。 The "Ketjen Black" used here was a group of nearly spherical carbon particles with a maximum diameter of 30 nm, L1 being the number average diameter, and a minimum diameter of 30 nm, L2 being the number average diameter, and L1/L2 being 1.

「CNF30%」と「KTJ10%」とを、0質量部/1質量部から、1質量部/0質量部まで、図11(a)(b)に示す混合比を段階的に振って塗料を調製した。
得られた塗料を、体積抵抗率の測定用に、乾燥膜厚50μmとなるように、バーコーターを用いて基板に塗布して、その後、乾燥させて塗膜を形成した。該塗膜は、本発明における「電導性組成物」でもあり、「成型体」でもある。
Paints were prepared by varying the mixing ratio of "CNF 30%" and "KTJ 10%" stepwise from 0 part by mass/1 part by mass to 1 part by mass/0 part by mass as shown in Figures 11(a) and (b).
The obtained coating material was applied to a substrate using a bar coater so as to give a dry film thickness of 50 μm for measuring the volume resistivity, and then dried to form a coating film. The coating film is both the "conductive composition" and the "molded body" in the present invention.

得られた塗膜(電導性組成物)に対して、体積抵抗率の測定を、JISK7194に準拠して行った。
結果を、表2及び図11(a)(b)に示す。図11(a)(b)では、「CNF30%」/「KTJ10%」=0質量部/1質量部を、横軸の左端にとり、「CNF30%」/「KTJ10%」=1質量部/0質量部を、横軸の右端にとってある。
The volume resistivity of the resulting coating film (conductive composition) was measured in accordance with JIS K7194.
The results are shown in Table 2 and Figures 11(a) and 11(b), in which "CNF 30%"/"KTJ 10%" = 0 part by mass/1 part by mass is plotted on the left end of the horizontal axis, and "CNF 30%"/"KTJ 10%" = 1 part by mass/0 part by mass is plotted on the right end of the horizontal axis.

Figure 0007590880000002
Figure 0007590880000002

表2及び図11(a)(b)から分かるように、「CNF30%」/「KTJ10%」を0.75質量部/0.25質量部で混合して調製した塗膜の体積抵抗率は、「CNF30%」/「KTJ10%」を0質量部/1質量部で混合して調製した塗膜(左端)の体積抵抗率より小さく、かつ、「CNF30%」/「KTJ10%」を1質量部/0質量部で混合して調製した塗膜(右端)の体積抵抗率より小さかった。
すなわち、混合使用により(2種の炭素質物の併用)によって、何れの単独使用よりも体積抵抗率が低くなった。言い換えると、0<r<1の点に、体積抵抗率の最小値が存在した。
As can be seen from Table 2 and Figures 11(a) and (b), the volume resistivity of the coating film prepared by mixing "CNF 30%" and "KTJ 10%" at a ratio of 0.75 parts by mass and 0.25 parts by mass was smaller than the volume resistivity of the coating film prepared by mixing "CNF 30%" and "KTJ 10%" at a ratio of 0 parts by mass and 1 part by mass (left end), and was also smaller than the volume resistivity of the coating film prepared by mixing "CNF 30%" and "KTJ 10%" at a ratio of 1 part by mass and 0 part by mass (right end).
That is, the mixed use (combined use of two types of carbonaceous materials) resulted in a lower volume resistivity than either of the materials used alone. In other words, the minimum value of the volume resistivity existed at the point where 0<r<1.

実施例3
<[(1)+(2a)]/ポリイミド>
実施例1、2で用いた「製造例2で得られた(1)カーボンナノファイバー群」に代えて、「製造例1、3~11で得られた(1)カーボンナノファイバー群」を用いた以外は、実施例1、2と同様に電導性組成物を調製し体積抵抗率測定用の塗膜を形成させた。
Example 3
<[(1)+(2a)]/Polyimide>
A conductive composition was prepared and a coating film for measuring volume resistivity was formed in the same manner as in Examples 1 and 2, except that "(1) carbon nanofiber group obtained in Production Examples 1, 3 to 11" was used instead of "(1) carbon nanofiber group obtained in Production Example 2" used in Examples 1 and 2.

実施例1、2と同様にして、炭素質物の混合比を振って、実施例1、2と同様の方法で体積抵抗率を測定したところ、混合部分に体積抵抗率の最低値が存在した。
製造例1、3~11で得られた(1)カーボンナノファイバー群を用いたときに、製造例2で得られた(1)カーボンナノファイバー群を用いた実施例1、2と同様に、(2a)鱗片状グラファイト又は(2b)略球状炭素粒子との併用による体積抵抗率の減少(相乗効果)が、(2a)(2b)何れとの組み合わせ場合でも顕著に見られた。
As in Examples 1 and 2, the mixing ratio of the carbonaceous material was varied and the volume resistivity was measured in the same manner as in Examples 1 and 2. The minimum value of the volume resistivity was found in the mixed portion.
When the (1) carbon nanofiber group obtained in Production Examples 1, 3 to 11 was used, a significant decrease in volume resistivity (synergistic effect) due to the combined use of (2a) flake graphite or (2b) approximately spherical carbon particles was observed in both combinations of (2a) and (2b), similar to Examples 1 and 2 in which the (1) carbon nanofiber group obtained in Production Example 2 was used.

実施例4
<[(1)+(2b)]/ポリエステル>
市販ポリエステル系のワニス(荒川塗料工業株式会社製 FS-7733(固形分:28質量%)に、実施例1、2で用いた「製造例2で得られた(1)カーボンナノファイバー群」と、「『ケッチェンブラック(Ketjen black)』として販売されている(2b)略球状炭素粒子群」との総量(炭素質物量の合計、総炭素量)を、塗膜固形分全体に対して40質量%で一定とし、その中において、(1)と(2b)の比率を振った。すなわち、樹脂60質量%と、炭素質物の合計(総炭素量)40質量%とを混合した。
Example 4
<[(1)+(2b)]/Polyester>
A commercially available polyester-based varnish (FS-7733 (solid content: 28 mass%) manufactured by Arakawa Paint Co., Ltd.) was mixed with the total amount (total amount of carbonaceous material, total carbon amount) of "(1) carbon nanofiber group obtained in Production Example 2" used in Examples 1 and 2 and "(2b) roughly spherical carbon particle group sold as 'Ketjen black'" at a constant amount of 40 mass% relative to the total solid content of the coating film, and the ratio of (1) to (2b) was varied. In other words, 60 mass% of resin was mixed with 40 mass% of the total amount of carbonaceous material (total carbon amount).

(1)カーボンナノファイバー群を塗膜固形分全体に対して40.0~27.5質量%と振って、(2b)略球状炭素粒子群を塗膜固形分全体に対して0~12.5質量%と振って、適正な粘度になるように溶剤(トルエン/酢酸ブチル=7/3)で希釈し塗料を作製した。 (1) The carbon nanofiber group was varied to 40.0-27.5% by mass relative to the total solid content of the coating film, and (2b) the roughly spherical carbon particle group was varied to 0-12.5% by mass relative to the total solid content of the coating film, and the paint was prepared by diluting with a solvent (toluene/butyl acetate = 7/3) to obtain the appropriate viscosity.

ここで用いた、上記「ケッチェンブラック」は、最大直径の数平均値をL1、最小直径の数平均値をL2としたとき、何れも30nmであり、L1/L2が1の略球状炭素粒子群であった。 The "Ketjen Black" used here was a group of nearly spherical carbon particles with a maximum diameter of 30 nm, L1 being the number average diameter, and a minimum diameter of 30 nm, L2 being the number average diameter, and L1/L2 being 1.

上記のようにして作製した塗料を、実施例1、2と同様の方法で、乾燥膜厚で30μmになるように塗布し、得られた塗膜の体積抵抗率を同様に測定した。該塗膜は、本発明における「電導性組成物」でもあり、「成型体」でもある。
測定結果を、以下の表3及び図12に示す。
The coating material prepared as described above was applied to a dry film thickness of 30 μm in the same manner as in Examples 1 and 2, and the volume resistivity of the resulting coating film was measured in the same manner. The coating film is both the "conductive composition" and the "molded body" in the present invention.
The measurement results are shown in Table 3 below and FIG.

Figure 0007590880000003
Figure 0007590880000003

表3及び図12から分かる通り、総炭素量(炭素質物量の合計)が同一でありながら、体積抵抗率が下がる点(極小となる点)が存在し、上記2種類の炭素質物の相乗効果が示された。 As can be seen from Table 3 and Figure 12, even though the total carbon amount (sum of the carbonaceous material amounts) is the same, there is a point where the volume resistivity decreases (a point where it becomes minimal), demonstrating the synergistic effect of the two types of carbonaceous material.

導電性組成物(実施例4では「塗膜」)全体に対して、(1)カーボンナノファイバー(群)[40×r]質量%と、「(2b)略球状炭素粒子(群)「40×(1-r)」質量%(rは0より大きく1より小さい実数である)とを、該ベース材料に共分散させることによって上記導電性組成物(塗膜)が得られている。
すなわち、前記A、Bについては、A=B=40である。
The conductive composition (coating) is obtained by co-dispersing (1) carbon nanofiber (group) [40×r] mass % and (2b) approximately spherical carbon particle (group) “40×(1−r)” mass % (r is a real number greater than 0 and less than 1) in the base material relative to the entire conductive composition (coating in Example 4).
That is, for the above A and B, A=B=40.

表3及び図12より明らかなように、(1)カーボンナノファイバー(群)については、40×r=35近傍に極小値がある。よって、r=35/40=0.88、である。
一方、同じことではあるが、表3及び図12より明らかなように、(2b)略球状炭素粒子(群)については、40×(1-r)=5近傍に極小値がある。
よって、1-r=5/40、r=1-5/40=35/40=0.88である。
12, (1) for the carbon nanofiber (group), there is a minimum value near 40×r=35. Therefore, r=35/40=0.88.
On the other hand, although it is the same, as is clear from Table 3 and FIG. 12, for (2b) substantially spherical carbon particles (group), there is a minimum value in the vicinity of 40×(1−r)=5.
Therefore, 1-r=5/40, r=1-5/40=35/40=0.88.

上記した「r=0.88の配合(炭素質物の含有割合)」における体積抵抗率は、(1)カーボンナノファイバー群のみを40質量%分散させたものより低く(電導度が高く)、かつ、(2b)略球状炭素粒子群のみを40質量%分散させたものより低く(電導度が高く)なっていた。 The volume resistivity in the above-mentioned "r=0.88 blend (carbonaceous material content)" was lower (higher electrical conductivity) than (1) a blend in which only carbon nanofiber groups were dispersed at 40% by mass, and was also lower (higher electrical conductivity) than (2b) a blend in which only roughly spherical carbon particle groups were dispersed at 40% by mass.

比較例1
<[(1)+(2a’)数平均アスペクト比が4の(球形)鱗片状グラファイト群]
/ポリエステル>
(2a)鱗片状グラファイト群に代えて、数平均アスペクト比[(D1+D2)/2]/dが4の(2a’)(球形)鱗片状グラファイト群(図17及び図18にSEM写真を示す)を使用し塗料を作製した。
Comparative Example 1
<[(1)+(2a') Group of (spherical) flake-like graphite particles having a number-average aspect ratio of 4]
/Polyester>
A coating material was prepared by using (2a') (spherical) scaly graphite group having a number average aspect ratio [(D1+D2)/2]/d of 4 (SEM photographs are shown in Figs. 17 and 18) instead of the (2a) scaly graphite group.

市販ポリエステル系のワニス(荒川塗料工業株式会社製 FS-7733 固形分28質量%)に、「実施例1、2で用いた「製造例2で得られた(1)カーボンナノファイバー群」と、「(2a’)(球形)鱗片状グラファイト(株式会社NSC製モザンビーク産天然黒鉛 高純度化品 D50=9μm)」との総量(炭素質物の合計量、総炭素量)を、塗膜固形分全体に対して40質量%で一定とし、その中において、「(1)カーボンナノファイバー群」を塗膜固形分全体に対して40~30質量%に、「(2a’)(球形)鱗片状グラファイト」を塗膜固形分全体に対して0~10質量%と振って、適正な粘度になるように溶剤(トルエン/酢酸ブチル=7/3)で希釈し塗料を作製した。 A commercially available polyester varnish (FS-7733, solid content 28% by mass, manufactured by Arakawa Paint Co., Ltd.) was mixed with the total amount (total amount of carbonaceous materials, total carbon amount) of "(1) carbon nanofiber group obtained in Manufacturing Example 2 used in Examples 1 and 2" and "(2a') (spherical) flake graphite (highly purified natural graphite from Mozambique, D50 = 9 μm, manufactured by NSC Corporation)" at a constant 40% by mass relative to the total solid content of the coating film, and the "(1) carbon nanofiber group" was varied between 40 and 30% by mass relative to the total solid content of the coating film, and "(2a') (spherical) flake graphite" was varied between 0 and 10% by mass relative to the total solid content of the coating film, and the paint was prepared by diluting with a solvent (toluene/butyl acetate = 7/3) to obtain an appropriate viscosity.

上記のようにして作製した塗料を、実施例1、2と同様の方法で、乾燥膜厚で30μmになるように塗布し、得られた塗膜の体積抵抗率を同様に測定した。
測定結果を、以下の表4及び図13に示す。
The coating material prepared as described above was applied in the same manner as in Examples 1 and 2 so that the dry film thickness was 30 μm, and the volume resistivity of the resulting coating film was measured in the same manner.
The measurement results are shown in Table 4 below and FIG.

Figure 0007590880000004
Figure 0007590880000004

表4及び図13に示す通り、実施例4と異なり、(1)カーボンナノファイバー群のみを含有する塗膜の体積抵抗率が最も低く、混合により体積抵抗率が下がる点(極小となる点)が存在せず、2種類の炭素質物の相乗効果が示されなかった。 As shown in Table 4 and Figure 13, unlike Example 4, (1) the volume resistivity of the coating film containing only carbon nanofiber groups was the lowest, and there was no point at which the volume resistivity decreased (minimum point) due to mixing, and no synergistic effect of the two types of carbonaceous materials was observed.

実施例5、比較例2
<[(1)+(2b)]/ポリエステル>
市販ポリエステル系のワニス(荒川塗料製 FS-7733 固形分28質量%)に、実施例1、2で用いた「製造例2で得られた(1)カーボンナノファイバー群」を表5の「実施例5」に示した含有量[質量%]、及び、「ケッチェンブラック(Ketjen black)」として販売されている(2b)略球状炭素粒子群」5.0質量%を配合した。
それに、表5の「実施例5」に示したように、27.5質量%~32.5質量%の(1)カーボンナノファイバー群を配合し、適正な粘度になるように、溶剤(トルエン/酢酸ブチル=7/3)で希釈して塗料を作製した。
Example 5, Comparative Example 2
<[(1)+(2b)]/Polyester>
A commercially available polyester-based varnish (FS-7733 manufactured by Arakawa Paint Co., Ltd., solid content 28 mass %) was mixed with the "(1) carbon nanofiber group obtained in Production Example 2" used in Examples 1 and 2 in the content [mass %] shown in "Example 5" in Table 5, and 5.0 mass % of "(2b) approximately spherical carbon particle group" sold as "Ketjen black".
As shown in "Example 5" in Table 5, 27.5 mass % to 32.5 mass % of (1) carbon nanofiber group was mixed and diluted with a solvent (toluene/butyl acetate = 7/3) to obtain a suitable viscosity to prepare a paint.

その塗料を、実施例1、2と同様の方法で、乾燥膜厚で30μmになるように塗布し、得られた塗膜の体積抵抗率を同様に測定した。 The paint was applied in the same manner as in Examples 1 and 2 so that the dry film thickness was 30 μm, and the volume resistivity of the resulting coating was measured in the same manner.

比較例2として、上記実施例5において、塗膜中の総炭素量(炭素質物の量)が30質量%~50質量%になるように、(1)カーボンナノファイバー群のみを配合し、適正な粘度になるように、溶剤(トルエン/酢酸ブチル=7/3)で希釈して塗料を作製した(表5参照)。 As Comparative Example 2, in Example 5 above, (1) only carbon nanofiber groups were blended so that the total carbon content (amount of carbonaceous matter) in the coating film was 30% by mass to 50% by mass, and the paint was prepared by diluting with a solvent (toluene/butyl acetate = 7/3) to obtain an appropriate viscosity (see Table 5).

その塗料を、実施例1、2と同様の方法で、乾燥膜厚で30μmになるように塗布し、得られた塗膜の体積抵抗率を同様に測定した。 The paint was applied in the same manner as in Examples 1 and 2 so that the dry film thickness was 30 μm, and the volume resistivity of the resulting coating was measured in the same manner.

その結果、(1)カーボンナノファイバー群に、(2b)略球状炭素粒子群を、塗膜中に5質量%加えたもの(実施例5)は、(1)カーボンナノファイバー群単独のもの(比較例2)より、同一の総炭素量で比較した場合、体積抵抗率が低くなった(図14参照)。 As a result, the coating film in which (1) carbon nanofiber groups and (2b) roughly spherical carbon particle groups were added at 5 mass % (Example 5) had a lower volume resistivity than the coating film in which (1) carbon nanofiber groups were used alone (Comparative Example 2) when compared at the same total carbon amount (see Figure 14).

Figure 0007590880000005
Figure 0007590880000005

実施例6
実施例2において、ベース材料を、熱可塑性樹脂であるポリカーボネート(三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製、ユーピロン(登録商標)に代えた以外は、実施例2と同様に電導性組成物を調製し、体積抵抗率測定用の塗膜を形成させた。
Example 6
An electrically conductive composition was prepared in the same manner as in Example 2, except that the base material in Example 2 was changed to a thermoplastic resin, polycarbonate (manufactured by Mitsubishi Engineering Plastics Corporation, Iupilon (registered trademark)), and a coating film for measuring volume resistivity was formed.

実施例2と同様に評価したところ、2種類の炭素質物の混合部分に体積抵抗率の最低値が存在した。 When evaluated in the same manner as in Example 2, the lowest volume resistivity was found in the mixture of the two types of carbonaceous material.

実施例7
実施例2において、ベース材料を熱硬化性のエポキシ樹脂に代えて評価した。
すなわち、エポキシ樹脂の主剤である(三菱ケミカル株式会社製、jER828(登録商標))と、専用のエポキシ樹脂の硬化剤(同社製、jERキュアST14(登録商標))を説明書に記載の比率で混合して、ベース材料とした。
それ以外は、実施例2と同様に電導性組成物を調製し、体積抵抗率測定用の塗膜を形成させた。
Example 7
In Example 2, the base material was replaced with a thermosetting epoxy resin for evaluation.
That is, the base material was made by mixing an epoxy resin base material (jER828 (registered trademark) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) and a dedicated epoxy resin hardener (jER Cure ST14 (registered trademark) manufactured by the same company) in the ratio specified in the instructions.
Except for the above, an electrically conductive composition was prepared in the same manner as in Example 2, and a coating film for measuring the volume resistivity was formed.

実施例2と同様に評価したところ、2種類の炭素質物の混合部分に体積抵抗率の最低値が存在した。 When evaluated in the same manner as in Example 2, the lowest volume resistivity was found in the mixture of the two types of carbonaceous material.

本発明の電導性組成物は、そこに含有される(1)カーボンナノファイバー群が、優れた形状・サイズ・分布等と分散性の良い表面状態とを有している。また、カーボンナノファイバー1本1本の集合であり、ベース材料や分散媒への分散性が良いので、分散液、成型体、塗膜、塗料、フィルム、塗料、層(膜)、回路、粉末等の形態で、電気伝導性物体、電磁波吸収等、種々の性能が要求される種々の分野に広く利用されるものである。 The conductive composition of the present invention contains (1) carbon nanofibers that have excellent shape, size, distribution, etc., and a surface state with good dispersibility. In addition, since the carbon nanofibers are a collection of individual carbon nanofibers and have good dispersibility in base materials and dispersion media, they can be widely used in various fields requiring various performances, such as electrically conductive objects and electromagnetic wave absorption, in the form of dispersions, molded bodies, coatings, paints, films, paints, layers (membranes), circuits, powders, etc.

10・・・フィラメント
20・・・素フィラメント

10: Filament 20: Plain filament

Claims (22)

以下の(1)及び「(2a)又は(2b)」の炭素質物群をベース材料中に何れも分散状態で含有してなるものであることを特徴とする電導性組成物。
(1)炭素繊維を粉砕して得られる「直径30nm以上1000nm以下であり、かつ、長さ0.2μm以上70μm以下の範囲」に、カーボンナノファイバー全体の50個数%以上が分布しているカーボンナノファイバー群
(2a)鱗片状グラファイトのベーサル面での最大差し渡し長さの数平均値をD1、最小差し渡し長さの数平均値をD2としたとき、D1及びD2が何れも1μm以上300μm以下であって、D1/D2が3以下であり、かつ、鱗片状グラファイトの数平均厚さをdとしたときに、数平均アスペクト比[(D1+D2)/2]/dが10以上の鱗片状グラファイト群
(2b)略球状炭素粒子の最大直径の数平均値をL1、最小直径の数平均値をL2としたとき、L1/L2が3以下の略球状炭素粒子群
1. An electrically conductive composition comprising the following carbonaceous material group (1) and (2a) or (2b) dispersed in a base material:
(1) A group of carbon nanofibers obtained by pulverizing carbon fibers, in which 50% or more by number of all carbon nanofibers are distributed in the range of "diameter 30 nm or more and 1000 nm or less, and length 0.2 μm or more and 70 μm or less." (2a) A group of flake-like graphite in which, when the number average of the maximum diameter length of the basal plane of the scaly graphite is D1 and the number average of the minimum diameter length is D2, both D1 and D2 are 1 μm or more and 300 μm or less, D1/D2 is 3 or less, and when the number average thickness of the scaly graphite is d, the number average aspect ratio [(D1+D2)/2]/d is 10 or more. (2b) A group of approximately spherical carbon particles in which, when the number average of the maximum diameter of the approximately spherical carbon particles is L1 and the number average of the minimum diameter is L2, L1/L2 is 3 or less.
電導性組成物全体に対して、前記(1)カーボンナノファイバー群[A×r]質量%と、「前記(2a)鱗片状グラファイト群及び/又は前記(2b)略球状炭素粒子群」「B×(1-r)」質量%(rは0より大きく1より小さい実数である)とを、該ベース材料に共分散させることによって、
前記(1)カーボンナノファイバー群のみをA質量%分散させた組成物より電導度を高くし、かつ、
「前記(2a)鱗片状グラファイト群及び/又は前記(2b)略球状炭素粒子群」のみをB質量%分散させた組成物より電導度を高くしてなる請求項1に記載の電導性組成物。
The (1) carbon nanofiber group [A×r] mass % and the (2a) scaly graphite group and/or the (2b) substantially spherical carbon particle group “B×(1−r)” mass % (r is a real number greater than 0 and less than 1) are co-dispersed in the base material with respect to the entire conductive composition,
(1) The electrical conductivity is made higher than that of a composition in which only the carbon nanofiber group is dispersed in an amount of A% by mass, and
2. The conductive composition according to claim 1, which has a higher electrical conductivity than a composition in which only "the (2a) flake graphite group and/or the (2b) approximately spherical carbon particle group" are dispersed in an amount of B mass %.
前記(1)カーボンナノファイバー群に含有されているカーボンナノファイバーの数平均アスペクト比が3以上200以下である請求項1又は請求項2に記載の電導性組成物。 The conductive composition according to claim 1 or 2, wherein the number average aspect ratio of the carbon nanofibers contained in the carbon nanofiber group (1) is 3 or more and 200 or less. 前記(1)カーボンナノファイバー群に含有されているカーボンナノファイバーの数平均直径が30nm以上1000nm以下であり、かつ、数平均長さが0.2μm以上70μm以下である請求項1ないし請求項3の何れかの請求項に記載の電導性組成物。 The conductive composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the number average diameter of the carbon nanofibers contained in the carbon nanofiber group (1) is 30 nm or more and 1000 nm or less, and the number average length is 0.2 μm or more and 70 μm or less. 前記(1)カーボンナノファイバー群が、炭素繊維を数平均長さが100μm以下になるまで乾式粉砕をした後に、湿式粉砕をすることによって得られるものである請求項1ないし請求項4の何れかの請求項に記載の電導性組成物。 The conductive composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the (1) carbon nanofiber group is obtained by dry-pulverizing carbon fibers until the number-average length is 100 μm or less, and then wet-pulverizing the carbon fibers. 前記(1)カーボンナノファイバー群が、前記ベース材料中で、実質的に1本ずつの分散状態になっている請求項1ないし請求項5の何れかの請求項に記載の電導性組成物。 The conductive composition according to any one of claims 1 to 5, wherein the (1) carbon nanofiber group is dispersed substantially individually in the base material. 前記(1)カーボンナノファイバー群が、ピッチ系炭素繊維を原料とし、乾式粉砕をした後に湿式粉砕をすることによって得られるものである請求項1ないし請求項6の何れかの請求項に記載の電導性組成物。 The conductive composition according to any one of claims 1 to 6, wherein the (1) carbon nanofiber group is obtained by dry grinding and then wet grinding pitch-based carbon fibers as a raw material. 「前記(1)カーボンナノファイバー群の原料である前記ピッチ系炭素繊維が有するフィラメント」を構成する素フィラメントの数平均厚さ又は数平均太さが、10nm以上200nm以下である請求項7に記載の電導性組成物。 The conductive composition according to claim 7, wherein the number average thickness or number average width of the filaments constituting "the filaments of the pitch-based carbon fiber, which is the raw material of the carbon nanofiber group (1)" is 10 nm or more and 200 nm or less. 「前記(1)カーボンナノファイバー群の原料である前記ピッチ系炭素繊維が有するフィラメント」を構成する素フィラメントが2本以上20本以下の範囲で集合して前記カーボンナノファイバー群のカーボンナノファイバーが構成されている請求項7又は請求項8に記載の電導性組成物。 The conductive composition according to claim 7 or 8, wherein the carbon nanofibers of the carbon nanofiber group are constituted by an assembly of 2 to 20 individual filaments constituting "the filaments of the pitch-based carbon fiber that is the raw material of the carbon nanofiber group (1)." 前記(1)カーボンナノファイバー群の原料である前記ピッチ系炭素繊維が、メソフェーズピッチ系炭素繊維である請求項7ないし請求項9の何れかの請求項に記載の電導性組成物。 The conductive composition according to any one of claims 7 to 9, wherein the pitch-based carbon fiber, which is the raw material for the carbon nanofiber group (1), is a mesophase pitch-based carbon fiber. 前記メソフェーズピッチ系炭素繊維が、ランダム型メソフェーズピッチ系炭素繊維である請求項10に記載の電導性組成物。 The conductive composition according to claim 10, wherein the mesophase pitch-based carbon fiber is a random mesophase pitch-based carbon fiber. 前記(1)カーボンナノファイバー群が、粉砕前の原料である炭素繊維に混在する混在樹脂を実質的に有さないものである請求項1ないし請求項11の何れかの請求項に記載の電導性組成物。 The conductive composition according to any one of claims 1 to 11, wherein the (1) carbon nanofiber group is substantially free of mixed resin that is mixed into the raw carbon fibers before pulverization. 前記(1)カーボンナノファイバー群が、乾式粉砕をした後に湿式粉砕をすることによって得られるものであり、該乾式粉砕と該湿式粉砕の間に加熱処理を行うことで、原料に混在する混在樹脂が除去されたものである請求項1ないし請求項12の何れかの請求項に記載の電導性組成物。 The conductive composition according to any one of claims 1 to 12, wherein the (1) carbon nanofiber group is obtained by dry grinding followed by wet grinding, and a heat treatment is performed between the dry grinding and the wet grinding to remove the mixed resin present in the raw material. 前記(1)カーボンナノファイバー群が、乾式粉砕をした後に湿式粉砕をすることによって得られるものであり、該湿式粉砕が、界面活性剤が存在している水系媒体中で行うビーズミル粉砕又はボールミル粉砕である請求項1ないし請求項13の何れかの請求項に記載の電導性組成物。 The conductive composition according to any one of claims 1 to 13, wherein the (1) carbon nanofiber group is obtained by dry grinding followed by wet grinding, and the wet grinding is bead mill grinding or ball mill grinding carried out in an aqueous medium in the presence of a surfactant. 前記(1)カーボンナノファイバー群の体積抵抗率が7×10-4Ω・cm以下のものである請求項1ないし請求項14の何れかの請求項に記載の電導性組成物。 The conductive composition according to any one of claims 1 to 14, wherein the carbon nanofiber group (1) has a volume resistivity of 7×10 −4 Ω·cm or less. 前記(2a)鱗片状グラファイト群の数平均厚さdが3nm以上1000nm以下である請求項1ないし請求項15の何れかの請求項に記載の電導性組成物。 The conductive composition according to any one of claims 1 to 15, wherein the number average thickness d of the flake graphite groups (2a) is 3 nm or more and 1000 nm or less. 前記(2a)鱗片状グラファイト群、又は、前記(2b)略球状炭素粒子群を、前記炭素質物群全体に対して、5質量%以上70質量%以下で含有する請求項1ないし請求項16の何れかの請求項に記載の電導性組成物。 The conductive composition according to any one of claims 1 to 16, wherein the (2a) flake graphite group or the (2b) approximately spherical carbon particle group is contained in an amount of 5% by mass to 70% by mass with respect to the entire carbonaceous material group. 前記(2a)鱗片状グラファイト群、又は、前記(2b)略球状炭素粒子群を、前記炭素質物群全体に対して、10質量%以上50質量%以下で含有する請求項1ないし請求項17の何れかの請求項に記載の電導性組成物。 The conductive composition according to any one of claims 1 to 17, wherein the (2a) flake graphite group or the (2b) approximately spherical carbon particle group is contained in an amount of 10% by mass or more and 50% by mass or less with respect to the entire carbonaceous material group. 前記ベース材料が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、熱可塑性ポリウレタン、ポリテトラフルオロエチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、アクリロニトリルスチレン樹脂、(メタ)アクリル樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、(変性)ポリフェニレンエーテル、ポリエステル、環状ポリオレフィン、ポリフェニレンスルファイド、ポリテトラフロロエチレン、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリアリレート、ポリエーテルエーテルケトン、熱可塑性ポリイミド、及び、ポリアミドイミドからなる群より選ばれた1種以上の熱可塑性樹脂;又は;フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂(ウレア樹脂)、不飽和ポリエステル樹脂、アルキッド樹脂、熱硬化性ポリウレタン、及び、熱硬化性ポリイミドからなる群より選ばれた1種以上の熱硬化性樹脂である請求項1ないし請求項18の何れかの請求項に記載の電導性組成物。 The conductive composition according to any one of claims 1 to 18, wherein the base material is one or more thermoplastic resins selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, polyvinyl acetate, thermoplastic polyurethane, polytetrafluoroethylene, acrylonitrile butadiene styrene resin, acrylonitrile styrene resin, (meth)acrylic resin, polyamide, polyacetal, polycarbonate, (modified) polyphenylene ether, polyester, cyclic polyolefin, polyphenylene sulfide, polytetrafluoroethylene, polysulfone, polyether sulfone, polyarylate, polyether ether ketone, thermoplastic polyimide, and polyamide imide; or one or more thermosetting resins selected from the group consisting of phenolic resin, epoxy resin, melamine resin, urea resin, unsaturated polyester resin, alkyd resin, thermosetting polyurethane, and thermosetting polyimide. 請求項1ないし請求項19の何れかの請求項に記載の電導性組成物を含有してなるものであることを特徴とする成型体。 A molded body comprising the conductive composition according to any one of claims 1 to 19. 請求項1ないし請求項19の何れかの請求項に記載の電導性組成物を含有してなるものであることを特徴とする塗膜。 A coating film comprising the conductive composition according to any one of claims 1 to 19. 請求項1ないし請求項19の何れかの請求項に記載の電導性組成物と液体分散媒とを含有してなるものであることを特徴とする塗料。

A coating material comprising the conductive composition according to any one of claims 1 to 19 and a liquid dispersion medium.

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