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JP6774175B2 - Non-conductive materials and paints - Google Patents

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JP6774175B2
JP6774175B2 JP2015201191A JP2015201191A JP6774175B2 JP 6774175 B2 JP6774175 B2 JP 6774175B2 JP 2015201191 A JP2015201191 A JP 2015201191A JP 2015201191 A JP2015201191 A JP 2015201191A JP 6774175 B2 JP6774175 B2 JP 6774175B2
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Description

本発明は、非導電性材料および塗料に関する。 The present invention relates to non-conductive materials and paints.

従来、半導体チップなどの電子部品のカバー材(例えば封止材)においては、十分な遮光性を有しつつ、配線間を短絡させることのない絶縁性の高い塗料が用いられている(例えば特許文献1)。かかる塗料に使用される黒色顔料としては、クロム系黒色顔料、有機系顔料、カーボンブラック等のカーボン粉体が使用されている。しかしながら、クロム系黒色顔料および有機系顔料を用いて形成されるカバー材は、黒色遮蔽度が不十分であり、材料コストも高くなりがちである。また、カーボンブラックは着色性に優れ、安価である反面、導電性があるため、非導電性が要求される用途には適していない。このため、十分な遮光性を有し、なおかつ、絶縁性の高い黒色顔料が求められている。 Conventionally, as a cover material (for example, a sealing material) for an electronic component such as a semiconductor chip, a paint having a high insulating property that does not short-circuit between wirings while having a sufficient light-shielding property has been used (for example, a patent). Document 1). As the black pigment used in such paints, carbon powders such as chromium-based black pigments, organic pigments, and carbon black are used. However, the cover material formed by using the chromium-based black pigment and the organic-based pigment tends to have an insufficient degree of black shielding and a high material cost. Further, carbon black has excellent coloring property and is inexpensive, but on the other hand, it has conductivity, so that it is not suitable for applications requiring non-conductive property. Therefore, there is a demand for a black pigment having sufficient light-shielding properties and high insulating properties.

特開2003−335922号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-335922 特開平8−259838号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-259838

特許文献2には、黒色顔料として、カーボンブラックの少なくとも一部を絶縁性微粒子で被覆した非導電性炭素質粉体を用いることが記載されている。同公報によれば、カーボンブラックを絶縁性微粒子で被覆することで、カーボンブラックの導電性を排除し、塗装膜に好適な絶縁性を付与し得るとされている。しかしながら、特許文献2のようにカーボンブラックを絶縁性微粒子で被覆する構成では、絶縁性微粒子がカーボンブラックから剥がれやすく、塗装膜を形成した際に絶縁性および遮光性を安定に維持できないという欠点がある。また、カーボンブラックを絶縁性微粒子で被覆する処理が複雑であり、塗膜形成が高価になるという問題がある。絶縁被膜を用いずに、カーボン粒子自体の導電性を排除する技術が提供されれば有用である。 Patent Document 2 describes that a non-conductive carbonaceous powder in which at least a part of carbon black is coated with insulating fine particles is used as the black pigment. According to the publication, by coating carbon black with insulating fine particles, the conductivity of carbon black can be eliminated and suitable insulating properties can be imparted to the coating film. However, in the configuration in which the carbon black is coated with the insulating fine particles as in Patent Document 2, the insulating fine particles are easily peeled off from the carbon black, and there is a drawback that the insulating property and the light shielding property cannot be stably maintained when the coating film is formed. is there. Further, there is a problem that the process of coating carbon black with insulating fine particles is complicated and the coating film formation becomes expensive. It would be useful if a technique for eliminating the conductivity of the carbon particles themselves was provided without using an insulating film.

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、非導電性および遮光性が要求される用途に適したカーボン粒子からなる非導電性材料を提供することである。 The present invention has been made in view of this point, and a main object thereof is to provide a non-conductive material made of carbon particles suitable for applications requiring non-conductive and light-shielding properties.

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、非晶質のカーボン粒子中に所定量の酸素元素を含有させることにより、カーボン粒子の導電性を効果的に排除し得ることを見出し、本発明を完成した。 As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventor has found that the conductivity of carbon particles can be effectively eliminated by containing a predetermined amount of oxygen elements in the amorphous carbon particles. Found and completed the present invention.

すなわち、本発明によって提供される非導電性材料は、非晶質の非導電性カーボン粒子からなる非導電性材料である。この非導電性材料は、エネルギー分散型X線分光法(EDX)により求められる炭素元素の含有量が少なくとも70質量%であり、かつ、酸素元素の含有量が9質量%〜30質量%である。このように非晶質のカーボン粒子に9質量%〜30質量%の酸素元素を含有させることにより、本来であれば導電性を有するカーボン粒子の導電性を排除して、絶縁質のカーボン粒子からなる非導電性材料とすることができる。かかる非導電性材料は、カーボン粒子自体が絶縁質であるため、非導電性および遮光性を長期にわたって安定して発揮し得る。したがって、かかる非導電性材料は、非導電性および遮光性が要求される用途(例えば集積回路(IC)、大規模集積回路(LSI)、トランジスタなどの電子部品の封止材)に適した材料(典型的には黒色顔料)として好適に用いることができる。 That is, the non-conductive material provided by the present invention is a non-conductive material composed of amorphous non-conductive carbon particles. This non-conductive material has a carbon element content of at least 70% by mass and an oxygen element content of 9% by mass to 30% by mass as determined by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX). .. By containing 9% by mass to 30% by mass of an oxygen element in the amorphous carbon particles in this way, the conductivity of the carbon particles which are originally conductive is eliminated, and the insulating carbon particles are separated from the carbon particles. Can be a non-conductive material. Since the carbon particles themselves are insulating materials, such non-conductive materials can stably exhibit non-conductive properties and light-shielding properties for a long period of time. Therefore, such non-conductive materials are suitable for applications requiring non-conductive and light-shielding properties (for example, integrated circuits (ICs), large-scale integrated circuits (LSIs), encapsulants for electronic components such as transistors). It can be suitably used as (typically a black pigment).

なお、本明細書において「導電性」とは、体積抵抗率(体積固有電気抵抗値)が1×10Ω・cm未満の材料が示す性質のことをいい、「非導電性」とは、体積抵抗率(体積固有電気抵抗値)が1×10Ω・cm以上の材料が示す性質のことをいう。また、本明細書中において言及する体積抵抗率は、供試粉体をジュラコン製の円筒パイプ(内径10mm)に入れて1000kgで加圧し、該圧粉体の体積抵抗率を常温でマルチメータを用いて測定した値を示している。ここで「常温」とは15〜35℃の温度範囲をいい、典型的には20〜30℃の温度範囲(例えば25℃)をいう。 In the present specification, "conductivity" refers to a property exhibited by a material having a volume resistivity (volume resistivity (volume specific electrical resistance value) of less than 1 × 10 6 Ω · cm, and “non-conductive” means. the volume resistivity (volume specific resistance value) refers to the property indicated by the 1 × 10 6 Ω · cm or more materials. The volume resistivity referred to in the present specification is that the test powder is placed in a cylindrical pipe (inner diameter of 10 mm) made of Duracon and pressurized at 1000 kg, and the volume resistivity of the green compact is multimetered at room temperature. The values measured using are shown. Here, "room temperature" refers to a temperature range of 15 to 35 ° C., and typically refers to a temperature range of 20 to 30 ° C. (for example, 25 ° C.).

ここで開示される非導電性材料の好ましい一態様では、前記酸素元素の含有量が20質量%〜30質量%である。このような酸素元素の含有量の範囲内であると、カーボン粒子の導電性をより効果的に排除することができる。そのため、より絶縁性の高い(例えば体積抵抗率が5×10Ω・cm以上である)非導電性材料が実現され得る。 In a preferred embodiment of the non-conductive material disclosed herein, the content of the oxygen element is 20% by mass to 30% by mass. When the content of the oxygen element is within the range, the conductivity of the carbon particles can be more effectively eliminated. Therefore, may higher insulation (e.g. volume resistivity is the 5 × 10 8 Ω · cm or more) non-conductive material is achieved.

ここで開示される非導電性材料の好ましい一態様では、前記炭素元素および前記酸素元素以外の付加的な構成元素を実質的に含まない。これにより、非導電性および遮光性の両立をより高いレベルで実現することができる。 In a preferred embodiment of the non-conductive material disclosed herein, it is substantially free of additional constituent elements other than the carbon element and the oxygen element. Thereby, both non-conductive property and light-shielding property can be realized at a higher level.

また、本発明は、他の側面として塗料を提供する。この塗料は、ここで開示される何れかの非導電性材料と液状媒体とを含有する。かかる塗料は、非導電性黒色塗装を与える塗料として種々の用途に好適に用いることができる。 The present invention also provides a coating as another aspect. The coating material contains any of the non-conductive materials disclosed herein and a liquid medium. Such a paint can be suitably used for various purposes as a paint for giving a non-conductive black coating.

図1は例1〜4のX線回折パターンを示す図である。FIG. 1 is a diagram showing X-ray diffraction patterns of Examples 1 to 4. 図2は例5〜8のX線回折パターンを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern of Examples 5 to 8. 体積抵抗率の測定方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the measuring method of volume resistivity.

以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄(例えば、非導電性材料の原料の作製方法など)は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. Matters other than those specifically mentioned in the present specification and necessary for carrying out the present invention (for example, a method for producing a raw material for a non-conductive material) are based on the prior art in the art. It can be grasped as a design matter of a person skilled in the art. The present invention can be carried out based on the contents disclosed in the present specification and common general technical knowledge in the art.

<非導電性材料>
ここで開示される非導電性材料は、非晶質の非導電性カーボン粒子からなる非導電性材料である。この非導電性材料は、エネルギー分散型X線分光法(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy:EDX)により求められる炭素(C)元素の含有量が少なくとも70質量%であり、かつ、酸素(O)元素の含有量が9質量%〜30質量%である。このように非晶質のカーボン粒子に9質量%〜30質量%の酸素元素を含有させることにより、本来であれば導電性を有するカーボン粒子の導電性を排除して、絶縁質の非導電性カーボン粒子からなる非導電性材料を実現することができる。かかる非導電性材料は、カーボン粒子自体が絶縁質であるため、非導電性および遮光性を長期にわたって安定して発揮し得る。なお、非導電性材料(カーボン粒子)が非晶質であるか否かは、例えば、X線回折装置で測定した結果がブロードなパターンを示すことによって確認することができる。
<Non-conductive material>
The non-conductive material disclosed here is a non-conductive material composed of amorphous non-conductive carbon particles. This non-conductive material has a carbon (C) element content of at least 70% by mass and an oxygen (O) element determined by Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDX). The content of is 9% by mass to 30% by mass. By containing 9% by mass to 30% by mass of an oxygen element in the amorphous carbon particles in this way, the conductivity of the carbon particles which are originally conductive is eliminated, and the insulating material is non-conductive. A non-conductive material made of carbon particles can be realized. Since the carbon particles themselves are insulating materials, such non-conductive materials can stably exhibit non-conductive properties and light-shielding properties for a long period of time. Whether or not the non-conductive material (carbon particles) is amorphous can be confirmed by, for example, the result of measurement by an X-ray diffractometer showing a broad pattern.

<酸素元素の含有量>
非導電性材料における酸素元素の含有量(質量基準)としては、導電性を排除する観点から、概ね9質量%以上にすることが適当であり、通常は10質量%以上、好ましくは15質量%以上、より好ましくは20質量%以上、さらに好ましくは25質量%以上である。また、酸素元素の質量基準の含有量は、非導電性と遮光性(着色性)との両立を実現する観点から、30質量%以下にすることが適当であり、好ましくは28質量%以下である。例えば、酸素元素の含有量が9質量%以上30質量%以下の非導電性材料が好ましく、15質量%以上28質量%以下のものが特に好ましい。このような酸素元素の含有量の範囲内であると、高い絶縁性と良好な遮光性とを高いレベルで両立させることができる。
<Oxygen element content>
The content (mass basis) of the oxygen element in the non-conductive material is preferably about 9% by mass or more from the viewpoint of eliminating conductivity, and is usually 10% by mass or more, preferably 15% by mass. As mentioned above, it is more preferably 20% by mass or more, still more preferably 25% by mass or more. Further, the mass-based content of the oxygen element is preferably 30% by mass or less, preferably 28% by mass or less, from the viewpoint of achieving both non-conductiveness and light-shielding property (coloring property). is there. For example, a non-conductive material having an oxygen element content of 9% by mass or more and 30% by mass or less is preferable, and a material having an oxygen element content of 15% by mass or more and 28% by mass or less is particularly preferable. When the content of the oxygen element is within the range, high insulation and good light-shielding property can be achieved at a high level.

また、非導電性材料中に存在する全原子数を100atom%として、酸素原子の原子数基準の含有量は、導電性を排除する観点から、5atom%以上であることが好ましく、より好ましくは7atom%以上、さらに好ましくは10atom%以上、特に好ましくは14atom%以上(例えば20atom%以上)である。また、酸素原子の原子数基準の含有量は、非導電性と遮光性とをより良く両立させる観点から、30atom%以下であることが好ましく、より好ましくは25atom%以下である。ここで開示される技術は、例えば、酸素原子の原子数基準の含有量が7atom%以上25atom%以下である態様で好ましく実施され得る。 Further, assuming that the total number of atoms present in the non-conductive material is 100 atom%, the content of oxygen atoms based on the atomic number is preferably 5 atom% or more, more preferably 7 atom, from the viewpoint of eliminating conductivity. % Or more, more preferably 10 atom% or more, and particularly preferably 14 atom% or more (for example, 20 atom% or more). Further, the content of the oxygen atom based on the number of atoms is preferably 30 atom% or less, more preferably 25 atom% or less, from the viewpoint of better achieving both non-conductiveness and light-shielding property. The technique disclosed here can be preferably carried out, for example, in an embodiment in which the content of oxygen atoms based on the number of atoms is 7 atom% or more and 25 atom% or less.

<炭素元素の含有量>
非導電性材料における炭素元素の含有量(質量基準)としては、導電性を排除する観点から、95質量%以下にすることが適当であり、好ましくは91質量%以下、より好ましくは85質量%以下、さらに好ましくは80質量%以下、特に好ましくは75質量%以下である。また、炭素元素の質量基準の含有量は、非導電性と遮光性との両立を実現する観点から、概ね70質量%以上にすることが適当であり、好ましくは72質量%以上である。例えば、炭素元素の含有量が70質量%以上91質量%以下の非導電性材料が好ましく、72質量%以上85質量%以下のものが特に好ましい。このような炭素元素の含有量の範囲内であると、高い絶縁性と良好な遮光性とを高いレベルで両立させることができる。
<Carbon element content>
The content of carbon element (based on mass) in the non-conductive material is preferably 95% by mass or less, preferably 91% by mass or less, and more preferably 85% by mass, from the viewpoint of eliminating conductivity. Below, it is more preferably 80% by mass or less, and particularly preferably 75% by mass or less. Further, the mass-based content of the carbon element is preferably about 70% by mass or more, preferably 72% by mass or more, from the viewpoint of achieving both non-conductive property and light-shielding property. For example, a non-conductive material having a carbon element content of 70% by mass or more and 91% by mass or less is preferable, and a material having a carbon element content of 72% by mass or more and 85% by mass or less is particularly preferable. When the content of the carbon element is within the range, both high insulation and good light-shielding property can be achieved at a high level.

また、非導電性材料中に存在する全原子数を100atom%として、炭素原子の原子数基準の含有量は、95atom%以下であることが好ましく、導電性を排除する観点から、より好ましくは93atom%以下、さらに好ましくは90atom%以下、特に好ましくは86atom%以下(例えば80atom%以下)である。また、炭素原子の原子数基準の含有量は、非導電性と遮光性とをより良く両立させる観点から、70atom%以上であることが好ましく、より好ましくは75atom%以上である。ここで開示される技術は、例えば、炭素原子の含有量が75atom%以上93atom%以下である態様で好ましく実施され得る。なお、酸素原子および炭素原子の原子数基準の含有量は、前述した質量基準の含有量と同様にEDXにより把握することができる。 Further, assuming that the total number of atoms present in the non-conductive material is 100 atom%, the content of carbon atoms based on the atomic number is preferably 95 atom% or less, and more preferably 93 atom from the viewpoint of eliminating conductivity. % Or less, more preferably 90 atom% or less, particularly preferably 86 atom% or less (for example, 80 atom% or less). Further, the content of carbon atoms based on the number of atoms is preferably 70 atom% or more, more preferably 75 atom% or more, from the viewpoint of better achieving both non-conductive property and light-shielding property. The technique disclosed herein can be preferably carried out, for example, in an embodiment in which the content of carbon atoms is 75 atom% or more and 93 atom% or less. The atomic number-based contents of oxygen atoms and carbon atoms can be grasped by EDX in the same manner as the mass-based contents described above.

炭素元素の質量基準の含有量に対する酸素元素の質量基準の含有量の比(O/C)は、非導電性と遮光性との両立を実現する観点から、好ましくは0.1〜0.4、より好ましくは0.15〜0.38、さらに好ましくは0.2〜0.35、特に好ましくは0.25〜0.35である。上記含有量の比(O/C)を0.1以上とすることで、カーボン粒子の導電性をより良く低下させることができる、また、上記含有量の比(O/C)を0.4以下とすることで、カーボン粒子における非導電性と遮光性との両立がより高いレベルで実現され得る。 The ratio (O / C) of the mass-based content of oxygen element to the mass-based content of carbon element is preferably 0.1 to 0.4 from the viewpoint of achieving both non-conductivity and light-shielding property. , More preferably 0.15 to 0.38, still more preferably 0.2 to 0.35, and particularly preferably 0.25 to 0.35. By setting the content ratio (O / C) to 0.1 or more, the conductivity of the carbon particles can be further reduced, and the content ratio (O / C) is 0.4. By doing the following, both non-conductivity and light-shielding property of carbon particles can be realized at a higher level.

<体積抵抗率>
非導電性材料の体積抵抗率は、酸素元素および炭素元素の含有量が前記範囲内を満たす限りにおいて特に制限はないが、概ね1×10Ω・cm以上が適当であり、好ましくは1×10Ω・cm以上、より好ましくは5×10Ω・cm以上、さらに好ましくは1×10Ω・cm以上、特に好ましくは5×10Ω・cm以上である。非導電性材料の体積抵抗率の上限は、特に限定されないが、非導電性と遮光性とを両立する観点から、好ましくは1×1010Ω・cm以下、より好ましくは5×10Ω・cm以下、さらに好ましくは1×10Ω・cm以下、特に好ましくは8×10Ω・cm以下である。
<Volume resistivity>
The volume resistivity of the non-conductive material is not particularly limited as long as the contents of the oxygen element and the carbon element satisfy the above range, but is generally 1 × 10 6 Ω · cm or more, preferably 1 ×. It is 10 7 Ω · cm or more, more preferably 5 × 10 7 Ω · cm or more, further preferably 1 × 10 8 Ω · cm or more, and particularly preferably 5 × 10 8 Ω · cm or more. The upper limit of the volume resistivity of the non-conductive material is not particularly limited, but from the viewpoint of achieving both non-conductivity and light-shielding property, it is preferably 1 × 10 10 Ω · cm or less, more preferably 5 × 10 9 Ω ·. It is cm or less, more preferably 1 × 10 9 Ω · cm or less, and particularly preferably 8 × 10 8 Ω · cm or less.

ここで開示される非導電性材料の好適例として、酸素元素の含有量が9質量%〜30質量%であり、かつ、体積抵抗率が1×10Ω・cm以上であるもの;酸素元素の含有量が10質量%〜30質量%であり、かつ、体積抵抗率が2.4×10Ω・cm以上であるもの;酸素元素の含有量が15質量%〜30質量%であり、かつ、体積抵抗率が5×10Ω・cm以上であるもの;酸素元素の含有量が20質量%〜30質量%であり、かつ、体積抵抗率が5×10Ω・cm以上であるもの;酸素元素の含有量が25質量%〜30質量%であり、かつ、体積抵抗率が5.5×10Ω・cm以上であるもの;等が挙げられる。 Examples of the suitable non-conductive materials disclosed herein, a content of oxygen element is 9% to 30 wt%, and, what volume resistivity is 1 × 10 7 Ω · cm or more; oxygen element content is 10% to 30% by weight, and is intended a volume resistivity of 2.4 × 10 7 Ω · cm or more; a content of 15% to 30% by weight of oxygen element, And the volume resistivity is 5 × 10 7 Ω · cm or more; the content of oxygen element is 20% by mass to 30% by mass, and the volume resistivity is 5 × 10 8 Ω · cm or more. things; the content of oxygen element is 25 to 30 wt%, and, what volume resistivity is 5.5 × 10 8 Ω · cm or more; and the like.

ここで開示される非導電性材料は、本発明の効果が著しく妨げられない範囲で、炭素元素および酸素元素以外の付加的な構成元素を含み得る。そのような付加的な構成元素として、カリウム(K)、カルシウム(Ca)、ナトリウム(Na)、マグネシウム(Mg)、銅(Cu)、鉄(Fe)、亜鉛(Zn)、クロム(Cr)、セレン(Se)、マンガン(Mn)、モリブデン(Mo)、ヨウ素(I)、リン(P)、ケイ素(Si)、アルミニウム(Al)のうちの1種または2種以上の元素が挙げられる。これらの付加的な構成元素は、好ましくは5質量%以下の割合で含まれ得る。付加的構成元素の含有量が実質的に0である非導電性材料であってもよい。 The non-conductive materials disclosed herein may contain additional constituent elements other than carbon and oxygen elements to the extent that the effects of the present invention are not significantly impaired. As such additional constituent elements, potassium (K), calcium (Ca), sodium (Na), magnesium (Mg), copper (Cu), iron (Fe), zinc (Zn), chromium (Cr), Examples thereof include one or more elements of selenium (Se), manganese (Mn), molybdenum (Mo), iodine (I), phosphorus (P), silicon (Si), and aluminum (Al). These additional constituent elements may preferably be contained in a proportion of 5% by weight or less. It may be a non-conductive material having a content of additional constituent elements of substantially zero.

好ましい一態様では、非導電性材料は、炭素元素および酸素元素以外の付加的な構成元素を実質的に含まない。これにより、非導電性および遮光性の両立をより高いレベルで実現することができる。なお、「非導電性材料が付加的な構成元素を実質的に含まない」とは、少なくとも意図的には付加的な構成元素を含有させないことをいう。したがって、原料や製法などに由来して微量(例えば、非導電性材料中における上記付加的な構成元素の含有量が0.2質量%以下、好ましくは0.1質量%以下、より好ましくは0.05質量%以下、特に好ましくは0.001質量%以下)の上記付加的な構成元素が不可避的に含まれている非導電性材料は、ここでいう付加的な構成元素を実質的に含有しない非導電性材料の概念に包含され得る。 In a preferred embodiment, the non-conductive material is substantially free of additional constituent elements other than carbon and oxygen elements. As a result, both non-conductive property and light-shielding property can be realized at a higher level. In addition, "the non-conductive material does not substantially contain additional constituent elements" means that, at least intentionally, no additional constituent elements are contained. Therefore, the content of the additional constituent elements in the non-conductive material is 0.2% by mass or less, preferably 0.1% by mass or less, more preferably 0, due to the raw material, the manufacturing method, or the like. The non-conductive material inevitably containing the above-mentioned additional constituent elements of 0.05% by mass or less, particularly preferably 0.001% by mass or less) substantially contains the additional constituent elements referred to here. Can be included in the concept of non-conductive materials.

非導電性材料を構成するカーボン粒子の形状は特に限定されない。球形又はそれに近い形状のものや、塊状、薄片状、繊維状などの不規則形状のカーボン粒子を好適に使用することができる。かかるカーボン粒子としては、平均粒子径が概ね0.05μm〜50μm(例えば0.1μm〜50μm)のものが好ましく、例えば平均粒子径が0.05μm〜10μmのものがより好ましく、典型的には平均粒子径が0.05μm〜1μmのものがさらに好ましい。カーボン粒子の平均粒子径は、例えば走査型電子顕微鏡(SEM)等により測定することができる。 The shape of the carbon particles constituting the non-conductive material is not particularly limited. Carbon particles having a spherical shape or a shape close to the sphere, or irregularly shaped carbon particles such as a lump, a flaky shape, and a fibrous shape can be preferably used. As such carbon particles, those having an average particle diameter of approximately 0.05 μm to 50 μm (for example, 0.1 μm to 50 μm) are preferable, and for example, those having an average particle diameter of 0.05 μm to 10 μm are more preferable, and typically average. Those having a particle size of 0.05 μm to 1 μm are more preferable. The average particle size of the carbon particles can be measured by, for example, a scanning electron microscope (SEM) or the like.

ここに開示される技術において、「カーボン粒子が非晶質である」という概念のなかには、該カーボン粒子の一部に結晶相が存在する態様も含まれる。ここに開示される技術の好ましい一態様として、CおよびOからなる非晶質相を主体としつつ、C、O、HおよびNのうち少なくとも一種の元素を含む結晶相を有するカーボン粒子が挙げられる。このような結晶相は、例えば、ここに開示される非晶質のカーボン粒子において、該粒子の表面付近に偏在または析出していてもよい。あるいは、非晶質相のなかに結晶相が混在(分散)していてもよい。 In the technique disclosed herein, the concept of "carbon particles are amorphous" includes an embodiment in which a crystal phase is present in a part of the carbon particles. A preferred embodiment of the technique disclosed herein is carbon particles having an amorphous phase composed of C and O as a main component and a crystal phase containing at least one element among C, O, H and N. .. Such a crystal phase may be unevenly distributed or precipitated near the surface of the amorphous carbon particles disclosed here, for example. Alternatively, the crystalline phase may be mixed (dispersed) in the amorphous phase.

ここに開示されるいずれかの非導電性材料は、例えば、非導電性材料を構成するカーボン粒子に含まれる炭素(C)原子と酸素(O)原子とを主体として構成された有機原料を適切に選択し、該有機原料中の酸素原子の少なくとも一部がカーボン粒子に残るような適切な条件で該有機原料を焼成することにより製造され得る。 As any of the non-conductive materials disclosed herein, for example, an organic raw material composed mainly of carbon (C) atoms and oxygen (O) atoms contained in carbon particles constituting the non-conductive material is suitable. It can be produced by selecting the above and firing the organic raw material under appropriate conditions so that at least a part of oxygen atoms in the organic raw material remains in the carbon particles.

非導電性カーボン粒子の原料となる有機原料としては、炭素(C)と酸素(O)とを主体として構成されているものであればよく、特に限定されない。例えば、炭素(C)原子と酸素(O)原子との結合(C−O−C)を含む環状分子骨格を有する環式有機化合物の一種または二種以上を適宜用いることができる。上記C−O−Cを含む環状分子骨格からなる環構造を2つ以上(例えば2〜5つ、好ましくは2または3つ)含む環式有機化合物であることが好ましい。かかる環式有機化合物は、焼成後においても有機原料由来の酸素原子がカーボン粒子に残りやすいため好ましい。ここに開示される技術における環式有機化合物は、環を構成する原子が炭素(C)原子および酸素(O)原子のみであることが好ましい。上記環式有機化合物の環を構成する原子数(すなわちCとOの総数)は特に限定されないが、4〜20とすることが適当であり、5〜12(例えば5〜10、典型的には5または6)とすることが好ましい。 The organic raw material used as a raw material for the non-conductive carbon particles is not particularly limited as long as it is composed mainly of carbon (C) and oxygen (O). For example, one or more kinds of cyclic organic compounds having a cyclic molecular skeleton containing a bond (COC) between a carbon (C) atom and an oxygen (O) atom can be appropriately used. It is preferably a cyclic organic compound containing two or more (for example, 2 to 5, preferably 2 or 3) ring structures composed of a cyclic molecular skeleton containing the above COC. Such a cyclic organic compound is preferable because oxygen atoms derived from an organic raw material tend to remain in carbon particles even after firing. In the cyclic organic compound in the technique disclosed herein, it is preferable that the atoms constituting the ring are only carbon (C) atoms and oxygen (O) atoms. The number of atoms constituting the ring of the cyclic organic compound (that is, the total number of C and O) is not particularly limited, but 4 to 20 is appropriate, and 5 to 12 (for example, 5 to 10, typically 5 to 10). It is preferably 5 or 6).

環式有機化合物は、環を構成する少なくとも1つの炭素原子に水素原子および有機基が結合していてもよい。有機基としては、炭素原子数1〜12の有機基が挙げられる。そのような有機基としては、ヒドロキシ基;ヒドロキシメチル基、1‐ヒドロキシエチル基、2‐ヒドロキシエチル基、1‐ヒドロキシプロピル基、2‐ヒドロキシプロピル基、3‐ヒドロキシプロピル基、1‐ヒドロキシブチル基、2‐ヒドロキシブチル基、3‐ヒドロキシブチル基、4‐ヒドロキシブチル基などのヒドロキシアルキル基;メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、1−メチル−2−メチルプロピル基、2,2−ジメチルプロピル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等の鎖状アルキル基;などが挙げられる。なかでも、ヒドロキシ基;ヒドロキシメチル基、1‐ヒドロキシエチル基、2‐ヒドロキシエチル基、1‐ヒドロキシプロピル基、2‐ヒドロキシプロピル基、3‐ヒドロキシプロピル基が好ましい。 The cyclic organic compound may have a hydrogen atom and an organic group bonded to at least one carbon atom constituting the ring. Examples of the organic group include organic groups having 1 to 12 carbon atoms. Such organic groups include hydroxy groups; hydroxymethyl groups, 1-hydroxyethyl groups, 2-hydroxyethyl groups, 1-hydroxypropyl groups, 2-hydroxypropyl groups, 3-hydroxypropyl groups, 1-hydroxybutyl groups. Hydroxyalkyl groups such as 2,2-hydroxybutyl group, 3-hydroxybutyl group, 4-hydroxybutyl group; methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group , T-Butyl group, n-Pentyl group, 1-methylbutyl group, 2-methylbutyl group, 3-methylbutyl group, 1-methyl-2-methylpropyl group, 2,2-dimethylpropyl group, hexyl group, heptyl group, Chain alkyl groups such as octyl group, nonyl group and decyl group; and the like can be mentioned. Of these, a hydroxy group; a hydroxymethyl group, a 1-hydroxyethyl group, a 2-hydroxyethyl group, a 1-hydroxypropyl group, a 2-hydroxypropyl group, and a 3-hydroxypropyl group are preferable.

ここで開示される有機原料の好適例としては、例えば、グルコース、フルクトース、ガラクトース、マンノースなどの単糖類、ラクトース、スクロース、マルトース、トレハロース、ツラノース、セロビオースなどの二糖類、ラフィノース、メレジトース、マルトトリオースなどの三糖類、アカルボース、スタキオースなどの四糖類、フラクトオリゴ糖、ガラクトオリゴ糖などのオリゴ糖、デキストリン、シクロデキストリン、セルロース、グルカンなどの多糖類、キシリトール、エリスリトール、ソルビトールなどの糖アルコール、乳タンパク、大豆タンパク、小麦タンパク、全脂粉乳、脱脂粉乳、小麦粉、デンプン(アミロース、アミロペクチン)、ゼラチン、プルランなどの多糖類が挙げられる。デンプンとしては、例えば、馬鈴薯デンプン、コーンスターチ、小麦デンプン、米デンプン、甘藷デンプン、タピオカデンプン、緑豆デンプン、サゴデンプン、コーン、ワキシーコーン、馬鈴薯、タピオカなどを用いることができる。これらの炭水化物は単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。 Preferable examples of the organic raw materials disclosed herein include monosaccharides such as glucose, fructose, galactose and mannose, disaccharides such as lactose, sucrose, maltose, trehalose, turanose and cellobiose, raffinose, meregitos and maltotriose. Trisaccharides such as acarbose, tetrasaccharides such as starch, oligosaccharides such as fructose and galactooligosaccharides, polysaccharides such as dextrin, cyclodextrin, cellulose and glucan, sugar alcohols such as xylitol, erythritol and sorbitol, milk protein and soybeans. Examples include polysaccharides such as protein, wheat protein, fructose milk powder, defatted milk powder, wheat flour, starch (amylose, amylopectin), gelatin and purulan. As the starch, for example, potato starch, corn starch, wheat starch, rice starch, sweet potato starch, tapioca starch, green bean starch, sago starch, corn, waxy corn, potato, tapioca and the like can be used. These carbohydrates may be used alone or in combination of two or more.

上記のように、焼成処理により上記有機原料中の水素原子および酸素原子を揮発(ガス化)させ、なおかつ、有機原料由来の酸素原子が9質量%〜30質量%の割合でカーボン粒子に残るような条件で有機原料を焼成(炭化)することにより、炭素元素の含有量が少なくとも70質量%で、かつ、酸素元素の含有量が9質量%〜30質量%である非晶質カーボン粒子からなる非導電性材料が得られる。この焼成処理は、大気中や大気よりも酸素がリッチな雰囲気中で行ってもよいし、不活性なガス雰囲気(例えば窒素ガス雰囲気)中で行ってもよい。好ましい一態様では、上記焼成処理は、大気中や大気よりも酸素がリッチな雰囲気中で行う。大気中や大気よりも酸素がリッチな雰囲気中で焼成することにより、より絶縁性が高い(すなわち酸素元素の含有量が多い)カーボン粒子が実現され得る。他の好ましい一態様では、上記焼成処理は、不活性ガス雰囲気中で行う。不活性ガス雰囲気中で焼成することにより、非導電性と遮光性とを高レベルで両立させたカーボン粒子が実現され得る。 As described above, the hydrogen atom and the oxygen atom in the organic raw material are volatilized (gasified) by the firing treatment, and the oxygen atom derived from the organic raw material remains in the carbon particles at a ratio of 9% by mass to 30% by mass. By calcining (carbonizing) the organic raw material under various conditions, it is composed of amorphous carbon particles having a carbon element content of at least 70% by mass and an oxygen element content of 9% by mass to 30% by mass. A non-conductive material is obtained. This firing process may be performed in the atmosphere or in an atmosphere richer in oxygen than in the atmosphere, or in an inert gas atmosphere (for example, a nitrogen gas atmosphere). In a preferred embodiment, the firing process is performed in the atmosphere or in an atmosphere richer in oxygen than the atmosphere. By firing in the atmosphere or in an atmosphere richer in oxygen than in the atmosphere, carbon particles having higher insulating properties (that is, a high content of oxygen element) can be realized. In another preferred embodiment, the firing process is performed in an inert gas atmosphere. By firing in an atmosphere of an inert gas, carbon particles having both non-conductive property and light-shielding property at a high level can be realized.

かかる焼成処理では、有機原料由来の酸素原子が9質量%〜30質量%の割合でカーボン粒子に残るように緩やかに焼成(すなわち不完全に炭化)することが好ましい。例えば、焼成前の有機原料の全質量に対して、焼成後に得られた非導電性材料の収率が、概ね5質量%〜30質量%(例えば5質量%〜20質量%、好ましくは6質量%〜18質量%、より好ましくは8質量%〜15質量%、さらに好ましくは10質量%〜12質量%)となるような条件にて焼成温度、焼成時間および焼成雰囲気を設定することが好ましい。このような焼成条件に設定することで、有機原料由来の酸素原子を9質量%〜30質量%の割合でカーボン粒子に効果的に残すことができ、上述した高い絶縁性と良好な遮光性とを両立し得る非晶質カーボン粒子を効率よく得ることができる。 In such a firing treatment, it is preferable to gently fire (that is, incompletely carbonize) the oxygen atoms derived from the organic raw material so that they remain in the carbon particles at a ratio of 9% by mass to 30% by mass. For example, the yield of the non-conductive material obtained after firing is approximately 5% by mass to 30% by mass (for example, 5% by mass to 20% by mass, preferably 6% by mass) with respect to the total mass of the organic raw material before firing. It is preferable to set the firing temperature, firing time, and firing atmosphere under conditions such that% to 18% by mass, more preferably 8% by mass to 15% by mass, and further preferably 10% by mass to 12% by mass). By setting such firing conditions, oxygen atoms derived from organic raw materials can be effectively left in carbon particles at a ratio of 9% by mass to 30% by mass, and the above-mentioned high insulation property and good light-shielding property can be obtained. Amorphous carbon particles that can achieve both of these can be efficiently obtained.

特に限定されるものでないが、有機原料由来の酸素原子が9質量%〜30質量%の割合でカーボン粒子に残るように、酸化雰囲気中において焼成温度、焼成時間および焼成雰囲気(例えば酸化雰囲気中の酸素濃度)を適宜設定するとよい。使用する有機原料や焼成雰囲気、焼成装置の構成条件などによって異なり得るが、一例を挙げると、例えば300℃以上1000℃以下の範囲内に焼成温度(最高到達温度)を決定してもよい。より絶縁性が高いカーボン粒子を得る観点からは、焼成温度が300℃〜700℃(例えば300℃〜500℃)となるように行われることが好ましい。また、焼成時間は、概ね2分〜60分の範囲内に決定してもよい。焼成時間は、より絶縁性が高いカーボン粒子を得る観点からは、好ましくは2分〜20分である。かかる焼成条件は、使用する有機原料や焼成雰囲気、焼成装置の構成条件などに応じて適宜変更することができる。 Although not particularly limited, the firing temperature, firing time, and firing atmosphere (for example, in the oxidizing atmosphere) so that oxygen atoms derived from the organic raw material remain in the carbon particles at a ratio of 9% by mass to 30% by mass in the oxidizing atmosphere. Oxygen concentration) may be set appropriately. It may differ depending on the organic raw material used, the firing atmosphere, the constituent conditions of the firing device, and the like, but for example, the firing temperature (maximum ultimate temperature) may be determined within the range of 300 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower. From the viewpoint of obtaining carbon particles having higher insulating properties, it is preferable that the firing temperature is set to 300 ° C. to 700 ° C. (for example, 300 ° C. to 500 ° C.). Further, the firing time may be determined within a range of approximately 2 minutes to 60 minutes. The firing time is preferably 2 minutes to 20 minutes from the viewpoint of obtaining carbon particles having higher insulating properties. Such firing conditions can be appropriately changed depending on the organic raw material used, the firing atmosphere, the constituent conditions of the firing device, and the like.

上記のような焼成処理により得られた酸素含有カーボン(塊状)を、好ましくは冷却後、ミルがけ等により粉砕することによって、ここで開示される非晶質カーボン粒子からなる非導電性材料を得ることができる。 The oxygen-containing carbon (lump) obtained by the above-mentioned firing treatment is preferably cooled and then pulverized by milling or the like to obtain a non-conductive material composed of amorphous carbon particles disclosed here. be able to.

<用途>
ここに開示される非導電性材料は、前述のように、カーボン粒子自体が絶縁質であるため、非導電性および遮光性を長期にわたって安定して発揮し得る。そのため、非導電性および遮光性が要求される用途に適した材料(典型的には黒色顔料;着色剤)として好ましく用いることができる。特に、種々の電子部品のカバー材(例えば封止材)の黒色顔料として好適である。上記電子部品は、例えば、集積回路(IC)、大規模集積回路(LSI)、トランジスタなどであり得る。あるいは、プリント基板の着色、ブラウン管のシャドウマスク、液晶カラーフィルムのブラックマトリクスなどに上記非導電性材料を用いてもよい。かかる用途では、ここに開示される技術を適用することが特に有意義である。
<Use>
As described above, the non-conductive material disclosed herein can stably exhibit non-conductive and light-shielding properties for a long period of time because the carbon particles themselves are insulating substances. Therefore, it can be preferably used as a material (typically a black pigment; a colorant) suitable for applications requiring non-conductive properties and light-shielding properties. In particular, it is suitable as a black pigment for a cover material (for example, a sealing material) of various electronic parts. The electronic component may be, for example, an integrated circuit (IC), a large-scale integrated circuit (LSI), a transistor, or the like. Alternatively, the non-conductive material may be used for coloring a printed circuit board, a shadow mask of a cathode ray tube, a black matrix of a liquid crystal color film, or the like. In such applications, it is particularly meaningful to apply the techniques disclosed herein.

<塗料>
かかる非導電性材料は、単独での利用のみならず、これを他の材料(樹脂や溶剤など)に分散させた複合材料として利用することも可能である。例えば、非導電性材料を液状媒体に分散させた塗料(トナーやコーティング剤)の形態であってもよい。
<Paint>
Such a non-conductive material can be used not only alone but also as a composite material in which it is dispersed in another material (resin, solvent, etc.). For example, it may be in the form of a paint (toner or coating agent) in which a non-conductive material is dispersed in a liquid medium.

導電性材料を分散させる液状媒体としては、例えば、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAC)、N,N−ジメチルホルムアミドなどのアミド系溶媒、トルエン、キシレン、シクロヘキサンなどの炭化水素系溶媒、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール(イソプロピルアルコール)、1−ブタノール(n−ブタノール)、2−メチル−1−プロパノール(イソブタノール)、2−ブタノール(sec−ブタノール)、及び1−メチル−2−プロパノール(tert−ブタノール)などの低級アルコール系溶媒、プロピレンカーボネートなどのカーボネート系溶媒、γ−ブチロラクトン、γ−カプロラクトン等のラクトン系溶媒、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、ブチルセロソルブアセテート、ブチルカルビトールアセテート、エチルセロソルブアセテート、エチルカルビトールアセテートなどのエステル系溶媒、スルホランなどのスルホン系溶媒などが挙げられる。 Examples of the liquid medium for dispersing the conductive material include amide solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), N, N-dimethylacetamide (DMAC), N, N-dimethylformamide, toluene, xylene, and the like. Hydrocarbon solvents such as cyclohexane, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol (isopropyl alcohol), 1-butanol (n-butanol), 2-methyl-1-propanol (isobutanol), 2-butanol (sec) -Butanol), lower alcohol solvents such as 1-methyl-2-propanol (tert-butanol), carbonate solvents such as propylene carbonate, lactone solvents such as γ-butyrolactone and γ-caprolactone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone , Ketone solvent such as cyclohexanone, ester solvent such as ethyl acetate, n-butyl acetate, butyl cellosolve acetate, butyl carbitol acetate, ethyl cellosolve acetate, ethyl carbitol acetate, sulfone solvent such as sulfolane and the like.

また、上記液状媒体は、常温において液状を呈する液状の樹脂であってもよい。液状の樹脂としては、例えばエポキシ樹脂が挙げられる。エポキシ樹脂の具体例としては、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、0‐クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ブロム含有エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、脂環型エポキシ樹脂、複素環型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、多官能型エポキシ樹脂、縮合環芳香族炭化水素変性エポキシ樹脂、ナフタレン環を有するエポキシ樹脂などが例示される。これらのエポキシ樹脂は単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。 Further, the liquid medium may be a liquid resin that is liquid at room temperature. Examples of the liquid resin include epoxy resins. Specific examples of the epoxy resin include phenol novolac type epoxy resin, 0-cresol novolac type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, triphenylmethane type epoxy resin, dicyclopentadiene type epoxy resin, brom-containing epoxy resin, and triphenol methane type. Epoxy resin, alicyclic epoxy resin, heterocyclic epoxy resin, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, stillben type epoxy resin, polyfunctional epoxy resin, condensed ring aromatic hydrocarbon modified epoxy resin, naphthalene ring Epoxy resin having is exemplified. These epoxy resins may be used alone or in combination of two or more.

ここに開示される塗料は、本発明の効果が著しく妨げられない範囲で、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアミド樹脂、シリコーン樹脂、メラミンアクリレート、ウレタンアクリレートなどの樹脂成分や、硬化促進剤、無機充填剤、結合剤、感光剤、着色剤、防腐剤などの公知の添加剤を、必要に応じてさらに含有してもよい。 The paints disclosed herein are polyimide resin, polyester resin, acrylic resin, polyethylene resin, polypropylene resin, polycarbonate resin, polystyrene resin, polyvinyl chloride resin, polyamide resin, silicone, as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. Resin components such as resins, melamine acrylates, and urethane acrylates, and known additives such as curing accelerators, inorganic fillers, binders, photosensitizers, colorants, and preservatives may be further contained, if necessary. ..

次に、本発明に関するいくつかの実施例を説明するが、本発明をかかる実施例に示すものに限定することを意図したものではない。 Next, some examples of the present invention will be described, but it is not intended to limit the present invention to those shown in such examples.

かかる評価試験では、炭素元素および酸素元素の含有量がそれぞれ異なる炭素系の粉体材料を用意した。例1では市販のアセチレンブラックを用いた。例2では市販のケッチェンブラックを用いた。例3では市販の活性炭を用いた。例4では市販の黒鉛を用いた。例5〜8では前記環式有機化合物からなる有機原料を焼成したものを用いた。ただし、有機原料由来の酸素原子がカーボン粒子に残るように焼成条件を工夫することで、カーボン粒子中の酸素元素の含有量に違いを生じさせた。かかるカーボン粒子の収率は約12質量%であった。各例に係る粉体材料について、使用した粉体の種類、炭素元素の含有量(質量%)、酸素元素の含有量(質量%)、炭素原子の含有量(atom%)、酸素原子の含有量(atom%)を表1に纏めて示す。なお、例5では、有機原料を窒素ガス雰囲気下で焼成したが、得られたカーボン粒子中の酸素元素の含有量が概ね10質量%であり、このことから有機原料由来の酸素原子がカーボン粒子に残っていることが確認された。 In this evaluation test, carbon-based powder materials having different contents of carbon element and oxygen element were prepared. In Example 1, a commercially available acetylene black was used. In Example 2, a commercially available Ketjen black was used. In Example 3, commercially available activated carbon was used. In Example 4, commercially available graphite was used. In Examples 5 to 8, a calcined organic raw material made of the cyclic organic compound was used. However, by devising the firing conditions so that the oxygen atoms derived from the organic raw material remain in the carbon particles, the content of the oxygen element in the carbon particles is different. The yield of such carbon particles was about 12% by mass. For the powder material according to each example, the type of powder used, the content of carbon element (mass%), the content of oxygen element (mass%), the content of carbon atom (atom%), and the content of oxygen atom. The amounts (atom%) are summarized in Table 1. In Example 5, the organic raw material was fired in a nitrogen gas atmosphere, and the content of the oxygen element in the obtained carbon particles was approximately 10% by mass. Therefore, the oxygen atom derived from the organic raw material was the carbon particles. It was confirmed that it remained in.

なお、各例の炭素元素の含有量(質量%)、酸素元素の含有量(質量%)、炭素原子の含有量(atom%)、酸素原子の含有量(atom%)は、エネルギー分散型X線分光法(EDX)により求めたものである。 The carbon element content (mass%), oxygen element content (mass%), carbon atom content (atom%), and oxygen atom content (atom%) of each example are energy dispersive X. It was obtained by line spectroscopy (EDX).

各例の粉体材料の結晶構造を粉末X線回折分析装置(XRD)で解析した。例1〜4のX線回折パターンを図1に示す。また、例5〜8のX線回折パターンを図2に示す。図1、2のX線回折パターンに示されように、例1〜3、5〜8(すなわち例4の黒鉛以外)はブロードなパターンが示され、いずれの粉体材料もアモルファスな状態であることが確認された。 The crystal structure of the powder material of each example was analyzed by a powder X-ray diffraction analyzer (XRD). The X-ray diffraction patterns of Examples 1 to 4 are shown in FIG. Further, the X-ray diffraction patterns of Examples 5 to 8 are shown in FIG. As shown in the X-ray diffraction patterns of FIGS. 1 and 2, Examples 1 to 3 and 5 to 8 (that is, other than graphite of Example 4) show a broad pattern, and all the powder materials are in an amorphous state. It was confirmed that.

また、各例に係る粉体材料について、体積抵抗率(体積固有電気抵抗値)を測定した。体積抵抗率の測定は、図3に示す装置を用いて行った。まず、各例の粉体材料をジュラコン製の円筒パイプ(内径10mm)に入れ、上下から電極で挟み、プレス機にて1000kgで加圧した。かかる加圧を30秒間保持した後、マルチメータを用いて常温で電極間の抵抗値を測定した。得られた測定抵抗値Rと、圧粉体と電極との接触面積Sと、圧粉体の厚みDとから、体積抵抗率(=測定抵抗値R×接触面積S/厚みD)を算出した。なお、例1〜5、7、8では、粉体材料0.5gを用いて測定した。例6では、粉体材料0.06gを用いて測定した。結果を表1に示す。 In addition, the volume resistivity (volume specific electrical resistance value) was measured for the powder material according to each example. The volume resistivity was measured using the apparatus shown in FIG. First, the powder material of each example was placed in a cylindrical pipe (inner diameter of 10 mm) made of Duracon, sandwiched between electrodes from above and below, and pressurized with a press machine at 1000 kg. After holding such pressurization for 30 seconds, the resistance value between the electrodes was measured at room temperature using a multimeter. The volume resistivity (= measurement resistance value R × contact area S / thickness D) was calculated from the obtained measured resistance value R, the contact area S between the green compact and the electrode, and the thickness D of the green compact. .. In Examples 1 to 5, 7 and 8, 0.5 g of powder material was used for measurement. In Example 6, 0.06 g of powder material was used for measurement. The results are shown in Table 1.

Figure 0006774175
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表1に示すように、結晶構造を有する黒鉛を用いた例4では、体積抵抗率が2.41Ω・cm以下となり、高い導電性を有していた。また、炭素元素の含有量が90質量%以上であり、かつ、酸素元素の含有量が9質量%未満である非晶質の炭素系粉体材料を用いた例1〜3についても、体積抵抗率が2Ω・cm以下となり、高い導電性を有していた。これに対し、炭素元素の含有量が70質量%以上であり、かつ、酸素元素の含有量が9質量%〜30質量%である非晶質のカーボン材料を用いた例5〜8では、体積抵抗率が2.4×10Ω・cm以上となり、例1〜4に比べて、非導電性で良好な結果が得られた。この結果から、炭素元素の含有量を70質量%以上とし、かつ、酸素元素の含有量を9質量%〜30質量%とした非晶質のカーボン材料によると、カーボン材料の導電性を排除し得ることが確かめられた。 As shown in Table 1, in Example 4 using graphite having a crystal structure, the volume resistivity was 2.41 Ω · cm or less, and it had high conductivity. Further, also in Examples 1 to 3 using an amorphous carbon-based powder material having a carbon element content of 90% by mass or more and an oxygen element content of less than 9% by mass, volume resistivity. The resistivity was 2 Ω · cm or less, and it had high conductivity. On the other hand, in Examples 5 to 8 using an amorphous carbon material having a carbon element content of 70% by mass or more and an oxygen element content of 9% by mass to 30% by mass, the volume resistivity becomes 2.4 × 10 7 Ω · cm or more, as compared to examples 1 to 4, good results in a non-conductive is obtained. From this result, according to the amorphous carbon material having a carbon element content of 70% by mass or more and an oxygen element content of 9% by mass to 30% by mass, the conductivity of the carbon material was eliminated. It was confirmed to get.

また、例5〜8を比較すると、炭素元素の含有量が70質量%〜80質量%であり、かつ、酸素元素の含有量が20質量%〜30質量%である非晶質のカーボン材料を用いた例6では、体積抵抗率が5.7×10Ω・cm以上となり、例5、7、8に比べて、非導電性でさらに良好な結果が得られた。このことから、炭素元素の含有量を70質量%〜80質量%とし、かつ、酸素元素の含有量を20質量%〜30質量%とした非晶質のカーボン材料によると、カーボン材料の導電性をより高いレベルで排除し得ることが確かめられた。 Further, comparing Examples 5 to 8, an amorphous carbon material having a carbon element content of 70% by mass to 80% by mass and an oxygen element content of 20% by mass to 30% by mass was used. example 6 was used, the volume resistivity becomes 5.7 × 10 8 Ω · cm or more, as compared with examples 5, 7, 8, better results with a non-conductive is obtained. From this, according to the amorphous carbon material in which the carbon element content is 70% by mass to 80% by mass and the oxygen element content is 20% by mass to 30% by mass, the carbon material is conductive. It was confirmed that can be eliminated at a higher level.

以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。 Although the present invention has been described above in terms of preferred embodiments, such a description is not a limitation, and of course, various modifications can be made.

Claims (3)

非晶質の非導電性カーボン粒子からなる体積抵抗率が1×10Ω・cm以上である非導電性粉体材料であって、
エネルギー分散型X線分光法(EDX)により求められる炭素元素の含有量が少なくとも70質量%であり、かつ、酸素元素の含有量が9質量%〜30質量%であり、かつ、炭素元素および酸素元素以外の付加的な構成元素を実質的に含まない、非導電性粉体材料。
A non-conductive powder material composed of amorphous non-conductive carbon particles and having a volume resistivity of 1 × 10 6 Ω · cm or more.
The carbon element content determined by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) is at least 70% by mass , the oxygen element content is 9% to 30% by mass, and the carbon element and oxygen. A non-conductive powder material that is substantially free of additional constituent elements other than elements.
非晶質の非導電性カーボン粒子からなる体積抵抗率が5×10Ω・cm以上である非導電性粉体材料であって、
エネルギー分散型X線分光法(EDX)により求められる炭素元素の含有量が少なくとも70質量%であり、かつ、酸素元素の含有量が20質量%〜30質量%であり、かつ、炭素元素および酸素元素以外の付加的な構成元素を実質的に含まない、非導電性粉体材料。
A non-electrically conductive powder material that is a volume resistivity made of non-conductive carbon particles of amorphous 5 × 10 8 Ω · cm or more,
At least 70 wt% content of the carbon element to be determined by energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX), and the content is 20% to 30% by mass of oxygen element is, and elemental carbon and A non-conductive powder material that is substantially free of additional constituent elements other than oxygen elements .
請求項1または2に記載の非導電性粉体材料と液状媒体とを含む、塗料。
A coating material comprising the non-conductive powder material according to claim 1 or 2 and a liquid medium.
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