JP2004182809A - 帯電防止性モノマーキャストナイロン成形体 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた帯電防止性能を有し且つ成形体からの導電性充填剤の脱落が少ない、モノマーキャストナイロン成形体を提供する。
【解決手段】ポリアミド樹脂１００重量部に対して鱗片状炭素微粒子を１１重量部以下の量で含み、ＪＩＳ Ｋ７１９４ に準拠する４探針法により測定される体積固有抵抗値が１０^６（Ω・ｃｍ）オーダー以下であることを特徴とする帯電防止性モノマーキャストナイロン成形体。
【選択図】 なし

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、帯電防止性のモノマーキャストナイロン成形体に関し、特に、半導体関連製品の生産ライン等に用いられる各種部品、例えば搬送パレット、ハウジング、ローラー等、及び、その他の静電気の発生を嫌う部品、例えば車輪、ローラー、歯車、軸受、ガイド等、に有用な帯電防止性に優れたモノマーキャストナイロン成形体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂成形体に帯電防止性を付与する方法として、以下のものが知られている。
（ａ）樹脂にカチオン性、アニオン性、両性又は非イオン性の界面活性剤を練りこむ。
（ｂ）界面活性剤を樹脂成形体の表面に塗布する。
（ｃ）樹脂にカーボン系あるいは金属系の物質又は金属メッキ無機物のような電導性充填剤を添加する。
しかしながら、上記の方法をモノマーキャストナイロンに適用するときには次のような不都合がある。
【０００３】
上記（ａ）の方法で、帯電防止性能を発揮するのに充分な量の界面活性剤を添加すると、モノマーキャスティング法における重合反応を阻害し、成形を不可能ないしは著しく困難とする。一方、重合反応に影響しない程度の添加量では、所望の帯電防止性が得られない場合がある。
【０００４】
次に、上記（ｂ）の方法、即ち、モノマーキャスティングして得られる成形体の表面に界面活性剤を塗布する方法によるときは、擦れ等の外的要因によって界面活性剤が落ちてしまうため帯電防止効果が持続しない。また、後工程で切削加工を施す部品では、部品の加工処理後に塗布を行なわなければならず工程が煩瑣になるという問題がある。
【０００５】
さらに、上記（ｃ）の方法で、導電性充填剤として金属系の物質又は金属メッキ無機物を用いる場合には、該充填剤と液状原料（モノマー）との比重差が大きく、原料注入後の成形金型内で該充填剤を均一に分散させることが困難である。カーボンブラックを用いる場合には、液状原料が増粘して成形を困難にする場合がある。またカーボンファイバーを充填する場合にも、液状原料中で繊維同士の絡み合いが生じて均一に分散し難く、増粘するため成形を困難にする。
【０００６】
上記諸問題を解決するために、所定の球状もしくは粒状の炭素微粒子を配合した帯電防止性モノマーキャストナイロン成形体が（特許文献１）、また、真比重２．０〜２．３ ｇ／ｃｍ^３及び平均粒径１〜３０μｍの鱗片状炭素微粒子を配合したモノマーキャストナイロン成形体が知られている（特許文献２）。
【０００７】
しかし、上記成形体は炭素微粒子が母材樹脂から脱落し、炭素微粒子粉により環境を汚染する。特に、埃の量が厳しく制限されるクリーンルームでの使用に問題を生じる。
【０００８】
【特許文献１】
特開昭６４−２９４２８号（請求項１）
【特許文献２】
特開平９−１２８７６号（請求項１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は上記従来技術における諸問題を解消し、優れた帯電防止性能を有し且つ成形体からの導電性充填剤の脱落が少ない、モノマーキャストナイロン成形体を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、ポリアミド樹脂１００重量部に対して、鱗片状炭素微粒子を１１重量部以下の量で含み、ＪＩＳ Ｋ７１１２ に準拠する４探針法により測定される体積固有抵抗値が１０^６（Ω・ｃｍ）オーダー以下であることを特徴とする帯電防止性モノマーキャストナイロン成形体である。
上記発明の好ましい態様は以下のとおりである。
鱗片状炭素微粒子が、２．２３ ｇ／ｃｍ^３以上の真比重及び０．１５ｇ／ｃｍ^３以下の嵩密度を有することを特徴とする上記帯電防止性モノマーキャストナイロン成形体。
鱗片状炭素微粒子が、０．１０ｇ／ｃｍ^３以下の嵩密度を有することを特徴とする上記帯電防止性モノマーキャストナイロン成形体。
鱗片状炭素微粒子の、液相沈降法により測定される平均粒径が１〜３０μｍであることを特徴とする上記帯電防止性モノマーキャストナイロン成形体モノマーキャストナイロン成形体。
ポリアミド樹脂が、ナイロン６、ナイロン１２又はε−カプロラクタムとω−ラウリルラクタムとの共重合ナイロンである上記帯電防止性モノマーキャストナイロン成形体。
さらに、本発明は上記の帯電防止性モノマーキャストナイロン成形体から得られる二次加工品にも関する。
【００１１】
本発明において使用することができるポリアミド樹脂には、炭素数４〜１２のラクタム類、例えばγ−ブチロラクタム、ε−カプロラクタム、ω−エナントラクタム、ω−カプリロラクタム、ω−ラウロラクタムの１種または２種以上の混合物をモノマーキャスト法により重合して得られる樹脂が包含される。好ましくは、ε−カプロラクタムを主原料とするナイロン６、ω−ラウリルラクタムを主原料とするナイロン１２、及び、ε−カプロラクタムとω−ラウリルラクタムとの共重合ナイロンが使用される。
【００１２】
本発明の成形体は、鱗片状炭素微粒子を１１重量部以下の量、好ましくは１０重量部以下で含有し、斯かる配合量でも体積固有抵抗値１０^６（Ω・ｃｍ）オーダー以下、を有することを特徴とする。該含有量が前記上限値を越えるときは、母材樹脂からの炭素微粒子の脱落量が多くなる。含有量の下限値については、所望の帯電防止性能、体積固有抵抗値１０^６（Ω・ｃｍ）オーダー以下、を達成できれば特に制限は無いが、典型的にはポリアミド樹脂１００重量部当り３重量部以上、好ましくは５重量部以上である。
【００１３】
鱗片状炭素微粒子（以下、これを「鱗片状炭素」と略することがある。）としては、例えば鱗片状のグラファイトがある。本発明を限定する趣旨ではないが、鱗片状炭素微粒子は、高度に黒鉛化され及び薄片化されているため、少量の配合量でも、薄片同士が連なって良好な導電パスが効率良く形成されるものと考えられる。
【００１４】
好ましくは、該鱗片状炭素の真比重は２．２３ ｇ／ｃｍ^３以上、より好ましくは２．２４ ｇ／ｃｍ^３以上、最も好ましくは２．２５ ｇ／ｃｍ^３以上であり、且つ、嵩密度が０．１５ｇ／ｃｍ^３以下、より好ましくは０．１２ｇ／ｃｍ^３以下、最も好ましくは０．１０ ｇ／ｃｍ^３以下である。上記範囲内の鱗片状炭素は、より少量の配合量で、効率良く所望の帯電防止性能を達成することができる。一方、真比重又は嵩密度が上記範囲外のものは、成形体内での分散が不均一となり、及び／又は、所望の帯電防止性能を付与するための配合量が多くなり母材からの脱落が多くなる傾向がある。真比重の上限値及び嵩密度の下限値については特に限定は無いが、実際上、真比重２．２６ ｇ／ｃｍ^３を超えるもの、又は、嵩密度が０．０５ ｇ／ｃｍ^３未満であるものは工業規模での入手は困難である。
なお、本発明において、真比重の測定はＪＩＳ Ｋ７１１２ に準拠する方法に従い密度勾配管によって測定し、嵩密度の測定はＪＩＳ Ｋ６７２２に準拠して測定する。
【００１５】
好ましくは、鱗片状炭素の平均粒径は１ 〜３０μｍ、より好ましくは１〜２０μｍ、最も好ましくは１〜１５μｍである。平均粒径が上記下限未満であると、液状原料の粘度が上昇し、金型に注入するのが困難になり、成形自体も困難になる。一方、平均粒径が上記上限を越えると、金型内で沈降する物の割合が大きくなり、性能的に均一な成形体ができにくくなる。なお、本発明において、平均粒径は島津製作所製の「島津遠心沈降式粒度分布測定装置ＳＡ−ＣＰ３」を用い、液相沈降法に基づき、粒子を沈降させて沈降状態を光透過手段で検出して求める。
【００１６】
本発明の成形体は、上述したモノマーを原料とする、モノマーキャスティング法として知られている任意の方法によって作ることができる。即ち、モノマー原料に、上述の鱗片状炭素微粒子、アニオン重合触媒及び助触媒を配合して混合し、金型に注入してアニオン重合させる。アニオン重合触媒としては、従来この種のアニオン重合用として知られている触媒のいずれをも用いることができ、例えばアルカリ金属、アルカリ土類金属、これら金属の水素化物、酸化物、水酸化物、炭酸塩、アルキル化物、アルコキシド、グリニャール化合物、それらとω−ラクタムとの反応生成物、及びこれらの混合物が挙げられる。また重合助触媒としては、ナイロンモノマーのアニオン重合において知られている重合助触媒のいかなるものでも使用することができ、各種イソシアネート化合物、尿素誘導体、アシルラクタム、及びこれらの混合物が挙げられる。重合成形温度は、使用するナイロンモノマーの融点以上で、かつ成形されるナイロンの融点以下であり、通常、１２０〜２００℃の範囲内である。また重合所要時間は通常３時間以内である。なお、ナイロン樹脂には、本発明の目的を損なわない範囲で、顔料、染料、補強剤、抗菌剤等の添加剤を配合してもよい。
【００１７】
得られるモノマーキャストナイロン成形体の帯電防止性能の指標として、本発明では体積固有抵抗値（Ω・ｃｍ）を用いる。所望される体積固有抵抗値の大きさは、用途に応じて異なるが、通常、１０^８ オーダー以下であることが好ましく、特に埃を嫌うＩＣ関連用途においては１０^６（Ω・ｃｍ） オーダー以下、より好ましくは１０^５（Ω・ｃｍ） オーダー以下、であることが好ましい。さらに、成形体の部分毎の体積固有抵抗値のバラツキが小さく、少なくとも１オーダー内、例えば１０^５〜１０^６（Ω・ｃｍ） オーダーの範囲内であることが好ましい。本発明において、体積固有抵抗値（Ω・ｃｍ）の測定は、ＪＩＳ Ｋ７１９４に準拠する方法（４探針法）により測定し、その詳細については後述する。
【００１８】
本発明のモノマーキャスト成形体は、さらに切削等の二次加工に付されて、種々の帯電防止用途の部品となる。該部品の例には、半導体関連製品の生産ラインに用いられる各種部品、例えば搬送パレット、ハウジング、ローラー等、及び、機械部品、例えば車輪、ローラー、歯車、軸受、ガイド等が包含される。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明を実施例により説明する。
（１）成形体の調製
ステンレス鋼のビーカーに無水のε−カプロラクタム５００ｇを採り、１４０〜１６０℃の温度に加熱し、これに重合助触媒のヘキサメチレンジイソシアネート４ｇ及び予め１４０〜１６０℃の温度に加熱しておいた表１に示す各種の炭素粒子を、同表に示す量（樹脂１００重量部当りの重量部）で夫々配合して混合した。ここで、各配合量は、得られる成形体の体積固有抵抗値が１０^６（Ω・ｃｍ）オーダーになるために必要な最小量として求めた。
一方、別のステンレス鋼のビーカーに無水のε−カプロラクタム２００ｇを採り、これに重合助触媒の水素化ナトリウム（油性６３％）１．２ｇを加え、１４０〜１６０℃に調整する。そして、これと上記の炭素粒子が混合されたモノマーを混合して１５０℃の成形金型内に注入し、１０分間重合させてから成形体を取り出し、各評価に供した。
【００２０】
（２）体積固有抵抗値の測定方法
得られた成形体から試験片（５ｍｍ×８０ｍｍ×５０ｍｍ）を調製し、ロレスターＧＰ（三菱化学（株）製）を用い、ＪＩＳ Ｋ７１９４に準拠する４探針法により、試験片上の任意の９点について測定を行った。
【００２１】
（３）脱落性評価
得られた成形体から直径３８．１ｍｍ厚み５ｍｍの試験片を切り出した。切り出した面の表面粗さのバラツキによる表面積のバラツキを無くするために、スラリー摩耗試験機（（株）エムエーティー製）にて試験片表面を平均粗さ０．１〜０．５μｍに仕上げた。次いで、各試験片を水中で１６時間、超音波洗浄（発振周波数３８ｋＨｚ）を行い、洗浄液を吸引濾過後、濾紙上に残った脱落粉の量を目視観察し、下記基準により評価した。
Ａ −−− 濾紙の色が、濾過前とほとんど変化が無い。
Ｂ −−− 濾紙が薄く黒ずむ程度に、濾紙上に炭素が認められる。
Ｃ −−− 濾紙上に吸引漏斗の穴が明瞭に分かる程度に炭素が認められる。
【００２２】
表１に、得られた各成形体の体積固有抵抗値（Ω・ｃｍ）の測定結果及び炭素微粒子の脱落性評価結果を示す。
【表１】

【００２３】
【発明の効果】
表１に示すように、本発明の成形体は１０^６（Ω・ｃｍ）オーダー以下の体積固有抵抗値を有し、試験片部位間のバラツキも小さい。また、炭素微粒子の成形体からの脱落も少なく、クリーンルームでの使用に好適である。

Claims (6)

1. ポリアミド樹脂１００重量部に対して鱗片状炭素微粒子を１１重量部以下の量で含み、ＪＩＳ Ｋ７１９４ に準拠する４探針法により測定される体積固有抵抗値が１０^６（Ω・ｃｍ）オーダー以下であることを特徴とする帯電防止性モノマーキャストナイロン成形体。
2. 鱗片状炭素微粒子が、２．２３ ｇ／ｃｍ^３以上の真比重及び０．１５ｇ／ｃｍ^３以下の嵩密度を有することを特徴とする請求項１記載の帯電防止性モノマーキャストナイロン成形体。
3. 鱗片状炭素微粒子が、０．１０ｇ／ｃｍ^３以下の嵩密度を有することを特徴とする請求項２記載の帯電防止性モノマーキャストナイロン成形体。
4. 鱗片状炭素微粒子の、液相沈降法により測定される平均粒径が１〜３０μｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の帯電防止性モノマーキャストナイロン成形体モノマーキャストナイロン成形体。
5. ポリアミド樹脂が、ナイロン６、ナイロン１２又はε−カプロラクタムとω−ラウリルラクタムとの共重合ナイロンである請求項１〜４のいずれか１項記載の帯電防止性モノマーキャストナイロン成形体。
6. 請求項１〜５のいずれか１項記載の帯電防止性モノマーキャストナイロン成形体から得られる二次加工品。