JP2008051241A

JP2008051241A - 導電性合成樹脂成形体及びこれを用いた導電性ロール

Info

Publication number: JP2008051241A
Application number: JP2006228916A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Takase; 博文高瀬
Original assignee: Takiron Co Ltd
Current assignee: Takiron Co Ltd
Priority date: 2006-08-25
Filing date: 2006-08-25
Publication date: 2008-03-06

Abstract

【課題】導電性ロールの導電性シャフトとの接触性に優れた導電性成形体を提供すると共に、この導電性成形体を用いた導電性ロールを提供する。
【解決手段】棒状の合成樹脂基材１の外周表面に外周導電層２を形成し、更に、該外周導電層２から棒状基材１の中心部を通って反対側まで横断する内部導電層３を形成した棒状導電性成形体となす。そして、この導電性成形体の中心部に導電性シャフト７を貫通させると、この導電性成形体の内部導電層３と前記シャフト７の外周表面とが、導電性成形体の全長に亘って接触するので、該接触が確実に行なわせることができた導電性ロールＲ１となる。導電層に含有させる導電性フィラーとして極細導電繊維を用いると、これが表面に露出したり、表面から突出したり、表面から１００ｎｍ未満の内部に含有して、導電性能を良好に発揮させることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、導電性合成樹脂成形体及びこれを用いた導電性ロールに関し、更に詳しくは、電子機器搬送装置、静電気記録装置、半導体製造装置、液晶製造装置、液晶ディスプレイ搬送装置、ガラス基板搬送装置などに用いられる導電性合成樹脂成形体及び導電性ロールに関する。

従来、複写機、プリンタ、ファクシミリー、スキャナー等の電子写真機器や静電気記録機器、自動改札機、券売機、ＡＴＭ、医療機器などの装置には導電性ロールが使用されていて、紙やフィルムなどを搬送する際に静電気による障害が発生しないようになされている。一方、半導体部品や液晶部品などの搬送装置にも導電性ロールや制電性パレットが使用されていて、静電気による部品などの損傷をなくすようになされている。
このような従来の導電性ロールは、金属製シャフトにカーボンブラックなどの導電性フィラーを含有させた導電体を取り付けたものが知られていて、例えば、芯金にカーボンナノチューブを配合したフォームラバーからなる弾性層を形成した導電性部材（特許文献１）が、また、導電性シャフトを弾性ロール本体で被覆し、このロール本体の外周面に外周導電性弾性層を設けると共に両端面に端面導電性弾性層を設けて、外周導電性弾性層と導電性シャフトとが導通するようになされている導電性ロール（特許文献２）などが知られている。一方、制電性パレットとしては、基材の表面全体に表面抵抗率が１０^６〜１０^１２Ω／ｃｍ^２である耐静電性樹脂からなる層を設けた成形体（特許文献３）が知られている。
特開２００４−１０１９５８号公報特開２００４−７８０７１号公報特開２００５−８１８２７号公報

しかしながら、上記特許文献１の導電性部材は、弾性層の全体にカーボンナノチューブが分散して含有されているのでカーボンナノチューブの含有量が多くなって価格が高くなるし、フォームラバーなどのゴム中へ分散させているのでカーボンナノチューブの均一分散性が悪くなって均一な導電性能が得られ難いという問題がある。また、その製法も、カーボンナノチューブ含有ゴムラテックスと気体との混合−発泡−真空吸引−高発泡化−冷却−凝固−加熱硫化という各工程を必要として、製造が困難で生産効率に劣るものであった。
また、特許文献２の導電性ロールは、ロール本体の表面及び端面に導電性樹脂組成物を塗着させて導電層を形成しているので、その塗着形成が困難であるし、端面導電性弾性層と導電性シャフトとの接触が該導電層の塗着厚さでしか行なわれないので接触を確実に行なわせるのが困難であった。
さらに、特許文献３の成形体は、射出成形にて基材の全表面のみに制電層を成形しているので、該成形体を切断したり、切削したりすると表裏制電層との接触が保たれずに、性能が発揮できなくなる恐れがあった。さらに、その大きさも一定であり、用途に応じた成形体を得るには成形金型から変更をする必要があった。また、軸芯とのアースが取れないため表面に生じた静電気を瞬時に逃がしにくいという問題もあった。

本発明は上記の問題に対処するためになされたもので、その目的とするところは、導電性合成樹成形体の中心部に導電性シャフトを貫通させることにより、該シャフト表面と導電経路を形成できる導電性合成樹脂成形体、及びこれを用いた導電性ロールを提供することにある。さらに、成形体を切断しても表裏間に導通経路が保たれる導電性合成樹脂成形体を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る第１の導電性合成樹脂成形体は、合成樹脂棒状基材の外周表面に外周導電層が形成されていると共に、該外周導電層から前記棒状基材の少なくとも中心部に至る内部導電層が形成されていることを特徴とするものである。

この棒状の導電性合成樹脂成形体において、内部導電層が棒状基材の中心部を通って横断し反対側の外周導電層にも接触していることが好ましい。また、外周導電層の表面が切削された切削表面となされていることも好ましい。

また、本発明の他の導電性合成樹脂成形体は、合成樹脂板状基材の表裏両面に表裏導電層が形成されていると共に、該表裏導電層間に内部導電層が形成され表裏導電層と接触していることを特徴とするものである。

これらの各導電性合成樹脂成形体において、各導電層に極細導電繊維が含有されていて、該極細導電繊維が外周導電層又は表裏導電層の表面に露出するか、又は表面から突出するか、又は表面から１００ｎｍ未満の内部に含有するかの、いずれかの状態で分散されていることが好ましい。

さらに、本発明の導電性ロールは、これらの導電性合成樹脂成形体の中心部に導電性シャフトが貫通された導電性ロールであって、導電性シャフトと内部導電層とが接触していることを特徴とするものである。

本発明の第１の導電性合成樹脂成形体は、外周導電層から少なくとも中心部に至る内部導電層が形成されているので、その中心部に金属などからなる導電性シャフトを貫通させると、該導電性シャフトの長軸方向の表面と内部導電層とが全長に亘り接触されて、導電性シャフトと外周導電層との間に導電経路を確実に形成することができる。

さらに、内部導電層が棒状基材の中心部を通って横断し反対側の外周導電層にも接触していると、内部導電層との接触が導電性シャフトの表面の２箇所にて行なわれるので、さらに導電経路が良好に形成される。また、外周導電層が切削された切削表面を有していると、切削しても外周面には導電層が形成されているので、例えば真円形状の導電性ロールとすることができて、静電気による障害などをなくすことができる。

また、本発明の第２の導電性合成樹脂成形体は、表裏導電層に接触する内部導電層を形成しているので、例えば、該導電性合成樹脂成形体を制電性乃至指導電性パレットとして使用し、半導体部品などを載置して搬送中に静電気が発生しても、表導電層から内部導電層を経由して裏導電層に至って該静電気を逃がすことができるで、静電気による半導体部品などの損傷を防ぐことができる。また、導電性合成樹脂成形体の端部を切断して寸法を調整したとしても、内部導電層を全て切断除去しない限り表裏導電層間は該内部導電層により導通経路が保たれているので、任意の寸法に切断することができる。

これらの導電性合成樹脂成形体の外周導電層又は表裏導電層に含有される極細導電繊維が、表面に露出するか又は表面から突出すると該極細導電繊維により直接導電経路が良好に形成されるし、極細導電繊維が表面から１００ｎｍ未満の内部に含有されているとトンネル効果により静電気などが該極細導電繊維にまで達して導電経路が形成されて、表面抵抗率を１０^１Ω／□以上１０^１２Ω／□未満にすることが容易になされる。

また、これらの導電性合成樹脂成形体の中心部に金属などからなる導電性シャフトを貫通させた導電性ロールであると、該導電性シャフトの長軸方向の表面と内部導電層とが全長に亘り接触するために、該接触が確実になされて、表面で発生した静電気が外周導電層又は表裏導電層と内部導電層とを経由して導電性シャフトまで導いて逃がすことができる。

以下、図面を参照して本発明の具体的な実施形態を詳述する。しかし、本発明はこれらに限定されるものではない。

図1は本発明の棒状の導電性合成樹脂成形体を示し、（１）は斜視図、（２）はそのＸ−Ｘ線断面図である。

該棒状導電性合成樹脂成形体Ａ（以下、棒状導電体Ａとも記す）は、合成樹脂棒状基材１（以下、棒状基材１とも記す）の外周表面に、導電性能を発揮する外周導電層２が被覆形成され、更に、該外周導電層２の内面の一部から棒状基材１の中心を通って反対側まで横断し、外周導電層２に接触する内部導電層３（以下、横断内部導電層３とも記す）が形成されている。この棒状導電体Ａの直径は特に限定されるものではないが、概ね１〜３００ｍｍとなされている。

上記外周導電層２は棒状基材１の外周表面を０．０５〜５ｍｍの厚さで被覆され、横断内部導電層３は０．１〜３ｍｍ幅で外周導電層２、２間に設けられていて、外周導電層２と横断内部導電層３とはお互いに連続して一体化している。そして、外周導電層２と横断内部導電層３とは、その表面抵抗率を１０^１Ω／□以上１０^１２Ω／□未満の範囲となされて制電乃至導電性能を有している。該表面抵抗率は、外周導電層２と横断内部導電層３とでは同一でもよいし異なっていてもよいが、導電性棒体Ａの性能又は／及び製造の容易性からすれば略同じ抵抗率であることが好ましい。表面抵抗率が１０^５Ω／□以上１０^１２Ω／□未満であると制電機能を発揮し、表面に帯電した静電気は外周導電層２、さらに横断内部導電層３を経由して、後述する導電性シャフトを通して逃がされる。また、表面抵抗率が１０^１Ω／□以上１０^５Ω／□未満であると導電体としての作用をなし、電気を流すことができるようになる。
なお、上記横断内部導電層３は、図１では、１層のみが外周導電層間に形成されているが、複数層形成されていてもよい。

この棒状導電体Ａにおいて、その棒状基材１は熱可塑性合成樹脂、必要なら押出成形に必要な公知の添加剤を加えた熱可塑性合成樹脂組成物から形成され、また、外周導電層２及び横断内部導電層３は熱可塑性合成樹脂に、必要なら押出成形に必要な公知の添加剤を加えた熱可塑性合成樹脂組成物に、更に導電性フィラーを添加して均一に分散させた導電性熱可塑性合成樹脂組成物から形成されていて、これらが一体化されてなるものである。上記棒状基材１に使用される樹脂と各導電層２、３に使用される樹脂とは、同一の樹脂であってもよいし異なる樹脂であってもよいが、一体化される必要であるので、これらは同一乃至相溶性のある樹脂を用いることが好ましい。このような棒状導電体Ａは、例えば、各樹脂組成物を共押出成形法にて押出すことにより、容易に成形することができる。

上記熱可塑性合成樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアセテート、ポリスチレン等のビニル系樹脂、ポリカーボネート、結晶性または非晶質ポリエチレンテレフタレート、ポリアリレート、ポリブチレンテレフタレート、芳香族ポリエステル等のエステル系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルホン、ポリイミド、ポリアセタール、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ボリスチレン、ポリアミド、結晶ポリマー、トリアセチルセルロース、これらの樹脂の共重合体樹脂などの熱可塑性樹脂、或はこれらの樹脂が混合された混合樹脂などが用いられる。また、これらの樹脂に加えられる添加剤としては、抗酸化剤、ブロッキング防止剤、紫外線吸収剤、安定剤、抗菌剤、難燃剤、顔料、染料などの各樹脂に一般に添加されるものが使用される。

また、導電層２、３内に均一に分散して含有されている導電性フィラーは、特に限定されるものではないが、導電層２、３の表面抵抗率を１０^１Ω／□以上１０^１２Ω／□未満となるように、その種類、含有量などを選択して使用される。具体的な導電性フィラーとしては、例えば、導電性カーボンブラックやグラファイトなどの炭素系フィラー、炭素や金属や金属酸化物などの極細導電繊維、銀やニッケルなどの金属粉、酸化錫や酸化チタンや酸化亜鉛やアンチモンドープ酸化錫などの金属酸化物、硫酸バリウムなどの粒子を金属酸化物で被覆した導電性粒子フィラー、導電性金属窒化物、導電性金属ホウ化物などから選ばれる１種又は複数種を組み合わせたものが用いられる。

これらの中で、導電性カーボンブラックは安価で入手し易いので好ましく、１０〜７０質量％含有される。また、極細導電繊維は該繊維の脱落が抑制されるので長期に亘り安定した導電性を付与できて好ましく、０.０１〜２０.０質量％含有される。更に、導電性金属酸化物は導電性能が良好に発揮できるので好ましく、１０〜８０質量％含有される。これらの各導電性フィラーは均一に導電層２、３内に分散されて含有されることが好ましい。

上記極細導電繊維の具体的な繊維としては、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノワイヤー、カーボンナノファイバー、グラファイトフィブリルなどの極細長炭素繊維、白金、金、銀、ニッケル、シリコンなどの金属ナノチューブ、金属ナノワイヤーなどの極細長金属繊維、酸化亜鉛などの金属酸化物ナノチューブ、金属酸化物ナノワイヤーなどの金属酸化物などの極細長金属酸化物繊維などの、直径が０．３〜１００ｎｍで、長さが０．１〜２０μｍの各繊維が用いられる。これらの極細導電繊維は凝集することなく均一に分散されて、お互いに接触して各導電層２、３に含有されていると、少ない含有量で導電性能を良好に発揮させることができる。また、これらの繊維は細くて長いので、繊維の一部が表面に露出乃至突出しても他部は導電層内部に埋設されていて、その脱落が抑制される。

これらの極細導電繊維のうちで、極細長炭素繊維が好ましく、特にカーボンナノチューブが最も好ましく用いられる。該カーボンナノチューブは、繊維直径が０．３〜８０ｎｍと細く、凝集することなく分散させて互いに接触させることにより導電性を良好に発揮させることができる。このカーボンナノチューブには、中心軸線の周りに直径が異なり円筒状に閉じた２層以上の複数のカーボン壁を同心的に備えた多層カーボンナノチューブと、中心軸線の周りに単層の円筒状に閉じたカーボン壁を備えた単層カーボンナノチューブがあるが、いずれのカーボンナノチューブも好ましく用いられる。そして、多層カーボンナノチューブは1本ずつ分離して分散させることができるが、単層カーボンナノチューブは現時点では１本ずつ分離して分散させることが困難で複数本が集まって束になったものを１束ずつ分離して分散させることができる。なお、単層カーボンナノチューブが１本ずつ分離して分散したものを除外するものではない。

これらの極細導電繊維は、上記の如く、各導電層２，３の中に０．０１〜２０．０質量％、好ましくは０．０１〜１０．０質量％、更に好ましくは０．１〜５．０質量％含有されて、均一に分散されている。極細導電繊維の含有量が多くなり過ぎると、成形性や機械的強度が悪くなり、またコストも高くなる。そのため、出来るだけ分散を良くして、少ない含有量で表面抵抗率を良好に発揮させることが好ましい。このため、極細導電繊維がカーボンナノチューブであれば、これを０．０１〜１０．０質量％含有させ、1本ずつ又は１束ずつに分離して分散させることが望ましいのである。特に、上記単層カーボンナノチューブであれば０．０１〜８．０質量％、多層カーボンナノチューブであれば０．０１〜１０．０質量％含有させることが望ましい。

また、上記極細導電繊維は、外周導電層２の表面及び／又は表面近傍では、図２（１）に示すように、その表面にランダムに露出しているか、又は／及び、図２（２）に示すように、その表面にランダムに突出しているか、又は／及び、図２（３）に示すように、その表面に露出も突出もしていないが表面から１００ｎｍ未満の深さｔの内部に、換言すれば表面から深さｔ（最大で１００ｎｍ）までの間には極細導電繊維４が含有されずにいるか、の何れかの状態で均一に分散されて含有されている。即ち、表面及び／又は表面近傍の極細導電繊維４は、配列・配向することなく湾曲しながらランダムに三次元方向に分散して、表面に露出したり、表面から突出したり、１００ｎｍ未満の内部に含有されている。なお、これらの各状態が混在した状態で外周導電層２に含有されていてもよいことは言うまでもない。

極細導電繊維４が外周導電層２の表面に露出したり、表面から突出したりすると、表面に帯電した静電気は、露出又は突出している極細導電繊維４に直接接触して、外周導電層２と内部導電層３を経由して導電性シャフトを通して逃がされる。また、極細導電繊維４が表面から１００ｎｍ未満の内部に含有されていると、トンネル効果により静電気が該極細導電繊維４にまで達して、同様にして静電気が逃がされる。

このような導電性棒体Ａは、例えば次のようにして製造することができる。
まず予め、熱可塑性合成樹脂に、必要なら該樹脂の押出成形に必要な任意の上記添加剤を均一に混合した熱可塑性合成樹脂組成物を得る。一方、熱可塑性合成樹脂と導電性フィラーと、必要なら上記各添加剤とを、均一に混合して導電性フィラー含有熱可塑性合成樹脂組成物を得る。
そして、これらの熱可塑性合成樹脂組成物と導電性フィラー含有熱可塑性樹脂組成物とを用いて、共押出成形を行う。即ち、各樹脂組成物を主押出機と副押出機に供し、共押出成形金型から図１に示す断面形状を有する棒体に共押出し、サイジング金型にて整形しつつ冷却することにより、導電性フィラーが均一に分散した外周導電層２と横断内部導電層３とを具備した図１の導電性棒体Ａを得ることができる。

導電性フィラーが繊維状、例えば極細導電繊維である場合は、該繊維が均一に分散された層を有する押出棒体を共押出成形することはできても、押出時に、押出成形金型の押出流路の内面からの剪断力を受けて、極細導電繊維は押出方向に強制的に配列・配向させられて歪を有した状態で含有される。そのため、その含有量が少ないか又は／及び分散が悪いと極細導電繊維同士の接触が余り得られずに、１０^１２Ω／□以上の表面抵抗率を示すこととなり、導電性棒体を得ることができない。一方、極細導電繊維の含有量が多いか又は／及び分散がよいと、極細導電繊維が例え押出方向に強制的に配列・配向させられても繊維同士の接触がある程度得られて、１０^１２Ω／□未満の表面抵抗率を示し、導電性棒体を得ることができる。しかし、極細導電繊維の含有量を余り多くすると、コストが高くなるし、分散不良の原因となる。

そこで、極細導電繊維を用いた場合は、押出成形された棒体中の極細導電繊維の分散状態を変化させて、該棒体の表面抵抗率を低下させることが、導電性棒体Ａを得るうえで好ましい。
この方法の１つは、この押出された極細導電繊維を一部に含む棒体（以下、押出棒体とも記す）がサイジング金型を通過中に、押出棒体の少なくとも表面を加熱・軟化させて低粘度となして、歪を有して配向・配列されている極細導電繊維が歪をなくそうと動くことができる状態となし、これをランダムに３次元方向に動かして無配向状態となし、近接して含有されていた極細導電繊維同士がお互いに接触する機会を著しく増加させることである。この際、押出棒体の外周表面では、極細導電繊維の該動きを抑制する軟化樹脂組成物量の少ない表面方向に動いて、図２（１）（３）に示すいずれかの状態になり、その後、冷却・固化されて、上記状態が固定されて表面抵抗率を低下させた外周導電層２となる。また、押出棒体の内部では、極細導電繊維が３次元方向にランダムに動いて均一に分散しお互いが接触した状態で固定されて表面抵抗率を低下させた横断内部導電層３となる。なお、押出棒体の内部は冷却され難くて、押出時の加熱状態から徐冷されて極細導電繊維が動いて上記状態に変化することができるので、必ずしも内部まで加熱する必要は必要ない。

他の方法は、上記押出棒体を冷却して成形棒体となした後に、該押出成形棒体を加熱室などにて再度加熱して、押出成形棒体の少なくとも表面を軟化させて低粘度となすことにより、前記に記載のように、極細導電繊維を３次元的方向にランダムに動かして無配向状態となして、図２（１）（２）（３）に示すいずれかの状態となし、表面抵抗率を低下させた導電層２、３とする方法である。この再加熱の方法においては、表面方向に動いて表面に達した極細導電繊維は、この動きを抑制するサイジング金型などがないために更に動いて表面から突出する状態にまで変化して図２（２）の状態になることもある。
なお、押出成形棒体の成形時に、その内部は冷却され難くて押出時の加熱状態から徐冷され、既に極細導電繊維がランダムに動いて導電層を形成している場合は、内部まで加熱する必要ない。

この極細導電繊維を一部に含有させた導電性棒体の前者の製造方法の一例を図３に示す。図３（１）は全体の工程を示す説明図、（２）はそのＭ−Ｍ線断面図、（３）はそのＮ−Ｎ線断面図である。

図３（１）に示すように、一方の主押出機５１に上記熱可塑性樹脂組成物を供すると共に、他方の副押出機５２に上記極細導電繊維(導電性フィラー)含有熱可塑性樹脂組成物を供し、これを共押出成形金型５３から断面丸形状に共押出して、図３(２)に示す、熱可塑性樹脂組成物から棒状基材１の外周表面に極細導電繊維含有熱可塑性樹脂組成物からなる外周層２３が被覆されると共に、外周層２３の一部内面より棒状基材１の中心部を通って横断し、反対側にまで到って外周層２３と一体となった内部層３３が形成された押出棒体５を押出す。

続いて、この押出棒体５を引取りロールＨで引取って、共押出成形金型５３に接するように配置されたサイジング金型６に導く。
該サイジング金型６は、図３（２）及び図３（３）に示すように、そのサイジング通路６１の周囲の前側部６４に加熱媒体供給源（不図示）に接続された加熱流路６２が設けられていて、その加熱流路６２に加熱油、熱水、水蒸気、加圧水蒸気などの加熱媒体を循環させて、サイジング通路６１の内表面を極細導電繊維含有熱可塑性樹脂組成物のガラス転移温度の温度から融点温度よりも３０℃高い温度の温度範囲に、好ましくは融点よりも３０℃低い温度から融点よりも３０℃高い温度の温度範囲（以下、加熱温度範囲とも記す）に加熱するか、又は／及び、前記組成物の剪断速度１ｓｅｃ^−１のときの粘度が５．０×１０^３Ｐａ・ｓ以上１．０×１０^７Ｐａ・ｓ未満の範囲となる温度範囲に、好ましくは１．０×１０^４Ｐａ・ｓ以上から５．０×１０^６Ｐａ・ｓ未満の範囲（以下、加熱粘度範囲とも記す）となる温度範囲になされている。そして、サイジング通路６１の周囲の後側部６５に冷却媒体供給源（不図示）に接続された冷却流路６３が設けられていて、その冷却流路６３に水、冷却水、冷却ガスなどの冷却媒体を循環させてサイジング通路６１の内表面を冷却し、これに接した押出棒体５が冷却・固化されるようになされている。
なお、サイジング金型６は、共押出成形金型５３に接して配置されているが、これらを離間して配置してもよい。

このような構成のサイジング金型６に押出棒体５が導かれると、その加熱された前側部６４により外周層２３が加熱されて前記加熱温度範囲又は／及び前記加熱粘度範囲となされ、軟化して低粘度化する。また、内部層３３は押出された加熱状態を維持しているので上記加熱温度範囲又は／及び加熱粘度範囲を保持している。
そのため、外周層２３及び内部層３３に歪を有して含有されていた極細導電繊維が、歪を解消しようとして該低粘度化した組成物中をランダムに三次元方向に動いて均一に分散した状態に変化し、外周層２３の表面に露出したり、表面から１００ｎｍ未満の内部に含有されるようになって表面抵抗率が低下し、また内部層３３では極細導電繊維が同様に動いてお互いが接触して表面抵抗率が低下する。

上記押出棒体５を、上記加熱温度範囲又は／及び上記加熱粘度範囲に曝しておく時間は、極細導電繊維が動いて上記状態になる必要があるので、１分以上、好ましくは１〜２０分間、より好ましくは５〜１５分間保っておくことが望ましい。

続いて、押出棒体５をサイジング金型６の後側部６５に導き、冷却流路６３で冷却されたサイジング通路６１の内面に接触させて冷却して保形・固化すると、前記極細導電繊維が上記状態を維持して固定された外周導電層２、横断内部導電層３となり、その後、切断機Ｋで切断されて、導電性棒体Ａを製造することができる。

この加熱による表面抵抗率の低下は、一般的には１桁乃至１０桁の範囲でなされる。そのため、例えば、加熱前に１０^１２Ω／□の表面抵抗率を示した押出棒体５は、加熱により１０^１１Ω／□から１０^２Ω／□の範囲の表面抵抗率を有する導電性棒体Ａとなる。

この導電性棒体Ａは、例えば、電子機器搬送装置、静電気記録装置、半導体製造装置、液晶製造装置、液晶ディスプレイ搬送装置、ガラス基板搬送装置などの導電性ロールとして使用することができる。

図４は上記導電性棒体Ａを使用した本発明の導電性ロールの一部破断斜視図である。
図４に示す導電性ロールＲ１は、上記導電性棒体Ａを必要な寸法に切断した棒状ロール本体８の軸中心部（径方向の中心部）に金属などからなる導電性シャフト７を貫通させたものであり、該導電性シャフト７の外周表面と横断内部導電層３とが接触して導通できるようになされている。前記導電性シャフト７は、導電性ロールＲ１の回転軸となるもので、用途に応じた径、長さになされている。そして、この導電性シャフト７は金属にて作製されていることが好ましいが、導電性合成樹脂又は合成樹脂表面に導電層を形成したものなどであっても良い。このような導電性ロールＲ１は、例えばプリンタや複写機などの紙やフィルム、又は半導体製造装置や液晶製造装置に使用されるガラス基板などの搬送用導電性ロールとして使用される。

導電性ロールＲ１は、前記棒状ロール本体８の中心部を穿孔してシャフト挿入孔(不図示)を開設し、該シャフト挿入孔に導電性シャフト７を差込むことにより、横断内部導電層３と接触させている。この接触は、導電性シャフト７の中心を挟む両側のシャフト表面の２条箇所に、導電性シャフト７の長軸方向に、棒状ロール本体８の全長に亘り横断内部導電層３の幅で接触していて、該接触が確実になされている。そのため、棒状ロール本体８の外周導電層２と横断内部導電層３と導電性シャフト７との間に導電経路が形成されて、棒状ロール本体８の外周導電層２の表面が擦れて静電気が発生しても、前記導電経路を通して導電性シャフト７に達し、軸受等を通して流されるので、帯電して紙などの搬送に支障をきたすことをなくすことができるし、半導体部品などが破損することを防止できる。

なお、導電性シャフト７と棒状ロール本体８の挿入孔とを導電性接着剤にて固定してもよい。また、棒状ロール本体８が真円形状でなかったり、導電性シャフト７が軸中心に挿入されなかった場合などには外周導電層の表面を切削して真円形状となしてスムーズな回転ができるようにすることが好ましい。

図５は本発明の他の導電性ロールを示し、（１）はその斜視図、（２）はそのＹ−Ｙ線断面図である。
図５に示す導電性ロールＲ２は、上記導電性棒体Ａを切削して、大きな径の搬送部９１と小さな径の固定部９２とを連続して形成した切削ロール本体９となし、更にその軸中心部（径方向の中心部）に導電性シャフト７を貫通させたものである。上記切削によっても、搬送部９１の外周表面には外周導電層１が残存した状態で真円形状に形成されている。そして、導電性シャフト７の中心を挟む両側のシャフト表面の２条箇所においては、前記の導電性ロールＲ１と同様に、そのシャフト表面と横断内部導電層３とが接触している。

この導電性ロールＲ２を前記導電性シャフト７の長軸方向に１個乃至複数個併設して、導電性シャフト７の回転と共に回転させて、この導電性ロールＲ２の搬送部９１に載置される物品を回転方向に搬送するものである。切削ロール本体９の大きさは用途に応じて適宜決定されるが、概ね、搬送部９１は直径を１０〜３００ｍｍに、幅を５〜１００ｍｍ程度となされ、固定部９２は直径を５〜１５０ｍｍに、幅を３〜１００ｍｍ程度になされる。このような導電性ロールＲ２は、例えば、半導体部品や液晶部品などの、静電気が発生することにより電気破壊を起こす物品の搬送装置に組み込まれたりして使用される。

この切削ロール本体９は、前記導電性棒体Ａを輪切りにした後に、外周導電層１が残存する範囲内にて搬送部９１を切削して形成すると共に、これに隣接する部分を切削して小径となした固定部９２を形成する。前記搬送部９１の外周面は先端が鈍角の三角形状になされ、また前記固定部９２の外周面は平坦になされている。さらに、これらの中心部にシャフト挿入孔(不図示)を穿孔して、該挿入孔に導電性シャフト７を差込んで横断内部導電層３と接触させ、固定部９２の外周面から複数個のボルトなどで押して導電性シャフト７に固定する。導電性シャフト７の表面と切削ロール本体９の横断内部導電層３との接触は、前記導電性ロールＲ１と同様に、導電性シャフト７の長軸方向にて、切削ロール本体９の全長にて行なわれるので、導通が確実になされる。そのため、切削ロール本体９の搬送部９１の外周導電層２と横断内部導電層３と導電性シャフト７との間に導電経路が形成されて、切削ロール本体９の表面が擦れて静電気が発生しても、前記導電経路を通して導電性シャフト７に達し、軸受等を通して流されるので、帯電して半導体部品などに悪影響を及ぼすことがなくなる。

なお、図５に示すように、搬送部９１の外周面を三角形状になして、搬送物品との摩擦をできるだけ少なくして静電気の発生をなくすることが好ましい。また、導電性シャフト７と切削ロール本体９の挿入孔とを導電性接着剤にて固定して導電性を確実に確保してもよい。さらに、固定部９２を設けずに、大径の搬送部９１のみの切削ロール本体であってもよい。

図６は本発明の他の棒状の導電性合成樹脂成形体を示す斜視図である。
該棒状導電性合成樹脂成形体Ｂ（以下、棒状導電体Ｂとも記す）は、合成樹脂棒状基材１１（以下、棒状基材１１とも記す）の外周表面に、制電乃至導電性能を発揮する外周導電層２１が被覆形成され、更に、該外周導電層２１の内面の一部から前記棒状基材１１の中心部まで連続して至る内部導電層３１（以下、半横断内部導電層３１とも記す）が形成されていている。該棒状導電体Ｂの直径は限定されるものではないが、概ね１〜３００ｍｍとなされている。
なお、上記半横断内部導電層３１は、図６においては１層のみが外周導電層２１と中心部との間に形成されているが、複数層形成されていてもよい。また、半横断内部導電層３１は、棒状基材１１の中心にまで至らせる必要は必ずしもなく、後述する導電性シャフトを貫通させた時に接触する内部(中心部)まで設けていればよい。

上記外周導電層２１は、棒状基材１１の外周表面を０．０５〜５ｍｍの厚さで被覆して棒状基材１１と一体化している。また、上記半横断内部導電層３１は、その幅を０．１〜３ｍｍとなされて、その一端が半横断内部導電層３１と連続して棒状基材１１と一体化している。
その他の、外周導電層２１と半横断内部導電層３１の表面抵抗率、これらを形成する樹脂、これに含有される導電性フィラーの種類、含有量、分散状態などは、前記棒状導電体Ａと同じであるので、説明を省略する。

また、このような棒状導電材Ｂは、前記棒状導電材Ａと同様に、例えば共押出成形により製造される。
即ち、前記の熱可塑性合成樹脂組成物と導電性フィラー含有熱可塑性樹脂組成物とを主押出機と副押出機に供し、共押出成形金型により図６に示す断面形状を有する丸形状棒体に共押出し、サイジング金型にて整形させながら冷却することにより、導電性フィラーが均一に分散した外周導電層２１と半横断内部導電層３１とを具備した図６の導電性棒体Ｂを押出成形することができる。そして、導電性フィラーが極細導電繊維である場合には、前記棒状導電体Ａにおけると同様の図３に示すサイジング金型を用いた製法にて製造することができるし、再加熱による製法によっても製造することができる。

この棒状導電体Ｂであっても、該棒状導電体Ｂを一定寸法に切断して棒状ロール本体となし、その軸中心部（径方向の中心部）に金属などからなる導電性シャフトを貫通させて、図４に示すと同様の形状の導電性ロールを作製すると、導電性シャフトの表面の１条箇所に、導電性シャフトの長軸方向に、棒状ロール本体の全長に亘り半横断内部導電層３１が接触することとなる。また、棒状導電材Ｂを切削して、大径の搬送部と小径の固定部とを連続した形成した切削ロール本体となすと共に、その軸中心部（径方向の中心部）に導電性シャフトを貫通させて、図５に示すと同様の形状の導電性ロールを作製すると、該導電性シャフトの表面の１条箇所に、導電性シャフトの長軸方向に、切削ロール本体の全長に亘り半横断内部導電層３１が接触することとなる。

このような導電性ロールであると、棒状ロール本体又は切削ロール本体の外周導電層２１と半横断内部導電層３１と導電性シャフトとの間に導電経路が形成されて、導電性ロールの表面が擦れて静電気が発生しても、前記導電経路を通して導電性シャフトに達し軸受等を通して流されるので、帯電して紙などの搬送に支障をきたすことがないし、半導体部品などにも悪影響を及ぼすことがない。

図７は本発明の板状の導電性合成樹脂成形体を示す斜視図である。
該板状導電性合成樹脂成形体Ｃ（以下、板状導電体Ｃとも記す）は、合成樹脂板状基材１２（以下、板状基材１２とも記す）の表面に制電乃至導電性能を発揮する表導電層２２１（表裏導電層２２）が被覆形成され、裏面にも制電乃至導電性能を発揮する裏導電層２２２（表裏導電層２２）が被覆形成され、更に、表導電層２２１から裏導電層２２２に連続して至る複数の内部導電層３２（以下、連結内部導電層３２とも記す）が形成されて、表裏導電層２２と連結内部導電層３２とはお互いに接触して導通経路を形成している。

この板状導電体Ｃは、その厚さが３〜２００ｍｍとなされ、連結内部導電層３２間は５０〜５００ｍｍと離間して形成されている。また、上記表裏導電層２２は板状基材１２の表面及び裏面を０．０５〜５ｍｍの厚さで被覆し、連結内部導電層３２は前記表導電層２２１から裏導電層２２２に幅０．１〜３ｍｍにて直線状に形成され、各導電層２２、３２は板状基材１２と一体化されている。従って、表裏導電層２２と内部導電層３２との間には導電経路が形成されている。
その他の、表裏導電層２２と内部導電層３２の表面抵抗率、これらを形成する樹脂、これに含有される導電性フィラーの種類、含有量、分散状態などは、前記棒状導電体Ａと同じであるので、説明を省略する。

この板状導電材Ｃは、前記棒状導電材Ａと同様に、例えば共押出成形により製造される。
即ち、前記の熱可塑性合成樹脂組成物と導電性フィラー含有熱可塑性樹脂組成物とを主押出機と副押出機に供し、共押出成形金型により図７に示す断面形状を有する平板状の板体に共押出し、サイジング金型にて整形しながら冷却することにより、導電性フィラーが均一に分散した表裏導電層２２と連結内部導電層３２とを具備した図７の板状導電体Ｃを押出成形することができる。そして、導電性フィラーが極細導電繊維である場合には、前記棒状導電体Ａにおけると同様のサイジング金型(但し、サイジング通路は矩形状をなす)を用いた製法にて製造することができるし、再加熱による製法によっても製造することができる。

この板状導電体Ｃは、制電性乃至導電性搬送用パレット、又は金属製搬送パレットの上に配置する導電性上板材などとして使用される。そして、半導体などを該導電性搬送パレットに載置して搬送中に静電気が発生しても、該静電気が表導電層２２１、連結内部導電層３２、裏導電層２２２と流れて金属製運搬機や金属製搬送ローラを通して流れて除電され、半導体などに破壊などの悪影響を与えるのを防止できる。

次に、本発明の更に具体的な実施例を説明する。

（実施例１）、
市販のポリプロピレン樹脂を準備した。また、このポリプロピレン樹脂と、直径が１０〜２０ｎｍである多層カーボンナノチューブ（ＣＮＴ社製）とを均一に混合して、多層カーボンナノチューブが３．５質量％含有された多層カーボンナノチューブ含有ポリプロピレン樹脂組成物を作製した。このポリプロピレン樹脂組成物の融点温度は１７２℃であった。

上記ポリプロピレン樹脂と上記組成物を共押出成形金型を具備した丸棒押出成形機に供し、ポリプロピレン樹脂からなる棒状基材の外周表面に多層カーボンナノチューブ含有ポリプロピレン樹脂組成物からなる厚さ１．０ｍｍの外周層が被覆され、該外周層の一部内面から棒状基材の中心部を通って反対側の外周層に至る幅１．０ｍｍの内部層とが形成された、直径が８０ｍｍである断面丸形状の押出棒体を押出しし、サイジング金型に導いた。該サイジング金型は、そのサイジング通路の外周面の前側部に加熱流路を、後側部に冷却流路が設けられていて、その前側部を２１０℃に加熱し、後側部を５０℃に冷却した。前記押出棒体を該サイジング金型の前側部にて約９分間接触加熱させた後に、後側部で約５分間接触冷却させた後、切断機で切断することにより、実施例１の導電性棒体を得た。

この多層カーボンナノチューブ含有ポリプロピレン樹脂組成物の２００℃における粘度を、動的粘弾性測定装置（Ｐｅａｒ社製ＭｏｄｕｌａｒＣｏｍｐａｃｔＲｈｅａｍｅｔｅｒＭＣＲ３００）にて測定したところ、剪断速度１ｓｅｃ^−１のとき、５．５×１０^３Ｐａ・ｓであった。

（比較例１）
上記組成物を、前側部も後側部も冷却された実施例１と同じサイジング金型を用いて押出棒体を冷却した以外は、実施例１と同様にして、比較例１の押出成形棒体を得た。

これらの実施例１と比較例１との各棒体について、それぞれ表面抵抗率を測定した。その結果、実施例１の導電性棒体は１．２×１０^３Ω／□の表面抵抗率を示したが、比較例１の押出成形棒体は１．０×１０^１４Ω／□以上の表面抵抗率しか示さなかった。この結果より、実施例１の外周層は、サイジング金型にて加熱されることにより、導電性を発揮する外周導電層に変化していることがわかった。

また、各棒体の端面に露出している内部層の中心部の表面抵抗率についても、それぞれ表面抵抗率を測定した。その結果、実施例１の導電性棒体は２．０×１０^３Ω／□の表面抵抗率を示したが、比較例１の押出成形棒体は１．１×１０^１０Ω／□の表面抵抗率を示した。この結果より、実施例１の内部層は、サイジング金型にて表面が加熱される間は押出された温度を保持して、その後に徐冷されることにより、導電性を良好に発揮する内部導電層に変化していることがわかった。一方、比較例１の押出成形棒体は、押出し後、直ちにサイジング金型で冷却されるが、押出成形棒体の中心部は直径が大きいため冷却され難くて徐冷されることになり、内部層も導電性が向上し内部導電層に変化しているが、その変化の割合が少なく実施例１よりも抵抗率が悪くなっている。このように、比較例１は内部導電層を形成されるが、押出成形棒体の外周面の表面抵抗率が１．０×１０^１４Ω／□以上であるため、目的とする機能を果たさない。

この結果より、実施例１の押出棒体は、棒状基材の外周表面に外周導電層が被覆され、且つ該外周導電層から中心部を通って反対側の外周導電層に横断して至る内部導電層を具備した棒状導電性成形体であることがわかる。

尚、表面抵抗率は三菱化学（株）製の低抵抗測定器とロレスタＧＰと高抵抗測定器ハイレスタＵＰで測定した値である。ロレスタＧＰは１０^−２〜１０^７Ω／□の、ハイレスタＵＰは１０^６〜１０^１４の範囲の表面抵抗率の測定に用いる測定器であり、それぞれの表面抵抗率に応じて使い分けた。

（実施例２）
実施例１の導電性棒体の外周面を０．２ｍｍ切削して、厚さ０．８ｍｍの外周導電層となした真円状の切削棒状ロール本体を作製し、該切削棒状ロール本体の中心部に直径１５ｍｍの孔を穿孔した。そして、この穿孔された孔に直径１５ｍｍのステンレスシャフトを押込み、導電性ロールを作製した。

この導電性ロールの外周導電層の表面抵抗率を測定したところ、１．８×１０^３Ω／□であった。このことより、導電層を切削しても導電性を維持することがわかった。
さらに、この導電性ロールの外周導電層とステンレスシャフトとの間の抵抗をマルチメーターで測定したところ、２．９×１０^２Ωであった。このことより、ステンレスシャフトと内部導電層とは接触していて、外周導電層と内部導電層とステンレスシャフトとの間は導電経路が形成されていることがわかった。

本発明に係る導電性合成樹脂成形体を示し、（１）は斜視図、（２）はそのＸ−Ｘ線断面図である。導電性合成樹脂成形体内における極細導電繊維の分散状態を示す説明図である。本発明に係る導電性合成樹脂成形体の製造方法を示し、（１）は全体の工程を示す説明図、（２）はそのＭ−Ｍ線断面図、（３）はそのＮ−Ｎ線断面図である。本発明に係る導電性ローラを示す一部破断斜視図である。本発明に係る他の導電性ローラを示し、（１）は斜視図、（２）はそのＹ−Ｙ線断面図である。本発明に係る他の導電性合成樹脂成形体の斜視図である。本発明に係る更に他の導電性合成樹脂製成形体の斜視図である。

符号の説明

Ａ、Ｂ、Ｃ導電性合成樹脂成形体
Ｒ１、Ｒ２導電性ロール
１、１１棒状基材
１２板状基材
２、２１外周導電層
２２表裏導電層
３、３１、３２内部導電層
４極細導電繊維
５押出棒体
６サイジング金型
７導電性シャフト

Claims

合成樹脂棒状基材の外周表面に外周導電層が形成されていると共に、該外周導電層から前記棒状基材の少なくとも中心部に至る内部導電層が形成されていることを特徴とする導電性合成樹脂成形体。
内部導電層が棒状基材の中心部を通って横断し、反対側の外周導電層にも接触していることを特徴とする請求項１に記載の導電性合成樹脂成形体。
外周導電層の表面が、切削された切削表面となされていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の導電性合成樹脂成形体。
合成樹脂板状基材の表裏両面に表裏導電層が形成されていると共に、該表裏導電層間に内部導電層が形成され表裏導電層と接触していることを特徴とする導電性合成樹脂成形体。
各導電層に極細導電繊維が含有されていて、該極細導電繊維が外周導電層又は表裏導電層の表面に露出するか、又は表面から突出するか、又は表面から１００ｎｍ未満の内部に含有するかの、いずれかの状態で分散されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の導電性合成樹脂成形体。
請求項１ないし請求項５のいずれかの導電性合成樹脂成形体の中心部に導電性シャフトが貫通された導電性ロールであって、導電性シャフトと内部導電層とが接触していることを特徴とする導電性ロール。