JP5656174B2 - Antistatic agent for polymer composite material and antistatic member - Google Patents

Antistatic agent for polymer composite material and antistatic member Download PDF

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Description

本発明は、高分子複合材料用帯電防止剤およびこの高分子複合材料用帯電防止剤を用いた帯電防止性部材に関する。   The present invention relates to an antistatic agent for polymer composite materials and an antistatic member using the antistatic agent for polymer composite materials.

化石資源の枯渇が懸念されるようになり、再生可能資源であるバイオマスへの希求が高まってきている。
植物由来のバイオマスは、セルロース繊維を組織構造の主成分として有しており、そのセルロース繊維の強度は極めて高く、従来からの繊維やロープなどの分野だけでなく、一般工業材料としての利用可能性を十分に秘めている(非特許文献1参照)。
このセルロース繊維を高分子材料の繊維強化材料として利用し、高分子材料の強度向上のみならず、バイオマスの利用率の向上にも役立てようとする取り組みが、自動車産業や家電・IT機器産業などで進んでいる。これらの産業に用いられる成形体や部材の多くには、静電気によるトラブルを回避するために、帯電防止性能が要求されている。
There is a growing concern about the depletion of fossil resources, and the demand for biomass, a renewable resource, is increasing.
Plant-derived biomass has cellulose fibers as the main component of the tissue structure, and the strength of the cellulose fibers is extremely high, and it can be used not only in conventional fields such as fibers and ropes but also as general industrial materials. Is sufficiently hidden (see Non-Patent Document 1).
Using this cellulose fiber as a fiber reinforced material for polymer materials, efforts to improve not only the strength of polymer materials but also the utilization rate of biomass are being applied in the automobile industry, home appliances and IT equipment industries, etc. Progressing. Many molded products and members used in these industries are required to have antistatic performance in order to avoid troubles caused by static electricity.

高分子材料の帯電防止については多くの技術が開示されている。帯電とは、物体が電気を帯びる現象である。別の物体から電子を奪った場合には負に帯電し、逆の場合は正に帯電する。帯電したまま動かずにいる電気を静電気という。静電気はほこりの吸着、繊維製品や頭髪などの傷み、また放電による電子機器の破損、火災や爆発の危険など悪影響が大きいので、積極的な除去を必要とする。   Many techniques have been disclosed for the prevention of electrostatic charge of polymer materials. Charging is a phenomenon in which an object is charged with electricity. When electrons are taken from another object, it is negatively charged, and in the opposite case, it is positively charged. Electricity that remains charged and does not move is called static electricity. Static electricity has a lot of negative effects such as dust adsorption, damage to textiles and hair, damage to electronic equipment due to electrical discharge, danger of fire and explosion, so it must be actively removed.

導電性の低い物品は、帯電すると静電気を生じるが、すぐに放電すれば静電気を帯びた状態を解消することができる。したがって、導電性を高めることによって部材が静電気を帯びるのを防ぐことができる。   An article having low electrical conductivity generates static electricity when charged, but can eliminate the static state if discharged immediately. Therefore, it is possible to prevent the member from being charged with static electricity by increasing the conductivity.

帯電防止性を各種成形体・部材に付与することによって、静電気によるトラブルを未然に防ぐことが可能であるが、導電性物質による静電気を流す方向を間違うと新たなトラブルを招く場合がある。電子機器部品を入れたプラスチックバッグの場合、バッグ表面層には静電防止性能が要求されるが、プラスチック内層にはプラスチック本来の機能である絶縁性が要求される。この二つの要求を同時に満たすことにより、バッグ内の電子機器部品への電気の流入による破損を防ぐことができる。   It is possible to prevent troubles due to static electricity by imparting antistatic properties to various molded articles and members, but new troubles may be caused if the direction of flowing static electricity due to the conductive material is wrong. In the case of a plastic bag containing electronic device parts, the bag surface layer is required to have antistatic performance, but the plastic inner layer is required to have insulation, which is the original function of the plastic. By satisfying these two requirements at the same time, it is possible to prevent damage due to the inflow of electricity to the electronic device components in the bag.

高分子材料表面に帯電防止性を付与する技術としては、帯電防止剤を用いるものとして、1)金属粉、カーボンブラック等の導電性物質を混入する方法、および、2)界面活性剤の一種である帯電防止剤を塗布又は混入する方法があり、また帯電防止剤を用いないものとして、3)プラズマ処理等により表面を親水化する方法等がある。   As a technique for imparting antistatic properties to the surface of a polymer material, an antistatic agent is used, 1) a method of mixing a conductive substance such as metal powder or carbon black, and 2) a kind of surfactant. There is a method of applying or mixing a certain antistatic agent, and as a method not using the antistatic agent, there is a method of 3) hydrophilizing the surface by plasma treatment or the like.

帯電しやすい合成樹脂成形体では、安価で比較的効果が高い1)または2)の方法が多く用いられている。たとえば、1)および2)を組み合わせた方法として、熱可塑性樹脂を主体とする合成樹脂部材に、第四級アンモニウム塩系帯電防止剤とハロゲン化アルカリ金属塩を混練する技術が開示されている(特許文献1参照)。また、合成ゴムに導電性酸化亜鉛とカチオン系帯電防止剤を混練する技術が開示されている(特許文献2参照)。   For synthetic resin moldings that are easily charged, the method 1) or 2) that is inexpensive and relatively highly effective is often used. For example, as a method combining 1) and 2), a technique is disclosed in which a quaternary ammonium salt antistatic agent and an alkali metal halide salt are kneaded into a synthetic resin member mainly composed of a thermoplastic resin ( Patent Document 1). In addition, a technique of kneading conductive zinc oxide and a cationic antistatic agent in synthetic rubber has been disclosed (see Patent Document 2).

ここで、1)の方法は、導電性物質同士が高分子材料内で接触している必要があるため、粉体の導電性物質であれば大量に混入させる必要があり、コストアップのみならず合成樹脂成形体本来の機械的および化学的物性を損なう場合がある。さらに、表面層だけに導電性物質を偏在させることが難しい。
また、2)の方法は、空気中の水分を吸着することで電荷の拡散漏洩を早めることを原理としているが、高分子材料表面に塗布した場合には、表面を拭き取る、または、洗浄すると効果がなくなってしまう場合がある。また、高分子材料に混入する場合には、高分子材料との相溶性が悪いと均一に混ざらず、逆に相溶性が良いと表面に浸出しにくく、水分吸着力が発揮されない場合がある。
Here, in the method 1), since the conductive substances need to be in contact with each other in the polymer material, it is necessary to add a large amount of the conductive substance in the form of powder, which not only increases the cost. The original mechanical and chemical properties of the synthetic resin molding may be impaired. Furthermore, it is difficult to make the conductive material unevenly distributed only in the surface layer.
The method 2) is based on the principle that the diffusion and leakage of charges is accelerated by adsorbing moisture in the air, but when applied to the surface of a polymer material, it is effective to wipe or wash the surface. May disappear. In addition, when mixed into a polymer material, it may not be uniformly mixed if the compatibility with the polymer material is poor, and conversely, if the compatibility is good, it may be difficult to leach onto the surface and the moisture adsorption force may not be exhibited.

3)の方法については、合成樹脂プレートの表面をグロー放電プラズマ処理し、つづいて導電性塗料を塗布・乾燥・硬化し導電層を形成する方法が開示されている(特許文献3参照)。しかし、3)の方法は特殊な処理装置を用いた煩雑な処理を必要とし、汎用的に用いることは難しい。   As for the method 3), a method is disclosed in which the surface of the synthetic resin plate is subjected to glow discharge plasma treatment, and then a conductive coating is applied, dried and cured to form a conductive layer (see Patent Document 3). However, the method 3) requires complicated processing using a special processing apparatus and is difficult to use for general purposes.

高分子材料にバイオマスを導入したバイオマスコンポジットにおいても、帯電防止性や導電性を向上させる技術が開発されている。
例えば、合成繊維に比べて、含水量が高いために帯電防止効果を発現できるという天然繊維の特性を利用し、天然繊維と木質粒を混合した木質粒繊維樹脂複合板の製造方法が開示されている(特許文献4参照)。しかし、含水量の高い天然繊維を用いることが必須であるとともに、プロセスオイルの浸透、樹脂とのブレンド、さらに脱油という手間のかかる工程を必要とする。
また、例えば、木粉等の木質系充填剤の表面に、予め真空蒸着法又はスパッタリング法等により、金属又は導電性の無機化合物の薄膜を形成し、導電性を付与する技術が開示されている(特許文献5)。しかし、真空蒸着やスパッタリングという方法は特殊な装置を用いた煩雑な処理を必要とし汎用性に問題がある。
また、例えば、木材や竹等のバイオマス原料を加熱処理し、油性溶液を除去し、乾燥した後、さらに、グラファイト組織形成処理温度で高温焼成する技術が開示されている(特許文献6参照)。バイオマス原料をグラファイト化することで導電性が得られるとされている。この技術は、導電性を有する第三成分の添加や被覆を必要としない点で優れているといえるが、高温焼成する工程が煩雑であり、また、製造時のバイオマス原料のロスも大きいと思われる。
Technologies for improving antistatic properties and conductivity have also been developed for biomass composites in which biomass is introduced into a polymer material.
For example, a method for producing a wood fiber resin composite board in which natural fibers and wood grains are mixed is disclosed by utilizing the characteristics of natural fibers that can exhibit an antistatic effect due to its high water content compared to synthetic fibers. (See Patent Document 4). However, it is indispensable to use natural fibers having a high water content, and it requires laborious steps such as penetration of process oil, blending with resin, and deoiling.
In addition, for example, a technique for providing conductivity by forming a thin film of a metal or a conductive inorganic compound on the surface of a wood-based filler such as wood powder by a vacuum deposition method or a sputtering method in advance is disclosed. (Patent Document 5). However, the methods such as vacuum deposition and sputtering require a complicated process using a special apparatus and have a problem in versatility.
In addition, for example, a technique is disclosed in which biomass raw materials such as wood and bamboo are heat-treated, the oily solution is removed and dried, and then fired at a high temperature at a graphite structure forming treatment temperature (see Patent Document 6). It is said that conductivity can be obtained by graphitizing the biomass material. Although this technology is excellent in that it does not require the addition or coating of a conductive third component, the high-temperature firing process is complicated, and the loss of biomass raw materials during production is also large. It is.

特開平6−2419号公報JP-A-6-2419 特開平10−330543号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-330543 特開平10−101824号公報JP-A-10-101824 特開2008−194998号公報JP 2008-194998 A 特開2005−75883号公報JP-A-2005-75883 特開2009−19080号公報JP 2009-19080 A

T. Nishino, I. Matsuda, K. Hirao, Macromolecules, 第37巻, 7683頁-7687頁 (2004)T. Nishino, I. Matsuda, K. Hirao, Macromolecules, 37, 7683-7687 (2004)

本発明が解決しようとする課題は、表面抵抗が低減される一方で、内部に表面層と比較して高い絶縁性能を保持した帯電防止性に優れる高分子複合材料用帯電防止剤およびこの高分子複合材料用帯電防止剤を用いた帯電防止性部材を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is that an antistatic agent for a polymer composite material excellent in antistatic property and having high insulation performance as compared with a surface layer therein while reducing surface resistance and the polymer An object of the present invention is to provide an antistatic member using an antistatic agent for composite materials.

本発明に係る高分子複合材料用帯電防止剤は、平均アスペクト比が5〜100で水分含有量が5%以下の竹粉末と高分子材料を、質量比で竹粉末:高分子材料=10:90〜80:20の範囲で混合して溶融成形してなり、体積抵抗率(単位:Ω・cm)と表面抵抗率(単位:Ω/□)の比(体積抵抗率/表面抵抗率)が10以上であることを特徴とする。
The antistatic agent for polymer composite material according to the present invention comprises bamboo powder and polymer material having an average aspect ratio of 5 to 100 and a water content of 5% or less, and bamboo powder: polymer material = 10 by mass ratio. The mixture is melt-molded by mixing in the range of 90-80: 20, and the ratio of volume resistivity (unit: Ω · cm) to surface resistivity (unit: Ω / □) (volume resistivity / surface resistivity) is 10 2 or more.

また、本発明に係る高分子複合材料用帯電防止剤は、表面抵抗率が1010〜1013(単位:Ω/□)であることを特徴とする。 Moreover, the antistatic agent for polymer composite materials according to the present invention is characterized in that the surface resistivity is 10 10 to 10 13 (unit: Ω / □).

また、本発明に係る帯電防止性部材は、上記の高分子複合材料用帯電防止剤を含む高分子複合材料を成形してなる。   The antistatic member according to the present invention is formed by molding a polymer composite material containing the above-described antistatic agent for polymer composite materials.

本発明に係る高分子複合材料用帯電防止剤は、体積抵抗率(単位:Ω・cm)と表面抵抗率(単位:Ω/□)の比(体積抵抗率/表面抵抗率)が10以上であるので、表面抵抗が低減される一方で、内部に表面層と比較して高い絶縁性能を保持した、言い換えれば、電荷が表面層を流れて拡散し、成形体の内部を通過して反対側へ拡散することを防止することのできる帯電防止性の良好な高分子複合材料の製造に用いることができる。 The antistatic agent for polymer composite materials according to the present invention has a volume resistivity (unit: Ω · cm) to surface resistivity (unit: Ω / □) ratio (volume resistivity / surface resistivity) of 10 2 or more. Therefore, while the surface resistance is reduced, high insulation performance is maintained in comparison with the surface layer inside, in other words, the charge flows through the surface layer and diffuses and passes through the inside of the molded body to be opposite. It can be used for the production of a polymer composite material having good antistatic properties capable of preventing diffusion to the side.

また、本発明に係る帯電防止性部材は、上記の高分子複合材料用帯電防止剤を含む高分子複合材料を成形するので、電子部品包装材や、帯電を避けることが求められる車部材等に好適に用いることができる。   In addition, since the antistatic member according to the present invention forms a polymer composite material containing the above-mentioned antistatic agent for polymer composite materials, it is suitable for electronic parts packaging materials, vehicle members that are required to avoid charging, etc. It can be used suitably.

図1は、竹粉末製造例で製造した竹粉末を分級した後の235〜140メッシュ間成分の光学顕微鏡写真を示す。FIG. 1: shows the optical microscope photograph of the component between 235-140 meshes after classifying the bamboo powder manufactured by the bamboo powder manufacture example. 図2は、竹粉末製造例で製造した竹粉末を分級した後の235メッシュパス成分の長軸径分布を示す。FIG. 2 shows the major axis diameter distribution of the 235 mesh pass component after the bamboo powder produced in the bamboo powder production example is classified. 図3は、マスターバッチ様の高分子複合材料用帯電防止剤製造実施例で製造した成形体の割断面の顕微鏡写真(x400)を示す。FIG. 3 shows a photomicrograph (x400) of a fractured section of a molded product produced in a masterbatch-like antistatic agent production example for polymer composite material. 図4は、マスターバッチ様の高分子複合材料用帯電防止剤製造実施例で製造した成形体の割断面に見える竹由来の短繊維の拡大図(x1000)を示す。FIG. 4 shows an enlarged view (x1000) of bamboo-derived short fibers that can be seen in the split section of the molded body produced in the master batch-like antistatic agent production example for polymer composite material.

本発明の実施の形態(以下、本実施の形態例という。)について、竹由来のバイオマス粉末を高分子材料に配合して成形したものを例にとり、図を参照して、以下に説明する。   Embodiments of the present invention (hereinafter referred to as “embodiments of the present embodiment”) will be described below with reference to the drawings, taking as an example a blend of biomass powder derived from bamboo with a polymer material.

本実施の形態例に係る高分子複合材料用帯電防止剤は、体積抵抗率(単位:Ω・cm)と表面抵抗率(単位:Ω/□)の比(体積抵抗率/表面抵抗率)が10以上である。
本実施の形態例に係る高分子複合材料用帯電防止剤は、例えば竹由来のバイオマス粉末(以下、これを竹粉末という。)を含有したマスターバッチ様の高分子複合材料用帯電防止剤である。
The antistatic agent for polymer composite materials according to this embodiment has a ratio (volume resistivity / surface resistivity) of volume resistivity (unit: Ω · cm) and surface resistivity (unit: Ω / □). 10 2 or more.
The antistatic agent for polymer composite materials according to this embodiment is a masterbatch-like antistatic agent for polymer composite materials containing, for example, bamboo-derived biomass powder (hereinafter referred to as bamboo powder). .

竹粉末は、竹を粉砕することにより得られる。
竹は、広義には、イネ目イネ科タケ亜科のうち、木本のように茎が木質化する種の総称である。日本に生育する竹は600種あるといわれており、そのうちの代表的なものとして、マダケ、モウソウチク(孟宗竹)、ハチク等が挙げられる。本実施の形態において用いる竹の種類を限定するものではない。また、本実施の形態において、竹とは幹、枝、葉、および根からなる総体的なものを意味するが、とりわけ、セルロース繊維成分が豊富な維管束鞘を大量に含む幹部が好適である。
竹は、その主要な構成成分として、セルロース、ヘミセルロースおよびリグニンからなる。ヘミセルロースはセルロースとリグニン、あるいはセルロース同士を結合させる接着剤の役割を担っている。
Bamboo powder is obtained by pulverizing bamboo.
In a broad sense, bamboo is a general term for a species of woody stems such as Kimoto, from the family Gramineae. It is said that there are 600 kinds of bamboo grown in Japan. Typical examples include bamboo shoots, mosouchiku, and honeybees. The type of bamboo used in the present embodiment is not limited. Further, in the present embodiment, bamboo means an overall body composed of trunks, branches, leaves, and roots, and in particular, trunks that contain a large amount of vascular sheaths rich in cellulose fiber components are suitable. .
Bamboo consists of cellulose, hemicellulose and lignin as its main constituents. Hemicellulose plays the role of an adhesive that binds cellulose and lignin or cellulose.

竹粉末は、長軸径が100〜1000μmの範囲にある成分が少なくとも30%以上含有すれば、なんら問題なく使用可能であるが、このましくは、高分子材料と溶融混合を行うために、竹粉末の水分含有量が5%以下であることが好ましい。バイオマスから過剰の水分を取り去るには、乾燥器を使って熱風を当てながら、数時間、加熱する方法が通常とられるが、親水性のバイオマスから水分を5%以下にするのは、疎水性の高分子材料に比べて時間とエネルギーを必要とする。
乾燥した竹粉末を得るための好適な方法として、過熱水蒸気を用いた方法がある。170℃の逆転温度以上で300℃以下の温度範囲の過熱水蒸気は、乾燥空気よりも急速に竹に熱を供給し水分を取り去る。同時に、最も低温で分解するヘミセルロース成分を分解するため、この温度範囲で過熱水蒸気処理された竹は容易に破砕・粉砕され、本発明で用いる長軸径が100〜1000μmの範囲に竹粉末を得ることができる。
ここで長軸径とは、竹粉末粒子の最大径、すなわち、粒の外側輪郭線上の任意の2点を、その間の長さが最大になるように選んだ時の長さをいい、繊維状粒子の場合、長軸方向の長さ、すなわち繊維長をいう。長軸径が所定の範囲内にある粉末の質量比率は、倍率を調整可能な顕微鏡観察で得られた1cm×1cm画像中の繊維について直接測定し、繊維長と質量が実質的に比例関係にあることに基づいて、繊維長の累積頻度%を測定して、これを質量%と置き換える方法により得る。
なお、長軸径が所定の範囲内にある粉末の質量比率の概略値は、篩い分け法により簡便に得ることもできる。
Bamboo powder can be used without any problems as long as it contains at least 30% of a component having a major axis diameter in the range of 100 to 1000 μm. Preferably, in order to perform melt mixing with a polymer material, The water content of the bamboo powder is preferably 5% or less. In order to remove excess moisture from biomass, a method of heating for several hours while applying hot air using a dryer is usually used. However, it is hydrophobic to reduce moisture to 5% or less from hydrophilic biomass. Time and energy are required compared to polymer materials.
As a suitable method for obtaining dried bamboo powder, there is a method using superheated steam. Superheated steam in the temperature range from the reversal temperature of 170 ° C. to 300 ° C. supplies heat to the bamboo more rapidly than dry air to remove moisture. At the same time, in order to decompose the hemicellulose component that decomposes at the lowest temperature, bamboo that has been superheated and steamed in this temperature range is easily crushed and crushed to obtain bamboo powder with a major axis diameter of 100 to 1000 μm used in the present invention. be able to.
Here, the major axis diameter means the maximum diameter of the bamboo powder particles, that is, the length when any two points on the outer contour line of the grain are selected so that the length between them becomes the maximum, and the fiber shape In the case of particles, the length in the major axis direction, that is, the fiber length. The mass ratio of the powder whose major axis diameter is within a predetermined range is directly measured for fibers in a 1 cm × 1 cm image obtained by microscopic observation with adjustable magnification, and the fiber length and mass are in a substantially proportional relationship. It is obtained by measuring the cumulative frequency% of the fiber length on the basis of something and replacing it with mass%.
In addition, the approximate value of the mass ratio of the powder whose major axis diameter is within a predetermined range can be easily obtained by a sieving method.

竹粉末は、平均アスペクト比が5〜100の範囲にあることが好ましく、10〜80の範囲であることがより好ましい。竹粉末の平均アスペクト比が100を超える場合、高分子材料との溶融成形の際に、その溶融流動性を阻害するおそれがある。また、平均アスペクト比が5未満の場合、得られる成形体の繊維強化が発現しないばかりでなく、帯電防止性能も高くない場合がある。
ここでアスペクト比は、長軸径/短軸径の比として表わされる。長軸径/短軸径の比は、繊維長/繊維径の比といってもよい。アスペクト比が大きいということは、より細長い繊維状の形態であることを意味している。平均アスペクト比が所定の範囲内にある粉末の質量比率は、上記した長軸径が所定の範囲内にある粉末の質量比率の測定方法に準じて測定する。
The bamboo powder preferably has an average aspect ratio in the range of 5 to 100, and more preferably in the range of 10 to 80. When the average aspect ratio of the bamboo powder exceeds 100, the melt fluidity may be hindered during melt molding with the polymer material. Moreover, when the average aspect ratio is less than 5, not only the fiber reinforcement of the resulting molded product does not appear, but also the antistatic performance may not be high.
Here, the aspect ratio is expressed as a ratio of major axis diameter / minor axis diameter. The ratio of major axis diameter / minor axis diameter may be referred to as the ratio of fiber length / fiber diameter. A large aspect ratio means a more elongated fibrous form. The mass ratio of the powder having an average aspect ratio within a predetermined range is measured according to the above-described method for measuring the mass ratio of a powder having a major axis diameter within the predetermined range.

一般に、竹中の維管束鞘に多く含まれるセルロース成分は繊維状の形態をとる。そのため、分級操作により得られる長軸径の大きいバイオマス粉末は、セルロース由来の繊維状成分をより多く含んでおり、アスペクト比が大きい。アスペクト比が大きいバイオマス粉末である竹粉末は、高分子材料とともに溶融成形された際に、強化繊維としての機能を発現することができる。さらに、繊維同志の接触が起こり易く、結果として帯電防止性能をより向上させることができる。   In general, the cellulose component contained in a large amount in the vascular sheath of bamboo takes a fibrous form. For this reason, the biomass powder having a large major axis diameter obtained by classification operation contains more fibrous components derived from cellulose and has a large aspect ratio. Bamboo powder, which is a biomass powder having a large aspect ratio, can exhibit a function as a reinforcing fiber when melt-molded together with a polymer material. Furthermore, contact between fibers tends to occur, and as a result, the antistatic performance can be further improved.

ここで、竹粉末の製造方法について説明する。
竹粉末の製造方法は、竹を170〜250℃の加熱水蒸気を用いて加熱処理した後、目的の長軸径分布になるまで粉砕することによって実施される。
Here, the manufacturing method of bamboo powder is demonstrated.
The method for producing bamboo powder is carried out by heat-treating bamboo using heated steam at 170 to 250 ° C. and then pulverizing it until the desired major axis diameter distribution is obtained.

加熱水蒸気処理とは、170〜250℃に加熱された水蒸気を竹に接触させることである。170℃未満では、竹の水蒸気処理効果が小さく、処理に長時間を要する。さらに、後段で述べるように170℃は逆転移温度であるため、その温度以上では乾燥処理も同時に実施可能である。一方、250℃を超える温度では、竹の分解が必要以上に進行しやすく、セルロース成分の炭化が起こりやすくなってしまい、竹粉末を高分子材料に配合して成形したときの成形体の強度への寄与が低下してしまうので好ましくない。加熱水蒸気処理温度としては、より好ましくは190〜240℃、さらに好ましくは、200〜230℃の範囲である。   Heated steam treatment is to bring steam heated to 170 to 250 ° C. into contact with bamboo. If it is less than 170 degreeC, the water-vapor treatment effect of a bamboo is small, and processing requires a long time. Furthermore, as will be described later, 170 ° C. is a reverse transition temperature, and therefore, a drying treatment can be simultaneously performed above that temperature. On the other hand, when the temperature exceeds 250 ° C., the decomposition of the bamboo tends to progress more than necessary, and the carbonization of the cellulose component tends to occur, leading to the strength of the molded body when the bamboo powder is blended with the polymer material and molded. This is not preferable because the contribution of is reduced. As heating steam processing temperature, More preferably, it is 190-240 degreeC, More preferably, it is the range of 200-230 degreeC.

ここで、170〜250℃に加熱された水蒸気とは、飽和圧力から常圧の範囲にある水蒸気である。このような加熱水蒸気として、加圧飽和水蒸気と常圧過熱水蒸気とがある。常圧過熱水蒸気とは、定容積状態で加熱して得られる加圧飽和水蒸気と異なり、膨張できる状態で100℃の水蒸気をさらに加熱して得られる、標準気圧下で100℃以上の水蒸気をいう。   Here, the water vapor heated to 170 to 250 ° C. is water vapor in the range of saturation pressure to normal pressure. Such heated steam includes pressurized saturated steam and atmospheric superheated steam. Normal pressure superheated steam is different from pressurized saturated steam obtained by heating in a constant volume state, and refers to steam at 100 ° C. or higher under standard pressure obtained by further heating 100 ° C. steam in a state where it can expand. .

加熱処理後の竹由来のバイオマスは、易分解性のヘミセルロース成分が優先的に分解され、部分的に揮発・除去されているため、セルロース繊維とリグニン構造間の接着組織を解かれたバイオマス組織は、容易に粉砕することができる。破砕および粉砕は、適宜、一般公知の破砕・粉砕装置を用いて行うことができる。また、このとき、粗粉砕後に微粉砕を行う2段粉砕処理を行ってもよい。好適に用いられる破砕・粉砕装置を例示すれば、例えば、ハンマーミル、カッターミル、ピンミル、クラッシャーミル、ボールミル、ロッドミル、バーミル、ディスクミル、ブレードミル、振動ミル、およびこれらの方法を2種以上組み合わせた複合粉砕方法である。   Bamboo-derived biomass after heat treatment is preferentially decomposed by the readily degradable hemicellulose component and partially volatilized and removed. Can be easily pulverized. The crushing and crushing can be appropriately performed using a generally known crushing / crushing apparatus. At this time, a two-stage pulverization process in which fine pulverization is performed after coarse pulverization may be performed. Examples of suitable crushing and crushing apparatuses include, for example, a hammer mill, a cutter mill, a pin mill, a crusher mill, a ball mill, a rod mill, a bar mill, a disk mill, a blade mill, a vibration mill, and a combination of two or more of these methods. This is a composite grinding method.

粉砕された竹粉末は、そのままでも使用できるが、より高度な帯電防止特性を発現させるために、分級操作によって、粒度分布を制御することも好適に行われる。分級操作に用いる方法としては、一般公知の分級方法が何ら制限なく使用できる。好適に用いられる分級方法を例示すれば、例えば、篩分級、気流式分級、渦遠心式分級、静電分離型分級などであり、これらに超音波や縦および横振動などの負荷を様々に組み合わせた分級方法がある。具体的には、振動ふるい装置、サイクロン、風力分級装置、および回転ドラム型静電分離装置などが好適な分級装置である。これらの装置を用いて、帯電防止剤の主剤としての竹粉末が作製される。   Although the pulverized bamboo powder can be used as it is, in order to develop a higher level of antistatic properties, it is also preferable to control the particle size distribution by classification operation. As a method used for the classification operation, a generally known classification method can be used without any limitation. Examples of suitable classification methods include, for example, sieving classification, airflow classification, vortex centrifugal classification, electrostatic separation classification, and the like, and various combinations of loads such as ultrasonic waves and longitudinal and transverse vibrations. There are different classification methods. Specifically, a vibration sieving device, a cyclone, an air classifier, a rotary drum electrostatic separator, and the like are suitable classifiers. Using these apparatuses, bamboo powder as the main ingredient of the antistatic agent is produced.

帯電防止剤の性能は導電率でおおむね評価することができる。例えば金属粉末や無機粉末であれば、展性や可塑性を若干でも持っていれば、加熱圧縮によって容易に導電率を測定することができる。しかし、例えば竹粉末の場合、可塑性を持たないので、導電率を適切に、再現性よく測定することは非常に難しい。このため、竹粉末を高分子材料に配合して得る成形体の表面抵抗率や体積抵抗率を測定することで、帯電防止性能を評価することができる。   The performance of the antistatic agent can be generally evaluated by the conductivity. For example, in the case of a metal powder or an inorganic powder, the conductivity can be easily measured by heat compression as long as it has some malleability and plasticity. However, for example, bamboo powder does not have plasticity, so it is very difficult to measure the conductivity appropriately and with good reproducibility. For this reason, antistatic performance can be evaluated by measuring the surface resistivity and volume resistivity of a molded product obtained by blending bamboo powder with a polymer material.

なお、竹粉末自体帯電防止性能を有するものであるが、高分子材料に配合して成形体とすることで、高分子材料製品を製造する際のいわゆるマスターバッチ型の着色剤のようにして用いることができ、好適である。
本実施の形態例に係るマスターバッチ様の高分子複合材料用帯電防止剤は、例えば、竹粉末と、高分子材料および必要に応じて硬化剤を混合した組成物を分解あるいは硬化反応が進行しない条件で溶融成形して、あるいは溶融成形した後、加熱や水蒸気、光照射などの刺激により硬化させることで得ることができる。
Bamboo powder itself has antistatic properties, but it can be used as a so-called masterbatch-type colorant when producing a polymer material product by blending with a polymer material to form a molded body. Can be preferred.
The masterbatch-like antistatic agent for polymer composite materials according to the present embodiment is, for example, a composition in which bamboo powder is mixed with a polymer material and a curing agent as necessary, and the decomposition reaction does not proceed. It can be obtained by melt molding under conditions, or after melt molding, and curing by heating, steam, light irradiation or the like.

高分子複合材料用帯電防止剤に配合される高分子材料は、複合化が可能な高分子材料であれば、なんら制限なく用いることが可能である。とりわけ、熱可塑性樹脂は、溶融成形により、より意匠性の高い工業用製品部材を製造することが可能であるため、より好適に用いることができる。   The polymer material blended in the antistatic agent for the polymer composite material can be used without any limitation as long as it can be combined. In particular, the thermoplastic resin can be more suitably used because it can produce an industrial product member with higher designability by melt molding.

熱可塑性樹脂としては、竹粉末と複合化が可能なものあれば何ら制限無く用いることが可能である。好適に用いられる熱可塑性樹脂を例示すると、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン類;ポリスチレンやアクリロニトニル−ブタジエン−スチレン(ABS)樹脂、アクリロニトニル−スチレン(AS)樹脂、メタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレン(MBS)樹脂などのスチレン系樹脂類;ポリエチレンテレフタレート(PET)やポリエチレンナフタレート(PEN)などの芳香族ポリエステル類;ポリ乳酸やポリカプロラクトン、ポリ(3−ヒドロキシ酪酸)、ポリテトラメチルグリコリド、ポリグリコール酸などの脂肪族ポリエステル類等を挙げることができる。これらの熱可塑性樹脂の中でも、成型性の容易さの観点から、ポリオレフィン類が特に好適である。これらの熱可塑性樹脂は、単独で用いてもよく、あるいは2種以上を混合して用いてもよい。   As the thermoplastic resin, any resin that can be combined with bamboo powder can be used without any limitation. Examples of suitable thermoplastic resins include polyolefins such as polyethylene and polypropylene; polystyrene, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) resin, acrylonitrile-styrene (AS) resin, and methyl methacrylate-butadiene-styrene (MBS) resin. Styrenic resins such as: Polyesters such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN); Polylactic acid, polycaprolactone, poly (3-hydroxybutyric acid), polytetramethylglycolide, polyglycolic acid, etc. Examples include aliphatic polyesters. Among these thermoplastic resins, polyolefins are particularly preferable from the viewpoint of ease of moldability. These thermoplastic resins may be used alone or in combination of two or more.

熱可塑性樹脂以外にも、熱可塑性である熱硬化性樹脂のプレポリマーを用いることができる。代表的な熱硬化性樹脂のプレポリマーとしては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シラン架橋ポリエチレン、アルキッド樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン、架橋ゴムなどのプレポリマーである。これらの熱硬化性樹脂のプレポリマーの中でも、本発明に係る竹粉末との複合化の容易さなどから、エポキシ樹脂、ポリウレタン、不飽和ポリエステル樹脂などのプレポリマーが好適である。   In addition to the thermoplastic resin, a thermoplastic prepolymer of a thermosetting resin can be used. Typical prepolymers of thermosetting resins include prepolymers such as epoxy resins, unsaturated polyester resins, silane-crosslinked polyethylene, alkyd resins, melamine resins, polyurethane, and crosslinked rubber. Among these prepolymers of thermosetting resins, prepolymers such as epoxy resins, polyurethanes, and unsaturated polyester resins are preferable because they can be easily combined with the bamboo powder according to the present invention.

竹粉末と高分子材料の質量比(竹粉末:高分子材料)は、10:90〜80:20とすることが好適であり、10:90〜60:40とすることがより好適であり、20:80〜55:45とすることがさらに好適である。
竹粉末の質量割合が10%未満では帯電防止性能が効果的に発現しないおそれがある。一方、80%を超える割合では、後述する帯電防止性部材の機械的強度の低下をまねくおそれがある。
The mass ratio of bamboo powder and polymer material (bamboo powder: polymer material) is preferably 10:90 to 80:20, more preferably 10:90 to 60:40, 20:80 to 55:45 is more preferable.
If the mass ratio of the bamboo powder is less than 10%, the antistatic performance may not be effectively exhibited. On the other hand, if it exceeds 80%, the mechanical strength of the antistatic member described later may be lowered.

竹粉末と熱可塑性樹脂を配合し溶融成形する方法は、竹粉末を熱可塑性樹脂中に均一に分散させることのできる方法であれば、公知の方法を何ら制限無く利用することができる。
例えば、熱可塑性樹脂を熱溶融させて、竹粉末にせん断応力をかけながら練り込む溶融混練法、熱可塑性樹脂を溶剤に溶解し、竹粉末を加えて分散させた後に、溶剤を気化除去する溶液混合法、熱したロール上で熱可塑性樹脂を柔らかくし、その上に竹粉末を添加し、熱ロールによって圧着しながら練り込むカレンダー成型法などがある。これらの複合化の方法の中でも、効率性と汎用性の点で溶融混練法が最も好適である。
As a method of blending and molding bamboo powder and a thermoplastic resin, a known method can be used without any limitation as long as the bamboo powder can be uniformly dispersed in the thermoplastic resin.
For example, a melt kneading method in which a thermoplastic resin is melted by heat and kneaded while applying shear stress to the bamboo powder, a solution in which the thermoplastic resin is dissolved in a solvent, the bamboo powder is added and dispersed, and then the solvent is vaporized and removed. There are a mixing method, a calender molding method in which a thermoplastic resin is softened on a heated roll, bamboo powder is added thereon, and kneaded while being pressed by a hot roll. Among these compounding methods, the melt-kneading method is most preferable in terms of efficiency and versatility.

溶融混練法としては、具体的には、射出成型機を用いた射出成型法、押出成形機を用いた押出成形法、ブロー成型機を用いたブロー成形法等があり、さらに押出成形法によって作製したシート状の成形体を原料に、真空成型機を用いた真空成型法や圧縮成型機を用いた圧縮成型法による深絞り成形が好適に用いられる。これらの成形法の中でも、汎用性と拡張性等の点から、射出成型法と押出成形法がより好適に用いられる。   Specific examples of the melt-kneading method include an injection molding method using an injection molding machine, an extrusion molding method using an extrusion molding machine, and a blow molding method using a blow molding machine. Using the sheet-like molded body as a raw material, deep drawing by a vacuum molding method using a vacuum molding machine or a compression molding method using a compression molding machine is preferably used. Among these molding methods, the injection molding method and the extrusion molding method are more preferably used from the viewpoints of versatility and expandability.

射出成形とは、加熱溶融させた材料を金型キャビティー内に射出注入し、冷却・固化させる事によって、成形品を得る方法であり、スプルーおよびランナーと呼ばれる部分を通って、成形体の金型キャビティー内に溶融した竹粉末含有樹脂溶融物が充填される。ここで、竹粉末は溶融しないので、溶融流動性を必要とする射出成型を実施する際には、流動性に優れた熱可塑性樹脂が選択される。   Injection molding is a method to obtain a molded product by injecting and injecting heat-melted material into a mold cavity, and cooling and solidifying it. Through the parts called sprue and runner, The mold cavity is filled with a molten bamboo powder-containing resin melt. Here, since bamboo powder does not melt, a thermoplastic resin excellent in fluidity is selected when performing injection molding that requires melt fluidity.

押出成形とは、加熱されたシリンダーの中でスクリューの回転に伴うせん断応力と発熱により溶融・混合した材料をダイスの押出口から一定速度で押し出しながら冷却固化させる成形法である。射出成型のような高い流動性は必要としないので、押出口から押し出された後、変形しないような粘性の高い高分子量の熱可塑性樹脂が選択される。さらに、押出成形においては、スクリューによる混練が効果的に行われる。スクリューの形状および回転方向は様々にあり、用途目的に応じて選択可能である。成形体の製造においては、より混練度を高めるために、二軸同方向回転スクリューによる混練がより好適な方法である。   Extrusion molding is a molding method in which a material melted and mixed by shearing stress and heat generated by the rotation of a screw in a heated cylinder is cooled and solidified while being extruded from a die extrusion port at a constant speed. Since high fluidity like injection molding is not required, a high-molecular weight thermoplastic resin having a high viscosity so as not to be deformed after being extruded from the extrusion port is selected. Furthermore, in extrusion molding, kneading with a screw is effectively performed. There are various screw shapes and directions of rotation, which can be selected according to the purpose of use. In the production of a molded body, in order to further increase the degree of kneading, kneading with a biaxial co-rotating screw is a more preferable method.

例えば、射出成型機を用いて本実施の形態例に係るマスターバッチ様の高分子複合材料用帯電防止剤を成形する場合、高い溶融流動性が要求され、また、金型内に充填する前にスクリーンを通してサイズの大きい不融物を濾取するため、竹粉末の長軸径が比較的小さい方に多く分布している方が成形性には有効である。一方、押出成形機を用いて本実施の形態例に係るマスターバッチ様の高分子複合材料用帯電防止剤を成形する場合、長い繊維状の成分を含む竹粉末は、溶融した熱可塑性樹脂の中で配向して流動する。そのため、結果として配向した繊維状の竹粉末を含むコンポジットが得られ、繊維強化による機械的物性の向上が発現しやすく好適な製造方法の態様である。   For example, when molding an antistatic agent for a polymer composite material like a masterbatch according to this embodiment using an injection molding machine, high melt fluidity is required, and before filling into a mold In order to filter out large infusibilities through the screen, it is more effective for formability that the bamboo powder is distributed more in the direction where the major axis diameter is relatively small. On the other hand, when the masterbatch-like antistatic agent for polymer composite materials according to the present embodiment is molded using an extruder, bamboo powder containing long fibrous components is contained in the molten thermoplastic resin. Oriented and fluidized. Therefore, as a result, a composite containing an oriented fibrous bamboo powder is obtained, and an improvement in mechanical properties due to fiber reinforcement is easily manifested, and this is a preferred embodiment of the production method.

上記のような配向した繊維状の竹粉末を含む本実施の形態例に係るマスターバッチ様の高分子複合材料用帯電防止剤を得るうえで、高分子材料の溶融流動性は重要であり、高分子材料のメルトフローレートが1〜60g/10分の範囲であることが好ましい態様である。メルトフローレートが1g/10分未満では粘性が高すぎ、例えば複雑な成形が困難となる恐れがあり、60g/10分を超える範囲で、溶融粘性が低すぎて、体積抵抗率と表面抵抗率の比が小さくなるおそれがある。
以上説明した本実施の形態例に係るマスターバッチ様の高分子複合材料用帯電防止剤の製造方法は、後述する本実施の形態例に係る帯電防止性部材の製造方法にも適用することができる。
In obtaining a masterbatch-like polymer composite antistatic agent according to the present embodiment containing the above-described oriented fibrous bamboo powder, the melt fluidity of the polymer material is important, and It is a preferred embodiment that the melt flow rate of the molecular material is in the range of 1 to 60 g / 10 min. When the melt flow rate is less than 1 g / 10 min, the viscosity is too high, for example, there is a risk that complicated molding may be difficult. In the range exceeding 60 g / 10 min, the melt viscosity is too low, and the volume resistivity and surface resistivity are low. The ratio of
The above-described method for producing an antistatic agent for a polymer composite material according to the present embodiment according to this embodiment can also be applied to the method for producing an antistatic member according to this embodiment described later. .

本実施の形態例に係る高分子複合材料用帯電防止剤は、上記したように、体積抵抗率(単位:Ω・cm)と表面抵抗率(単位:Ω/□)の比が10以上である。 As described above, the antistatic agent for polymer composite materials according to the present embodiment has a ratio of volume resistivity (unit: Ω · cm) to surface resistivity (unit: Ω / □) of 10 2 or more. is there.

帯電防止の性能は、通常、電気の通しやすさの指標である体積抵抗率や表面抵抗率と、帯びた電気量が半分になる時間を示す半減期の2種類で評価される。体積抵抗率や表面抵抗率は数値が低いほど帯電防止性が高く、半減期は時間が短いほど帯電防止性が高いことを示す。体積抵抗率は、単位体積当たりの抵抗で、物質に固有の物理量である。一方、表面抵抗率は、単位面積当たりの抵抗で、シート抵抗あるいは単に表面抵抗とも呼ばれる。
表面抵抗および体積抵抗率は、JIS-K-6911-5.13に準拠して測定する。
The antistatic performance is usually evaluated by two types: volume resistivity and surface resistivity, which are indicators of the ease of conducting electricity, and half-life, which indicates the time during which the amount of charged electricity is halved. The lower the volume resistivity and surface resistivity, the higher the antistatic property, and the shorter the half-life, the higher the antistatic property. The volume resistivity is a resistance per unit volume and is a physical quantity inherent to a substance. On the other hand, the surface resistivity is a resistance per unit area and is also called a sheet resistance or simply a surface resistance.
The surface resistance and volume resistivity are measured according to JIS-K-6911-5.13.

竹粉末を高分子材料に配合する量を増やすにつれて、成形体の表面抵抗率が低減される。
一方、体積抵抗率は、表面抵抗率と同様に竹粉末を高分子材料に配合する量を増やすにつれて低減するが、表面抵抗率に比べてその低減率が小さい。
As the amount of bamboo powder blended into the polymer material is increased, the surface resistivity of the molded body is reduced.
On the other hand, the volume resistivity decreases as the amount of bamboo powder blended into the polymer material is increased as in the surface resistivity, but the reduction rate is smaller than the surface resistivity.

このような表面抵抗率と体積抵抗率の挙動の違いは、竹粉末が成形体の表面層に偏在していることに起因するものと考えられる。この竹粉末の偏在により、成形体の表面層が高い導電性を示し、内層が絶縁性をもった層を形成する。このような多層構造は、溶融成形時の熱流動性に層分布が生じるためであると考えられる。   Such a difference in behavior between the surface resistivity and the volume resistivity is considered to result from the uneven distribution of bamboo powder in the surface layer of the molded body. Due to the uneven distribution of the bamboo powder, the surface layer of the molded body exhibits high conductivity, and the inner layer forms a layer having insulating properties. Such a multilayer structure is considered to be due to the occurrence of a layer distribution in the thermal fluidity during melt molding.

この作用効果は、体積抵抗率(単位:Ω・cm)と表面抵抗率(単位:Ω/□)の比が10以上であると、好適に発現される。体積抵抗率(単位:Ω・cm)と表面抵抗率(単位:Ω/□)の比は、10以上であるとより好適である。
また、高分子複合材料用帯電防止剤は、表面抵抗率が1010〜1013(単位:Ω/□)であると、好適に上記の作用効果を得ることができ、5×1012(単位:Ω/□)以下であるとさらに好適に上記の作用効果を得ることができる。
なお、高分子複合材料用帯電防止剤に添加されるバイオマス粉末は、竹粉末に限定するものではない。
The advantages are, volume resistivity (unit: Ω · cm) and the surface resistivity (unit: Ω / □) when the ratio of is 10 2 or more, it is preferably expressed. The ratio between the volume resistivity (unit: Ω · cm) and the surface resistivity (unit: Ω / □) is more preferably 10 3 or more.
In addition, when the antistatic agent for a polymer composite material has a surface resistivity of 10 10 to 10 13 (unit: Ω / □), the above-described effects can be preferably obtained, and 5 × 10 12 (unit). : Ω / □) or less, the above-mentioned effects can be more preferably obtained.
In addition, the biomass powder added to the antistatic agent for polymer composite materials is not limited to bamboo powder.

つぎに、本実施の形態例に係る帯電防止性部材について説明する。
本実施の形態例に係る帯電防止性部材は、上記の高分子複合材料用帯電防止剤を含む高分子複合材料を成形してなる。
Next, the antistatic member according to the present embodiment will be described.
The antistatic member according to the present embodiment is formed by molding a polymer composite material containing the above-described antistatic agent for polymer composite materials.

帯電防止性部材は、帯電防止性を有することが望ましい用途に用いられる部材を広く指す。電子部品の収容容器は帯電防止性部材であることが必須といってよい。ただし、これに限らず、家電・IT機器類の各種部品や自動車内装品等も帯電防止性部材であることが好適である。上記のマスターバッチ様の高分子複合材料用帯電防止剤をそのまま成形し、あるいは、さらに必要に応じて高分子材料を加えて、これを成形することにより、帯電防止性部材を好適に得ることができる。   The antistatic member broadly refers to a member used for applications where it is desirable to have antistatic properties. It can be said that the container for the electronic component is an antistatic member. However, the present invention is not limited to this, and various parts of home appliances and IT equipment, automobile interior parts, and the like are preferably antistatic members. An antistatic member can be suitably obtained by molding the above-mentioned masterbatch-like antistatic agent for polymer composite materials as it is, or by adding a polymer material if necessary and molding it. it can.

本実施の形態例に係る帯電防止性部材は、先に説明したマスターバッチ様の高分子複合材料用帯電防止剤の製造方法と同様の方法により製造することができる。
このとき、竹粉末と高分子材料の質量比(竹粉末:高分子材料)を、10:90〜80:20とすることが好適であり、10:90〜60:40とすることがより好適であり、20:80〜55:45とすることがさらに好適である。
竹粉末の質量割合が10%未満では帯電防止性能が効果的に発現しないおそれがある。一方、80%を超える割合では、帯電防止性部材の機械的強度の低下をまねくおそれがある。
The antistatic member according to the present embodiment can be manufactured by the same method as the master batch-like antistatic agent for polymer composite material described above.
At this time, the mass ratio (bamboo powder: polymer material) of the bamboo powder and the polymer material is preferably 10:90 to 80:20, and more preferably 10:90 to 60:40. More preferably, the ratio is 20:80 to 55:45.
If the mass ratio of the bamboo powder is less than 10%, the antistatic performance may not be effectively exhibited. On the other hand, if the ratio exceeds 80%, the mechanical strength of the antistatic member may be lowered.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、これらの実施例は何ら本発明の範囲を制限するものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. However, these examples do not limit the scope of the present invention.

(竹粉末の製造例)
孟宗竹(直径約12cm、長さ約40cm、重量約1kg)を以下の仕様の直本工業社製過熱水蒸気処理装置に入れ、220℃で120分間、過熱水蒸気処理を行った。なお比較のために、過熱水蒸気処理をしていない孟宗竹(上記寸法)についても、同じ装置を用いて破砕・微粉砕試験を試みたが、孟宗竹の強度が大きいため、粉砕不可であった。
処理した孟宗竹を取り出し、下記の粗粉砕装置を用いて7000rpmで破砕した後、微粉砕装置を用いて7000rpmで粉砕を行った。さらに、下記の篩装置を用いて、140メッシュ(目開き106μm)と235メッシュ(目開き63μm)の篩を用いて分級処理することによって235〜140メッシュ間成分の竹粉末を作製した。
過熱水蒸気処理装置の仕様:
蒸気発生部: ヒーター容量 6.3kW
換算蒸発量 9.45kg/h
最高使用圧力 0.11MPa
処理槽: ヒーター容量 8kW
庫内寸法 W590xD385xH555 mm
粉砕装置の仕様:
粗破砕 : 奈良機械製作所製 HM−5型
微粉砕 : 奈良機械製作所製 自由粉砕機M-2型
水分測定装置の仕様: 島津製作所製水分計MOC-120H
篩装置の仕様: アズワン株式会社製ミニふるい振とう機 MVS−I
(Production example of bamboo powder)
Miso bamboo (diameter: about 12 cm, length: about 40 cm, weight: about 1 kg) was placed in a superheated steam treatment apparatus manufactured by Naomoto Kogyo Co., Ltd. having the following specifications and subjected to superheated steam treatment at 220 ° C. for 120 minutes. For comparison, a crushing and fine crushing test was also performed on the Somune bamboo (above dimensions) not subjected to superheated steam treatment using the same apparatus.
The treated Sosou bamboo was taken out and crushed at 7000 rpm using the following coarse pulverizer, and then pulverized at 7000 rpm using a fine pulverizer. Furthermore, a bamboo powder having a component between 235 and 140 mesh was prepared by classification using a sieve of 140 mesh (aperture 106 μm) and 235 mesh (aperture 63 μm) using the following sieve device.
Specification of superheated steam treatment equipment:
Steam generating part: Heater capacity 6.3kW
Equivalent evaporation 9.45kg / h
Maximum working pressure 0.11 MPa
Treatment tank: Heater capacity 8kW
Inside dimensions W590xD385xH555 mm
Crusher specifications:
Coarse crushing: HM-5 type manufactured by Nara Machinery Co., Ltd. Fine grinding: Free crusher M-2 type manufactured by Nara Machinery Co., Ltd. Specifications of moisture measuring device: Moisture meter MOC-120H manufactured by Shimadzu Corporation
Specification of sieving device: MVS-I mini sieve shaker manufactured by AS ONE Co., Ltd.

<竹粉末の長軸径分布および平均アスペクト比の測定>
長軸径の測定および平均アスペクト比の測定を、下記の光学顕微鏡を用いて行った。光学顕微鏡の倍率は、竹粉末の長軸径のサイズに合わせて変化させた。
光学顕微鏡: キーエンス社製VH-5000型
図1の顕微鏡写真から、235(目開き63μm)〜140メッシュ(目開き106μm)間成分は、そのほとんどがウィスカー状の短繊維であることがわかった。図2に示した長軸径分布観測結果から、235〜140メッシュ間成分は、長軸径が100μm以下の成分は1.6質量%であり、長軸径が100〜1000μmの範囲の成分は98.4質量%であった。
光学顕微鏡観察により測定した235〜140メッシュ間成分の平均アスペクト比は12.3であった。
<Measurement of long axis diameter distribution and average aspect ratio of bamboo powder>
The major axis diameter and the average aspect ratio were measured using the following optical microscope. The magnification of the optical microscope was changed in accordance with the size of the major axis diameter of the bamboo powder.
Optical microscope: VH-5000 type manufactured by Keyence Corporation From the photomicrograph of FIG. 1, it was found that most of the components between 235 (aperture 63 μm) to 140 mesh (aperture 106 μm) were whisker-like short fibers. From the major axis diameter distribution observation result shown in FIG. 2, the component between 235 and 140 meshes is 1.6% by mass when the major axis diameter is 100 μm or less, and the component whose major axis diameter is 100 to 1000 μm is It was 98.4 mass%.
The average aspect ratio of the component between 235 and 140 mesh measured by observation with an optical microscope was 12.3.

(マスターバッチ様の高分子複合材料用帯電防止剤の製造実施例1〜3)
竹粉末の製造例で得られた竹粉末(235〜140メッシュ間成分、アスペクト比12.3)とポリプロピレン(表1中、PPと表記 日本ポリプロピレン株式会社製ノバテックPP FY-6、メルトフローレート2.5g/10分)を、竹粉末:ポリプロピレン=10:90、30:70、50:50(質量比)で混合し、これを井本製作所製ベント付2軸混練押出機160B型(同方向回転2軸スクリュー、スクリュー直径:15mm、L/D:25、ベント口数:1)を用いて溶融混練し、ストランド状の竹粉末コンポジットを作製した。ポリプロピレンとの複合化の溶融混練条件は、ホッパー下温度80℃、バレル内温度190℃、ダイス温度190℃、スクリュー回転数15rpmで行った。
(Manufacturing Examples 1 to 3 of Antistatic Agent for Polymer Composite Material Like Masterbatch)
Bamboo powder (component between 235-140 mesh, aspect ratio 12.3) obtained from the bamboo powder production example and polypropylene (indicated as PP in Table 1) Novatec PP FY-6 manufactured by Nippon Polypropylene Co., Ltd., melt flow rate 2 .5 g / 10 min) is mixed with bamboo powder: polypropylene = 10: 90, 30:70, 50:50 (mass ratio), and this is a biaxial kneading extruder 160B with a vent manufactured by Imoto Seisakusho (rotating in the same direction) A biaxial screw, screw diameter: 15 mm, L / D: 25, vent port number: 1) was melt-kneaded to produce a strand-like bamboo powder composite. The melt-kneading conditions for compounding with polypropylene were as follows: a hopper temperature of 80 ° C., a barrel temperature of 190 ° C., a die temperature of 190 ° C., and a screw speed of 15 rpm.

押出機を用いて製造したマスターバッチ様の高分子複合材料用帯電防止剤は、井元製作所製熱プレス装置IMC-180Cを用いて、190℃で3分間、予備加熱を行った後に、12MPaの圧力で5分間加圧した。得られた厚さ約0.6mmのシートから、100mm×100mmのシートサンプルを切り出し、表面抵抗率および体積抵抗率測定サンプルとした。   The master batch-like antistatic agent for polymer composites manufactured using an extruder was pre-heated at 190 ° C for 3 minutes using a heat press IMC-180C manufactured by Imoto Seisakusho, and then pressure of 12 MPa Pressurized for 5 minutes. A sheet sample of 100 mm × 100 mm was cut out from the obtained sheet having a thickness of about 0.6 mm, and used as a surface resistivity and volume resistivity measurement sample.

<マスターバッチ様の高分子複合材料用帯電防止剤の表面抵抗率および体積抵抗率測定>
表面抵抗率および体積抵抗率測定は、三菱化学社製ハイレスターUP(型番MCP-HT450)を用いて、JIS-K-6911に準拠して、プローブとしてUR−100(主電極φ50mm、ガード内径φ53.2mm)、印加電圧1000v、印加時間60秒、試験温度23℃の条件で行った。測定は、サンプル毎に3回以上行い、その平均値を求めた。
<Measurement of surface resistivity and volume resistivity of anti-static agent for polymer composite material like masterbatch>
For surface resistivity and volume resistivity measurement, HI-100 (main electrode φ50mm, guard inner diameter φ53) is used as a probe in accordance with JIS-K-6911 using Mitsubishi Chemical's Hirestar UP (model number MCP-HT450). 0.2 mm), an applied voltage of 1000 v, an application time of 60 seconds, and a test temperature of 23 ° C. The measurement was performed three times or more for each sample, and the average value was obtained.

表1の結果から明らかなように、製造実施例1〜3のマスターバッチ様の高分子複合材料用帯電防止剤は、体積抵抗率/表面抵抗率が10よりも大きく、また、表面抵抗率が1013Ω/□以下となり、ポリプロピレンに比べて帯電防止性能が格段に向上したことがわかる。 As is apparent from the results in Table 1, the master batch-like antistatic agents for polymer composite materials of Production Examples 1 to 3 have a volume resistivity / surface resistivity of more than 10 3 and a surface resistivity. Is 10 13 Ω / □ or less, and it can be seen that the antistatic performance is remarkably improved as compared with polypropylene.

図3および図4は、マスターバッチ様の高分子複合材料用帯電防止剤製造実施例1で作製したシートサンプルを液体窒素で十分冷却させた後、割り、その割断面を、キーエンス社製デジタルマイクロスコープVK-100/X200を用いて形状測定モードで(レーザー波長658mm、出力0.95mW、パルス幅1ns)で観察した結果である。図3はシート断面全体図(x400)であり、図4は表層付近の拡大図(x1000)である。顕微鏡観察の結果、竹粉末の繊維成分がシートの表層付近に偏在している状況が明らかである。

3 and FIG. 4 show a master batch-like antistatic agent for polymer composite material production example 1 after sufficiently cooling the sheet sample with liquid nitrogen, and then splitting the cut section with a digital micromanufactured by Keyence Corporation. This is a result of observation in a shape measurement mode (laser wavelength: 658 mm, output: 0.95 mW, pulse width: 1 ns) using a scope VK-100 / X200. FIG. 3 is an overall view of the sheet cross section (x400), and FIG. 4 is an enlarged view of the vicinity of the surface layer (x1000). As a result of microscopic observation, it is clear that the fiber component of bamboo powder is unevenly distributed near the surface layer of the sheet.

Claims (3)

平均アスペクト比が5〜100で水分含有量が5%以下の竹粉末と高分子材料を、質量比で竹粉末:高分子材料=10:90〜80:20の範囲で混合して溶融成形してなり、体積抵抗率(単位:Ω・cm)と表面抵抗率(単位:Ω/□)の比(体積抵抗率/表面抵抗率)が10以上であることを特徴とする高分子複合材料用帯電防止剤。 Bamboo powder and polymer material having an average aspect ratio of 5 to 100 and a water content of 5% or less are mixed and melt-molded in a mass ratio of bamboo powder: polymer material = 10: 90 to 80:20. And a ratio of the volume resistivity (unit: Ω · cm) to the surface resistivity (unit: Ω / □) (volume resistivity / surface resistivity) is 10 2 or more. Antistatic agent for use. 表面抵抗率が1010〜1013(単位:Ω/□)であることを特徴とする請求項1記載の高分子複合材料用帯電防止剤。 2. The antistatic agent for polymer composite materials according to claim 1, wherein the surface resistivity is 10 10 to 10 13 (unit: Ω / □). 請求項1または2のいずれか1項に記載の高分子複合材料用帯電防止剤を含む高分子複合材料を成形してなる帯電防止性部材。   The antistatic member formed by shape | molding the polymer composite material containing the antistatic agent for polymer composite materials of any one of Claim 1 or 2.
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JPH0747701B2 (en) * 1990-11-30 1995-05-24 出光石油化学株式会社 Antistatic material
JPH06206278A (en) * 1993-01-08 1994-07-26 Kooken:Kk Chemical product made of organic polymer material
JPH08134361A (en) * 1994-09-13 1996-05-28 Tokuyama Corp Composite resin composition
JP2009173714A (en) * 2008-01-22 2009-08-06 Honda Motor Co Ltd Composite material and method for producing it
JP2013127031A (en) * 2011-12-19 2013-06-27 Kyushu Institute Of Technology Antistatic agent for polymeric composite, polymeric composite, and method of producing polymeric composite

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