JPH01150528A - 除電性能に優れた熱可塑性樹脂シート状物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は優れた非帯電性能を有する熱可塑性樹脂シート
状物に関するものである。さらに詳しくは、静電気蓄積
によシ産業上種々の問題の発生している熱可塑性樹脂シ
ート状物の表面又は内部に有機導電性繊維を長繊維の！
！ま配列することによシ、シートの性状を損うことなく
、安価に非帯電性を付与された熱可塑性樹脂シート状物
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来から熱可塑性樹脂シート状物は、その不導電性の為
から静電気が蓄積し、糧々の問題が発生している。つま
シ、シート表面への砂、座弁等異物の付着は云うにおよ
ばず、多量に帯電した電荷が一度に放電する時、人体が
電撃を受けたシ、周辺の電子部品の故障の原因となった
シ、さらには着火源となって火災の原因となる事などは
、身近に頻発している。

従来、これらシート状物の静電気蓄積による障害に対し
て、シートを導電化する処理により除電性を付与する試
みがなされているが、以下に示す様にプラスチック性能
を損う処方であったシ、又は、シート状物の色調の自由
度を規制したり、高価な処方であるのが通常であった。

従来性われている導電化の処方について示すと先ず、一
般的に用いられる処方としてはシート押出し成形時マト
リックスポリマーに導電性フィラーを均一に混練し、導
電化する方法が用いられている。ここで用いられる導電
性フィラーとしては導電性カーボンブラック、金属粉末
又は金属メツキ粉末或いはカーボンファイバー、金属繊
維、金属メツキ繊維等が上げられる。しかしながら、マ
トリックスポリマーとの混練時の操業性の制約から繊維
状フィラーが用いられる場合はいずれも短繊維の状態、
いわゆるチョツプドストランドの形態で用いるのが一般
的であった。こうした粉末状又は短繊維状の導電性フィ
ラーをマトリックスポリマー中に均一に分散させしかも
互いに電気的に接触させて始めてプラスチックに導電性
が与えられる事になるが、その為にはマトリックスポリ
マーに対する導電性フィラーの体積分率とアスペクト比
が大きな要因となる。従来の導電性フィラーの内でよく
利用される導電性カーボンブラックは比重が１．８と比
較的小さく、また、−次粒子同志が数珠状に連続した構
造を有する。しかし、この導電性カーボンブラックを混
練して導電性を発揮させる為には本発明者等の検討によ
れば６重量％〜８重量％が必要であった。又、カーボン
ファイバーを用いる場合もほぼ同等な値となる事が確認
された。これは混線時のスクリュー回転による剪断力が
導電性フィラーを破損し、導電性能を充分に発揮できな
くしている場合も有シ、よシ多量充填にせざるを得ない
傾向があった。比較的比重の小さな高アスペクト比の導
電性カーボンファイバーでさえこの程度の充填率が必要
であるところから、よシ比重の大な金属粉末又は繊維を
用いる場合は、さらに高充填が必要であり、通常ｌＯ数
型重量から数１０重量％が必要となる。

ここで問題となるのは、例えば導電性カーボンブラック
やカーボンファイバーをこの程度多量に充填すると得ら
れる複合シート状物が硬くなシ、もろい性状になる点で
ある。又、マトリックスポリマーとの混線に際しては、
増粘傾向が著しくなシこの為、剪断力が大となシ導電性
カーボンブラックの構造を切断したり、カーボンファイ
バーの繊維を切断することになる。これに対し混線温度
を上げて粘度低下を図ることがよく行われるが場合によ
ってはマトリックスポリマーの劣化を来たし、得られる
複合シート状物の機械的物性を低下させる原因となるこ
とがある。

先に述べた硬くてもろい性状や増粘傾向は他種フィラー
を併用する場合にさらに顕著になる事は否めない。

更に、従来の導電性フイ゛ラー、特に繊維状のものが使
用された複合シート状物は、加熱時におけるそシや波う
ち等に対する形態安定性に劣シ、又繰シ返し屈曲後の除
電効果の低下が認められるという問題点を有していた。

又、一般にこれらの導電性フィラーは、金属粉末も含め
て、ポリマーに対し劣化、老化の起因物質になることが
多くこれらに対する対策が必要とされる。さらに得られ
る複合シートは用いる導電性フィラーによシ色調が限定
される問題点がある。

特にカーボンブラック、カーボンファイバーを用いる場
合得られるシートは真黒であり、明るく軽やかな色調は
望むべくもない。

又、これら導電性フィラーは高価であり、しかも高充填
の配合が必要な為プラスチックシート状物に対するこの
方法は当然コスト的に高くなる。

この高コストが汎用的にこの方法を用いる事を阻害して
いる一つの原因である。

以上のように、従来用いられていた方法には、夫々問題
点があるのが現状である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は上記の問題点が解決された、除電効果に
優れ、繰シ返し屈曲後においてもその優れた除電効果が
保持され、かつ加熱時における形態安定性に優れた熱可
塑性樹脂シート状物を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、導電性を有する少なくとも１本以上のフィ
ラメントよυなる有機連続繊維又は繊維束（以下、単に
有機導電性繊維と称することもある）を熱可塑性樹脂シ
ートと一体化させたシート状物であって、該繊維又は繊
維束が少なくとも一方向に配列され、かつシートの一端
から他端まで連続した状態で存在することを特徴とする
シート状物によって達成されるものである。

本発明のシート状物の特徴は、除電効果が優れているこ
との他、加熱時に反シ、波打ちが発生しない、りｔ、ｂ
形態安定性に優れておシ、これらの性能を同時に満足し
ている点にある。又、さらに該シート状物を繰返し屈曲
しても除電性能が低下しないという特徴を有しており、
シかも従来にない低充填率でそれらの性能を実現すると
いう有利性を有している。

本発明のシート状物は、熱可塑性樹脂の表面又は内部に
導電性を持つ有機連続繊維を一体化したものであるが、
ここで一体化とは、該シート表面に接着又は内部に埋込
んだものである。

本発明において使用される熱可塑性樹脂はシート状に成
形できるものであれば特に制限されることはなく、例え
ば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ア
クリロニトリルブタジェンスチレン共重合体、ナイロン
−６、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレ
フタレート等のポリエステル樹脂、塩化ビニル樹脂、エ
チレン酢酸ビニル共重合体、ポリメチルメタクリレート
等の熱可塑性樹脂が好ましいが、使用する有機導電性繊
維との組合せから考えると、その融点よシ低い溶融成形
温度をもつ樹脂を用いることが好ましい。特に、本発明
においてはポリエチレン、ポリプロピレンが好ましく用
いられる。また本発明に゛　おいては、その目的を損わ
ない範囲で、上記の樹脂に例えば、タルク、ガラスフレ
ーク、ガラス繊維、炭酸カルシウム等の各種フィラーの
他、安定剤、老化防止剤、着色剤等の添加剤を配合する
ことができる。

シートの厚さはシート成形性の点からみて０．２箇から
５ｗ程度が好ましい。

本発明において、導電性を有する少なくとも１本のフィ
ラメントよシなる有機連続繊維又は繊維束（有機導電性
繊維）は例えば従来公知の、芯鞘構造をもち、その芯部
が導電性を有する有機複合導電性繊維や金属メツキが施
された有機繊維等を使用することが可能であυ、その電
気抵抗値が１０６Ω・α以下のものが好ましく使用され
る。特に本発明においては、多芯々鞘複合繊維が好まし
く使用され、該繊維は繊維形成ポリマー（Ａ）を鞘成分
、導電性カーボンブラックを１５〜５０重量％含有する
ポリマー（Ｂ）を芯成分とする多芯々鞘複合繊維であっ
て、（Ｂ）と（６）との複合重量分率が（Ｂ）　／　（
Ａ）＝５／９５〜３０／７０、複合繊維の直径ｐ）が４
０μｍ以下、−複合繊維当シの芯数が２〜８、とくに４
〜６、芯の直径が５μｍ以上１０μｍ以下であり、かつ
、複合繊維外周と各芯との最短距離内がすべて１μｍ以
上５μｍ以下にあＬｉｏＫＶ印加した時の放電々流が１
０　〜１０　　Ａであることを特徴とする多芯々鞘複合
繊維である。

さらに好ましくは、上記において繊維断面中の芯成分の
配置が円周方向にほぼ一列に、実質的に等間隔に並ぶも
のであることを特徴とする多芯々鞘繊維、前記において
（Ｂｌ／（＾＝２０／８０〜１０／９０にして、−複合
繊維当シの芯数が４であることを特徴とする複合繊維、
および前記において繊維形成ポリマー（Ｎがポリエステ
ル系ポリマーであり、導電性カーボンブラックを含有す
るポリマー（Ｂ）がポリアミド系ポリマーであることを
特徴とする多芯々鞘複合繊維である。現在この様な多芯
々鞘複合繊維は商品名クラカーボ■として上布されてい
る。

不発明の如く、有機導電性繊維を先述した様に熱可塑性
樹脂シート状物上に接着又はシート内部に挿入した場合
の除電機構は未だ明確ではないが、シート表面に帯電し
た電荷が該有機導電性繊維に対しコロナ放電し、さらに
有機導電性繊維の先端部よシ先端放電し除電されるもの
と推定される。

先端放電によシ放電除電されるとすれば、この有機導電
性繊維の直径が小さい程先端部での電荷密度が容易に高
まシ、より低い荷電量でも放電される。

本発明において、熱可塑性樹脂シート上に接着するかシ
ート中に挿入する有機導電性繊維はシートの一端から他
端まで連続している事が必要である。又、該債雄はシー
ト面上又は内部において、少なくとも一方向に配列され
ておシその方向は特に制限はなく、シート押出成形時の
流れ方向に平行に配列しても、流れに直角方向に配列し
てもかまわない。本発明においては、シート状物の作製
の容易さから一方向のみに配列させたものが好ましく使
用される。

更に、本発明において配列された有機導電性繊維同志の
隣り合う間隔は、狭ければ狭いほど除電性能は高くなる
が５ｃＩｎ以下が好ましく、さらに好ましくは３備以下
である。ただ、０．２α以下にすると除電性能は明らか
に良好となるが製造工程上複雑となる。

次にシート表面と該有機導電性繊維の距離、つまシ該有
機導電性繊維の埋込み深さ（４は浅ければ浅いほど除電
効果は高くなるが好ましくは０．１ｍｍ以下でアシ、さ
らに好ましくは０．０７ｃｒｎ以下である。

又、該有機導電性繊維は本発明シート状物において体積
分率１チ以下であっても優れた除電効果を示すものであ
り、この点数チル数１０％の多量充填を必要とする従来
の導電性フィラーと比べ極めて効率性の高いものである
。

本発明のシート状物の製造方法は、接Ｎ刑による接着、
熱による融着による方法等で容易に製造出来るが、次に
連続的に該シート状物を製造する一例について第１図に
図示しながら説明する。

先ず、適当に配合した樹脂原料をシート押出成形機１に
仕込み溶融混練し、Ｔダイ２よシシート状に吐出する溶
融樹脂層３に対し、別途用意した該有機導電性繊維を各
々ガイド４でお互いの間隔を調整レシート引填機の冷却
ロールの第１、第２０−ル５．６前に導き、先のシート
状に吐出された溶融樹脂層と同時に第１、第２０−ルで
押え、圧着する。この時該有機導電性繊維には、テンサ
ー７にて若干のテン７ョンを掛は蛇行を防ぐことが好ま
しい。これにより、シートの流れ方向にすべての該有機
導電性繊維はガイドで設定された間隔をほぼ保ち、平行
状に配列された状態で圧着される。その他の方法として
、シートにフィルムをラミネーションする際シートとフ
ィルムの間に、該有機導電性繊維を導きシート、フィル
ムの接着、熱融着によシ挟み込む方法も用いることが出
来る。

この場合、予めフィルムに該有機連続繊維を接着してお
き、このフィルムをシートに接着、熱融着する方法も用
いることが出来る。

次に本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、
本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない
。

〔実施例〕

実施例１〜７及び比較例１〜２ ポリプロピレンを押出し成形によりシート形状の原料片
（厚さ０．１ｃＷ１３０ｍＸ３０ｍ）を得た。

次に多芯々鞘繊維クラカーボ■（商標名、クラレ社製、
芯成分／鞘成分＝１１／８９重量％、芯数４本）２０デ
ニールのフィラメント８本よりなる繊維束をシート全容
量当り表１に示した容量チとなる割合で原料片の一端か
ら他端まで繊維が連続した状態で表１に示した繊維束間
隔をとって原料片に熱融着させ本発明のシート状物を得
た。

ここで得られたシートについて、労働省産業安全研究所
発行の静電気安全指針であるＲＩＩＳ−ＴＲひ−１によ
って帯電々荷密度を測定し除電効果を調べた。

又、対照サンプルとして上記のクラカーボを熱融着させ
ていないポリプロピレンからなるンートについても同様
に除電効果を調べた。（比較例１）さらに１これらのシ
ートを庫内温度１２０℃の熱風乾燥機中に１分放置し、
加熱後シートに反）、波釘等の形態変化が発生するかど
うかを目視で調べた。これらの測定、観察したのち、又
、これらのシートの内クラカーボを入れたシートの両端
部を持ち９０°に曲げる事を２０回繰返したのち帯電々
荷密度を上記ＲＩＩＳ−ＴＲ−７８−１に準拠して測定
し繰返し屈曲後の除電効果を調べた。

この結果、表１に見られるように明らかに、クラカーボ
■を入れたシートでは除電効果が認められ、しかも繊維
束間隔は３．０備以下であれば対照サンプルの帯電々荷
密庭は１／４程度まで低下することが確認された。又、
加熱後の形態安定性も良好であることが確認された。さ
らに繰返し屈曲後も帯電々荷密度は変らず繰返し屈曲に
よる除電性能の低下は認められなかった。

実施例８〜１１ 先ず、実施例２と同一のシートを成形し、次いで該シー
トに種々の厚みの原料片（実施例２に用いたものと同一
）を熱融着させてシート内におけるクラカーボの埋込み
深さ（４の異なる種々の本発明のシートを得た。ここで
得られたシートにつき実施例１〜７と同様の方法で除電
効果を調べた。

（表２参照） これから、ｔは１．０ｗ以下で充分満足出来る除電性能
を発揮することが確認出来た。このことは厚み１餌のシ
ートを用いた場合との深さにクラカーボを埋込んでも除
電効果を発揮することを示し、実際に工業的に１謡程度
の厚さのシートを製造するとき、特別な配慮や工夫をし
て深さ（４をコントロールする必要がないことを示して
いる。

以下余白 表　　１ 表　　２ 比較例２〜５ ポリプロピレンに対し、表３に示す体積分率になる様に
導電性カーボンブラックとしてケッチエンブラックＥＣ
（商標名、ケッチエンブラックでインターナショナル社
製）を配合し、押出成形によシシート状の比較試料片（
厚み０．１ｃｒｎ、３０ｃｒｎｘ　３０　ａｎ　）を得
た。ここで得られた試料片を実施例１と同様な方法で帯
電々荷密度を測定し、除電効果を調べた。

この結果、表３に示すようにケッチエンブラックは２〜
３容量−以上の配合が必要であり、それ以下ではクラカ
ーボ■を埋込んだ場合に比べ明らかに性能が低く、又、
得られた試験片は真黒であった。

比較例６〜８ 先ず実施例１と同一の原料片をシート押出し成形で得た
。次にＮ；・メツキガラス繊維束（体積個有抵抗値１０
Ωα　直径２４μ×８０フイラメント）を用い実施例３
．５．７と同じ繊維束間隔とじたシートを得て除電性能
、加熱時形態変化及び繰返し屈曲後の除電性能変化を調
べた結果を表４に示す。

その結果、特に加熱時に／−トに反シが見られ、又、繰
返し屈曲後の除電性能には明らかに低下が見られた。こ
れは、先ず基材であるガラス繊維とポリプロピレンの線
膨張係数に差があることによシ加熱後反シが発生するの
であり、又、繰返し屈曲によシ該被メツキガラス繊維の
メツキの剥離、及び繊維自体の切断により導電性低下が
生じている為と考えられる。

以下余白 表　　３ 表　　４ 〔発明の効果〕 本発明のシート状物は、少量の有機導電性連続繊維の配
合によシ、優れた除電性能を示し、かつ繰シ返し屈曲後
においても該性能の低下がなく、さらに加熱時における
形態安定性においても改善されたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のシート状物の製造方法の一例を示した
図である。 １：押出成形機 ２：Ｔダイ ３：溶融樹脂層 ７：テンサー ８：有機導電性繊維 特許出願人　株式会社　り　ラ　し

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）導電性を有する少なくとも１本以上のフィラメン
   トよりなる有機連続繊維又は繊維束を熱可塑性樹脂シー
   トと一体化させたシート状物であつて、該繊維又は繊維
   束が少なくとも一方向に配列され、かつシートの一端か
   ら他端まで連続した状態で存在することを特徴とするシ
   ート状物。
2. （２）導電性を有する少なくとも１本以上のフイラメン
   トよりなり有機連続繊維又は繊維束の体積分率が１％以
   下である特許請求の範囲第１項記載のシート状物。
3. （３）シート状物の表面又は内部において該繊維又は繊
   維束が一方向に平行に配列しており、該繊維又は繊維束
   の間隔が５０ｍｍ以下である特許請求の範囲第１項又は
   第２項記載のシート状物。
4. （４）該繊維又は繊維束の電気抵抗が１０＾６Ω−ｃｍ
   以下であり、かつ融点が２５０℃以上である特許請求の
   範囲第１項乃至第３項記載のシート状物。
5. （５）熱可塑性樹脂がポリプロピレン又はポリエチレン
   である特許請求の範囲第１項乃至第４項記載のシート状
   物。
6. （６）シート状物の表面から該繊維又は繊維束までの埋
   め込み深さが１ｍｍ以下である特許請求の範囲第１項乃
   至第５項記載のシート状物。