JPH024306A - 制電カーペット - 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） カーペット敷設にともないカーペットと履物底の摩擦に
よる静電気の人体帯電を抑制しようとするカーペットの
制電対策はかなり以前より行われていた。

制電のレベルは大きくは二つの目的に分けられる。

その第一は、ホテルなどのカーペット敷設フロアにおい
てドアの把手などアース体系物体に手を触れた時の人体
からの放電にともなう電撃ショック防止で１、通常制電
レベルと称することにする。

その第二は、コンピューターなどの０Ａｌｌ器への電気
的障害防止を期待するもので、このレベルを高制電レベ
ルと称することにする。

すなわち、各種ＯＡ機器が事務作業や情報伝達の効率化
を目的としてオフィス内に急ピッチで導入設置されるよ
うになり、カーペットと履物底との摩擦で発生した人体
の電荷がこれ等機器に印加されて、コンピューターなど
のＯＡ機器や計器類の誤動作、通信障害、ＩＣなどの微
細構造の破壊などのトラブルが多くなっている。

このような第二の目的にかなう高制電レベルは第一の目
的にかなう通常制電レベルよりかなり高度なレベルであ
る必要がある。

本発明はこの第二の目的にかなうハイレベルな制電性を
具備する耐久性に優れた高制電カーペットを提供するも
のである。

（従来の技術） 従来のカーペットの帯電抑制はカーペットの電撃ショッ
ク防止を目的とした通常制電レベルのものであって、考
え方としては床上装材としてカーペットを採用した為に
高まる静電気発生の度合いを是正するためのものである
。

この場合、アース体系の物体を指で触れたときに感じる
電撃ショックの臨界値は人体帯電電位で２〜３ＫＶ程度
である。

カーペットにおける制電方法は次に示すように集約され
る。

（１）帯電防止剤処理方法（パイル繊維に親水性の帯電
防止剤を付与する） （２）練り込み方法（パイル繊維の繊維製造工程で親水
性のポリマーなどを練り込む） （３）導電性繊維混用方法（導電性繊維をパイル中に介
添混用する） （４）電荷中和方法（帯電列において履物底材に対しプ
ラス帯電性繊維としてマイナス帯電性繊維を混用してパ
イルを構成する） カーペットに現在量も多用されている方法はこのうちの
金属、半導体、カーボン、金属化合物などの電気伝導物
質を用いた導電性繊維混用法である。

かように電撃ショック防止を目的とした通常制電レベル
のカーペットは導電性繊維混用法で基本的に対処可能で
ある。

（発明が解決しようとする問題点） ＯＡ機器などの電気的障害防止を目的とする高制電レベ
ルのカーペットについてはＪＩＳＬ１０２１法で少なく
ともＩＫＶ以下のレベルが必要とされている。

一方、電気的障害は一瞬の高電位印加によって生起する
ことがあるとの考え方があり、この考え方に従った評価
方法として本発明者は、すり足後隔離法を案出した。こ
の方法は、カーペット、電位計などの配置はＪＩＳＬ１
０２１と同様であるが、電位計のリード線を持って指定
履物をつけた人が椅子に座し試料カーペットの上をすり
足で歩いて、電位計が飽和に達したところで足を約１０
ｃｍ程度上げ、カーペットと履物とを隔離して前後左右
に履物を移動して電位計の最大値を読む方法である。

ＯＡ機器などの電気的障害の発生する人体帯電電位の因
果関係は明確化されていないが、本発明者は高制電カー
ペットの開発に当り、第１表に示す如く、各測定法に関
する暫定目標値を定めた。

先ず、従来から知られている制電技術であるところの導
電性繊維混用法と、これに電荷中和法（ナイロン、ポリ
プロピレン）併用のカーペットを検討した。

カーヘット種としてはレベルループのタフトカーペット
（ゲージ：　１／１０インチ、パイル長さ：４．０鴫、
ステッチ：１３フインチ、パイルの質１６３．０ｇ／イ
）を、パイル糸としてナイロン６６　ＢＣＦ　１０５０
ロ／６８ｆ　Ｘ２　、片撚５０回／ｍ　（以下、これを
ＮＸＮという）、及びナイロン６６　ＢＣＦとポリプロ
ピレンＢＣＦ　１００００／６０ｆ、片撚５０回／ｍ　
（以下、これをＮＸＰという）を用いて夫々試作した。

又、導電性繊維を介添え混用するパイル糸については夫
々片撚時に交撚した。基布はポリエステル不織布とした
。

試料Ｎα、パイル糸及び使用導電性繊維については第２
表に示す。

試料Ｎαの１０番台はナイロンとポリプロピレンとの混
用パイル系を用いた場合、２０番台はナイロンを用いた
場合を示す。１番台は１〜６が夫々介添導電性繊維種を
示す。

以下余白 第２表 カーペットパイル糸の構成 １１５ＯＮｍ　： ント、直径３０μ 比抵抗ニア、２　Ｘｌ０−’Ｑｃｍ ステンレススチール、ナイロン混 紡糸、メートル番手５０番 注）導電性繊維種明細 ２００／３　　：ナイロンカーボン系導電性繊維（サイ
ドバイサイド型） 導電部比抵抗：１０１〜１０３Ωｃｍ 電気抵抗：　１０’　〜１０８ＳＬ／ｃｍ３０μφ：ス
テンレススチールモノフイラメ第２表に示す糸使いにて
試作したカーペットをナイロン用染料でウィンス染色し
、タイルカーペット上材とし、この上材に通常のアスフ
ァルトコンパウンド（比抵抗１０′２Ωｃｍ程度）を厚
さ２［ｌｌ１ＩＩになるように溶着し、最下面にポリプ
ロピレン不織布（１００ｇ／ｎ（）を貼付し、５００　
Ｘ　５００ｍｍ角のタイルカーペットとした。このカー
ペットの全厚さは８、　Ｑ調であった。

この試作タイルカーペットの人体帯電電位を第３表に示
す。尚、合成ゴム、皮、ビニルというのは夫々の履物底
の材質を示す。

第３表に示した結果によるとＪＩＳで定められたストロ
ール法においては、電撃ショックレベル防止域の２ＫＶ
以下は何れの導電性繊維を用いた場合においても達成さ
れた。

これに対し、ＯＡ機器などの電気的障害防止を目的とし
た高度制電レベルを指向して定めた第１表に示した暫定
基準を達成するカーペットは試料Ｎｏ、１１〜１６　（
ＮｘＰ）　、２１〜２６　（ＮＸＮ）の何れのものでも
得られていない。

次にこれ等のカーペット試料の一部に導電性裏加工を施
してみた。

導電性裏加工材としては、アスファルトコンパウンドに
カーボンブラックを添加混合して導電性アスファルトコ
ンパウンドを試作しこれを用いた。

これを単独で約２　ｍｍの厚さにシート状に成型した。

このシートの比抵抗は１０６〜１０’ΩｃＩＩ＋であっ
た。この導電性アスファルトコンパウンドを前述した（
第３表）通常のコンパウンドの代りに使用し、最下面に
はナイロンカーボン系導電性繊維を０．５％（重量パー
セント）混用したポリプロビレン導電性不織布を貼付し
てタイルカーペットとした。パイル糸に導電性繊維を混
用していない試料Ｎａ１ｌ及びに２１ならびにあまりに
もカーペットの電気抵抗が低くなりすぎる試料ｋ１４，
１６及びＮα２４，２６（重量２ｋｇで直径６０１１Ｉ
１１の金属円筒電極、１対間の電極距離１５０ｍｍにお
いてカーペット　タテ方向１０’Ω以下となった）をの
ぞいた。このカーペットの人体帯電電位を第４表に示す
。

以下余白 この表から判るように、導電性バッキングによる試料１
２Ｃ，１３Ｃ，１５Ｃ，２２Ｃ，２３Ｃ，２５Ｃは、通
常バッキングの１２．１３．１５．２２．２３．２５の
夫々の比較において殆ど両者カーペットに変りはない。

このように、ナイロンカーペットの場合、導電性繊維を
十分介添え添加しても、ポリプロピレン繊維を混用して
電荷中和法を併用しても、さらに導電性裏加工を併用し
てもＯＡ機器などの電気的障害を防止し得る第１表に示
すところの人体帯電電位の暫定目標を達成すること仲で
きない。

（問題点を解決する為の手段） 本発明者はこのような問題点を解決する為に、帯電防止
剤を併用してみた所、導電性繊維を介添混用したカーペ
ットにおいては極めて制電効果が大きいことを見出した
。

一般にカーペットの場合、帯電防止剤は耐久性に乏しい
ことと、低湿度下（例えば２０％Ｒ１１）では制電性が
著しく低下することのために、殆ど使用されていない。

しかるに、導電性繊維の介添え混用カーペットにおいて
、特定の帯電防止剤は低湿度下でも帯電防止剤の併用効
果はかなり大きいことが見出された。

第５表　制電カーペットの性能 第５表は、第２表に示すパイル糸使いのタイルカーペッ
トの上材の染上り生機から選定した夫々の染上り生機に
対し、帯電防止剤、フッ素樹脂、導電性裏加工材の効果
をみる為に夫々の要因を加えた試作タイルカーペットの
制電効果の結果を示すものである。

第５表の試料阻の左から１．２桁は第２表の試料Ｎαと
同じカーペットのパイル糸の内容を示す。

第５表１２ＥＳＩＣ，１５ＥＳＩＣ，２２ＥＳＩＣ，２
５ＥＳＩＣは何れも次に示す分子式のオルガノシリコン
第４級アンモニウム塩をパイル全糸の重量に対してで０
．６６重量％になるよう、染上り生機に水希釈液にて散
布し、自然乾燥後、１１０°Ｃで５分間ベーキングを行
い、第４表で用いた導電性バッキングによる下部材加工
を第４表と同様に行ったタイルカーペットである。

Ｌ （（ＣＨ：＋０）３ｓｉ（ＣＨｚ）ｚ　　・Ｎ−Ｃ＋５
Ｈｚ７）　”・Ｃ２Ｈ２ （トリ・アルコキシ・シリール・プロピル・ジメチル・
オクタデカ・アルキル・アンモニウム・クロライド） 第５表の試料Ｎｏ、中の洗浄後とあるのは、耐久性を評
価する為、中性洗剤（主成分；α−オレフィンスルフオ
ン酸ソーダ、ＬＡＳ混合物）水溶液を散布し、十分にブ
ラシでプラシングを行なって泡立てし、その後十分に水
洗し、自然乾燥した試料である。

この４試料のうち、１２ＥＳＩＣ，１５Ｅｓ１ｃ、　２
５ＵＳＩＣは、洗浄前後共に第１表に示す人体帯電電位
の暫定目標値を下まわる高制電カーペットが得られた。

但し、２２ＥＳＩＣつまりナイロン１００％でかつ低抵
抗導電性繊維の併用のない試料については目標が達成で
きなかった。

本発明においては、オルガノシリコン第４級アンモニウ
ム塩をパイル全糸の重量に対して０．５重量％以上付与
することが好ましく、より好ましくは０．６５重量％以
上である。

試料Ｎα１５ＥＳ２Ｃ，２５ＥＳ２Ｃについては、次に
示す分子式のオルガノシリコン第４級アンモニウム塩を
パイル全糸の重量に対して０．６６重量％になるように
染上り生機に水希釈液状で散布し、自然乾燥後１２０°
Ｃで、４分間ベーキングを行い第４表で用いた導電性バ
ッキングによる下部材加工を第４表と同様に行ったタイ
ルカーペットである。

（トリ・アルコキシ・シリール・プロピル・ジデシル・
モノメチル・アンモニウム・ソルト１式中Ｘは塩化塩、
フッ化物、ヨウ化物、臭化物。

硫酸塩、酢酸塩、リン酸塩など） この２試料カーペツトにおいてはトリ・アルコキシ・シ
リール・プロピル・ジデシル・モノメチル・アンモニウ
ム・ソルトの処理が高制電カーペット製造に有効で、第
４表における該当Ｎαの夫々のカーペットより大巾に制
電性が向上して、且つ耐久性があることを見出した。

１２ＥＳＩＦＣ，１５ＥＳＩＦＣ，２２ＥＳＬＦＣ，２
５ＥＳＩＦＣは先に述べた１２ＥＳＩＣ，１５ＥＳＩＣ
，２２ＥＳＩＣ，２５ＥＳＩＣにフッ素樹脂を表面加工
した場合の効果をみる為の例である。

フッ素樹脂加工はパーフルオロアルキル基含有アクリル
酸エステルをパイル繊維重量に対し１．２５％を希釈液
状で散布して行った。

結果は第５表に示す通り、フッ素樹脂加工の併用のない
トリ・アルコキシ・シリール・プロピル・ジメチル・オ
クタデカ・アルキル・アンモニウム・クロライド単独処
理の試料に比較し、やや良好な制電性を示し、耐久性も
良好であった。

１５ＥＳ２ＦＣ，２５ＥＳ２ＦＣは同様に１５Ｅ５２Ｆ
Ｃ，２５ＢＳ２ＦＣにフッ素樹脂加工を併用した例であ
り、フッ素樹脂加工の併用のないトリ・アルコキシ・シ
リール・プロピル・ジデシル・モノメチル・アンモニウ
ム・ソルト単独処理の試料に比較し、やや良好な制電性
を示し、耐久性も良好であった。

１５ＳＣ，２５ＳＣ，１５ＳＦＣ，２５ＳＦＣは、ナイ
ロンに一般に用いられるアミン系のカチオン系帯電防止
剤を比較例として用いたもので、前２者はこの帯電防止
剤のみの処理した試料で、パイル金糸に対し０．５０重
量％を水希釈液で散布し、自然乾燥及び熱処理１２０″
Ｃ１４分を行った試料、後２者はこの帯電防止剤とフッ
素樹脂加工を併用したもので帯電防止剤処理量は前２者
と同様でフッ素樹脂の併用部分については１５ＥＳＩＦ
Ｃと同様である。

この４試料を第４表に示す夫々該当試料Ｎｏ、　１５　
Ｇ　。

２５Ｃと制電性を比較すると、初期試料に於ては何れも
大巾に制電性が向上しているが洗浄後は制電性が大巾に
低下していることが認められる。

１５ＦＣ，２５ＦＣは第４表１５Ｃ，２５Ｃにフッ素樹
脂を夫々処理した場合（フッ素樹脂処理はフッ素′樹脂
の併用部分、例えば１５ＥＳＩＦＣの併用部分の単独処
理）の例であり、フッ素樹脂のみでは第１表の人体帯電
電位の暫定目標に初期試料でも達成しないことが判った
。

以上の例は全て導電性バッキング下部材の例であるが、
通常のバッキング下部材を用いた場合についても検討し
た。

第３表に示す試料は通常バッキングによるカーペットの
人体帯電電位を示すが、これより選定した試料Ｎαの上
材にオルガノシリコン第４級アンモニウム塩を処理し、
第３表に示すような通常バッキングを行い、制電性を測
定した。

すなわち、第５表１１ＢＳ１．１５ＥＳ１．２５ＢＳ１
．１１ＥＳ２゜１５ＥＳ２．２５ＥＳ２がこの試料カー
ペットで夫々人体帯電電位を測定したものである。尚、
処理したオルガノシリコン第４級アンモニウム塩は先に
説明した１２ＥＳＩＣ及び１５ＥＳ２Ｃと同様で添加量
、方法も同様である。

この試料カーペットでみると、導電性繊維の介添混用の
ない試料ＮαＩＩＥＳＩ、　１１ＥＳ２については制電
性は不十分で、初期試料で第１表に示す人体帯電電位の
暫定目標に達しなかった。

このことから、電荷中和法とオルガノシリコン第４級ア
ンモニウム塩処理とを併用しただけでは高制電カーペッ
トは得られず、ましてナイロン１００％のカーペットで
は全く効果が達成されない。

帯電防止剤として、オルガノシリコン第４級アンモニウ
ム塩を用いた場合、どの程度の性能の導電性繊維であれ
ば効果が出るかを確かめる為に、各種比抵抗の導電性繊
維を試作して検討した。

基体系としてナイロン糸２０．ｄ／３を用い、金属化合
物の微粒粉体を樹脂に添加し、この添加量を変化させて
、前記基体系にコーティングし乾燥して各種比抵抗の導
電性繊維を試作した。

その中から導電部の比抵抗が１０．１．１０−’、　１
０−２１０−３Ω印の５種の導電性糸を抽出し、第６表
に示すようなパイル糸を試作した。

第６表　カーペットパイル糸内容 注）導電性繊維明細 ２０Ｄ／３第２表　注）記載と同 Ωｃ１１Ｉ表示は試作導電糸の比抵抗（２０Ｄ／３）第
６表に示すパイル糸は第２表と同様、介添導電性繊維は
第２表で用いた２００／３と、前記試作各比抵抗の導電
性糸との併用である。

パイル糸に第６表の糸を用いた他は、第５表試料Ｎｏ、
　１２　Ｅ　Ｓ　Ｉ　Ｆ　Ｃと、同様にカーペットを試
作した。

第７表はこのカーペットの人体帯電電位の測定結果であ
る。

この結果から明らかなように、低抵抗導電性繊維のパイ
ル系への介添え混合結果は人体帯電電位の低位化に寄与
することが判ったが、低位化に寄与する導電性繊維の比
抵抗は１Ωｃｍ以下である。

（発明の効果） 本発明は、一般のナイロンカーペットにおける人体帯電
電荷の放電にともなう電撃ショック防止レベルの制電性
を大きく上まわる、コンピューターなどのＯＡ機器或い
は計測機器などに、カーペットと履物との間に発生した
人体帯電電荷が印加されて発生する電気的障害を防止す
る目的の高制電カーペットの設計要件に係わり、本発明
によれば従来から困難とされていた電気・的障害防止を
ほぼ完全に達成できる。

すなわち、本発明においては人体帯電電位を電子機器へ
の電気的障害を生起させないレベル迄低位に抑制した高
制電カーペットであり、パイル糸に導電性繊維を介添混
用したナイロン１００％、或いはナイロン、ポリプロピ
レン混用のカーペットにおいて、オルガノシリコン第４
級アンモニウム塩を該ナイロンに吸着せしめることによ
って達成され、シランと繊維とのカップリング結合並び
にシリコン分子相互の強固な結合によって、極めて耐久
性に富むカーペットを得たものである。

又、工事用ナイロンカーペットに常用されるツ素樹脂加
工との併用によっても、フッ素樹脂の溌水溌油機能にと
もなう防汚機能は殆ど損われず、かえって制電性面で優
位に機能することが判った。

さらに、電子機器への電気的障害を防止するに当り、ス
ペックとして電荷の漏洩促進の効率化をねらって、カー
ペットの体積抵抗、表面抵抗を低位に保つために、カー
ペットの断面構造においてパイルの根本部を構成するカ
ーペットの下部層に導電性基材（導電性バッキング材）
を用いる構造のカーペットにおいても本発明のカーペッ
トは何ら障害にならず、カットパイルカーペットの場合
などはむしろカーペットパイル相互の電気的連続性賦与
の観点からも好ましい効果を与えるものである。

現在、もつとも制電性の高度な要求要件は、人体帯電電
位で、第１表に示す如きすり足後隔離法にて合成ゴム、
皮、ビニル履物底に対しＩＫＶ以下、さらに電気抵抗で
、２　ｋｇ、直径６０印金属円筒電極にて表面電気抵抗
が１５０ｍｍ間隔全方向１０５〜１０８Ω、体積電気抵
抗は下面との間で同電極にて１０’〜１０”Ωというス
ペックであるが、本発明によれば、例えば実施例の試料
陽、１５ＥＳＩＣ，１５ＥＳ２Ｃ。

１５ＥｓＩＦｃ、　１５ＥＳ２ＦＣの例で耐久性を具備
した性能で達成できる。

現在のところ、このスペックの達成例は耐久性を具備し
た例としては殆どないというから本発明の制電カーペッ
トの効果は非常に大きなものがあり、昨今の各種ＯＡ機
器の事務効率向上や情報伝達の効率化を目的とする導入
の急ピツチ化に対処した本発明の高制電カーペットのビ
ジネス界、産業界に於ける有用効果は極めて大きい。

特許出願人　　旭化成工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 導電部の比抵抗が１Ωｃｍ以下の導電性繊維をナイロン
   又はナイロンとポリプロピレンとの混用、パイル糸に介
   添え混用したパイルカーペットであつて、ナイロンのパ
   イル糸にオルガノシリコン第４級アンモニウム塩が付与
   されていることを特徴とする制電カーペット