JPH07156146A

JPH07156146A - 熱可塑性樹脂成形体の製造方法

Info

Publication number: JPH07156146A
Application number: JP30645393A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Yumitate; 恭彦弓立; Takayuki Mine; 孝之峯; Nobuhiko Yamauchi; 暢彦山内
Original assignee: Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
Current assignee: DIC Corp
Priority date: 1993-12-07
Filing date: 1993-12-07
Publication date: 1995-06-20

Abstract

(57)【要約】【構成】短繊維のピッチ系炭素繊維とポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリブチ
レンテレフタレート等の熱可塑性樹脂繊維とから形成さ
れた混合シートをシートペレタイザで細分化して得たシ
ートペレットを射出成形機等に供給して加熱成形する導
電性を有する樹脂成形体の製造方法。【効果】本発明の成形体は、導電繊維と熱可塑性樹脂
を押出し機で溶融混練して得る従来法によるペレットを
用いた成形体と同じ材料成分、同じ重量割合の成形体で
ありながら導電性に優れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は導電性を有する熱可塑性
樹脂成形体の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来技術】プラスチックを導電化する方法として、カ
ーボンブラックまたは導電繊維と熱可塑性樹脂とを押し
出し機にて溶融混練し、造粒したペレットを用い、これ
を成形機に供給して射出成形する方法が幅広く用いられ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしカーボンブラッ
クを用いた場合、カーボンブラック粒子が成形品内で連
続して存在するまで多量に配合しなければ所定の導電性
が得られないため、基材樹脂の機械的強度を著しく低下
せしめたり、加工性が悪くなるといった欠点がある。

【０００４】また導電繊維の場合、溶融混練を行う際の
せん断力によって繊維が切断されるため、得られる成形
品内部の導電繊維の長さがより短くなり、所定の表面抵
抗率を得るためには多量の導電繊維を用いなければなら
ず、多量の導電繊維使用による加工性の低下、着色性の
低下といった欠点がある。そこでこの問題点を解決する
ために、導電繊維が成形品内部に長いまま存在させるこ
とを狙って、トウ状の導電繊維に熱可塑性樹脂を含浸さ
せたものを切断してペレット状とした、いわゆる長繊維
ペレットと称される材料を射出成形に使用することが提
案されている。しかし該方法では、トウ状の導電繊維に
熱可塑性樹脂を含浸させるのに特別な装置を必要とし、
また長繊維ペレットの使用は繊維配向による成形歪みが
でやすい、導電繊維として安価な短繊維が適用できない
ため高価なものになる等の問題を有する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者等はこれらの課
題を解決すべく研究したところ、導電繊維と熱可塑性樹
脂繊維とから形成された混合シートを切断し、ペレット
化したものを成形機に供給すると成形品内部の導電繊維
の長さが従来法よりも長い状態で存在させることがで
き、このため導電繊維と熱可塑性樹脂を押し出し機で溶
融混練して造粒する従来法に比べて使用する導電繊維量
が少くでき、加工性、着色性等の問題が解決できるこ
と、また短繊維の導電繊維が適用が好適となるため経済
的にも有利である等を見出し、本発明を完成した。

【０００６】即ち、本発明は導電繊維と熱可塑性樹脂繊
維から形成された混合シートの細断物を成形機に供給
し、加熱成形することを特徴とする熱可塑性樹脂成形体
の製造方法を提供するものである。

【０００７】本発明に用いられる導電繊維としては、例
えば炭素繊維、金属繊維、金属もしくは金属化合物複合
合成繊維、金属もしくは金属化合物被覆ガラス繊維、金
属もしくは金属化合物被覆炭素繊維、カーボン複合合成
繊維、カーボン被覆合成繊維等およびこれらの混合物が
挙げられ、その他の繊維、例えば、ガラス繊維、アラミ
ド繊維、パルプ繊維等との併用もできる。炭素繊維とし
てはＰＡＮ系、ピッチ系、レーヨン系、高分子合成繊維
系、またはこれらの混合物が使用できる。繊維の直径が
１〜３０μｍ、アスペクト比が５以上で、繊維の体積固
有抵抗が１０²Ω・ｃｍ以下のものを使用するとよい。
繊維の長さが５０ｍｍ以下の短繊維の場合、従来の長繊
維ペレットで見られたような繊維配向による成形歪みが
なく、その使用は特に好適である。

【０００８】本発明に用いられる熱可塑性樹脂繊維は、
特に限定するものではないが、直径が１〜１０００μ
ｍ、アスペクト比が５以上の繊維状のものがよい。該繊
維の材質としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレ
ン、エチレン・エチルアクリレート共重合体等のポリオ
レフィン系樹脂：ポリスチレン、アクリロニトリル・ブ
タジエン・スチレン共重合体、アクリロニトリル・スチ
レン共重合体等のスチレン系樹脂：ポリウレタン樹脂：
ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂：６−ナ
イロン、６６−ナイロン、１２−ナイロン、６・１２−
ナイロン等のポリアミド系樹脂：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
系樹脂：ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリカーボネート、ポ
リフェニレンオキサイド、ポリフェニレンサルファイ
ド、ポリサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン等、
用途により種々選択できる。これらの樹脂には相溶化
剤、カーボンブラック、グラファイト粉末、耐熱安定
剤、耐候安定剤、可塑剤、潤滑剤、スリップ剤、帯電防
止剤、電荷移動型ポリマー、核剤、難燃剤、粘着性付与
剤（石油樹脂等）、顔料、染料、無機質充填剤、有機質
充填剤等の添加剤をその目的に対して配合することがで
きる。

【０００９】導電繊維と熱可塑性樹脂繊維とから形成さ
れる混合シートの製造方法としては、両者が均質に混合
されたシート状物ができる方法であればよい。例えば乾
式法や湿式法による公知の抄紙機や不織布製造装置によ
ってペーパー、シート、マット状物の形状物を得ること
ができる（特開昭５８−１５５９１７号公報参照）。ま
たこのマット状物をカードリング加工を行って目付けを
均質化し、ついでニードルパンチング加工など常法によ
り嵩密度を高めたフェルト状物についても用いることが
できる。

【００１０】導電繊維と熱可塑性樹脂繊維の混合割合
は、使用する導電繊維の種類、目的とする表面抵抗値に
より導電繊維含有率が１〜９０重量％というように幅広
い範囲で選択できる。より好ましい範囲は３〜７０重量
％である。極端に少ないと導電性を付与できず、また極
端に多いと相対的に熱溶融繊維が不足するため導電繊維
に対し固着が完全にできなくなる恐れがある。

【００１１】また混合シートの目付けは特に限定されな
いが、取扱い性、シート加工性の点から１０〜３０００
ｇ／ｍ²の範囲が好ましい。混合シートの密度を高めて
おく必要がある場合は、混合シートを１枚または複数枚
積層し、該シートに含まれる熱可塑性樹脂繊維が溶融し
た状態で導電繊維と樹脂繊維を融着させる等方法をとる
とよい。例えば混合シートを１枚または複数枚積層した
後、高温乾燥機、赤外線炉等の加熱装置で樹脂繊維の融
点以上の温度雰囲気下にこれらを放置するまたは樹脂繊
維の融点以上の温度に加熱した熱ロール、熱プレス等加
熱装置でこれらを接触加熱するなどして該樹脂繊維が溶
融した状態とした後、冷却プレス、または冷却ロール等
で加圧し融着する方法等が適用できる。２種類以上の熱
可塑性樹脂繊維を混合した場合、これらの樹脂繊維の融
点のうち少なくとも最も低い融点以上にして溶融した状
態にすれば良い。かかる方法で得られた高密度化された
混合シートを、以下「シート状複合体」と称す。

【００１２】成形機に供給する前に、前記した混合シー
トあるいはシート状複合体は切断、細分化してシートペ
レット（シート細断物）とする。これらシートペレット
の製造は例えば、切断器具でシートを切断、細分化する
ことによって達成できる。またシートペレタイザ等シー
ト状物をペレット化するための装置を使用してもよい。
シート面の片面の表面積（いわゆる底面積に相当）が１
ｍｍ²以上である細断物（シートペレット）とすること
が望ましい。該表面積（底面積）が１ｍｍ²に満たない
場合、そのペレットに含まれる導電繊維の長さが１ｍｍ
に満たないものの割合が多くなり、所定の導電性を得る
にためには溶融混練後、造粒した従来のペレットと同等
の導電繊維の量が必要となる。また前記した方法等によ
って得られる細断物（シートペレット）の厚みは１０ｍ
ｍ以下であることが好ましく、また、密度は０．１ｇ／
ｃｍ³ 以上のものが好ましい。厚みが１０ｍｍを超える
シートもしくはシート状複合体の場合は前記した方法に
よる細断化（ペレット化）は難しい。また極端に密度が
低い場合は成形機のホッパー内でブリッジ等を形成し、
成形性が悪くなったり、他のペレットと併用する場合で
は分級が著しく進み均質性が失われやすい。

【００１３】かかる方法で得られる細断物（シートペレ
ット）を用いて成形体を得る本発明方法に適する成形方
法としては、射出成形、射出プレス成形、押出し成形、
押出しプレス成形等による加熱成形法が好適に適用でき
る。これらの方法で成形を行う場合、該シートペレット
のみを用いて成形する他に、このシートペレットをマス
ターとし、これに混合シートに用いた材質と同じ熱可塑
性樹脂ペレットあるいは他種の熱可塑性樹脂ペレットま
たはこれらの混合ペレットを加えて成形することもでき
る。この場合、樹脂ペレットとシートペレットとを均質
に混合し成形をすることが望ましい。この混合時に、必
要に応じて相溶化剤、カーボンブラック、グラファイト
粉末、耐熱安定剤、耐候安定剤、可塑剤、潤滑剤、スリ
ップ剤、帯電防止剤、電荷移動型ポリマー、核剤、難燃
剤、粘着性付与剤（石油樹脂等）、顔料、染料、無機質
充填剤、有機質充填剤等の添加剤を加えて成形すること
もできる。

【００１４】本発明の方法によれば、得られる熱可塑性
樹脂成形体は、導電繊維と熱可塑性樹脂とを押し出し機
で溶融混練して造粒したペレットを射出成形して得る従
来の成形体に比べて優れた導電性を示す。本発明の方法
により得られる熱可塑性樹脂成形体はＩＣ、ＬＳＩ等半
導体素子を取り扱うときのシート、フィルム、トレー、
コンテナ、各種容器などとして最適であり、又ほこりの
付着や帯電を嫌う種々の用途、例えば電子機器部品や精
密機械部品の搬送用、導電性作業台、電子機器関連シー
ルド材、培養室用などに有用である。また、プラスチッ
ク成形加工行程に於いてほこりを吸着しないことから真
空成形行程において或いは真空成形品の使用されるあら
ゆる用途に於いて極めて有用である。

【００１５】

【実施例】以下、実施例により本発明をより詳細に説明
する。比較例１導電繊維としてピッチ系炭素繊維ドナカーボＳ−２４
４（(株)ドナック製、繊維径１３μ、アスペクト比約５
５、体積固有抵抗１０^-2Ω・ｃｍ）、ＰＡＮ系炭素繊維
ベスファイトＨＴＡ−Ｃ３−Ｅ（東邦レーヨン(株)製、
繊維径７μ、アスペクト比約４３０、体積固有抵抗１０
^-3Ω・ｃｍ）、熱可塑性樹脂としてポリプロピレン樹脂
ペレット（ＷＰ−７１２Ｃ１、住友化学(株)製）を７．
５／７．５／８５の重量割合で押出し機にて溶融混練を
行い、射出成形用ペレットを得た。このペレットを射出
成形した成形品に含まれる炭素繊維の繊維含有率は１５
重量％、平均繊維長は０．１５ｍｍであり、該成形品の
表面抵抗は１×１０⁵ Ω／□であった。

【００１６】実施例１導電繊維としてピッチ系炭素繊維ドナカーボＳ−２３
２（(株)ドナック製、繊維径１３μ、アスペクト比約４
５０、体積固有抵抗１０^-2Ω・ｃｍ）、熱可塑性樹脂繊
維としてＳＷＰ．Ｙ−６００（三井石油化学(株)製、ポ
リプロピレン樹脂、平均繊維径１０μ、アスペクト比約
１００）を１０／９０の重量割合で水中にて攪拌し、乾
燥してマット状混合シートを得た。この混合シートは炭
素繊維と繊維状樹脂とが均質に絡み合っており、また目
付けは５２５ｇ／ｍ²であった。この混合シート４枚を
積層し、予め２２０℃に加熱した熱プレスに接触した状
態で２分間加熱して樹脂を溶融させ直ちに常温のプレス
に挟み込み冷却を行い厚み２ｍｍ、密度０．８ｇ／ｃｍ
³のシート状複合体を得、さらにこの複合体をシートペ
レタイザにて細分化を行い４ｍｍ□のシートペレットを
得た。このシートペレットを射出成形した成形品に含ま
れる炭素繊維の繊維含有率は１０重量％、平均繊維長は
０．８５ｍｍであり、該成形品の表面抵抗は７×１０⁵
Ω／□であった。

【００１７】実施例２実施例１におけるピッチ系炭素繊維ドナカーボＳ−２
３２と、熱可塑性樹脂繊維とを７０／３０の重量割合で
水中にて攪拌し、乾燥してマット状混合シートを得た。
この混合シートは炭素繊維と繊維状樹脂とが均質に絡み
合っており、また目付けは４５０ｇ／ｍ²であった。こ
の混合シート４枚を積層し、予め２２０℃に加熱した熱
プレスに接触した状態で２分間加熱して樹脂を溶融させ
直ちに常温のプレスに挟み込み冷却を行い厚み４ｍｍ、
密度０．４ｇ／ｃｍ³のシート状複合体を得、さらにこ
の複合体をシートペレタイザにて細分化を行い７ｍｍ□
のシートペレットを得た。このシートペレットとポリプ
ロピレン樹脂ペレット（ＷＰ−７１２Ｃ１、住友化学
(株)製）を１０／９０の重量割合で混合して射出成形し
て得られた成形品に含まれる炭素繊維の繊維含有率は７
重量％、平均繊維長は０．７９ｍｍであり、該成形品の
表面抵抗は４×１０⁶ Ω／□であった。

【００１８】実施例３実施例２における導電繊維としてピッチ系炭素繊維ドナ
カーボＳ−２３２と、ＰＡＮ系炭素繊維ベスファイト
ＨＴＡ−Ｃ６−ＯＨ（東邦レーヨン(株)製、繊維径７
μ、アスペクト比約８５０、体積固有抵抗１０^-3Ω・ｃ
ｍ）、熱可塑性樹脂繊維としてＳＷＰ．ＵＬ−４００
（三井石油化学(株)製、ポリエチレン樹脂、平均繊維径
１０μ、アスペクト比約１００）とを３５／３５／３０
の重量割合で水中にて攪拌し、乾燥してマット状混合シ
ートを得た。この混合シートは炭素繊維と繊維状樹脂と
が均質に絡み合っており、また目付けは５４０ｇ／ｍ²
であった。この混合シート４枚を積層し、予め１５０℃
に加熱した熱プレスに接触した状態で２分間加熱して樹
脂を溶融させ直ちに常温のプレスに挟み込み冷却を行い
厚み４ｍｍ、密度０．４ｇ／ｃｍ³のシート状複合体を
得、さらにこの複合体をシートペレタイザにて細分化を
行い４ｍｍ□のシートペレットを得た。このシートペレ
ットとポリプロピレン樹脂ペレット（ＷＰ−７１２Ｃ
１、住友化学(株)製）を１０／９０の重量割合で混合し
て射出成形して得られた成形品に含まれる炭素繊維の繊
維含有率は７重量％、平均繊維長は０．８４ｍｍであ
り、該成形品の表面抵抗は８×１０⁴ Ω／□であった。

【００１９】実施例４実施例３における熱可塑性樹脂繊維としてＳＰ−６００
（大日本インキ化学工業(株)製、ポリフェニレンサルフ
ァイド樹脂、平均繊維径１５μ、アスペクト比約１０
０）とを３５／３５／３０の割合で水中にて攪拌し、乾
燥してマット状混合シートを得た。この混合シートは炭
素繊維と樹脂繊維とが均質に絡み合っており、また目付
けは６６０ｇ／ｍ²であった。この混合シート３枚を積
層し、予め３５０℃に加熱した熱プレスに接触した状態
で２分間加熱して樹脂を溶融させ直ちに常温のプレスに
挟み込み冷却を行い厚み４ｍｍ、密度０．５ｇ／ｃｍ³
のシート状複合体を得、さらにこの複合体をシートペレ
タイザにて細分化を行い４ｍｍ□のシートペレットを得
た。このシートペレットとポリフェニレンサルファイド
樹脂（ＤＩＣ−ＰＰＳＭＢ−６００、大日本インキ化
学工業(株)製）ペレットを１０／９０の重量割合で混合
して射出成形して得られた成形品に含まれる炭素繊維の
繊維含有率は７重量％、平均繊維長は０．６９ｍｍであ
り、該成形品の表面抵抗は２×１０⁵ Ω／□であった。

【００２０】実施例５導電繊維としてピッチ系炭素繊維ドナカーボＳ−２３
２と、ステンレス金属繊維を一定長さに切断したもの
（繊維径７μ、アスペクト比約１０００、体積固有抵抗
１０^-5Ω・ｃｍ）、熱可塑性樹脂繊維としてＳＷＰ．Ｕ
Ｌ−４００（三井石油化学(株)製、ポリエチレン樹脂、
平均繊維径１０μ、アスペクト比約１００）とを２５／
２５／５０の重量割合で水中にて攪拌し、乾燥してマッ
ト状混合シートを得た。この混合シートは炭素繊維、ス
テンレス繊維と繊維状樹脂とが均質に絡み合っており、
また目付けは６４０ｇ／ｍ²であった。この混合シート
３枚を積層し、予め１５０℃に加熱した熱プレスに接触
した状態で２分間加熱して樹脂を溶融させ直ちに常温の
プレスに挟み込み冷却を行い厚み３ｍｍ、密度０．６ｇ
／ｃｍ³のシート状複合体を得、さらにこの複合体をシ
ートペレタイザにて細分化を行い４ｍｍ□のシートペレ
ットを得た。このシートペレットとポリプロピレン樹脂
ペレット（ＷＰ−７１２Ｃ１、住友化学(株)製）を１０
／９０の重量割合で混合して射出成形して得られた成形
品に含まれる導電繊維の繊維含有率は５重量％、平均繊
維長は１．２４ｍｍであり、該成形品の表面抵抗は４×
１０⁴Ω／□であった。

【００２１】

【発明の効果】本発明方法による成形体は、導電繊維と
熱可塑性樹脂を押出し機で溶融混練して得る従来法によ
るペレットを用いた成形体に比べて同じ材料成分、同じ
重量割合の成形体でありながら導電性に優れる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電繊維と熱可塑性樹脂繊維とから形成
された混合シートの細断物を成形機に供給し、加熱成形
することを特徴とする熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
【請求項２】導電繊維が短繊維である請求項１記載の
熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
【請求項３】導電繊維として炭素繊維を用いる請求項
１記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
【請求項４】炭素繊維が、短繊維のピッチ系炭素繊維
である請求項３記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。