短繊維含有ポリマー組成物およびポリマー組成物の電気抵抗制御方法
【目的】 本発明は、帯電性が抑制されかつ実用的な絶縁性能を有するポリマー組成物、およびそれを可能にするための電気抵抗の制御方法を提供する。
【構成】 体積固有抵抗値が１０-1〜１０3 Ωcmである１種以上の短繊維１０〜４０重量部およびポリマー９０〜６０重量部からなる、体積固有抵抗値が１０5 〜１０13Ωcmの短繊維含有ポリマー組成物、および体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以下である１種以上の短繊維および体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以上である１種以上の短繊維の混合物１０〜４０重量部ならびにポリマー９０〜６０重量部からなる、体積固有抵抗値が１０5 〜１０13Ωcmの短繊維含有ポリマー組成物、およびポリマー組成物の体積固有抵抗値を１０5 〜１０13Ωcmに制御する方法。
【構成】 体積固有抵抗値が１０-1〜１０3 Ωcmである１種以上の短繊維１０〜４０重量部およびポリマー９０〜６０重量部からなる、体積固有抵抗値が１０5 〜１０13Ωcmの短繊維含有ポリマー組成物、および体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以下である１種以上の短繊維および体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以上である１種以上の短繊維の混合物１０〜４０重量部ならびにポリマー９０〜６０重量部からなる、体積固有抵抗値が１０5 〜１０13Ωcmの短繊維含有ポリマー組成物、およびポリマー組成物の体積固有抵抗値を１０5 〜１０13Ωcmに制御する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気抵抗の指標である体積固有抵抗値が一定の範囲に制御された短繊維含有ポリマー組成物、および特定の体積固有抵抗値を有する短繊維または短繊維混合物を用いることを特徴とする、ポリマー組成物の体積固有抵抗値を制御する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】高分子複合材料は、その製造、成形の容易さのため、あらゆる産業において広く用いられている。特に高分子化合物は、一般に優れた電気絶縁性を示すことから、電子部品の用途に用いられることも多い。
【０００３】一般的に、高分子化合物、および繊維強化高分子複合材料系の電子部品にたいしては、より高い電気絶縁性が求められているのではあるが、実際に機器の一部として使われる際には、そのままでは帯電が起こり、塵埃の吸着のような不都合が生じる。そのため、高分子化合物の有する絶縁性が通常は体積固有抵抗値にして１０15〜１０16Ωcmであるのに対し、実際に用いる際には何等かの手段を用いて若干の導電性を付与し、１０9 〜１０11Ωcm程度にする必要がある。
【０００４】高分子化合物に対する導電性付与の一つの代表的な方法論として、カーボンブラックの添加という手段があり、これについては、例えば日本接着協会誌Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．３，１０３〜１１１ページ（１９８７）の住田の総説にこれまでの基礎研究の成果がまとめられている。
【０００５】確かにカーボンブラックの添加によっても容易に導電性を付与することはできるが、実際にはそれが強力な導電性を有することと粉体であることから、分散性を高くすると電気の導通状態を段階的に高くすることが難しく、添加量がある程度を超えると急激に導電性が上昇する。そのため、カーボンブラックを用いることによっては、１０9 〜１０11Ωcm程度の微弱な導電性を有するポリマー組成物またはポリマー成形体を高い生産性で製造することは極めて難しい。
【０００６】又、特開平２−３００２６３号公報には、超極細炭素繊維をポリマーに配合してなる表面抵抗の低い高分子材料が記載されている。
【０００７】しかし、この公報に記載されている炭素繊維では、単に帯電防止、あるいは静電気障害の除去を目的とするのであれば有効であるが、導電性が非常に高いためこれのみを用いては、カーボンブラックの場合と同様１０9 〜１０11Ωcm程度の微弱な導電性を有するポリマー組成物を得ることは難しく、更にその範囲における特定の抵抗値を有する組成物を工業的に製造する事は極めて難しく、通常は考え得ない事である。
【０００８】上記のようなカーボンブラックあるいは超極細炭素繊維の使用のみでは克服できない問題を解決する試みの一つが、特開昭６３−２２８６１号公報に記載されている。この公報には、選ばれた表面抵抗率を有する充填剤としてチャーカーボンを用いたポリマー組成物が記載されている。
【０００９】ところが、上記チャーカーボンの原料が天然の植物のわらであるため、品質安定性が悪く、得られるチャーカーボンにも性質にバラツキが生じやすい。更に、原料植物が豊作か不作かによって原料わらの入手し易さ及び原料価格に変動が起こるため工業材料として不適である。また、この公報の発明の実施例に従えば、チャーカーボンを添加したところでその他の充填物がカーボンブラックなので、組成物の体積固有抵抗値は安定したものとはならない。さらにチャーカーボンもまた、その形状はむしろ不定形から粒状であり、厳密に繊維形状を取るものではなく、これによりやはり、１０7 〜１０11Ωcmの範囲での微妙な抵抗値制御は難しい。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、帯電性が抑制されかつ実用的な絶縁性能を有するポリマー組成物を提供すること、およびそれを可能にするための電気抵抗の制御方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、比較的高い電気抵抗を有する物質の短繊維、または導電性の短繊維と高い電気抵抗を有する短繊維との混合物をポリマーに添加することにより、組成物の導電性制御が容易になることを見出だし、この知見に基づいて本発明をなすに至った。
【００１２】すなわち本発明は、体積固有抵抗値が１０-1〜１０3 Ωcmである１種以上の短繊維１０〜４０重量部およびポリマー９０〜６０重量部からなる、体積固有抵抗値が１０5 〜１０13Ωcmの短繊維含有ポリマー組成物を第１の要旨とし、体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以下である１種以上の短繊維および体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以上である１種以上の短繊維の混合物１０〜４０重量部ならびにポリマー９０〜６０重量部からなる、体積固有抵抗値が１０5 〜１０13Ωcmの短繊維含有ポリマー組成物を第２の要旨とし、体積固有抵抗値が１０-1〜１０3Ωcmである１種以上の短繊維をポリマーに混合させることを特徴とする、ポリマー組成物の体積固有抵抗値を１０5 〜１０13Ωcmに制御する方法を第３の要旨とし、体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以下である１種以上の短繊維および体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以上である１種以上の短繊維の混合物をポリマーに混合させることを特徴とする、ポリマー組成物の体積固有抵抗値１０5 〜１０13Ωcmに制御する方法を第４の要旨とするものである。
【００１３】また、ポリマー組成物の体積固有抵抗値を制御する方法については特に、体積固有抵抗値が１０-1〜１０3 Ωcmである１種以上の短繊維をポリマーに混合させることを特徴とする、ポリマー組成物の体積固有抵抗値を１０5 〜１０13Ωcmの範囲中の特定値に制御する方法を第５の要旨とするものであり、体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以下である１種以上の短繊維および体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以上である１種以上の短繊維の混合物をポリマーに混合させることを特徴とする、ポリマー組成物の体積固有抵抗値１０5 〜１０13Ωcmの範囲中の特定値に制御する方法を第６の要旨とするものである。
【００１４】次に本発明の短繊維含有ポリマー組成物およびポリマー組成物の体積固有抵抗値を制御する方法を詳細に説明する。
【００１５】本発明に用いる短繊維の素材としては、体積固有抵抗値が１０-1〜１０3 Ωcmであるものは、酸化処理を施された炭素繊維、焼成温度を８００℃未満にして炭化の進行を不完全にして得た炭素繊維、ゲルマニウムの繊維化物などがあげられ、体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以下であるものは、酸化処理を施されていない通常の焼成温度で完全に炭化されて得た一般の炭素繊維、アルミニウム、スチール、銅など高い導電性を有する金属の繊維化物などがあげられ、体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以上であるものは、上記の体積固有抵抗値を高くした炭素繊維、ゲルマニウムの繊維化物、ガラス繊維、炭化ケイ素繊維などがあげられる。
【００１６】これら短繊維は、体積固有抵抗値が１０-1〜１０3 Ωcmであれば、１種類だけで用いることも２種類以上を併用することも可能である。体積固有抵抗値が１０-1〜１０3 Ωcmの短繊維とそれ以外の体積固有抵抗値をとる短繊維を共に用いることもまた可能であり、更にそれら短繊維を２種類以上ずつ用いることも可能である。
【００１７】体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以下であるものを用いる場合は、体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以上であるものを併用して用いる。この場合も、それぞれの体積固有抵抗値を有する短繊維を２種類以上ずつ用いることが可能である。併用のときは、１０-1Ωcm以上のものが樹脂に配合する全短繊維の２０％以上となるようにする。それぞれの体積固有抵抗値を有する短繊維の組み合わせとしては、体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以下の一般の炭素繊維と体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以上の体積固有抵抗値を高くした炭素繊維またはガラス繊維の組み合わせが好ましい。これらは、ポリマー、特に樹脂補強用繊維として研究成果の蓄積が大きいため、工業化する際に具体的な添加量及び配合方法を検討する上で他の繊維材に比べて検討が容易だからである。
【００１８】短繊維の形状は、径が３μｍ〜２５μｍ、繊維長が５０μｍ〜５cmの範囲、特に５０μｍ〜１５mmの範囲にあることが好ましい。
【００１９】繊維長が５０μｍ未満である場合、導電通路の形成がカーボンブラックの場合同様ある添加量を臨界点として起こるようになるため、急激に導電性が高くなり、１０9 〜１０11Ωcmの範囲での抵抗値制御が難しくなる。
【００２０】繊維長が５cmを超える場合、添加量の調節に困難が生じ始め、且つポリマー中での繊維の分散性が悪くなり、やはり１０9 〜１０11Ωcmの範囲での抵抗値制御が難しくなる。
【００２１】繊維長が５０μｍ〜１５mmのときに特に好ましい理由は、この繊維長の範囲のものは、射出成形用に熱可塑性樹脂に配合する上で扱いやすいためである。
【００２２】本発明において、短繊維の体積固有抵抗値が１０-1〜１０3 Ωcmである事が都合が良い理由は、体積固有抵抗値が１０-1Ωcm未満の場合、少量の配合により樹脂組成物に急激な導電性を与えるために制御が難しく、また、１０3 Ωcmを超える場合、多量の配合によっても樹脂組成物に導電性が付与しにくい不都合を生じるためである。
【００２３】この範囲の体積固有抵抗値を有する短繊維を得るためには、体積固有抵抗値が１０-1〜１０3 Ωcmである物質を繊維化したもの、または繊維素材を体積固有抵抗値が１０-1〜１０3 Ωcmとなるように加工したものを用いるのが便利である。
【００２４】体積固有抵抗値が１０-1〜１０3 Ωcmである短繊維を用いない場合は、体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以下の導電型の短繊維と体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以上の絶縁型の短繊維とを混合して用いることも不利ではない。導電性の短繊維と絶縁性の短繊維の組み合わせとしては、ガラス繊維と炭素繊維、金属の繊維化物と炭化ケイ素繊維のように極端な導電性を有するものと極端な絶縁性を有するものとの組み合わせも可能である。この組み合わせで最も理想的なものがガラス繊維と炭素繊維である事は前述の通りである。
【００２５】これらの繊維のうち、使用上最も有利なものは、体積固有抵抗値が１０-1〜１０3 Ωcmとなるように導電性を抑制された炭素繊維のチョップドストランド、または一般の高い導電性を有する炭素繊維チョップドストランドと導電性を抑制された炭素繊維チョップドストランドとを混合して用いたものである。
【００２６】導電性を抑制された炭素繊維は、例えば硝酸による薬液酸化、または空気、酸素、オゾンなどによる気相酸化のような酸化処理を施す、炭素繊維の焼成温度を８００℃未満にして炭化の進行を不完全にすると言った方法で得られる。
【００２７】本発明において用いられるポリマーは、熱可塑性樹脂が最も好ましいが、熱硬化性樹脂、ゴムなども使用が可能である。熱可塑性樹脂については、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアクリルスチレンなどに代表される汎用ポラスチックス、ＡＢＳ（アクリル−ブタジエン−スチレン）樹脂、ポリフェニルエーテル、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン６、ナイロン６、６等に代表されるエンジニアリングプラスチックス、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイドなどのいわゆるスーパーエンプラと呼ばれるものも用いることができ、熱硬化性樹脂についてもフェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などこれまでに知られているものについてはほぼ例外なく用いることができ、ゴム類であれば、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、多硫化ゴム、ウレタンゴムなど種々のゴム材料を用いることができる。
【００２８】ポリマーと短繊維との組成物を得るに当たっては、短繊維１０重量部に対しポリマー９０重量部から短繊維４０重量部に対しポリマー６０重量部の範囲に調整する。
【００２９】本発明の目的上、短繊維は補強を主目的として用いられているわけではないので、組成物を成形体としたときの機械的強度についてはそれほど高いものを求められる事はないが、短繊維の比率が１０重量部未満であれば、導電性付与が不十分であり、一方短繊維の比率が４０重量部を超えると本発明に限らずコンパウンド化が難しいと言った不都合が生じる。
【００３０】組成物の体積固有抵抗値は１０5 〜１０13Ωcm、好ましくは１０6 〜１０12Ωcm、さらに好ましくは１０7 〜１０11Ωcmの範囲にあることが必要である。１０5 Ωcm未満にするのであれば、通常の導電性フィラーを用いることが効果的であり、１０13Ωcmを超えると帯電防止、除塵の効果が得られないと言った不都合が生じるためである。
【００３１】ポリマーと短繊維との組成物を得る方法は、熱可塑性樹脂であればエクストルーダーでコンパウンドとし、射出成形をする、熱可塑性樹脂であればＢＭＣ（バルクモールディングコンパウンド）、ＳＭＣ（シートモールディングコンパウンド）とする、ゴム材料であれば、熱可塑性樹脂と同様ポリマーに加熱しながら混練するなど、従来公知の方法を用いることができる。むろん、射出成形法あるいはＳＭＣ法のみに限定されるものではない。
【００３２】短繊維をカップリング剤などで表面処理することは、組成物の体積固有抵抗値が１０5 〜１０13Ωcmの範囲にある限りこれを妨げられない。
【００３３】
【実施例】以下、本発明を実施例をもって詳細に説明する。むろん、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
【００３４】以下の実施例において、短繊維の体積固有抵抗値は次の方法で測定した。
【００３５】測定対象の繊維のストランドを開繊し、４〜５cmのモノフィラメントを取り、スパン２５mmの銅プレート上に導電塗料で固定する。
【００３６】抵抗の測定は、デジタルマルチメーター ＳＣ−７４０２（岩崎通信機（株）製）で行った。
【００３７】体積固有抵抗値を求める式は次ぎの通りである。
【００３８】
【数１】Ｓf ＝II・ｄ2 ・Ｒf ／４・ｌ
【００３９】Ｓf ：体積固有抵抗値（Ωcm）
ｄ ：モノフィラメントの直径（cm）
Ｒf ：試験繊維の抵抗値（cm）
ｌ ：モノフィラメントの長さ（cm）、ただしこれは銅プレートのスパンとして計算する
【００４０】以上、松井醇一著、炭素材料学会編「炭素繊維の展開と評価方法」２２５〜２２６ページ参照。
【００４１】参考例１ 高電気抵抗炭素繊維チョップドストランドの製造光学的に等方性の炭素繊維用プリカーサーピッチをブッシングが１０００ホールの紡糸装置より溶融紡糸し、ピッチ繊維のストランドを得た。このピッチ繊維を空気中０．５℃／min の速度で３００℃まで昇温し、その温度で１０分間保持して不融化した。上記不融化繊維を窒素気流中１０℃／min の速度で９００℃まで昇温し、その温度で１０分間保持して炭素繊維とした。得られた炭素繊維の体積固有抵抗値は、８．０×１０-3Ωcmであった。次に、この炭素繊維を空気中４００℃で１２０分間熱処理し、繊維の表面を酸化した。この繊維の体積固有抵抗値は、２．５Ωcmであった。
【００４２】上記の方法にて得た炭素繊維ストランドを固形分２％のエポキシ樹脂エマルジョン中に浸漬し、その後乾燥機中で水分を除去し、それからこのストランドを３mm長のチョップドストランドとした。
【００４３】参考例２ 通常の炭素繊維の製造参考例１で記載した不融化繊維を、窒素気流中１０℃／min の速度で１０００℃まで昇温し、その温度で１０分間保持して炭素繊維とした。得られた炭素繊維の体積固有抵抗値は、５．３×１０-3Ωcmであった。
【００４４】得られた炭素繊維ストランドを参考例１と同様、固形分２％のエポキシ樹脂エマルジョン中に浸漬し、その後乾燥機中で水分を除去し、それからこのストランドを３mm長のチョップドストランドとした。
【００４５】参考例３ 高電気抵抗炭素繊維チョップドストランドの製造参考例１で記載した不融化繊維を、窒素気流中１０℃／min の速度で８００℃まで昇温し、その温度で１０分間保持して炭素繊維とした。得られた炭素繊維の体積固有抵抗値は、３．１×１０-2Ωcmであった。次に、この炭素繊維を空気中４００℃で６０分間熱処理し、繊維の表面を酸化した。この繊維の体積固有抵抗値は、３．５×１０1 Ωcmであった。
【００４６】得られた炭素繊維ストランドを参考例１と同様、固形分２％のエポキシ樹脂エマルジョン中に浸漬し、その後乾燥機中で水分を除去し、それからこのストランドを３mm長のチョップドストランドとした。
【００４７】実施例１ 参考例１のチョップドストランドを利用した熱可塑性樹脂組成物及び電気抵抗制御方法参考例１で得たチョップドストランドをＡＢＳ樹脂ＧＲ−２０００〔電気化学工業（株）製〕に総重量の１０、２０、３０重量％となるように配合し、ドライブレンドしたものを単軸スクリューの押し出し機に投入し、コンパウンドとした。次いで、そのコンバウンドのペレットを射出成形機により、シリンダー温度２３０℃、金型温度７０℃の条件下で厚さ２mm、幅２４．５mm、長さ４９．５mmの樹脂組成物成形体の試験片とした。
【００４８】それら試験片の抵抗を、１０4 Ω以上のものはＨｉｒｅｓｔａ ＩＰ（三菱油化製）リング状プローブを用い、１０4 Ω以下のものはＬｏｒｅｓｔａ ＡＰ（三菱油化製）４端子プローブを用い測定した。結果を表１に示す。
【表１】
表 １ 炭素繊維含有量（重量％） 試験片の体積固有抵抗値（Ωcm） ０ １０15 １０ １．１×１０13 ２０ ３．６×１０9 ３０ １．７×１０8
【００４９】実施例２ 参考例２のチョップドストランドとガラス繊維チョップドストランドを利用した熱可塑性樹脂組成物及び電気抵抗制御方法参考例２の炭素繊維チョップドストランド１０重量部とガラス繊維チョップドストランド ＣＳ ３ＰＥ ３３１〔日東紡績（株）製〕１５重量部とを実施例１と同様の条件でＡＢＳとのコンパウンドとし、射出成形して樹脂組成物成形体の試験片とした。なお、このガラス繊維の体積固有抵抗値は、１０15Ωcmである。
【００５０】実施例１と同様の条件でそれら試験片の抵抗を測定した。この樹脂組成物の試験片の体積固有抵抗値は、１．３×１０8 Ωcmであった。
【００５１】実施例３ 参考例２と参考例３のチョップドストランドを利用した熱可塑性樹脂組成物及び電気抵抗制御方法参考例２の炭素繊維チョップドストランド１０重量部と参考例３のチョップドストランド１０重量部とを実施例１と同様の条件でＡＢＳとのコンパウンドとし、射出成形して樹脂組成物成形体の試験片とした。
【００５２】実施例１と同様の条件でそれら試験片の抵抗を測定した。この樹脂組成物の試験片の体積固有抵抗値は、６．８×１０7 Ωcmであった。
【００５３】比較例１ 参考例２のチョップドストランドによる熱可塑性樹脂組成物及び組成物の電気抵抗値参考例２の炭素繊維チョップドストランドを実施例１と同様にＡＢＳ樹脂ＧＲ−２０００（電気化学工業（株）製）に総重量の１０、２０、３０重量％となるように配合し、実施例１と同様の条件でコンパウンドとし、射出成形して樹脂組成物成形体の試験片とした。
【００５４】実施例１と同様の条件でそれら試験片の抵抗を測定した。この樹脂組成物の試験片の体積固有抵抗値の測定結果を表２に示す。
【表２】
表 ２ 炭素繊維含有量（重量％） 試験片の体積固有抵抗値（Ωcm） ０ １０15 １０ ２．６×１０5 ２０ １．１×１０2 ３０ ３．６
【００５５】実施例１の表１の値と比較例１の表２の値をそれぞれ図１にプロットして示す。
【００５６】図１は、参考例１の本発明の炭素繊維チョップドストランドによれば、配合量の変化によるポリマー組成物の体積固有抵抗値変化が急激でないため、組成物の導電性制御が容易である事を示す（実施例１のプロット参照）。一方、参考例２の通常の炭素繊維チョップドストランドでは、１０6 〜１０13Ωcmの領域における体積固有抵抗値変化が僅か数パーセントの配合量の相違で急激に起こるため、導電性制御には不適であることが判る（実施例２のプロット参照）。
【００５７】実施例４ 参考例２と参考例３のチョップドストランドを利用した熱可塑性樹脂組成物及び電気抵抗制御方法参考例２の炭素繊維チョップドストランド１０重量部と参考例３のチョップドストランド１０重量部とを実施例３と同様にポリアセタール樹脂ジュラコン〔ポリプラスチックス（株）製〕８０重量部とのコンパウンドとし、シリンダー温度２００℃、金型温度９０℃の条件下で射出成形して、厚さ２mm、幅２４．５mm、長さ４９．５mmの樹脂組成物成形体の試験片とした。
【００５８】実施例１と同様の条件でそれら試験片の抵抗を測定した。この樹脂組成物の試験片の体積固有抵抗値は、４．５×１０7 Ωcmであった。
【００５９】実施例５ 参考例２と参考例３のチョップドストランドを利用した熱可塑性樹脂組成物及び電気抵抗制御方法参考例２の炭素繊維チョップドストランド１０重量部と参考例３のチョップドストランド１０重量部とを実施例３と同様にポリカーボネート樹脂パンライトＬ−１２５０Ｊ〔帝人化成（株）製〕８０重量部とのコンパウンドとし、シリンダー温度３００℃、金型温度１２０℃の条件下で射出成形して、厚さ２mm、幅２４．５mm、長さ４９．５mmの樹脂組成物成形体の試験片とした。
【００６０】実施例１と同様の条件でそれら試験片の抵抗を測定した。この樹脂組成物の試験片の体積固有抵抗値は、３．８×１０7 Ωcmであった。
【００６１】実施例６ 参考例２と参考例３のチョップドストランドを利用した熱可塑性樹脂組成物及び電気抵抗制御方法参考例２の炭素繊維チョップドストランド１０重量部と参考例３のチョップドストランド１０重量部とを実施例３と同様にポリフェニレンサルファイド樹脂ライトンＲ−６〔フィリップス（株）製〕８０重量部とのコンパウンドとし、シリンダー温度３２０℃、金型温度１３０℃の条件下で射出成形して、厚さ２mm、幅２４．５mm、長さ４９．５mmの樹脂組成物成形体の試験片とした。
【００６２】実施例１と同様の条件でそれら試験片の抵抗を測定した。この樹脂組成物の試験片の体積固有抵抗値は、９．５×１０6 Ωcmであった。
【００６３】実施例７ 参考例３のチョップドストランドを利用した熱可塑性樹脂組成物及び電気抵抗制御方法参考例３の炭素繊維チョップドストランド４０重量部を実施例１と同様にポリエーテルイミド樹脂ウルテム〔日本ジーイープラスチックス（株）製〕６０重量部とのコンパウンドとし、シリンダー温度４００℃、金型温度１３０℃の条件下で射出成形して、厚さ２mm、幅２４．５mm、長さ４９．５mmの樹脂組成物成形体の試験片とした。
【００６４】実施例１と同様の条件でそれら試験片の抵抗を測定した。この樹脂組成物の試験片の体積固有抵抗値は、６．３×１０7 Ωcmであった。
【００６５】実施例８ 参考例３のチョップドストランドをミルドファイバーにして利用した熱可塑性樹脂組成物及び電気抵抗制御方法参考例３の炭素繊維チョップドストランドをボールミル中で粉砕し、平均繊維長５０μｍのミルドファイバーにした。このミルドファイバー３０重量部を実施例７と同様にポリエーテルイミド樹脂ウルテム（日本ジーイープラスチックス（株）製）７０重量部とのコンパウンドとし、シリンダー温度４００℃、金型温度１３０℃の条件下で射出成形して、厚さ２mm、幅２４．５mm、長さ４９．５mmの樹脂組成物成形体の試験片とした。
【００６６】実施例１と同様の条件でそれら試験片の抵抗を測定した。この樹脂組成物の試験片の体積固有抵抗値は、９．９×１０12Ωcmであった。
【００６７】
【発明の効果】カーボンブラックなど粉体ではなく、短繊維形状の素材、とくに導電性を抑制した炭素短繊維をポリマーに含有させる事で従来困難とされてきた絶縁性と帯電防止性が共に適切である範囲の電気抵抗を有する繊維含有ポリマー組成物を、容易にかつ高い生産性で得ることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】炭素繊維含有量と体積固有抵抗値との関係を示す図である。
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気抵抗の指標である体積固有抵抗値が一定の範囲に制御された短繊維含有ポリマー組成物、および特定の体積固有抵抗値を有する短繊維または短繊維混合物を用いることを特徴とする、ポリマー組成物の体積固有抵抗値を制御する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】高分子複合材料は、その製造、成形の容易さのため、あらゆる産業において広く用いられている。特に高分子化合物は、一般に優れた電気絶縁性を示すことから、電子部品の用途に用いられることも多い。
【０００３】一般的に、高分子化合物、および繊維強化高分子複合材料系の電子部品にたいしては、より高い電気絶縁性が求められているのではあるが、実際に機器の一部として使われる際には、そのままでは帯電が起こり、塵埃の吸着のような不都合が生じる。そのため、高分子化合物の有する絶縁性が通常は体積固有抵抗値にして１０15〜１０16Ωcmであるのに対し、実際に用いる際には何等かの手段を用いて若干の導電性を付与し、１０9 〜１０11Ωcm程度にする必要がある。
【０００４】高分子化合物に対する導電性付与の一つの代表的な方法論として、カーボンブラックの添加という手段があり、これについては、例えば日本接着協会誌Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．３，１０３〜１１１ページ（１９８７）の住田の総説にこれまでの基礎研究の成果がまとめられている。
【０００５】確かにカーボンブラックの添加によっても容易に導電性を付与することはできるが、実際にはそれが強力な導電性を有することと粉体であることから、分散性を高くすると電気の導通状態を段階的に高くすることが難しく、添加量がある程度を超えると急激に導電性が上昇する。そのため、カーボンブラックを用いることによっては、１０9 〜１０11Ωcm程度の微弱な導電性を有するポリマー組成物またはポリマー成形体を高い生産性で製造することは極めて難しい。
【０００６】又、特開平２−３００２６３号公報には、超極細炭素繊維をポリマーに配合してなる表面抵抗の低い高分子材料が記載されている。
【０００７】しかし、この公報に記載されている炭素繊維では、単に帯電防止、あるいは静電気障害の除去を目的とするのであれば有効であるが、導電性が非常に高いためこれのみを用いては、カーボンブラックの場合と同様１０9 〜１０11Ωcm程度の微弱な導電性を有するポリマー組成物を得ることは難しく、更にその範囲における特定の抵抗値を有する組成物を工業的に製造する事は極めて難しく、通常は考え得ない事である。
【０００８】上記のようなカーボンブラックあるいは超極細炭素繊維の使用のみでは克服できない問題を解決する試みの一つが、特開昭６３−２２８６１号公報に記載されている。この公報には、選ばれた表面抵抗率を有する充填剤としてチャーカーボンを用いたポリマー組成物が記載されている。
【０００９】ところが、上記チャーカーボンの原料が天然の植物のわらであるため、品質安定性が悪く、得られるチャーカーボンにも性質にバラツキが生じやすい。更に、原料植物が豊作か不作かによって原料わらの入手し易さ及び原料価格に変動が起こるため工業材料として不適である。また、この公報の発明の実施例に従えば、チャーカーボンを添加したところでその他の充填物がカーボンブラックなので、組成物の体積固有抵抗値は安定したものとはならない。さらにチャーカーボンもまた、その形状はむしろ不定形から粒状であり、厳密に繊維形状を取るものではなく、これによりやはり、１０7 〜１０11Ωcmの範囲での微妙な抵抗値制御は難しい。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、帯電性が抑制されかつ実用的な絶縁性能を有するポリマー組成物を提供すること、およびそれを可能にするための電気抵抗の制御方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、比較的高い電気抵抗を有する物質の短繊維、または導電性の短繊維と高い電気抵抗を有する短繊維との混合物をポリマーに添加することにより、組成物の導電性制御が容易になることを見出だし、この知見に基づいて本発明をなすに至った。
【００１２】すなわち本発明は、体積固有抵抗値が１０-1〜１０3 Ωcmである１種以上の短繊維１０〜４０重量部およびポリマー９０〜６０重量部からなる、体積固有抵抗値が１０5 〜１０13Ωcmの短繊維含有ポリマー組成物を第１の要旨とし、体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以下である１種以上の短繊維および体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以上である１種以上の短繊維の混合物１０〜４０重量部ならびにポリマー９０〜６０重量部からなる、体積固有抵抗値が１０5 〜１０13Ωcmの短繊維含有ポリマー組成物を第２の要旨とし、体積固有抵抗値が１０-1〜１０3Ωcmである１種以上の短繊維をポリマーに混合させることを特徴とする、ポリマー組成物の体積固有抵抗値を１０5 〜１０13Ωcmに制御する方法を第３の要旨とし、体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以下である１種以上の短繊維および体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以上である１種以上の短繊維の混合物をポリマーに混合させることを特徴とする、ポリマー組成物の体積固有抵抗値１０5 〜１０13Ωcmに制御する方法を第４の要旨とするものである。
【００１３】また、ポリマー組成物の体積固有抵抗値を制御する方法については特に、体積固有抵抗値が１０-1〜１０3 Ωcmである１種以上の短繊維をポリマーに混合させることを特徴とする、ポリマー組成物の体積固有抵抗値を１０5 〜１０13Ωcmの範囲中の特定値に制御する方法を第５の要旨とするものであり、体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以下である１種以上の短繊維および体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以上である１種以上の短繊維の混合物をポリマーに混合させることを特徴とする、ポリマー組成物の体積固有抵抗値１０5 〜１０13Ωcmの範囲中の特定値に制御する方法を第６の要旨とするものである。
【００１４】次に本発明の短繊維含有ポリマー組成物およびポリマー組成物の体積固有抵抗値を制御する方法を詳細に説明する。
【００１５】本発明に用いる短繊維の素材としては、体積固有抵抗値が１０-1〜１０3 Ωcmであるものは、酸化処理を施された炭素繊維、焼成温度を８００℃未満にして炭化の進行を不完全にして得た炭素繊維、ゲルマニウムの繊維化物などがあげられ、体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以下であるものは、酸化処理を施されていない通常の焼成温度で完全に炭化されて得た一般の炭素繊維、アルミニウム、スチール、銅など高い導電性を有する金属の繊維化物などがあげられ、体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以上であるものは、上記の体積固有抵抗値を高くした炭素繊維、ゲルマニウムの繊維化物、ガラス繊維、炭化ケイ素繊維などがあげられる。
【００１６】これら短繊維は、体積固有抵抗値が１０-1〜１０3 Ωcmであれば、１種類だけで用いることも２種類以上を併用することも可能である。体積固有抵抗値が１０-1〜１０3 Ωcmの短繊維とそれ以外の体積固有抵抗値をとる短繊維を共に用いることもまた可能であり、更にそれら短繊維を２種類以上ずつ用いることも可能である。
【００１７】体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以下であるものを用いる場合は、体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以上であるものを併用して用いる。この場合も、それぞれの体積固有抵抗値を有する短繊維を２種類以上ずつ用いることが可能である。併用のときは、１０-1Ωcm以上のものが樹脂に配合する全短繊維の２０％以上となるようにする。それぞれの体積固有抵抗値を有する短繊維の組み合わせとしては、体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以下の一般の炭素繊維と体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以上の体積固有抵抗値を高くした炭素繊維またはガラス繊維の組み合わせが好ましい。これらは、ポリマー、特に樹脂補強用繊維として研究成果の蓄積が大きいため、工業化する際に具体的な添加量及び配合方法を検討する上で他の繊維材に比べて検討が容易だからである。
【００１８】短繊維の形状は、径が３μｍ〜２５μｍ、繊維長が５０μｍ〜５cmの範囲、特に５０μｍ〜１５mmの範囲にあることが好ましい。
【００１９】繊維長が５０μｍ未満である場合、導電通路の形成がカーボンブラックの場合同様ある添加量を臨界点として起こるようになるため、急激に導電性が高くなり、１０9 〜１０11Ωcmの範囲での抵抗値制御が難しくなる。
【００２０】繊維長が５cmを超える場合、添加量の調節に困難が生じ始め、且つポリマー中での繊維の分散性が悪くなり、やはり１０9 〜１０11Ωcmの範囲での抵抗値制御が難しくなる。
【００２１】繊維長が５０μｍ〜１５mmのときに特に好ましい理由は、この繊維長の範囲のものは、射出成形用に熱可塑性樹脂に配合する上で扱いやすいためである。
【００２２】本発明において、短繊維の体積固有抵抗値が１０-1〜１０3 Ωcmである事が都合が良い理由は、体積固有抵抗値が１０-1Ωcm未満の場合、少量の配合により樹脂組成物に急激な導電性を与えるために制御が難しく、また、１０3 Ωcmを超える場合、多量の配合によっても樹脂組成物に導電性が付与しにくい不都合を生じるためである。
【００２３】この範囲の体積固有抵抗値を有する短繊維を得るためには、体積固有抵抗値が１０-1〜１０3 Ωcmである物質を繊維化したもの、または繊維素材を体積固有抵抗値が１０-1〜１０3 Ωcmとなるように加工したものを用いるのが便利である。
【００２４】体積固有抵抗値が１０-1〜１０3 Ωcmである短繊維を用いない場合は、体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以下の導電型の短繊維と体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以上の絶縁型の短繊維とを混合して用いることも不利ではない。導電性の短繊維と絶縁性の短繊維の組み合わせとしては、ガラス繊維と炭素繊維、金属の繊維化物と炭化ケイ素繊維のように極端な導電性を有するものと極端な絶縁性を有するものとの組み合わせも可能である。この組み合わせで最も理想的なものがガラス繊維と炭素繊維である事は前述の通りである。
【００２５】これらの繊維のうち、使用上最も有利なものは、体積固有抵抗値が１０-1〜１０3 Ωcmとなるように導電性を抑制された炭素繊維のチョップドストランド、または一般の高い導電性を有する炭素繊維チョップドストランドと導電性を抑制された炭素繊維チョップドストランドとを混合して用いたものである。
【００２６】導電性を抑制された炭素繊維は、例えば硝酸による薬液酸化、または空気、酸素、オゾンなどによる気相酸化のような酸化処理を施す、炭素繊維の焼成温度を８００℃未満にして炭化の進行を不完全にすると言った方法で得られる。
【００２７】本発明において用いられるポリマーは、熱可塑性樹脂が最も好ましいが、熱硬化性樹脂、ゴムなども使用が可能である。熱可塑性樹脂については、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアクリルスチレンなどに代表される汎用ポラスチックス、ＡＢＳ（アクリル−ブタジエン−スチレン）樹脂、ポリフェニルエーテル、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン６、ナイロン６、６等に代表されるエンジニアリングプラスチックス、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイドなどのいわゆるスーパーエンプラと呼ばれるものも用いることができ、熱硬化性樹脂についてもフェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などこれまでに知られているものについてはほぼ例外なく用いることができ、ゴム類であれば、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、多硫化ゴム、ウレタンゴムなど種々のゴム材料を用いることができる。
【００２８】ポリマーと短繊維との組成物を得るに当たっては、短繊維１０重量部に対しポリマー９０重量部から短繊維４０重量部に対しポリマー６０重量部の範囲に調整する。
【００２９】本発明の目的上、短繊維は補強を主目的として用いられているわけではないので、組成物を成形体としたときの機械的強度についてはそれほど高いものを求められる事はないが、短繊維の比率が１０重量部未満であれば、導電性付与が不十分であり、一方短繊維の比率が４０重量部を超えると本発明に限らずコンパウンド化が難しいと言った不都合が生じる。
【００３０】組成物の体積固有抵抗値は１０5 〜１０13Ωcm、好ましくは１０6 〜１０12Ωcm、さらに好ましくは１０7 〜１０11Ωcmの範囲にあることが必要である。１０5 Ωcm未満にするのであれば、通常の導電性フィラーを用いることが効果的であり、１０13Ωcmを超えると帯電防止、除塵の効果が得られないと言った不都合が生じるためである。
【００３１】ポリマーと短繊維との組成物を得る方法は、熱可塑性樹脂であればエクストルーダーでコンパウンドとし、射出成形をする、熱可塑性樹脂であればＢＭＣ（バルクモールディングコンパウンド）、ＳＭＣ（シートモールディングコンパウンド）とする、ゴム材料であれば、熱可塑性樹脂と同様ポリマーに加熱しながら混練するなど、従来公知の方法を用いることができる。むろん、射出成形法あるいはＳＭＣ法のみに限定されるものではない。
【００３２】短繊維をカップリング剤などで表面処理することは、組成物の体積固有抵抗値が１０5 〜１０13Ωcmの範囲にある限りこれを妨げられない。
【００３３】
【実施例】以下、本発明を実施例をもって詳細に説明する。むろん、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
【００３４】以下の実施例において、短繊維の体積固有抵抗値は次の方法で測定した。
【００３５】測定対象の繊維のストランドを開繊し、４〜５cmのモノフィラメントを取り、スパン２５mmの銅プレート上に導電塗料で固定する。
【００３６】抵抗の測定は、デジタルマルチメーター ＳＣ−７４０２（岩崎通信機（株）製）で行った。
【００３７】体積固有抵抗値を求める式は次ぎの通りである。
【００３８】
【数１】Ｓf ＝II・ｄ2 ・Ｒf ／４・ｌ
【００３９】Ｓf ：体積固有抵抗値（Ωcm）
ｄ ：モノフィラメントの直径（cm）
Ｒf ：試験繊維の抵抗値（cm）
ｌ ：モノフィラメントの長さ（cm）、ただしこれは銅プレートのスパンとして計算する
【００４０】以上、松井醇一著、炭素材料学会編「炭素繊維の展開と評価方法」２２５〜２２６ページ参照。
【００４１】参考例１ 高電気抵抗炭素繊維チョップドストランドの製造光学的に等方性の炭素繊維用プリカーサーピッチをブッシングが１０００ホールの紡糸装置より溶融紡糸し、ピッチ繊維のストランドを得た。このピッチ繊維を空気中０．５℃／min の速度で３００℃まで昇温し、その温度で１０分間保持して不融化した。上記不融化繊維を窒素気流中１０℃／min の速度で９００℃まで昇温し、その温度で１０分間保持して炭素繊維とした。得られた炭素繊維の体積固有抵抗値は、８．０×１０-3Ωcmであった。次に、この炭素繊維を空気中４００℃で１２０分間熱処理し、繊維の表面を酸化した。この繊維の体積固有抵抗値は、２．５Ωcmであった。
【００４２】上記の方法にて得た炭素繊維ストランドを固形分２％のエポキシ樹脂エマルジョン中に浸漬し、その後乾燥機中で水分を除去し、それからこのストランドを３mm長のチョップドストランドとした。
【００４３】参考例２ 通常の炭素繊維の製造参考例１で記載した不融化繊維を、窒素気流中１０℃／min の速度で１０００℃まで昇温し、その温度で１０分間保持して炭素繊維とした。得られた炭素繊維の体積固有抵抗値は、５．３×１０-3Ωcmであった。
【００４４】得られた炭素繊維ストランドを参考例１と同様、固形分２％のエポキシ樹脂エマルジョン中に浸漬し、その後乾燥機中で水分を除去し、それからこのストランドを３mm長のチョップドストランドとした。
【００４５】参考例３ 高電気抵抗炭素繊維チョップドストランドの製造参考例１で記載した不融化繊維を、窒素気流中１０℃／min の速度で８００℃まで昇温し、その温度で１０分間保持して炭素繊維とした。得られた炭素繊維の体積固有抵抗値は、３．１×１０-2Ωcmであった。次に、この炭素繊維を空気中４００℃で６０分間熱処理し、繊維の表面を酸化した。この繊維の体積固有抵抗値は、３．５×１０1 Ωcmであった。
【００４６】得られた炭素繊維ストランドを参考例１と同様、固形分２％のエポキシ樹脂エマルジョン中に浸漬し、その後乾燥機中で水分を除去し、それからこのストランドを３mm長のチョップドストランドとした。
【００４７】実施例１ 参考例１のチョップドストランドを利用した熱可塑性樹脂組成物及び電気抵抗制御方法参考例１で得たチョップドストランドをＡＢＳ樹脂ＧＲ−２０００〔電気化学工業（株）製〕に総重量の１０、２０、３０重量％となるように配合し、ドライブレンドしたものを単軸スクリューの押し出し機に投入し、コンパウンドとした。次いで、そのコンバウンドのペレットを射出成形機により、シリンダー温度２３０℃、金型温度７０℃の条件下で厚さ２mm、幅２４．５mm、長さ４９．５mmの樹脂組成物成形体の試験片とした。
【００４８】それら試験片の抵抗を、１０4 Ω以上のものはＨｉｒｅｓｔａ ＩＰ（三菱油化製）リング状プローブを用い、１０4 Ω以下のものはＬｏｒｅｓｔａ ＡＰ（三菱油化製）４端子プローブを用い測定した。結果を表１に示す。
【表１】
表 １ 炭素繊維含有量（重量％） 試験片の体積固有抵抗値（Ωcm） ０ １０15 １０ １．１×１０13 ２０ ３．６×１０9 ３０ １．７×１０8
【００４９】実施例２ 参考例２のチョップドストランドとガラス繊維チョップドストランドを利用した熱可塑性樹脂組成物及び電気抵抗制御方法参考例２の炭素繊維チョップドストランド１０重量部とガラス繊維チョップドストランド ＣＳ ３ＰＥ ３３１〔日東紡績（株）製〕１５重量部とを実施例１と同様の条件でＡＢＳとのコンパウンドとし、射出成形して樹脂組成物成形体の試験片とした。なお、このガラス繊維の体積固有抵抗値は、１０15Ωcmである。
【００５０】実施例１と同様の条件でそれら試験片の抵抗を測定した。この樹脂組成物の試験片の体積固有抵抗値は、１．３×１０8 Ωcmであった。
【００５１】実施例３ 参考例２と参考例３のチョップドストランドを利用した熱可塑性樹脂組成物及び電気抵抗制御方法参考例２の炭素繊維チョップドストランド１０重量部と参考例３のチョップドストランド１０重量部とを実施例１と同様の条件でＡＢＳとのコンパウンドとし、射出成形して樹脂組成物成形体の試験片とした。
【００５２】実施例１と同様の条件でそれら試験片の抵抗を測定した。この樹脂組成物の試験片の体積固有抵抗値は、６．８×１０7 Ωcmであった。
【００５３】比較例１ 参考例２のチョップドストランドによる熱可塑性樹脂組成物及び組成物の電気抵抗値参考例２の炭素繊維チョップドストランドを実施例１と同様にＡＢＳ樹脂ＧＲ−２０００（電気化学工業（株）製）に総重量の１０、２０、３０重量％となるように配合し、実施例１と同様の条件でコンパウンドとし、射出成形して樹脂組成物成形体の試験片とした。
【００５４】実施例１と同様の条件でそれら試験片の抵抗を測定した。この樹脂組成物の試験片の体積固有抵抗値の測定結果を表２に示す。
【表２】
表 ２ 炭素繊維含有量（重量％） 試験片の体積固有抵抗値（Ωcm） ０ １０15 １０ ２．６×１０5 ２０ １．１×１０2 ３０ ３．６
【００５５】実施例１の表１の値と比較例１の表２の値をそれぞれ図１にプロットして示す。
【００５６】図１は、参考例１の本発明の炭素繊維チョップドストランドによれば、配合量の変化によるポリマー組成物の体積固有抵抗値変化が急激でないため、組成物の導電性制御が容易である事を示す（実施例１のプロット参照）。一方、参考例２の通常の炭素繊維チョップドストランドでは、１０6 〜１０13Ωcmの領域における体積固有抵抗値変化が僅か数パーセントの配合量の相違で急激に起こるため、導電性制御には不適であることが判る（実施例２のプロット参照）。
【００５７】実施例４ 参考例２と参考例３のチョップドストランドを利用した熱可塑性樹脂組成物及び電気抵抗制御方法参考例２の炭素繊維チョップドストランド１０重量部と参考例３のチョップドストランド１０重量部とを実施例３と同様にポリアセタール樹脂ジュラコン〔ポリプラスチックス（株）製〕８０重量部とのコンパウンドとし、シリンダー温度２００℃、金型温度９０℃の条件下で射出成形して、厚さ２mm、幅２４．５mm、長さ４９．５mmの樹脂組成物成形体の試験片とした。
【００５８】実施例１と同様の条件でそれら試験片の抵抗を測定した。この樹脂組成物の試験片の体積固有抵抗値は、４．５×１０7 Ωcmであった。
【００５９】実施例５ 参考例２と参考例３のチョップドストランドを利用した熱可塑性樹脂組成物及び電気抵抗制御方法参考例２の炭素繊維チョップドストランド１０重量部と参考例３のチョップドストランド１０重量部とを実施例３と同様にポリカーボネート樹脂パンライトＬ−１２５０Ｊ〔帝人化成（株）製〕８０重量部とのコンパウンドとし、シリンダー温度３００℃、金型温度１２０℃の条件下で射出成形して、厚さ２mm、幅２４．５mm、長さ４９．５mmの樹脂組成物成形体の試験片とした。
【００６０】実施例１と同様の条件でそれら試験片の抵抗を測定した。この樹脂組成物の試験片の体積固有抵抗値は、３．８×１０7 Ωcmであった。
【００６１】実施例６ 参考例２と参考例３のチョップドストランドを利用した熱可塑性樹脂組成物及び電気抵抗制御方法参考例２の炭素繊維チョップドストランド１０重量部と参考例３のチョップドストランド１０重量部とを実施例３と同様にポリフェニレンサルファイド樹脂ライトンＲ−６〔フィリップス（株）製〕８０重量部とのコンパウンドとし、シリンダー温度３２０℃、金型温度１３０℃の条件下で射出成形して、厚さ２mm、幅２４．５mm、長さ４９．５mmの樹脂組成物成形体の試験片とした。
【００６２】実施例１と同様の条件でそれら試験片の抵抗を測定した。この樹脂組成物の試験片の体積固有抵抗値は、９．５×１０6 Ωcmであった。
【００６３】実施例７ 参考例３のチョップドストランドを利用した熱可塑性樹脂組成物及び電気抵抗制御方法参考例３の炭素繊維チョップドストランド４０重量部を実施例１と同様にポリエーテルイミド樹脂ウルテム〔日本ジーイープラスチックス（株）製〕６０重量部とのコンパウンドとし、シリンダー温度４００℃、金型温度１３０℃の条件下で射出成形して、厚さ２mm、幅２４．５mm、長さ４９．５mmの樹脂組成物成形体の試験片とした。
【００６４】実施例１と同様の条件でそれら試験片の抵抗を測定した。この樹脂組成物の試験片の体積固有抵抗値は、６．３×１０7 Ωcmであった。
【００６５】実施例８ 参考例３のチョップドストランドをミルドファイバーにして利用した熱可塑性樹脂組成物及び電気抵抗制御方法参考例３の炭素繊維チョップドストランドをボールミル中で粉砕し、平均繊維長５０μｍのミルドファイバーにした。このミルドファイバー３０重量部を実施例７と同様にポリエーテルイミド樹脂ウルテム（日本ジーイープラスチックス（株）製）７０重量部とのコンパウンドとし、シリンダー温度４００℃、金型温度１３０℃の条件下で射出成形して、厚さ２mm、幅２４．５mm、長さ４９．５mmの樹脂組成物成形体の試験片とした。
【００６６】実施例１と同様の条件でそれら試験片の抵抗を測定した。この樹脂組成物の試験片の体積固有抵抗値は、９．９×１０12Ωcmであった。
【００６７】
【発明の効果】カーボンブラックなど粉体ではなく、短繊維形状の素材、とくに導電性を抑制した炭素短繊維をポリマーに含有させる事で従来困難とされてきた絶縁性と帯電防止性が共に適切である範囲の電気抵抗を有する繊維含有ポリマー組成物を、容易にかつ高い生産性で得ることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】炭素繊維含有量と体積固有抵抗値との関係を示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 体積固有抵抗値が１０-1〜１０3 Ωcmである１種以上の短繊維１０〜４０重量部およびポリマー９０〜６０重量部からなる、体積固有抵抗値が１０5 〜１０13Ωcmの短繊維含有ポリマー組成物。
【請求項２】 体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以下である１種以上の短繊維および体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以上である１種以上の短繊維の混合物１０〜４０重量部ならびにポリマー９０〜６０重量部からなる、体積固有抵抗値が１０5 〜１０13Ωcmの短繊維含有ポリマー組成物。
【請求項３】 体積固有抵抗値が１０-1〜１０3 Ωcmである１種以上の短繊維をポリマーに混合させることを特徴とする、ポリマー組成物の体積固有抵抗値を１０5 〜１０13Ωcmに制御する方法。
【請求項４】 体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以下である１種以上の短繊維および体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以上である１種以上の短繊維の混合物をポリマーに混合させることを特徴とする、ポリマー組成物の体積固有抵抗値１０5 〜１０13Ωcmに制御する方法。
【請求項５】 体積固有抵抗値が１０-1〜１０3 Ωcmである１種以上の短繊維をポリマーに混合させることを特徴とする、ポリマー組成物の体積固有抵抗値を１０5 〜１０13Ωcmの範囲中の特定値に制御する方法。
【請求項６】 体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以下である１種以上の短繊維および体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以上である１種以上の短繊維の混合物をポリマーに混合させることを特徴とする、ポリマー組成物の体積固有抵抗値を１０5 〜１０13Ωcmの範囲中の特定値に制御する方法。
【請求項１】 体積固有抵抗値が１０-1〜１０3 Ωcmである１種以上の短繊維１０〜４０重量部およびポリマー９０〜６０重量部からなる、体積固有抵抗値が１０5 〜１０13Ωcmの短繊維含有ポリマー組成物。
【請求項２】 体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以下である１種以上の短繊維および体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以上である１種以上の短繊維の混合物１０〜４０重量部ならびにポリマー９０〜６０重量部からなる、体積固有抵抗値が１０5 〜１０13Ωcmの短繊維含有ポリマー組成物。
【請求項３】 体積固有抵抗値が１０-1〜１０3 Ωcmである１種以上の短繊維をポリマーに混合させることを特徴とする、ポリマー組成物の体積固有抵抗値を１０5 〜１０13Ωcmに制御する方法。
【請求項４】 体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以下である１種以上の短繊維および体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以上である１種以上の短繊維の混合物をポリマーに混合させることを特徴とする、ポリマー組成物の体積固有抵抗値１０5 〜１０13Ωcmに制御する方法。
【請求項５】 体積固有抵抗値が１０-1〜１０3 Ωcmである１種以上の短繊維をポリマーに混合させることを特徴とする、ポリマー組成物の体積固有抵抗値を１０5 〜１０13Ωcmの範囲中の特定値に制御する方法。
【請求項６】 体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以下である１種以上の短繊維および体積固有抵抗値が１０-1Ωcm以上である１種以上の短繊維の混合物をポリマーに混合させることを特徴とする、ポリマー組成物の体積固有抵抗値を１０5 〜１０13Ωcmの範囲中の特定値に制御する方法。
【図１】
【公開番号】特開平５−１１７４４６
【公開日】平成５年（１９９３）５月１４日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平３−２８３０７０
【出願日】平成３年（１９９１）１０月２９日
【出願人】（０００００３９７５）日東紡績株式会社 (251)
【出願人】（０００００１２５８）川崎製鉄株式会社 (8,589)
【出願人】（０００００４４６６）三菱瓦斯化学株式会社 (1,281)
【公開日】平成５年（１９９３）５月１４日
【国際特許分類】
【出願日】平成３年（１９９１）１０月２９日
【出願人】（０００００３９７５）日東紡績株式会社 (251)
【出願人】（０００００１２５８）川崎製鉄株式会社 (8,589)
【出願人】（０００００４４６６）三菱瓦斯化学株式会社 (1,281)
[ Back to top ]