JPH055094A

JPH055094A - 制電材料

Info

Publication number: JPH055094A
Application number: JP18062491A
Authority: JP
Inventors: Ken Ota; 建太田; Toshio Takahashi; 壽雄高橋; Yutaka Matsuzawa; 豊松澤; Hiroshi Kuramochi; 浩倉持
Original assignee: Fukoku Co Ltd; Polytec Design KK
Current assignee: Fukoku Co Ltd; Polytec Design KK
Priority date: 1991-04-19
Filing date: 1991-04-19
Publication date: 1993-01-14

Abstract

(57)【要約】【目的】低湿度雰囲気中でも安定した制電能力を有し、
また、表面の摩耗によっても該能力が損なわれない制電
材料を提供することを目的とする。【構成】ウレタンゴムまたはウレタン樹脂を基材とし
て、該基材内部にアルカリ金属塩もしくはアルカリ土類
金属塩をイオン状態で含有し、その含有濃度が該基材１
（ｇ）に対して４．０×１０^−６から１．０×１０^−４
（ｍｏｌ／ｇ）の範囲内に調整されている制電材料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、制電能力を有する、有
機高分子素材による制電材料に関し、さらに詳しくは、
ウレタンゴムまたはウレタン樹脂を基材とし、イオン電
導により静電気の帯電防止、もしくは静電気の除去作用
を示す制電材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】制電材料は半導体デバイス等の電子部品
の製造工程または組立工程、コンピュータルーム、電子
制御自動製造ライン、粉体や樹脂フィルム等を取り扱う
製造工程または加工工程、可燃性ガスや引火性・爆発性
薬品等の製造工程または加工工程または使用設備など多
岐にわたって利用されている。制電材料の満たすべき特
性の因子として、電気抵抗率および帯電圧半減期があ
る。それぞれの測定方法を、電気抵抗率（表面抵抗率、体積抵抗率）三菱油化（株）製抵抗率測定器（ハイレスターＩＰ）お
よび電極としてＨＲＳ（外径１８ｍｍφ）を使用し、印
加電圧は１０Ｖ、もしくは５００Ｖ、印加時間１分、測
定雰囲気は室温２０℃、相対湿度６０％帯電圧半減期シシド静電気（株）製スタティックオネストメーターを
使用し、印加電圧１０ｋＶ、試料と電極の間の距離２０
ｍｍ、測定雰囲気は電気抵抗率と同様とした場合、制電
材料として電気抵抗率は表面抵抗率で１０^５〜１０^１２
（Ω／□）、体積抵抗率で１０^４〜１０^１１（Ω・ｃ
ｍ）、帯電圧半減期は１秒以下が条件とされる。このよ
うな条件を満たす従来の制電材料として、ゴムまたは樹
脂にカーボンブラックまたは金属粉、あるいは帯電防止
剤（界面活性剤）を練り込んだもの、ゴムまたは樹脂等
の絶縁体表面に導電コーティングを施したものなどがあ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記に示した
従来の制電材料のうち、ゴムまたは樹脂にカーボンブラ
ックまたは金属粉を練り込んだものは、該カーボンブラ
ックまたは金属粉の充填量における微小の変化が該制電
材料の電気抵抗率に大きな変化をもたらすため、安定し
た制電特性を示す材料を作成するのに困難を有し、さら
に、表面の摩耗により該面におけるカーボンブラックま
たは金属粉が脱落し、そのため汚染が生じ、また電気抵
抗率が増大して制電能力が低下する、という問題点を抱
える。また、ゴムまたは樹脂に帯電防止剤を練り込んだ
制電材料については、最も静電気の発生しやすい低湿度
雰囲気で制電能力が著しく低下し、加えて表面の洗浄、
摩耗等でも制電能力の低下が激しい、という欠点があ
る。さらに、表面を導電コーティングした制電材料にお
いても、表面導電層の摩耗によりその制電能力を失うと
いう欠点をもつ。本発明は、前記問題点を解決するため
になされたもので、製造上、容易に安定した制電特性が
得られ、しかも、該特性において温度、湿度等の雰囲気
の変化に対する安定性に優れ、特に低湿度雰囲気中でも
制電能力を失わず、さらに、一般洗浄（水、アルコール
等）および表面摩耗によっても制電能力を失わない、耐
摩耗性に優れた制電材料を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、イソシアネー
ト基および水酸基、またはイソシアネート基、水酸基お
よびアミノ基を含有する有機物質を原料とした、分子構
造中にウレタン結合を有する、あるいはウレタン結合と
ともに、ウレア結合（尿素結合）、ビュレット結合およ
びアロファネート結合からなる群から選択される一部、
もしくは全部を有するウレタンゴムまたはウレタン樹脂
を基材として、該基材内部に金属塩をイオン状態で含有
し、その含有金属塩の濃度がウレタンゴムまたはウレタ
ン樹脂１（ｇ）に対して１．０×１０^−６から１．０×
１０^−２（ｍｏｌ／ｇ）の範囲にあることを特徴とす
る、イオン電導による制電能力を有してなるものであ
る。

【０００５】本発明による制電材料の基材として、用途
上弾性があり、機械的強度に優れ、透明なものが得られ
やすく、かつ、金属塩をイオン状態で溶解し得るウレタ
ンゴムまたはウレタン樹脂が使用される。ＮＢＲ、ＰＶ
Ｃ、各種ナイロン、酢酸セルロース、エチレンビニルア
ルコール共重合体なども金属塩をイオン状態で溶解し、
制電特性を示し得るものであるが、本発明においてウレ
タンが選定されるのは、前記他の素材より塩をイオン状
態で溶解しやすいためである。該ウレタンゴムまたは樹
脂は熱硬化性の注型ウレタン、ミラブルウレタン、およ
び熱可塑性ウレタン樹脂に分類される。

【０００６】注型ウレタンにおける原材料としては、ジ
イソシアネートおよびポリオール、さらに硬化剤として
短鎖ポリオール、またはジアミンなどが用いられる。ジ
イソシアネートにおけるイソシアネート基は、ポリオー
ルにおける水酸基とウレタン結合し、また、ジアミンに
おけるアミノ基とウレア結合するものであり、さらに、
特殊な条件下では、こうして生成されたウレタン基とア
ロファネート結合し、また、ウレア基とビュレット結合
するものである。具体的に該ジイソシアネートとして、
ＴＤＩ（トリレンジイソシアネート）、ＭＤＩ（ジフェ
ニルメタンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニ
ルポリイソシアネート）、ＴＯＤＩ（トリジンジイソシ
アネート）、ＮＤＩ（ナフタレンジイソシアネート）、
ＰＰＤＩ（パラフェニレンジイソシアネート）、ＨＤＩ
（ヘキサメチレンジイソシアネート）、ＩＰＤＩ（イソ
ホロンジイソシアネート）、ＣＨＤＩ（シクロヘキシル
ジイソシアネート）、ＸＤＩ（キシリレンジイソシアネ
ート）、Ｈ_６ＸＤＩ（１、３−ビス（イソシアナトメチ
ル）シクロヘキサン）、Ｈ_１２ＭＤＩ（ジシクロヘキシ
ルメタンジイソシアネート）、ＴＭＸＤＩ（テトラメチ
ルキシリレンジイソシアネート）、ＤＤＩ（ダイマー酸
ジイソシアネート）、ＬＤＩ（リジンジイソシアネー
ト）等が挙げられる。また、該ポリオールについては、
ポリエーテル系ポリオールとして、例えばポリオキシプ
ロピレンポリオール（ＰＰＧ）、ポリオキシプロピレン
オキシエチレンポリオール（ＰＯ／ＥＯコポリマー）、
ポリテトラメチレンエーテルグリコール（ＰＴＭＧ）、
テトラハイドロフラン−アルキレンオキサイド共重合ポ
リオール、また、ポリエステル系ポリオールとして、例
えば縮合ポリエステルポリオール、ポリカプロラクトン
ポリオール（ＰＣＬ）、ポリカーボネートジオールが挙
げられ、その他のポリオールとして、ポリブタジエンポ
リオールポリオレフィンポリオール、アクリルポリオー
ル等が挙げられる。さらに、硬化剤として用いられるジ
アミンについては、３、３’−ジクロロ−４、４’−ジ
アミノジフェニルメタン（ＭＯＣＡ）が代表例として挙
げられる。

【０００７】ミラブルウレタンの原材料としては、前記
注型ウレタンにおける原材料に加え、架橋剤としてジイ
ソシアネートまたは有機過酸化物または硫黄が用いられ
る。

【０００８】熱可塑性ウレタン樹脂についても、前記熱
硬化型の場合と基本的には同様で、ジイソシアネートと
ポリオールの付加重合反応により得られるものである。

【０００９】本発明による制電材料は、金属塩を適当な
溶媒に溶かした後、基材となる前記ウレタンゴムまたは
樹脂の原料、もしくはウレタンゴム架橋物に添加するこ
とにより得られるもので、該金属塩の例として、ハロゲ
ン化アルカリ金属塩およびアルカリ土類金属塩、硝酸ア
ルカリ金属塩、チオシアン酸アルカリ金属塩およびアル
カリ土類金属塩、過塩素酸アルカリ金属塩およびアルカ
リ土類金属塩などが挙げられ、溶媒の例としては、水、
トルエン、酢酸エチル、テトラハイドロフラン、ベンゼ
ン、メチルエチルケトン、クロロホルム、アセトン、ジ
メチルホルムアミドなどが挙げられる。

【００１０】本発明が、制電材料として優れた特性を有
するためには、金属塩をイオン状態で含有し得るウレタ
ンゴムおよび樹脂を選択することが重要であり、また、
含有金属塩の濃度が、制電材料として好適な電気抵抗率
を示す範囲にあることが重要である。金属塩は、表面抵
抗率１０^５〜１０^１２（Ω／□）、体積抵抗率１０^４〜
１０^１１（Ω・ｃｍ）の条件を満たす一定以上の濃度が
必要であるが、過剰に添加すると、制電材料本体の物性
等に影響を及ぼす。本発明者らは、含有金属塩の濃度を
１．０×１０^−６から１．０×１０^−２（ｍｏｌ／ｇ）
の範囲に調整することで、安定した制電特性を示し、し
かも良好な物性を有する制電材料が得られることを見出
した。

【００１１】

【作用】本発明は、ウレタンゴムまたは樹脂の内部に金
属塩をイオン状態で含有することで、イオン電導による
静電気の帯電防止、もしくは静電気の除去を行うもので
ある。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明するが、
これにより限定されるものではない。

【００１３】注型ウレタンゴムの原料であるタケネート
Ｌ−２７０５（武田薬品工業（株）製）に、アルカリ金
属塩であるチオシアン酸カリウムをアセトンに溶かして
添加、均一に混合した後、アセトンを揮発させ、しかる
後、ＭＯＣＡ（３、３’−ジクロロ−４、４’−ジアミ
ノジフェニルメタン）を加えて架橋させたゴムからな
り、該ゴム内部にはチオシアン酸カリウムがイオン状
態、すなわち、チオシアン酸イオンおよびカリウムイオ
ンとなって含有されている。チオシアン酸カリウムの含
有濃度は９．０×１０^−５（ｍｏｌ／ｇ）である。

【００１４】本実施例の制電材料において、含有するチ
オシアン酸カリウムの濃度を変化させた場合の、該濃度
−電気抵抗率（表面抵抗率、体積抵抗率）の関係は、第
１図に示すように、チオシアン酸カリウム濃度０．０か
ら２．０×１０^−６（ｍｏｌ／ｇ）の間で電気抵抗率は
急激に減少し、２．０×１０^−６（ｍｏｌ／ｇ）以上に
なると穏やかに減少していくが、さらに該濃度が１．０
×１０^−２（ｍｏｌ／ｇ）を超えると、制電材料本体の
強度の低下、白濁、変色等の問題が生じてくる。したが
って、制電材料として表面抵抗率が１０^５〜１０
^１２（Ω／□）、体積抵抗率が１０^４〜１０^１１（Ω・
ｃｍ）の条件を満足し、かつ、良好な物性を有するため
の金属塩の濃度条件は、前述のように１．０×１０^−６
から１．０×１０^−２（ｍｏｌ／ｇ）の範囲ではある
が、本実施例のチオシアン酸カリウムの場合、抵抗率の
安定性および物性等をより考慮すると、４．０×１０
^−６から１．０×１０^−４（ｍｏｌ／ｇ）の範囲内であ
ることが好ましい。

【００１５】ここで、本実施例の有する制電特性を、従
来品と比較しながら説明する。

【００１６】本実施例における湿度および温度変化−表
面抵抗率の関係を第２図に、湿度および温度変化−帯電
圧半減期の関係を第３図に、また、従来品であるポリオ
レフィン樹脂に帯電防止剤を練り込んで作成した制電材
料における湿度および温度変化−表面抵抗率の関係を第
４図に、湿度および温度変化−帯電圧半減期の関係を第
５図に示す。温度雰囲気を２０、３０、４０℃、相対湿
度雰囲気を４０、６０、８０％に変化させた場合、本実
施例および従来品の両者とも、温度の上昇に伴い抵抗率
が減少する傾向にあり、やや制電特性の向上が認められ
るが、湿度雰囲気の変化によっては、両者の制電特性に
は明確な差異があり、特に従来品では、６０％以下の湿
度において帯電圧半減期が大きな値を示し、制電能力が
著しく低下するのに対し、本実施例は湿度変化にほとん
ど関与することなく極めて低い値を示すものである。

【００１７】さらに、本実施例、従来の前記帯電防止剤
による制電材料および軟質塩化ビニル表面に導電コーテ
ィングを施して作成した制電材料における、表面を紙や
すりで研磨した場合の研磨回数−表面抵抗率の関係を、
それぞれ第６図、第７図、第８図に示す。シート状の各
試料を、平面板に張りつけた＃８００の紙やすり上に４
０（ｇｆ／ｃｍ^２）圧力で押さえつけ、そのまま試料を
２０ｃｍ滑らせることで研磨回数１とし、評価したもの
で、従来品二者が研磨回数の増加に伴い表面抵抗率が増
加するのに対し、本実施例は表面を研磨しても抵抗率に
変化がみられず、摩耗に対して安定した制電特性を示す
ことが認められる。

【００１８】なお、本実施例において示された電気抵抗
率および帯電圧半減期は、測定方法を、電気抵抗率（表面抵抗率、体積抵抗率）三菱油化（株）製抵抗率測定器（ハイレスターＩＰ）お
よび電極としてＨＲＳ（外径１８ｍｍφ）を使用し、印
加電圧は１０Ｖ、もしくは５００Ｖ、印加時間１分、測
定雰囲気は室温２０℃、相対湿度６０％帯電圧半減期シシド静電気（株）製スタティックオネストメーターを
使用し、印加電圧１０ｋＶ、試料と電極の間の距離２０
ｍｍ、測定雰囲気は電気抵抗率と同様とした場合のデー
タである。

【００１９】

【発明の効果】以上のように、本発明による制電材料
は、（イ）金属塩の含有濃度を適性範囲内に調整すること
で、製造上、困難を伴わず良好な制電特性が得られる。（ロ）温度、湿度等の雰囲気の変化に対して安定した特
性を示し、特に低湿度雰囲気中でも従来にない優れた制
電能力を示す。（ハ）洗浄や研磨による表面の摩耗に対しても安定した
特性を示す。等の優れた効果が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による制電材料の実施例において含有す
るチオシアン酸カリウムの濃度を変化させた場合の、該
濃度−電気抵抗率（表面抵抗率、体積抵抗率）の関係を
示すグラフである。

【図２】本実施例における、湿度および温度変化−表面
抵抗率の関係を示すグラフである。

【図３】本実施例における、湿度および温度変化−帯電
圧半減期の関係を示すグラフである。

【図４】従来の、ポリオレフィン樹脂に帯電防止剤を練
り込んで作成した制電材料における、湿度および温度変
化−表面抵抗率の関係を示すグラフである。

【図５】前記帯電防止剤による制電材料における、湿度
および温度変化−帯電圧半減期の関係を示すグラフであ
る。

【図６】本実施例における、表面を紙やすりで研磨した
場合の研磨回数−表面抵抗率の関係を示すグラフであ
る。

【図７】前記帯電防止剤による制電材料における、表面
を紙やすりで研磨した場合の研磨回数−表面抵抗率の関
係を示すグラフである。

【図８】従来の、軟質塩化ビニル表面に導電コーティン
グを施して作成した制電材料における、表面を紙やすり
で研磨した場合の研磨回数−表面抵抗率の関係を示すグ
ラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松澤豊埼玉県上尾市菅谷３丁目105番地株式会社フコク内 (72)発明者倉持浩埼玉県川口市東川口５丁目19番18号

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】イソシアネート基および水酸基、またはイ
ソシアネート基、水酸基およびアミノ基を含有する有機
物質を原料とした、分子構造中にウレタン結合を有す
る、あるいはウレタン結合とともに、ウレア結合（尿素
結合）、ビュレット結合およびアロファネート結合から
なる群から選択される一部、もしくは全部を有するウレ
タンゴムまたはウレタン樹脂を基材として、該基材内部
に金属塩をイオン状態で含有し、その含有金属塩の濃度
がウレタンゴムまたはウレタン樹脂１（ｇ）に対して
１．０×１０^−６から１．０×１０^−２（ｍｏｌ／ｇ）
の範囲にあることを特徴とする、イオン電導による制電
能力を有する制電材料。【請求項２】含有する金属塩がアルカリ金属塩またはア
ルカリ土類金属塩であり、ウレタンゴムまたはウレタン
樹脂に対する溶解性が良好で、含有金属塩の濃度がウレ
タンゴムまたはウレタン樹脂１（ｇ）に対して４．０×
１０^−６から１．０×１０^−４（ｍｏｌ／ｇ）の範囲に
あることを特徴とする、請求項１記載の制電材料。