JP2001062952A

JP2001062952A - 制電性透明樹脂板

Info

Publication number: JP2001062952A
Application number: JP24595599A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takahashi; 浩高橋; Masahito Sakai; 将人坂井
Original assignee: Takiron Co Ltd
Current assignee: Takiron Co Ltd
Priority date: 1999-08-31
Filing date: 1999-08-31
Publication date: 2001-03-13

Abstract

(57)【要約】【課題】プレスにより透明性や透視性を向上させてい
るにも拘らず、表面抵抗率のバラツキが少なく優れた制
電性を発現できる制電性透明樹脂板を提供する。【解決手段】熱可塑性樹脂の透明な基板１の表面に、
曲がりくねって絡み合う極細の長炭素繊維を２〜８重量
％含んだ厚さ０．０５〜０．５０μｍの熱可塑性樹脂の
透明な制電層２を有する、プレスされた透明な制電性透
明樹脂板Ｐであって、その全光線透過率が７５％以上、
ヘーズが５％以下、表面抵抗率が１０¹⁰Ω未満である樹
脂板Ｐとなす。３．５〜１００ｎｍの線径と５以上のア
スペクト比を有する曲がりくねった長炭素繊維を使用す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、良好な透明性と制
電性を兼ね備えた制電性透明樹脂板に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、クリーンルームのパーテーシ
ョンや試験装置の覗き窓のように透視が可能で塵埃を嫌
う用途には、静電気を逃がして塵埃の付着を防止する透
明な制電性樹脂板が使用されている。

【０００３】かかる制電性樹脂板の代表例は、透明な樹
脂基板の表面に酸化錫等の金属酸化物の粉末を多量に含
む薄い制電層を形成したものであり、このものは金属酸
化物の粉末の相互接触により制電性が発現されるように
なっている。

【０００４】また、最近では、０．０１〜１重量％の中
空炭素マイクロファイバーと、１〜４０重量％の金属酸
化物の粉末とを含む透明な制電層を少なくとも片面に形
成した透明なパネルも提案されている（特開平９−１１
５３３４号）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の透明な制電性樹
脂板やパネルは、種々ある手段の中の一つである比較的
簡易なプレスにより制電層の表面平滑度を上げると、光
の散乱が減少してヘーズが下がり、透明性や透視性を向
上させることができる。

【０００６】しかしながら、プレスを行うと、多量の金
属酸化物の粉末を含んだ制電層が流動し、特に、制電層
の端部の流動が大きく、粉末の粒子間の間隔が広がり、
また金属酸化物の粉末の含有分散状態が不均一になりや
すいため、制電層の中央部と端部、或は、端部の各部分
での表面抵抗率のバラツキが大きくなるという問題があ
った。

【０００７】本発明は上記の問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、プレスにより透明性や透
視性を向上させている場合にあって、表面抵抗率のバラ
ツキが少なく優れた制電性を発現できる制電性透明樹脂
板を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係る発明は、熱可塑性樹脂の透明な基板
の表面に、曲がりくねって絡み合う極細の長炭素繊維を
２〜８重量％含んだ厚さ０．０５〜０．５０μｍの熱可
塑性樹脂の透明な制電層を有する、プレスされた制電性
透明樹脂板であって、その全光線透過率が７５％以上、
ヘーズが５％以下、表面抵抗率が１０¹⁰Ω未満であるこ
とを特徴とするものである。

【０００９】そして、請求項２に係る発明は、上記請求
項１の制電性透明樹脂板において、その長炭素繊維が
３．５〜１００ｎｍの線径と５以上のアスペクト比を有
する曲がりくねった繊維であり、絡み合って制電層中に
分散していることを特徴とするものである。

【００１０】請求項１の制電性透明樹脂板は、その制電
層が０．０５〜０．５０μｍの非常に薄い層であって、
極細の長炭素繊維の含有量が２〜８重量％と少ないた
め、全光線透過率は７５％以上と高く、しかも、プレス
により表面平滑度が高められて光の散乱が減少している
ため、ヘーズが５％以下と小さい。従って、この制電性
透明樹脂板は、制電層中に極細の長炭素繊維が含まれて
いるにも拘らず、透明性や透視性が良好である。

【００１１】そして、この制電層に含まれる極細の長炭
素繊維は、曲がりくねって絡み合いながら互いに接触し
たり導通可能な微小間隔を保って分散しているだけでな
く、プレスによって長炭素繊維の間隔が上下方向（制電
層の厚み方向）に圧縮され、繊維の接触頻度や導通可能
な微小間隔部分が増加しているため、長炭素繊維の含有
量が２〜８重量％と少なくても、制電層の表面抵抗率は
１０¹⁰Ω未満と低く、充分な制電性能を発揮する。

【００１２】しかも、長炭素繊維を含んだ制電層は、プ
レスの際に流動しても、従来の金属酸化物の粉末を含ん
だ制電層ほどには粒子間が広がって互いの粒子間での導
通可能な微小間隔を保てなくなる傾向はなく、また、長
炭素繊維が絡み合っているため、金属酸化物に比べる
と、長炭素繊維の分散状態は不均一になりにくい。その
ため、この制電性透明樹脂板は、プレスにより透明性や
透視性を向上させている場合であっても、表面抵抗率の
バラツキが少なく、制電層の中央部と端部は勿論、端部
の各部分でも表面抵抗率に大きいバラツキを生じること
はない。

【００１３】また、曲がりくねって絡み合う極細の長炭
素繊維を含んだ制電層であるので、プレスされた際の流
動により表面抵抗率が高くなって制電性能に悪い影響を
与えるようなことが少ないため、プレスに際して加熱温
度の広い選択幅が可能であり、それゆえ制電性透明樹脂
板の成形過程での温度調整選択の自由度が大きくなるの
で、この制電性透明樹脂板の仕上がり、強度等にも良好
な結果をもたらすことができる。

【００１４】極細の長炭素繊維としては、請求項２に記
載されているように３．５〜１００ｎｍの線径と５以上
のアスペクト比を有する曲がりくねった繊維であって、
絡み合って集合体ないしは凝集体となっているものが好
ましく使用される。また、この集合体ないしは凝集体を
装置を用いて微細化し、上記同様の線径とアスペクト比
を有する曲がりくねって絡み合った極細の長炭素繊維と
して制電層中に分散させてもよい。線径が上記より太
く、アスペクト比が上記より小さい炭素繊維は、曲がり
くねりや絡み合いが不足するので、表面抵抗率が増加し
て制電性の低下を招く恐れがあり、また、制電層が黒ず
んで透明性の低下を招く恐れもある。尚、長炭素繊維の
アスペクト比の上限は特に限定されないが、３０００以
下のものが好適に使用される。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は本発明の制電性透明樹脂板
の一実施形態を示す断面図である。

【００１６】この制電性透明樹脂板Ｐは、熱可塑性樹脂
の透明な基板１の表面に透明な制電層２を設けてプレス
したものである。

【００１７】基板１は、透明な熱可塑性樹脂、例えばポ
リエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、ポ
リ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレ
ン等のビニル系樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレン
テレフタレート、ポリジメチルシクロヘキサンテレフタ
レート、芳香族ポリエステル等のエステル系樹脂、ＡＢ
Ｓ樹脂、これら樹脂それぞれの共重合体樹脂などから成
るもので、好ましくは８５％以上の全光線透過率と、５
％以下のヘーズを有する基板が使用される。この基板１
には、可塑剤、安定剤、紫外線吸収剤等が適宜配合さ
れ、成形性、熱安定性、耐候性などが高められる。

【００１８】この基板１の形成過程や厚さについては特
に制限はない。即ち、制電性透明樹脂板の基板１として
形成されればよく、形成過程は手段も手順も制限がな
く、また、厚さについても用途に応じた実用強度が得ら
れる厚さとすればよいが、通常は１〜１０ｍｍ程度の厚
さの基板が使用される。

【００１９】この基板１の表面に形成される制電層２
は、曲がりくねって絡み合う極細の長炭素繊維（不図
示）を含んだ熱可塑性樹脂の透明な層であって、長炭素
繊維が絡み合いながら互いに接触し、或は、導通可能な
微小間隔を保って分散しているため、静電気を逃がして
塵埃の付着を防止する働きを有するものである。この制
電層２は、図１に示すように基板１の片面に形成しても
よいし、両面に形成してもよい。

【００２０】制電層２の熱可塑性樹脂としては、前述し
た基板１の熱可塑性樹脂と同種の熱可塑性樹脂、又は、
相溶性のある異種の熱可塑性樹脂が使用される。制電層
２は基板１の表面に形成されるものであるから、特に、
耐候性、表面硬度、耐摩耗性などに優れた熱可塑性樹脂
を選択使用することが望ましい。

【００２１】この制電層２に含有させる長炭素繊維は、
アスペクト比が大きく線径が小さい極細の曲がりくねっ
た長繊維であって、絡み合いながら制電層２中に分散し
ているものであり、不定形炭素質繊維でもグラファイト
質繊維でもよく、また、素繊維に不定形炭素とグラファ
イトとが共存するような炭素繊維であってもよい。

【００２２】特に好ましい長炭素繊維は、構造上はグラ
ファイト質繊維であって、繊維軸に同軸状にグラファイ
ト層が積層形成された断面円形のグラファイト質の極細
の長繊維であり、その線径が３．５〜１００ｎｍ、アス
ペクト比が５以上のものである。アスペクト比の上限は
特に限定されないが、３０００以下のものが好適に使用
される。このようなグラファイト質繊維は、特公平３−
６４６０６号公報明細書中にその製法が開示されてお
り、芳香族又は非芳香族炭化水素と水素との混合気流中
で鉄族金属又はその酸化物の接触反応により繊維軸に同
軸状のグラファイト層を析出させて形成した極細の繊維
である。この繊維はグラファイトの層状結晶のＣ軸が繊
維軸と直交する構造であり、不定形炭素の析出の少ない
ものが好ましい。

【００２３】線径が１００ｎｍより太く、アスペクト比
（線径に対する長さの比）が５より小さい炭素繊維は、
曲がりくねりや絡み合いが不足して繊維相互の接触頻度
が低下するため、制電層２の表面抵抗値が増加して制電
性の低下を招く恐れがあり、また、制電層２が黒ずんで
透明性の低下を招く恐れも生じる。一方、線径が３．５
ｎｍより細くなると、長炭素繊維が切断しやすくなるた
め、やはり制電性の低下を招く恐れが生じる。

【００２４】制電層２中の長炭素繊維の含有量は２〜８
重量％とする必要があり、また、制電層２の厚さは０．
０５〜０．５０μｍとする必要がある。長炭素繊維の含
有量が２重量％より少なく、且つ、制電層の厚さが０．
０５μｍより薄くなると、表面抵抗率が１０¹⁰Ωを越え
て制電性の低下を招くようになり、一方、長炭素繊維の
含有量が８重量％より多く、且つ、制電層の厚さが０．
５０μｍより厚くなると、透明性の低下を招く恐れが生
じる。長炭素繊維のより好ましい含有量は２〜５重量％
の範囲であり、制電層２のより好ましい厚さは０．１〜
０．５μｍの範囲である。

【００２５】制電層２を形成する手段としては、例え
ば、前記の熱可塑性樹脂を揮発性溶剤に溶解した溶液に
上記の長炭素繊維を均一に分散させて塗液を調製し、こ
の塗液を基板１の表面に塗布して硬化させる塗工手段が
好ましく採用される。その場合、制電性に優れた制電層
２を形成するには長炭素繊維を非常に細かく均一に分散
させた塗液を調製する必要があるので、高速インぺラ
ー、サンドミル、アトライター、三本ロールなどの混合
装置で充分に混合、分散させることが大切である。

【００２６】塗液の基板１表面への塗布は、ナイフエッ
ジコーティング、ロールコーティング、スプレーコーテ
ィング等が利用可能であるが、その中でもロールコーテ
ィングによるグラビア印刷法は、下記の熱可塑性樹脂フ
ィルムへの塗工手段の場合に好ましく採用される。この
ようなグラビア印刷法で塗液を塗布すると、塗布厚みを
一定に調整しやすいという利点がある。

【００２７】また、上記の塗工手段に代えて、基板１と
同種の熱可塑性樹脂フィルム又は相溶性のある熱可塑性
樹脂フィルムの表面に、前述の長炭素繊維を含む制電層
の塗膜を形成した制電性フィルムを作製し、この制電性
フィルムを基板１の表面に加熱プレスやロールプレスで
熱圧着する方法を採用してもよい。

【００２８】なお、上記の制電層２には、長炭素繊維の
他に、透明な導電性金属酸化物の粉末を含有させること
を除外するものではなく、例えば該粉末を３０〜５０重
量％程度含有させてもよい。このように導電性金属酸化
物の粉末を含有させると、制電層２の表面抵抗率が低下
して制電性が向上する利点がある。また、界面活性剤や
カップリング剤などの分散剤、紫外線吸収剤、表面改質
剤、安定剤などの添加剤を上記の制電層２に適宜加え
て、長炭素繊維の分散性を高めたり、制電層２の耐候性
その他の物性を向上させてもよい。

【００２９】この制電性透明樹脂板Ｐは、基板１の表面
に制電層２を形成して更にプレスを施したものであり、
このプレスによって透明性、透視性、制電性等の更なる
向上を図ったものである。即ち、艶板を用いて加熱下に
プレスを施すと、表面平滑度が高められて光の散乱が減
少するため透明性や透視性が向上し、制電層が０．０５
〜０．５０μｍの薄い層であること、及び、極細の長炭
素繊維の含有量が２〜８重量％と少ないことと相まっ
て、７５％以上の全光線透過率と５％以下のヘーズを有
する透明性及び透視性の良好な樹脂板Ｐを得ることが可
能となる。そして制電層２に含まれる極細の長炭素繊維
は、プレスにより上下方向（制電層の厚み方向）に繊維
間隔が圧縮されて、繊維の接触頻度や導通可能な微小間
隔部分が増加するため、長炭素繊維の含有量が２〜８重
量％と少なくても、制電層２の表面抵抗率は１０¹⁰Ω未
満と低くなり、充分な制電性能が発揮される。

【００３０】このようにプレスを施すと、従来の金属酸
化物の粉末を含む制電層を形成した樹脂板では、プレス
の際に特に制電層の流動が大きい端部において粉末の粒
子間が広がり、互いの粒子間での導通可能な微小間隔を
保つ確率が低くなると共に、粉末の含有分散状態が不均
一になりやすいので、表面抵抗率が高くなり、しかも制
電層の中央部と端部、或は、端部の各部分での表面抵抗
率のバラツキが大きくなるが、この制電性透明樹脂板Ｐ
のように曲がりくねって絡み合った長炭素繊維を含む制
電層２を形成していると、この曲がりくねって絡み合っ
ている長炭素繊維がプレスの際の流動に対して伸張しつ
つ追従するため、たとえ制電層２の端部の流動性が大き
くても、導通可能な長炭素繊維同士の接触もしくは微小
間隔が保たれる。従って、この制電性透明樹脂板Ｐは、
プレスにより透明性や透視性を向上させていても、表面
抵抗率のバラツキが少なくなり、制電層の中央部と端部
は勿論、端部の各部分でも表面抵抗率に大きいバラツキ
を生じることがなく、しかも、上述の如く制電層２の表
面抵抗率が１０¹⁰Ω未満と低く充分な制電性能が得られ
る。

【００３１】プレスの温度条件や圧力条件は特に制限が
なく、制電層の熱可塑性樹脂の軟化温度等を考慮して適
宜条件を設定すればよいが、一般的には１４０〜１９０
℃程度の温度条件と３０〜１２０ｋｇ／ｃｍ² 程度の圧
力条件を採用してプレスすることが好ましい。

【００３２】なお、前述の制電性フィルムを作製して基
板１の表面に加熱プレスやロールプレスで熱圧着する方
法を採用する場合は、熱圧着の段階で既にプレスされ、
透明性、透視性、制電性等が向上しているので、上記の
プレスは不要である。また、基板１の表面が加熱状態に
ある場合は、プレスの際に必ずしも加熱を必要としない
こともある。

【００３３】この制電性透明樹脂板Ｐは、熱可塑性樹脂
の透明な基板１の片面に透明な制電層２を設けたもので
あるが、この基板１の反対面に所望の色に着色したシー
トもしくは板材を接合すると、制電層２側から上記シー
トもしくは板材の実際に着色された色と殆ど同じ深みの
ある色が透視できる積層板を形成することができる。

【００３４】次に、本発明の更に具体的な実施例と比較
例を説明する。

【００３５】［実施例１〜６］溶媒としてのシクロヘキ
サノンに、熱可塑性樹脂として塩化ビニル樹脂の粉末を
添加して溶解し、この溶液中に長炭素繊維としてグラフ
ァイト質繊維［ハイピリオンカタリシスインターナショ
ナル社製の品名「グラファイトフィブリルズ」（下記の
表１ではＧＦと記す）、平均線径１０ｎｍ、平均長さ１
０μｍ、アスペクト比１０００］を種々濃度を変えて添
加し、均一に混合、分散して塗液を形成した。

【００３６】基板として、厚さ３ｍｍ、全光線透過率８
６％、ヘーズ１．５％の塩化ビニル樹脂基板を用いて、
その表面に上記の塗液を種々異なる膜厚に塗布し、乾燥
硬化後、更に温度１６０℃、圧力３０ｋｇ／ｃｍ² でプ
レスすることによって、下記の表１に示す長炭素繊維の
含有量と厚さを有する制電層を表面に形成した実施例１
〜６の制電性透明塩化ビニル樹脂板を作製した。

【００３７】これら実施例１〜６の制電性透明塩化ビニ
ル樹脂板について、全光線透過率とヘーズと表面抵抗率
（樹脂板端部における表面抵抗率）を測定したところ、
下記の表１に示す通りの結果が得られた。尚、全光線透
過率及びヘーズはＡＳＴＭＤ１００３に準拠して測定し
たものであり、また、表面抵抗率はＡＳＴＭＤ２５７
に準拠して測定したものである。

【００３８】［比較例１〜６］比較のために、塩化ビニ
ル樹脂に酸化錫（ＳｎＯ₂ ）の粉末を表１に示す割合で
含む表１に示す厚さの制電層を、厚さ３ｍｍ、全光線透
過率８６％、ヘーズ１．５％の塩化ビニル樹脂基板の表
面に形成して更にプレスすることにより、比較例１〜６
の制電性透明塩化ビニル樹脂板を作製した。そして、そ
れぞれの全光線透過率、ヘーズ、表面抵抗率（樹脂板端
部における表面抵抗率）を測定したところ、下記の表１
に示す通りの結果が得られた。

【００３９】

【表１】

【００４０】この表１を見ると、グラファイト質繊維を
２．０〜８．０重量％の範囲で含む厚さ０．０５〜０．
５０μｍの範囲の制電層を表面に形成した実施例１〜６
の制電性透明塩化ビニル樹脂板は、端部における表面抵
抗率の平均値がいずれも１×１０⁵ 〜６×１０⁸ Ωの範
囲にあり、良好な制電性を有することが判る。これは、
制電層内でグラファイト質繊維が曲がりくねって絡み合
い、更にプレスにより繊維相互の接触頻度や導通可能な
微小間隔部分が増加しているためである。しかも、実施
例１〜６の制電性透明塩化ビニル樹脂板は、表面抵抗率
のＸ−３σとＸ＋３σ（Ｘは表面抵抗率の得られたデー
タの平均に相当し、σはその標準偏差に相当する）にお
けるバラツキが最大でも数値的に二桁の違いの範囲内で
あり、バラツキが少ないことが判る。これは、プレス時
の制電層の流動に対して、曲がりくねって絡み合ってい
るグラフファイト質繊維が伸長しつつ追従するため、導
電可能なグラファイト質繊維同士間の接触もくしは微小
間隔が得られるためであり、また、グラファイト質繊維
の分散状態が不均一になりにくいためである。

【００４１】これに対し、酸化錫の粉末を含む制電層を
形成した比較例１〜６の制電性透明塩化ビニル樹脂板
は、酸化錫の含有量が４０〜７０重量％と多く、且つ、
制電層が０．４〜２．４μｍと厚く形成されているにも
拘らず、その樹脂板端部における表面抵抗率の平均値が
４×１０⁸ 〜２×１０¹⁰Ωと高く、実施例１〜６の制電
性透明塩化ビニル樹脂板よりも制電性に劣っていること
が判る。これは、導電材が酸化錫の粉末であるため、か
なり多量に含有させても導通接触の頻度が少ないからで
ある。しかも、比較例１〜６の制電性透明塩化ビニル樹
脂板は、表面抵抗率のＸ−３σとＸ＋３σにおけるバラ
ツキが最大で数値的に四桁の違いに達し、バラツキが大
きいことが判る。これは、プレス時に制電層が流動して
酸化錫の粉末の粒子間が広がり、互いの粒子間の導通可
能な微小間隔を保つ確率が低くなり、また、酸化錫の分
散状態が不均一になりやすいためである。

【００４２】また、プレスされた実施例１〜６の制電性
透明塩化ビニル樹脂板は、プレスされた比較例１〜６の
制電性透明塩化ビニル樹脂板に比し、全光線透過率にお
いてはやや低めのものもあるが、透明性、透視性におい
て重要視されるヘーズ値においてはいずれも比較例１〜
６のものより優れた値を示している。また、良好な透明
性、透視性とみなせる全光線透過率７５％以上、ヘーズ
値が５％以下という数値をいずれも満足しており、従っ
て、総合的な透明性及び透視性において比較例１〜６に
優るとも劣らない優れたものであることが判る。

【００４３】

【発明の効果】以上の説明から理解できるように、本発
明の制電性透明樹脂板は、プレスしていても良好な制電
性を有し、表面抵抗率のバラツキが少なく、且つ、良好
な透明性及び透視性を兼ね備えるといった顕著な効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る制電性透明樹脂板の
断面図である。

【符号の説明】

１基板２制電層Ｐ制電性透明樹脂板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4F100 AD11B AK01A AK01B AK15 BA02 DE01 DG04B EC09B EH46 EJ20 JB16A JB16B JG03B JG04 JN01A JN01B YY00B

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱可塑性樹脂の透明な基板の表面に、曲が
りくねって絡み合う極細の長炭素繊維を２〜８重量％含
んだ厚さ０．０５〜０．５０μｍの熱可塑性樹脂の透明
な制電層を有する、プレスされた制電性透明樹脂板であ
って、その全光線透過率が７５％以上、ヘーズが５％以
下、表面抵抗率が１０¹⁰Ω未満であることを特徴とする
制電性透明樹脂板。
【請求項２】長炭素繊維が、３．５〜１００ｎｍの線径
と５以上のアスペクト比を有する曲がりくねった繊維で
あり、絡み合って制電層中に分散していることを特徴と
する請求項１に記載の制電性透明樹脂板。