(57)【要約】【課題】成形した場合に、被収納物表面への微粒子付着等を起こしにくく、しかも異方性の少ない寸法安定性の良好な成形体が得られる導電性樹脂組成物を提供すること。【解決手段】ポリブチレンテレフタレート７０〜９０質量％と、ミルド炭素繊維３０〜１０質量％とを含んでなる導電性樹脂組成物であって、ミルド炭素繊維として、体積固有抵抗が１×１０−１Ωｃｍ以下、かつ、アスペクト比が２０以下の炭素繊維を用いる導電性樹脂組成物。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリブチレンテレフタレート７０〜９０質量％と、ミルド炭素繊維３０〜１０質量％とを含んでなる導電性樹脂組成物であって、
前記ミルド炭素繊維として、体積固有抵抗が１×１０−１Ωｃｍ以下、かつ、アスペクト比が２０以下の炭素繊維を用いることを特徴とする導電性樹脂組成物。
【請求項２】
前記ポリブチレンテレフタレートとして、オルトクロロフェノール溶液での極限粘度が０．８０〜１．１０のポリブチレンテレフタレートを用いることを特徴とする請求項１記載の導電性樹脂組成物。
【請求項３】
薄板収納用品成形用であることを特徴とする請求項１または２に記載の導電性樹脂組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性樹脂組成物に関し、さらに詳述すると、例えば、シリコンウェハ等の薄板収納用品の成形に好適に用いられる導電性樹脂組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
導電性樹脂組成物は、アセチレンブラック、黒鉛、炭素繊維、金属繊維等の導電性フィラーを、マトリクスとなる樹脂と溶融、混練して得られる高分子複合材料である。
このような導電性樹脂組成物は、成形、紡糸することによって多種多様な産業において用いられているが、その用途の一つとして、半導体用ウェハ，半導体ウェハ，液晶ガラス等の精密機器用部品の収納容器がある。このような収納容器には、被収納物の静電気的なトラブルを起こさないことが必要とされるが、通常、導電性樹脂組成物を用いてかかる収納容器を成形することで、静電気的な問題を回避することができる。
【０００３】
上記導電性樹脂組成物用のマトリクス樹脂には、種々の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂が用いられているが、上述した半導体用ウェハ，半導体ウェハ，液晶ガラス等の収納容器用には、通常、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリプロピレン等が用いられている。
この用途に用いられる容器として、シリコンウェハキャリアボックスを例に挙げると、近年、被収納物であるシリコンウェハの大口径化が進んでいることから、より一層の高強度化が求められているとともに、環境負荷への配慮から、複数回の連続使用（リターナブル化）が要求されている。
【０００４】
上述した材料のうち、ポリエーテルエーテルケトンは高コストであるのみならず、組成物の調製時や、成形時に高温を必要とするという問題がある。また、ポリプロピレンは、強度不足および寸法安定性の不良が指摘されている。これらに対して、ポリブチレンテレフタレートは、低コストかつ高強度であり、成形品の耐摩耗性に優れるという利点を有していることから、その使用が拡大している。
しかしながら、ポリブチレンテレフタレートを用いる場合でも、その分子量が小さいと成形品が割れ易くなるという問題があり、一方、大きすぎると、成形時に樹脂温度を高くする必要があり、その結果、成形物の揮発ガス量が増加し、被収納物を汚染するという問題も抱えている。
【０００５】
一方、導電性フィラーとしてカーボンブラックをマトリクス樹脂に添加、分散させた樹脂組成物が広く用いられているが、カーボンブラックを分散させた組成物を成形した場合、成形品の表面に導電性の粉屑が発生し、被収納物の汚染の原因となることが問題となっている。
この粉屑発生を防止するために、導電性フィラーとして炭素繊維を使用する組成物も知られ、実際、炭素繊維、または切断した炭素繊維であるカット炭素繊維などの繊維状物質を分散させた導電性樹脂組成物も用いられるようになってきている（特許文献１：特開平５−１１７４４６号公報、特許文献２：特開平７−２２８７０７号公報）。
【０００６】
しかし、このように炭素繊維を用いた場合には、粉屑の発生は減少するものの、成形すると樹脂の流れに平行な方向と、これに直交する方向との収縮率が大きく異なるという異方性の問題が発生する。成形品の異方性が大きくなると、得られた成形品の寸法精度に悪影響を及ぼし、金型から予測される寸法の成形品を製造することが困難となる。特に薄板収納用成形品の場合、その形状の複雑さから、寸法精度が悪いと被収納物を収納できなかったり、自動機器または装置等で取り扱う際に、被収納物の破壊や、機器、装置の停止、故障が発生したりするという問題がある。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−１１７４４６号公報
【特許文献２】
特開平７−２２８７０７号公報
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、成形した場合に、被収納物表面への微粒子付着等を起こしにくく、しかも異方性の少ない寸法安定性の良好な成形体が得られる導電性樹脂組成物を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段および発明の実施の形態】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を行った結果、ポリブチレンテレフタレートおよび所定のミルド炭素繊維を、それぞれ所定量配合してなる導電性樹脂組成物が、収納容器等に成形した場合に、被収納物表面への微粒子付着等の静電気的なトラブルが発生しにくく、しかも異方性が少なく寸法安定性に優れることを見いだし、本発明を完成した。
【００１０】
すなわち、本発明は、
１．  ポリブチレンテレフタレート７０〜９０質量％と、ミルド炭素繊維３０〜１０質量％とを含んでなる導電性樹脂組成物であって、前記ミルド炭素繊維として、体積固有抵抗が１×１０−１Ωｃｍ以下、かつ、アスペクト比が２０以下の炭素繊維を用いることを特徴とする導電性樹脂組成物、
２．  前記ポリブチレンテレフタレートとして、オルトクロロフェノール溶液での極限粘度が０．８０〜１．１０のポリブチレンテレフタレートを用いることを特徴とする１の導電性樹脂組成物、
３．  薄板収納用品成形用であることを特徴とする１または２の導電性樹脂組成物
を提供する。
【００１１】
以下、本発明についてさらに詳しく説明する。
本発明に係る導電性樹脂組成物は、ポリブチレンテレフタレート７０〜９０質量％と、ミルド炭素繊維３０〜１０質量％とからなる導電性樹脂組成物であって、ミルド炭素繊維として、体積固有抵抗が１×１０−１Ωｃｍ以下、かつ、アスペクト比が２０以下のものを用いることを特徴とするものである。
【００１２】
ここで、ポリブチレンテレフタレートとしては、特に限定はないが、下記式（１）で示す構造を９０モル％以上、特に９５モル％以上含有することが好ましい。この構造単位の含有率が９０モル％に満たない場合、ポリブチレンテレフタレートの特性である、良好な導電性物質の分散性や、優れた耐摩耗性等の特性が十分に発現されず、薄板収納用成形品とした場合、帯電防止性能や、成形品の耐摩耗性が不足する虞がある。
【００１３】
【化１】
2004256567.tif 000002
【００１４】
さらに、上記ポリブチレンテレフタレートは、得られる成形品の実用的強度や成形のし易さ等を考慮すると、オルトクロロフェノール溶液での極限粘度が０．８０〜１．１０であることが好ましく、より好ましくは０．８５〜１．０５である。
ここで、極限粘度は、樹脂の分子量の代用表示として用いられるものであるが、この値を０．８０以上とすることで、該樹脂を含有する組成物を用いて得られる成形品の衝撃強度を向上でき、その結果、成形品を割れにくくすることができる。
【００１５】
一方、ポリブチレンテレフタレートの分子量が高すぎると、組成物の調製時や、成形時に、過剰の剪断力が必要となるため、成形品でのガス発生量が急増し、このガスが、被収納物である半導体ウェハ、半導体用ウェハ、液晶ガラス等の表面に付着して汚染する虞があるので、極限粘度の上限は１．１０であることが好ましい。
なお、本発明におけるポリブチレンテレフタレートの極限粘度は、３５℃におけるオルトクロロフェノール溶液での測定値をもとに計算した値である。
【００１６】
本発明において、ミルド炭素繊維は、樹脂に導電性を付与し、導電性樹脂組成物を成形してなる成形品に帯電防止性能を付与するために添加されているものである。この場合、被収納物の表面への微粒子の付着を防止するためには、樹脂組成物の帯電半減時間を６０秒以下、好ましくは３０秒以下とし、成形品の表面抵抗率を９×１０１２Ω以下、好ましくは、９×１０１１Ω以下に制御することが望ましい。
【００１７】
上記ミルド炭素繊維は、炭素繊維を粉砕した粉末状に近い形態のものである。ここで使用可能な炭素繊維としては、特に限定はなく、例えば、ポリアクリロニトリル系、等方性ピッチ系、メソフェーズピッチ系、セルロース系、フェノールホルマリン系等の繊維を炭化して得られる炭素繊維を使用することができる。また、その粉砕方法も特に規定されないが、樹脂組成物製造時のハンドリング等の点から、数平均繊維長分布が単分散であることが好ましい。
なお、本発明で使用されるミルド炭素繊維は、樹脂組成物に上述の導電性を付与する目的で添加されるため、その体積固有抵抗は１×１０−１Ωｃｍ以下、好ましくは１×１０−２Ωｃｍ以下が必要とされる。
【００１８】
また、上記ミルド炭素繊維のアスペクト比は２０以下である。このアスペクト比は繊維長を繊維径で除した値であり、ミルド炭素繊維の形状を示している。このアスペクト比が２０を超えると樹脂組成物を成形品とした場合、その異方性が高くなるため、成形品の収縮が大きくなり、薄板収納用成形品として使用するときに、薄板が収納できなくなる等の問題が生じるため、その上限は、１９以下が好ましく、より好ましくは１５以下である。
【００１９】
なお、ミルド炭素繊維の繊維長および繊維径については特に限定はなく、例えば、繊維長１０〜２００μｍ、特に２０〜１５０μｍ、繊維径１〜２０μｍ、特に５〜１５μｍとすることができる。また、繊維長が１０μｍ以下と極めて短い場合、上記アスペクト比が１に近づくと、粉末を添加しているのと実質的に変わらなくなるため、このような場合には、アスペクト比を、２以上とすることが好ましく、より好ましくは３以上、さらに好ましくは４以上である。
したがって、より好適なアスペクト比は、２〜２０、好ましくは３〜１９、さらに好ましくは４〜１５である。
【００２０】
本発明において、ポリブチレンテレフタレートとミルド炭素繊維との配合量は、ポリブチレンテレフタレート７０質量％〜９０質量％、好ましくは７５〜８５質量％、ミルド炭素繊維が３０質量％〜１０質量％、好ましくは１５〜２５質量％である。ここで、ミルド炭素繊維の配合量が１０質量％未満であると、成形品に充分な導電性が付与できないため、被収納物を静電気によるトラブルから保護することができない。また、３０質量％を超えると、成形品の異方性が高くなり、薄板収納用成形品とした場合の寸法安定性が悪くなり、その結果、薄板が収納できなくなる等の問題が生じる。
【００２１】
なお、以上で説明した導電性樹脂組成物には、本発明の目的を達成できる限りにおいて、その他の添加剤を配合することができる。添加剤としては、難燃剤、酸化防止剤、耐候剤、耐光剤、安定剤、可塑剤、染料、顔料等が挙げられるが、導電性樹脂組成物の調製時、成形品の成形時に有機ガスを大量に発生させるものは被収納物の汚染の原因となり得るため好ましくない。
【００２２】
本発明の導電性樹脂組成物は、ポリブチレンテレフタレートとミルド炭素繊維とを混練して、マトリクス樹脂であるポリブチレンテレフタレート中にミルド炭素繊維を分散（好ましくは均一に分散）させて得られるものである。ここで、混練方法としては特に制限はなく、ブレンダー、ニーダー、バンバリーミキサー、ロール、押出機等の各種方法で混練することができる。また、ポリブチレンテレフタレート、ミルド炭素繊維の添加も、その全部もしくは一部を同時にまたは別々に行うことができるが、２軸押出機にて混練し、加熱溶融させたポリブチレンテレフタレートに、サイドフィードからミルド炭素繊維を添加し、さらに混練する方法を用いることが好ましい。なお、この場合、ポリブチレンテレフタレートは分割添加してもよい。
【００２３】
押出機で混練する際のシリンダーの温度は、２３０〜２８０℃、特に２４０〜２６０℃に設定することが好ましい。２３０℃未満であると、混練する際の樹脂の粘度が高くなりすぎて押出機に過剰な負荷がかかる虞がある。一方、２８０℃を超えると、樹脂の分子量が低下する結果、成形体の強度が不足し、割れの発生の原因となる虞が高くなるため、分子量を維持するために多量の安定剤の添加が必要となるが、安定剤を配合すると、薄板収納用成形体として成形する際に、アウトガスが発生し、被収納物を汚染する虞がある。
【００２４】
以上説明した導電性樹脂組成物は、収納容器等に成形した場合に、被収納物表面への微粒子付着等の静電気的なトラブルが発生しにくい上、異方性が少なく寸法安定性に優れ、しかも強度が高いため、半導体用ウェハ、半導体ウェハ、液晶ガラス等の薄板収納用成形体用の組成物として好適に用いることができる。
この場合、導電性樹脂組成物の成形方法としては特に限定はなく、例えば、押出成形、射出成形、ブロー成形等の公知の各種成形法を用いることができるが、寸法安定性を高めるという点から、射出成形を用いることが好ましい。
【００２５】
【実施例】
以下、実施例および比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、本発明は、下記の実施例に限定されるものではない。
【００２６】
［実施例１〜５，比較例１〜３］
下記表１に示されるポリブチレンテレフタレートの全量を、シリンダー温度を２４０〜２６０℃に設定した二軸押出機（口径：５７ｍｍ、Ｌ／Ｄ：３８、ナカタニ機械（株）製）の元ホッパから供給し、融解させた後に、サイドフィーダより表１に示されるミルド炭素繊維全量を供給し、溶融混練した。ダイスより押し出された樹脂組成物を冷却後、ペレタイザーにより円柱状のペレット（直径２〜４ｍｍ、長さ２〜４ｍｍ）を得た。
【００２７】
【表１】
2004256567.tif 000003
【００２８】
表１に示した各ポリブチレンテレフタレートの極限粘度は、表２のとおりである。なお、使用したいずれのポリブチレンテレフタレートも、上記式（１）で示される構成単位を実質的に１００モル％含有している。
また、極限粘度は、３５℃でのオルトクロロフェノール溶液での測定値をもとに計算した値である。
【００２９】
【表２】
2004256567.tif 000004
【００３０】
また、表１に示した各ミルド炭素繊維の繊維長と繊維径をＪＩＳ  Ｒ７６０１により測定し、この繊維長を繊維径で割ることにより算出したアスペクト比は、下記表３のとおりである。なお、いずれのミルド炭素繊維も、ＪＩＳ  Ｒ７６０１により測定した体積固有抵抗率は、３×１０−３（Ωｃｍ）である。
【００３１】
【表３】
2004256567.tif 000005
【００３２】
上記各実施例および比較例で得られた導電性樹脂組成物について、異方性、帯電半減減衰時間を測定評価し、結果を表４に示した。
また、上記各実施例および比較例で得られた導電性樹脂組成物を、射出成形して８インチ半導体ウェハ用キャリア（薄板収納用成形体）を得、このキャリアについて、導電性の指標である表面抵抗率（Ω）、シリコンウェハの収納性、シリコンウェハ表面への微粒子の付着性を測定、評価し、結果を併せて表４に示した。
【００３３】
【表４】
2004256567.tif 000006
【００３４】
表４において、各評価項目は、以下の手法により測定、評価した。
［１］異方性
各実施例および比較例で得られた導電性樹脂組成物のペレットから試料片を成形して測定した。具体的には、ペレットから正四角形の薄い試料板を射出成形により成形し、得られた成形体における樹脂流れに対して平行な方向およびこれに直交する方向の２方向それぞれの実測長と金型寸法との差を、金型寸法で除した値を、各方向の成形収縮率とし、さらにこれら２つの成形収縮率の差を異方性として１／１０００単位で表し、７／１０００以下を合格とした。
［２］帯電半減減衰時間
静電気減衰測定器（シシド静電気（株）製）により測定し、６０（ｓ）以下を合格とした。
【００３５】
［３］導電性
ウェハキャリアの表面抵抗率を抵抗率計（ハイレスタＩＰ、三菱化学（株）製）により測定し、９×１０１２（Ω）以下を合格とした。
［４］シリコンウェハの収納性
下記基準により、キャリアへのシリコンウェハの収納性を評価した。
○：シリコンウェハがキャリアに問題なく収納される
×：シリコンウェハが挿入できない収納溝が発生する
［５］微粒子の付着性
シリコンウェハ表面への微粒子の付着を目視で観察し、下記基準により評価した。
○：微粒子の付着がほとんど観察されない
×：微粒子の付着が多数観察される
【００３６】
表４に示されるように、実施例１〜５で得られた導電性樹脂組成物は、ポリブチレンテレフタレート７０〜９０質量％と所定のミルド炭素繊維３０〜１０質量％とを配合してなるものであるから、成形した際に生じる異方性が少なく、その結果、薄板収納用成形体として、優れた寸法安定性を有しているとともに、ウェハ表面への微粒子の付着も抑制できていることがわかる。これに対して、ミルド炭素繊維を多く配合した比較例１および３では、導電性樹脂組成物の異方性が高く、ウェハの収納性が悪化しており、また樹脂を多く配合した比較例２では、異方性には優れるものの、ウェハ表面に微粒子が付着していることがわかり、いずれもウェハ等の薄板収納用成形体として実用的でないことがわかる。
【００３７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、収納容器等に成形した場合に、被収納物表面への微粒子付着等の静電気的なトラブルが発生しにくい上、異方性が少なく寸法安定性に優れ、しかも強度が高い成形体を与える導電性樹脂組成物を提供でき、該組成物から成形された成形体は、半導体用ウェハ、半導体ウェハ、液晶ガラス等の薄板収納用に好適に用いることができる。