(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わらず、表面抵抗率のバラツキの少ない優れた制電性を発揮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、表面抵抗率の平均値Ｘと標準偏差σとのＸ−３σ、Ｘ＋３σにおけるバラツキが最大二桁である樹脂板Ｐとなす。３．５〜１００μｍ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繊維を使用する。【選択図】図１
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【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、表面抵抗率の平均値Ｘと標準偏差σとのＸ−３σ、Ｘ＋３σにおけるバラツキが最大二桁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以下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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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９−１１５３３４号）。
【特許文献１】特開平９−１１５３３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、表面抵抗率の平均値Ｘと標準偏差σとのＸ−３σ、Ｘ＋３σにおけるバラツキが最大二桁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。
【発明の効果】
【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は最大二桁の範囲となって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】
本発明において、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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、ＡＢＳ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３．５ｎｍ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１０μｍ、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８６％、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ＡＳＴＭ
Ｄ２５７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】
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【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。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【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】
【００４４】
１    基板
２    制電層
Ｐ    制電性透明樹脂板
【図１】
2004195993.tif 000004