合成樹脂組成物
【課題】体積抵抗率を半導電性領域内の所望の値に厳密に制御することが可能で、体積抵抗率の再現性が良好であり、溶融成形による体積抵抗率の変動が少ない合成樹脂組成物、表面抵抗率を半導電性領域の所望の値に制御することが可能で、表面抵抗率の再現性が良好であり、機械的特性に優れ、不純物の滲み出しも極めて少ない合成樹脂組成物、並びに該合成樹脂組成物を成形してなる成形物を提供すること。
【解決手段】合成樹脂(A) 、炭素前駆体(B) 、及び体積抵抗率１０2 Ω・ｃｍ未満の非繊維状導電性充填材及び金属繊維状物からなる群より選ばれる少なくとも一種の導電性充填材(C) を含有する半導電性の合成樹脂組成物。
【解決手段】合成樹脂(A) 、炭素前駆体(B) 、及び体積抵抗率１０2 Ω・ｃｍ未満の非繊維状導電性充填材及び金属繊維状物からなる群より選ばれる少なくとも一種の導電性充填材(C) を含有する半導電性の合成樹脂組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成樹脂組成物に関し、さらに詳しくは、体積抵抗率が半導電性領域にあり、この領域内で体積抵抗率を所望の値に厳密に制御することが可能で、かつ、体積抵抗率の再現性が良好であり、さらには、溶融成形による体積抵抗率の変動が少ない合成樹脂組成物に関する。
【０００２】
また、本発明は、このような合成樹脂組成物を成形してなる成形物に関する。本発明の合成樹脂組成物及びその成形物は、静電気の制御、帯電防止、電磁波シールド、塵埃吸着防止などが要求される広範な分野に好適に適用することができる。
【０００３】
さらに、本発明は、表面抵抗率を半導電性領域に厳密に制御することができ、表面抵抗率の場所によるバラツキが小さく、しかも機械的物性に優れた合成樹脂組成物に関する。本発明の合成樹脂組成物は、表面抵抗率が１０5 〜１０12Ω（＝Ω／□）で、機械的物性に優れ、かつ、不純物の滲み出しが極めて少ない成形物に成形することができるので、ウェーハを運搬または保管するための容器であるキャリアボックスなどのキャリア用成形材料として好適である。
【背景技術】
【０００４】
体積抵抗率が１０5 〜１０13Ω・ｃｍの範囲内の樹脂材料は、体積抵抗率が絶縁体と金属導体との中間に位置するため、一般に半導電性樹脂材料（半導電性プラスチック）と呼ばれている。このような半導電性樹脂材料は、帯電防止性、塵埃吸着防止性、電磁波シールド性などの特性を生かして、例えば、電子部品包装用フィルム、ＯＡ機器外装材などとして広範な分野に適用されている。また、半導電性樹脂材料は、静電気の制御が要求される分野、例えば、電子写真複写機や静電記録装置などの画像形成装置における帯電ロール、帯電ベルト、除電ベルトなどの帯電部材の樹脂材料として使用されている。
【０００５】
半導電性樹脂材料としては、合成樹脂自体が半導電性であるものもあるが、その多くは、絶縁体である合成樹脂に導電性カーボンブラックや金属粉末、金属繊維、炭素繊維などの導電性充填材を配合することにより、半導電性を付与した合成樹脂組成物である。ところが、合成樹脂に導電性充填材を配合した合成樹脂組成物は、その体積抵抗率が合成樹脂中での導電性充填材の分散状態と充填量に依存するため、(1) 導電性充填材の配合割合のわずかの変化でも、体積抵抗率が大幅に変化する、(2) 体積抵抗率の分布が均一ではなく、場所による体積抵抗率のバラツキが大きい、(3) 合成樹脂組成物を溶融成形すると、体積抵抗率が大きく変動する、(4) 半導電性領域の体積抵抗率を得るのに、大量の導電性充填材の充填が必要であり、その結果、合成樹脂組成物の成形加工性や機械的強度が低下したり、硬度が高くなり過ぎる、などの問題があった。したがって、導電性充填材を配合する方法では、所望の体積抵抗率を有する合成樹脂組成物及びその成形物を再現性よく得ることが極めて困難であった。
【０００６】
より具体的に説明すると、合成樹脂と導電性充填材とを混合して樹脂組成物を製造する場合、両者の体積抵抗率が大きくかけ離れており、かつ、導電性の発現（体積抵抗率の低下）が導電性充填材の分散状態と充填量に依拠しているため、得られる合成樹脂組成物の体積抵抗率は、導電性充填材の含有量の変化に対して急激に変化しやすい。特に、合成樹脂組成物の体積抵抗率が１０5 〜１０13Ω・ｃｍの半導電性領域において、導電性充填材の含有量の変化に対する合成樹脂組成物の体積抵抗率の変化が急激である。また、導電性充填材が均一に分散していないと、場所による体積抵抗率のバラツキが大きくなる。したがって、１０5 〜１０13Ω・ｃｍの範囲内の体積抵抗率をもつ合成樹脂組成物を安定的に再現性よく製造することは、非常に困難であった。
【０００７】
ＤＢＰ吸油量が高い導電性カーボンブラックを合成樹脂に含有させた合成樹脂組成物や、ある種の黒鉛を含有させた合成樹脂組成物では、使用原料及び加工条件の厳密な管理により、１０5 〜１０13Ω・ｃｍの範囲内で所望の体積抵抗率を有する合成樹脂組成物をある程度の確率で得ることができる。
【０００８】
しかしながら、この合成樹脂組成物は、体積抵抗率の再現性が充分ではなく、しかも、この合成樹脂組成物を射出成形などの溶融成形法により成形物に成形した場合に、体積抵抗率が大きく変動するという問題があった。さらに、この合成樹脂組成物から得られた成形物は、使用している間に体積抵抗率が変化するという問題があった。
【０００９】
ウェーハ、半導体素子（ＩＣ、ＬＳＩなど）、電子部品（半導体ディバイス、回路部品、機能部品など）、情報記録媒体（磁気ディスク、光ディスクなど）などを搬送または保管するために、キャリアボックスなどの各種形状のキャリアが使用されている。キャリアは、一般に合成樹脂材料を用いて形成されている。このようなキャリアは、適度の表面抵抗率を有し、不純物の滲み出しやガスの放出などによりウェーハなどを汚染することがなく、機械的強度にも優れることが要求される。また、キャリアは、多くの場合、耐水性、耐熱性、耐薬品性などに優れることが求められる。
【００１０】
より具体的に、シリコンウェーハや磁気ディスクなどを加工処理する場合、これらを搬送または保管するためにキャリアが使用される。例えば、ウェーハは、ウェーハ処理工程において、酸化、ＣＶＤによる薄膜形成、イオン注入、フォトプロセス（レジスト処理、露光、現像、洗浄、ドライエッチング、スパッタリングなど）などの処理を受けて、半導体素子となる。半導体素子は、組立工程で配線基板上に搭載され、電子部品が形成される。ウェーハ処理工程では、ウェーハを搬送するキャリアは、熱水や化学薬品に浸されかつ乾燥される。表面抵抗率が１０12Ωを越えるキャリアを使用すると、乾燥時にキャリアが高電圧に帯電して、半導体素子などを損傷する。また、表面抵抗率が高いキャリアは、帯電しやすく、静電気により空気中に浮遊している塵埃等を吸着して、半導体素子などを汚染する。
【００１１】
一方、表面抵抗率が１０5 Ω未満のキャリアを使用すると、該キャリアに、感電、漏電または帯電していた電子部品が接触した際に、急激な放電が起こり、半導体素子などが容易に損傷してしまう。このように、ウェーハ、半導体素子、電子部品、情報記録媒体などを静電気から保護し、塵埃等を寄せ付けず適切なクリーン度を保つには、キャリアの表面抵抗率を１０5 〜１０12Ωの範囲内に厳密に制御することが必要である。
【００１２】
合成樹脂自体は、一般に絶縁体であるため、その成形物の表面抵抗率を下げる方法として、例えば、(1) 成形物の表面に帯電防止剤を塗布する方法、(2) 合成樹脂に帯電防止剤を練り込んだ樹脂組成物を用いて成形する方法、(3) 合成樹脂に導電性カーボンブラックなどの導電性充填材を配合した樹脂組成物を用いて成形する方法などが知られている。しかし、成形物の表面に帯電防止剤を塗布する方法は、拭いたり洗浄したりすることにより、帯電防止剤が簡単に除去される。しかも、帯電防止剤の付着による半導体素子などの汚染の問題がある。
【００１３】
合成樹脂に帯電防止剤を練り込む方法は、成形物の表面に滲み出た帯電防止剤が水洗、摩擦などにより除去されると、帯電防止性が失われやすい。しかも、成形物の表面にブリードアウトした帯電防止剤が半導体素子などを汚染したり、あるいは、塵埃などを粘着して、半導体素子などを汚染する。また、帯電防止剤は、溶出や揮発により、周囲の環境を汚染する。
【００１４】
合成樹脂に導電性充填材を配合する方法によれば、半導体素子などを汚染することのないキャリアを製造することができる。ところが、この方法は、前述の如き問題点を有している。すなわち、導電性充填材と合成樹脂とは体積抵抗率が大きくかけ離れており、しかも導電性の発現が導電性充填材の分散状態に依存しているため、樹脂組成物の体積抵抗率は、導電性充填材の含有量の僅かの変化によっても急激に変化し、成形物の表面抵抗率も急激に変化する。
【００１５】
特にウェーハキャリアなどのキャリアにおいて要求される表面抵抗率の領域において、導電性充填材の含有量の変化に伴う成形物の表面抵抗率の変化が急激である。また、導電性充填材が合成樹脂中に均一に分散していないと、成形物の場所による表面抵抗率のバラツキが大きくなる。そのため、導電性充填材を含有する合成樹脂組成物を用いて、表面抵抗率を１０5 〜１０12Ωの範囲の中の所望の表面抵抗率値に正確に制御し、かつ、どの箇所をとっても一定の帯電特性を示すキャリアなどの成形物を安定して製造することが困難であった。また、近年のシリコンウェーハや半導体素子などの大型化に伴い、キャリアには、その使用中に従来よりも高い応力がかかるため、クリープ特性、弾性率、強度などにも改善が求められている。しかしながら、従来技術では、これらの諸要求を満足させることが困難であった。
【００１６】
特開平９−８７４１８号公報（特許文献１）には、合成樹脂と炭素前駆体粒子からなる合成樹脂組成物が開示されているが、合成樹脂と炭素前駆体粒子だけでは、体積抵抗率を１０5 〜１０13Ω・ｃｍの範囲内にするために、大量の炭素前駆体粒子の充填が必要であり、その結果、得られる合成樹脂組成物の成形加工時の溶融流動性や機械的強度が大幅に低下してしまうという問題があった。また、該公報に記載の合成樹脂組成物において、炭素繊維を比較的多量に含有させたものは、表面抵抗率の場所によるバラツキが大きいものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開平９−８７４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の目的は、体積抵抗率を半導電性領域内の所望の値に厳密に制御することが可能で、かつ、体積抵抗率の再現性が良好であり、さらには、溶融成形による体積抵抗率の変動が少ない合成樹脂組成物を提供することにある。
【００１９】
また、本発明の目的は、必要に応じて、成形物の外層（表面部分）と内部とで体積抵抗率を所望の範囲内で異なるように制御することができる合成樹脂組成物を提供することにある。
【００２０】
本発明の他の目的は、このような合成樹脂組成物を成形してなる成形物を提供することにある。
【００２１】
さらに、本発明の目的は、表面抵抗率を半導電性領域の所望の値に制御することが可能で、かつ、表面抵抗率の再現性が良好であり、さらには、機械的特性に優れ、不純物の滲み出しも極めて少ない合成樹脂組成物を提供することにある。
【００２２】
本発明のさらなる他の目的は、表面抵抗率が半導電性領域にあり、機械的物性に優れ、不純物の滲み出しが極めて少ない合成樹脂成形物を提供することにある。
【００２３】
特に本発明の目的は、表面抵抗率が１０5 〜１０12Ω（＝Ω／□）の範囲にあり、場所による表面抵抗率のバラツキが小さく、機械的物性に優れ、かつ、不純物の滲み出しが極めて少ないウェーハキャリアなどのキャリアを提供することにある。
【００２４】
本発明者らは、前記従来技術の問題点を克服するために鋭意研究した結果、合成樹脂に、体積抵抗率が１０2 〜１０10Ω・ｃｍの炭素前駆体と、体積抵抗率が１０2 Ω・ｃｍ未満の非繊維状導電性充填材及び／または金属繊維状物（以下、「導電性充填材」という）とを特定の割合で組み合わせて配合し、合成樹脂組成物(1) とすることにより、前記目的を達成できることを見いだした。この合成樹脂組成物(1) は、体積抵抗率を１０5 〜１０13Ω・ｃｍの範囲内の所望の値に厳密にコントロールすることが可能であり、かつ、体積抵抗率の再現性に優れ、さらには、射出成形や押出成形などの溶融成形加工条件下での体積抵抗率の変動が小さいという特徴を有している。
【００２５】
本発明の合成樹脂組成物(1) は、炭素前駆体と導電性充填材の種類や配合割合などを調整することにより、成形物の外層と内部の体積抵抗率を変化させることができ、それによって、例えば、成形物の外層を半導電性領域の体積抵抗率とし、内部を導電性領域（通常、０．１×１０1 Ω・ｃｍ以上、１０5 Ω・ｃｍ未満）の体積抵抗率とすることも可能である。外層と内部で体積抵抗率が異なる成形物は、例えば、電磁波シールド部材として有用である。本発明の合成樹脂組成物(1) は、導電性充填材の配合割合または炭素前駆体と導電性充填材との合計の配合割合が比較的小さくても、半導電性領域の体積抵抗率を達成することができる。
【００２６】
さらに、本発明者らは、合成樹脂に、前記炭素前駆体と、体積抵抗率が１０2 Ω・ｃｍ未満の炭素繊維とを特定の割合で組み合わせて配合した合成樹脂組成物(2) により、表面抵抗率を半導電性領域の所望の値に厳密に制御することが可能であることを見いだした。炭素繊維を比較的小割合で配合することにより、合成樹脂組成物を成形物とした場合に、場所による表面抵抗率のバラツキが極めて小さな成形物を得ることができる。また、炭素繊維を配合することにより、曲げ弾性率などの機械的特性を改善することもできる。
【００２７】
合成樹脂組成物(2) は、ガスの放出や金属その他の不純物の滲み出しを極めて少なくすることができる。本発明の合成樹脂組成物(2) は、半導電性領域の表面抵抗率が要求される広範な分野における各種成形物とすることができるが、特にウェーハ、半導体素子、電子部品、または情報記録媒体用のキャリアとしての用途に好適である。本発明は、これらの知見に基づいて、完成するに至ったものである。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明によれば、合成樹脂(A) ４０〜９８．５重量％、体積抵抗率が１０2 〜１０10Ω・ｃｍの炭素前駆体(B) １〜４０重量％、及び体積抵抗率が１０2 Ω・ｃｍ未満の非繊維状導電性充填材及び金属繊維状物からなる群より選ばれる少くとも一種の導電性充填材(C) ０．５〜３０重量％を含有する合成樹脂組成物が提供される。
【００２９】
また、合成樹脂(A) ４６〜９８．５重量％、体積抵抗率が１０2 〜１０10Ω・ｃｍの炭素前駆体(B) １〜４０重量％、及び体積抵抗率が１０2 Ω・ｃｍ未満の炭素繊維(E) ０．５〜１４重量％を含有する合成樹脂組成物が提供される。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、体積抵抗率を半導電性領域内の所望の値に厳密に制御することが可能で、かつ、体積抵抗率の再現性が良好であり、さらには、溶融成形による体積抵抗率の変動が少ない合成樹脂組成物が提供される。本発明によれば、必要に応じて、成形物の外層と内部とで体積抵抗率を所望の範囲内で異なるように制御することができる合成樹脂組成物が提供される。本発明によれば、このような合成樹脂組成物を成形してなる成形物が提供され、静電気の制御、帯電防止、電磁波シールド、塵埃吸着防止などが要求される広範な分野に好適に適用することができる。また、本発明によれば、表面抵抗率を半導電性領域の所望の値に制御することが可能で、かつ、表面抵抗率の再現性が良好であり、さらには、機械的特性に優れ、不純物の滲み出しも極めて少ない合成樹脂組成物が提供される。本発明の合成樹脂組成物を成形して得られる成形物は、表面抵抗率が半導電性領域にあり、機械的物性に優れ、不純物の滲み出しが極めて少ないものである。本発明の合成樹脂組成物は、特に表面抵抗率が１０5 〜１０12Ωの範囲にあり、機械的物性に優れ、かつ、不純物の滲み出しが極めて少ないウェーハキャリアなどのキャリアの成形に好適である
【発明を実施するための形態】
【００３１】
１．合成樹脂
本発明で使用する合成樹脂は、特に限定されず、例えば、ポリアミド、ポリアセタール、熱可塑性ポリエステル（例えば、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）、ポリオレフィン（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリイソブチレン）、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ−ｐ−キシレン、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリウレタン、ポリジメチルシロキサン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィドケトン、ポリフェニレンスルフィドスルホン、ポリエーテルニトリル、全芳香族ポリエステル、フッ素樹脂、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリアミノビスマレイミド、ジアリルテレフタレート樹脂、トリアジン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、これらの変性物が挙げられる。
【００３２】
フッ素樹脂としては、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、フッ化ビニリデン／ヘキサフルオロプロピレン／テトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニル、エチレン／テトラフルオロエチレン共重合体などが挙げられる。
【００３３】
これらの合成樹脂の中でも熱可塑性樹脂が好ましく、耐熱性の点からは、結晶融解温度が１００℃以上の結晶性樹脂、並びにガラス転移温度が１００℃以上の非晶性樹脂がより好ましい。
【００３４】
特に好ましい熱可塑性樹脂としては、ポリブチレンテレフタレーなどの熱可塑性ポリエステル、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）に代表されるポリアリーレンスルフィド、ポリプロピレン（ＰＰ）やポリエチレン（ＰＥ）などのポリオレフィン、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアセタール（ポリオキシメチレン；ＰＯＭ）、ＰＦＡなどのフッ素樹脂などが挙げられる。
【００３５】
これらの合成樹脂は、それぞれ単独で、あるいは２種以上を組み合わせて使用することができる。ウェーハキャリアなどのキャリアには、揮発ガスの放出や金属の溶出が極めて少ないことが要求されるので、合成樹脂組成物をキャリアの用途に使用する場合には、揮発ガス及び金属溶出に配慮して製造され、精製された合成樹脂を用いることが望ましい。
【００３６】
２．炭素前駆体
本発明で使用する体積抵抗率が１０2 〜１０10Ω・ｃｍの範囲にある炭素前駆体は、有機物質を不活性雰囲気中、４００〜９００℃の温度で焼成することにより得ることができる。このような炭素前駆体は、例えば、(i) 石油タール、石油ピッチ、石炭タール、石炭ピッチ等のタールまたはピッチを加熱し、芳香族化と重縮合を行い、必要に応じて、酸化雰囲気中において酸化・不融化し、さらに不活性雰囲気において加熱・焼成する方法、(ii)ポリアクリルニトリル、ポリ塩化ビニル等の熱可塑性樹脂を酸化雰囲気中において不融化し、さらに不活性雰囲気中で加熱・焼成する方法、(iii) フェノール樹脂、フラン樹脂等の熱硬化性樹脂を加熱硬化後、不活性雰囲気中で加熱・焼成する方法などにより製造することができる。炭素前駆体とは、これらの処理によって、炭素の含有量が９７重量％以下の完全には炭素化していない物質を意味する。
【００３７】
有機物を不活性雰囲気中で加熱・焼成すると、焼成温度が上昇するにつれて、得られる焼成体の炭素含有量が上昇する。炭素前駆体の炭素含有量は、焼成温度を適正に設定することによって、容易に制御することができる。本発明で使用する炭素前駆体は、炭素含有量が通常８０〜９７重量％、好ましくは８５〜９５％の完全に炭化していない状態の炭素前駆体であることが好ましい。
【００３８】
炭素前駆体の炭素含有量が少なすぎると、合成樹脂組成物の体積抵抗率及び表面抵抗率が大きくなり、これらの値を所望の範囲内に制御することが困難になる。炭素前駆体の炭素含有量が多すぎると、合成樹脂組成物の体積抵抗率及び表面抵抗率が小さくなりすぎ、しかも炭素前駆体の配合量の僅かな変化でも体積抵抗率及び表面抵抗率が急激に変化しやすくなる。したがって、炭素含有量が前記の範囲外の炭素前駆体を用いると、所望の範囲の体積抵抗率や表面抵抗率を有する成形物を、安定して再現性良く製造することが困難となる。炭素前駆体の体積抵抗率は、好ましくは１０3 〜１０9 Ω・ｃｍ、より好ましくは１０4 〜１０8 Ω・ｃｍである。
【００３９】
炭素前駆体は、通常、粒子または繊維の形状で使用される。本発明で用いる炭素前駆体粒子の平均粒径は、１ｍｍ以下であることが好ましい。炭素前駆体粒子の平均粒径が大きすぎると、良好な外観の成形物を得ることが難しくなる。炭素前駆体粒子の平均粒径は、好ましくは０．１μｍ〜１ｍｍ、より好ましくは１μｍ〜０．１ｍｍ、特に好ましくは５〜５００μｍである。多くの場合、５〜５０μｍ程度の平均粒径の炭素前駆体粒子を使用することにより、良好な結果を得ることができる。本発明で使用する炭素前駆体繊維の平均直径は、０．１ｍｍ以下であることが好ましい。炭素前駆体繊維の平均直径が０．１ｍｍを越えると、良好な外観の成形物を得ることが難しくなる。炭素前駆体繊維は、短繊維であることが分散性の観点から好ましい。
【００４０】
３．導電性充填材
本発明で使用する体積抵抗率が１０2 Ω・ｃｍ未満の非繊維状導電性充填材としては、特に制限はなく、例えば、黒鉛、導電性カーボンブラック、金属粉末などが挙げられる。これらの中でも、体積抵抗率の制御性や再現性などの観点から、黒鉛、導電性カーボンブラック、及びこれらの混合物などの導電性炭素材料が好ましい。導電性炭素材料は、一般に粉末状や鱗片状の粒子である。
【００４１】
本発明で使用する導電性カーボンブラックとしては、体積抵抗率が１０2Ω・ｃｍ未満のものであれば特に制限はなく、例えば、アセチレンブラック、オイルファーネスブラック、サーマルブラック、チャンネルブラックなどを挙げることができる。これらは、それぞれ単独で、あるいは２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００４２】
ＤＢＰ吸油量が２５０ｍｌ／１００ｇ以上、好ましくは３００ｍｌ／１００ｇ以上と大きい導電性カーボンブラックを用いると、成形物の外層に対する内部の体積抵抗率が相対的に低くなるため、用途・目的に応じてＤＢＰ吸油量の異なる導電性カーボンブラックを使いわけることが可能である。導電性カーボンブラックのＤＢＰ吸油量は、ＡＳＴＭ Ｄ２４１４で規定された方法で測定する。すなわち、測定装置（Ａｂｓｏｒｐｏｔｏｍｅｔｅｒ）のチャンバー中に導電性カーボンブラックを入れ、そのチャンバー中に、一定の速度でＤＢＰ（ｎ−ジブチルフタレート）を加える。ＤＢＰを吸収するに従い、導電性カーボンブラックの粘度は上昇し、ある程度に達した時までに吸収したＤＢＰの量からＤＢＰ吸油量を算出する。粘度の検出は、トルクセンサーで行う。
【００４３】
本発明で使用する黒鉛は、体積抵抗率が１０2 Ω・ｃｍ未満のものであれば特に制限はなく、コークス、タール、ピッチなどを高温で黒鉛化処理した人造黒鉛、鱗片状黒鉛、鱗状黒鉛、及び土状黒鉛等の天然黒鉛を用いることができる。
【００４４】
本発明で使用する金属繊維状物としては、ステンレス、アルミニウム、チタン、鋼、真鍮等の金属繊維を挙げることができる。
【００４５】
本発明で使用する導電性充填材の体積抵抗率は、１０2 Ω・ｃｍ未満であり、その下限は、通常、金属粉末や金属繊維などの金属材料の体積抵抗率である。
【００４６】
４．炭素繊維
使用する炭素繊維は、体積抵抗率が１０2 Ω・ｃｍ未満のものであれば特に制限はなく、セルロース系、ポリアクリルニトリル（ＰＡＮ）系、リグニン系、ピッチ系（石炭ピッチ系、石油ピッチ系）などの種々の炭素繊維を使用することができる。これらの中でもＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、及びこれらの混合物が好ましく、ＰＡＮ系炭素繊維がより好ましい。
【００４７】
炭素繊維の平均直径は、０．１ｍｍ以下であることが好ましい。この平均直径が０．１ｍｍを越えると、良好な外観の成形物を得ることが難しくなる。炭素繊維は、平均繊維長が５０μｍ以上の短繊維であることが好ましい。炭素繊維の平均繊維長が５０μｍ以上であることにより、クリープ特性、弾性率、強度等の機械的性質の改善効果が顕著となる。炭素繊維の混合前の平均繊維長の上限は、通常８０ｍｍ程度である。混合・押出後の合成樹脂組成物中での炭素繊維の平均繊維長の上限は、１０００μｍ程度である。
【００４８】
５．その他の充填材
本発明の合成樹脂組成物には、機械的強度や耐熱性を上げることを目的に、その他の充填材を配合することができる。
その他の充填材として、例えば、ガラス繊維、アスベスト繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維、ジルコニア繊維、窒化硼素繊維、窒化珪素繊維、硼素繊維、チタン酸カリ繊維などの無機繊維状物；ポリアミド、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂などの高融点有機質繊維状物質；等の繊維状充填材が挙げられる。
【００４９】
また、その他の充填材として、例えば、マイカ、シリカ、タルク、アルミナ、カオリン、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、フェライト、クレー、ガラス粉、酸化亜鉛、炭酸ニッケル、酸化鉄、石英粉末、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム等の非繊維状充填材を挙げることができる。非繊維状充填材は、一般に粉末状や鱗片状の粒子である。
【００５０】
これらの充填材は、それぞれ単独で、あるいは２種以上を組み合わせて使用することができる。充填材は、必要に応じて、集束剤または表面処理剤により処理されていてもよい。集束剤または表面処理剤としては、例えば、エポキシ系化合物、イソシアネート系化合物、シラン系化合物、チタネート系化合物の官能性化合物が挙げられる。これらの化合物は、充填材に対して予め表面処理または集束処理を施して用いるか、あるいは合成樹脂組成物の調製の際に充填材と同時に添加してもよい。
【００５１】
合成樹脂組成物の体積抵抗率または表面抵抗率を厳密に制御し、同時に機械的強度や耐熱性を高める上で、これらの充填材の中でも、ガラス繊維などの導電性をもたない無機繊維状充填材、及びタルク、炭酸カルシウムなどの導電性をもたない非繊維状充填材が好ましい。
【００５２】
６．添加剤
本発明の合成樹脂組成物には、添加剤として、例えば、エポキシ基含有α−オレフィン共重合体のような衝撃改質剤、エチレングリシジルメタクリレートのような樹脂改良剤、ペンタエリスリトールテトラステアレートのような滑剤、熱硬化性樹脂、酸化防止剤、紫外線吸収剤、ポロンナイトライドのような核剤、難燃剤、染料や顔料等の着色剤等を適宜添加することができる。
【００５３】
７．合成樹脂組成物
＜合成樹脂組成物(1) ＞
本発明の合成樹脂組成物(1) は、合成樹脂(A) ４０〜９８．５重量％、体積抵抗率が１０2 〜１０10Ω・ｃｍの炭素前駆体(B) １〜４０重量％、及び体積抵抗率が１０2 Ω・ｃｍ未満の非繊維状導電性充填材及び金属繊維状物からなる群より選ばれる少くとも一種の導電性充填材(C) ０．５〜３０重量％を含有する合成樹脂組成物である。合成樹脂組成物(1) は、所望により、その他の充填材(D) ０〜６０重量％をさらに含有することができる。その他の充填材(D) としては、非導電性の無機充填材が好ましく、特に、ガラス繊維などの非導電性の無機繊維状充填材、並びにタルク、炭酸カルシウムなどの非導電性の非繊維状無機充填材が好ましい。各成分の割合は、合成樹脂組成物全量基準であり、合計で１００重量％となる。
【００５４】
合成樹脂組成物(1) の体積抵抗率は、半導電性領域である１０5 〜１０13Ω・ｃｍであることが、その用途との関連で好ましい。
【００５５】
合成樹脂組成物(1) 中での合成樹脂(A) の割合は好ましくは４６〜９８．５重量％である。多くの場合、合成樹脂(A) の割合が４６〜９７重量％の範囲で特に良好な結果を得ることができる。合成樹脂の割合が大き過ぎると、体積抵抗率を充分に低くすることができず、所望の半導電性領域の体積抵抗率を有する合成樹脂組成物を得ることが困難になる。合成樹脂の割合が小さ過ぎると、体積抵抗率が低くなりすぎて、所望の半導電性領域の体積抵抗率を有する合成樹脂組成物を得ることが困難になる。
【００５６】
合成樹脂組成物(1) 中での炭素前駆体(B) の割合は、好ましくは１〜３５重量％、より好ましくは３〜３０重量％である。合成樹脂組成物(1) においては、多くの場合、炭素前駆体(B) の割合が３〜１５重量％程度と小さくても、所望の体積抵抗率を安定して得ることが可能である。炭素前駆体(B) の割合が大き過ぎると、合成樹脂組成物の体積抵抗率が低くなりすぎ、体積抵抗率を１０5 〜１０13Ω・ｃｍの範囲内に制御することが困難になる。炭素前駆体(B) の割合が小さ過ぎると、合成樹脂組成物の体積抵抗率を充分に下げることが困難となるか、体積抵抗率を１０5 〜１０13Ω・ｃｍの範囲内に制御することが困難となる。
【００５７】
合成樹脂組成物(1) 中での導電性充填材(C) の配合割合は、好ましくは０．５〜２５重量％、より好ましくは０．５〜１４重量％である。導電性充填材(C) の配合割合の下限は、１重量％が特に好ましい。導電性充填材(C) の配合割合が大き過ぎると、合成樹脂組成物の体積抵抗率が低くなりすぎ、体積抵抗率を１０5 〜１０13Ω・ｃｍの範囲内に制御することが困難となる。導電性充填材の配合割合が小さ過ぎると、合成樹脂組成物の体積抵抗率を充分に下げることが困難となるか、体積抵抗率を１０5 〜１０13Ω・ｃｍの範囲内に制御することが困難となる。
【００５８】
その他の充填材(D) を配合する場合には、その配合割合は、合成樹脂組成物の全量基準で、好ましくは１〜５０重量％、より好ましくは５〜５０重量％である。その他の充填材(D) を配合することにより、合成樹脂組成物の機械的物性や耐熱性等を改善することができる。
【００５９】
本発明の合成樹脂組成物(1) において、体積抵抗率を半導電性領域の所望の値に厳密に制御するには、非繊維状導電性充填材(C) の割合をできるだけ小さくすることが望ましい。
【００６０】
この観点から、合成樹脂(A) ４６〜９８．５重量％、炭素前駆体(B) １〜４０重量％、及び導電性充填材(C) ０．５〜１４重量％を含有する合成樹脂組成物が好ましい。また、本発明の合成樹脂組成物(1) において、炭素前駆体(B) 及び導電性充填材(C) の割合を共に小さくすることが可能である。この場合、炭素前駆体(B) の割合を３〜１５重量％程度にまで小さくすることができる。さらに、炭素前駆体(B) 及び導電性充填材(C) の合計割合を好ましくは３０重量％以下、より好ましくは２５重量％以下にまで低減することも可能である。
【００６１】
＜合成樹脂組成物(2) ＞
合成樹脂組成物(2) は、合成樹脂(A) ４６〜９８．５重量％、体積抵抗率が１０2 〜１０10Ω・ｃｍの炭素前駆体(B) １〜４０重量％、及び体積抵抗率が１０2 Ω・ｃｍ未満の炭素繊維(E) ０．５〜１４重量％を含有する合成樹脂組成物である。本発明の合成樹脂組成物(2) には、所望により、その他の充填材(D) ０〜６０重量％をさらに含有することができる。その他の充填材(D) としては、非導電性の無機充填材が好ましく、特に、ガラス繊維などの非導電性の無機繊維状充填材、並びにタルク、炭酸カルシウムなどの非導電性の非繊維状無機充填材が好ましい。各成分の割合は、合成樹脂組成物全量基準であり、合計で１００重量％となる。
【００６２】
合成樹脂組成物(2) の表面抵抗率は、１０5〜１０12Ωであることが、用途との関連で好ましい。
【００６３】
合成樹脂組成物(2) 中での合成樹脂(A) の割合は、好ましくは５１〜９４重量％、より好ましくは５７〜９０重量％、特に好ましくは６０〜８５重量％である。合成樹脂(A) の割合が大き過ぎると、成形物の表面抵抗率を所望の程度にまで低くすることが困難である。合成樹脂(A) の割合が小さ過ぎると、炭素前駆体や炭素繊維の割合が多くなり、その結果、成形物の表面抵抗率が低くなりすぎる。
【００６４】
合成樹脂組成物(2) 中での炭素前駆体(B) の含有量は、好ましくは５〜３５重量％、より好ましくは８〜３０重量％、特に好ましくは１０〜３０重量％である。炭素前駆体(B) の割合が大きすぎると、成形物の表面抵抗率が低くなりすぎて、表面抵抗率を特にキャリアとして好適な１０5〜１０12Ωの範囲内に制御することが困難となる。炭素前駆体(B) の割合が小さすぎると、成形物の表面抵抗率を充分に下げることが困難となるか、あるいはキャリアとして好適な表面抵抗率の範囲内に制御することが困難となる。
【００６５】
合成樹脂組成物(2) 中での炭素繊維(E) の割合は、好ましくは１〜１４重量％、より好ましくは２〜１３、特に好ましくは５〜１０重量％である。炭素繊維(E) の割合が大きすぎると、成形物の表面抵抗率が低くなりすぎて、キャリアとして好適な表面抵抗率の範囲内に制御することが困難となる。
【００６６】
また、合成樹脂組成物(2) 中での炭素繊維(E) の割合が大きすぎると、ウェーハキャリアなどの成形物に成形した場合、場所による表面抵抗率のバラツキが大きくなる傾向が現れる。合成樹脂組成物(2) を成形して得られる成形物は、安定した帯電特性などを示す上で、場所による表面抵抗率のバラツキが極めて小さいことが望ましい。当該成形物の表面抵抗率の測定（測定法は後記）において、最大表面抵抗率ΩL と最小表面抵抗率ΩS との比（ΩL ／ΩS ）は、好ましくは１０未満、より好ましくは６．５以下、特に好ましくは６以下であることが、安定した諸特性を示す上で望ましい。
【００６７】
炭素繊維(E) の割合が小さすぎると、成形物の表面抵抗率を充分に下げることが困難となるか、特にキャリアとして好適な表面抵抗率の範囲内に制御することが困難となる。また、炭素繊維(E) の割合が少なすぎると、クリープ特性、弾性率、強度等の機械的性質の改善効果が小さい。
【００６８】
＜製造方法＞
本発明の合成樹脂組成物(1) 及び(2) は、一般に合成樹脂組成物の調製に用いられる設備と方法により製造することができる。例えば、各原料成分をヘンシェルミキサー、タンブラー等により予備混合し、必要があればガラス繊維等の充填材や添加剤を加えてさらに混合した後、１軸または２軸の押出機を使用して混練し、押し出して成形用ペレットとすることができる。必要成分の一部をマスターバッチとしてから残りの成分と混合する方法、また、各成分の分散性を高めるために、使用する原料の一部を粉砕し、粒径を揃えて混合し溶融押出することも可能である。
【００６９】
８．成形物及び用途
本発明の合成樹脂組成物(1) 及び(2) は、射出成形や押出成形などの一般的な溶融成形加工法により、例えば、シート、フィルム、チューブ、容器、その他各種形状の成形物に成形加工することができる。本発明の合成樹脂組成物を成形して得られる成形物は、静電気の制御、帯電防止、電磁波シールド、塵埃吸着防止などが要求される広範な分野に好適に適用することができる。
【００７０】
特に本発明の合成樹脂組成物(1) を用いると、体積抵抗率の場所によるバラツキが小さな成形物を得ることができる。一方、炭素前駆体と非繊維状導電性充填材の種類や配合割合などを調整することにより、必要に応じて、成形物の外層と内部の体積抵抗率を変化させることができる。例えば、成形物の外層を半導電性領域の体積抵抗率とし、内部を導電性領域（通常、０．１×１０1 Ω・ｃｍ以上、１０5 Ω・ｃｍ未満）の体積抵抗率とすることができる。外層と内部で体積抵抗率が異なる成形物は、例えば、電磁波シールド部材として好適である。もちろん、本発明の合成樹脂組成物(1) を用いて、外層と内部の体積抵抗率がいずれも１０5 〜１０13Ω・ｃｍの成形物を得ることができる。
【００７１】
本発明の合成樹脂組成物(2) は、特に半導電性領域の表面抵抗率が要求される広範な分野において、各種成形物として好適に使用することができる。
【００７２】
本発明の合成樹脂組成物及び成形物の具体的な用途としては、電気電子分野では、例えば、トートビン、ウェーハボート、ウェーハキャリア、ウェーハカセット、ＩＣチップトレイ、ＩＣチップキャリア、ＩＣ搬送チューブ、ＩＣカード、テープ及びリールパッキング、各種ケース、保存用トレイ、保存用ビン、搬送装置部品、磁気カードリーダー、コンピュータハウジング、モデムハウジング、モニターハウジング、ＣＲ−ＲＯＭハウジング、コネクター、コンピュータスロット、ＨＤキャリア、ＭＲヘッドキャリア、ＧＭＲヘッドキャリア、ＨＳＡキャリア、ＨＤＤのＶＣＭ、液晶パネルキャリアなどが挙げられる。
【００７３】
ＯＡ機器分野では、電子写真複写機や静電記録装置などの画像形成装置における帯電ロール、帯電ベルト、除電ベルト、転写ロール、転写ベルト、現像ロールなどの帯電部材；記録装置用転写ドラム、ブッシュ、紙及び紙幣搬送部品、紙送りレール、フォントカートリッジ、インクリボンキャニスター、ガイドピン、トレー、ローラー、ギア、スプロケット、プリンターハウジング、コネクターなどが挙げられる。
【００７４】
通信機分野では、携帯電話部品、ペーガー、セルラーホーン部品、各種摺動材などが挙げられる。
【００７５】
自動車分野では、内装材、アンダーフード、電子電気機器ハウジング、ガスタンクキャップ、燃料フィルタ、燃料ラインコネクタ、燃料ラインクリップ、燃料タンク、機器ビージル、ドアハンドル、燃料ライン、その他の各種部品などが挙げられる。
【００７６】
その他の分野では、電線及び電力ケーブル被覆材、電線支持体、電波吸収体、床材、カーペット、防虫シート、パレット、靴底、テープ、ブラシ、送風ファン、面状発熱体、ポリスイッチなどが挙げられる。
【００７７】
特に、本発明の合成樹脂組成物(2) は、ウェーハ、半導体素子（ＩＣ、ＬＳＩなど）、電子部品（半導体ディバイス、回路部品、機能部品など）、情報記録媒体（磁気ディスク、光ディスクなど）などを搬送または保管するためのキャリアとしての用途に好適である。キャリアの形状、大きさなどは、それぞれの具体的な用途に応じて適宜定めることができる。具体例としては、例えば、キャリアボックスなどの単段・単層容器状、多段・多層の容器状、トレー状、シート状などの成形物を挙げることができる。
【実施例】
【００７８】
以下に実施例、参考例及び比較例を挙げて、本発明についてより具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。
なお、物性の測定方法は、以下に示すとおりである。
【００７９】
（１）体積抵抗率
体積抵抗率が１０8 Ω・ｃｍ以上の場合は、ＪＩＳ Ｋ６９１１に準拠し、印加電圧１００Ｖで測定した。体積抵抗率が１０8 Ω・ｃｍ未満の場合は、ＪＩＳ Ｋ７１９４（導電性プラスチックの４深針法により抵抗率測定試験法）に準拠して測定した。
【００８０】
成形物の外層の体積抵抗率は、射出成形物（１３０ｍｍ×１００ｍｍ×３ｍｍ；平板）をそのまま用いて測定し、成形物の内部の体積抵抗率の測定は、厚み方向の両サイドから約１ｍｍずつ削った残りの厚み約１ｍｍの平板について測定した。
【００８１】
（２）表面抵抗率
試料の表面抵抗率が１０6 Ω以上の場合は、ＪＩＳ−Ｋ６９１１に準拠し、定電圧器（菊水社製３００−１Ａ型）、電流計（ケースレー社製６１６型）及び試料セル（横河・ヒューレトパッカード社製１６０８Ａ型）を用い、印加電圧１００Ｖで測定した。試料の表面抵抗率が１０6 Ω未満の場合は、ＪＩＳ−Ｋ７１９４に準拠し、三菱化学社製ロレスターＵＰを用いて測定した。
【００８２】
ウェーハキャリアの表面抵抗率の測定は、三菱化学社製ハイレスターＵＰ及び微小サンプル用プローブ（ガード電極直径１０ｍｍ：ＵＲ−ＳＳプローブ）を用い、印加電圧５００Ｖで測定した。測定は、成形物上の１０点について行い、最大と最小の表面抵抗率を示す。
【００８３】
（３）曲げ弾性率
ＡＳＴＭ Ｄ７９０に準拠して、曲げ弾性率を測定した。
【００８４】
［製造例１］炭素前駆体Ｂ1 の製造
軟化点２１０℃、キノリン不溶分１重量％、Ｈ／Ｃ原子比０．６３の石油系ピッチ６８ｋｇとナフタレン３２ｋｇとを、攪拌翼のついた内容積３００Ｌの耐圧容器に仕込み、１９０℃に加熱して溶解混合した後、８０〜９０℃に冷却して押出し、直径が約５００μｍの紐状成形体を得た。
【００８５】
次いで、この紐状成形体を長さと直径の比が約１．５になるように粉砕し、得られた粉砕物を９３℃に加熱した０．５３％のポリビニルアルコール（ケン化度８８％）水溶液中に投下し、攪拌分散した後、冷却して、球状ピッチを得た。さらに、濾過を行って水分を除去し、球状ピッチの約６倍量のｎ−ヘキサンでピッチ成形体中のナフタレンを抽出除去した。
【００８６】
このようにして得られた球状ピッチを、加熱空気を通じながら、２６０℃で１時間保持して酸化処理を行い酸化ピッチを得た。この酸化ピッチを窒素気流中で５８０℃で１時間処理した後、粉砕し、平均粒径が約２５μｍの炭素前駆体粒子を得た。このようにして得られた炭素前駆体粒子の炭素含有量は、９１．０％であった。
【００８７】
この炭素前駆体の体積抵抗率を調べるために、酸化ピッチを粉砕し、次いで、目開き約１００μｍのメッシュを用いて、１００μｍ以上の粒子をふるい分けて除去した。この粉砕酸化ピッチ粉末１３ｇを、断面積８０ｃｍ2 の円筒金型に充填し、圧力１９６ＭＰａで成形して成形体を得た。この成形体を窒素気流中で上述の炭素前駆体粒子の製造方法における熱処理温度と同一温度である５８０℃で１時間熱処理して、炭素前駆体の体積抵抗率測定用試料を得た。この試料について、ＪＩＳ Ｋ７１９４に準拠して、体積抵抗率を測定したところ、３×１０7 Ω・ｃｍであった。
【００８８】
［製造例２］炭素前駆体Ｂ2 の製造方法
製造例１の炭素前駆体Ｂ1 の製造方法と同様にして得た球状ピッチ成形体を、加熱空気を通じながら、２６０℃で１時間保持して酸化処理を行い、酸化ピッチを得た。この酸化ピッチを窒素気流中で６８０℃で１時間熱処理した後、粉砕し、平均粒子径が約２２μｍの炭素前駆体粒子とした。この炭素前駆体粒子の炭素含有量は、９５．０％であった。
【００８９】
この炭素前駆体の体積抵抗率を調べるために、酸化ピッチを粉砕し、次いで、目開き約１００μｍのメッシュを用いて、１００μｍ以上の粒子をふるい分けて除去した。この粉砕酸化ピッチ粉末１３ｇを、断面積８０ｃｍ2 の円筒金型に充填し、圧力１９６ＭＰａで成形して成形体を得た。この成形体を窒素気流中で上述の炭素前駆体粒子の製造方法における熱処理温度と同一温度である６８０℃で１時間熱処理して、炭素前駆体の体積抵抗率測定用試料を得た。この試料について、ＪＩＳ Ｋ７１９４に準拠して、体積抵抗率を測定したところ、２×１０4 Ω・ｃｍであった。
【００９０】
［製造例３］炭素前駆体Ｂ3 の製造方法
製造例１の炭素前駆体Ｂ1 の製造方法と同様にして得た球状ピッチ成形体を、加熱空気を通じながら、２６０℃で１時間保持して酸化処理を行い、酸化ピッチを得た。この酸化ピッチを窒素気流中で８００℃で１時間熱処理した後、粉砕し、平均粒子径が約２７μｍの炭素前駆体粒子とした。この炭素前駆体粒子の炭素含有量は、９８．０％であった。
【００９１】
この炭素前駆体の体積抵抗率を調べるために、酸化ピッチを粉砕し、次いで、目開き約１００μｍのメッシュを用いて、１００μｍ以上の粒子をふるい分けて除去した。この粉砕酸化ピッチ粉末１３ｇを、断面積８０ｃｍ2 の円筒金型に充填し、圧力１９６ＭＰａで成形し成形体を得た。この成形体を窒素気流中で上述の炭素前駆体粒子の製造方法における熱処理温度と同一温度である８００℃で１時間熱処理して、炭素前駆体の体積抵抗率測定用試料を得た。この試料について、ＪＩＳ Ｋ７１９４に準拠し体積抵抗率を測定したところ、５×１０-1Ω・ｃｍであった。
【００９２】
［製造例４］炭素前駆体Ｂ4 の製造方法
製造例１と同様にして、炭素含有量が９１．０％の炭素前駆体粒子を得た。この炭素前駆体粉末１３％を、断面積８０ｃｍ2 の円筒金型に充填し、圧力１９６ＭＰａで成形し、成形体を得た。この試料について、ＪＩＳ−Ｋ７１９４に準拠して体積抵抗率を測定したところ、５×１０7Ω・ｃｍであった。
【００９３】
［実施例１〜１１、及び比較例１〜６］
表１に示す各成分（数値は重量％）をヘンシェルミキサーで均一にドライブレンドし、４５ｍｍφの２軸混練押出機（池貝鉄鋼社製ＰＣＭ−４５）へ供給し、溶融押出を行い、ペレットを作製した。得られたペレットを真空乾燥した後、射出成形機（東芝機械社製ＩＳ−７５）に供給し、射出成形して、体積抵抗率測定用の平板（１３０ｍｍ×１００ｍｍ×３ｍｍ）を作成した。結果を表１及び表２に示す。
【００９４】
【表１】
【００９５】
【表２】
【００９６】
（脚注）
(1) ＰＰＳ：ポリフェニレンスルフィド（呉羽化学工業社製、フォートロンＫＰＳ Ｗ２０５）
(2) ＰＢＴ：ポリブチレンテレフタレート（ポリプラスチックス社製、ジュラネックス３３００）
(3) ＰＯＭ：ポリオキシメチレン（ポリプラスチックス社製、ジュラコンＭ１４０；ポリアセタール）
(4) ＰＣ：ポリカーボネート（日本ジーイープラスチックス社製、レキサンＳＰ１１１０）
(5) ＰＰ：ポリプロピレン（グランドポリマー社製、Ｊ１０７Ｗ）
(6) ＰＥ：ポリエチレン（日本ポリケム社製、ノバテックＬＪ８０１Ｎ）
(7) 黒鉛：鱗状黒鉛（日本黒鉛工業社製、ＣＢ−１５０；体積抵抗率１×１０-2Ω・ｃｍ）
(8) カーボンブラックＡ：ＤＢＰ吸油量１８０ｍｌ／１００ｇ（電気化学工業社製、デンカブラック粉状品；体積抵抗率１×１０-2Ω・ｃｍ）
(9) カーボンブラックＢ：ＤＢＰ吸油量５００ｍｌ／１００ｇ（ライオン社製、ケッチェンブラックＥＣ６００ＪＤ；体積抵抗率１×１０-2Ω・ｃｍ）
(10)ガラスファイバー：直径１３μｍ（日本電気硝子社製）
(11)タルク：松村産業株式会社、クラウンタルクＤＲ
(12)炭酸カルシウム：白石工業社製、ホワイトンＰ３０
【００９７】
表１の実施例１〜３の結果から明らかなように、炭素前駆体(B) と導電性充填材(C) とを併用し、かつ、導電性充填材の種類と配合割合を選択することにより、成形物の外層（表面部分）と内部と体積抵抗率をほぼ同様にしたり（実施例１）、内部の体積抵抗率を小さくしたり（実施例２〜３）することができる。特に、ＤＢＰ吸油量が大きい導電性カーボンブラックを添加すると（実施例３）、成形物の外層の体積抵抗率を半導電性領域に維持しつつ、内部の体積抵抗率を導電性領域に近付けることができる。したがって、本発明によれば、成形物の外層と内部の体積抵抗率を所望の範囲内に制御することが可能である。
【００９８】
実施例１と実施例４を対比すると、体積抵抗率が異なる炭素前駆体を使用することにより、成形物の体積抵抗率の高低を制御することができる。実施例４〜６を見ると、炭素前駆体(B) の割合が変化しても、合成樹脂組成物の体積抵抗率は、あまり変化せずに安定していることがわかる。実施例７〜１１は、合成樹脂の種類を変化させても、体積抵抗率が安定で均一な合成樹脂組成物及び成形物の得られることを示している。
【００９９】
表２の比較例１の結果から明らかなように、炭素前駆体のみを充填しても、合成樹脂組成物の体積抵抗率は、ほとんど低下しない。比較例２の結果からは、ＤＢＰ吸油量が高いカーボンブラックを充填した場合、たまたま成形物外層の体積抵抗率が２Ｅ＋０８（＝２×１０8 ）Ω・ｃｍとなっても、成形物内部の体積抵抗率は、低いものしかできない。つまり、成形物の外層と内部とで同程度の体積抵抗率を得ることができない。比較例６は、合成樹脂の種類をＰＰＳからＰＢＴにかえても、比較例２と同様の結果が得られることを示している。これらの比較例２及び６の合成樹脂組成物は、後の表３の比較例７〜８に示すように、射出成形条件のわずかの変化により、成形物（外層）の体積抵抗率が大幅に変動するものである。
【０１００】
表２の比較例３及び４の結果からは、黒鉛だけの充填では、黒鉛の充填量の変化に対する合成樹脂組成物の体積抵抗率の変化が急激であり、体積抵抗率を精密に制御することが困難であることがわかる。比較例５の結果からは、炭素前駆体の体積抵抗率が低すぎると、合成樹脂組成物の体積抵抗率を半導電性領域に制御できないことがわかる。
【０１０１】
［実施例１２〜１３、及び比較例７〜８］
前記の実施例１、実施例７、比較例２、及び比較例６の各合成樹脂組成物について、表３に示すように、射出成形時の射出速度を変えて体積抵抗率測定用平板を作成し、体積抵抗率（外層）を測定した。結果を表３に示す。
【０１０２】
【表３】
【０１０３】
表３に示された実験結果から明らかなように、本発明の合成樹脂組成物を用いた場合（実施例１２〜１３）は、成形物の体積抵抗率は、射出成形条件にほとんど依存せず安定しているが、導電性カーボンブラックのみの充填で製造した合成樹脂組成物を用いた場合（比較例７〜８）には、射出条件が変化すると、成形物の体積抵抗率が大きく変動することがわかる。
【０１０４】
［参考例１〜６、比較例９〜１２］
表４に示す配合処方（数値は重量％）に基づいて、合成樹脂、炭素前駆体、炭素繊維、及びカーボンブラックの各成分をタンブラーミキサーで均一にドライブレンドした後、４５ｍｍφの２軸混練押出機（磯貝鉄鋼社製ＰＣＭ−４５）へ供給し、溶融押出を行ってペレットを調製した。得られたペレットを乾燥した後、射出成形機（東芝機械社製ＩＳ−７５）により、表面抵抗率測定用の平板及び曲げ弾性率測定用の試験片を作成し、表面抵抗率及び曲げ弾性率を測定した。さらに、このペレットを用いて、３３２ｍｍ×３１０ｍｍ×３０１ｍｍのウェーハキャリアを射出成形し、表面抵抗率を測定した。結果を表４に示す。
【０１０５】
【表４】
【０１０６】
（脚注）
(1) ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）：ジュラネックス２００２（ポリプラスチックス社製）
(2) ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）：フォートロンＫＰＳ Ｗ２１４（呉羽化学工業社製）
(3) ＰＰ（ポリプロピレン）：Ｊ１０９ＮＷ（グランドポリマー社製）
(4) ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体：Ｐ−６３（旭硝子社製）
(5) ＰＣ（ポリカーボネート）：ＣＡＲＩＢＲＥ３５１−１５（住友ダウ社製）
(6) ＰＥＥＫ（ポリエーテルケトン）：４５０Ｐ（ＶＩＣＴＲＥＸ社製）
(7) カーボンブラック：ケッチェンブラックＥＣ６００ＪＤ、ＤＢＰ吸油量５００ｍｌ／１００ｇ（ライオン社製）
(8) ＰＡＮ系炭素繊維：ベスファイトＨＴＡ３０００（東邦レーヨン社製；体積抵抗率１×１０-3Ω・ｃｍ）
【０１０７】
表４の結果から明らかなように、炭素前駆体と炭素繊維を併用すると（参考例１〜６）、１Ｅ＋０７（＝１×１０7 ）〜２Ｅ＋０９（＝２×１０9 ）Ωの狭い範囲で半導電性領域の表面抵抗率を示すとともに、炭素繊維を充填したことにより、曲げ弾性率が５０００ＭＰａ以上を示し、大型ウェーハキャリアなどに要求される剛性を達成していることがわかる。また、これらのキャリアは、その上のどの点における表面抵抗率も実質的に同一で、部分的に高抵抗の箇所がないために、空気中を浮遊している塵埃などを吸着することがない。もちろん、これらのキャリアは、半導体素子などを破壊するおそれもない。
【０１０８】
これに対して、合成樹脂に炭素繊維のみを含有させた場合（比較例９〜１０）には、炭素繊維の含有量の僅かの差で表面抵抗率が極端に変化する。したがって、所望の表面抵抗率を有する成形物を安定して得ることが困難である。また、これらのキャリア上には、表面抵抗率のバラツキが見られ、この点でも実用上問題がある。
【０１０９】
また、合成樹脂に導電性カーボンブラックのみを含有させた場合（比較例１１〜１２）には、導電性カーボンブラックの含有量の僅かの差で表面抵抗率が極端に変化する。したがって、所望の表面抵抗率を有する成形物を安定して得ることが困難である。しかも、曲げ弾性率が３０００ＭＰａ以下であり、大型ウェーハキャリアなどに要求される剛性を確保することができない。これらのキャリア上には、表面抵抗率のバラツキが見られ、この点でも実用上問題がある。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明によれば、体積抵抗率を半導電性領域内の所望の値に厳密に制御することが可能で、かつ、体積抵抗率の再現性が良好であり、さらには、溶融成形による体積抵抗率の変動が少ない合成樹脂組成物が提供される。本発明によれば、必要に応じて、成形物の外層と内部とで体積抵抗率を所望の範囲内で異なるように制御することができる合成樹脂組成物が提供される。本発明によれば、このような合成樹脂組成物を成形してなる成形物が提供され、静電気の制御、帯電防止、電磁波シールド、塵埃吸着防止などが要求される広範な分野に好適に適用することができる。
【０１１１】
また、本発明によれば、表面抵抗率を半導電性領域の所望の値に制御することが可能で、かつ、表面抵抗率の再現性が良好であり、さらには、機械的特性に優れ、不純物の滲み出しも極めて少ない合成樹脂組成物が提供される。本発明の合成樹脂組成物を成形して得られる成形物は、表面抵抗率が半導電性領域にあり、機械的物性に優れ、不純物の滲み出しが極めて少ないものである。本発明の合成樹脂組成物は、特に表面抵抗率が１０5 〜１０12Ωの範囲にあり、機械的物性に優れ、かつ、不純物の滲み出しが極めて少ないウェーハキャリアなどのキャリアの成形に好適である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成樹脂組成物に関し、さらに詳しくは、体積抵抗率が半導電性領域にあり、この領域内で体積抵抗率を所望の値に厳密に制御することが可能で、かつ、体積抵抗率の再現性が良好であり、さらには、溶融成形による体積抵抗率の変動が少ない合成樹脂組成物に関する。
【０００２】
また、本発明は、このような合成樹脂組成物を成形してなる成形物に関する。本発明の合成樹脂組成物及びその成形物は、静電気の制御、帯電防止、電磁波シールド、塵埃吸着防止などが要求される広範な分野に好適に適用することができる。
【０００３】
さらに、本発明は、表面抵抗率を半導電性領域に厳密に制御することができ、表面抵抗率の場所によるバラツキが小さく、しかも機械的物性に優れた合成樹脂組成物に関する。本発明の合成樹脂組成物は、表面抵抗率が１０5 〜１０12Ω（＝Ω／□）で、機械的物性に優れ、かつ、不純物の滲み出しが極めて少ない成形物に成形することができるので、ウェーハを運搬または保管するための容器であるキャリアボックスなどのキャリア用成形材料として好適である。
【背景技術】
【０００４】
体積抵抗率が１０5 〜１０13Ω・ｃｍの範囲内の樹脂材料は、体積抵抗率が絶縁体と金属導体との中間に位置するため、一般に半導電性樹脂材料（半導電性プラスチック）と呼ばれている。このような半導電性樹脂材料は、帯電防止性、塵埃吸着防止性、電磁波シールド性などの特性を生かして、例えば、電子部品包装用フィルム、ＯＡ機器外装材などとして広範な分野に適用されている。また、半導電性樹脂材料は、静電気の制御が要求される分野、例えば、電子写真複写機や静電記録装置などの画像形成装置における帯電ロール、帯電ベルト、除電ベルトなどの帯電部材の樹脂材料として使用されている。
【０００５】
半導電性樹脂材料としては、合成樹脂自体が半導電性であるものもあるが、その多くは、絶縁体である合成樹脂に導電性カーボンブラックや金属粉末、金属繊維、炭素繊維などの導電性充填材を配合することにより、半導電性を付与した合成樹脂組成物である。ところが、合成樹脂に導電性充填材を配合した合成樹脂組成物は、その体積抵抗率が合成樹脂中での導電性充填材の分散状態と充填量に依存するため、(1) 導電性充填材の配合割合のわずかの変化でも、体積抵抗率が大幅に変化する、(2) 体積抵抗率の分布が均一ではなく、場所による体積抵抗率のバラツキが大きい、(3) 合成樹脂組成物を溶融成形すると、体積抵抗率が大きく変動する、(4) 半導電性領域の体積抵抗率を得るのに、大量の導電性充填材の充填が必要であり、その結果、合成樹脂組成物の成形加工性や機械的強度が低下したり、硬度が高くなり過ぎる、などの問題があった。したがって、導電性充填材を配合する方法では、所望の体積抵抗率を有する合成樹脂組成物及びその成形物を再現性よく得ることが極めて困難であった。
【０００６】
より具体的に説明すると、合成樹脂と導電性充填材とを混合して樹脂組成物を製造する場合、両者の体積抵抗率が大きくかけ離れており、かつ、導電性の発現（体積抵抗率の低下）が導電性充填材の分散状態と充填量に依拠しているため、得られる合成樹脂組成物の体積抵抗率は、導電性充填材の含有量の変化に対して急激に変化しやすい。特に、合成樹脂組成物の体積抵抗率が１０5 〜１０13Ω・ｃｍの半導電性領域において、導電性充填材の含有量の変化に対する合成樹脂組成物の体積抵抗率の変化が急激である。また、導電性充填材が均一に分散していないと、場所による体積抵抗率のバラツキが大きくなる。したがって、１０5 〜１０13Ω・ｃｍの範囲内の体積抵抗率をもつ合成樹脂組成物を安定的に再現性よく製造することは、非常に困難であった。
【０００７】
ＤＢＰ吸油量が高い導電性カーボンブラックを合成樹脂に含有させた合成樹脂組成物や、ある種の黒鉛を含有させた合成樹脂組成物では、使用原料及び加工条件の厳密な管理により、１０5 〜１０13Ω・ｃｍの範囲内で所望の体積抵抗率を有する合成樹脂組成物をある程度の確率で得ることができる。
【０００８】
しかしながら、この合成樹脂組成物は、体積抵抗率の再現性が充分ではなく、しかも、この合成樹脂組成物を射出成形などの溶融成形法により成形物に成形した場合に、体積抵抗率が大きく変動するという問題があった。さらに、この合成樹脂組成物から得られた成形物は、使用している間に体積抵抗率が変化するという問題があった。
【０００９】
ウェーハ、半導体素子（ＩＣ、ＬＳＩなど）、電子部品（半導体ディバイス、回路部品、機能部品など）、情報記録媒体（磁気ディスク、光ディスクなど）などを搬送または保管するために、キャリアボックスなどの各種形状のキャリアが使用されている。キャリアは、一般に合成樹脂材料を用いて形成されている。このようなキャリアは、適度の表面抵抗率を有し、不純物の滲み出しやガスの放出などによりウェーハなどを汚染することがなく、機械的強度にも優れることが要求される。また、キャリアは、多くの場合、耐水性、耐熱性、耐薬品性などに優れることが求められる。
【００１０】
より具体的に、シリコンウェーハや磁気ディスクなどを加工処理する場合、これらを搬送または保管するためにキャリアが使用される。例えば、ウェーハは、ウェーハ処理工程において、酸化、ＣＶＤによる薄膜形成、イオン注入、フォトプロセス（レジスト処理、露光、現像、洗浄、ドライエッチング、スパッタリングなど）などの処理を受けて、半導体素子となる。半導体素子は、組立工程で配線基板上に搭載され、電子部品が形成される。ウェーハ処理工程では、ウェーハを搬送するキャリアは、熱水や化学薬品に浸されかつ乾燥される。表面抵抗率が１０12Ωを越えるキャリアを使用すると、乾燥時にキャリアが高電圧に帯電して、半導体素子などを損傷する。また、表面抵抗率が高いキャリアは、帯電しやすく、静電気により空気中に浮遊している塵埃等を吸着して、半導体素子などを汚染する。
【００１１】
一方、表面抵抗率が１０5 Ω未満のキャリアを使用すると、該キャリアに、感電、漏電または帯電していた電子部品が接触した際に、急激な放電が起こり、半導体素子などが容易に損傷してしまう。このように、ウェーハ、半導体素子、電子部品、情報記録媒体などを静電気から保護し、塵埃等を寄せ付けず適切なクリーン度を保つには、キャリアの表面抵抗率を１０5 〜１０12Ωの範囲内に厳密に制御することが必要である。
【００１２】
合成樹脂自体は、一般に絶縁体であるため、その成形物の表面抵抗率を下げる方法として、例えば、(1) 成形物の表面に帯電防止剤を塗布する方法、(2) 合成樹脂に帯電防止剤を練り込んだ樹脂組成物を用いて成形する方法、(3) 合成樹脂に導電性カーボンブラックなどの導電性充填材を配合した樹脂組成物を用いて成形する方法などが知られている。しかし、成形物の表面に帯電防止剤を塗布する方法は、拭いたり洗浄したりすることにより、帯電防止剤が簡単に除去される。しかも、帯電防止剤の付着による半導体素子などの汚染の問題がある。
【００１３】
合成樹脂に帯電防止剤を練り込む方法は、成形物の表面に滲み出た帯電防止剤が水洗、摩擦などにより除去されると、帯電防止性が失われやすい。しかも、成形物の表面にブリードアウトした帯電防止剤が半導体素子などを汚染したり、あるいは、塵埃などを粘着して、半導体素子などを汚染する。また、帯電防止剤は、溶出や揮発により、周囲の環境を汚染する。
【００１４】
合成樹脂に導電性充填材を配合する方法によれば、半導体素子などを汚染することのないキャリアを製造することができる。ところが、この方法は、前述の如き問題点を有している。すなわち、導電性充填材と合成樹脂とは体積抵抗率が大きくかけ離れており、しかも導電性の発現が導電性充填材の分散状態に依存しているため、樹脂組成物の体積抵抗率は、導電性充填材の含有量の僅かの変化によっても急激に変化し、成形物の表面抵抗率も急激に変化する。
【００１５】
特にウェーハキャリアなどのキャリアにおいて要求される表面抵抗率の領域において、導電性充填材の含有量の変化に伴う成形物の表面抵抗率の変化が急激である。また、導電性充填材が合成樹脂中に均一に分散していないと、成形物の場所による表面抵抗率のバラツキが大きくなる。そのため、導電性充填材を含有する合成樹脂組成物を用いて、表面抵抗率を１０5 〜１０12Ωの範囲の中の所望の表面抵抗率値に正確に制御し、かつ、どの箇所をとっても一定の帯電特性を示すキャリアなどの成形物を安定して製造することが困難であった。また、近年のシリコンウェーハや半導体素子などの大型化に伴い、キャリアには、その使用中に従来よりも高い応力がかかるため、クリープ特性、弾性率、強度などにも改善が求められている。しかしながら、従来技術では、これらの諸要求を満足させることが困難であった。
【００１６】
特開平９−８７４１８号公報（特許文献１）には、合成樹脂と炭素前駆体粒子からなる合成樹脂組成物が開示されているが、合成樹脂と炭素前駆体粒子だけでは、体積抵抗率を１０5 〜１０13Ω・ｃｍの範囲内にするために、大量の炭素前駆体粒子の充填が必要であり、その結果、得られる合成樹脂組成物の成形加工時の溶融流動性や機械的強度が大幅に低下してしまうという問題があった。また、該公報に記載の合成樹脂組成物において、炭素繊維を比較的多量に含有させたものは、表面抵抗率の場所によるバラツキが大きいものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開平９−８７４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の目的は、体積抵抗率を半導電性領域内の所望の値に厳密に制御することが可能で、かつ、体積抵抗率の再現性が良好であり、さらには、溶融成形による体積抵抗率の変動が少ない合成樹脂組成物を提供することにある。
【００１９】
また、本発明の目的は、必要に応じて、成形物の外層（表面部分）と内部とで体積抵抗率を所望の範囲内で異なるように制御することができる合成樹脂組成物を提供することにある。
【００２０】
本発明の他の目的は、このような合成樹脂組成物を成形してなる成形物を提供することにある。
【００２１】
さらに、本発明の目的は、表面抵抗率を半導電性領域の所望の値に制御することが可能で、かつ、表面抵抗率の再現性が良好であり、さらには、機械的特性に優れ、不純物の滲み出しも極めて少ない合成樹脂組成物を提供することにある。
【００２２】
本発明のさらなる他の目的は、表面抵抗率が半導電性領域にあり、機械的物性に優れ、不純物の滲み出しが極めて少ない合成樹脂成形物を提供することにある。
【００２３】
特に本発明の目的は、表面抵抗率が１０5 〜１０12Ω（＝Ω／□）の範囲にあり、場所による表面抵抗率のバラツキが小さく、機械的物性に優れ、かつ、不純物の滲み出しが極めて少ないウェーハキャリアなどのキャリアを提供することにある。
【００２４】
本発明者らは、前記従来技術の問題点を克服するために鋭意研究した結果、合成樹脂に、体積抵抗率が１０2 〜１０10Ω・ｃｍの炭素前駆体と、体積抵抗率が１０2 Ω・ｃｍ未満の非繊維状導電性充填材及び／または金属繊維状物（以下、「導電性充填材」という）とを特定の割合で組み合わせて配合し、合成樹脂組成物(1) とすることにより、前記目的を達成できることを見いだした。この合成樹脂組成物(1) は、体積抵抗率を１０5 〜１０13Ω・ｃｍの範囲内の所望の値に厳密にコントロールすることが可能であり、かつ、体積抵抗率の再現性に優れ、さらには、射出成形や押出成形などの溶融成形加工条件下での体積抵抗率の変動が小さいという特徴を有している。
【００２５】
本発明の合成樹脂組成物(1) は、炭素前駆体と導電性充填材の種類や配合割合などを調整することにより、成形物の外層と内部の体積抵抗率を変化させることができ、それによって、例えば、成形物の外層を半導電性領域の体積抵抗率とし、内部を導電性領域（通常、０．１×１０1 Ω・ｃｍ以上、１０5 Ω・ｃｍ未満）の体積抵抗率とすることも可能である。外層と内部で体積抵抗率が異なる成形物は、例えば、電磁波シールド部材として有用である。本発明の合成樹脂組成物(1) は、導電性充填材の配合割合または炭素前駆体と導電性充填材との合計の配合割合が比較的小さくても、半導電性領域の体積抵抗率を達成することができる。
【００２６】
さらに、本発明者らは、合成樹脂に、前記炭素前駆体と、体積抵抗率が１０2 Ω・ｃｍ未満の炭素繊維とを特定の割合で組み合わせて配合した合成樹脂組成物(2) により、表面抵抗率を半導電性領域の所望の値に厳密に制御することが可能であることを見いだした。炭素繊維を比較的小割合で配合することにより、合成樹脂組成物を成形物とした場合に、場所による表面抵抗率のバラツキが極めて小さな成形物を得ることができる。また、炭素繊維を配合することにより、曲げ弾性率などの機械的特性を改善することもできる。
【００２７】
合成樹脂組成物(2) は、ガスの放出や金属その他の不純物の滲み出しを極めて少なくすることができる。本発明の合成樹脂組成物(2) は、半導電性領域の表面抵抗率が要求される広範な分野における各種成形物とすることができるが、特にウェーハ、半導体素子、電子部品、または情報記録媒体用のキャリアとしての用途に好適である。本発明は、これらの知見に基づいて、完成するに至ったものである。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明によれば、合成樹脂(A) ４０〜９８．５重量％、体積抵抗率が１０2 〜１０10Ω・ｃｍの炭素前駆体(B) １〜４０重量％、及び体積抵抗率が１０2 Ω・ｃｍ未満の非繊維状導電性充填材及び金属繊維状物からなる群より選ばれる少くとも一種の導電性充填材(C) ０．５〜３０重量％を含有する合成樹脂組成物が提供される。
【００２９】
また、合成樹脂(A) ４６〜９８．５重量％、体積抵抗率が１０2 〜１０10Ω・ｃｍの炭素前駆体(B) １〜４０重量％、及び体積抵抗率が１０2 Ω・ｃｍ未満の炭素繊維(E) ０．５〜１４重量％を含有する合成樹脂組成物が提供される。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、体積抵抗率を半導電性領域内の所望の値に厳密に制御することが可能で、かつ、体積抵抗率の再現性が良好であり、さらには、溶融成形による体積抵抗率の変動が少ない合成樹脂組成物が提供される。本発明によれば、必要に応じて、成形物の外層と内部とで体積抵抗率を所望の範囲内で異なるように制御することができる合成樹脂組成物が提供される。本発明によれば、このような合成樹脂組成物を成形してなる成形物が提供され、静電気の制御、帯電防止、電磁波シールド、塵埃吸着防止などが要求される広範な分野に好適に適用することができる。また、本発明によれば、表面抵抗率を半導電性領域の所望の値に制御することが可能で、かつ、表面抵抗率の再現性が良好であり、さらには、機械的特性に優れ、不純物の滲み出しも極めて少ない合成樹脂組成物が提供される。本発明の合成樹脂組成物を成形して得られる成形物は、表面抵抗率が半導電性領域にあり、機械的物性に優れ、不純物の滲み出しが極めて少ないものである。本発明の合成樹脂組成物は、特に表面抵抗率が１０5 〜１０12Ωの範囲にあり、機械的物性に優れ、かつ、不純物の滲み出しが極めて少ないウェーハキャリアなどのキャリアの成形に好適である
【発明を実施するための形態】
【００３１】
１．合成樹脂
本発明で使用する合成樹脂は、特に限定されず、例えば、ポリアミド、ポリアセタール、熱可塑性ポリエステル（例えば、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）、ポリオレフィン（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリイソブチレン）、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ−ｐ−キシレン、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリウレタン、ポリジメチルシロキサン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィドケトン、ポリフェニレンスルフィドスルホン、ポリエーテルニトリル、全芳香族ポリエステル、フッ素樹脂、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリアミノビスマレイミド、ジアリルテレフタレート樹脂、トリアジン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、これらの変性物が挙げられる。
【００３２】
フッ素樹脂としては、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、フッ化ビニリデン／ヘキサフルオロプロピレン／テトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニル、エチレン／テトラフルオロエチレン共重合体などが挙げられる。
【００３３】
これらの合成樹脂の中でも熱可塑性樹脂が好ましく、耐熱性の点からは、結晶融解温度が１００℃以上の結晶性樹脂、並びにガラス転移温度が１００℃以上の非晶性樹脂がより好ましい。
【００３４】
特に好ましい熱可塑性樹脂としては、ポリブチレンテレフタレーなどの熱可塑性ポリエステル、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）に代表されるポリアリーレンスルフィド、ポリプロピレン（ＰＰ）やポリエチレン（ＰＥ）などのポリオレフィン、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアセタール（ポリオキシメチレン；ＰＯＭ）、ＰＦＡなどのフッ素樹脂などが挙げられる。
【００３５】
これらの合成樹脂は、それぞれ単独で、あるいは２種以上を組み合わせて使用することができる。ウェーハキャリアなどのキャリアには、揮発ガスの放出や金属の溶出が極めて少ないことが要求されるので、合成樹脂組成物をキャリアの用途に使用する場合には、揮発ガス及び金属溶出に配慮して製造され、精製された合成樹脂を用いることが望ましい。
【００３６】
２．炭素前駆体
本発明で使用する体積抵抗率が１０2 〜１０10Ω・ｃｍの範囲にある炭素前駆体は、有機物質を不活性雰囲気中、４００〜９００℃の温度で焼成することにより得ることができる。このような炭素前駆体は、例えば、(i) 石油タール、石油ピッチ、石炭タール、石炭ピッチ等のタールまたはピッチを加熱し、芳香族化と重縮合を行い、必要に応じて、酸化雰囲気中において酸化・不融化し、さらに不活性雰囲気において加熱・焼成する方法、(ii)ポリアクリルニトリル、ポリ塩化ビニル等の熱可塑性樹脂を酸化雰囲気中において不融化し、さらに不活性雰囲気中で加熱・焼成する方法、(iii) フェノール樹脂、フラン樹脂等の熱硬化性樹脂を加熱硬化後、不活性雰囲気中で加熱・焼成する方法などにより製造することができる。炭素前駆体とは、これらの処理によって、炭素の含有量が９７重量％以下の完全には炭素化していない物質を意味する。
【００３７】
有機物を不活性雰囲気中で加熱・焼成すると、焼成温度が上昇するにつれて、得られる焼成体の炭素含有量が上昇する。炭素前駆体の炭素含有量は、焼成温度を適正に設定することによって、容易に制御することができる。本発明で使用する炭素前駆体は、炭素含有量が通常８０〜９７重量％、好ましくは８５〜９５％の完全に炭化していない状態の炭素前駆体であることが好ましい。
【００３８】
炭素前駆体の炭素含有量が少なすぎると、合成樹脂組成物の体積抵抗率及び表面抵抗率が大きくなり、これらの値を所望の範囲内に制御することが困難になる。炭素前駆体の炭素含有量が多すぎると、合成樹脂組成物の体積抵抗率及び表面抵抗率が小さくなりすぎ、しかも炭素前駆体の配合量の僅かな変化でも体積抵抗率及び表面抵抗率が急激に変化しやすくなる。したがって、炭素含有量が前記の範囲外の炭素前駆体を用いると、所望の範囲の体積抵抗率や表面抵抗率を有する成形物を、安定して再現性良く製造することが困難となる。炭素前駆体の体積抵抗率は、好ましくは１０3 〜１０9 Ω・ｃｍ、より好ましくは１０4 〜１０8 Ω・ｃｍである。
【００３９】
炭素前駆体は、通常、粒子または繊維の形状で使用される。本発明で用いる炭素前駆体粒子の平均粒径は、１ｍｍ以下であることが好ましい。炭素前駆体粒子の平均粒径が大きすぎると、良好な外観の成形物を得ることが難しくなる。炭素前駆体粒子の平均粒径は、好ましくは０．１μｍ〜１ｍｍ、より好ましくは１μｍ〜０．１ｍｍ、特に好ましくは５〜５００μｍである。多くの場合、５〜５０μｍ程度の平均粒径の炭素前駆体粒子を使用することにより、良好な結果を得ることができる。本発明で使用する炭素前駆体繊維の平均直径は、０．１ｍｍ以下であることが好ましい。炭素前駆体繊維の平均直径が０．１ｍｍを越えると、良好な外観の成形物を得ることが難しくなる。炭素前駆体繊維は、短繊維であることが分散性の観点から好ましい。
【００４０】
３．導電性充填材
本発明で使用する体積抵抗率が１０2 Ω・ｃｍ未満の非繊維状導電性充填材としては、特に制限はなく、例えば、黒鉛、導電性カーボンブラック、金属粉末などが挙げられる。これらの中でも、体積抵抗率の制御性や再現性などの観点から、黒鉛、導電性カーボンブラック、及びこれらの混合物などの導電性炭素材料が好ましい。導電性炭素材料は、一般に粉末状や鱗片状の粒子である。
【００４１】
本発明で使用する導電性カーボンブラックとしては、体積抵抗率が１０2Ω・ｃｍ未満のものであれば特に制限はなく、例えば、アセチレンブラック、オイルファーネスブラック、サーマルブラック、チャンネルブラックなどを挙げることができる。これらは、それぞれ単独で、あるいは２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００４２】
ＤＢＰ吸油量が２５０ｍｌ／１００ｇ以上、好ましくは３００ｍｌ／１００ｇ以上と大きい導電性カーボンブラックを用いると、成形物の外層に対する内部の体積抵抗率が相対的に低くなるため、用途・目的に応じてＤＢＰ吸油量の異なる導電性カーボンブラックを使いわけることが可能である。導電性カーボンブラックのＤＢＰ吸油量は、ＡＳＴＭ Ｄ２４１４で規定された方法で測定する。すなわち、測定装置（Ａｂｓｏｒｐｏｔｏｍｅｔｅｒ）のチャンバー中に導電性カーボンブラックを入れ、そのチャンバー中に、一定の速度でＤＢＰ（ｎ−ジブチルフタレート）を加える。ＤＢＰを吸収するに従い、導電性カーボンブラックの粘度は上昇し、ある程度に達した時までに吸収したＤＢＰの量からＤＢＰ吸油量を算出する。粘度の検出は、トルクセンサーで行う。
【００４３】
本発明で使用する黒鉛は、体積抵抗率が１０2 Ω・ｃｍ未満のものであれば特に制限はなく、コークス、タール、ピッチなどを高温で黒鉛化処理した人造黒鉛、鱗片状黒鉛、鱗状黒鉛、及び土状黒鉛等の天然黒鉛を用いることができる。
【００４４】
本発明で使用する金属繊維状物としては、ステンレス、アルミニウム、チタン、鋼、真鍮等の金属繊維を挙げることができる。
【００４５】
本発明で使用する導電性充填材の体積抵抗率は、１０2 Ω・ｃｍ未満であり、その下限は、通常、金属粉末や金属繊維などの金属材料の体積抵抗率である。
【００４６】
４．炭素繊維
使用する炭素繊維は、体積抵抗率が１０2 Ω・ｃｍ未満のものであれば特に制限はなく、セルロース系、ポリアクリルニトリル（ＰＡＮ）系、リグニン系、ピッチ系（石炭ピッチ系、石油ピッチ系）などの種々の炭素繊維を使用することができる。これらの中でもＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、及びこれらの混合物が好ましく、ＰＡＮ系炭素繊維がより好ましい。
【００４７】
炭素繊維の平均直径は、０．１ｍｍ以下であることが好ましい。この平均直径が０．１ｍｍを越えると、良好な外観の成形物を得ることが難しくなる。炭素繊維は、平均繊維長が５０μｍ以上の短繊維であることが好ましい。炭素繊維の平均繊維長が５０μｍ以上であることにより、クリープ特性、弾性率、強度等の機械的性質の改善効果が顕著となる。炭素繊維の混合前の平均繊維長の上限は、通常８０ｍｍ程度である。混合・押出後の合成樹脂組成物中での炭素繊維の平均繊維長の上限は、１０００μｍ程度である。
【００４８】
５．その他の充填材
本発明の合成樹脂組成物には、機械的強度や耐熱性を上げることを目的に、その他の充填材を配合することができる。
その他の充填材として、例えば、ガラス繊維、アスベスト繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維、ジルコニア繊維、窒化硼素繊維、窒化珪素繊維、硼素繊維、チタン酸カリ繊維などの無機繊維状物；ポリアミド、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂などの高融点有機質繊維状物質；等の繊維状充填材が挙げられる。
【００４９】
また、その他の充填材として、例えば、マイカ、シリカ、タルク、アルミナ、カオリン、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、フェライト、クレー、ガラス粉、酸化亜鉛、炭酸ニッケル、酸化鉄、石英粉末、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム等の非繊維状充填材を挙げることができる。非繊維状充填材は、一般に粉末状や鱗片状の粒子である。
【００５０】
これらの充填材は、それぞれ単独で、あるいは２種以上を組み合わせて使用することができる。充填材は、必要に応じて、集束剤または表面処理剤により処理されていてもよい。集束剤または表面処理剤としては、例えば、エポキシ系化合物、イソシアネート系化合物、シラン系化合物、チタネート系化合物の官能性化合物が挙げられる。これらの化合物は、充填材に対して予め表面処理または集束処理を施して用いるか、あるいは合成樹脂組成物の調製の際に充填材と同時に添加してもよい。
【００５１】
合成樹脂組成物の体積抵抗率または表面抵抗率を厳密に制御し、同時に機械的強度や耐熱性を高める上で、これらの充填材の中でも、ガラス繊維などの導電性をもたない無機繊維状充填材、及びタルク、炭酸カルシウムなどの導電性をもたない非繊維状充填材が好ましい。
【００５２】
６．添加剤
本発明の合成樹脂組成物には、添加剤として、例えば、エポキシ基含有α−オレフィン共重合体のような衝撃改質剤、エチレングリシジルメタクリレートのような樹脂改良剤、ペンタエリスリトールテトラステアレートのような滑剤、熱硬化性樹脂、酸化防止剤、紫外線吸収剤、ポロンナイトライドのような核剤、難燃剤、染料や顔料等の着色剤等を適宜添加することができる。
【００５３】
７．合成樹脂組成物
＜合成樹脂組成物(1) ＞
本発明の合成樹脂組成物(1) は、合成樹脂(A) ４０〜９８．５重量％、体積抵抗率が１０2 〜１０10Ω・ｃｍの炭素前駆体(B) １〜４０重量％、及び体積抵抗率が１０2 Ω・ｃｍ未満の非繊維状導電性充填材及び金属繊維状物からなる群より選ばれる少くとも一種の導電性充填材(C) ０．５〜３０重量％を含有する合成樹脂組成物である。合成樹脂組成物(1) は、所望により、その他の充填材(D) ０〜６０重量％をさらに含有することができる。その他の充填材(D) としては、非導電性の無機充填材が好ましく、特に、ガラス繊維などの非導電性の無機繊維状充填材、並びにタルク、炭酸カルシウムなどの非導電性の非繊維状無機充填材が好ましい。各成分の割合は、合成樹脂組成物全量基準であり、合計で１００重量％となる。
【００５４】
合成樹脂組成物(1) の体積抵抗率は、半導電性領域である１０5 〜１０13Ω・ｃｍであることが、その用途との関連で好ましい。
【００５５】
合成樹脂組成物(1) 中での合成樹脂(A) の割合は好ましくは４６〜９８．５重量％である。多くの場合、合成樹脂(A) の割合が４６〜９７重量％の範囲で特に良好な結果を得ることができる。合成樹脂の割合が大き過ぎると、体積抵抗率を充分に低くすることができず、所望の半導電性領域の体積抵抗率を有する合成樹脂組成物を得ることが困難になる。合成樹脂の割合が小さ過ぎると、体積抵抗率が低くなりすぎて、所望の半導電性領域の体積抵抗率を有する合成樹脂組成物を得ることが困難になる。
【００５６】
合成樹脂組成物(1) 中での炭素前駆体(B) の割合は、好ましくは１〜３５重量％、より好ましくは３〜３０重量％である。合成樹脂組成物(1) においては、多くの場合、炭素前駆体(B) の割合が３〜１５重量％程度と小さくても、所望の体積抵抗率を安定して得ることが可能である。炭素前駆体(B) の割合が大き過ぎると、合成樹脂組成物の体積抵抗率が低くなりすぎ、体積抵抗率を１０5 〜１０13Ω・ｃｍの範囲内に制御することが困難になる。炭素前駆体(B) の割合が小さ過ぎると、合成樹脂組成物の体積抵抗率を充分に下げることが困難となるか、体積抵抗率を１０5 〜１０13Ω・ｃｍの範囲内に制御することが困難となる。
【００５７】
合成樹脂組成物(1) 中での導電性充填材(C) の配合割合は、好ましくは０．５〜２５重量％、より好ましくは０．５〜１４重量％である。導電性充填材(C) の配合割合の下限は、１重量％が特に好ましい。導電性充填材(C) の配合割合が大き過ぎると、合成樹脂組成物の体積抵抗率が低くなりすぎ、体積抵抗率を１０5 〜１０13Ω・ｃｍの範囲内に制御することが困難となる。導電性充填材の配合割合が小さ過ぎると、合成樹脂組成物の体積抵抗率を充分に下げることが困難となるか、体積抵抗率を１０5 〜１０13Ω・ｃｍの範囲内に制御することが困難となる。
【００５８】
その他の充填材(D) を配合する場合には、その配合割合は、合成樹脂組成物の全量基準で、好ましくは１〜５０重量％、より好ましくは５〜５０重量％である。その他の充填材(D) を配合することにより、合成樹脂組成物の機械的物性や耐熱性等を改善することができる。
【００５９】
本発明の合成樹脂組成物(1) において、体積抵抗率を半導電性領域の所望の値に厳密に制御するには、非繊維状導電性充填材(C) の割合をできるだけ小さくすることが望ましい。
【００６０】
この観点から、合成樹脂(A) ４６〜９８．５重量％、炭素前駆体(B) １〜４０重量％、及び導電性充填材(C) ０．５〜１４重量％を含有する合成樹脂組成物が好ましい。また、本発明の合成樹脂組成物(1) において、炭素前駆体(B) 及び導電性充填材(C) の割合を共に小さくすることが可能である。この場合、炭素前駆体(B) の割合を３〜１５重量％程度にまで小さくすることができる。さらに、炭素前駆体(B) 及び導電性充填材(C) の合計割合を好ましくは３０重量％以下、より好ましくは２５重量％以下にまで低減することも可能である。
【００６１】
＜合成樹脂組成物(2) ＞
合成樹脂組成物(2) は、合成樹脂(A) ４６〜９８．５重量％、体積抵抗率が１０2 〜１０10Ω・ｃｍの炭素前駆体(B) １〜４０重量％、及び体積抵抗率が１０2 Ω・ｃｍ未満の炭素繊維(E) ０．５〜１４重量％を含有する合成樹脂組成物である。本発明の合成樹脂組成物(2) には、所望により、その他の充填材(D) ０〜６０重量％をさらに含有することができる。その他の充填材(D) としては、非導電性の無機充填材が好ましく、特に、ガラス繊維などの非導電性の無機繊維状充填材、並びにタルク、炭酸カルシウムなどの非導電性の非繊維状無機充填材が好ましい。各成分の割合は、合成樹脂組成物全量基準であり、合計で１００重量％となる。
【００６２】
合成樹脂組成物(2) の表面抵抗率は、１０5〜１０12Ωであることが、用途との関連で好ましい。
【００６３】
合成樹脂組成物(2) 中での合成樹脂(A) の割合は、好ましくは５１〜９４重量％、より好ましくは５７〜９０重量％、特に好ましくは６０〜８５重量％である。合成樹脂(A) の割合が大き過ぎると、成形物の表面抵抗率を所望の程度にまで低くすることが困難である。合成樹脂(A) の割合が小さ過ぎると、炭素前駆体や炭素繊維の割合が多くなり、その結果、成形物の表面抵抗率が低くなりすぎる。
【００６４】
合成樹脂組成物(2) 中での炭素前駆体(B) の含有量は、好ましくは５〜３５重量％、より好ましくは８〜３０重量％、特に好ましくは１０〜３０重量％である。炭素前駆体(B) の割合が大きすぎると、成形物の表面抵抗率が低くなりすぎて、表面抵抗率を特にキャリアとして好適な１０5〜１０12Ωの範囲内に制御することが困難となる。炭素前駆体(B) の割合が小さすぎると、成形物の表面抵抗率を充分に下げることが困難となるか、あるいはキャリアとして好適な表面抵抗率の範囲内に制御することが困難となる。
【００６５】
合成樹脂組成物(2) 中での炭素繊維(E) の割合は、好ましくは１〜１４重量％、より好ましくは２〜１３、特に好ましくは５〜１０重量％である。炭素繊維(E) の割合が大きすぎると、成形物の表面抵抗率が低くなりすぎて、キャリアとして好適な表面抵抗率の範囲内に制御することが困難となる。
【００６６】
また、合成樹脂組成物(2) 中での炭素繊維(E) の割合が大きすぎると、ウェーハキャリアなどの成形物に成形した場合、場所による表面抵抗率のバラツキが大きくなる傾向が現れる。合成樹脂組成物(2) を成形して得られる成形物は、安定した帯電特性などを示す上で、場所による表面抵抗率のバラツキが極めて小さいことが望ましい。当該成形物の表面抵抗率の測定（測定法は後記）において、最大表面抵抗率ΩL と最小表面抵抗率ΩS との比（ΩL ／ΩS ）は、好ましくは１０未満、より好ましくは６．５以下、特に好ましくは６以下であることが、安定した諸特性を示す上で望ましい。
【００６７】
炭素繊維(E) の割合が小さすぎると、成形物の表面抵抗率を充分に下げることが困難となるか、特にキャリアとして好適な表面抵抗率の範囲内に制御することが困難となる。また、炭素繊維(E) の割合が少なすぎると、クリープ特性、弾性率、強度等の機械的性質の改善効果が小さい。
【００６８】
＜製造方法＞
本発明の合成樹脂組成物(1) 及び(2) は、一般に合成樹脂組成物の調製に用いられる設備と方法により製造することができる。例えば、各原料成分をヘンシェルミキサー、タンブラー等により予備混合し、必要があればガラス繊維等の充填材や添加剤を加えてさらに混合した後、１軸または２軸の押出機を使用して混練し、押し出して成形用ペレットとすることができる。必要成分の一部をマスターバッチとしてから残りの成分と混合する方法、また、各成分の分散性を高めるために、使用する原料の一部を粉砕し、粒径を揃えて混合し溶融押出することも可能である。
【００６９】
８．成形物及び用途
本発明の合成樹脂組成物(1) 及び(2) は、射出成形や押出成形などの一般的な溶融成形加工法により、例えば、シート、フィルム、チューブ、容器、その他各種形状の成形物に成形加工することができる。本発明の合成樹脂組成物を成形して得られる成形物は、静電気の制御、帯電防止、電磁波シールド、塵埃吸着防止などが要求される広範な分野に好適に適用することができる。
【００７０】
特に本発明の合成樹脂組成物(1) を用いると、体積抵抗率の場所によるバラツキが小さな成形物を得ることができる。一方、炭素前駆体と非繊維状導電性充填材の種類や配合割合などを調整することにより、必要に応じて、成形物の外層と内部の体積抵抗率を変化させることができる。例えば、成形物の外層を半導電性領域の体積抵抗率とし、内部を導電性領域（通常、０．１×１０1 Ω・ｃｍ以上、１０5 Ω・ｃｍ未満）の体積抵抗率とすることができる。外層と内部で体積抵抗率が異なる成形物は、例えば、電磁波シールド部材として好適である。もちろん、本発明の合成樹脂組成物(1) を用いて、外層と内部の体積抵抗率がいずれも１０5 〜１０13Ω・ｃｍの成形物を得ることができる。
【００７１】
本発明の合成樹脂組成物(2) は、特に半導電性領域の表面抵抗率が要求される広範な分野において、各種成形物として好適に使用することができる。
【００７２】
本発明の合成樹脂組成物及び成形物の具体的な用途としては、電気電子分野では、例えば、トートビン、ウェーハボート、ウェーハキャリア、ウェーハカセット、ＩＣチップトレイ、ＩＣチップキャリア、ＩＣ搬送チューブ、ＩＣカード、テープ及びリールパッキング、各種ケース、保存用トレイ、保存用ビン、搬送装置部品、磁気カードリーダー、コンピュータハウジング、モデムハウジング、モニターハウジング、ＣＲ−ＲＯＭハウジング、コネクター、コンピュータスロット、ＨＤキャリア、ＭＲヘッドキャリア、ＧＭＲヘッドキャリア、ＨＳＡキャリア、ＨＤＤのＶＣＭ、液晶パネルキャリアなどが挙げられる。
【００７３】
ＯＡ機器分野では、電子写真複写機や静電記録装置などの画像形成装置における帯電ロール、帯電ベルト、除電ベルト、転写ロール、転写ベルト、現像ロールなどの帯電部材；記録装置用転写ドラム、ブッシュ、紙及び紙幣搬送部品、紙送りレール、フォントカートリッジ、インクリボンキャニスター、ガイドピン、トレー、ローラー、ギア、スプロケット、プリンターハウジング、コネクターなどが挙げられる。
【００７４】
通信機分野では、携帯電話部品、ペーガー、セルラーホーン部品、各種摺動材などが挙げられる。
【００７５】
自動車分野では、内装材、アンダーフード、電子電気機器ハウジング、ガスタンクキャップ、燃料フィルタ、燃料ラインコネクタ、燃料ラインクリップ、燃料タンク、機器ビージル、ドアハンドル、燃料ライン、その他の各種部品などが挙げられる。
【００７６】
その他の分野では、電線及び電力ケーブル被覆材、電線支持体、電波吸収体、床材、カーペット、防虫シート、パレット、靴底、テープ、ブラシ、送風ファン、面状発熱体、ポリスイッチなどが挙げられる。
【００７７】
特に、本発明の合成樹脂組成物(2) は、ウェーハ、半導体素子（ＩＣ、ＬＳＩなど）、電子部品（半導体ディバイス、回路部品、機能部品など）、情報記録媒体（磁気ディスク、光ディスクなど）などを搬送または保管するためのキャリアとしての用途に好適である。キャリアの形状、大きさなどは、それぞれの具体的な用途に応じて適宜定めることができる。具体例としては、例えば、キャリアボックスなどの単段・単層容器状、多段・多層の容器状、トレー状、シート状などの成形物を挙げることができる。
【実施例】
【００７８】
以下に実施例、参考例及び比較例を挙げて、本発明についてより具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。
なお、物性の測定方法は、以下に示すとおりである。
【００７９】
（１）体積抵抗率
体積抵抗率が１０8 Ω・ｃｍ以上の場合は、ＪＩＳ Ｋ６９１１に準拠し、印加電圧１００Ｖで測定した。体積抵抗率が１０8 Ω・ｃｍ未満の場合は、ＪＩＳ Ｋ７１９４（導電性プラスチックの４深針法により抵抗率測定試験法）に準拠して測定した。
【００８０】
成形物の外層の体積抵抗率は、射出成形物（１３０ｍｍ×１００ｍｍ×３ｍｍ；平板）をそのまま用いて測定し、成形物の内部の体積抵抗率の測定は、厚み方向の両サイドから約１ｍｍずつ削った残りの厚み約１ｍｍの平板について測定した。
【００８１】
（２）表面抵抗率
試料の表面抵抗率が１０6 Ω以上の場合は、ＪＩＳ−Ｋ６９１１に準拠し、定電圧器（菊水社製３００−１Ａ型）、電流計（ケースレー社製６１６型）及び試料セル（横河・ヒューレトパッカード社製１６０８Ａ型）を用い、印加電圧１００Ｖで測定した。試料の表面抵抗率が１０6 Ω未満の場合は、ＪＩＳ−Ｋ７１９４に準拠し、三菱化学社製ロレスターＵＰを用いて測定した。
【００８２】
ウェーハキャリアの表面抵抗率の測定は、三菱化学社製ハイレスターＵＰ及び微小サンプル用プローブ（ガード電極直径１０ｍｍ：ＵＲ−ＳＳプローブ）を用い、印加電圧５００Ｖで測定した。測定は、成形物上の１０点について行い、最大と最小の表面抵抗率を示す。
【００８３】
（３）曲げ弾性率
ＡＳＴＭ Ｄ７９０に準拠して、曲げ弾性率を測定した。
【００８４】
［製造例１］炭素前駆体Ｂ1 の製造
軟化点２１０℃、キノリン不溶分１重量％、Ｈ／Ｃ原子比０．６３の石油系ピッチ６８ｋｇとナフタレン３２ｋｇとを、攪拌翼のついた内容積３００Ｌの耐圧容器に仕込み、１９０℃に加熱して溶解混合した後、８０〜９０℃に冷却して押出し、直径が約５００μｍの紐状成形体を得た。
【００８５】
次いで、この紐状成形体を長さと直径の比が約１．５になるように粉砕し、得られた粉砕物を９３℃に加熱した０．５３％のポリビニルアルコール（ケン化度８８％）水溶液中に投下し、攪拌分散した後、冷却して、球状ピッチを得た。さらに、濾過を行って水分を除去し、球状ピッチの約６倍量のｎ−ヘキサンでピッチ成形体中のナフタレンを抽出除去した。
【００８６】
このようにして得られた球状ピッチを、加熱空気を通じながら、２６０℃で１時間保持して酸化処理を行い酸化ピッチを得た。この酸化ピッチを窒素気流中で５８０℃で１時間処理した後、粉砕し、平均粒径が約２５μｍの炭素前駆体粒子を得た。このようにして得られた炭素前駆体粒子の炭素含有量は、９１．０％であった。
【００８７】
この炭素前駆体の体積抵抗率を調べるために、酸化ピッチを粉砕し、次いで、目開き約１００μｍのメッシュを用いて、１００μｍ以上の粒子をふるい分けて除去した。この粉砕酸化ピッチ粉末１３ｇを、断面積８０ｃｍ2 の円筒金型に充填し、圧力１９６ＭＰａで成形して成形体を得た。この成形体を窒素気流中で上述の炭素前駆体粒子の製造方法における熱処理温度と同一温度である５８０℃で１時間熱処理して、炭素前駆体の体積抵抗率測定用試料を得た。この試料について、ＪＩＳ Ｋ７１９４に準拠して、体積抵抗率を測定したところ、３×１０7 Ω・ｃｍであった。
【００８８】
［製造例２］炭素前駆体Ｂ2 の製造方法
製造例１の炭素前駆体Ｂ1 の製造方法と同様にして得た球状ピッチ成形体を、加熱空気を通じながら、２６０℃で１時間保持して酸化処理を行い、酸化ピッチを得た。この酸化ピッチを窒素気流中で６８０℃で１時間熱処理した後、粉砕し、平均粒子径が約２２μｍの炭素前駆体粒子とした。この炭素前駆体粒子の炭素含有量は、９５．０％であった。
【００８９】
この炭素前駆体の体積抵抗率を調べるために、酸化ピッチを粉砕し、次いで、目開き約１００μｍのメッシュを用いて、１００μｍ以上の粒子をふるい分けて除去した。この粉砕酸化ピッチ粉末１３ｇを、断面積８０ｃｍ2 の円筒金型に充填し、圧力１９６ＭＰａで成形して成形体を得た。この成形体を窒素気流中で上述の炭素前駆体粒子の製造方法における熱処理温度と同一温度である６８０℃で１時間熱処理して、炭素前駆体の体積抵抗率測定用試料を得た。この試料について、ＪＩＳ Ｋ７１９４に準拠して、体積抵抗率を測定したところ、２×１０4 Ω・ｃｍであった。
【００９０】
［製造例３］炭素前駆体Ｂ3 の製造方法
製造例１の炭素前駆体Ｂ1 の製造方法と同様にして得た球状ピッチ成形体を、加熱空気を通じながら、２６０℃で１時間保持して酸化処理を行い、酸化ピッチを得た。この酸化ピッチを窒素気流中で８００℃で１時間熱処理した後、粉砕し、平均粒子径が約２７μｍの炭素前駆体粒子とした。この炭素前駆体粒子の炭素含有量は、９８．０％であった。
【００９１】
この炭素前駆体の体積抵抗率を調べるために、酸化ピッチを粉砕し、次いで、目開き約１００μｍのメッシュを用いて、１００μｍ以上の粒子をふるい分けて除去した。この粉砕酸化ピッチ粉末１３ｇを、断面積８０ｃｍ2 の円筒金型に充填し、圧力１９６ＭＰａで成形し成形体を得た。この成形体を窒素気流中で上述の炭素前駆体粒子の製造方法における熱処理温度と同一温度である８００℃で１時間熱処理して、炭素前駆体の体積抵抗率測定用試料を得た。この試料について、ＪＩＳ Ｋ７１９４に準拠し体積抵抗率を測定したところ、５×１０-1Ω・ｃｍであった。
【００９２】
［製造例４］炭素前駆体Ｂ4 の製造方法
製造例１と同様にして、炭素含有量が９１．０％の炭素前駆体粒子を得た。この炭素前駆体粉末１３％を、断面積８０ｃｍ2 の円筒金型に充填し、圧力１９６ＭＰａで成形し、成形体を得た。この試料について、ＪＩＳ−Ｋ７１９４に準拠して体積抵抗率を測定したところ、５×１０7Ω・ｃｍであった。
【００９３】
［実施例１〜１１、及び比較例１〜６］
表１に示す各成分（数値は重量％）をヘンシェルミキサーで均一にドライブレンドし、４５ｍｍφの２軸混練押出機（池貝鉄鋼社製ＰＣＭ−４５）へ供給し、溶融押出を行い、ペレットを作製した。得られたペレットを真空乾燥した後、射出成形機（東芝機械社製ＩＳ−７５）に供給し、射出成形して、体積抵抗率測定用の平板（１３０ｍｍ×１００ｍｍ×３ｍｍ）を作成した。結果を表１及び表２に示す。
【００９４】
【表１】
【００９５】
【表２】
【００９６】
（脚注）
(1) ＰＰＳ：ポリフェニレンスルフィド（呉羽化学工業社製、フォートロンＫＰＳ Ｗ２０５）
(2) ＰＢＴ：ポリブチレンテレフタレート（ポリプラスチックス社製、ジュラネックス３３００）
(3) ＰＯＭ：ポリオキシメチレン（ポリプラスチックス社製、ジュラコンＭ１４０；ポリアセタール）
(4) ＰＣ：ポリカーボネート（日本ジーイープラスチックス社製、レキサンＳＰ１１１０）
(5) ＰＰ：ポリプロピレン（グランドポリマー社製、Ｊ１０７Ｗ）
(6) ＰＥ：ポリエチレン（日本ポリケム社製、ノバテックＬＪ８０１Ｎ）
(7) 黒鉛：鱗状黒鉛（日本黒鉛工業社製、ＣＢ−１５０；体積抵抗率１×１０-2Ω・ｃｍ）
(8) カーボンブラックＡ：ＤＢＰ吸油量１８０ｍｌ／１００ｇ（電気化学工業社製、デンカブラック粉状品；体積抵抗率１×１０-2Ω・ｃｍ）
(9) カーボンブラックＢ：ＤＢＰ吸油量５００ｍｌ／１００ｇ（ライオン社製、ケッチェンブラックＥＣ６００ＪＤ；体積抵抗率１×１０-2Ω・ｃｍ）
(10)ガラスファイバー：直径１３μｍ（日本電気硝子社製）
(11)タルク：松村産業株式会社、クラウンタルクＤＲ
(12)炭酸カルシウム：白石工業社製、ホワイトンＰ３０
【００９７】
表１の実施例１〜３の結果から明らかなように、炭素前駆体(B) と導電性充填材(C) とを併用し、かつ、導電性充填材の種類と配合割合を選択することにより、成形物の外層（表面部分）と内部と体積抵抗率をほぼ同様にしたり（実施例１）、内部の体積抵抗率を小さくしたり（実施例２〜３）することができる。特に、ＤＢＰ吸油量が大きい導電性カーボンブラックを添加すると（実施例３）、成形物の外層の体積抵抗率を半導電性領域に維持しつつ、内部の体積抵抗率を導電性領域に近付けることができる。したがって、本発明によれば、成形物の外層と内部の体積抵抗率を所望の範囲内に制御することが可能である。
【００９８】
実施例１と実施例４を対比すると、体積抵抗率が異なる炭素前駆体を使用することにより、成形物の体積抵抗率の高低を制御することができる。実施例４〜６を見ると、炭素前駆体(B) の割合が変化しても、合成樹脂組成物の体積抵抗率は、あまり変化せずに安定していることがわかる。実施例７〜１１は、合成樹脂の種類を変化させても、体積抵抗率が安定で均一な合成樹脂組成物及び成形物の得られることを示している。
【００９９】
表２の比較例１の結果から明らかなように、炭素前駆体のみを充填しても、合成樹脂組成物の体積抵抗率は、ほとんど低下しない。比較例２の結果からは、ＤＢＰ吸油量が高いカーボンブラックを充填した場合、たまたま成形物外層の体積抵抗率が２Ｅ＋０８（＝２×１０8 ）Ω・ｃｍとなっても、成形物内部の体積抵抗率は、低いものしかできない。つまり、成形物の外層と内部とで同程度の体積抵抗率を得ることができない。比較例６は、合成樹脂の種類をＰＰＳからＰＢＴにかえても、比較例２と同様の結果が得られることを示している。これらの比較例２及び６の合成樹脂組成物は、後の表３の比較例７〜８に示すように、射出成形条件のわずかの変化により、成形物（外層）の体積抵抗率が大幅に変動するものである。
【０１００】
表２の比較例３及び４の結果からは、黒鉛だけの充填では、黒鉛の充填量の変化に対する合成樹脂組成物の体積抵抗率の変化が急激であり、体積抵抗率を精密に制御することが困難であることがわかる。比較例５の結果からは、炭素前駆体の体積抵抗率が低すぎると、合成樹脂組成物の体積抵抗率を半導電性領域に制御できないことがわかる。
【０１０１】
［実施例１２〜１３、及び比較例７〜８］
前記の実施例１、実施例７、比較例２、及び比較例６の各合成樹脂組成物について、表３に示すように、射出成形時の射出速度を変えて体積抵抗率測定用平板を作成し、体積抵抗率（外層）を測定した。結果を表３に示す。
【０１０２】
【表３】
【０１０３】
表３に示された実験結果から明らかなように、本発明の合成樹脂組成物を用いた場合（実施例１２〜１３）は、成形物の体積抵抗率は、射出成形条件にほとんど依存せず安定しているが、導電性カーボンブラックのみの充填で製造した合成樹脂組成物を用いた場合（比較例７〜８）には、射出条件が変化すると、成形物の体積抵抗率が大きく変動することがわかる。
【０１０４】
［参考例１〜６、比較例９〜１２］
表４に示す配合処方（数値は重量％）に基づいて、合成樹脂、炭素前駆体、炭素繊維、及びカーボンブラックの各成分をタンブラーミキサーで均一にドライブレンドした後、４５ｍｍφの２軸混練押出機（磯貝鉄鋼社製ＰＣＭ−４５）へ供給し、溶融押出を行ってペレットを調製した。得られたペレットを乾燥した後、射出成形機（東芝機械社製ＩＳ−７５）により、表面抵抗率測定用の平板及び曲げ弾性率測定用の試験片を作成し、表面抵抗率及び曲げ弾性率を測定した。さらに、このペレットを用いて、３３２ｍｍ×３１０ｍｍ×３０１ｍｍのウェーハキャリアを射出成形し、表面抵抗率を測定した。結果を表４に示す。
【０１０５】
【表４】
【０１０６】
（脚注）
(1) ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）：ジュラネックス２００２（ポリプラスチックス社製）
(2) ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）：フォートロンＫＰＳ Ｗ２１４（呉羽化学工業社製）
(3) ＰＰ（ポリプロピレン）：Ｊ１０９ＮＷ（グランドポリマー社製）
(4) ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体：Ｐ−６３（旭硝子社製）
(5) ＰＣ（ポリカーボネート）：ＣＡＲＩＢＲＥ３５１−１５（住友ダウ社製）
(6) ＰＥＥＫ（ポリエーテルケトン）：４５０Ｐ（ＶＩＣＴＲＥＸ社製）
(7) カーボンブラック：ケッチェンブラックＥＣ６００ＪＤ、ＤＢＰ吸油量５００ｍｌ／１００ｇ（ライオン社製）
(8) ＰＡＮ系炭素繊維：ベスファイトＨＴＡ３０００（東邦レーヨン社製；体積抵抗率１×１０-3Ω・ｃｍ）
【０１０７】
表４の結果から明らかなように、炭素前駆体と炭素繊維を併用すると（参考例１〜６）、１Ｅ＋０７（＝１×１０7 ）〜２Ｅ＋０９（＝２×１０9 ）Ωの狭い範囲で半導電性領域の表面抵抗率を示すとともに、炭素繊維を充填したことにより、曲げ弾性率が５０００ＭＰａ以上を示し、大型ウェーハキャリアなどに要求される剛性を達成していることがわかる。また、これらのキャリアは、その上のどの点における表面抵抗率も実質的に同一で、部分的に高抵抗の箇所がないために、空気中を浮遊している塵埃などを吸着することがない。もちろん、これらのキャリアは、半導体素子などを破壊するおそれもない。
【０１０８】
これに対して、合成樹脂に炭素繊維のみを含有させた場合（比較例９〜１０）には、炭素繊維の含有量の僅かの差で表面抵抗率が極端に変化する。したがって、所望の表面抵抗率を有する成形物を安定して得ることが困難である。また、これらのキャリア上には、表面抵抗率のバラツキが見られ、この点でも実用上問題がある。
【０１０９】
また、合成樹脂に導電性カーボンブラックのみを含有させた場合（比較例１１〜１２）には、導電性カーボンブラックの含有量の僅かの差で表面抵抗率が極端に変化する。したがって、所望の表面抵抗率を有する成形物を安定して得ることが困難である。しかも、曲げ弾性率が３０００ＭＰａ以下であり、大型ウェーハキャリアなどに要求される剛性を確保することができない。これらのキャリア上には、表面抵抗率のバラツキが見られ、この点でも実用上問題がある。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明によれば、体積抵抗率を半導電性領域内の所望の値に厳密に制御することが可能で、かつ、体積抵抗率の再現性が良好であり、さらには、溶融成形による体積抵抗率の変動が少ない合成樹脂組成物が提供される。本発明によれば、必要に応じて、成形物の外層と内部とで体積抵抗率を所望の範囲内で異なるように制御することができる合成樹脂組成物が提供される。本発明によれば、このような合成樹脂組成物を成形してなる成形物が提供され、静電気の制御、帯電防止、電磁波シールド、塵埃吸着防止などが要求される広範な分野に好適に適用することができる。
【０１１１】
また、本発明によれば、表面抵抗率を半導電性領域の所望の値に制御することが可能で、かつ、表面抵抗率の再現性が良好であり、さらには、機械的特性に優れ、不純物の滲み出しも極めて少ない合成樹脂組成物が提供される。本発明の合成樹脂組成物を成形して得られる成形物は、表面抵抗率が半導電性領域にあり、機械的物性に優れ、不純物の滲み出しが極めて少ないものである。本発明の合成樹脂組成物は、特に表面抵抗率が１０5 〜１０12Ωの範囲にあり、機械的物性に優れ、かつ、不純物の滲み出しが極めて少ないウェーハキャリアなどのキャリアの成形に好適である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成樹脂(A) ４０〜９８．５重量％、体積抵抗率が１０2 〜１０10Ω・ｃｍの炭素前駆体(B) １〜４０重量％、及び体積抵抗率が１０2 Ω・ｃｍ未満の非繊維状導電性充填材及び金属繊維状物からなる群より選ばれる少くとも一種の導電性充填材(C) ０．５〜３０重量％を含有する合成樹脂組成物。
【請求項２】
合成樹脂(A) が、熱可塑性ポリエステル、ポリアリーレンスルフィド、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアセタール、及びフッ素樹脂からなる群より選ばれる少なくとも一種である請求項１記載の合成樹脂組成物。
【請求項３】
炭素前駆体(B) が、有機物質を不活性雰囲気中で焼成して得られた焼成体である請求項１記載の合成樹脂組成物。
【請求項４】
炭素前駆体(B) が、粒状または繊維状のものである請求項１記載の合成樹脂組成物。
【請求項５】
炭素前駆体(B) の炭素含有量が８０〜９７重量％である請求項１記載の合成樹脂組成物。
【請求項６】
導電性充填材(C) が、黒鉛及び導電性カーボンブラックからなる群より選ばれる少なくとも一種の導電性充填材である請求項１記載の合成樹脂組成物。
【請求項７】
合成樹脂組成物の体積抵抗率が１０5 〜１０13Ω・ｃｍである請求項１記載の合成樹脂組成物。
【請求項８】
その他の充填材(D) ０〜６０重量％をさらに含有する請求項１記載の合成樹脂組成物。
【請求項９】
その他の充填材(D) が、ガラス繊維、タルク、炭酸カルシウムまたはこれらの混合物である請求項８記載の合成樹脂組成物。
【請求項１０】
合成樹脂(A) ４６〜９８．５重量％、体積抵抗率が１０2 〜１０10Ω・ｃｍの炭素前駆体(B) １〜４０重量％、及び体積抵抗率が１０2 Ω・ｃｍ未満の導電性充填材(C) ０．５〜１４重量％を含有する請求項１記載の合成樹脂組成物。
【請求項１１】
前記請求項１〜１０のいずれか１項に記載の合成樹脂組成物を成形してなる成形物。
【請求項１】
合成樹脂(A) ４０〜９８．５重量％、体積抵抗率が１０2 〜１０10Ω・ｃｍの炭素前駆体(B) １〜４０重量％、及び体積抵抗率が１０2 Ω・ｃｍ未満の非繊維状導電性充填材及び金属繊維状物からなる群より選ばれる少くとも一種の導電性充填材(C) ０．５〜３０重量％を含有する合成樹脂組成物。
【請求項２】
合成樹脂(A) が、熱可塑性ポリエステル、ポリアリーレンスルフィド、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアセタール、及びフッ素樹脂からなる群より選ばれる少なくとも一種である請求項１記載の合成樹脂組成物。
【請求項３】
炭素前駆体(B) が、有機物質を不活性雰囲気中で焼成して得られた焼成体である請求項１記載の合成樹脂組成物。
【請求項４】
炭素前駆体(B) が、粒状または繊維状のものである請求項１記載の合成樹脂組成物。
【請求項５】
炭素前駆体(B) の炭素含有量が８０〜９７重量％である請求項１記載の合成樹脂組成物。
【請求項６】
導電性充填材(C) が、黒鉛及び導電性カーボンブラックからなる群より選ばれる少なくとも一種の導電性充填材である請求項１記載の合成樹脂組成物。
【請求項７】
合成樹脂組成物の体積抵抗率が１０5 〜１０13Ω・ｃｍである請求項１記載の合成樹脂組成物。
【請求項８】
その他の充填材(D) ０〜６０重量％をさらに含有する請求項１記載の合成樹脂組成物。
【請求項９】
その他の充填材(D) が、ガラス繊維、タルク、炭酸カルシウムまたはこれらの混合物である請求項８記載の合成樹脂組成物。
【請求項１０】
合成樹脂(A) ４６〜９８．５重量％、体積抵抗率が１０2 〜１０10Ω・ｃｍの炭素前駆体(B) １〜４０重量％、及び体積抵抗率が１０2 Ω・ｃｍ未満の導電性充填材(C) ０．５〜１４重量％を含有する請求項１記載の合成樹脂組成物。
【請求項１１】
前記請求項１〜１０のいずれか１項に記載の合成樹脂組成物を成形してなる成形物。
【公開番号】特開２０１１−６７０７（Ｐ２０１１−６７０７Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２８１９４（Ｐ２０１０−２２８１９４）
【出願日】平成２２年１０月８日（２０１０．１０．８）
【分割の表示】特願２０００−５８６８１０（Ｐ２０００−５８６８１０）の分割
【原出願日】平成１１年１２月８日（１９９９．１２．８）
【出願人】（０００００１１００）株式会社クレハ (477)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月８日（２０１０．１０．８）
【分割の表示】特願２０００−５８６８１０（Ｐ２０００−５８６８１０）の分割
【原出願日】平成１１年１２月８日（１９９９．１２．８）
【出願人】（０００００１１００）株式会社クレハ (477)
【Ｆターム（参考）】
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