導電性成形体及びその製造方法
【課題】極細導電繊維の添加量を少なくしても良好な導電性を発揮することができる導電性成形体、およびその製造方法を提供することにある。
【解決手段】基材の少なくとも片面に、カーボンナノチューブなどの極細導電繊維３を含んだ導電層２が形成させ、当該導電層２に含まれる極細導電繊維３の含有濃度を表面側ほど高くした導電性成形体Ｐとする。この極細導電繊維３は一部が導電層２より突出していることが好ましい。このような導電性成形体Ｐは、基材１の片面に樹脂塗液を塗布し、さらに極細導電繊維３を含んだ繊維分散塗液を塗布することで製造することができる。
【解決手段】基材の少なくとも片面に、カーボンナノチューブなどの極細導電繊維３を含んだ導電層２が形成させ、当該導電層２に含まれる極細導電繊維３の含有濃度を表面側ほど高くした導電性成形体Ｐとする。この極細導電繊維３は一部が導電層２より突出していることが好ましい。このような導電性成形体Ｐは、基材１の片面に樹脂塗液を塗布し、さらに極細導電繊維３を含んだ繊維分散塗液を塗布することで製造することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に導電層を有する導電性成形体、特に透明性を向上させた導電性成形体、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体製造工場や液晶製造工場や食品工場や薬品工場などのクリーンルーム、装置カバー、機械カバー、パーティションなどのように、透視が必要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として、本出願人は、透明な熱可塑性樹脂基板の表面に、曲がりくねって絡み合う長炭素繊維を含んだ透明で表面抵抗率１０１２Ω／□未満の制電層を形成してなる制電性透明樹脂板を提案した（特許文献１）。この制電性透明樹脂板は、表面抵抗率のバラツキが少なく、適度な制電性を有し、透明性も良好なものであった。
さらに、本出願人は、透明な熱可塑性樹脂基板の表面に、カーボンナノチューブが１本ずつ分離した状態で若しくは複数本集まって束になったものが１束ずつ分離した状態で制電層の熱可塑性樹脂中に分散して互いに接触している表面抵抗率１０２〜１０８Ω／□の制電性透明樹脂板を提案した（特許文献２）。この制電性透明樹脂板は、カーボンナノチューブの分散が非常に良好であり、透明性に優れたものであった。
【特許文献１】特開２００１−６２９５２号公報
【特許文献２】特開２００４−２３０６９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の制電性透明樹脂板は、長炭素繊維が曲がりくねって絡み合った状態で制電層中に含有されているため、長炭素繊維の分散性が悪く、それ故、制電層の長炭素繊維の含有量をある程度多くしなければ、制電性を発揮する表面抵抗率とすることができないという問題があった。
また、上記特許文献２は、カーボンナノチューブの分散が良好であるために、特許文献1よりも少ないカーボンナノチューブの含有量で制電性乃至導電性に必要な表面抵抗率を得ることができるが、制電層中に均一に分散した状態であるために制電性乃至導電性に寄与するカーボンナノチューブの割合が少なく、ある程度以上のカーボンナノチューブを含有させる必要があった。
本発明は上記の問題に対処するためになされたもので、その目的とするところは、極細導電繊維の含有量を少なくしても良好な導電性を発揮することができる導電性成形体およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の導電性成形体は、基材の少なくとも片面に極細導電繊維を含んだ導電層が形成された成形体であって、導電層の極細導電繊維の含有濃度が表面側ほど高くなっていることを特徴とするものである。
【０００６】
本発明の導電性成形体において、極細導電繊維の一部が表面より突出して若しくは表面に露出して導電層を形成していることが好ましい。また、極細導電繊維がカーボンナノチューブであって、当該カーボンナノチューブ が１本ずつ分離した状態で分散し、もしくは、複数本集まって束になったものが１束ずつ分離した状態で分散し、上記導電層に含まれていることも好ましい。
【０００７】
また、本発明の導電性成形体の製造方法は、基材の少なくとも片面に合成樹脂よりなる樹脂塗液を塗布して樹脂層を形成し、当該樹脂層の上に極細導電繊維を含んだ繊維分散塗液を塗布して、極細導電繊維の一部若しくは全部を前記樹脂層に埋入させて、極細導電繊維の含有濃度が表面側ほど高くなった導電層を形成することを特徴とするものである。
本発明の導電性成形体の製造方法において、導電層の表面から圧を加えて極細導電繊維の埋入を助長させることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の導電性成形体は、導電層中の極細導電繊維の含有濃度が表面側ほど高くなっているので、表面側の極細導電繊維がお互いに接触し易く、表面抵抗率に寄与する極細導電繊維の割合が均一分散した導電層に比べて多くなり、少ない極細導電繊維で必要な表面抵抗率が得られ、透明性も高めることができる。特に、極細導電繊維が表面から突出若しくは表面に露出していると、この突出若しくは露出した極細導電繊維が直接表面抵抗率の低下に寄与するので、より少量で低抵抗の高透明導電性成形体とすることができる。一方、導電層の奥部側は極細導電繊維の含有濃度が低いので、基材との接合密着が効率良くなされる。
【０００９】
さらに、極細導電繊維がカーボンナノチューブであって、これが１本ずつ若しくは１束ずつ分離して分散していると、カーボンナノチューブ相互の接触機会が多くなるので、少ないカーボンナノチューブの含有量で必要な接触が得られ、低抵抗の導電性成形体とすることもできるし、高透明の導電性成形体とすることもできる。
【００１０】
また、本発明の導電性成形体の製造方法は、樹脂層の上から極細導電繊維含有の繊維分散塗液を塗布し埋入させて導電層を形成するので、導電層の表面側は繊維分散塗液が固化して極細導電繊維の含有濃度が高くなり、導電層の内側は繊維分散塗液の一部若しくは全部は樹脂層と混合したり或は樹脂層を溶解して浸透したりして、極細導電繊維の一部若しくは全部が樹脂層に埋入されるものの、内側程繊維分散塗液との混合若しくは浸透が少なくなって含有濃度が低くなり、含有濃度が傾斜した導電性成形体とすることができる。そして、極細導電繊維は全部若しくは一部が樹脂層に埋入されるので、その脱落を防止することができる。
【００１１】
そして、導電層に表面から圧を加えると、導電層の表面に残っている極細導電繊維が導電層表面に圧着されて、その一部が表面部分に埋入して脱落を効率良く防止することができるし、しかも、極細導電繊維は導電層の表面部分に残るので表面抵抗率の低下に寄与し、低抵抗で脱落防止を兼備した導電性成形体を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳述するが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
図１は本発明の導電性成形体の一実施形態を示す一部拡大断面図である。
【００１３】
この導電性成形体Ｐは、板状をなした導電性板状成形体Ｐ１であって、合成樹脂やガラスなどよりなる基材１の片面に、極細導電繊維３を含んだ導電層２を積層形成したものである。なお、導電層２は基材１の両面に設けてもよい。
【００１４】
基材１には、熱可塑性樹脂、熱や紫外線や電子線や放射線などで硬化する硬化性樹脂などの樹脂材、ガラス材、セラミック材、無機材などが使用される。これらの中で、透明性を有する導電性板状成形体Ｐ１を得るためには、透明な熱可塑性樹脂や透明な硬化性樹脂からなる樹脂材やガラス材が好ましく使用される。
【００１５】
前記透明熱可塑性樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、環状ポリオレフィ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、ニトロセルロース、トリアセチルセルロース等のセルロース系樹脂、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、ポリビニルアルコール、これらの樹脂の共重合体樹脂、これらの樹脂の混合樹脂などが使用され、前記透明硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂などが使用される。また、ガラスも透明性が良いので好ましく用いられる。
【００１６】
その中でも、厚さが３ｍｍのときの全光線透過率が８０％以上、好ましくは８５％以上を有し、ヘーズ値が５％以下、好ましくは２％以下を有するような樹脂或はガラスからなる基材１が好ましく使用される。
また、基材１が合成樹脂で作製される場合は、これに可塑剤、安定剤、紫外線吸収剤、抗酸化剤などが適宜配合され、成形性、熱安定性、耐候性等が高められる。
そして、基材１の厚さは、用途に応じた厚さとすればよいが、通常は０．０１〜１０ｍｍ程度の厚さの基材１が使用される。
【００１７】
この基材１の片面に形成された導電層２は、極細導電繊維３からなる層であり、その表面抵抗率が１００〜１０１２Ω／□となるようにしてある。図１においては、導電層２は、極細導電繊維３と合成樹脂とから形成されている。この合成樹脂としては、前記の基材１と同種か或は相溶性のある異種の合成樹脂が好ましく使用される。特に、透明な導電層２を形成するには前記の透明合成樹脂が使用される。
【００１８】
一方、導電層２に含まれる前記極細導電繊維３は、導電層２の表面側ほど含有濃度が高くなった状態で、凝集することなく分散して互いに接触して導電層内に含有されている。即ち、極細導電繊維３は絡み合うことなく１本ずつ分離した状態で、若しくは、複数本集まって束になったものが１束ずつ分離した状態で、分散して互いに接触していることが好ましく、導電層２が上記分散状態の極細導電繊維３で形成されていると、導電層２を透明とすることが容易である。
【００１９】
極細導電繊維３は、図１に示すように、導電層２の表面側ほど、その含有濃度が高くなるように含有されている。即ち、極細導電繊維３は導電層３の表面で最も含有濃度が高く、基材１側に行くに従って濃度が減少し、基材１近傍の導電層２には繊維３は殆ど含有されていない。このように傾斜した含有濃度であると、含有濃度の高い導電層2の表面側の極細導電繊維３は、お互いがより良好に接触して表面抵抗率を効率的に低下させ、含有濃度の低い即ち樹脂の濃度が高い基材１側は基材１に良好に密着・接合する。そのため、導電層２に含有させる全体の極細導電繊維３の量を少なくしても、低抵抗で密着・接合性に優れた導電層２を得ることができる。
【００２０】
このような導電層２は、その厚さを５〜５００ｎｍとし、極細導電繊維３を１〜６００ｍｇ／ｍ２の目付け量で含有させて傾斜濃度とすることが好ましい。さらに好ましい厚さは１０〜４００ｎｍで、目付け量は２０〜５００ｍｇ／ｍ２とすることが望ましい。このような厚さ、目付け量にすることで、その表面抵抗率を１００〜１０１２Ω／□の範囲内で自由にコントロールすることができる。
なお、上記目付け量は、導電層２の表面を電子顕微鏡で観察し、表面面積に占める極細導電繊維の面積割合を測定し、これに厚みと極細導電繊維の比重（極細導電繊維がカーボンナノチューブである場合は、グラファイトの文献値２．１〜２．３の平均値２．２を採用）を掛けることで計算した値である。従って、導電層２に含まれる全体の極細導電繊維３の実際の含有量は、目付け量を最も含有濃度が高い表面で測定した結果に基づき計算した値であるので上記目付け量よりも少なくなるが、該目付け量を上記にしておけば表面抵抗率を１００〜１０１２Ω／□にすることができる。
【００２１】
導電層２に含有される極細導電繊維３の平面から見た好ましい分散状態の模式図を図６に概略的に示す。この図６から理解されるように、極細導電繊維３は多少曲がっているが１本ずつ或は１束ずつ分離し、互いに複雑に絡み合うことなく即ち凝集することなく、単純に交差した状態で導電層２の内部で分散され、それぞれの交点で接触している。このような状態で分散していると、繊維が解れて広範囲に存在しているので、これら繊維同士の接触する機会が著しく増加し、その結果導通して導電性を著しく高めることができるので、極細導電繊維３の量を減少させても必要な導電性を得ることができる。その結果、透明性を阻害する極細導電繊維３の量が少なくなった分だけ透明性が向上するし、導電層２を薄くすることもでき、一層透明性を向上させることができる。なお、極細導電繊維３は一部に絡み合った小さな凝集塊があっても良いが、その大きさは平均径が０．５μｍ以上でないことが好ましい。
【００２２】
このような分散状態であると、導電性板状成形体Ｐ１を折り曲げても極細導電繊維３の曲がった部分が伸びたり、接触交点がずれたりするだけで、該繊維３が切断されたり非接触状態となることがなく、導通性を確保でき表面抵抗率を高くすることが殆どないので、導電性板状成形体Ｐ１を曲げたり、凹凸したりするなどの2次加工をすることができる。
【００２３】
導電層２に含ませる極細導電繊維３としては、カーボンナノチューブやカーボンナノホーン、カーボンナノワイヤ、カーボンナノファイバー、グラファイトフィブリルなどの極細長炭素繊維、白金、金、銀、ニッケル、シリコンなどの金属ナノチューブ、ナノワイヤなどの極細長金属繊維、酸化亜鉛などの金属酸化物ナノチューブ、ナノワイヤなどの極細長金属酸化物繊維などの、直径が０．２〜１００ｎｍで長さが０．１〜２０μｍ、好ましくは長さが０．１〜１０μｍである極細導電繊維が好ましく用いられる。
【００２４】
これらの極細導電繊維３の中でも、カーボンナノチューブは直径が極めて細くて０．２〜８０ｎｍであるので、1本ずつ或は１束ずつ分散させることで該カーボンナノチューブが光透過を阻害することが少なくなり、５５０ｎｍ波長の光線透過率が７５％以上の透明な導電層２を得るうえで特に好ましい。
【００２５】
上記カーボンナノチューブには、多層カーボンナノチューブと単層カーボンナノチューブがあるが、前者の多層カーボンナノチューブは１本ずつ分離した状態で分散しているものが殆どであるが、２〜３層カーボンナノチューブは、束になって分散している場合もある。また、後者の単層カーボンナノチューブは、現在の分離技術では単独で存在することは知られておらず、２本以上が束になった状態で存在し、その束が１束ずつ分離して分散している。なお、本発明では、単層カーボンナノチューブが１本ずつ分離して分散しているものも含まれる。
【００２６】
極細導電繊維３を導電層２に傾斜含有濃度で含ませ、より良好な導電性及び透明性を発現させるには、極細導電繊維３の分散性を高め、さらに作製した塗液の粘度を下げて塗液のレベリング性を向上させ、薄い導電層２を形成することが好ましく、そのためには、分散剤を併用することが好ましい。このような分散剤としては、酸性ポリマーのアルキルアンモニウム塩溶液や３級アミン修飾アクリル共重合物やポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン共重合物などの高分子系分散剤、カップリング剤などが好ましく用いられる。
なお、この導電層２には紫外線吸収剤、表面改質剤、安定剤等の添加剤を適宜加えて、耐候性その他の物性を向上させても良い。
【００２７】
以上のような導電性成形体Ｐ1は、例えば次の方法で効率良く量産することができる。
まず、合成樹脂を溶剤などに溶解した導電層形成用の樹脂塗液２５を調製すると共に、極細導電繊維３を溶剤などに均一に分散させ、必要に応じて少量の合成樹脂や分散剤などを添加した繊維分散塗液３５を調製する。そして、図7に示すように、基材１の上表面に樹脂塗液２５をオフセットロール１００を用いて塗布し一定厚みの樹脂塗液層２６となし、続いて、前記樹脂塗液２５が液状状態の時に、好ましくは樹脂塗液２５の塗布直後に、その表面より繊維分散塗液３５をオフセットロール１００にて塗布して、樹脂塗液層２６の表面より浸透或は混合して樹脂塗液層２６に入り込ませて、樹脂塗液２５と繊維分散塗液３５とを加熱炉１０４にて乾燥、固化させることにより、含有濃度が傾斜した導電層２を形成して、導電性板状成形体Ｐ１を作製することができる。
なお、１０１はグラビア版ロール、１０２は支持ロール、１０３はブレードである。
【００２８】
この製法においては、繊維分散塗液３５が樹脂塗液層２６の表面から塗布されるので、繊維分散塗液３５が樹脂塗液層２６に浸透して混合するが、樹脂塗液層２６の内部にいくに従って浸透しにくくなって、その割合が少なくなるので、極細導電繊維３の含有濃度が表面側ほど多く、内部に行くに従って少なくなって、傾斜した含有濃度の状態のまま固化されて導電層２を形成する。また、樹脂塗液２５が塗布され液状状態の時に繊維分散塗液３５が塗布されるので、両塗液２５，３５の粘度が低ければ、繊維分散塗液３５が樹脂塗液層２６の表面に残ることなく樹脂塗液２５の内部に殆ど浸透して、極細導電繊維３が表面から突出することがなく、その脱落が防止できる導電性板状成形体Ｐ１とすることができる。また、両塗液２５，３５の粘度が高ければ、一部浸透し一部が表面に残って、極細導電繊維が表面に露出した状態で若しくは突出した状態で固化した導電層２を形成した導電性成形体Ｐ１となる。
【００２９】
他の方法は、基材１と同種の熱可塑性樹脂フィルム又は相溶性のある異種の熱可塑性樹脂フィルムの片面に、上記と同様にして、上記導電層形成用の樹脂塗液２５と繊維分散塗液３５を塗布して、樹脂塗液層２６に繊維分散塗液３５を浸透・混合させて、極細導電繊維３の含有濃度が表面側ほど高くなった導電層２を形成したラミネート用導電性フィルムを作製する。そして、この導電性フィルムを基材１の片面に重ね、熱プレスやロールプレスなどで熱圧着してラミネートすることにより、極細導電繊維の含有濃度が傾斜した導電層２を有する導電性板状成形体Ｐ１を作製することができる。
【００３０】
さらに他の方法は、ポリエチレンテレフタレートなどの剥離フィルムの表面に上記繊維分散塗液３５を塗布し、続いて、当該塗液３５が液状状態の時に、好ましくは繊維分散塗液３５塗布直後に、導電層形成用樹脂塗液２５を塗布して繊維分散塗液層の表面より浸透させて内部にしみ込ませて、繊維分散塗液３５と樹脂塗液２５とを固化させ、必要に応じて接着性樹脂よりなる接着層を形成することにより、剥離フィルム側ほど極細導電繊維３の含有濃度が高くなった導電層２を有する転写フィルムを作製する。そして、この転写フィルムを基材１の片面に重ねて圧着して剥離フィルムを剥離し、導電層２若しくは接着層と導電層２とを転写することにより、極細導電繊維の含有濃度が表面側ほど高く傾斜した導電層２を有する導電性板状成形体Ｐ１を作製することができる。
【００３１】
この転写製法においては、樹脂塗液２５が繊維分散塗液層の表面から塗布されるので、樹脂塗液２５が繊維分散塗液層の表面より内部に浸透して混合されるが、繊維分散塗液層の内部にいくに従って樹脂塗液２５の浸透割合が少なくなるので、樹脂濃度が表面側ほど高くて剥離フィルム側ほど少ない即ち剥離フィルム側ほど極細導電繊維３の含有割合が高くなった傾斜含有濃度の導電層2を有する転写フィルムとなる。そのため、この転写フィルムが基材1に転写されると、導電層2の表面側ほど導電性繊維３の含有濃度が高い傾斜含有濃度となった導電性板状成形体Ｐ2となる。また、剥離フィルムに繊維分散塗液３５が塗布されるので、極細導電繊維３は剥離フィルムに邪魔されて突出することのない導電層２となり、これが転写された導電性成形体Ｐ１においても、極細導電繊維３は表面から突出することはなく露出した導電層２となって、脱落が防止される。
【００３２】
上記の各製法においては、オフセットロールを用いた塗布手段を採用して樹脂塗液及び繊維分散塗液を塗布したが、その他のグラビアコーター、リバースコーター、バーコーター、ナイフコーター、コンマコーター、ロールコーター、ダイコーター、スプレー、ファウンテンコーターなどの公知の塗布手段を用いて塗布できるし、その他の公知の製法によっても製造されることは言うまでもない。
【００３３】
図２は本発明の他の導電性成形体の一実施形態を示す一部拡大断面図である。
この導電性成形体Ｐは、板状をなした導電性板状成形体Ｐ２であって、基材１の片面に、極細導電繊維３の一部が表面から突出し、他の極細導電繊維３の含有濃度が表面側ほど高くなった導電層２が積層形成されたものである。
なお、導電層２は基材１の両面に設けてもよい。
【００３４】
この導電性板状成形体Ｐ２は、極細導電繊維３の一部が表面から突出しているので、この突出した極細導電繊維３が効率的に表面抵抗率を低下させ、少ない繊維３で必要な表面抵抗率を得ることができ、透明な導電性板状成形体Ｐ２を得るうえで好ましい。この突出した極細導電繊維３はその一部が導電層２内に埋入していて、脱落しないようにしていることが好ましい。また、突出した極細導電繊維３同士が接触することが好ましいが、突出した極細導電繊維３がお互いに接触していなくても、導電層２は表面側ほど繊維３の含有濃度が高いので、当該繊維３と突出している極細導電繊維３とが接触して導通が行われるので、均一に分散した状態で突出していればよい。
【００３５】
この実施形態の導電性板状成形体Ｐ２の基材1、導電層2、極細導電繊維３、該繊維３の分散状態は前記実施形態の成形体Ｐ１と同じであるので、同一符号を付して説明を省略する。
【００３６】
この導電性板状成形体Ｐ2は、例えば次のようにして製造される。
例えば、図７に示す方法において、前記実施形態で作製した導電層形成用樹脂塗液２５を基材1に塗布し、当該樹脂塗液が僅かに固化した状態の時に、前記繊維分散塗液３５を塗布して、繊維分散塗液３５の一部を樹脂塗液層２６の表面から浸透させて混合し、残りの繊維分散塗液３５を樹脂塗液層２６の表面に残しつつ、樹脂塗液２５と繊維分散塗液３５とを固化させることにより、導電性板状成形体Ｐ2を作製することができる。
【００３７】
この製法において、繊維分散塗液３５が固化しつつある樹脂塗液層２６の上に塗布されるので、繊維分散塗液３５の一部が樹脂塗液層２６に浸透して混合するが、繊維分散塗液３５は全てが樹脂塗液層２６に浸透することはなくて表面に残り、この表面に残った繊維分散塗液３５が固化すると極細導電繊維３が導電層２から突出した状態となる。そして、浸透した繊維分散塗液３５は表面側部から内部に行くに従って浸透しにくくなって割合が小さくなるので、極細導電繊維３の含有濃度が表面側ほど多く、内部に行くに従って少なくなって、傾斜した含有濃度の状態のまま固化された導電層２となる。
【００３８】
上記において、樹脂塗液２５が僅かに固化した状態の後で繊維分散塗液３５を塗布したが、樹脂塗液２５或は繊維分散塗液３５の一方若しくは両方の粘度を高くすれば、樹脂塗液２５の塗布後直ぐに繊維分散塗液３５を塗布しても、当該繊維分散塗液３５の全てが直ちに樹脂塗液層２６に浸透することができずに、繊維分散塗液３５の一部が樹脂塗液層２６に浸透せずに表面に残った状態で固化し、この表面に残った繊維分散塗液に含まれていた極細導電繊維３が導電層２から突出した繊維を構成する。
【００３９】
他の方法は、前記実施形態と同様に、熱可塑性樹脂フィルムの片面に、上記導電層形成用樹脂塗液と繊維分散塗液を、前記と同様に塗布、固化させて、極細導電繊維３の一部が表面より突出し、他はその内部で含有濃度が表面側ほど高くなった導電層２を形成したラミネート用導電性フィルムを作製し、これを基材１の片面に重ねて熱プレスやロールプレスなどで熱圧着してラミネートすることにより導電性板状成形体Ｐ２を作製する方法を用いることができる。
なお、その他の公知の製法によっても製造されることは言うまでもない。
【００４０】
図３は本発明のさらに他の導電性成形体の一実施形態を示す一部拡大断面図である。
この導電性成形体Ｐは、板状をなした導電性板状成形体Ｐ３であって、基材１の片面に形成された導電層２は、導電層２の表面に極細導電繊維３が分散した極細導電繊維層２１と樹脂層２２とよりなり、極細導電繊維層２１の極細導電繊維３の一部が樹脂層２２の内部に埋入したものである。そのため、導電層２は、表面側は極細導電繊維３がほぼ１００％の極細導電繊維層２１と、一部の極細導電繊維３が樹脂と混在している繊維樹脂層２３と、樹脂がほぼ１００％の樹脂層２２とからなることとなり、極細導電繊維３の含有濃度は表面から内部に向けて１００％から０％に傾斜している。
なお、導電層２は基材１の両面に設けてもよい。
【００４１】
このような導電性板状成形体Ｐ３は、表面の極細導電繊維層２１により必要な表面抵抗率が得られ、しかも樹脂がないのでお互いが極めて良好に接触し、極めて少ない繊維量によって低抵抗とすることができるし、透明性を向上させることもできる。また、極細導電繊維層２１の繊維３の一部は樹脂層２２に埋入して繊維樹脂層２３を形成しているので、該層２１の繊維３の脱落を防止することもでき、長期に亘り低抵抗率を維持できる。さらに樹脂層２２により基材１との積層性にも優れている。
この実施形態の基材１、導電層２、極細導電繊維３、該繊維３の分散状態は前記実施形態のものと同じであるので、同一符号を付して説明を省略する。
【００４２】
以上のような導電性板状成形体Ｐ３は、図７に示す方法において、基材１の片面に前記樹脂塗液２５を塗布して固化させた後に繊維分散塗液３５を塗布すること以外は、前記導電性板状成形体Ｐ１の製造と同様にして製造される。
この製造の際に、固化した樹脂塗液層２６である樹脂層２２に繊維分散塗液３５を塗布すると、当該塗液３５の溶剤が樹脂層２２の表面を溶解して繊維分散塗液３５の一部が浸透して繊維３の一部も樹脂層２２の表面に入り込み、繊維分散塗腋３５が固化すると同時に溶解した樹脂層２２の表面も固化して、繊維３が樹脂層２２に入り込んだ状態で固化して繊維樹脂層２３を形成し、また表面に残った繊維分散塗液３５が固化して極細導電繊維層２１が形成される。
【００４３】
他の方法は、熱可塑性樹脂フィルムの片面に樹脂塗液を塗布・固化した後に繊維分散塗液を同様に塗布して、極細導電繊維層２１と繊維樹脂層２３と樹脂層２２とが形成されたラミネート用導電性フィルムを作製し、この導電性フィルムを基材１に重ねて熱圧着しラミネートすることにより、導電性板状成形体Ｐ３を作製することができる。
【００４４】
更に他の方法は、剥離フィルムの片面に繊維分散塗液を塗布して固化した後に、樹脂塗液を塗布して、樹脂塗液の一部を極細導電繊維層に浸透させることにより、剥離フィルムと極細導電繊維層２１と繊維樹脂層２３と樹脂層２２とが形成された転写フィルムを作製し、この転写フィルムを基材に重ねた後に剥離フィルムを剥離し転写することにより、導電性成形体Ｐ３を作製することができる。
なお、その他の公知の製法によっても製造されることは言うまでもない。
【００４５】
図４は本発明のさらに他の導電性成形体の一実施形態を示す一部拡大断面図である。
この導電性成形体Ｐは、板状をなした導電性板状成形体Ｐ４であって、基材１の片面に、極細導電繊維３の一部が表面に扁平状態或は押付けられた状態で突出し、内部においてはその繊維含有濃度が表面側ほど高くなった導電層２が積層形成されたものである。なお、導電層２は基材１の両面に設けてもよい。
【００４６】
このような導電性板状成形体Ｐ４は、極細導電繊維３が表面に扁平状態或は押付けられた状態で突出しているので、この突出した極細導電繊維３により表面抵抗率を低下させることができ、しかも繊維３が突出しているので相互の接触も良好に行なわれて、少ない繊維３で必要な抵抗率を得ることができる。さらに、突出した極細導電繊維３は扁平状態或は押付けられた状態で存在しているので、突出しているとはいえ該高さは低くて繊維３が擦れる割合が少なくなって脱落することがなく、しかも、突出している各極細導電繊維３が上記状態であるので相互に接触する機会が増えて導通が良好に行なえる。そのため、より少ない極細導電繊維３で必要な表面抵抗率が得られるし、透明な導電性板状成形体Ｐ４を得ることもできる。さらに、導電層2の表面側から内部にかけて繊維含有濃度が傾斜しているので、表面から突出している扁平状態の極細導電繊維３との接触が良好であるし、基材1との密着も良好である。
この実施形態の基材１、導電層２、極細導電繊維３、該繊維３の分散状態は前記実施形態のものと同じであるので、同一符号を付して説明を省略する。
【００４７】
以上のような導電性板状成形体Ｐ４は、前記の導電性板状成形体Ｐ２と同様にして、基材１の片面に、極細導電繊維３が突出し且つ繊維含有濃度が傾斜した導電層２を形成した導電性板体を作製する。その後、導電層２の上からロールや艶板などで押し付けることにより、突出した極細導電繊維３を表面に寝かせて極細導電繊維３が扁平状態若しくは押付けられた状態となった導電性板状成形体Ｐ４を製造することができる。
【００４８】
また、前記の導電性板状成形体Ｐ３と同様にして、基材１の片面に、極細導電繊維３が突出した極細導電繊維層２１と繊維樹脂層２３と樹脂層２２とが積層した導電層２を有する導電性板体を作製する。その後、導電層２の極細導電繊維層２１の上からロールや艶板などで押し付けることにより、極細導電繊維層２１の極細導電繊維３が表面に寝かせて極細導電繊維３が扁平状態若しくは押付けられた状態となった導電性板状成形体Ｐ４を製造することができる。
【００４９】
図５は本発明のさらに他の導電性成形体の一実施形態を示す一部拡大断面図である。
この導電性成形体Ｐは、板状をなした導電性板状成形体Ｐ５であって、基材１の片面に、極細導電繊維３の含有濃度が異なる低濃度層３１、中濃度層３２、高濃度層３３が順次積層された導電層２が形成されたものである。なお、導電層２は基材１の両面に設けてもよい。
【００５０】
このような導電性板状成形体Ｐ５は、表面側に高濃度層３３が形成されているので樹脂が少ない分だけ極細導電繊維３同士の接触が良好に行なわれ、表面抵抗率を低抵抗とすることができる。さらに、これらの各層間の積層性並びに基材1との積層性も良好である。
この実施形態の基材１、導電層２、極細導電繊維３、該繊維３の分散状態は前記実施形態のものと同じであるので、同一符号を付して説明を省略する。
【００５１】
このような導電性板状成形体Ｐ５は、例えば次のようにして製造することができる。まず、極細導電繊維の含有濃度が異なる３種類の繊維分散塗液を調製する。そして、基材１の片面に、まず低濃度の繊維分散塗液を塗布し、続いて中濃度の繊維分散塗液を塗布し、最後に高濃度の繊維分散塗液を塗布して、乾燥、固化することにより、低濃度層３１、中濃度層３２、高濃度層３３が順次積層された導電層２が形成された導電性板状成形体Ｐ５を容易に製造できる。
この製造の際に、低濃度或は中濃度の各繊維分散塗液が固化する前に次の塗液を塗布すると、低濃度塗液と中濃度塗液の一部が、また中濃度塗液と高濃度塗液の一部が混合して固化する。また低濃度或は中濃度の各繊維分散塗液が固化した後に次の塗液を塗布すると、下側の層の表面を次の分散塗液の溶剤で溶解して一部混合して接着・積層されて固化する。さらに、高濃度繊維分散塗液の極細導電繊維３が表面に残った状態で固化する。このようにして、低濃度層と中濃度層と高濃度層とが良好に積層された導電性板状成形体Ｐ５を得ることができる。
【００５２】
他の方法は、熱可塑性樹脂フィルムの片面に低濃度の繊維分散塗液を塗布し、続いて中濃度の繊維分散塗液を塗布し、最後に高濃度の繊維分散塗液を塗布して、乾燥、固化することにより、低濃度層３１、中濃度層３２、高濃度層３３が順次積層された導電層２が形成されたラミネート用導電性フィルムを作製し、この導電性フィルムを基材１に重ねて熱圧着しラミネートすることにより、導電性板状成形体Ｐ５を作製することができる。
【００５３】
更に他の方法は、剥離フィルムの片面に高濃度の繊維分散塗液を塗布し、続いて中濃度の繊維分散塗液を塗布し、最後に低濃度の繊維分散塗液を塗布して固化した後に、樹脂塗液を塗布して、樹脂塗液の一部を極細導電繊維層に浸透させることにより、剥離フィルムと高濃度層３３、中濃度層３２、低濃度層３１が順次積層された導電層２が形成された転写フィルムを作製し、この転写フィルムを基材１に重ね圧着した後に剥離フィルムを剥離し転写することにより、導電性成形体Ｐ５を作製することができる。
なお、その他の公知の製法によっても製造されることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の導電性成形体の一実施形態を示す一部拡大断面図である。
【図２】本発明の他の導電性成形体の一実施形態を示す一部拡大断面図である。
【図３】本発明のさらに他の導電性成形体の一実施形態を示す一部拡大断面図である。
【図４】本発明のさらに他の導電性成形体の一実施形態を示す一部拡大断面図である。
【図５】本発明のさらに他の導電性成形体の一実施形態を示す一部拡大断面図である。
【図６】本発明の導電性成形体の導電層における極細導電繊維の分散状態を示す平面図である。
【図７】本発明の導電性成形体の製造を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５５】
１ 基材
２ 導電層
３ 細導電繊維
Ｐ 導電性成形体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に導電層を有する導電性成形体、特に透明性を向上させた導電性成形体、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体製造工場や液晶製造工場や食品工場や薬品工場などのクリーンルーム、装置カバー、機械カバー、パーティションなどのように、透視が必要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として、本出願人は、透明な熱可塑性樹脂基板の表面に、曲がりくねって絡み合う長炭素繊維を含んだ透明で表面抵抗率１０１２Ω／□未満の制電層を形成してなる制電性透明樹脂板を提案した（特許文献１）。この制電性透明樹脂板は、表面抵抗率のバラツキが少なく、適度な制電性を有し、透明性も良好なものであった。
さらに、本出願人は、透明な熱可塑性樹脂基板の表面に、カーボンナノチューブが１本ずつ分離した状態で若しくは複数本集まって束になったものが１束ずつ分離した状態で制電層の熱可塑性樹脂中に分散して互いに接触している表面抵抗率１０２〜１０８Ω／□の制電性透明樹脂板を提案した（特許文献２）。この制電性透明樹脂板は、カーボンナノチューブの分散が非常に良好であり、透明性に優れたものであった。
【特許文献１】特開２００１−６２９５２号公報
【特許文献２】特開２００４−２３０６９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の制電性透明樹脂板は、長炭素繊維が曲がりくねって絡み合った状態で制電層中に含有されているため、長炭素繊維の分散性が悪く、それ故、制電層の長炭素繊維の含有量をある程度多くしなければ、制電性を発揮する表面抵抗率とすることができないという問題があった。
また、上記特許文献２は、カーボンナノチューブの分散が良好であるために、特許文献1よりも少ないカーボンナノチューブの含有量で制電性乃至導電性に必要な表面抵抗率を得ることができるが、制電層中に均一に分散した状態であるために制電性乃至導電性に寄与するカーボンナノチューブの割合が少なく、ある程度以上のカーボンナノチューブを含有させる必要があった。
本発明は上記の問題に対処するためになされたもので、その目的とするところは、極細導電繊維の含有量を少なくしても良好な導電性を発揮することができる導電性成形体およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の導電性成形体は、基材の少なくとも片面に極細導電繊維を含んだ導電層が形成された成形体であって、導電層の極細導電繊維の含有濃度が表面側ほど高くなっていることを特徴とするものである。
【０００６】
本発明の導電性成形体において、極細導電繊維の一部が表面より突出して若しくは表面に露出して導電層を形成していることが好ましい。また、極細導電繊維がカーボンナノチューブであって、当該カーボンナノチューブ が１本ずつ分離した状態で分散し、もしくは、複数本集まって束になったものが１束ずつ分離した状態で分散し、上記導電層に含まれていることも好ましい。
【０００７】
また、本発明の導電性成形体の製造方法は、基材の少なくとも片面に合成樹脂よりなる樹脂塗液を塗布して樹脂層を形成し、当該樹脂層の上に極細導電繊維を含んだ繊維分散塗液を塗布して、極細導電繊維の一部若しくは全部を前記樹脂層に埋入させて、極細導電繊維の含有濃度が表面側ほど高くなった導電層を形成することを特徴とするものである。
本発明の導電性成形体の製造方法において、導電層の表面から圧を加えて極細導電繊維の埋入を助長させることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の導電性成形体は、導電層中の極細導電繊維の含有濃度が表面側ほど高くなっているので、表面側の極細導電繊維がお互いに接触し易く、表面抵抗率に寄与する極細導電繊維の割合が均一分散した導電層に比べて多くなり、少ない極細導電繊維で必要な表面抵抗率が得られ、透明性も高めることができる。特に、極細導電繊維が表面から突出若しくは表面に露出していると、この突出若しくは露出した極細導電繊維が直接表面抵抗率の低下に寄与するので、より少量で低抵抗の高透明導電性成形体とすることができる。一方、導電層の奥部側は極細導電繊維の含有濃度が低いので、基材との接合密着が効率良くなされる。
【０００９】
さらに、極細導電繊維がカーボンナノチューブであって、これが１本ずつ若しくは１束ずつ分離して分散していると、カーボンナノチューブ相互の接触機会が多くなるので、少ないカーボンナノチューブの含有量で必要な接触が得られ、低抵抗の導電性成形体とすることもできるし、高透明の導電性成形体とすることもできる。
【００１０】
また、本発明の導電性成形体の製造方法は、樹脂層の上から極細導電繊維含有の繊維分散塗液を塗布し埋入させて導電層を形成するので、導電層の表面側は繊維分散塗液が固化して極細導電繊維の含有濃度が高くなり、導電層の内側は繊維分散塗液の一部若しくは全部は樹脂層と混合したり或は樹脂層を溶解して浸透したりして、極細導電繊維の一部若しくは全部が樹脂層に埋入されるものの、内側程繊維分散塗液との混合若しくは浸透が少なくなって含有濃度が低くなり、含有濃度が傾斜した導電性成形体とすることができる。そして、極細導電繊維は全部若しくは一部が樹脂層に埋入されるので、その脱落を防止することができる。
【００１１】
そして、導電層に表面から圧を加えると、導電層の表面に残っている極細導電繊維が導電層表面に圧着されて、その一部が表面部分に埋入して脱落を効率良く防止することができるし、しかも、極細導電繊維は導電層の表面部分に残るので表面抵抗率の低下に寄与し、低抵抗で脱落防止を兼備した導電性成形体を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳述するが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
図１は本発明の導電性成形体の一実施形態を示す一部拡大断面図である。
【００１３】
この導電性成形体Ｐは、板状をなした導電性板状成形体Ｐ１であって、合成樹脂やガラスなどよりなる基材１の片面に、極細導電繊維３を含んだ導電層２を積層形成したものである。なお、導電層２は基材１の両面に設けてもよい。
【００１４】
基材１には、熱可塑性樹脂、熱や紫外線や電子線や放射線などで硬化する硬化性樹脂などの樹脂材、ガラス材、セラミック材、無機材などが使用される。これらの中で、透明性を有する導電性板状成形体Ｐ１を得るためには、透明な熱可塑性樹脂や透明な硬化性樹脂からなる樹脂材やガラス材が好ましく使用される。
【００１５】
前記透明熱可塑性樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、環状ポリオレフィ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、ニトロセルロース、トリアセチルセルロース等のセルロース系樹脂、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、ポリビニルアルコール、これらの樹脂の共重合体樹脂、これらの樹脂の混合樹脂などが使用され、前記透明硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂などが使用される。また、ガラスも透明性が良いので好ましく用いられる。
【００１６】
その中でも、厚さが３ｍｍのときの全光線透過率が８０％以上、好ましくは８５％以上を有し、ヘーズ値が５％以下、好ましくは２％以下を有するような樹脂或はガラスからなる基材１が好ましく使用される。
また、基材１が合成樹脂で作製される場合は、これに可塑剤、安定剤、紫外線吸収剤、抗酸化剤などが適宜配合され、成形性、熱安定性、耐候性等が高められる。
そして、基材１の厚さは、用途に応じた厚さとすればよいが、通常は０．０１〜１０ｍｍ程度の厚さの基材１が使用される。
【００１７】
この基材１の片面に形成された導電層２は、極細導電繊維３からなる層であり、その表面抵抗率が１００〜１０１２Ω／□となるようにしてある。図１においては、導電層２は、極細導電繊維３と合成樹脂とから形成されている。この合成樹脂としては、前記の基材１と同種か或は相溶性のある異種の合成樹脂が好ましく使用される。特に、透明な導電層２を形成するには前記の透明合成樹脂が使用される。
【００１８】
一方、導電層２に含まれる前記極細導電繊維３は、導電層２の表面側ほど含有濃度が高くなった状態で、凝集することなく分散して互いに接触して導電層内に含有されている。即ち、極細導電繊維３は絡み合うことなく１本ずつ分離した状態で、若しくは、複数本集まって束になったものが１束ずつ分離した状態で、分散して互いに接触していることが好ましく、導電層２が上記分散状態の極細導電繊維３で形成されていると、導電層２を透明とすることが容易である。
【００１９】
極細導電繊維３は、図１に示すように、導電層２の表面側ほど、その含有濃度が高くなるように含有されている。即ち、極細導電繊維３は導電層３の表面で最も含有濃度が高く、基材１側に行くに従って濃度が減少し、基材１近傍の導電層２には繊維３は殆ど含有されていない。このように傾斜した含有濃度であると、含有濃度の高い導電層2の表面側の極細導電繊維３は、お互いがより良好に接触して表面抵抗率を効率的に低下させ、含有濃度の低い即ち樹脂の濃度が高い基材１側は基材１に良好に密着・接合する。そのため、導電層２に含有させる全体の極細導電繊維３の量を少なくしても、低抵抗で密着・接合性に優れた導電層２を得ることができる。
【００２０】
このような導電層２は、その厚さを５〜５００ｎｍとし、極細導電繊維３を１〜６００ｍｇ／ｍ２の目付け量で含有させて傾斜濃度とすることが好ましい。さらに好ましい厚さは１０〜４００ｎｍで、目付け量は２０〜５００ｍｇ／ｍ２とすることが望ましい。このような厚さ、目付け量にすることで、その表面抵抗率を１００〜１０１２Ω／□の範囲内で自由にコントロールすることができる。
なお、上記目付け量は、導電層２の表面を電子顕微鏡で観察し、表面面積に占める極細導電繊維の面積割合を測定し、これに厚みと極細導電繊維の比重（極細導電繊維がカーボンナノチューブである場合は、グラファイトの文献値２．１〜２．３の平均値２．２を採用）を掛けることで計算した値である。従って、導電層２に含まれる全体の極細導電繊維３の実際の含有量は、目付け量を最も含有濃度が高い表面で測定した結果に基づき計算した値であるので上記目付け量よりも少なくなるが、該目付け量を上記にしておけば表面抵抗率を１００〜１０１２Ω／□にすることができる。
【００２１】
導電層２に含有される極細導電繊維３の平面から見た好ましい分散状態の模式図を図６に概略的に示す。この図６から理解されるように、極細導電繊維３は多少曲がっているが１本ずつ或は１束ずつ分離し、互いに複雑に絡み合うことなく即ち凝集することなく、単純に交差した状態で導電層２の内部で分散され、それぞれの交点で接触している。このような状態で分散していると、繊維が解れて広範囲に存在しているので、これら繊維同士の接触する機会が著しく増加し、その結果導通して導電性を著しく高めることができるので、極細導電繊維３の量を減少させても必要な導電性を得ることができる。その結果、透明性を阻害する極細導電繊維３の量が少なくなった分だけ透明性が向上するし、導電層２を薄くすることもでき、一層透明性を向上させることができる。なお、極細導電繊維３は一部に絡み合った小さな凝集塊があっても良いが、その大きさは平均径が０．５μｍ以上でないことが好ましい。
【００２２】
このような分散状態であると、導電性板状成形体Ｐ１を折り曲げても極細導電繊維３の曲がった部分が伸びたり、接触交点がずれたりするだけで、該繊維３が切断されたり非接触状態となることがなく、導通性を確保でき表面抵抗率を高くすることが殆どないので、導電性板状成形体Ｐ１を曲げたり、凹凸したりするなどの2次加工をすることができる。
【００２３】
導電層２に含ませる極細導電繊維３としては、カーボンナノチューブやカーボンナノホーン、カーボンナノワイヤ、カーボンナノファイバー、グラファイトフィブリルなどの極細長炭素繊維、白金、金、銀、ニッケル、シリコンなどの金属ナノチューブ、ナノワイヤなどの極細長金属繊維、酸化亜鉛などの金属酸化物ナノチューブ、ナノワイヤなどの極細長金属酸化物繊維などの、直径が０．２〜１００ｎｍで長さが０．１〜２０μｍ、好ましくは長さが０．１〜１０μｍである極細導電繊維が好ましく用いられる。
【００２４】
これらの極細導電繊維３の中でも、カーボンナノチューブは直径が極めて細くて０．２〜８０ｎｍであるので、1本ずつ或は１束ずつ分散させることで該カーボンナノチューブが光透過を阻害することが少なくなり、５５０ｎｍ波長の光線透過率が７５％以上の透明な導電層２を得るうえで特に好ましい。
【００２５】
上記カーボンナノチューブには、多層カーボンナノチューブと単層カーボンナノチューブがあるが、前者の多層カーボンナノチューブは１本ずつ分離した状態で分散しているものが殆どであるが、２〜３層カーボンナノチューブは、束になって分散している場合もある。また、後者の単層カーボンナノチューブは、現在の分離技術では単独で存在することは知られておらず、２本以上が束になった状態で存在し、その束が１束ずつ分離して分散している。なお、本発明では、単層カーボンナノチューブが１本ずつ分離して分散しているものも含まれる。
【００２６】
極細導電繊維３を導電層２に傾斜含有濃度で含ませ、より良好な導電性及び透明性を発現させるには、極細導電繊維３の分散性を高め、さらに作製した塗液の粘度を下げて塗液のレベリング性を向上させ、薄い導電層２を形成することが好ましく、そのためには、分散剤を併用することが好ましい。このような分散剤としては、酸性ポリマーのアルキルアンモニウム塩溶液や３級アミン修飾アクリル共重合物やポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン共重合物などの高分子系分散剤、カップリング剤などが好ましく用いられる。
なお、この導電層２には紫外線吸収剤、表面改質剤、安定剤等の添加剤を適宜加えて、耐候性その他の物性を向上させても良い。
【００２７】
以上のような導電性成形体Ｐ1は、例えば次の方法で効率良く量産することができる。
まず、合成樹脂を溶剤などに溶解した導電層形成用の樹脂塗液２５を調製すると共に、極細導電繊維３を溶剤などに均一に分散させ、必要に応じて少量の合成樹脂や分散剤などを添加した繊維分散塗液３５を調製する。そして、図7に示すように、基材１の上表面に樹脂塗液２５をオフセットロール１００を用いて塗布し一定厚みの樹脂塗液層２６となし、続いて、前記樹脂塗液２５が液状状態の時に、好ましくは樹脂塗液２５の塗布直後に、その表面より繊維分散塗液３５をオフセットロール１００にて塗布して、樹脂塗液層２６の表面より浸透或は混合して樹脂塗液層２６に入り込ませて、樹脂塗液２５と繊維分散塗液３５とを加熱炉１０４にて乾燥、固化させることにより、含有濃度が傾斜した導電層２を形成して、導電性板状成形体Ｐ１を作製することができる。
なお、１０１はグラビア版ロール、１０２は支持ロール、１０３はブレードである。
【００２８】
この製法においては、繊維分散塗液３５が樹脂塗液層２６の表面から塗布されるので、繊維分散塗液３５が樹脂塗液層２６に浸透して混合するが、樹脂塗液層２６の内部にいくに従って浸透しにくくなって、その割合が少なくなるので、極細導電繊維３の含有濃度が表面側ほど多く、内部に行くに従って少なくなって、傾斜した含有濃度の状態のまま固化されて導電層２を形成する。また、樹脂塗液２５が塗布され液状状態の時に繊維分散塗液３５が塗布されるので、両塗液２５，３５の粘度が低ければ、繊維分散塗液３５が樹脂塗液層２６の表面に残ることなく樹脂塗液２５の内部に殆ど浸透して、極細導電繊維３が表面から突出することがなく、その脱落が防止できる導電性板状成形体Ｐ１とすることができる。また、両塗液２５，３５の粘度が高ければ、一部浸透し一部が表面に残って、極細導電繊維が表面に露出した状態で若しくは突出した状態で固化した導電層２を形成した導電性成形体Ｐ１となる。
【００２９】
他の方法は、基材１と同種の熱可塑性樹脂フィルム又は相溶性のある異種の熱可塑性樹脂フィルムの片面に、上記と同様にして、上記導電層形成用の樹脂塗液２５と繊維分散塗液３５を塗布して、樹脂塗液層２６に繊維分散塗液３５を浸透・混合させて、極細導電繊維３の含有濃度が表面側ほど高くなった導電層２を形成したラミネート用導電性フィルムを作製する。そして、この導電性フィルムを基材１の片面に重ね、熱プレスやロールプレスなどで熱圧着してラミネートすることにより、極細導電繊維の含有濃度が傾斜した導電層２を有する導電性板状成形体Ｐ１を作製することができる。
【００３０】
さらに他の方法は、ポリエチレンテレフタレートなどの剥離フィルムの表面に上記繊維分散塗液３５を塗布し、続いて、当該塗液３５が液状状態の時に、好ましくは繊維分散塗液３５塗布直後に、導電層形成用樹脂塗液２５を塗布して繊維分散塗液層の表面より浸透させて内部にしみ込ませて、繊維分散塗液３５と樹脂塗液２５とを固化させ、必要に応じて接着性樹脂よりなる接着層を形成することにより、剥離フィルム側ほど極細導電繊維３の含有濃度が高くなった導電層２を有する転写フィルムを作製する。そして、この転写フィルムを基材１の片面に重ねて圧着して剥離フィルムを剥離し、導電層２若しくは接着層と導電層２とを転写することにより、極細導電繊維の含有濃度が表面側ほど高く傾斜した導電層２を有する導電性板状成形体Ｐ１を作製することができる。
【００３１】
この転写製法においては、樹脂塗液２５が繊維分散塗液層の表面から塗布されるので、樹脂塗液２５が繊維分散塗液層の表面より内部に浸透して混合されるが、繊維分散塗液層の内部にいくに従って樹脂塗液２５の浸透割合が少なくなるので、樹脂濃度が表面側ほど高くて剥離フィルム側ほど少ない即ち剥離フィルム側ほど極細導電繊維３の含有割合が高くなった傾斜含有濃度の導電層2を有する転写フィルムとなる。そのため、この転写フィルムが基材1に転写されると、導電層2の表面側ほど導電性繊維３の含有濃度が高い傾斜含有濃度となった導電性板状成形体Ｐ2となる。また、剥離フィルムに繊維分散塗液３５が塗布されるので、極細導電繊維３は剥離フィルムに邪魔されて突出することのない導電層２となり、これが転写された導電性成形体Ｐ１においても、極細導電繊維３は表面から突出することはなく露出した導電層２となって、脱落が防止される。
【００３２】
上記の各製法においては、オフセットロールを用いた塗布手段を採用して樹脂塗液及び繊維分散塗液を塗布したが、その他のグラビアコーター、リバースコーター、バーコーター、ナイフコーター、コンマコーター、ロールコーター、ダイコーター、スプレー、ファウンテンコーターなどの公知の塗布手段を用いて塗布できるし、その他の公知の製法によっても製造されることは言うまでもない。
【００３３】
図２は本発明の他の導電性成形体の一実施形態を示す一部拡大断面図である。
この導電性成形体Ｐは、板状をなした導電性板状成形体Ｐ２であって、基材１の片面に、極細導電繊維３の一部が表面から突出し、他の極細導電繊維３の含有濃度が表面側ほど高くなった導電層２が積層形成されたものである。
なお、導電層２は基材１の両面に設けてもよい。
【００３４】
この導電性板状成形体Ｐ２は、極細導電繊維３の一部が表面から突出しているので、この突出した極細導電繊維３が効率的に表面抵抗率を低下させ、少ない繊維３で必要な表面抵抗率を得ることができ、透明な導電性板状成形体Ｐ２を得るうえで好ましい。この突出した極細導電繊維３はその一部が導電層２内に埋入していて、脱落しないようにしていることが好ましい。また、突出した極細導電繊維３同士が接触することが好ましいが、突出した極細導電繊維３がお互いに接触していなくても、導電層２は表面側ほど繊維３の含有濃度が高いので、当該繊維３と突出している極細導電繊維３とが接触して導通が行われるので、均一に分散した状態で突出していればよい。
【００３５】
この実施形態の導電性板状成形体Ｐ２の基材1、導電層2、極細導電繊維３、該繊維３の分散状態は前記実施形態の成形体Ｐ１と同じであるので、同一符号を付して説明を省略する。
【００３６】
この導電性板状成形体Ｐ2は、例えば次のようにして製造される。
例えば、図７に示す方法において、前記実施形態で作製した導電層形成用樹脂塗液２５を基材1に塗布し、当該樹脂塗液が僅かに固化した状態の時に、前記繊維分散塗液３５を塗布して、繊維分散塗液３５の一部を樹脂塗液層２６の表面から浸透させて混合し、残りの繊維分散塗液３５を樹脂塗液層２６の表面に残しつつ、樹脂塗液２５と繊維分散塗液３５とを固化させることにより、導電性板状成形体Ｐ2を作製することができる。
【００３７】
この製法において、繊維分散塗液３５が固化しつつある樹脂塗液層２６の上に塗布されるので、繊維分散塗液３５の一部が樹脂塗液層２６に浸透して混合するが、繊維分散塗液３５は全てが樹脂塗液層２６に浸透することはなくて表面に残り、この表面に残った繊維分散塗液３５が固化すると極細導電繊維３が導電層２から突出した状態となる。そして、浸透した繊維分散塗液３５は表面側部から内部に行くに従って浸透しにくくなって割合が小さくなるので、極細導電繊維３の含有濃度が表面側ほど多く、内部に行くに従って少なくなって、傾斜した含有濃度の状態のまま固化された導電層２となる。
【００３８】
上記において、樹脂塗液２５が僅かに固化した状態の後で繊維分散塗液３５を塗布したが、樹脂塗液２５或は繊維分散塗液３５の一方若しくは両方の粘度を高くすれば、樹脂塗液２５の塗布後直ぐに繊維分散塗液３５を塗布しても、当該繊維分散塗液３５の全てが直ちに樹脂塗液層２６に浸透することができずに、繊維分散塗液３５の一部が樹脂塗液層２６に浸透せずに表面に残った状態で固化し、この表面に残った繊維分散塗液に含まれていた極細導電繊維３が導電層２から突出した繊維を構成する。
【００３９】
他の方法は、前記実施形態と同様に、熱可塑性樹脂フィルムの片面に、上記導電層形成用樹脂塗液と繊維分散塗液を、前記と同様に塗布、固化させて、極細導電繊維３の一部が表面より突出し、他はその内部で含有濃度が表面側ほど高くなった導電層２を形成したラミネート用導電性フィルムを作製し、これを基材１の片面に重ねて熱プレスやロールプレスなどで熱圧着してラミネートすることにより導電性板状成形体Ｐ２を作製する方法を用いることができる。
なお、その他の公知の製法によっても製造されることは言うまでもない。
【００４０】
図３は本発明のさらに他の導電性成形体の一実施形態を示す一部拡大断面図である。
この導電性成形体Ｐは、板状をなした導電性板状成形体Ｐ３であって、基材１の片面に形成された導電層２は、導電層２の表面に極細導電繊維３が分散した極細導電繊維層２１と樹脂層２２とよりなり、極細導電繊維層２１の極細導電繊維３の一部が樹脂層２２の内部に埋入したものである。そのため、導電層２は、表面側は極細導電繊維３がほぼ１００％の極細導電繊維層２１と、一部の極細導電繊維３が樹脂と混在している繊維樹脂層２３と、樹脂がほぼ１００％の樹脂層２２とからなることとなり、極細導電繊維３の含有濃度は表面から内部に向けて１００％から０％に傾斜している。
なお、導電層２は基材１の両面に設けてもよい。
【００４１】
このような導電性板状成形体Ｐ３は、表面の極細導電繊維層２１により必要な表面抵抗率が得られ、しかも樹脂がないのでお互いが極めて良好に接触し、極めて少ない繊維量によって低抵抗とすることができるし、透明性を向上させることもできる。また、極細導電繊維層２１の繊維３の一部は樹脂層２２に埋入して繊維樹脂層２３を形成しているので、該層２１の繊維３の脱落を防止することもでき、長期に亘り低抵抗率を維持できる。さらに樹脂層２２により基材１との積層性にも優れている。
この実施形態の基材１、導電層２、極細導電繊維３、該繊維３の分散状態は前記実施形態のものと同じであるので、同一符号を付して説明を省略する。
【００４２】
以上のような導電性板状成形体Ｐ３は、図７に示す方法において、基材１の片面に前記樹脂塗液２５を塗布して固化させた後に繊維分散塗液３５を塗布すること以外は、前記導電性板状成形体Ｐ１の製造と同様にして製造される。
この製造の際に、固化した樹脂塗液層２６である樹脂層２２に繊維分散塗液３５を塗布すると、当該塗液３５の溶剤が樹脂層２２の表面を溶解して繊維分散塗液３５の一部が浸透して繊維３の一部も樹脂層２２の表面に入り込み、繊維分散塗腋３５が固化すると同時に溶解した樹脂層２２の表面も固化して、繊維３が樹脂層２２に入り込んだ状態で固化して繊維樹脂層２３を形成し、また表面に残った繊維分散塗液３５が固化して極細導電繊維層２１が形成される。
【００４３】
他の方法は、熱可塑性樹脂フィルムの片面に樹脂塗液を塗布・固化した後に繊維分散塗液を同様に塗布して、極細導電繊維層２１と繊維樹脂層２３と樹脂層２２とが形成されたラミネート用導電性フィルムを作製し、この導電性フィルムを基材１に重ねて熱圧着しラミネートすることにより、導電性板状成形体Ｐ３を作製することができる。
【００４４】
更に他の方法は、剥離フィルムの片面に繊維分散塗液を塗布して固化した後に、樹脂塗液を塗布して、樹脂塗液の一部を極細導電繊維層に浸透させることにより、剥離フィルムと極細導電繊維層２１と繊維樹脂層２３と樹脂層２２とが形成された転写フィルムを作製し、この転写フィルムを基材に重ねた後に剥離フィルムを剥離し転写することにより、導電性成形体Ｐ３を作製することができる。
なお、その他の公知の製法によっても製造されることは言うまでもない。
【００４５】
図４は本発明のさらに他の導電性成形体の一実施形態を示す一部拡大断面図である。
この導電性成形体Ｐは、板状をなした導電性板状成形体Ｐ４であって、基材１の片面に、極細導電繊維３の一部が表面に扁平状態或は押付けられた状態で突出し、内部においてはその繊維含有濃度が表面側ほど高くなった導電層２が積層形成されたものである。なお、導電層２は基材１の両面に設けてもよい。
【００４６】
このような導電性板状成形体Ｐ４は、極細導電繊維３が表面に扁平状態或は押付けられた状態で突出しているので、この突出した極細導電繊維３により表面抵抗率を低下させることができ、しかも繊維３が突出しているので相互の接触も良好に行なわれて、少ない繊維３で必要な抵抗率を得ることができる。さらに、突出した極細導電繊維３は扁平状態或は押付けられた状態で存在しているので、突出しているとはいえ該高さは低くて繊維３が擦れる割合が少なくなって脱落することがなく、しかも、突出している各極細導電繊維３が上記状態であるので相互に接触する機会が増えて導通が良好に行なえる。そのため、より少ない極細導電繊維３で必要な表面抵抗率が得られるし、透明な導電性板状成形体Ｐ４を得ることもできる。さらに、導電層2の表面側から内部にかけて繊維含有濃度が傾斜しているので、表面から突出している扁平状態の極細導電繊維３との接触が良好であるし、基材1との密着も良好である。
この実施形態の基材１、導電層２、極細導電繊維３、該繊維３の分散状態は前記実施形態のものと同じであるので、同一符号を付して説明を省略する。
【００４７】
以上のような導電性板状成形体Ｐ４は、前記の導電性板状成形体Ｐ２と同様にして、基材１の片面に、極細導電繊維３が突出し且つ繊維含有濃度が傾斜した導電層２を形成した導電性板体を作製する。その後、導電層２の上からロールや艶板などで押し付けることにより、突出した極細導電繊維３を表面に寝かせて極細導電繊維３が扁平状態若しくは押付けられた状態となった導電性板状成形体Ｐ４を製造することができる。
【００４８】
また、前記の導電性板状成形体Ｐ３と同様にして、基材１の片面に、極細導電繊維３が突出した極細導電繊維層２１と繊維樹脂層２３と樹脂層２２とが積層した導電層２を有する導電性板体を作製する。その後、導電層２の極細導電繊維層２１の上からロールや艶板などで押し付けることにより、極細導電繊維層２１の極細導電繊維３が表面に寝かせて極細導電繊維３が扁平状態若しくは押付けられた状態となった導電性板状成形体Ｐ４を製造することができる。
【００４９】
図５は本発明のさらに他の導電性成形体の一実施形態を示す一部拡大断面図である。
この導電性成形体Ｐは、板状をなした導電性板状成形体Ｐ５であって、基材１の片面に、極細導電繊維３の含有濃度が異なる低濃度層３１、中濃度層３２、高濃度層３３が順次積層された導電層２が形成されたものである。なお、導電層２は基材１の両面に設けてもよい。
【００５０】
このような導電性板状成形体Ｐ５は、表面側に高濃度層３３が形成されているので樹脂が少ない分だけ極細導電繊維３同士の接触が良好に行なわれ、表面抵抗率を低抵抗とすることができる。さらに、これらの各層間の積層性並びに基材1との積層性も良好である。
この実施形態の基材１、導電層２、極細導電繊維３、該繊維３の分散状態は前記実施形態のものと同じであるので、同一符号を付して説明を省略する。
【００５１】
このような導電性板状成形体Ｐ５は、例えば次のようにして製造することができる。まず、極細導電繊維の含有濃度が異なる３種類の繊維分散塗液を調製する。そして、基材１の片面に、まず低濃度の繊維分散塗液を塗布し、続いて中濃度の繊維分散塗液を塗布し、最後に高濃度の繊維分散塗液を塗布して、乾燥、固化することにより、低濃度層３１、中濃度層３２、高濃度層３３が順次積層された導電層２が形成された導電性板状成形体Ｐ５を容易に製造できる。
この製造の際に、低濃度或は中濃度の各繊維分散塗液が固化する前に次の塗液を塗布すると、低濃度塗液と中濃度塗液の一部が、また中濃度塗液と高濃度塗液の一部が混合して固化する。また低濃度或は中濃度の各繊維分散塗液が固化した後に次の塗液を塗布すると、下側の層の表面を次の分散塗液の溶剤で溶解して一部混合して接着・積層されて固化する。さらに、高濃度繊維分散塗液の極細導電繊維３が表面に残った状態で固化する。このようにして、低濃度層と中濃度層と高濃度層とが良好に積層された導電性板状成形体Ｐ５を得ることができる。
【００５２】
他の方法は、熱可塑性樹脂フィルムの片面に低濃度の繊維分散塗液を塗布し、続いて中濃度の繊維分散塗液を塗布し、最後に高濃度の繊維分散塗液を塗布して、乾燥、固化することにより、低濃度層３１、中濃度層３２、高濃度層３３が順次積層された導電層２が形成されたラミネート用導電性フィルムを作製し、この導電性フィルムを基材１に重ねて熱圧着しラミネートすることにより、導電性板状成形体Ｐ５を作製することができる。
【００５３】
更に他の方法は、剥離フィルムの片面に高濃度の繊維分散塗液を塗布し、続いて中濃度の繊維分散塗液を塗布し、最後に低濃度の繊維分散塗液を塗布して固化した後に、樹脂塗液を塗布して、樹脂塗液の一部を極細導電繊維層に浸透させることにより、剥離フィルムと高濃度層３３、中濃度層３２、低濃度層３１が順次積層された導電層２が形成された転写フィルムを作製し、この転写フィルムを基材１に重ね圧着した後に剥離フィルムを剥離し転写することにより、導電性成形体Ｐ５を作製することができる。
なお、その他の公知の製法によっても製造されることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の導電性成形体の一実施形態を示す一部拡大断面図である。
【図２】本発明の他の導電性成形体の一実施形態を示す一部拡大断面図である。
【図３】本発明のさらに他の導電性成形体の一実施形態を示す一部拡大断面図である。
【図４】本発明のさらに他の導電性成形体の一実施形態を示す一部拡大断面図である。
【図５】本発明のさらに他の導電性成形体の一実施形態を示す一部拡大断面図である。
【図６】本発明の導電性成形体の導電層における極細導電繊維の分散状態を示す平面図である。
【図７】本発明の導電性成形体の製造を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５５】
１ 基材
２ 導電層
３ 細導電繊維
Ｐ 導電性成形体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の少なくとも片面に極細導電繊維を含んだ導電層が形成された成形体であって、導電層中の極細導電繊維の含有濃度が表面側ほど高くなっていることを特徴とする導電性成形体。
【請求項２】
極細導電繊維の一部が表面より突出して若しくは表面に露出して導電層を形成していることを特徴とする請求項１に記載の導電性成形体。
【請求項３】
上記極細導電繊維がカーボンナノチューブであって、当該カーボンナノチューブ が１本ずつ分離した状態で分散し、もしくは、複数本集まって束になったものが１束ずつ分離した状態で分散し、上記導電層に含まれていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の導電性成形体。
【請求項４】
基材の少なくとも片面に合成樹脂よりなる樹脂塗液を塗布して樹脂層を形成し、当該樹脂層の上に極細導電繊維を含んだ繊維分散塗液を塗布して、極細導電繊維の一部若しくは全部を前記樹脂層に埋入させて、極細導電繊維の含有濃度が表面側ほど高くなった導電層を形成することを特徴とする導電性成形体の製造方法。
【請求項５】
導電層の表面から圧を加えて極細導電繊維の埋入を助長させることを特徴とする請求項４に記載の導電性成形体の製造方法。
【請求項１】
基材の少なくとも片面に極細導電繊維を含んだ導電層が形成された成形体であって、導電層中の極細導電繊維の含有濃度が表面側ほど高くなっていることを特徴とする導電性成形体。
【請求項２】
極細導電繊維の一部が表面より突出して若しくは表面に露出して導電層を形成していることを特徴とする請求項１に記載の導電性成形体。
【請求項３】
上記極細導電繊維がカーボンナノチューブであって、当該カーボンナノチューブ が１本ずつ分離した状態で分散し、もしくは、複数本集まって束になったものが１束ずつ分離した状態で分散し、上記導電層に含まれていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の導電性成形体。
【請求項４】
基材の少なくとも片面に合成樹脂よりなる樹脂塗液を塗布して樹脂層を形成し、当該樹脂層の上に極細導電繊維を含んだ繊維分散塗液を塗布して、極細導電繊維の一部若しくは全部を前記樹脂層に埋入させて、極細導電繊維の含有濃度が表面側ほど高くなった導電層を形成することを特徴とする導電性成形体の製造方法。
【請求項５】
導電層の表面から圧を加えて極細導電繊維の埋入を助長させることを特徴とする請求項４に記載の導電性成形体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−２２９９８９（Ｐ２００７−２２９９８９Ａ）
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５１７６０（Ｐ２００６−５１７６０）
【出願日】平成１８年２月２８日（２００６．２．２８）
【出願人】（０００１０８７１９）タキロン株式会社 (421)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月２８日（２００６．２．２８）
【出願人】（０００１０８７１９）タキロン株式会社 (421)
【Ｆターム（参考）】
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