導電性高分子材料
【目的】高分子材料の導電性を所望の状態に調整しやすくする。
【構成】導電性高分子材料は、高分子材料と、当該高分子材料に添加された導電性調整材とを含んでいる。導電性調整材は、第１炭素短繊維による第１繊維群と、第１炭素短繊維よりも平均繊維径が小さな第２炭素短繊維による第２繊維群とを含み、第１繊維群は、第２繊維群に比べて繊維群電気抵抗値が大きい。ここで、第１繊維群の繊維群電気抵抗値は、例えば１Ωｃｍ以上１００ｋΩｃｍ以下であり、第２繊維群の繊維群電気抵抗値は、例えば０．００１Ωｃｍ以上１Ωｃｍ未満である。また、導電性調整材の含有量は、例えば５〜４０重量％である。
【構成】導電性高分子材料は、高分子材料と、当該高分子材料に添加された導電性調整材とを含んでいる。導電性調整材は、第１炭素短繊維による第１繊維群と、第１炭素短繊維よりも平均繊維径が小さな第２炭素短繊維による第２繊維群とを含み、第１繊維群は、第２繊維群に比べて繊維群電気抵抗値が大きい。ここで、第１繊維群の繊維群電気抵抗値は、例えば１Ωｃｍ以上１００ｋΩｃｍ以下であり、第２繊維群の繊維群電気抵抗値は、例えば０．００１Ωｃｍ以上１Ωｃｍ未満である。また、導電性調整材の含有量は、例えば５〜４０重量％である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性調整材および高分子材料、特に、高分子材料の導電性を調整するための導電性調整材および導電性を有する高分子材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂等の高分子材料は、一般に優れた電気絶縁性を示すことから、電気・電子部品分野において広く用いられている。ところが、高分子材料そのものからなる電気・電子部品材料は、一般に電気絶縁性を有するために帯電し易く、塵埃の付着或いは放電によりＩＣなどの電子部品へダメージを与える等の不具合がある。このため、半導体製造分野において用いられる高分子材料は、通常、導電材を加えて微弱な導電性が付与されている。
【０００３】
ところで、高分子材料に導電性を付与するための導電材として、カーボンブラックが広く知られている。ところが、カーボンブラック、特にアセチレンブラックやケッチェンブラックは、それ自体が高い導電性を示す粉体であることから、高分子材料の導電性を段階的に緩やかに調整するのが困難である。すなわち、カーボンブラックは、添加量を僅かに変化させるだけで、高分子材料の導電性を急激に変化（例えば、１０9程度の範囲で変化）させてしまい、高分子材料の導電性を微妙に変化させるためには不適当である。このため、カーボンブラックを導電材として用いた場合、電子部品分野で用いられる高分子材料に対して一般に要求されることが多い導電性、すなわち１０5〜１０13Ωｃｍ程度の微弱な導電性を安定的に付与するのは極めて困難である。しかも、カーボンブラックは、上述のように粉体であることから、取り扱いが容易ではなく、また、高分子材料に対する添加時に分散不良が生じ易く、成形体からの脱落によるコンタミネーションを惹起するおそれもある。
【０００４】
また、カーボンブラックに代わる導電材として、コンタミネーションを起こし難い炭素繊維が利用されつつある。例えば、特許文献１には、超極細炭素繊維により導電性が付与された高分子材料が記載されている。しかし、これらの炭素繊維も、導電性が非常に高い材料であるため、カーボンブラックの場合と同じく高分子材料の導電性を微妙に調整して上述の範囲に設定するのは極めて困難である。
【０００５】
【特許文献１】特開平２−３００２６３号公報
【０００６】
本発明の目的は、高分子材料の導電性を所望の状態に調整しやすくすることにある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の高分子材料用導電性調整材は、高分子材料の導電性を調整するためのものであり、第１炭素短繊維による第１繊維群と、第１炭素短繊維よりも平均繊維径が小さな第２炭素短繊維による第２繊維群とを含んでいる。第１繊維群は、第２繊維群に比べて繊維群電気抵抗値が小さい。
【０００８】
ここで、第１炭素短繊維および第２炭素短繊維は、それぞれ平均アスペクト比が例えば５〜２，０００である。また、第１炭素短繊維の平均繊維径（Ａ）と第２炭素短繊維の平均繊維径（Ｂ）との比（Ａ／Ｂ）が例えば少なくとも１．５である。
【０００９】
また、第１繊維群および第２繊維群は、いずれも繊維群電気抵抗値が例えば少なくとも１Ωｃｍである。または、第１繊維群および第２繊維群は、いずれも繊維群電気抵抗値が例えば０．００１Ωｃｍ以上１Ωｃｍ未満である。または、第１繊維群の繊維群電気抵抗値が例えば０．００１Ωｃｍ以上１Ωｃｍ未満であり、かつ第２繊維群の繊維群電気抵抗値が例えば１Ωｃｍ以上１００ｋΩｃｍ以下である。
【００１０】
さらに、第１繊維群の重量割合は、例えば、第２繊維群の重量割合よりも大きく設定されている。または、第１繊維群の重量割合が例えば５０重量％以上９９．９重量％未満であり、かつ第２繊維群の重量割合が例えば５０重量％以下０．１重量％以上である。
【００１１】
本発明の他の見地に係る高分子材料用導電性調整材は、高分子材料の導電性を調整するためのものであり、第１炭素短繊維による第１繊維群と、第１炭素短繊維よりも平均繊維径が小さな第２炭素短繊維による第２繊維群とを含んでいる。第１繊維群は、第２繊維群に比べて繊維群電気抵抗値が大きい。
【００１２】
ここで、第１炭素短繊維および第２炭素短繊維は、それぞれ平均アスペクト比が例えば５〜２，０００である。また、第１炭素短繊維の平均繊維径（Ａ）と第２炭素短繊維の平均繊維径（Ｂ）との比（Ａ／Ｂ）が例えば少なくとも１．５である。
【００１３】
また、第１繊維群および第２繊維群は、いずれも繊維群電気抵抗値が例えば少なくとも１Ωｃｍである。または、第１繊維群および第２繊維群は、いずれも繊維群電気抵抗値が例えば０．００１Ωｃｍ以上１Ωｃｍ未満である。または、第１繊維群の繊維群電気抵抗値が例えば１Ωｃｍ以上１００ｋΩｃｍ以下であり、かつ第２繊維群の繊維群電気抵抗値が例えば０．００１Ωｃｍ以上１Ωｃｍ未満である。
【００１４】
さらに、第１繊維群の重量割合は、例えば、第２繊維群の重量割合よりも大きく設定されている。または、第１繊維群の重量割合が例えば５０重量％以上９９．９重量％未満であり、かつ第２繊維群の重量割合が例えば５０重量％以下０．１重量％以上である。
【００１５】
本発明のさらに他の見地に係る高分子材料用導電性調整材は、高分子材料の導電性を調整するためのものであり、第１炭素短繊維による第１繊維群と、第１炭素短繊維よりも平均繊維径が小さな第２炭素短繊維による第２繊維群とを含んでいる。
【００１６】
ここで、第１繊維群および第２繊維群は、いずれも繊維群電気抵抗値が例えば少なくとも１Ωｃｍである。または、第１繊維群および第２繊維群は、いずれも繊維群電気抵抗値が例えば０．００１Ωｃｍ以上１Ωｃｍ未満である。
【００１７】
本発明に係る導電性高分子材料は、高分子材料と、高分子材料に添加された導電性調整材とを含んでいる。導電性調整材は、第１炭素短繊維による第１繊維群と、第１炭素短繊維よりも平均繊維径が小さな第２炭素短繊維による第２繊維群とを含み、第１繊維群は、第２繊維群に比べて繊維群電気抵抗値が小さい。ここで、導電性調整材の含有量は、例えば５〜４０重量％である。
【００１８】
本発明の他の見地に係る導電性高分子材料は、高分子材料と、高分子材料に添加された導電性調整材とを含んでいる。導電性調整材は、第１炭素短繊維による第１繊維群と、第１炭素短繊維よりも平均繊維径が小さな第２炭素短繊維による第２繊維群とを含み、第１繊維群は、第２繊維群に比べて繊維群電気抵抗値が大きい。ここで、導電性調整材の含有量は、例えば５〜４０重量％である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の高分子材料用導電性調整材は、上述のような第１繊維群と第２繊維群とを含むため、高分子材料に対する添加量を変化させると高分子材料の導電性を段階的に徐々に変化させることができ、従来の導電性調整材に比べて高分子材料の導電性を調整しやすい。また、本発明の導電性調整材は、高分子材料に対する添加量を必要最小限の量に設定しつつ、第１繊維群と第２繊維群との割合を変化させて高分子材料の導電性を段階的に徐々に変化させることもできる。
【００２０】
一方、本発明の導電性高分子材料は、本発明に係る導電性調整材を含んでいるので、導電性が所望の範囲に設定されやすい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
高分子材料用導電性調整材
本発明に係る高分子材料用導電性調整材は、第１繊維群および第２繊維群の２つの繊維群を含んでいる。ここで、第１繊維群は、多数の第１炭素短繊維からなり、また、第２繊維群は、多数の第２炭素短繊維からなる。
【００２２】
第１炭素短繊維および第２炭素短繊維は、いずれも公知の各種の炭素繊維の短繊維であり、例えば、ポリアクリロニトリル系炭素繊維、等方性ピッチ系炭素繊維、異方性ピッチ系炭素繊維、カイノール樹脂系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維、リグニン系炭素繊維等である。これらの炭素繊維は、第１繊維群および第２繊維群において２種以上が併用されてもよい。なお、これらの炭素繊維の焼成温度は、特に限定されるものではないが、後述する繊維群電気抵抗値との関係で適宜設定される。すなわち、相対的に高い繊維群電気抵抗値が求められる場合は、焼成温度が相対的に低めに設定され、相対的に低い繊維群電気抵抗値が求められる場合は、焼成温度が相対的に高めに設定される。
【００２３】
第１炭素短繊維および第２炭素短繊維の平均繊維長は、一般に短繊維として認められる長さであれば特に限定されるものではないが、通常は０．１〜３０ｍｍ、好ましくは０．５〜１０ｍｍ、より好ましくは０．７〜６ｍｍ程度である。平均繊維長が０．１ｍｍ未満の場合は、導電性を発現しにくくなるおそれがある。逆に、３０ｍｍを超える場合は、高分子材料と混合（複合）するときに、供給が困難になるおそれがある。なお、ここでいう平均繊維長は、光学顕微鏡（ＳＥＭ）により求めることができる値である。
【００２４】
第１炭素短繊維および第２炭素短繊維の平均アスペクト比（平均繊維長／平均繊維径）は、通常、５〜２，０００に設定されているのが好ましく、１０〜１，８００に設定されているのがより好ましく、２０〜１，５００に設定されているのがさらに好ましい。平均アスペクト比が５未満の場合は、高分子材料に対する電気抵抗の低減効果が低下するおそれがある。逆に、２，０００を超える場合は、高分子材料に対する定量供給が困難になるおそれがある。なお、平均アスペクト比は、定量供給が可能な限り、大きい方が高分子材料との複合後の残存アスペクト比を大きくできるため好ましい。因みに、この平均アスペクト比の基準になる平均繊維径は、光学顕微鏡（ＳＥＭ）により求めることができる値である。
【００２５】
但し、本発明で用いられる第２繊維群を構成する第２炭素短繊維は、第１繊維群を構成する第１炭素短繊維に比べて平均繊維径が小さく設定されている必要がある。換言すると、第１炭素短繊維の平均繊維径は、第２炭素短繊維の平均繊維径に比べて大きく設定されている必要がある。例えば、第１炭素短繊維の平均繊維径（Ａ）と第２炭素短繊維の平均繊維径（Ｂ）との比（Ａ／Ｂ）は、少なくとも１．５であるのが好ましく、少なくとも２．０であるのがより好ましい。この比が１．５未満の場合は、本発明の導電性調整材を高分子材料に対して複合するときに、添加量の僅かな変化で高分子材料の導電性が大幅に変化してしまうおそれがあり、結果的に高分子材料の導電性を所望の状態に調整しにくくなるおそれがある。
【００２６】
本発明で用いられる第１繊維群と第２繊維群とは、いずれも後述する繊維群電気抵抗値が少なくとも１Ωｃｍ（好ましくは少なくとも１．１Ωｃｍ）であるか、或いはいずれも繊維群電気抵抗値が０．００１Ωｃｍ以上１Ωｃｍ未満（好ましくは０．０１Ωｃｍ以上０．５Ωｃｍ未満）であることが望ましい。前者の場合は、高分子材料の導電性を小さい範囲（すなわち、電気抵抗が大きい範囲、例えば１０10〜１０13Ωｃｍの範囲）で所望の状態に容易に調整することができる。一方、後者の場合は、高分子材料の導電性を大きい範囲（すなわち、電気抵抗が小さい範囲、例えば１０5〜１０10Ωｃｍの範囲）で所望の状態に容易に調整することができる。
【００２７】
ここで、繊維群電気抵抗値とは、繊維群を構成する個々の炭素短繊維の電気抵抗値ではなく、多数の炭素短繊維からなる繊維群全体としての電気抵抗値であり、次のようにして求められる。先ず、中心部に直径０．８ｃｍの貫通孔を有する電気絶縁体を用意し、その貫通孔の一端を電極で封止する。そして、貫通孔内に０．５ｇの繊維群を充填し、貫通孔の他端から導電性の押し棒を挿入して４０ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力を加えて繊維群を高さｘｃｍの円柱状に成形する。この状態で電極と押し棒との間にテスターを接続し、貫通孔内で圧縮された繊維群の電気抵抗値を測定する。繊維群電気抵抗値は、測定された電気抵抗値に繊維群の成形体の端面の面積（すなわち、０．４2πｃｍ2）を掛け、その値を高さｘｃｍで割ると体積抵抗値（Ωｃｍ）として求めることができる。なお、繊維群の電気抵抗値を測定する際に用いられるテスターは、通常、デジタルマルチメーターなどの直接抵抗を測定することができるものである。
【００２８】
また、本発明で用いられる第１繊維群と第２繊維群とは、上述の繊維群電気抵抗値が互いに異なっていてもよい。すなわち、第１繊維群の繊維群電気抵抗値と第２繊維群の繊維群電気抵抗値とが異なっていてもよい。この場合、本発明の高分子材料用導電性調整材は、次の２つの態様で説明することができる。
【００２９】
（態様１)
この態様では、第１繊維群の繊維群電気抵抗値が第２繊維群の繊維群電気抵抗値よりも小さく設定されている。
この態様の場合、第１繊維群および第２繊維群の繊維群電気抵抗値は、例えば次のように設定される。
(1)第１繊維群および第２繊維群の繊維群電気抵抗値は、いずれも少なくとも１Ωｃｍ、好ましくは少なくとも１．１Ωｃｍになるように設定されている。換言すると、第１繊維群および第２繊維群の繊維群電気抵抗値は、少なくとも１Ωｃｍ（すなわち、１Ωｃｍ以上）の範囲において、第１繊維群の繊維群電気抵抗値が第２繊維群の繊維群電気抵抗値よりも小さく設定されている。この場合、本発明の導電性調整材は、高分子材料の導電性を小さい範囲（すなわち、電気抵抗が大きい範囲、例えば１０10〜１０13Ωｃｍの範囲）で所望の状態に容易に設定することができる。
【００３０】
(2)第１繊維群および第２繊維群の繊維群電気抵抗値は、いずれも０．００１Ωｃｍ以上１Ωｃｍ未満、好ましくは０．０１Ωｃｍ以上１Ωｃｍ未満になるように設定されている。換言すると、第１繊維群および第２繊維群の繊維群電気抵抗値は、０．００１Ωｃｍ以上１Ωｃｍ未満、好ましくは０．０１Ωｃｍ以上１Ωｃｍ未満の範囲において、第１繊維群の繊維群電気抵抗値が第２繊維群の繊維群電気抵抗値よりも小さく設定されている。この場合、本発明の導電性調整材は、高分子材料の導電性を大きい範囲（すなわち、電気抵抗が小さい範囲、例えば１０5〜１０10Ωｃｍの範囲）で所望の状態に容易に設定することができる。
【００３１】
(3)第１繊維群の繊維群電気抵抗値が０．００１Ω以上１Ω未満（好ましくは０．０１Ω以上１Ω未満）に設定されており、第２繊維群の繊維群電気抵抗値が１Ω以上１００ｋΩ以下（好ましくは１Ω以上１００Ω以下）に設定されている。第１繊維群の繊維群電気抵抗値が０．００１Ω未満の場合または第２繊維群の繊維群電気抵抗値が１００ｋΩを超える場合は、高分子材料に対する本発明の導電性調整材の添加量を大幅に変えても高分子材料の電気抵抗値が殆ど変化しないおそれがあり、高分子材料の導電性を段階的に微妙に調整するためには本発明の導電性調整材が大量に必要になる場合がある。
【００３２】
（態様２）
この態様では、第１繊維群の繊維群電気抵抗値が第２繊維群の繊維群電気抵抗値よりも大きく設定されている。
この態様の場合、第１繊維群および第２繊維群の繊維群電気抵抗値は、例えば次のように設定される。
(1)第１繊維群および第２繊維群の繊維群電気抵抗値は、いずれも少なくとも１Ωｃｍ、好ましくは少なくとも１．１Ωｃｍになるように設定されている。換言すると、第１繊維群および第２繊維群の繊維群電気抵抗値は、少なくとも１Ωｃｍ（すなわち、１Ωｃｍ以上）の範囲において、第１繊維群の繊維群電気抵抗値が第２繊維群の繊維群電気抵抗値よりも大きく設定されている。この場合、本発明の導電性調整材は、高分子材料の導電性を小さい範囲（すなわち、電気抵抗が大きい範囲、例えば１０10〜１０13Ωｃｍの範囲）で所望の状態に容易に設定することができる。
【００３３】
(2)第１繊維群および第２繊維群の繊維群電気抵抗値は、いずれも０．００１Ωｃｍ以上１Ωｃｍ未満、好ましくは０．０１Ωｃｍ以上１Ωｃｍ未満になるように設定されている。換言すると、第１繊維群および第２繊維群の繊維群電気抵抗値は、０．００１Ωｃｍ以上１Ωｃｍ未満、好ましくは０．０１Ωｃｍ以上１Ωｃｍ未満の範囲において、第１繊維群の繊維群電気抵抗値が第２繊維群の繊維群電気抵抗値よりも大きく設定されている。この場合、本発明の導電性調整材は、高分子材料の導電性を大きい範囲（すなわち、電気抵抗が小さい範囲、例えば１０5〜１０10Ωｃｍの範囲）で所望の状態に容易に設定することができる。
【００３４】
(3)第１繊維群の繊維群電気抵抗値が１Ω以上１００ｋΩ以下（好ましくは１Ω以上１００Ω以下）に設定されており、第２繊維群の繊維群電気抵抗値が０．００１Ω以上１Ω未満（好ましくは０．０１Ω以上１Ω未満）に設定されている。第１繊維群の繊維群電気抵抗値が１００ｋΩを超える場合または第２繊維群の繊維群電気抵抗値が０．００１Ω未満の場合は、高分子材料に対する本発明の導電性調整材の添加量を大幅に変えても高分子材料の電気抵抗値が殆ど変化しないおそれがあり、高分子材料の導電性を段階的に微妙に調整するためには本発明の導電性調整材が大量に必要になる場合がある。
【００３５】
なお、第１繊維群および第２繊維群の繊維群電気抵抗値は、通常、各繊維群を構成する炭素短繊維を製造するときの焼成温度を適宜調整することにより、上述のような所要の範囲に設定することができる。
【００３６】
本発明の導電性調整材では、第１繊維群の重量割合が第２繊維群の重量割合に比べて大きく設定されているのが好ましい。例えば、上述の態様１に係る導電性調整材について第２繊維群の重量割合が第１繊維群の重量割合よりも大きい場合は、当該導電性調整材を含む高分子材料の電気抵抗が小さく成り過ぎる傾向（すなわち、導電性が高まり過ぎる傾向）があり、例えば高分子材料の電気抵抗値（体積固有抵抗値：以下同じ）を１０5〜１０13Ωｃｍ程度、特に１０10〜１０13Ωｃｍ程度に設定するのが困難になる。一方、上述の態様２に係る導電性調整材について第２繊維群の重量割合が第１繊維群の重量割合よりも大きい場合は、当該導電性調整材を含む高分子材料の電気抵抗値が大きく成り過ぎる傾向（すなわち、導電性が低くなり過ぎる傾向）があり、例えば高分子材料の電気抵抗値を１０5〜１０13Ωｃｍ程度、特に１０5〜１０10Ωｃｍ程度に設定するのが困難になる。
【００３７】
因みに、本発明の導電性調整材を用いて高分子材料の電気抵抗値を１０5〜１０13Ωｃｍ程度の範囲を目標に調整する場合、第１繊維群の割合は５０重量％以上９９．９重量％未満に、また、第２繊維群の割合は５０重量％以下０．１重量％以上に設定するのが好ましい。
【００３８】
本発明の高分子材料用導電性調整材は、各種の高分子材料の導電性を調整するため、すなわち、後述するような導電性高分子材料を製造するために用いられる。この場合、本発明の導電性調製材は、通常、第１繊維群と第２繊維群とが別々に調製され、両繊維群の割合が上述のようになるよう、高分子材料に対して供給される。この際、第１繊維群と第２繊維群とは、高分子材料に対して別個に供給されて混合されてもよいし、予め混合された後に高分子材料に対して供給されてもよい。
【００３９】
導電性高分子材料
本発明の導電性高分子材料は、高分子材料と、上述の本発明に係る導電性調整材、例えば、上述の態様１または態様２に係る導電性調整材とを含んでおり、導電性を有している。
【００４０】
この導電性高分子材料を構成する高分子材料は、特に限定されるものではなく、公知の各種の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂およびゴムなどである。
ここで、熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン樹脂，ポリプロピレン樹脂，ポリスチレン樹脂およびポリアクリルスチレン樹脂などの汎用プラスチック、アクリル−ブタジエン−スチレン樹脂（ＡＢＳ），ポリフェニルエーテル樹脂，ポリアセタール樹脂，ポリカーボネート樹脂，ポリブチレンテレフタレート樹脂，ポリエチレンテレフタレート樹脂，ナイロン６およびナイロン６，６などのエンジニアリングプラスチック、並びにポリエーテルエーテルケトン樹脂，ポリアミド樹脂，ポリイミド樹脂，ポリスルホン樹脂，４−フッ化エチレン−エチレン共重合体樹脂，ポリフッ化ビニリデン樹脂，４−フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂，ポリエーテルイミド樹脂，ポリエーテルサルフォン樹脂，ポリフェニレンサルファイド樹脂，変性ポリフェニレンオキサイド樹脂，ポリフェニレンエーテル樹脂および液晶ポリマーなどの超エンジニアリングプラスチックなどを挙げることができる。また、熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂および不飽和ポリエステル樹脂などを挙げことができる。さらに、ゴムとしては、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、多硫化ゴム、ウレタンゴム、ポリオレフィン系エラストマーおよびシリコーンゴムなどを挙げることができる。
【００４１】
このような導電性高分子を製造する場合は、通常、高分子材料に対し、公知の各種のフィーダー等を用いて上述の本発明に係る導電性調整材を供給して混合する。この際、導電性調整材は、第１繊維群と第２繊維群とが別個に高分子材料に対して供給されてもよいし、予め混合された後に高分子材料に対して供給されてもよい。
【００４２】
高分子材料に対する導電性調整材の添加量は、目標とする高分子材料の導電性（電気抵抗値）に応じて適宜設定することができる。この際、導電性調整材は、上述のような第１繊維群と第２繊維群とを含むため、添加量を徐々に増加させるに従って、高分子材料の導電性を段階的に徐々に高めて行くことができる。換言すると、本発明の導電性調整材は、高分子材料に対する添加量を僅かに変化させた程度では、高分子材料の導電性を大幅に変化させ難い。このため、この導電性調整材を用いた場合は、カーボンブラック等の従来の導電性調整材では達成するのが困難であった、１０5〜１０13Ωｃｍ程度の微弱な導電性を高分子材料に対して容易に付与することができる。
【００４３】
また、本発明の導電性調整材は、高分子材料に対して付与することができる導電性を第１繊維群と第２繊維群との割合を変化させて変化させることもできる。例えば、導電性調整材が上述の態様１の場合は、第２繊維群の割合を高めて行くと、高分子材料に対する導電性調整材の添加量が略同じであっても、高分子材料の導電性を大きく（すなわち、電気抵抗値を小さく）設定することができる。一方、導電性調整材が上述の態様２の場合は、第２繊維群の割合を高めて行くと、高分子材料に対する導電性調整材の添加量が略同じであっても、高分子材料の導電性を小さく（すなわち、電気抵抗値を大きく）設定することができる。すなわち、本発明の導電性調整材は、第１繊維群と第２繊維群との割合を変化させることにより、高分子材料に対する添加量を必要最小限の量に設定しながら高分子材料の導電性を１０5〜１０13Ωｃｍの範囲で任意に調整することもできる。
【００４４】
なお、このような導電性高分子において、導電性（電気抵抗値）を１０5〜１０13Ωｃｍ程度に設定する場合は、一般に高分子材料における上述の導電性調整材の含有量が５〜４０重量％になるよう設定するのが好ましく、６〜１５重量％になるよう設定するのがより好ましい。
【００４５】
本発明の導電性高分子材料は、上述のような導電性調整材を含み、導電性が付与されているため、帯電防止や埃の付着防止が求められる分野、例えば半導体製造用治具、ＩＣトレー、キャリヤーなどの各種の用途に利用することができる。
【実施例】
【００４６】
実施例１〜３
平均繊維径が１２μｍでありかつ平均アスペクト比が２５０の等方性ピッチ系炭素短繊維（大阪瓦斯株式会社の商品名”Ｘｙｌｕｓ ＧＣＲ−１”）からなる、繊維群電気抵抗値が６．３６Ωｃｍの第１繊維群と、平均繊維径が２μｍでありかつ平均アスペクト比が２５０の異方性ピッチ系炭素短繊維（大阪瓦斯株式会社の商品名”ＵＦＭ−１”）からなる、繊維群電気抵抗値が３，３００Ωｃｍの第２繊維群とを用意した。
【００４７】
高分子材料であるポリフェニレンオキサイド樹脂（日本ゼネラルエレクトリック株式会社の商品名”ノリルＰＰＯ５３４”）に対して第１繊維群と第２繊維群とを表１に示す割合でそれぞれ別々のフィーダーを用いて供給し、第１繊維群および第２繊維群を含む高分子材料からなるペレットを調製した。このペレットを、樹脂温度３００℃、射出圧力２，０００ｋｇ／ｃｍ2および金型温度１６０℃の条件で住友重機械工業株式会社製のＰＲＯＭＡＴ射出成形機を用いて成形し、直径５０ｍｍ、厚さ３ｍｍの円板を得た。得られた円板の表面に銀ペーストを用いて電極を形成し、当該電極間の電気抵抗を測定することにより円板の表面抵抗（Ω／□）を求めた。結果を表１に示す。
【００４８】
【表１】
【００４９】
実施例４〜６
平均繊維径が１２μｍでありかつ平均アスペクト比が２５０の等方性ピッチ系炭素短繊維（大阪瓦斯株式会社の商品名”Ｘｙｌｕｓ ＧＣ０３Ｊ４０１”）からなる、繊維群電気抵抗値が０．１４Ωｃｍの第１繊維群と、平均繊維径が７μｍでありかつ平均アスペクト比が８５７のポリアクリロニトリル系炭素短繊維（三菱レーヨン株式会社の商品名”パイロフィル”）からなる、繊維群電気抵抗値が０．２９Ωｃｍの第２繊維群とを用意した。
この第１繊維群および第２繊維群を用いて実施例１〜３の場合と同様にして円板を得、その表面抵抗（Ω／□）を同様にして測定した。結果を表２に示す。
【００５０】
実施例７、８
平均繊維径が２μｍでありかつ平均アスペクト比が２５０の異方性ピッチ系炭素短繊維（大阪瓦斯株式会社の商品名”ＵＦＭ−２”）からなる、繊維群電気抵抗値が０．１９Ωｃｍの繊維群を第２繊維群として用いた点を除き、実施例４〜６と同様にして円板を得た。そして、得られた円板の表面抵抗（Ω／□）を同様にして測定した。結果を表２に示す。
【００５１】
【表２】
【００５２】
実施例９〜１１
平均繊維径が７μｍでありかつ平均アスペクト比が８５７のポリアクリロニトリル系炭素短繊維（三菱レーヨン株式会社の商品名”パイロフィル”）からなる、繊維群電気抵抗値が０．２９Ωｃｍの第１繊維群と、平均繊維径が２μｍでありかつ平均アスペクト比が２５０の異方性ピッチ系炭素短繊維（大阪瓦斯株式会社の商品名”ＵＦＭ−１”）からなる、繊維群電気抵抗値が３，３００Ωｃｍの第２繊維群とを用意した。
この第１繊維群および第２繊維群を用いて実施例１〜３の場合と同様にして円板を得、その表面抵抗（Ω／□）を同様にして測定した。結果を表３に示す。
【００５３】
【表３】
【００５４】
実施例１２〜１４
平均繊維径が７μｍでありかつ平均アスペクト比が８５７のポリアクリロニトリル系炭素短繊維（三菱レーヨン株式会社の商品名”パイロフィル”）からなる、繊維群電気抵抗値が０．２９Ωｃｍの第１繊維群と、平均繊維径が２μｍでありかつ平均アスペクト比が２５０の異方性ピッチ系炭素短繊維（大阪瓦斯株式会社の商品名”ＵＦＭ−２”）からなる、繊維群電気抵抗値が０．１９Ωｃｍの第２繊維群とを用意した。
この第１繊維群および第２繊維群を用いて実施例１〜３の場合と同様にして円板を得、その表面抵抗（Ω／□）を同様にして測定した。結果を表４に示す。
【００５５】
【表４】
【００５６】
実施例１５
平均繊維径が１３μｍでありかつ平均アスペクト比が５４のピッチ系炭素短繊維（株式会社ドナックの商品名”ドナカーボＳ２４４”）からなる、繊維群電気抵抗値が１．２Ωｃｍの第１繊維群と、平均繊維径が７μｍでありかつ平均アスペクト比が８５７のポリアクリロニトリル系炭素短繊維（三菱レーヨン株式会社の商品名”パイロフィル”）からなる、繊維群電気抵抗値が０．２９Ωｃｍの第２繊維群とを用意した。
この第１繊維群および第２繊維群を用いて実施例１〜３の場合と同様にして円板を得、その表面抵抗（Ω／□）を同様にして測定した。但し、高分子材料としてアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体樹脂（東レ株式会社の商品名”トヨラック１００”）を用い、樹脂温度、射出圧力および金型温度をそれぞれ２４０℃、１，２００ｋｇ／ｃｍ2および６０℃に変更した。結果を表５に示す。
【００５７】
実施例１６〜１８
平均繊維径が１２μｍでありかつ平均アスペクト比が２５０のピッチ系炭素短繊維（大阪瓦斯株式会社の商品名”Ｘｙｌｕｓ ＧＣＡ０３Ｊ４３１”）からなる、繊維群電気抵抗値が７，７９０Ωｃｍの第１繊維群と、平均繊維径が７μｍでありかつ平均アスペクト比が８５７のポリアクリロニトリル系炭素短繊維（三菱レーヨン株式会社の商品名”パイロフィル”）からなる、繊維群電気抵抗値が０．２９Ωｃｍの第２繊維群とを用意した。
この第１繊維群および第２繊維群を用いて実施例１〜３の場合と同様にして円板を得、その表面抵抗（Ω／□）を同様にして測定した。結果を表５に示す。
【００５８】
実施例１９〜２１
平均繊維径が１２μｍでありかつ平均アスペクト比が２５０の等方性ピッチ系炭素短繊維（大阪瓦斯株式会社の商品名”Ｘｙｌｕｓ ＧＣＲ１”）からなる、繊維群電気抵抗値が６．３６Ωｃｍの第１繊維群と、平均繊維径が２μｍでありかつ平均アスペクト比が２５０の異方性ピッチ系炭素短繊維（大阪瓦斯株式会社の商品名”ＵＦＭ−４”）からなる、繊維群電気抵抗値が０．０５Ωｃｍの第２繊維群とを用意した。
この第１繊維群および第２繊維群を用いて実施例１〜３の場合と同様にして円板を得、その表面抵抗（Ω／□）を同様にして測定した。結果を表５に示す。
【００５９】
【表５】
【００６０】
比較例１
平均繊維径が１３μｍでありかつ平均アスペクト比が５４のピッチ系炭素短繊維（株式会社ドナックの商品名”ドナカーボＳ２４４”）からなる、繊維群電気抵抗値が１．２Ωｃｍの繊維群のみを用いて実施例１〜３の場合と同様にしてペレットを調製し、そのペレットから実施例１〜３の場合と同様にして円板を得た。但し、高分子材料をポリエーテルスルフォン樹脂（住友化学工業株式会社の商品名”スミカエクセル４１００”）に変更し、また、樹脂温度、射出圧力および金型温度をそれぞれ３３０℃、１，５００ｋｇ／ｃｍ2および１４０℃に変更した。円板の表面抵抗（Ω／□）を実施例１〜３の場合と同様にして測定した結果を表６に示す。
【００６１】
比較例２
平均繊維径が１２μｍでありかつ平均アスペクト比が２５０のピッチ系炭素短繊維（大阪瓦斯株式会社の商品名”Ｘｙｌｕｓ ＧＣＡ０３Ｊ４３１”）からなる、繊維群電気抵抗値が７，７９０Ωｃｍの繊維群のみを用いて実施例１〜３の場合と同様にしてペレットを調製し、そのペレットから実施例１〜３の場合と同様にして円板を得た。円板の表面抵抗（Ω／□）を実施例１〜３の場合と同様にして測定した結果を表６に示す。
【００６２】
比較例３
平均繊維径が２μｍでありかつ平均アスペクト比が２５０の異方性ピッチ系炭素短繊維（大阪瓦斯株式会社の商品名”ＵＦＭ−２”）からなる、繊維群電気抵抗値が０．１９Ωｃｍの繊維群のみを用いて実施例１〜３の場合と同様にしてペレットを調製し、そのペレットから実施例１〜３の場合と同様にして円板を得た。円板の表面抵抗（Ω／□）を実施例１〜３の場合と同様にして測定した結果を表６に示す。
【００６３】
【表６】
【００６４】
比較例４
高分子材料である高密度ポリエチレン樹脂（三井石油化学工業株式会社の商品名”ハイゼックス１３００Ｊ”）に対して導電材であるケッチェンブラック（ケッチェンブラックインターナショナル株式会社の商品名”ケッチェンブラックＥＣ”）を表３に示す割合で供給してペレットを調製し、このペレットを用いて実施例１〜３の場合と同様にして円板を成形した。この際、成形時の樹脂温度、射出圧力および金型温度をそれぞれ２１０℃、１，０００ｋｇ／ｃｍ2および４０℃に設定した。円板の体積固有抵抗（Ωｃｍ）を測定した結果を表７に示す。
【００６５】
比較例５
導電材としてアセチレンブラック（電気化学工業株式会社の商品名”デンカブラック”）を用いた点を除いて比較例４の場合と同様に操作し、円板を得た。この円板の体積固有抵抗（Ωｃｍ）を測定した結果を表７に示す。
【００６６】
【表７】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性調整材および高分子材料、特に、高分子材料の導電性を調整するための導電性調整材および導電性を有する高分子材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂等の高分子材料は、一般に優れた電気絶縁性を示すことから、電気・電子部品分野において広く用いられている。ところが、高分子材料そのものからなる電気・電子部品材料は、一般に電気絶縁性を有するために帯電し易く、塵埃の付着或いは放電によりＩＣなどの電子部品へダメージを与える等の不具合がある。このため、半導体製造分野において用いられる高分子材料は、通常、導電材を加えて微弱な導電性が付与されている。
【０００３】
ところで、高分子材料に導電性を付与するための導電材として、カーボンブラックが広く知られている。ところが、カーボンブラック、特にアセチレンブラックやケッチェンブラックは、それ自体が高い導電性を示す粉体であることから、高分子材料の導電性を段階的に緩やかに調整するのが困難である。すなわち、カーボンブラックは、添加量を僅かに変化させるだけで、高分子材料の導電性を急激に変化（例えば、１０9程度の範囲で変化）させてしまい、高分子材料の導電性を微妙に変化させるためには不適当である。このため、カーボンブラックを導電材として用いた場合、電子部品分野で用いられる高分子材料に対して一般に要求されることが多い導電性、すなわち１０5〜１０13Ωｃｍ程度の微弱な導電性を安定的に付与するのは極めて困難である。しかも、カーボンブラックは、上述のように粉体であることから、取り扱いが容易ではなく、また、高分子材料に対する添加時に分散不良が生じ易く、成形体からの脱落によるコンタミネーションを惹起するおそれもある。
【０００４】
また、カーボンブラックに代わる導電材として、コンタミネーションを起こし難い炭素繊維が利用されつつある。例えば、特許文献１には、超極細炭素繊維により導電性が付与された高分子材料が記載されている。しかし、これらの炭素繊維も、導電性が非常に高い材料であるため、カーボンブラックの場合と同じく高分子材料の導電性を微妙に調整して上述の範囲に設定するのは極めて困難である。
【０００５】
【特許文献１】特開平２−３００２６３号公報
【０００６】
本発明の目的は、高分子材料の導電性を所望の状態に調整しやすくすることにある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の高分子材料用導電性調整材は、高分子材料の導電性を調整するためのものであり、第１炭素短繊維による第１繊維群と、第１炭素短繊維よりも平均繊維径が小さな第２炭素短繊維による第２繊維群とを含んでいる。第１繊維群は、第２繊維群に比べて繊維群電気抵抗値が小さい。
【０００８】
ここで、第１炭素短繊維および第２炭素短繊維は、それぞれ平均アスペクト比が例えば５〜２，０００である。また、第１炭素短繊維の平均繊維径（Ａ）と第２炭素短繊維の平均繊維径（Ｂ）との比（Ａ／Ｂ）が例えば少なくとも１．５である。
【０００９】
また、第１繊維群および第２繊維群は、いずれも繊維群電気抵抗値が例えば少なくとも１Ωｃｍである。または、第１繊維群および第２繊維群は、いずれも繊維群電気抵抗値が例えば０．００１Ωｃｍ以上１Ωｃｍ未満である。または、第１繊維群の繊維群電気抵抗値が例えば０．００１Ωｃｍ以上１Ωｃｍ未満であり、かつ第２繊維群の繊維群電気抵抗値が例えば１Ωｃｍ以上１００ｋΩｃｍ以下である。
【００１０】
さらに、第１繊維群の重量割合は、例えば、第２繊維群の重量割合よりも大きく設定されている。または、第１繊維群の重量割合が例えば５０重量％以上９９．９重量％未満であり、かつ第２繊維群の重量割合が例えば５０重量％以下０．１重量％以上である。
【００１１】
本発明の他の見地に係る高分子材料用導電性調整材は、高分子材料の導電性を調整するためのものであり、第１炭素短繊維による第１繊維群と、第１炭素短繊維よりも平均繊維径が小さな第２炭素短繊維による第２繊維群とを含んでいる。第１繊維群は、第２繊維群に比べて繊維群電気抵抗値が大きい。
【００１２】
ここで、第１炭素短繊維および第２炭素短繊維は、それぞれ平均アスペクト比が例えば５〜２，０００である。また、第１炭素短繊維の平均繊維径（Ａ）と第２炭素短繊維の平均繊維径（Ｂ）との比（Ａ／Ｂ）が例えば少なくとも１．５である。
【００１３】
また、第１繊維群および第２繊維群は、いずれも繊維群電気抵抗値が例えば少なくとも１Ωｃｍである。または、第１繊維群および第２繊維群は、いずれも繊維群電気抵抗値が例えば０．００１Ωｃｍ以上１Ωｃｍ未満である。または、第１繊維群の繊維群電気抵抗値が例えば１Ωｃｍ以上１００ｋΩｃｍ以下であり、かつ第２繊維群の繊維群電気抵抗値が例えば０．００１Ωｃｍ以上１Ωｃｍ未満である。
【００１４】
さらに、第１繊維群の重量割合は、例えば、第２繊維群の重量割合よりも大きく設定されている。または、第１繊維群の重量割合が例えば５０重量％以上９９．９重量％未満であり、かつ第２繊維群の重量割合が例えば５０重量％以下０．１重量％以上である。
【００１５】
本発明のさらに他の見地に係る高分子材料用導電性調整材は、高分子材料の導電性を調整するためのものであり、第１炭素短繊維による第１繊維群と、第１炭素短繊維よりも平均繊維径が小さな第２炭素短繊維による第２繊維群とを含んでいる。
【００１６】
ここで、第１繊維群および第２繊維群は、いずれも繊維群電気抵抗値が例えば少なくとも１Ωｃｍである。または、第１繊維群および第２繊維群は、いずれも繊維群電気抵抗値が例えば０．００１Ωｃｍ以上１Ωｃｍ未満である。
【００１７】
本発明に係る導電性高分子材料は、高分子材料と、高分子材料に添加された導電性調整材とを含んでいる。導電性調整材は、第１炭素短繊維による第１繊維群と、第１炭素短繊維よりも平均繊維径が小さな第２炭素短繊維による第２繊維群とを含み、第１繊維群は、第２繊維群に比べて繊維群電気抵抗値が小さい。ここで、導電性調整材の含有量は、例えば５〜４０重量％である。
【００１８】
本発明の他の見地に係る導電性高分子材料は、高分子材料と、高分子材料に添加された導電性調整材とを含んでいる。導電性調整材は、第１炭素短繊維による第１繊維群と、第１炭素短繊維よりも平均繊維径が小さな第２炭素短繊維による第２繊維群とを含み、第１繊維群は、第２繊維群に比べて繊維群電気抵抗値が大きい。ここで、導電性調整材の含有量は、例えば５〜４０重量％である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の高分子材料用導電性調整材は、上述のような第１繊維群と第２繊維群とを含むため、高分子材料に対する添加量を変化させると高分子材料の導電性を段階的に徐々に変化させることができ、従来の導電性調整材に比べて高分子材料の導電性を調整しやすい。また、本発明の導電性調整材は、高分子材料に対する添加量を必要最小限の量に設定しつつ、第１繊維群と第２繊維群との割合を変化させて高分子材料の導電性を段階的に徐々に変化させることもできる。
【００２０】
一方、本発明の導電性高分子材料は、本発明に係る導電性調整材を含んでいるので、導電性が所望の範囲に設定されやすい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
高分子材料用導電性調整材
本発明に係る高分子材料用導電性調整材は、第１繊維群および第２繊維群の２つの繊維群を含んでいる。ここで、第１繊維群は、多数の第１炭素短繊維からなり、また、第２繊維群は、多数の第２炭素短繊維からなる。
【００２２】
第１炭素短繊維および第２炭素短繊維は、いずれも公知の各種の炭素繊維の短繊維であり、例えば、ポリアクリロニトリル系炭素繊維、等方性ピッチ系炭素繊維、異方性ピッチ系炭素繊維、カイノール樹脂系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維、リグニン系炭素繊維等である。これらの炭素繊維は、第１繊維群および第２繊維群において２種以上が併用されてもよい。なお、これらの炭素繊維の焼成温度は、特に限定されるものではないが、後述する繊維群電気抵抗値との関係で適宜設定される。すなわち、相対的に高い繊維群電気抵抗値が求められる場合は、焼成温度が相対的に低めに設定され、相対的に低い繊維群電気抵抗値が求められる場合は、焼成温度が相対的に高めに設定される。
【００２３】
第１炭素短繊維および第２炭素短繊維の平均繊維長は、一般に短繊維として認められる長さであれば特に限定されるものではないが、通常は０．１〜３０ｍｍ、好ましくは０．５〜１０ｍｍ、より好ましくは０．７〜６ｍｍ程度である。平均繊維長が０．１ｍｍ未満の場合は、導電性を発現しにくくなるおそれがある。逆に、３０ｍｍを超える場合は、高分子材料と混合（複合）するときに、供給が困難になるおそれがある。なお、ここでいう平均繊維長は、光学顕微鏡（ＳＥＭ）により求めることができる値である。
【００２４】
第１炭素短繊維および第２炭素短繊維の平均アスペクト比（平均繊維長／平均繊維径）は、通常、５〜２，０００に設定されているのが好ましく、１０〜１，８００に設定されているのがより好ましく、２０〜１，５００に設定されているのがさらに好ましい。平均アスペクト比が５未満の場合は、高分子材料に対する電気抵抗の低減効果が低下するおそれがある。逆に、２，０００を超える場合は、高分子材料に対する定量供給が困難になるおそれがある。なお、平均アスペクト比は、定量供給が可能な限り、大きい方が高分子材料との複合後の残存アスペクト比を大きくできるため好ましい。因みに、この平均アスペクト比の基準になる平均繊維径は、光学顕微鏡（ＳＥＭ）により求めることができる値である。
【００２５】
但し、本発明で用いられる第２繊維群を構成する第２炭素短繊維は、第１繊維群を構成する第１炭素短繊維に比べて平均繊維径が小さく設定されている必要がある。換言すると、第１炭素短繊維の平均繊維径は、第２炭素短繊維の平均繊維径に比べて大きく設定されている必要がある。例えば、第１炭素短繊維の平均繊維径（Ａ）と第２炭素短繊維の平均繊維径（Ｂ）との比（Ａ／Ｂ）は、少なくとも１．５であるのが好ましく、少なくとも２．０であるのがより好ましい。この比が１．５未満の場合は、本発明の導電性調整材を高分子材料に対して複合するときに、添加量の僅かな変化で高分子材料の導電性が大幅に変化してしまうおそれがあり、結果的に高分子材料の導電性を所望の状態に調整しにくくなるおそれがある。
【００２６】
本発明で用いられる第１繊維群と第２繊維群とは、いずれも後述する繊維群電気抵抗値が少なくとも１Ωｃｍ（好ましくは少なくとも１．１Ωｃｍ）であるか、或いはいずれも繊維群電気抵抗値が０．００１Ωｃｍ以上１Ωｃｍ未満（好ましくは０．０１Ωｃｍ以上０．５Ωｃｍ未満）であることが望ましい。前者の場合は、高分子材料の導電性を小さい範囲（すなわち、電気抵抗が大きい範囲、例えば１０10〜１０13Ωｃｍの範囲）で所望の状態に容易に調整することができる。一方、後者の場合は、高分子材料の導電性を大きい範囲（すなわち、電気抵抗が小さい範囲、例えば１０5〜１０10Ωｃｍの範囲）で所望の状態に容易に調整することができる。
【００２７】
ここで、繊維群電気抵抗値とは、繊維群を構成する個々の炭素短繊維の電気抵抗値ではなく、多数の炭素短繊維からなる繊維群全体としての電気抵抗値であり、次のようにして求められる。先ず、中心部に直径０．８ｃｍの貫通孔を有する電気絶縁体を用意し、その貫通孔の一端を電極で封止する。そして、貫通孔内に０．５ｇの繊維群を充填し、貫通孔の他端から導電性の押し棒を挿入して４０ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力を加えて繊維群を高さｘｃｍの円柱状に成形する。この状態で電極と押し棒との間にテスターを接続し、貫通孔内で圧縮された繊維群の電気抵抗値を測定する。繊維群電気抵抗値は、測定された電気抵抗値に繊維群の成形体の端面の面積（すなわち、０．４2πｃｍ2）を掛け、その値を高さｘｃｍで割ると体積抵抗値（Ωｃｍ）として求めることができる。なお、繊維群の電気抵抗値を測定する際に用いられるテスターは、通常、デジタルマルチメーターなどの直接抵抗を測定することができるものである。
【００２８】
また、本発明で用いられる第１繊維群と第２繊維群とは、上述の繊維群電気抵抗値が互いに異なっていてもよい。すなわち、第１繊維群の繊維群電気抵抗値と第２繊維群の繊維群電気抵抗値とが異なっていてもよい。この場合、本発明の高分子材料用導電性調整材は、次の２つの態様で説明することができる。
【００２９】
（態様１)
この態様では、第１繊維群の繊維群電気抵抗値が第２繊維群の繊維群電気抵抗値よりも小さく設定されている。
この態様の場合、第１繊維群および第２繊維群の繊維群電気抵抗値は、例えば次のように設定される。
(1)第１繊維群および第２繊維群の繊維群電気抵抗値は、いずれも少なくとも１Ωｃｍ、好ましくは少なくとも１．１Ωｃｍになるように設定されている。換言すると、第１繊維群および第２繊維群の繊維群電気抵抗値は、少なくとも１Ωｃｍ（すなわち、１Ωｃｍ以上）の範囲において、第１繊維群の繊維群電気抵抗値が第２繊維群の繊維群電気抵抗値よりも小さく設定されている。この場合、本発明の導電性調整材は、高分子材料の導電性を小さい範囲（すなわち、電気抵抗が大きい範囲、例えば１０10〜１０13Ωｃｍの範囲）で所望の状態に容易に設定することができる。
【００３０】
(2)第１繊維群および第２繊維群の繊維群電気抵抗値は、いずれも０．００１Ωｃｍ以上１Ωｃｍ未満、好ましくは０．０１Ωｃｍ以上１Ωｃｍ未満になるように設定されている。換言すると、第１繊維群および第２繊維群の繊維群電気抵抗値は、０．００１Ωｃｍ以上１Ωｃｍ未満、好ましくは０．０１Ωｃｍ以上１Ωｃｍ未満の範囲において、第１繊維群の繊維群電気抵抗値が第２繊維群の繊維群電気抵抗値よりも小さく設定されている。この場合、本発明の導電性調整材は、高分子材料の導電性を大きい範囲（すなわち、電気抵抗が小さい範囲、例えば１０5〜１０10Ωｃｍの範囲）で所望の状態に容易に設定することができる。
【００３１】
(3)第１繊維群の繊維群電気抵抗値が０．００１Ω以上１Ω未満（好ましくは０．０１Ω以上１Ω未満）に設定されており、第２繊維群の繊維群電気抵抗値が１Ω以上１００ｋΩ以下（好ましくは１Ω以上１００Ω以下）に設定されている。第１繊維群の繊維群電気抵抗値が０．００１Ω未満の場合または第２繊維群の繊維群電気抵抗値が１００ｋΩを超える場合は、高分子材料に対する本発明の導電性調整材の添加量を大幅に変えても高分子材料の電気抵抗値が殆ど変化しないおそれがあり、高分子材料の導電性を段階的に微妙に調整するためには本発明の導電性調整材が大量に必要になる場合がある。
【００３２】
（態様２）
この態様では、第１繊維群の繊維群電気抵抗値が第２繊維群の繊維群電気抵抗値よりも大きく設定されている。
この態様の場合、第１繊維群および第２繊維群の繊維群電気抵抗値は、例えば次のように設定される。
(1)第１繊維群および第２繊維群の繊維群電気抵抗値は、いずれも少なくとも１Ωｃｍ、好ましくは少なくとも１．１Ωｃｍになるように設定されている。換言すると、第１繊維群および第２繊維群の繊維群電気抵抗値は、少なくとも１Ωｃｍ（すなわち、１Ωｃｍ以上）の範囲において、第１繊維群の繊維群電気抵抗値が第２繊維群の繊維群電気抵抗値よりも大きく設定されている。この場合、本発明の導電性調整材は、高分子材料の導電性を小さい範囲（すなわち、電気抵抗が大きい範囲、例えば１０10〜１０13Ωｃｍの範囲）で所望の状態に容易に設定することができる。
【００３３】
(2)第１繊維群および第２繊維群の繊維群電気抵抗値は、いずれも０．００１Ωｃｍ以上１Ωｃｍ未満、好ましくは０．０１Ωｃｍ以上１Ωｃｍ未満になるように設定されている。換言すると、第１繊維群および第２繊維群の繊維群電気抵抗値は、０．００１Ωｃｍ以上１Ωｃｍ未満、好ましくは０．０１Ωｃｍ以上１Ωｃｍ未満の範囲において、第１繊維群の繊維群電気抵抗値が第２繊維群の繊維群電気抵抗値よりも大きく設定されている。この場合、本発明の導電性調整材は、高分子材料の導電性を大きい範囲（すなわち、電気抵抗が小さい範囲、例えば１０5〜１０10Ωｃｍの範囲）で所望の状態に容易に設定することができる。
【００３４】
(3)第１繊維群の繊維群電気抵抗値が１Ω以上１００ｋΩ以下（好ましくは１Ω以上１００Ω以下）に設定されており、第２繊維群の繊維群電気抵抗値が０．００１Ω以上１Ω未満（好ましくは０．０１Ω以上１Ω未満）に設定されている。第１繊維群の繊維群電気抵抗値が１００ｋΩを超える場合または第２繊維群の繊維群電気抵抗値が０．００１Ω未満の場合は、高分子材料に対する本発明の導電性調整材の添加量を大幅に変えても高分子材料の電気抵抗値が殆ど変化しないおそれがあり、高分子材料の導電性を段階的に微妙に調整するためには本発明の導電性調整材が大量に必要になる場合がある。
【００３５】
なお、第１繊維群および第２繊維群の繊維群電気抵抗値は、通常、各繊維群を構成する炭素短繊維を製造するときの焼成温度を適宜調整することにより、上述のような所要の範囲に設定することができる。
【００３６】
本発明の導電性調整材では、第１繊維群の重量割合が第２繊維群の重量割合に比べて大きく設定されているのが好ましい。例えば、上述の態様１に係る導電性調整材について第２繊維群の重量割合が第１繊維群の重量割合よりも大きい場合は、当該導電性調整材を含む高分子材料の電気抵抗が小さく成り過ぎる傾向（すなわち、導電性が高まり過ぎる傾向）があり、例えば高分子材料の電気抵抗値（体積固有抵抗値：以下同じ）を１０5〜１０13Ωｃｍ程度、特に１０10〜１０13Ωｃｍ程度に設定するのが困難になる。一方、上述の態様２に係る導電性調整材について第２繊維群の重量割合が第１繊維群の重量割合よりも大きい場合は、当該導電性調整材を含む高分子材料の電気抵抗値が大きく成り過ぎる傾向（すなわち、導電性が低くなり過ぎる傾向）があり、例えば高分子材料の電気抵抗値を１０5〜１０13Ωｃｍ程度、特に１０5〜１０10Ωｃｍ程度に設定するのが困難になる。
【００３７】
因みに、本発明の導電性調整材を用いて高分子材料の電気抵抗値を１０5〜１０13Ωｃｍ程度の範囲を目標に調整する場合、第１繊維群の割合は５０重量％以上９９．９重量％未満に、また、第２繊維群の割合は５０重量％以下０．１重量％以上に設定するのが好ましい。
【００３８】
本発明の高分子材料用導電性調整材は、各種の高分子材料の導電性を調整するため、すなわち、後述するような導電性高分子材料を製造するために用いられる。この場合、本発明の導電性調製材は、通常、第１繊維群と第２繊維群とが別々に調製され、両繊維群の割合が上述のようになるよう、高分子材料に対して供給される。この際、第１繊維群と第２繊維群とは、高分子材料に対して別個に供給されて混合されてもよいし、予め混合された後に高分子材料に対して供給されてもよい。
【００３９】
導電性高分子材料
本発明の導電性高分子材料は、高分子材料と、上述の本発明に係る導電性調整材、例えば、上述の態様１または態様２に係る導電性調整材とを含んでおり、導電性を有している。
【００４０】
この導電性高分子材料を構成する高分子材料は、特に限定されるものではなく、公知の各種の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂およびゴムなどである。
ここで、熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン樹脂，ポリプロピレン樹脂，ポリスチレン樹脂およびポリアクリルスチレン樹脂などの汎用プラスチック、アクリル−ブタジエン−スチレン樹脂（ＡＢＳ），ポリフェニルエーテル樹脂，ポリアセタール樹脂，ポリカーボネート樹脂，ポリブチレンテレフタレート樹脂，ポリエチレンテレフタレート樹脂，ナイロン６およびナイロン６，６などのエンジニアリングプラスチック、並びにポリエーテルエーテルケトン樹脂，ポリアミド樹脂，ポリイミド樹脂，ポリスルホン樹脂，４−フッ化エチレン−エチレン共重合体樹脂，ポリフッ化ビニリデン樹脂，４−フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂，ポリエーテルイミド樹脂，ポリエーテルサルフォン樹脂，ポリフェニレンサルファイド樹脂，変性ポリフェニレンオキサイド樹脂，ポリフェニレンエーテル樹脂および液晶ポリマーなどの超エンジニアリングプラスチックなどを挙げることができる。また、熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂および不飽和ポリエステル樹脂などを挙げことができる。さらに、ゴムとしては、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、多硫化ゴム、ウレタンゴム、ポリオレフィン系エラストマーおよびシリコーンゴムなどを挙げることができる。
【００４１】
このような導電性高分子を製造する場合は、通常、高分子材料に対し、公知の各種のフィーダー等を用いて上述の本発明に係る導電性調整材を供給して混合する。この際、導電性調整材は、第１繊維群と第２繊維群とが別個に高分子材料に対して供給されてもよいし、予め混合された後に高分子材料に対して供給されてもよい。
【００４２】
高分子材料に対する導電性調整材の添加量は、目標とする高分子材料の導電性（電気抵抗値）に応じて適宜設定することができる。この際、導電性調整材は、上述のような第１繊維群と第２繊維群とを含むため、添加量を徐々に増加させるに従って、高分子材料の導電性を段階的に徐々に高めて行くことができる。換言すると、本発明の導電性調整材は、高分子材料に対する添加量を僅かに変化させた程度では、高分子材料の導電性を大幅に変化させ難い。このため、この導電性調整材を用いた場合は、カーボンブラック等の従来の導電性調整材では達成するのが困難であった、１０5〜１０13Ωｃｍ程度の微弱な導電性を高分子材料に対して容易に付与することができる。
【００４３】
また、本発明の導電性調整材は、高分子材料に対して付与することができる導電性を第１繊維群と第２繊維群との割合を変化させて変化させることもできる。例えば、導電性調整材が上述の態様１の場合は、第２繊維群の割合を高めて行くと、高分子材料に対する導電性調整材の添加量が略同じであっても、高分子材料の導電性を大きく（すなわち、電気抵抗値を小さく）設定することができる。一方、導電性調整材が上述の態様２の場合は、第２繊維群の割合を高めて行くと、高分子材料に対する導電性調整材の添加量が略同じであっても、高分子材料の導電性を小さく（すなわち、電気抵抗値を大きく）設定することができる。すなわち、本発明の導電性調整材は、第１繊維群と第２繊維群との割合を変化させることにより、高分子材料に対する添加量を必要最小限の量に設定しながら高分子材料の導電性を１０5〜１０13Ωｃｍの範囲で任意に調整することもできる。
【００４４】
なお、このような導電性高分子において、導電性（電気抵抗値）を１０5〜１０13Ωｃｍ程度に設定する場合は、一般に高分子材料における上述の導電性調整材の含有量が５〜４０重量％になるよう設定するのが好ましく、６〜１５重量％になるよう設定するのがより好ましい。
【００４５】
本発明の導電性高分子材料は、上述のような導電性調整材を含み、導電性が付与されているため、帯電防止や埃の付着防止が求められる分野、例えば半導体製造用治具、ＩＣトレー、キャリヤーなどの各種の用途に利用することができる。
【実施例】
【００４６】
実施例１〜３
平均繊維径が１２μｍでありかつ平均アスペクト比が２５０の等方性ピッチ系炭素短繊維（大阪瓦斯株式会社の商品名”Ｘｙｌｕｓ ＧＣＲ−１”）からなる、繊維群電気抵抗値が６．３６Ωｃｍの第１繊維群と、平均繊維径が２μｍでありかつ平均アスペクト比が２５０の異方性ピッチ系炭素短繊維（大阪瓦斯株式会社の商品名”ＵＦＭ−１”）からなる、繊維群電気抵抗値が３，３００Ωｃｍの第２繊維群とを用意した。
【００４７】
高分子材料であるポリフェニレンオキサイド樹脂（日本ゼネラルエレクトリック株式会社の商品名”ノリルＰＰＯ５３４”）に対して第１繊維群と第２繊維群とを表１に示す割合でそれぞれ別々のフィーダーを用いて供給し、第１繊維群および第２繊維群を含む高分子材料からなるペレットを調製した。このペレットを、樹脂温度３００℃、射出圧力２，０００ｋｇ／ｃｍ2および金型温度１６０℃の条件で住友重機械工業株式会社製のＰＲＯＭＡＴ射出成形機を用いて成形し、直径５０ｍｍ、厚さ３ｍｍの円板を得た。得られた円板の表面に銀ペーストを用いて電極を形成し、当該電極間の電気抵抗を測定することにより円板の表面抵抗（Ω／□）を求めた。結果を表１に示す。
【００４８】
【表１】
【００４９】
実施例４〜６
平均繊維径が１２μｍでありかつ平均アスペクト比が２５０の等方性ピッチ系炭素短繊維（大阪瓦斯株式会社の商品名”Ｘｙｌｕｓ ＧＣ０３Ｊ４０１”）からなる、繊維群電気抵抗値が０．１４Ωｃｍの第１繊維群と、平均繊維径が７μｍでありかつ平均アスペクト比が８５７のポリアクリロニトリル系炭素短繊維（三菱レーヨン株式会社の商品名”パイロフィル”）からなる、繊維群電気抵抗値が０．２９Ωｃｍの第２繊維群とを用意した。
この第１繊維群および第２繊維群を用いて実施例１〜３の場合と同様にして円板を得、その表面抵抗（Ω／□）を同様にして測定した。結果を表２に示す。
【００５０】
実施例７、８
平均繊維径が２μｍでありかつ平均アスペクト比が２５０の異方性ピッチ系炭素短繊維（大阪瓦斯株式会社の商品名”ＵＦＭ−２”）からなる、繊維群電気抵抗値が０．１９Ωｃｍの繊維群を第２繊維群として用いた点を除き、実施例４〜６と同様にして円板を得た。そして、得られた円板の表面抵抗（Ω／□）を同様にして測定した。結果を表２に示す。
【００５１】
【表２】
【００５２】
実施例９〜１１
平均繊維径が７μｍでありかつ平均アスペクト比が８５７のポリアクリロニトリル系炭素短繊維（三菱レーヨン株式会社の商品名”パイロフィル”）からなる、繊維群電気抵抗値が０．２９Ωｃｍの第１繊維群と、平均繊維径が２μｍでありかつ平均アスペクト比が２５０の異方性ピッチ系炭素短繊維（大阪瓦斯株式会社の商品名”ＵＦＭ−１”）からなる、繊維群電気抵抗値が３，３００Ωｃｍの第２繊維群とを用意した。
この第１繊維群および第２繊維群を用いて実施例１〜３の場合と同様にして円板を得、その表面抵抗（Ω／□）を同様にして測定した。結果を表３に示す。
【００５３】
【表３】
【００５４】
実施例１２〜１４
平均繊維径が７μｍでありかつ平均アスペクト比が８５７のポリアクリロニトリル系炭素短繊維（三菱レーヨン株式会社の商品名”パイロフィル”）からなる、繊維群電気抵抗値が０．２９Ωｃｍの第１繊維群と、平均繊維径が２μｍでありかつ平均アスペクト比が２５０の異方性ピッチ系炭素短繊維（大阪瓦斯株式会社の商品名”ＵＦＭ−２”）からなる、繊維群電気抵抗値が０．１９Ωｃｍの第２繊維群とを用意した。
この第１繊維群および第２繊維群を用いて実施例１〜３の場合と同様にして円板を得、その表面抵抗（Ω／□）を同様にして測定した。結果を表４に示す。
【００５５】
【表４】
【００５６】
実施例１５
平均繊維径が１３μｍでありかつ平均アスペクト比が５４のピッチ系炭素短繊維（株式会社ドナックの商品名”ドナカーボＳ２４４”）からなる、繊維群電気抵抗値が１．２Ωｃｍの第１繊維群と、平均繊維径が７μｍでありかつ平均アスペクト比が８５７のポリアクリロニトリル系炭素短繊維（三菱レーヨン株式会社の商品名”パイロフィル”）からなる、繊維群電気抵抗値が０．２９Ωｃｍの第２繊維群とを用意した。
この第１繊維群および第２繊維群を用いて実施例１〜３の場合と同様にして円板を得、その表面抵抗（Ω／□）を同様にして測定した。但し、高分子材料としてアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体樹脂（東レ株式会社の商品名”トヨラック１００”）を用い、樹脂温度、射出圧力および金型温度をそれぞれ２４０℃、１，２００ｋｇ／ｃｍ2および６０℃に変更した。結果を表５に示す。
【００５７】
実施例１６〜１８
平均繊維径が１２μｍでありかつ平均アスペクト比が２５０のピッチ系炭素短繊維（大阪瓦斯株式会社の商品名”Ｘｙｌｕｓ ＧＣＡ０３Ｊ４３１”）からなる、繊維群電気抵抗値が７，７９０Ωｃｍの第１繊維群と、平均繊維径が７μｍでありかつ平均アスペクト比が８５７のポリアクリロニトリル系炭素短繊維（三菱レーヨン株式会社の商品名”パイロフィル”）からなる、繊維群電気抵抗値が０．２９Ωｃｍの第２繊維群とを用意した。
この第１繊維群および第２繊維群を用いて実施例１〜３の場合と同様にして円板を得、その表面抵抗（Ω／□）を同様にして測定した。結果を表５に示す。
【００５８】
実施例１９〜２１
平均繊維径が１２μｍでありかつ平均アスペクト比が２５０の等方性ピッチ系炭素短繊維（大阪瓦斯株式会社の商品名”Ｘｙｌｕｓ ＧＣＲ１”）からなる、繊維群電気抵抗値が６．３６Ωｃｍの第１繊維群と、平均繊維径が２μｍでありかつ平均アスペクト比が２５０の異方性ピッチ系炭素短繊維（大阪瓦斯株式会社の商品名”ＵＦＭ−４”）からなる、繊維群電気抵抗値が０．０５Ωｃｍの第２繊維群とを用意した。
この第１繊維群および第２繊維群を用いて実施例１〜３の場合と同様にして円板を得、その表面抵抗（Ω／□）を同様にして測定した。結果を表５に示す。
【００５９】
【表５】
【００６０】
比較例１
平均繊維径が１３μｍでありかつ平均アスペクト比が５４のピッチ系炭素短繊維（株式会社ドナックの商品名”ドナカーボＳ２４４”）からなる、繊維群電気抵抗値が１．２Ωｃｍの繊維群のみを用いて実施例１〜３の場合と同様にしてペレットを調製し、そのペレットから実施例１〜３の場合と同様にして円板を得た。但し、高分子材料をポリエーテルスルフォン樹脂（住友化学工業株式会社の商品名”スミカエクセル４１００”）に変更し、また、樹脂温度、射出圧力および金型温度をそれぞれ３３０℃、１，５００ｋｇ／ｃｍ2および１４０℃に変更した。円板の表面抵抗（Ω／□）を実施例１〜３の場合と同様にして測定した結果を表６に示す。
【００６１】
比較例２
平均繊維径が１２μｍでありかつ平均アスペクト比が２５０のピッチ系炭素短繊維（大阪瓦斯株式会社の商品名”Ｘｙｌｕｓ ＧＣＡ０３Ｊ４３１”）からなる、繊維群電気抵抗値が７，７９０Ωｃｍの繊維群のみを用いて実施例１〜３の場合と同様にしてペレットを調製し、そのペレットから実施例１〜３の場合と同様にして円板を得た。円板の表面抵抗（Ω／□）を実施例１〜３の場合と同様にして測定した結果を表６に示す。
【００６２】
比較例３
平均繊維径が２μｍでありかつ平均アスペクト比が２５０の異方性ピッチ系炭素短繊維（大阪瓦斯株式会社の商品名”ＵＦＭ−２”）からなる、繊維群電気抵抗値が０．１９Ωｃｍの繊維群のみを用いて実施例１〜３の場合と同様にしてペレットを調製し、そのペレットから実施例１〜３の場合と同様にして円板を得た。円板の表面抵抗（Ω／□）を実施例１〜３の場合と同様にして測定した結果を表６に示す。
【００６３】
【表６】
【００６４】
比較例４
高分子材料である高密度ポリエチレン樹脂（三井石油化学工業株式会社の商品名”ハイゼックス１３００Ｊ”）に対して導電材であるケッチェンブラック（ケッチェンブラックインターナショナル株式会社の商品名”ケッチェンブラックＥＣ”）を表３に示す割合で供給してペレットを調製し、このペレットを用いて実施例１〜３の場合と同様にして円板を成形した。この際、成形時の樹脂温度、射出圧力および金型温度をそれぞれ２１０℃、１，０００ｋｇ／ｃｍ2および４０℃に設定した。円板の体積固有抵抗（Ωｃｍ）を測定した結果を表７に示す。
【００６５】
比較例５
導電材としてアセチレンブラック（電気化学工業株式会社の商品名”デンカブラック”）を用いた点を除いて比較例４の場合と同様に操作し、円板を得た。この円板の体積固有抵抗（Ωｃｍ）を測定した結果を表７に示す。
【００６６】
【表７】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子材料と、
前記高分子材料に添加された導電性調整材とを含み、
前記導電性調整材は、第１炭素短繊維による第１繊維群と、前記第１炭素短繊維よりも平均繊維径が小さな第２炭素短繊維による第２繊維群とを含み、前記第１繊維群は、前記第２繊維群に比べて繊維群電気抵抗値が大きい、
導電性高分子材料。
【請求項１】
高分子材料と、
前記高分子材料に添加された導電性調整材とを含み、
前記導電性調整材は、第１炭素短繊維による第１繊維群と、前記第１炭素短繊維よりも平均繊維径が小さな第２炭素短繊維による第２繊維群とを含み、前記第１繊維群は、前記第２繊維群に比べて繊維群電気抵抗値が大きい、
導電性高分子材料。
【公開番号】特開２００７−９２０７４（Ｐ２００７−９２０７４Ａ）
【公開日】平成１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３０６９４６（Ｐ２００６−３０６９４６）
【出願日】平成１８年１１月１３日（２００６．１１．１３）
【分割の表示】特願平１０−３１１１７２の分割
【原出願日】平成１０年１０月３０日（１９９８．１０．３０）
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月１３日（２００６．１１．１３）
【分割の表示】特願平１０−３１１１７２の分割
【原出願日】平成１０年１０月３０日（１９９８．１０．３０）
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【Ｆターム（参考）】
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