JPH01225664A - 導電性プラスチック成形品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばコンピュータ、通信用電子機器などに
おいて電磁波シールドのために用いうる導電性プラスチ
ック成形品に関する。

〔従来技術〕

コンピュータ、ロボットなどをはじめとする電子機器は
、該機器及びその周囲から生じた電磁波による誤動作、
障害を防ぐことが要請されている。

この電磁波シールドのためには、機器自身を包む筐体を
、導電性プラスチックを用いて形成することが好ましい
。

またこのような導電性プラスチックのシールド性に関し
ては、アメリカのＦＣＣ機関は周波数１ＭＨ２で６０ｄ
ｂ以上のシールド特性を具えることを必要としている。

他方このような条件を満足するべく、例えば特開昭５７
−１５０２０３号、特公昭６０−５４９６７号などの各
公報は、導電性繊維をプラスチック中のランダムに分散
、複合化させる方法を開示している。

そして前記各公報は、所定の特性を具えつつ導電性繊維
の使用量を抑制する為には、より細い繊維をより長い状
態で分散させることが有効であることを示唆している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、−船釣にこのような筐体等の樹脂成形品
は、そのほとんどが射出成型、押出成型によって製造さ
れ、又このような成形に際しては強度の剪断状態での混
練段階を経る為、その加工中における繊維の折損によっ
て、予定される導電性を達成しがたいという問題が生じ
ている。

この結果、従来、繊維自身がある程度の荷重に耐え得る
だけの太さを備えることが必要とされ、ステンレス鋼の
場合においても８μｍ以下のものが用いられることはな
かった。しかもその繊維についても、そのほとんどは真
円状に近い断面形状であったことから、例えば前記シー
ルド特性を得るには最低１０重量％程度の混入が必要と
されて、また場合によっては、前記折損を見越した余分
の繊維を使用するなどの対策がとられ、その結果成形性
の低下、機械的強度の劣化、コスト上昇などの問題が伴
っていた。

本発明は、導電性プラスチック成形品に用いられる導電
性繊維の断面形状に着目し、より生重量の充填率で高い
シールド効果を果たし得る導電性プラスチック成形品の
堤供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、呼称繊維径りが３０μｍ以下かつアスペクト
比が３００〜２０００のステンレス鋼繊維をプラスチッ
ク材料内に実質的にランダムに分散させるとともに前記
ステンレス鋼繊維間の接触によって導電性を備えたプラ
スチック成形品であって、前記ステンレス鋼繊維は、該
繊維断面での短辺ａと長片すとの寸法比が１：１〜４で
ありかつ該ステンレス鋼繊維の横断面周長しが、Ａを前
記ステンレス鋼繊維の横断面面積とするとき４．５５≦
Ｌ≦２５　Ｆの範囲内にある導電性プラスチック成形品
である。

〔作用〕

このようなステンレス鋼繊維は横断面外周に大きな凹凸
形状が付与されることとなる。従って、見掛けの呼称繊
維径に比し７て、実質的に軽量化でき、プラスチック材
に同じ重量％を混入するときにも、多数本を混入でき、
導電性を向上する。又凹凸によりプラスチックとの付着
力が増し補強に役立つとともに、短辺、長辺の比を１：
１〜４とすることにより、成形に際しての偏向を城じ、
ランダムに分散され、導電性を高めることとなる。

〔実施例〕

第１図は、例えば板状に成形された本則発明の導電性プ
ラスチック成形品（以下、単に“成形品”という）１に
おける混入されたステンレス鋼繊維２の一部の配置状態
を例示した斜視図であり、また第２図は該成形品１の製
造に好適に使用される複合ペレット１０の一例を同様に
拡大して示す斜視図である。さらに第３図（ａ）はステ
ンレスｗ４繊維２の斜視図および第３図（ｂ）は横断面
図である。

成形品１は、プラスチック材料３中にステンレス鋼繊維
２を実質的にランダムに分散させるとともに、前記ステ
ンレス鋼繊維２間の接触によって成形品１に導電性を与
える。

ステンレス鋼繊維２は、呼称繊維径りが３０μｍ以下、
長さ／直径比であるアクペクト比が３００〜２０００で
ある。又ステンレスｗ４繊維２は、横断面における短辺
ａと長辺すとの寸法比が１：１〜４、横断面周長しが、
Ａを前記ステンレス鋼繊維２の横断面面積とするとき、
４．５　５≦Ｌ≦２５　Ｆの範囲内にある。

又前記呼称繊維径りとは、本明細書において、横断面に
おける最大中位置における巾寸法である長辺すと、長辺
すに略直交する方向の巾寸法である短辺ａとの平均値と
して定義される。

また前記ステンレス鋼として、Ｎｉ系ステンレス鋼とし
て知られている例えばＳＵＳ　３０２．３０４．３０５
．３１６．３１６Ｌ材をはじめ、種々なものが使用でき
るが、成形品が射出成型、押出し成型などのような強度
の加工によって製造される場合には、前記５ＵＳ３０２
．３０４材など、製造工程における加工硬化率が大きく
、強度、靭性にすぐれたものが好適に利用できる。この
ようなものとして、例えば、Ｃ５０，１％、Ｎｉ：８３
．１０．５％、Ｃｒ　：　１７〜２０％を基本組成とし
、さらにＳｉＳ２．０％、ＭｎＳ２．０％、Ｐ≦０．０
５％、Ｓ≦０．０３％と若干の不可避不純物及び残部鉄
を含むステンレス鋼がある。さらに、前記Ｃは０．０６
〜０．１０％程度含有させることが好ましい。

又ステンレス鋼繊維２は、引張強さを１６０　ｋｇ／　
ｍ　”以上、好ましくは２００ｋｇ／ｆｌ−以上のもの
が、混練などでの加工に耐え、破断を防ぐとともに、成
形品ｌ中に混入された状態も比較的直線状を保ちつつ分
散することから、導電性を高めることとなる。

なお−船釣に、プラスチック中に繊維材をランダムに分
散させた、板状、シート状、ブロック状などのような成
形品では、その内部の繊維材は、第１図、第４図に例示
されるようにランダムな三次元的分散状態となり、この
場合には各繊維同志がお互いに非平行状態で接触する接
触部Ｓを形成することとなる。

この接触状態は本発明に係る導電性プラスチ・ツク成形
品１においても同様であり、また導電性については、前
記繊維同志の接触が点状で接触する点接触、あるいは線
状で接触する線接触の場合であっても導電性については
差異はなく、成形品１内に前記繊維２同志がいかなる状
態であれ接触していることによって導電回路を形成でき
、導電性を保有することとなる。

しかしながら、導電特性の良否自体は前記接触部Ｓの発
注ケ数、導電回路の状態によっては影響される。

このような傾向は、例えば一定の太さをもつ繊維の使用
を前提とし、かつそれらが非平行状態（交わる方向）で
接触する場合においては、断面真円な繊維と、見掛上で
同等の直径を有する断面不規則な繊維の場合とでは、導
電特性については両者に差異はないものの、後者の場合
には繊維自身の横断面が凹部を持つことから、１本当り
の実質重量は第３図（ｂ）からも明らかなように、減少
したものとなる。

したがって、もし一定の重量％の繊維充填量のプラスチ
ック成形品を得る場合においては、前者の場合に比べ、
後者すなわちその周囲に不規則な複数の比較的鋭利な凸
部４を形成することにより横断面全周に凹凸部を設けた
ものは、軽量化されることによって、より多数本の繊維
を使用することができることから、さらに接触部Ｓの個
数が増し導電性を高めうる効果となる。

特にステンレス鋼繊維においては、繊維自身の比重が大
きく、かつ高価でもあることからその使用重量を減少さ
せることは、成形品のコストを引き下げまた成形性を高
める効果も生じうる。

このような観点からステンレス鋼繊維２として、横断面
における呼称繊維径りが前記３０μｍ以下であって、か
つ横断面における短辺ａと長辺すとの寸法比率が１：１
〜４、その横断面周長りが、該繊維２の横断面面積をＡ
とするとき４．ｓ、／Ｗ〜２５５、好ましくは６Ｊ７；
、　〜ｘ５Ｊの範囲とする。

呼称繊維径りが３０μｍを越える場合には、例えば射出
成形などでの混練、押し出しに際して金型の摩耗が激し
くなり、また得られた製品はその表面上にステンレス鋼
繊維２が突出、露出しゃすくなるなど外観的にも好まし
くない、従ってその上限を３０μｍ１より好ましくは２
０μｍであり、さらに好ましいのは２〜１５μｍの範囲
である。

なお前記種々の加工に耐え得るならば細い繊維の使用は
導電性を高める面がら好ましいのは明らかである。

又アスペクト比（長さ／呼称繊維径Ｄ）は、良好な導電
回路の形成のためには３００〜２０００である、すなわ
ち３００以下の場合には、ステンレス鋼繊維２が短く、
又切損したときには粉末状となり易く、導電性が低下す
る。またその値が２０００を越えることは強度の混練加
工を伴う射出成型などでは製造が困難となる。この場合
−船釣にステンレス鋼繊維２の長さは０．５〜２０−／
曙程度が好ましい。

また前記短辺ａと長辺すとの寸法比率を１＝１〜４とし
ている。１：４を越える場合には該繊維２が箔状前に近
付き、また成型時には樹脂材料の流れに押されて実質的
に積層状態と成り偏向しやすく、該繊維の各々が方向性
を持つことから前記接触部Ｓの個数が減少し、導電性を
低下させることとなる。従って、その範囲は１〜４、よ
り好ましい範囲は１：１〜２゜５である。

さらに周長しと横断面面積Ａとの間において、周長りが
４．５５以下の場合には、実質的に断面円形に近付くこ
とから、凹凸による効果が発揮できない、また逆にその
値が２５５を越えるような凹凸の激しい断面形状の繊維
はその製造コストを増大する。このような理由からその
範囲は、４゜５八〜２５八、好ましくは６５〜１５バと
する。この範囲において、好ましくは、第３図（ｈ）に
示すようにその横断面全周にわたって鋭利な凸部４を形
成し、かつそれを長手方向に連続させた複数の稜５を設
けることが有効である。

またステンレス鋼繊維２の横断面をこのような断面不規
則な連続形状にすることは、互いに交わる２つの繊維間
が実質的に前記稜５で接触しすることにより、点接触と
なり、見掛上の呼称繊維径りで十分な導電性を与え、ｔ
ａＨの余分な部分を連続的に除去する結果となり、軽量
化を図ることができる。

さらに樹脂材料との接着面積増加により成形品１の強度
が増し又繊維自身の曲げに対する抵抗性をいくぶんでも
向上させることもできる。

また前記凸部４は、第３図（ｃ）のように繊維周面に、
半球状などの尖塔状凸部４Ａを形成させたものでよく、
さらに第３図（ｄ）のように正多角形状であってもよい
。

なお前記稜５を有するステンレス鋼繊維２は、例えば公
知の集束引抜き法を利用し、各部材の材質、形状、寸法
などを選定した上、加工条件の調整、熱処理方法を工夫
することによって達成できる。又集束引抜き法とは、例
えば第５図に示すように、繊維業材２Ａの外周に潤滑、
分離層を設けた複数の素！２Ｂを、外装材１１で包んで
なる複合体１２を熱処理加工と引抜き加工との繰り返し
によって所定の太さに縮径した後、前記外装材１１等を
化学的等の手段により除去することによって、所定の断
面形状を持つ連続したステンレス鋼繊維２の束、すなわ
ちトウを得る方法であり、前記成形条件の調整によって
不規則断面のステンレス鋼繊維２をうろことができる。

又繊維素材２Ａとして予め不定形形状のものを使用する
ことも有効である。

他方、前記プラスチック材料３については、例えばポリ
スチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ
カーボネート樹脂、ポリブタジェン樹脂、ポリエチレン
樹脂、ポリエステル樹脂など、種々な熱可塑性樹脂、熱
硬化性樹脂を用いることもでき、さらに各種の添加剤な
ども付加できる。

又混入される前記ステンレス鋼繊維２を、例えば３〜Ｉ
Ｏ重景％（０，３〜２．０容積％）の範囲内としても十
分な導電性のものをえられることが判明している。

つぎに第２図は、成型品１の製造に好適に使用できる複
合ペレット１０を例示している。

ペレット１０は、その内部に長手方向に添って複数本の
前記繊維２をほぼ平行に配置させ、所定のプラスチック
３ａによって集束一体化するとともに、これを所定長さ
、例えば３〜２５ｍ程度に切断することによって製作さ
れており、ここでは断面円形の円筒状にしたものが示さ
れている。又ペレット１０は、ステンレス鋼繊維２の複
数本、例えば３００〜３０００本をほぼ平行に配置し、
ステンレス鋼繊維２間には前記ブラスチッ３ａを完全に
含浸させるとともに、その太さを例えば８１以下にして
いる。

またここで用いるプラスチック３ａ材料については、種
々のものが使用できるが、ステンレス細繊［２がその外
周に凹凸を有することから、できるだけ樹脂を完全に被
覆するべ（、粘性の低い状態で用いることが好ましい、
またその材料は前記成型品ｌで用いるものと同種あるい
は異種であってもよく、２種以上の混合、積層であって
もよい。

第６図は、ベレット１０の製造工程の一例を示したもの
であり、前記プラスチック材料３ａを溶融させ貯留する
槽１５内に前記連続したトウ１３を通すことにより溶融
液中に浸漬し、樹脂３ａが十分に各繊維２の表面、特に
前記凸部４に付着するように、例えばロール１４等で押
圧しながら被覆する。樹脂材料３ａが被覆された複合長
尺材は、乾燥をへて所定長さに切断され、ベレット１０
となる。その形状は角型、偏平、楕円などさまざまな断
面形状とすることができる。

〔実施例−１〕 繊維製造条件の異なる３種類の集束加工法によりそれぞ
れ得た５ＵＳ３０４のステンレス鋼繊維３０００本のト
ウを、ポリエステル樹脂で集束、切断して第１表の試料
Ａ−Ｃまでのベレットを得た。

なお、ここで用いた繊維は、呼称繊維径が略８ｐｍ、引
張強さは１９３〜２０８　ｋｇ／ｍ”であり、またベレ
ットの直径は３ＭＭとした。

これらベレットの断面を研磨して、前記各繊維の横断面
面積と周長との関係を画像処理装置によって求めた結果
、各試料での繊維周長りの平均値は４．５Ｅ、５．３７
バ、７．ｘｓｊ７：、であり、又その寸法は短辺約７〜
１１μｍ、周辺８〜１３μｍ程度の範囲であった。なお
、このときの拡大写真を第７図（ａ）〜第７図（ｃ）に
それぞれ示している。

〔実施例−２〕 実施例−１より得られた３種類の複合ベレットＡ−Ｂ−
Ｃと、純粋なプラスチックベレットとを乾式で混合し、
前記繊維が５及び１０１１Ｅ量％となるように混合した
うえ、射出成形機により、２３２℃の加熱を経て厚さ５
■で１０１０Ｘ１０の太きさの試験片に成形した。製作
した試験片は合計６＃１類である。

この場合、繊維周面の凹凸の激しいものほど分散が進み
にくく、この為混線条件を調整することで各試料ともほ
ぼ同程度の試験片が得られた。

つぎにこの結果得られた各試験片体積抵抗率を測定した
。第１表はその結果をまとめたものである。

〔実施例−３〕 呼称繊維径１２μｍの５ＵＳ３０２ステンレス鋼繊維で
あって、短辺と長辺との比率がほぼ１：１．５〜２．８
、かつ横断面面積が９１．６μｍ”、周長しが５０．３
μｍの繊維１０００本からなるトウを、長さ８鶴のチョ
ップ状態に切断するとともに、低粘性状態で溶融したポ
リ塩化ビニール樹脂中に分散させながら投入し、繊維充
填率４重量％の試料（５ＭＭ　１００　Ｘ　１００ｖｍ
）を製造した。

その結果、２Ｘ１００Ω口の体積抵抗率を持つ導電性材
料が得られた。

〔比較例−１〕 実施例１．２に対応させて、繊維径約８μｍの５ＵＳ−
３１６ステンレス鋼繊維を用い、前記実施例と同様に繊
維充填率５及び１０冨量％の成形板を製作した。

なおこのとき比較例−１の繊維横断面における周長りは
、平均値でｔｔ、／Ｗの関係を持ち、比較的円形に近い
断面形状のものであった。また比較例−２のものは熱間
圧延により得たかなり偏平な繊維であった。この繊維は
平均で６．３Ｆの関係にあったが横断図における短辺ａ
と長辺すとの比率は４．５倍に達していた。これらの成
型板での導電性は、同じく第１表に示すようにあまり満
足できるものではなかった。

〔発明の効果〕

このように、本発明の成形品は、混入されるステンレス
鋼繊維の断面を前記形状とすることにより、各繊維間の
接触に必要のない部分が除去でき、軽量化しうるため、
従来の繊維を用いた場合と同程度の導電性を少量のステ
ンレス鋼を用いて達成でき、軽量化した成形品を得るこ
とができる。

第　　１　　表 またそれに伴ってコスト引き下げが可能となるとともに
、このようなステンレス鋼繊維は、プラスチック材料と
の接触面積と高め、ステンレス鋼繊維による補強効果が
向上する。

したがって本発明の成形品は、繊組混入に伴うプラスチ
ック本来の特性劣化を最小限に抑え、軽量かつ安価であ
って、電子、電気機器の電磁シールド用の筐体として特
に好適に使用しうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す斜視図、第２図は前
記成形品の製造に使用されるベレットの一例を示した斜
視図、第３図（ａ）は、本発明に用いられるステンレス
鋼繊維の形状を示した拡大斜視図、第３図（ｂ）はその
横断面図、第３図（ｃ）　（ｄ）はステンレスａ繊維の
他の例を示す斜視図、第４図は繊維間の接触状態を説明
する斜視図、第５図は繊維の製造工程を示す斜視図、第
６図はベレットの製造工程を示す線図、第７図（ａ）〜
（ｃ）は繊維の横断面形状を示す拡大写真である。 １・・・プラスチック成形品、２・・・ステンレス鋼繊
維、３・−・−・プラスチック材料、　４・−・・凸部
、　５−・−稜、１０−・−ペレット、Ｓ−・接触部、
ａ・・−短辺、ｂ−・・長辺。 特許出願人　　　　　日　本　精　線　株式会社代理人
　弁理士　　　苗　　　村　　　　　　正Ｓ′ 第２５ 第７図（ａ） （ｘ　１２００） 第７図（ｂ） （ｘ　１２００） 第７図（ｃ） （ｘ　１２００）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　呼称繊維径Ｄが３０μｍ以下かつアスペクト比が３
   ００〜２０００のステンレス鋼繊維をプラスチック内に
   実質的にランダムに分散させるとともにステンレス鋼繊
   維間の接触によって導電性をもつプラスチック成形品で
   あって、前記ステンレス鋼繊維は、該繊維横断面での短
   辺ａと長辺ｂとの寸法比が１：１〜４でありかつ該ステ
   ンレス鋼繊維の横断面周長Ｌが次式の範囲内にある導電
   性プラスチック成形品。 ４．５、√Ａ≦Ｌ≦２５√Ａ 但し、Ａは前記ステンレス鋼繊維の横断面面積。 ２　前記ステンレス鋼繊維は、実質的に点状態で接触す
   ることにより導電性をもつことを特徴とする請求項１記
   載の導電性プラスチック成形品。 ３　前記ステンレス鋼繊維は、前記周長Ｌが６√Ａ〜１
   ５√Ａの範囲であることを特徴とする請求項１記載の導
   電性プラスチック成形品。 ４　前記ステンレス鋼繊維は、その横断面全周に不規則
   な凸部を設けるとともに、該凸部を繊維長手方向に沿っ
   て連続させたことを特徴とする請求項２又は３記載の導
   電性プラスチック成形品。 ５　ステンレス綱繊維は、プラスチック材料内に３〜１
   ０重量％含有されていることを特徴とする請求項１、２
   、３又は４記載の導電性プラスチック成形品。