JPH0212986B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、優れた導電性を有し、様々な環境に
おかれても導電性の低下が少ない、信頼性の高い
導電性樹脂組成物およびその成形品に関する。 （従来の技術） 近年、電子回路に発生する電磁波から電子機器
を保護しあるいは外部への電磁波漏洩を防止する
ために、電子機器の筐体を電磁波シールド材料に
よつて形成することが要求されている。そして、
このシールド用の成形材料では、従来の炭素繊維
を充填したもの以上に高い導電性が要求されると
同時に筐体としての優れた機械的強度が要求され
るために、金属系の導電性充填材を長繊維のまま
樹脂に充填することが行われている。 しかし、上記金属の長繊維を用いる従来方法に
よつて、優れた導電性と機械的強度が得られるも
のの使用環境に制約を受ける欠点がある。すなわ
ち、活性の強い金属を導電性充填材に使用する
と、合成樹脂の劣化を早めるため、筐体は高温の
場所あるいは外光を直接受ける場所で使用できな
いという欠点があり、また導電性充填材と導電性
充填材との結合が単なる接触であることから環境
の温度変化によつてその接触が変化し、その結
果、筐体の導電性が次第に低下して行くという問
題があつた。こうしたことから、上記金属の長繊
維を用いる従来方法は、著しく信頼性を損なう欠
点があり、実用化の大きな障害となつていた。 次に、低融点金属と樹脂を混合して導電性樹脂
組成物とすることは従来から公知であるが、低融
点金属は樹脂との密着性が悪く、また成形材料の
色替えの際の成形機空打では樹脂と低融点金属と
が分離して、低融点金属のみが飛散するなど成形
加工上極めて危険であつた。 また、金属繊維を使用する従来方法では、金属
繊維が成形前の乾燥等によつて、その表面に酸化
膜を発生し、そのため導電性が劣化するなどの問
題があつた。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上記の問題点を解決するためになさ
れたもので、導電性繊維の充填量の低減が可能で
あり、また様々な環境の温度変化においても導電
性の低下や経時変化が少なく、かつ樹脂本来の特
性を保有した、成形加工性のよい、信頼性の高い
導電性樹脂組成物およびその成形品を提供しよう
とするものである。 ［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明者は、上記の目的を達成しようと鋭意研
究を重ねた結果、導電性充填材として導電性繊維
と低融点金属フラツクスとを併用し、かつリン系
酸化防止剤を添加配合した熱可塑性樹脂を使用し
た導電性樹脂組成物によつて、上記の目的が達成
された成形品が得られることを見いだし、本発明
を完成したものである。すなわち、本発明は、(A)
導電性繊維、(B)低融点金属および(C)フラツクスか
らなる導電性充填材の表面に、(D)リン系酸化防止
剤を含む(E)熱可塑性樹脂層を被覆形成一体化した
ペレツト状のマスターペレツトと、(F)熱可塑性樹
脂ペレツトとを配合したことを特徴とする導電性
樹脂組成物である。また、この導電性樹脂組成物
を低融点金属の融点以上の温度で射出成形してな
ることを特徴とする導電性樹脂成形品である。 本発明に用いる(A)導電性繊維としては、長繊維
状のものが好ましく、銅繊維、銅合金繊維、ステ
ンレス繊維、アルミニウム繊維、ニツケル繊維等
の金属繊維、表面に銅、アルミニウム、ニツケル
等の金属層を有する有機繊維若しくは無機繊維、
等が挙げられる。導電性繊維は、直径が８〜
100μm程度のものが良く、また100〜10000本収束
したものを用いる。導電性繊維の配合量は、全体
の導電性樹脂組成物に対して、0.5〜30重量％の
割合とすることが望ましい。0.5重量％未満では
導電性が低く、また30重量％を超えると導電性樹
脂組成物の流動性、その他の特性が低下し好まし
くない。マスターペレツトでの導電性繊維の配合
量は５〜80重量％であることが望ましい。 本発明に用いる(B)低融点金属としては、Sn若
しくはSn−Pbを主成分とする一般ハンダ合金、
Sn−Pb−Agを主成分とする高温ハンダ合金、さ
らにはSn−Pb−Biを主成分とする低温ハンダ合
金等が挙げられる。これらの低融点金属は、繊維
状、粒状、棒状、線状のいずれでもよく、特に形
状に限定されるものではない。また低融点金属の
使用形態としては、導電性繊維内に繊維状の低融
点金属を収束させる、導電性繊維の表面を低融点
金属で被覆して収束させる、収束させた導電性繊
維全体を低融点金属で被覆することが挙げられ
る。そのほか、導電性繊維の表面に粒状の低融点
金属をまぶして付着させる方法などがあり、導電
性繊維と低融点金属が一緒に収束されておればよ
い。低融点金属は、導電性充填材を被覆する熱可
塑性樹脂、またナチユラルペレツトである熱可塑
性樹脂の成形加工温度によつて選定することが望
ましい。低融点金属の配合量は、導電性繊維を結
合、被覆するに充分な量、すなわち、導電性繊維
に対して５〜30重量％の割合で含有することが望
ましい。含有量が５重量％未満では、導電性繊維
を結合、被覆することが不充分となり、また、30
重量％を超えると低融点金属のみが遊離して樹脂
の物性を低下させ、好ましくないからである。 本発明に用いる(C)フラツクスとしては、有機酸
系、樹脂系のフラツクスが好ましく、具体的には
有機酸系のステアリン酸、乳酸、オレイン酸、グ
ルタミン酸等、樹脂系のロジン、活性ロジン等が
挙げられ、これらは１種で又は２種以上混合して
使用する。ハロゲンやアミン等は導電性繊維、金
型等を腐蝕させるのでその使用は好ましくない。
フラツクスの配合割合は、低融点金属に対して
0.1〜５重量％とすることが望ましい。含有量が
0.1重量％未満では導電性繊維のハンダぬれ性に
効果がなく、また５重量％を超えると樹脂の物性
が低下するとともに金型の腐蝕、汚れの原因とな
り好ましくない。フラツクスは、通常低融点金属
に充填しておくことが好ましい。 本発明に用いる(D)リン系酸化防止剤として、次
の構造式のものが挙げられる。 リン系酸化防止剤の配合量は、熱可塑性樹脂に
対して0.1〜５重量％の割合で含有することが望
ましい。配合量が0.1重量％未満では導電性繊維
の酸化膜除去に不充分で、ハンダぬれ性が悪く、
また５重量％を超えると樹脂の熱変形温度が下が
る等、物性が低下し、好ましくない。リン系酸化
防止剤は後述する熱可塑性樹脂層の樹脂に配合し
ておくことが望ましい。 本発明に用いる(E)熱可塑性樹脂層の樹脂として
は、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポ
リスチレン樹脂、アクリロニトリル・ブタジエ
ン・スチレン樹脂、変性ポリフエニレンオキサイ
ド樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリ
カーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテ
ルイミド樹脂等が挙げられる。 以上の各成分すなわち導電性繊維とフラツクス
を含む低融点金属とを集合させて導電性充填材と
し、この導電性充填材の表面にリン系酸化防止剤
を含む熱可塑性樹脂を被覆形成一体化し、切断し
てマスターペレツトとする。 本発明に用いる(F)熱可塑性樹脂ペレツト（以下
ナチユラルペレツトという）としては前述の(E)熱
可塑性樹脂層の樹脂と同種又は同一のものでもよ
く、異なつたものでもよい。また(E)の熱可塑性樹
脂と混合することによつて界面に形成される第三
の合成樹脂が補強効果をもつもの、すなわちブレ
ンドポリマーとなるようなものでもよい。例えば
(E)熱可塑性樹脂として変性PPO樹脂、ポリカー
ボネート樹脂等を使用するときは、ナチユラルペ
レツトとしてスチレン系の熱可塑性樹脂を使用す
ると好結果が得られる。こうすることにより界面
に形成される第三の合成樹脂が補強効果を持つも
のである。これらの組合せを用いると特性の優れ
た成形品を得ることができる。 本発明の導電性樹脂組成物は、通常次のように
して製造する。以下図面を用いて説明する。 第１図ａ〜ｄは長繊維状の導電性繊維と低融点
金属を集合させた導電性充填材の見取図である。
すなわち第１図ａに示すように導電性繊維２を収
束させた中にフラツクスを含有する繊維状の低融
点金属３を一定量の本数加えて集合させ、導電性
充填材１とする。そのほか、導電性繊維と低融点
金属との集合は、第１図ｂのように導電性繊維２
の表面に低融点金属３を被覆したものを集合させ
たり、第１図ｃのように集合させた導電性繊維２
全体を低融点金属３で被覆したり、また第１図ｄ
のように導電性繊維２の表面に粒状の低融点金属
３を付着集合させたりして、導電性充填材１とす
る。第１図ｅ〜ｈのマスターペレツト１０は、こ
の導電性充填材１の表面に、リン系酸化防止剤を
含有した熱可塑性樹脂層４を被覆形成し切断して
つくられる。マスターペレツト断面図である第１
図ｅ〜ｈは、導電性繊維と低融点金属とを集合さ
せた第１図ａ〜ｄの導電性充填材１にそれぞれ対
応させて示したものである。マスターペレツト１
０は通常その断面が円形であるが、偏平、その他
のものでも良く、特に形状に制限されるものでは
ない。 マスターペレツトは、第２図に示したように、
第１図１〜ｄに集合させた導電性充填材１１を押
出機１２のダイス１３を通して導電性充填材１１
の表面に熱可塑性樹脂を被覆形成一体化し、次い
でカツテイング１５を行つて、マスターペレツト
１６とする。マスターペレツトの製造工程は連続
的に行うことが経済的に有利であるが、必ずしも
連続的でなくバツチ方式で製造してもよい。この
マスターペレツトにナチユラルペレツトを常法に
より配合して導電性樹脂組成物とする。配合する
ナチユラルペレツトは導電性樹脂組成物やその成
形品に要求される特性に応じて熱可塑性樹脂の種
類およびその量を適切に選択する。 こうして製造された導電性樹脂組成物は低融点
金属の融点以上の温度で射出成形して、電磁波シ
ールドを必要とする電子機器、測定機器、通信機
器等のハウジングや部品の成形品とすることがで
きる。 （作用） 本発明によれば、導電性繊維、低融点金属、フ
ラツクス、リン系酸化防止剤および熱可塑性樹脂
は、次のように作用し、優れた導電性が得られ
る。 すなわち、導電性樹脂組成物は射出成形機の加
熱シリンダー内において、導電性繊維が熱可塑性
樹脂に分散し、金型内に注入冷却固化する過程に
おいて、低融点金属が融けて導電性繊維と融着結
合し、導電性繊維と導電性繊維とが低融点金属に
よつて網目状態となり、そのまま冷却固化する。
導電性繊維と低融点金属とが融着する際、製造工
程中や乾燥時に形成された導電性繊維の酸化膜
が、リン系酸化防止剤の還元作用によつて除去さ
れ、フラツクスに対するぬれ性が付与されるため
に、導電性繊維と低融点金属が強固に網目状態を
形成する。もし、導電性繊維に酸化膜が残つてい
たり、導電性繊維のぬれ性が悪いと、導電性繊維
の腐蝕や低融点金属の遊離が起こり、樹脂の物性
を低下させ、また導電性も悪くなる。導電性繊維
と導電性繊維が低融点金属と強固に結合して網目
状態となることによつて、導電性が著しく向上
し、かつ樹脂の物性を損なうことがなくなる。こ
のことは成形品の樹脂分を溶剤で溶かしてみると
導電性繊維の結合した網目状態を確認することが
できる。このような導電性の向上によつて導電性
繊維の配合量を低減できるし、また低融点金属の
分離や飛散がなくなり、作業上安全となる。 （実施例） 次に本発明を実施例によつて説明する。 実施例 直径50μmの長尺の銅繊維を300本と、ロジン２
重量％を含有する直径300μmの長尺のSn−Pb半
田（Sn60％、Pb40％）１本とを集合、収束させ
て導電性充填材とした。導電性充填材の表面に
MARK PEP24（アデカアーガス化学社製、リン
系酸化防止商品名）２重量％を含有するタフレツ
クス410（三菱モンサント化成社製ABS樹脂、商
品名）を押出機のダイスで被覆形成一体化し、冷
却後、切断してマスターペレツトとした。このマ
スターペレツトは直径３mm、長さ６mmであつた。
このマスターペレツト100重量部にナチユラルペ
レツト（タフレツクス410前出）500重量部を機械
的に混合して導電性樹脂組成物を製造した。この
場合の銅繊維の充填率は10重量％であつた。この
導電性樹脂組成物を用いて低融点金属の融点以上
の温度で射出成形を行い成形品を得た。得られた
成形品について体積抵抗率、シールド効果、曲げ
強度、アイゾツト衝撃強度の試験を行つたのでそ
の結果を第１表に示した。また、成形品を塩化メ
チレンで洗浄、樹脂分を溶解し、残つた導電性繊
維の網目状態を電子顕微鏡で写真撮影をしたので
第３図に示した。同図において、導電性繊維２０
と導電性繊維２１とが低融点金属２２によつてし
つかりと融着結合していることがわかる。80℃で
3000時間加熱した後においても、シールド効果は
全く低下せず、また、機械的強度も初期値の83％
以上保持しており、本発明の極めて顕著な効果が
確認された。 比較例 直径約50μmの長尺の銅繊維300本の表面にタフ
レツクス410（前出）を押出機のダイスで被覆形成
一体化し、冷却後、切断してマスターペレツトを
製造した。このマスターペレツトは、直径３mm、
長さ６mmであつた。このマスターペレツト100重
量部にナチユラルペレツト（タフレツクス410）
500重量部を機械的に混合して導電性樹脂組成物
を製造した。この導電性樹脂組成物を用いて実施
例と同様にして成形品を得て、同様な特性試験を
したので、その結果を第１表に示した。

【表】

【表】 ［発明の効果］ 以上の説明および第１表からも明らかなよう
に、本発明の導電性樹脂組成物は、導電性充填材
として導電性繊維と低融点金属を併用し、かつフ
ラツクスとリン系酸化防止剤を配合したことによ
つて、導電性繊維のぬれ性が良好となり導電性繊
維同士が低融点金属によつて強固に結合されて、
高温における環境変化にも導電性が低下すること
なく、シールド効果の経時安定性に優れている。
また導電性が優れていることから、導電性充填材
の充填量を低減することが可能であり、更に樹脂
の固有の物性を保持することができる。低融点金
属が導電性繊維と強固に結合したことによつて、
低融点金属の分離や飛散がなく、安全となり、成
形加工性が向上した。この導電性樹脂組成物を用
いた本発明の成形品を電子機器、計測機器、通信
機器等に使用すれば極めて高い信頼性を付与する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａないしｄは本発明における導電性充填
材を示す斜視図、第１図ｅないしｈは本発明にお
けるマスターペレツトの断面図、第２図は本発明
におけるマスターペレツトの製造工程を説明する
ための概念図、第３図は本発明の成形品において
低融点金属により網目状に融着結合した導電性繊
維の形状を示す電子顕微鏡写真である。 １，１１…導電性充填材、２，２０，２１…導
電性繊維、３，２２…低融点金属、４，１４…熱
可塑性樹脂層、１０，１６…マスターペレツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (A)導電性繊維(B)低融点金属及び(C)フラツクス
   からなる導電性充填材の表面に、(D)リン系酸化防
   止剤を含む(E)熱可塑性樹脂層を被覆形成一体化し
   たペレツト状のマスターペレツトと、(F)熱可塑性
   樹脂ペレツトとを配合したことを特徴とする導電
   性樹脂組成物。 ２ 導電性繊維が、長繊維状の銅繊維、黄銅繊
   維、ステンレス繊維、アルミニウム繊維、ニツケ
   ル繊維、又は表面に銅、アルミニウム若しくはニ
   ツケルの層を有する有機若しくは無機の繊維であ
   る特許請求の範囲第１項記載の導電性樹脂組成
   物。 ３ 低融点金属が、Sn若しくはSn−Pbを主成分
   とするハンダ合金である特許請求の範囲第１項又
   は第２項記載の導電性樹脂組成物。 ４ フラツクスが、ステアリン酸、乳酸、オレイ
   ン酸、グルタミン酸、又はロジン若しくは活性ロ
   ジンである特許請求の範囲第１項ないし第３項い
   ずれか記載の導電性樹脂組成物。 ５ 導電性繊維が、導電性樹脂組成物に対して
   0.5〜30重量％の割合で含有する特許請求の範囲
   第１項ないし第４項いずれか記載の導電性樹脂組
   成物。 ６ 低融点金属が、導電性繊維に対して５〜30重
   量％の割合で含有する特許請求の範囲第１項ない
   し第５項いずれか記載の導電性樹脂組成物。 ７ フラツクスが、低融点金属に対して0.1〜５
   重量％の割合で含有する特許請求の範囲第１項な
   いし第６項いずれか記載の導電性樹脂組成物。 ８ リン系酸化防止剤が、マスターペレツトの熱
   可塑性樹脂に対して、0.1〜５重量％の割合で含
   有する特許請求の範囲第１項ないし第７項いずれ
   か記載の導電性樹脂組成物。 ９ マスターペレツトの熱可塑性樹脂と熱可塑性
   樹脂ペレツトの樹脂が同一である特許請求の範囲
   第１項ないし第８項いずれか記載の導電性樹脂組
   成物。 １０ マスターペレツトの熱可塑性樹脂と熱可塑
   性樹脂ペレツトの樹脂がブレンドポリマーを形成
   するものである特許請求の範囲第１項ないし第９
   項いずれか記載の導電性樹脂組成物。 １１ (A)導電性繊維、(B)低融点金属および(C)フラ
   ツクスからなる導電性充填材の表面に、(D)リン系
   酸化防止剤を含む(E)熱可塑性樹脂層を被覆形成一
   体化したペレツト状のマスターペレツトと、(F)熱
   可塑性樹脂ペレツトとを配合した導電性樹脂組成
   物を、低融点金属の融点以上の温度で射出成形し
   てなることを特徴とする導電性樹脂成形品。