JPH029057B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は金属繊維含有樹脂組成物に関し、さ
らに詳しく言うと、電磁波シールド材あるいは帯
電防止材などに好適な、金属繊維を含有する樹脂
組成物に関する。 ［従来の技術およびその問題点］ 近年、電子機器、OA事務処理機器、家電機器
等のハウジング分野では、製品の合成樹脂化が進
行している。しかしながら、合成樹脂は電子機器
等から放出する電磁波を透過するので、ノイズの
発生、素子等の誤動作等の電磁波障害が発生して
いる。 この電磁波障害を防止する方法として、材料で
ある樹脂中に金属繊維等を配合することにより、
導電性を備えた樹脂組成物を形成し、この導電性
樹脂組成物でハウジングを作ることが知られてい
る。具体的には、特公昭58−14457号公報には、
熱可塑性樹脂に金属繊維と金属粉末とを配合して
なる樹脂組成物が開示され、また、特開昭59−
189142号公報には熱可塑性樹脂に金属繊維と炭素
繊維とを配合してなる樹脂組成物が開示されてい
る。 しかしながら、このような樹脂組成物では、金
属繊維を配合しているだけであるので、金属繊維
の均一分散性が悪いため導電効果を十分に発揮で
きないという問題点があつた。導電性を向上させ
るためには金属繊維の配合量を増せばよいが、そ
うすると樹脂組成物の成形性の悪化、成形品の耐
衝撃性等の機械的強度の低下、外観不良、また、
金型や成形機等の摩耗、損傷等の問題が発生す
る。 一方、金属繊維の均一な分散性を向上させるた
めにチタネートカツプリング剤を用いた成形材料
も提案されている（特開昭60−18314号）が、導
電性不十分であるという問題点があつた。 ［発明の目的］ この発明は前記事情に基いてなされたものであ
る。 すなわち、この発明の目的は、合成樹脂に本来
備わつている機械的強度等の優れた諸特性を保持
し、かつ、導電性に優れ、電磁波シールド材ある
いは帯電防止材等に好適で、さらに、成形機等の
摩耗、損傷等を生じさせないなどの成形性に優れ
た金属繊維含有の樹脂組成物を使用することにあ
る。 ［前記目的を達成するための手段］ 前記目的を達成するために、この発明者が鋭意
研究を重ねた結果、熱可塑性樹脂と金属繊維とア
ルミニウムカツプリング剤とを配合することによ
つて、機械的強度、成形性、成形品外観に優れ、
かつ導電性に優れた樹脂組成物が得られることを
見出してこの発明に到達した。 前記目的を達成するためこの発明の概要は、熱
可塑性樹脂と、アルミニウムカツプリング剤と、
金属繊維とを含有し、前記熱可塑性樹脂と前記ア
ルミニウムカツプリング剤と前記金属繊維との合
計をもつて100重量％とするときに、前記アルミ
ニウムカツプリング剤の配合量が0.01〜２重量％
であり、前記金属繊維の配合量が0.5〜15重量％
であることを特徴する金属繊維含有樹脂組成物で
ある。 前記熱可塑性樹脂としては、たとえば、ポリオ
レフイン樹脂、塩化ビニル樹脂およびその共重合
樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリスチレンおよび
その共重合樹脂などの一般用樹脂、ポリアミド系
樹脂、ポリアセタール、ポリカーボネート、熱可
塑性ポリエステル樹脂、ポリアリーレンスルフイ
ド、ポリフエニレンオキサイドおよびノリル樹
脂、ポリスルフイン等のエンジニアリングプラス
チツクなどが挙げられる。 前記ポリオレフオン樹脂としては、たとえば、
高密度ポリエチレン、中、低密度ポリエチレン、
直鎖状低密度ポリエチレン等のポリエチレン、ア
イソタクチツクポリプロピレン、シンジオタクチ
ツクポリプロピレン、アタクチツクポリプロピレ
ン等のポリプロピレン、ポリブテン、４―メチル
ペンテン―１樹脂などが挙げられ、また、この発
明においては、エチレン―プロピレン共重合体、
エチレン―酢酸ビニル共重合体、エチレン―塩化
ビニル共重合体、プロピレン―塩化ビニル共重合
体などのオレフインとの共重合体をも使用するこ
とができる。 前記塩化ビニルの共重合樹脂としては、たとえ
ば、塩化ビニル―酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル―
塩化ビニリデン共重合樹脂、塩化ビニル―アクリ
ロニトリル共重合樹脂などが挙げられる。 前記ポリスチレンの共重合樹脂としては、たと
えば、ABS樹脂、SAN樹脂などが挙げられる。 ポリアミド系樹脂としては、たとえばナイロン
６、ナイロン８、ナイロン11、ナイロン66、ナイ
ロン610などが挙げられる。 前記ポリアセタールは、単一重合体であつても
共重合体であつてもよい。 前記ポリカーボネートとしては、たとえば、ビ
スフエノールＡとホルゲンとから得られるポリカ
ーボネート、ビスフエノールＡとジフエニルカー
ボネートとから得られるポリカーボネートなどが
挙げられる。 前記熱可塑性ポリエステル樹脂としては、たと
えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピ
レンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレー
トなどが挙げられる。 前記ポリアリーレンスルフイドとしては、たと
えばポリフエニルスルフイドなどが挙げられる。 この発明に係る金属繊維含有樹脂組成物は、成
形加工に供するものであるから、前記熱可塑性樹
脂は、成形可能な分子量を有していれば、前記各
種の熱可塑性樹脂を適宜に選択して使用すること
ができる。前記各種の熱可塑性樹脂を単独で用い
ても良いし、また、２種以上を混合してポリマー
ブレンドとして用いてもよい。もつとも、前記各
種の熱可塑性樹脂の中でも好ましいものは、ポリ
スチレンおよびその共重合樹脂である。さらに好
ましいのは、ポリブタジエン、ABS樹脂、SBS
樹脂、MBS樹脂、NAS樹脂などのゴムをスチレ
ンモノマーに２〜20重量％溶解または混合して前
記スチレンモノマーを重合することにより得られ
た、軟質成分粒子を分散するポリスチレン（所
謂、耐衝撃性ポリスチレン）、およびABS樹脂で
ある。 前記アルミニウムカツプリング剤は、中心元素
アルミニウムに親水性基と親油性基とが結合して
いる試剤であつて、熱可塑性樹脂と金属繊維とを
化学的に結合させたり、化学的反応を伴つて熱可
塑性樹脂と金属繊維との親和性を改善するもので
ある。 前記アルミニウムカツプリング剤のうち、本発
明において好適に用いることができるアルミニウ
ムカツプリング剤としては、以下の［１］式また
は［２］式で表わされるものが挙げられる。 前記［１］式においてR₁，R₂，R₅は、炭素数
１〜８の炭化水素基であり、好ましくは、炭素数
１〜４のアルキル基である。R₃は、水素または
炭素数１〜８の炭化水素基、好ましくは、水素ま
たはメチル基である。R₄は、前記R₃と同様の基
であり、好ましくは水素である。前記R₁，R₂と
してはイソプロピル基が特に好ましい。また、
R₅としてエチル基が特に好ましい。 前記炭化水素基としては、メチル、エチル、プ
ロピル、イソプロピル、１―ブチル、２―ブチ
ル、イソブチル、tert―ブチル、ペンチル、ヘキ
シル、ヘプチル、オクチルなどのアルキル基、シ
クロペンチル、シクロヘキシルなどのシクロアル
キル基、フエニル、ナフチル、メチルフエニル、
エチルフエニル、メチルフエニルなどのアリール
基、アルアリール基、アリールアルキル基などを
挙げることができる。これらのうち、前記R₁，
R₂，R₅として、好ましいものは、メチル、エチ
ル、プロピル、イソプロピル、１―ブチル、２―
ブチル、イソブチル、tert―ブチルであり、中で
も、前記R₂，R₂としては、イソプロピル基が特
に好ましく、また、前記R₅としては、エチル基
が特に好ましい。なお、前記R₁，R₂，R₅は同一
の基であつてもよく、互いに異なつた基であつて
もよい。 すなわち、前記［１］式で表される化合物のう
ち、好ましいものは、以下の［３］式で表される
ジアルコキシアルミニウムアルキルアセトアセテ
ート、または、以下の［４］式で表されるジアル
コキシアルミニウムアルキルホルミルアセテート
である。 前記［３］式および［４］式中のR₁₁，R₁₂，
R₁₃は、前記炭素数１〜４のアルキル基であり、
R₁₁，R₁₂としては、イソプロピル基が特に好ま
しく、R₁₃としてはエチル基が特に好ましい。 前記［３］式および［４］式で表される化合物
の具体例として、ジイソピロポキシアルミニウム
メチルアセトアセテート、ジメトキシアルミニウ
ムメチルアセトアセテート、ジエトキシアルミニ
ウムメチルアセトアセテート、ジメトキシアルミ
ニウムエチルアセトアセテート、ジエトキシアル
ミニウムエチルアセトアセテート、ジプロポキシ
アルミニウムエチルアセトアセテート、ジイソプ
ロポキシアルミニウムエチルアセトアセテート、
ジブトキシアルミニウムエチルアセトアセテー
ト、イソプロポキシブチロキシアルミニウムエチ
ルアセトアセテート、イソプロポキシエトキシア
ルミニウムエチルアセトアセテート、ジイソプロ
ポキシアルミニウムブチルアセトアセテート、ジ
イソプロポキシアルミニウムメチルホルミルアセ
テート、ジメトキシアルミニウムメチルホルミル
アセテート、ジメトキシアルミニウムエチルホル
ミルアセテート、ジエトキシアルミニウムエチル
ホルミルアセテート、ジプロポキシアルミニウム
エチルホルミルアセテート、ジイソプロポキシア
ルミニウムエチルホルミルアセテート、ジブトキ
シアルミニウムエチルホルミルアセテート、イソ
プロポキシエトキシアルミニウムエチルホルミル
アセテート、イソプロポキシブトキシアルミニウ
ムエチルホルミルアセテートなどの様々の化合物
を挙げることができる。これらの化合物の中で
も、ジイソプロポキシアルミニウムエチルアセト
アセテート、ジイソプロポキシアルミニウムエチ
ルホルミルアセテートが特に好適に用いられる。 前記［２］式において、R₆，R₇，R₈，R₁₀は、
前記R₁，R₂，R₅と同様の炭化水素基であり、
R₆，R₇，R₁₀としては前記炭素数１〜４のアルキ
ル基が好ましく、また、R₈としてはメチル基が
好ましい。また、R₁₀としてメチル基が特に好ま
しく、R₆，R₇としてはイソプロピル基が特に好
ましい。R₉は前記R₄と同様の基であり、好まし
くは水素である。 すなわち、前記［２］式で表される化合物のう
ち、好ましいものは、以下の［５］式で表される
ジアルコキシアルミニウムアシルアセトネート
（２，４―アルカジオナトアルミニウムジアルコ
キシド）である。 前記［５］式において、R₁₄，R₁₅，R₁₆は、前
記R₁₁，R₁₃と同様の基であり、R₁₆はメチルが特
に好ましく、R₁₄，R₁₅はイソプロピルが特に好
ましい。 前記［５］式で表される化合物の具体例とし
て、２，４―ペンタジオナトアルミニウムジメト
キシド、２，４―ペンタジオナトアルミニウムジ
エトキシド、２，４―ペンタジオナトアルミニウ
ムジプロポキシド、２，４―ペンタジオナトアル
ミニウムイソプロポキシド、２，４―ペンタジオ
ナトアルミニウムジブトキシド、２，４―ペンタ
ジオナトアルミニウムイソプロポキドエトキシ
ド、２，４―ペンタジオナトアルミニウムイソプ
ロポキシドブトキシド、２，４―ヘキサジオナト
アルミニウムジイソプロポキシド、２，４―ヘキ
サジオナトアルミニウムジエトキシド、２，４―
ヘプタジオナトアルミニウムジイソプロポキシ
ド、２，４―オクタジオナトアルミニウムジイソ
プロポキシド、２，４―デカジオナトアルミニウ
ムジイソプロポキシドなどの様々の化合物を挙げ
ることができる。これらのうち、２，４―ペンタ
ジオナトアルミニウムジイソプロポキシドすなわ
ちジイソプロポキシアルミニウムアセチルアセト
ネートは特に好ましい。 なお、前記各種のアルミニウム化合物は、１種
単独で配合してもよくまた、２種以上を配合して
用いてもよい。 この発明における前記金属繊維は、通常知られ
ている導電性の金属繊維すなわち、金属、合金、
導電性金属組成物の繊維およびその代用となる金
属化ガラス繊維すなわち、ガラス繊維表面を金属
でメツキまたはコーテイングしたガラス繊維であ
る。そのようなものとして、たとえば、ステンレ
ス繊維、アルミニウム繊維、銅繊維、ニツケル繊
維、ケイ素鋼繊維、黄銅繊維、すず青銅繊維、リ
ン青銅繊維、フエルニコ繊維、パーマロイ繊維な
ど様々の金属繊維およびニツケル、コバルト、ア
ルミニウム、銅などの種々の金属でメツキまたは
コーテイングした様々の金属化ガラス繊維を挙げ
ることができる。これらの金属繊維の中でも、ス
テンレス繊維、ニツケルガラス繊維が好適であ
り、ステンレス繊維が特に好適である。 前記金属繊維は、その長さが310mm、特に４〜
８mmであるのが好ましく、アスペクト比が200以
上、特に400〜900であるのが好ましい。長さが３
mm未満であると得られる樹脂組成物の導電性が不
十分となることがあり、10mmを越えると配合の際
の混練が困難となつたり、混練スクリユーの摩耗
の原因となることがある。アスペクト比が200未
満であると金属繊維の配合量を増さないと導電性
向上が不十分となることがある。 前記金属繊維は、たとえば溶融紡糸法、伸展
法、線引法、押出し法、切削法などの方法により
製造することができる。また、前記金属化ガラス
繊維は、公知の方法によつて製造されたガラス繊
維の表面に、金属をたとえばメツキ、コーテイン
グ、塗布、沈着、蒸着などすることによつて製造
することができる。 前記金属繊維は、前記熱可塑性樹脂、前記アル
ミニウムカツプリング剤と配合するに当り、脱脂
あるいは酸洗し、収束剤処理しておくのが好まし
く、収束体として用いることが望ましい。たとえ
ば500〜15000本の範囲が好適である。 脱脂としては、たとえば溶剤脱脂、浸漬脱脂、
アルカリ脱脂、界面活性剤脱脂などがある。 収束剤処理に使用する収束剤としては、溶剤に
可溶なものであれば特に制限はなく、ポリエステ
ル樹脂、ABS樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリオ
レフイン樹脂などの熱可塑性樹脂などがある。ま
た必要に応じてテルペン樹脂などの粘着付与剤を
も併用することができる。 好ましい前処理方法として、脱脂後、熱可塑性
樹脂と粘着付与剤とを炭化水素溶剤に溶解した溶
解液中に前記金属繊維の束を浸漬し、その後、乾
燥してからこの金属繊維を所定の長さに切断する
ことが挙げられる。 なお、前記各種の金属繊維は、１種単独で配合
しても良いし、２種以上を配合して用いても良
い。 この発明に係る金属繊維含有樹脂組成物では、
前記熱可塑性樹脂と前記アルミニウムカツプリン
グ剤と前記金属繊維とを、特定の配合割合で含有
してなることに注目すべきである。 すなわち、この金属繊維含有樹脂組成物は、熱
可塑性樹脂とアルミニウムカツプリング剤と金属
繊維との合計を100重量％とするときに、前記ア
ルミニウムカツプリング剤の配合量が0.01〜２重
量％、好ましくは0.1〜1.0重量％であり、前記金
属繊維の配合量は、0.5〜15重量％、好ましくは
２〜10重量％であり、熱可塑性樹脂の配合量は残
量（83〜89.5重量％、好ましくは89〜98重量％）
である。 前記アルミニウムカツプリング剤の配合量が
0.01重量％より少ないと、金属繊維の分散が不良
となり、この金属繊維含有樹脂組成物に十分な導
電性を付与することができないし、また機械的強
度が低下することがある。一方、その配合量が２
重量％よりも多くなると、混練時に樹脂がスリツ
プし混練が困難となる。 前記金属繊維の配合量が0.5重量％未満である
と、金属繊維含有樹脂組成物と言いながらこの金
属繊維含有樹脂組成物に十分な導電性を付与する
ことができないし、また、その配合量が15重量％
よりも多くなると、配合量に相当するほど導電性
が向上しないし、しかも成形性が低下すると共に
たとえ成形品が得られたとしてもその成形品の耐
衝撃性が低下し、比重も大きくなつてしまう。 この金属繊維含有樹脂組成物は、この発明の効
果を阻害しない限り、必要に応じて適宜に、帯電
防止剤、着色剤、難燃剤、酸化防止剤、紫外線吸
収剤、可塑剤、無機充填剤、熱安定剤などの各種
添加剤を添加配合することができる。 前記帯電防止剤としては、各種の界面活性剤を
使用することができる。また、前記着色剤として
は、難溶性アゾ染料、赤色着色剤、カドミウムイ
エロー、クリームイエロー、チタン白などが挙げ
られる。前記難燃剤としては、たとえば、無機系
の酸化アンチモン、酸化ジルコンなどや有機系の
リン酸エステル、トリクレジルホスフエートなど
が挙げられる。前記酸化防止剤としては、トリア
ゾール系、サリチリ酸系、アクロニトリル系のも
のが用いられる。さらに前記可塑剤としては、た
とえば、フタル酸ジエステル、ブタノールジエス
テル、リン酸ジエステルなどが挙げられる。 また前記無機質充填剤としては、たとえば、炭
酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイト等
の炭酸塩、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム等
の硫酸塩、亜硫酸カルシウム等の亜硫酸塩、タル
ク、クレー、マイカ、アスベスト、ガラス繊維、
ガラスビーズ、ケイ酸カルシウム、モンモリロナ
イト、ベントナイト等のケイ酸塩、炭化ケイ素、
チツ化ケイ素等のセラミツクおよびこれらのウイ
スカ、カーボンブラツク、グラフアイト、炭素繊
維等が挙げられ、これらの無機質充填剤を単独
で、あるいは２種以上に前記無機質充填剤を混合
して使用することができる。 前記各種の無機質充填剤の中でも、炭酸塩、硫
酸塩、ケイ酸塩が好ましく、特に炭酸カルシウ
ム、硫酸バリウム、タルク、マイカ、亜鉛末が好
ましい。前記炭酸カルシウム、硫酸バリウムは、
プラスチツク成形品の表面の平滑性、光沢度を良
好にするほか、プラスチツク成形品の耐熱性、耐
摩耗性をも向上させることができる。 この発明に係る金属繊維含有樹脂組成物は、前
記熱可塑性樹脂と、前記アルミニウムカツプリン
グ剤と、前記金属繊維とを配合し、必要に応じて
さらに前記各種の添加剤を配合することにより製
造することができる。 配合の方法としては、特に制限はなく、たとえ
はヘンシエルミキサーなどの混合機を使用してド
ライブレンドしても良く、バンバリーミキサー、
ロールミル、スクリユー式押出し機などを使用し
て溶融混練しても良い。この混練の際に前記各種
の添加剤を配合するようにしても良い。 また、線引きした金属繊維を収束剤で収束し、
次いでアルミニウムカツプリング剤と接触させた
後に、この金属繊維を所定寸法に切断し、熱可塑
性樹脂と混合、混練しても良い。 あるいは、熱可塑性樹脂とアルミニウムカツプ
リング剤とを混合、混練してマスターバツチを製
造し、このマスターバツチに所定寸法の金属繊維
をドライブレンドしても良い。 また、アルミニウムカツプリング剤を添加した
収束剤で金属繊維を収束した後、所定寸法に切断
し、熱可塑性樹脂と混合、混練しても良い。 このようにして得られる金属繊維含有樹脂組成
物は、射出成形、注型成形、押出成形、プレス成
形などの各種の成形法により種々の成形品に成形
される。 このようにして得られる金属繊維含有樹脂組成
物は、その成形品の機械的強度を低下させること
なく、導電性が向上しているので、電磁波シール
ド材、帯電防止材として工業材料分野で好適に使
用することができ、有用である。 ［発明の効果］ この発明によると、熱可塑性樹脂と、アルミニ
ウムカツプリング剤と、金属繊維とを特定の割合
で配合しているので、以下の効果を奏することが
できる。 (1) 金属繊維が均一に分散しているためその配合
量が少なくてもこの金属繊維含有樹脂組成物は
導電性が優れており、電磁波シールド性、帯電
防止性が優れている。 (2) 金属繊維の配合量が少なくてもよいので、こ
の金属繊維含有樹脂組成物に至るまでの加工
性、また、この金属繊維含有樹脂組成物から各
種成形品を得る際の成形性、加工性が優れてお
り、さらに得られた各種成形品の機械的強度な
どの機械的特性が高く保持されており、成形品
の外観がすぐれている。 (3) 少量の金属繊維しか配合していないので、こ
の金属繊維含有樹脂組成物は、軽量である。 (4) したがつて、この金属繊維含有樹脂組成物
は、帯電を防止し、あるいは電子機器や各種の
素子などから放出される電磁波をシールドする
ための材料として非常に有用である。 ［実施例］ 次に、この発明の実施例および比較例を示して
この発明をさらに具体的に説明する。 （実施例１〜７、比較例１〜４） 第１表の脚註に示す種類の熱可塑性樹脂、アル
ミニウムカツプリング剤、金属繊維などを、第１
表に示す配合割合でドライブレンドし、射出成形
して試験片を成形した。この試験片につき、アイ
ゾツト衝撃強さ、体積固有抵抗、EMIシールド
性を評価した。 なお、アイゾツト衝撃強さはASTM D256（ノ
ツチ付き）に準拠し、体積固有抵抗値の測定は日
本ゴム協会規格SRIS2301に準拠し、EMIシール
ド性はタケダ理研法に準拠して電界波500MHzに
おける電磁波シールド性を評価したものである。 結果を第１表に示す。 【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱可塑性樹脂と、アルミニウムカツプリング
   剤と金属繊維とを含有し、前記熱可塑性樹脂と前
   記アルミニウムカツプリング剤と前記金属繊維と
   の合計をもつて100重量％とするときに、前記ア
   ルミニウムカツプリング剤の配合量が0.01〜２重
   量％であり、前記金属繊維の配合量が0.5〜15重
   量％であることを特徴とする金属繊維含有樹脂組
   成物。 ２ 前記アルミニウムカツプリング剤が、ジアル
   コキシアルミニウムアルキルアセトアセテート、
   ジアルコキシアルミニウムアルキルホルミルアセ
   テート、ジアルコキシアルミニウムアシルアセト
   ネートからなる群から選ばれた１種または２種以
   上のものである前記特許請求の範囲第１項に記載
   の金属繊維含有樹脂組成物。 ３ 前記熱可塑性樹脂が、ポリスチレンおよび／
   またはABS樹脂である前記特許請求の範囲第１
   項または第２項に記載の金属繊維含有樹脂組成
   物。 ４ 前記金属繊維が、長さ３〜10mm、アスペクト
   比200以上の金属繊維である前記特許請求の範囲
   第１項から第３項までのいずれかに記載の金属繊
   維含有樹脂組成物。 ５ 前記金属繊維が、ステンレス繊維および／ま
   たは金属化ガラス繊維である前記特許請求の範囲
   第１項から第４項までのいずれかに記載の金属繊
   維含有樹脂組成物。 ６ 前記金属化ガラス繊維が、金属メツキガラス
   繊維である前記特許請求の範囲第５項に記載の金
   属繊維含有樹脂組成物。 ７ 前記金属化ガラス繊維が、ニツケルメツキガ
   ラス繊維である前記特許請求の範囲第５項に記載
   の金属繊維含有樹脂組成物。