JPH0450235A - 導電性樹脂材料およびその製造方法 - 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〉 本発明は電磁シールド材、帯電防止材等の成形材料とな
る導電性樹脂材料およびその製造方法に関する。

〈従来の技術〉 従来より、電磁シールド材や帯電防止材は、熱可塑性樹
脂粉末と導電性粉末（金属粉末、カーホンなと）とをミ
キサー、ボールミルなとて混合し、加熱ロール、押出機
なとて溶融混練したのち、所定形状に成形加工して製造
されていた。

しかしながら、従来の混合・混線方法では、たとえ混合
、混練に長時間をかけたとしても、導電性粉末を熱可塑
性樹脂中に均一に分散させることが困難であるため、充
分に高い導電性を得ることかできなかった。また、従来
の混合・混線方法では、導電性粉末を熱可塑性樹脂中に
分散させるために混合と混線との２工程を必要とするた
め、コスト高が避けられなかった。

そこで、本発明者は、先に樹脂粉末と導電性粉末とを高
剪断力かつ高圧縮力で混合することを提案した（特願平
１−２２２６６９号）。この方法によれば、導電性粉末
はその高剪断力により一次粒子状に粉砕され、樹脂粉末
の表面状に均一に分散される。また、高圧縮力により導
電性粉末は樹脂粉末の表面上に機械的に強く押圧されて
固着される。その結果、導電性粉末を樹脂粉末の表面に
均一に分散させることかてき、高い導電性を得ることか
できる。

〈発明か解決しようとする課題〉 しかしなから、上記のようにして得られた導電性樹脂粉
末を圧縮成形した場合、充分に高い導電性を得ることか
できなかった。

本発明は上述の問題を排除すへくなされたものであって
、高い導電性を有する導電性樹脂材料およびその製造方
法を提供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段および作用〉本発明の導電
性樹脂材料は、樹脂粉末の表面上に、薄膜状の金属片と
導電性粉末とを混在して固着させたものである。

すなわち、従来のように導電性粉末を単独で樹脂粉末の
表面上に固着させる場合は、導電性粉末が連続して接触
されずに、切れ目ができ、このため導電経路か遮断され
ることになる。これか従来の導電性樹脂材料で充分に高
い導電性か得られない原因であった。

本発明者は、上記のように、薄膜状の金属片と導電性粉
末とを樹脂粉末の表面上に混在して固着させることによ
り、導電性粉末で形成された導電経路に切れ目があった
としても、薄膜状の金属片か導電性粉末同士を接続する
役目を果たすため、充分に高い導電性を有する圧縮成形
体を得ることかできるという新たな事実を見出した。

また、本発明の導電性樹脂材料の製造方法は、樹脂粉末
と、展性または延性を有する金属粉末とを高剪断力かつ
高圧縮力で混合して樹脂粉末の表面に薄膜状の金属片を
固着させた後、導電性粉末を高剪断力かつ高圧縮力で固
着するものである。

すなわち、金属粉末および導電性粉末は共に高剪断力か
つ高圧縮力で混合される。このとき、高剪断力により、
金属粉末および導電性粉末は一次粒子状に粉砕され、樹
脂粉末の表面上に均一に分散される。また、高圧縮力か
加えられるので、金属粉末および導電性粉末は樹脂粉末
の表面上に機械的に強く押圧されて固着される。

前記金属粉末は展性または延性を有するので、混合時の
高圧縮力等により薄く延ばされ、かつ高剪断力を受けて
粉砕され金属片となる。従って、かかる薄膜状の金属片
によって樹脂粉末の表面のかなりの部分か被覆されるこ
とになるの”で、これに続く導電性粉末との混合によっ
て、樹脂粉末上の導電性粉末同士が直接または金属片を
介して接触することになるので、導電性経路か遮断され
るのを防止することかできる。なお、金属片と導電性粉
末とか混在するとは、それぞれか樹脂粉末の表面に直接
固着されている場合と、金属片上に導電性粉末か積層固
着されている場合とが複雑に混じり合った状態を意味し
ている。

本発明で使用される樹脂粉末としては、例えばアクリル
樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアセタール、ポリアミド
、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポ
リフェニレンサルファイド、ポリサルホン、ポリ塩化ビ
ニル、ポリアミドイミド、ポリエチレン、ポリプロピレ
ンなどのオレフィン樹脂といった熱可塑性樹脂のほか、
エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル、ポリウ
レタンなどの熱硬化性樹脂もあげられる。これらの樹脂
粉末は球状、不定形いずれてもよく、粒径は数μｍ以上
、具体的には約３〜５０μｍ、好ましくは約８〜２０μ
ｍであるのか好ましい。粒径か前記範囲よりも小なると
きは粒子にかかる圧縮力および剪断力が過小となり、ま
た前記範囲よりも大なるときは導電度か少なくなり、か
つ圧縮成形も困難となる。

また、薄膜状の金属片を形成する金属粉末としては、延
性または展性を有する金属粉末、例えばＡｇ、　Ａ１．
　Ｆｅ、　Ａｕ、　Ｃｕ、　Ｓｎなとかあげられる。か
かる金属粉末の粒径は０．２μｍ以下であるのか好まし
く、金属粉末の粒径がこれよりも大きい場合は金属粒子
を薄く延ばすのが困難になる。

導電性粉末としては、例えば金属粉末、カーホン、表面
を金属（銀など）でコートした酸化チタンなどがあげら
れる。導電性粉末の粒径は樹脂粉末の粒径の約１／１０
以下であるのか樹脂粉末の表面に導電性粉末を固着させ
るうえで好ましく、導電性粉末の粒径が１／１０よりも
大なるときは導電性粉末か樹脂粉末の表面に強固に固着
されずに樹脂粉末の表面から脱離するおそれかある。

樹脂粉末と金属粉末または導電性粉末とを高剪断力でか
つ高圧縮力で混合する方法としては、粉体粒子の表面改
質法として知られる、いわゆるメカノケミカル法が例示
される。このメカノケミカル法の実施には、例えばホソ
カワミクロン■製の「オングミル」か好適に採用される
。この混合装置の概略を第３図に示す。

同図に示す混合装置は、回転ケーシング１内に、このケ
ーシング１の回転中心に設けた回転軸２に支承されケー
シングｌと同方向に回転するインナーピース３と、かき
取り用のスクレーパー４とを設けたものである。混合操
作にあたっては、予備混合されない樹脂粉末と金属粉末
または導電性粉末とからなる粉体粒子５を回転ケーシン
グ２内に投入したのち、回転ケーシング１を高速回転さ
せる（回転速度をｖｌとする）。これにより、粉体粒子
５は遠心力を受けてケーシング１の内壁面１ａに強く押
圧される。一方、インナーピース３はケーシングｌより
も遅い速度ｖ２てケーシングｌと同方向に回転される。

かかるケーシングｌとインナーピース３との速度差によ
り粉体粒子５はそれらの間で強い機械的エネルギー（剪
断力および圧縮力）を受ける。すなわち、第３図に示す
ように、粉体粒子５は矢印Ｘ方向に強い圧縮力を受け、
矢印ｙ方向に強い剪断力を受けることになる。なお、イ
ンナーピース３およびスクレーパー４は回転しない固定
したちのてあってもよい（すなわちそれらの回転速度ｖ
２か０、以下「固定型」という）。

かかる混合装置を用いて本発明の導電性樹脂材料を製造
するにあたっては、樹脂粉末と金属粉末または導電性粉
末とのケーシングｌ内への投入比を７５〜６０：２５〜
４０（重量比）とするのが好ましく。投入比かこの範囲
よりも大なるときは、得られた導電性樹脂材料が機械的
強度に劣ったものとなり、またこの範囲よりも小なると
きは、得られた導電性樹脂材料か導電性に劣ったものと
なり、いずれも好ましくない。

また、ケーシングｌの回転速度ｖ１は、固定型のもので
１１００〜３０００ｒｐｍ程度が適当である。また、ケ
ーシングｌとともにインナーピース３およびスクレーパ
ー４も同方向に回転する型のもの（以下、「共回転型」
という）ては、ケーシング１とインナーピース３との速
度差は、前記範囲と同じ１１００〜３０００ｒｐｍ程度
とするのが好ましい。固定型の場合のケーシング１の回
転速度ｖ１または共回転型の場合の速度差か前記範囲よ
りも大なるときは混合時の摩擦熱が過剰となり、逆に前
記範囲より小なるときは圧縮力および剪断力か過不足と
なり、いずれも好ましくない。

さらに、混合に際しては、混合時の摩擦により樹脂粉末
の融点またはガラス転位点以上に摩擦熱が発生すると、
導電性粉末が樹脂粉末内に埋めこま、れてしまうので、
樹脂粉末の融点またはガラス転位点以上に摩擦熱が発生
しないように注意する必要かある。このため、回転速度
を調整するほか、混合装置に空冷や水冷などの冷却装置
Ｉ（図示せず）を取付けて摩擦熱を下げながら混合する
ようにすればよい。

なお、従来より広く用いられている混合装置として、ボ
ールミルかあるが、ボールミルでは圧縮力か殆ど認めら
れず、導電性粉末を樹脂粉末の表面に強く固着させるの
か困難であるため、好ましくない。

樹脂粉末と金属粉末または導電性粉末との混合に際して
は、混合時の摩擦により粉体粒子５の温度が上かり過ぎ
ないように注意する必要がある。

過度に温度か上かり過ぎると、金属粉末または導電性物
質として用いる金属か酸化され、抵抗値が上かり、導電
性が低下するおそれかある。ただし、このような酸化を
防止するために窒素雰囲気下あるいは減圧下で混合を行
うことかできる。

〈実施例〉 以下、実施例をあげて本発明の導電性樹脂材料を詳細に
説明する。

実施例１ メタクリル樹脂（平均粒径８μｍ、種水化成品工業■製
のｒＭＢ−８」）と、平均粒径０．０７μｍのＡｇ粉末
とを重量比で３：２の割合で、かつ予備混合することな
く、ホソカワミクロン■製の「オングミルＡＭ−１５Ｆ
Ｊに投入した。この装置は第３図に示すような混合装置
であって、固定型のものである。混合条件は、ケーシン
グ１の回転数を４１．７　ｒ　ｐ　ｓ、ケーシングｌの
内壁面１ａとインナーピース３との間隙を３．４ｍｍと
し、二の条件下で６０分間（室温）処理した。

ついて、得られた粉状物に対して、導電性粉末として表
面を二酸化スズでコートした二酸化チタン（平均粒径０
．２μｍ、酸化アンチモンをドープしたもの）を、樹脂
粉末二Ａｇ粉末：　〔二酸化スズでコートした二酸化チ
タン〕を重量比で３：２　：　１．５の割合となるよう
に加え、予備混合することなく、前記と同じ混合装置に
て前記と同条件で３０分間（室温）処理した。

得られた粉体物を走査型電子顕微鏡（倍率＝３０００倍
）にて観察した。その結果を第１図に示す。同図から、
樹脂粉末の表面に金属粉末と導電性粉末とが部分的に積
層状態となって密に混在して固着しているのかわかる。

この粉状物を成形用の型内に充填し、圧力１００　ｋｇ
／にて圧縮成形した。得られた成形物の体積固有抵抗値
は５．８　Ｘ　Ｉ　Ｏ−１Ωｍであった。

実施例２ 実施例１において、樹脂粉末　Ａｇ粉末、〔二酸化スズ
でコートした二酸化チタン〕を重量比で３：１：１．５
の割合となるように加えたほかは実施例１と同様にして
成形物を得た。

実施例３ 実施例１において、二酸化スズでコートした二酸化チタ
ンに代えて、Ａｇでコートした二酸化チタン（平均粒径
０．５μｍ）を用い、かつこの二酸化チタンによる処理
時間を６０分間としたほかは実施例１と同様にして成形
物を得た。

比較例 実施例１において、Ａｇ粉末による処理操作を行わずに
、二酸化スズでコートした二酸化チタンのみで処理し、
かつ配合割合を樹脂粉末二Ａｇでコートした二酸化チタ
ンを重量比で３：２としたほかは実施例１と同様にして
成形体を得た。

なお、得られた粉状物を走査型電子顕微鏡（倍率：　３
０００倍）にて観察した。その結果を第２図に示す。

これらの実施例および比較例で得た各成形物の体積固有
抵抗値をＭＣＰ−テスター（三菱油化製）にて測定した
。その結果を第１表に示す。

第１表 表から、各実施例で得られた成形物は、導電性粉末のみ
を表面に付着させた比較例の成形体と比較して高い導電
性を有していることがわかる。

〈発明の効果〉 本発明によれば、樹脂粉末の表面上に、薄膜状の金属片
と導電性粉末とを混在して固着させることにより、導電
性ｆ＃指材料に高い導電性を付与することかできる。

また、本発明では、前記金属片と導電性粉末とをそれぞ
れ樹脂粉末と高剪断力かつ高圧縮力で混合して、樹脂粉
末の表面に形成するので、低コストでかつ簡単に導電性
樹脂材料を製造することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１で得られた粉体物の粒子構造
を示す走査型電子顕微鏡写真、第２図は導電性粉末を樹
脂粉末の表面上に固着させた比較例の粉体物の粒子構造
を示す走査型電子顕微鏡写真、第３図は本発明において
使用される混合装置の一例を示す説明図である。 ■・・・回転ケーシング、２・・・回転軸、３・・・イ
ンナーピース、４・・・スクレーパー５・・・粉体粒子
。 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、樹脂粉末の表面上に、薄膜状の金属片と導電性粉末
   とが混在して固着されていることを特徴とする導電性樹
   脂材料。 ２、樹脂粉末と、展性または延性を有する金属粉末とを
   高剪断力かつ高圧縮力で混合して樹脂粉末の表面に薄膜
   状の金属片を固着させた後、導電性粉末を高剪断力かつ
   高圧縮力で固着することを特徴とする導電性樹脂材料の
   製造方法。