JPH06207033A

JPH06207033A - 導電性プリプレグ

Info

Publication number: JPH06207033A
Application number: JP5003693A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Nakajima; 秀行中嶋; Hiroshi Ejiri; 宏江尻; Minoru Tamaki; 稔田巻; Yasushi Katsuta; 也寸志勝田
Original assignee: PETOCA KK
Current assignee: PETOCA KK
Priority date: 1993-01-13
Filing date: 1993-01-13
Publication date: 1994-07-26

Abstract

(57)【要約】【目的】表層部が高導電性となり金属メッキが容易な
繊維強化プラスチックあるいは高導電性が要求される複
合材の製造に適した導電性プリプレグを開発すること。【構成】（Ａ）長繊維状金属繊維及び／又は長繊維状
金属被覆炭素繊維２０〜７０容量％，（Ｂ）粉体状導電
性物質及び／又は短繊維状導電性物質２〜４０容量％及
び（Ｃ）残余分が樹脂成分の組成からなり、かつ残余分
の樹脂が２５容量％以上の導電性プリプレグである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、導電性プリプレグに関
するものである。さらに詳しくは、本発明は、表層部が
高導電性となり金属メッキが容易な繊維強化プラスチッ
ク（ＦＲＰ）あるいは高導電性が要求される複合材の製
造に適した導電性プリプレグに関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
ＦＲＰ、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）製の機
械部品は、特公平３−５９２８２号公報に開示されてい
るように、強度，表面保護，仕上げ加工性などから、そ
の表面を銅やニッケル，硬質クロムなどでメッキして製
造されており、そして、このメッキを施工するにあたっ
ては、ＦＲＰなどが導電性を有することが要求される。
このためメッキ施工前に、ＦＲＰなどの素地に無電解メ
ッキを施す（特開昭６２−１２４２７９号公報）とか、
金属溶射を行う（特開昭６１−２１７５６６号公報）等
が一般的に行われている。また、特開昭６１−２８７７
３５号公報に開示されているように、金属被覆強化繊維
を巻き付けることによって導電性をもたせる例もある。
しかし、これらの従来法では、導電性が均一でなく、特
に長繊維軸に対して９０°方向の導電性が充分でなかっ
たり、あるいは工程が煩雑となり、さらにはコストアッ
プになると言った問題があった。

【０００３】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者は、上
記の状況に鑑み、従来法の問題点を解消し、ＦＲＰ製の
機械部品などに効率よく導電性をもたせる方法を開発す
べく鋭意研究を重ねた。その結果、長繊維状金属繊維あ
るいは金属被覆炭素繊維と粉体状あるいは短繊維状導電
性物質とを併用することによって、目的とする均一な導
電性を付与することができることを見出した。本発明は
かかる知見に基づいて完成したものである。なお、ここ
における均一な導電性とは、長繊維の繊維軸に対し０°
方向と９０°方向の電気抵抗を測定し、０°方向に対す
る９０°方向の電気抵抗の比が２以下であることことを
いう。この抵抗の比が２を超えると、その後のメッキ工
程においてメッキむらを生じるので好ましくない。すな
わち、本発明は、（Ａ）長繊維状金属繊維及び／又は長
繊維状金属被覆炭素繊維２０〜７０容量％，（Ｂ）粉体
状導電性物質及び／又は短繊維状導電性物質２〜４０容
量％及び（Ｃ）残余分が樹脂成分の組成からなることを
特徴とする導電性プリプレグを提供するものである。

【０００４】先ず、本発明に供される（Ａ）成分として
は、長繊維状金属繊維や長繊維状金属被覆炭素繊維が用
いられる。これらは、一般に市販されているものを用い
ることができ、そして、金属の種類としては、目的に応
じて適宜選択すればよい。例えば、ロールの場合では、
銅繊維あるいはニッケル繊維を用いることができる。ま
た、より軽量化が要求されるような場合には、被覆金属
として、銅あるいはニッケルを用いた金属被覆炭素繊維
が好適である。これらの長繊維状金属繊維や長繊維状金
属被覆炭素繊維は、単独であるいは混合して用いること
ができる。

【０００５】次に、本発明において、（Ｂ）成分として
は、粉体状導電性物質や短繊維状導電性物質が用いられ
る。これらのうちで、粉体状導電性物質としては、例え
ば、銅，ニッケル，クロム，鉄，銀，亜鉛又はこれらの
合金などの粉末が挙げられる。これらの粉体状導電性物
質は、単独であるいは混合して用いられる。これらの中
では、入手し易さや経済性から、銅粉やニッケル粉が好
ましく用いられる。そして、これらの粉体状導電性物質
の形状については、球状，鱗片状，針状等特に限定され
るものではなく、それらの混合物でもよく、また、繊維
の損傷防止及び均一な分散のためには細かい程よく、３
５０メッシュ（４４μｍ）以下の粒度のものが好まし
い。また、使用金属の種類としては（Ａ）成分で使用さ
れる金属と同種であることが、メッキを均一に行うため
に好ましく、さらに密着強度が要求される場合には、金
属を酸処理等の表面処理を行って導電性を高めることも
できる。また、短繊維状導電性物質としては、均一な密
着性を保っために、その繊維直径は（Ａ）成分として用
いた長繊維状金属繊維や長繊維状金属被覆炭素繊維と同
程度であって、かつ加工性と混合均一性からみてアスペ
クト比が５〜１００であるものが好ましい。例えば、金
属短繊維，金属被覆短繊維，短繊維状炭素繊維あるいは
短繊維状金属被覆炭素繊維などがが挙げられる。これら
の短繊維状導電性物質は、使用にあたっては、樹脂成分
との親和性を高めるために、酸処理等の表面処理を施し
ても良く、またその他に表面処理剤で処理されたもので
あってもよい。そして、これらの短繊維状導電性物質
は、単独であるいは混合して用いることができ、また、
上記粉体状導電性物質と併用してもよい。

【０００６】本発明のプリプレグにおける（Ｃ）成分の
樹脂成分については特に制限はなく、従来プリプレグに
慣用されている熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂が使用目的
に応じて適宜用いられる。該熱硬化性樹脂としては、例
えばフェノール樹脂，ユリア樹脂，メラミン樹脂，不飽
和ポリエステル樹脂，ジアリルフタレート樹脂，エポキ
シ樹脂，ポリイミド樹脂などが挙げられる。これらの熱
硬化性樹脂は、通常硬化剤及び必要に応じて硬化促進剤
とともに用いられ、この硬化剤や硬化促進剤は、使用す
る熱硬化性樹脂の種類に応じて適宜選ばれる。一方、熱
可塑性樹脂としては、例えばポリカーボネート，ポリア
ミド，ポリブチレンテレフタレート，ポリフェニレンエ
ーテル，ポリフェニレンスルフィドなどが挙げられる。
該（Ｃ）成分の樹脂成分としては、特に強度や接着性な
どの点で熱硬化性エポキシ樹脂と硬化剤とを主成分とす
るものが好適である。

【０００７】本発明のプリプレグは、前記（Ａ）成分，
（Ｂ）成分及び（Ｃ）成分を主成分として構成される
が、それらの割合は、先ず、（Ａ）長繊維状金属繊維及
び／又は長繊維状金属被覆炭素繊維は、２０〜７０容量
％、好ましくは４０〜６０容量％である。この（Ａ）成
分が２０容量％未満では、粉体状導電性物質及び／又は
短繊維状導電性物質を添加しても導電性が不足しかつ均
一となりにくく、メッキを均一に施すことができない。
また、７０容量％を超えると樹脂含有量が少なくなり、
プリプレグとしてのタック性が得られず、ＦＲＰ成形物
の品質ムラや性能低下をもたらし好ましくない。また、
（Ｂ）粉体状導電性物質及び／又は短繊維状導電性物質
は、２〜４０容量％、好ましくは５〜３０容量％であ
る。この（Ｂ）成分が２容量％未満では、導電性が不足
するとともに均一となりにくく、また、４０容量％を超
えると、プリプレグとしての機能がそこなわれ好ましく
ない。そして、（Ｃ）成分の樹脂成分は、（Ａ）成分及
び（Ｂ）成分を規定量にした後、その残余分として用い
られるが、２５容量％未満では前述の通りプリプレグと
してのタック性が得られず好ましくない。

【０００８】本発明において、（Ａ）成分，（Ｂ）成分
及び（Ｃ）成分から構成される組成には、本発明の目的
を阻害しない範囲で必要に応じて、各種添加成分を配合
することができる。ここで、上記組成に必要に応じて配
合される各種添加成分としては、例えば酸化防止剤，紫
外線吸収剤，難燃剤，滑剤，充填剤，着色剤などが挙げ
られる。そして、上記（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）を主成
分として構成される本発明の導電性プリプレグを製造す
るには、先ず、（Ｃ）成分の樹脂成分に（Ｂ）成分の粉
体状導電性物質及び／又は短繊維状導電性物質を、そし
て硬化剤，硬化促進剤その他を配合し、よく混練し樹脂
組成物を調製する。このように混練して得られた樹脂組
成物は、既知の種々の成形方法、例えば、射出成形，押
出成形あるいは各種コーターによる成形方法で適宜厚さ
のフィルムとして成形する。また樹脂組成物の粘度によ
っては溶剤を用いても良い。

【０００９】次に、このようにして得られたフィルム
は、プリプレグ製造装置にて、（Ａ）成分としての長繊
維状金属繊維及び／又は長繊維状金属被覆炭素繊維を配
合規定量になるようにしてプリプレグ化され、本発明の
導電性プリプレグを得ることができる。本発明の導電性
プリプレグを用いたＦＲＰ製品にメッキを施す場合、該
プリプレグとして、メッキする金属と同種の金属からな
る材料を使用したものを用いるのが、メッキ性能の点で
好ましい。

【００１０】

【実施例】次に、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定され
るものではない。

【００１１】実施例１樹脂成分ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂１０重量部〔油化シェル（株）製，ＥＰ８２８〕ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂２０重量部〔油化シェル（株）製，ＥＰ１００１〕フェノールノボラック型エポキシ樹脂７０重量部〔油化シェル（株）製，ＥＰ１５４〕ジシアンジアミド（硬化剤）５重量部Ｎ−（３，４−ジクロロフェニル） −Ｎ，Ｎ’−ジメチルウレア（硬化促進剤）５重量部上記からなる樹脂成分に、ニッケル粉〔太平洋金属
（株）製，＜３２５メッシュ〕を１５容量％配合し樹脂
組成物を調製し、温度７５℃で充分混練した後、厚さ約
６０μｍのフィルムとした。次に、このフィルムを用い
プリプレグ製造装置にて、ニッケル粉とニッケル被覆炭
素繊維〔東邦レーヨン（株）製，ベスファイトＭＣ・タ
イプ１、３Ｋ〕の体積含有率が６０容量％になるように
配し、プリプレグ化した。このプリプレグを０°方向に
積層し、１３０℃，２時間の硬化条件にてオートクレー
ブで成形し、厚さ2.２ｍｍのＣＦＲＰ板を得た。得られ
たＣＦＲＰ板の表面にニッケル成分が露出するように片
面を研磨し、板厚2.０ｍｍとした。繊維軸に対し０°方
向及び９０°方向での電気抵抗を測定したところ、両方
向とも１〜２Ω／１０ｃｍの抵抗値を示し、両方向での
差は見られなかった。また電圧５Ｖで２０μｍ厚みの銅
メッキを硫酸銅浴中で実施したところ、ボイドもなく均
一な厚みのメッキが付与できた。

【００１２】比較例１実施例１において、ニッケル粉を配合しなかった以外
は、実施例１と同様に実施した。その結果導電性につい
ては、繊維方向に対し０°方向は１〜２Ω／１０ｃｍ、
９０°方向は５〜１５Ω／１０ｃｍの電気抵抗を示し異
方性であった。また、実施例１と同様に銅メッキを施し
たが、メッキ厚みにムラがあり、樹脂部にスジ状にメッ
キできていない部分も見られた。

【００１３】実施例２実施例１と同じ樹脂成分に、希硫酸（0.０５Ｎ）に１０
分間浸漬させた後、水洗し窒素雰囲気中で乾燥させた銅
粉〔日本鉱業（株）製，電解銅粉＃７５−ＳＳ〕１０容
量％配合し、樹脂組成物を調製し、温度７０℃で充分混
練した後、厚さ約６０μｍのフィルムとした。次に、こ
のフィルムを用いプリプレグ製造装置にて、予め希硫酸
処理した銅線〔大洋電線（株）製，直径0.１ｍｍ〕と銅
粉との含有率を６０容量％になるように配し、プリプレ
グ化した。このプリプレグを実施例１と同様にしてオー
トクレーブで成形し、厚さ2.１ｍｍの積層板を得た。得
られた積層板を実施例１と同様に電気抵抗を測定したと
ころ、繊維方向に対し０°，９０°の両方向ともほぼ0.
１Ω／１０ｃｍ以下と均一であり、また、銅メッキテス
トでも均一厚みの良好なメッキ層が付与された。

【００１４】比較例２実施例２において、銅粉を配合しなかった以外は、実施
例２と同様に実施した。その結果電気抵抗は繊維方向に
対し０°方向で0.１Ω／１０ｃｍ、９０°方向で0.５Ω
／１０ｃｍとバラツキを示した。また銅メッキテストで
は、メッキ厚みにムラがあり、かつ樹脂部にスジ状にメ
ッキできていない部分も見られた。

【００１５】実施例３実施例１と同じ樹脂成分に、ミルド炭素繊維〔（株）ペ
トカ製，３０００℃焼成品，繊維径１０μｍ，アスペク
ト比１０〜２０〕２０容量％配合した樹脂組成物を調製
し、温度７５℃で充分混練した後、厚さ約５０μｍのフ
ィルムとした。次に、このフィルムを用いプリプレグ製
造装置にて、ピッチ系炭素繊維〔（株）ペトカ製，カー
ボニックＨＭ−５０〕とミルド炭素繊維の体積含有率を
６０容量％になるように配し、プリプレグ化した。この
プリプレグを０°方向に積層し、１３０℃、２時間の硬
化条件にてオートクレーブで成形し、厚さ2.３ｍｍのＣ
ＦＲＰ板を得た。得られたＣＦＲＰ板を、実施例１と同
様に電気抵抗を測定したところ繊維方向に対し０°，９
０°の両方向とも８〜１０Ω／１０ｃｍの範囲を示し
た。また、銅メッキテストでも均一で良好な銅メッキ層
が付与できた。

【００１６】比較例３実施例３においてミルド炭素繊維を配合しなかった以外
は、実施例３と同様に実施した。その結果電気抵抗は、
繊維方向に対し０°方向で１０〜１５Ω／１０ｃｍ、９
０°方向で５０〜６０Ω／１０ｃｍとバラツキが大きか
った。また、銅メッキテストでも、スジ状にメッキがで
きていない部分やボイドの発生が見られた。

【００１７】

【発明の効果】本発明によると、ＦＲＰ製品の表面が高
導電性となって、金属メッキが容易となり、かつ工程が
簡略化されコストの低減が期待されると共に、また電気
的に高導電性が要求される複合材の分野での使用が期待
される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者勝田也寸志茨城県鹿島郡神栖町東和田４番地株式会社ペトカ内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）長繊維状金属繊維及び／又は長繊
維状金属被覆炭素繊維２０〜７０容量％，（Ｂ）粉体状
導電性物質及び／又は短繊維状導電性物質２〜４０容量
％及び（Ｃ）残余分が樹脂成分の組成からなり、かつ残
余分の樹脂が２５容量％以上であることを特徴とする導
電性プリプレグ。
【請求項２】短繊維状導電性物質が、繊維直径が
（Ａ）成分の繊維と同程度、かつアスペクト比が５〜１
００である金属繊維，金属被覆繊維又は炭素繊維である
請求項１記載の導電性プリプレグ。
【請求項３】樹脂成分が、熱硬化性エポキシ樹脂と硬
化剤とを主成分としたものである請求項１記載の導電性
プリプレグ。