JPH06346006A - 水性導電塗料 - Google Patents

水性導電塗料

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JPH06346006A
JPH06346006A JP13632293A JP13632293A JPH06346006A JP H06346006 A JPH06346006 A JP H06346006A JP 13632293 A JP13632293 A JP 13632293A JP 13632293 A JP13632293 A JP 13632293A JP H06346006 A JPH06346006 A JP H06346006A
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JP
Japan
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copper powder
paint
water
dispersed
coating film
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Pending
Application number
JP13632293A
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English (en)
Inventor
Masayoshi Yoshitake
正義 吉武
Kazumasa Morikawa
和政 森川
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Fukuda Metal Foil and Powder Co Ltd
Original Assignee
Fukuda Metal Foil and Powder Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 銅粉を用いた水性導電塗料を提供する。 【構成】 平均粒子径が200nm以下のポリウレタン樹
脂を分散した水性エマルジョン塗料に、親油性の表面処
理した電解銅粉を混合分散した水性導電塗料。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、銅粉を用いた水性導電
塗料に関するものである。
【0002】
【従来の技術】コンピュータ等から発生する不要電磁波
を防止するため、プラスチック筐体に導電塗料を塗布す
る方法が行われている。従来までニッケル粉が主であ
り、銅粉を用いた導電塗料は、銅粉が表面酸化し塗膜の
導電性が悪くなる欠点を有していた。これらの欠点を改
良する方法として、有機リン化合物 (特開昭58−145769
号公報) 、ホスホン酸類 (特開昭60−231772号公報) 、
亜リン酸エステル類 (特開昭60−229966号公報) 、有機
チタネート化合物(特開昭56−36553 号公報)などを塗
料に添加することが提案され、銅粉を用いた導電塗料が
実用化されてきた。しかし、銅粉を用いた導電塗料は、
トルエンなどの有機溶剤を含む溶剤系の塗料であり、引
火爆発の危険性をもたらし、臭気や中毒のおそれなど衛
生面から好ましいものでない。これらの問題を解消する
1つの手段として、導電塗料においても溶剤を用いたも
のから水性化への転換が進められている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】水性塗料は有機溶剤の
代わりに水を溶媒とするため銅粉を混合分散すると、非
常に短時間に表面が酸化して導電性が得られなくなった
り、耐湿試験などにおいて塗膜導電性の劣化が速く、使
用に耐えられる水性導電塗料はまだ開発されていない。
本発明は、銅粉の表面酸化を防止し、かつ塗膜の耐湿性
を向上し、実用に耐える銅系水性導電塗料を提供するこ
とにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、平均粒子径が
200nm以下のポリウレタン樹脂を分散した水性エマルジ
ョン塗料に、親油性の表面処理をした電解銅粉を混合分
散することを特徴とする水性導電塗料である。本発明に
用いる水性エマルジョン塗料は、水に分散している高分
子の平均粒子径が 200nm以下であることが必要である。
高分子の平均粒子径が大きいと緻密な塗膜が形成され
ず、耐湿性などが悪くなる。高分子の平均粒子径は小さ
いほど導電塗料として優れた性能を示すが、好ましい平
均粒子径は50nm〜100nm である。本発明の水性エマルジ
ョン塗料は、水中にポリウレタン樹脂が微細な粒子とし
て分散しているウレタンエマルジョンのことである。ア
クリル,酢酸ビニル,スチレンブタジエン共重合,塩化
ビニル,エチレン酢酸ビニル共重合などの粒子を分散し
たエマルジョンでは、良好な導電性塗膜が得られず良く
ない。
【0005】本発明に用いる銅粉は、水溶液電解法で製
造する電解銅粉である。機械粉砕法による片状銅粉や噴
霧法による噴霧銅粉を用いて本発明を実施しても良い効
果は得られない。電解銅粉の形状は、樹枝状であり、枝
部を機械的に粉砕して細かい樹枝状の電解銅粉粉砕粉は
使用できる。電解銅粉は、硫酸銅の水溶液から析出して
製造するため、銅粉表面は親水性である。これを水性エ
マルジョン塗料に混合分散すると、銅粉表面と水が濡
れ、表面酸化が進み、導電性が悪くなる。
【0006】電解銅粉に対して親油性の表面処理を行う
方法は、石油系オイル、脂肪酸、カップリング剤、有機
溶剤などを少量加え、銅粉と混合すれば良い。水に対し
て濡れない表面処理方法であればどのような方法でも良
いが、少量で効果がある方法としては、ステアリン酸な
どの高級脂肪酸や表面改質剤であるチタネート系カップ
リング剤が好ましい。銅粉量はエマルジョン中の高分子
固形分20〜30重量部に対し、80〜70重量部混合分散する
のが好ましい。使用目的に応じて塗料中の水の量や、少
量のアルコール類を添加して粘度などを調整して使用す
れば良い。
【0007】
【作用】本発明の水性導電塗料が優れた導電性を示し、
かつ塗膜の耐湿性が向上する理由については、次のこと
が考えられる。高分子粒子を水中に分散したエマルジョ
ン塗料の塗膜形成は、常温で高分子粒子間の融着が行わ
れる。粒子同士が融着する機構については、水の表面張
力説や粒子間の毛細管説などあるが、いずれにしても粒
子が融着し均質塗膜を形成するものである。
【0008】一般の塗膜においては、高分子粒子の平均
粒子径が問題になることは少ないが、銅粉のような無機
粉体を大量に混合分散すると、高分子粒子間の融着が、
均質に行われなくなる。平均粒子径が小さいと高分子粒
子間の融着が容易となり、銅粉を大量に混合分散しても
均質で緻密な塗膜が形成される。銅粉を大量に混合分散
しても、緻密な塗膜が形成できる高分子粒子の平均粒子
径は高分子の種類によって異なる。ポリウレタン樹脂に
ついて、本発明者等の研究によると、平均粒子径が 200
nmより大きくなると、銅粉含有塗膜表面に多くの穴が認
められるようになり、耐湿試験後の導電性も非常に悪く
なる。これらのことから、ポリウレタン樹脂の粒子径は
200nmより小さくなければ、銅粉と共存して緻密な塗膜
形成ができないのであろう。粒子径が小さいほど良好な
導電塗膜が形成される傾向にあるが、50nmより小さいも
のは、まだ工業的に製造されていない。ポリウレタン樹
脂が他の高分子より優れた性能を示す理由については、
ポリマー自体の耐水性が良いためと考えられるが、造膜
過程においても銅粉同士を接着させる性能が優れている
ためであろう。
【0009】次に、エマルジョン塗料に混合分散する粉
体としては、一般に水に濡れやすく親水性の表面処理を
したものが、使用されている。それは、親水性の粉体の
方がエマルジョン中に均一に分散しやすいためである。
しかし、本発明の方法は、従来までの考えとは反対に親
油性の表面処理をした銅粉を混合分散するものである。
親油性の表面処理をすることにより、銅粉と水が濡れな
くなり、エマルジョンの高分子粒子と銅粉が接触し、銅
粉と高分子粒子が共存して融着し、導電性塗膜を形成す
ることになる。親水性の銅粉だと水がまとわりつき塗膜
の耐水性に悪い影響を与える。さらに使用する銅粉の形
状も重要である。電解銅粉は樹枝状の形状であり、樹枝
状の枝部間に 200nm以下の高分子粒子が付着する。塗膜
形成の時に高分子粒子が融着するのであるが、この時に
枝部に有る高分子粒子が銅粉同士を接着させる接着剤の
働きをして優れた導電性がでる。片状銅粉や球状銅粉で
は融着する時の接着作用が弱く、塗膜中に銅粉を固定で
きず、また、銅粉相互の接触点数も少ないため、良い導
電性塗膜を形成することができない。本発明は、以上説
明した作用の相乗効果により実用に耐える銅系水性塗料
となる。
【0010】
【実施例・比較例】以下、実施例によって本発明を具体
的に説明するが、これにより本発明の範囲が限定される
ものではない。なお、文中に部とあるものは全て重量部
である。 実施例1 平均粒径15μm の電解銅粉に、表面改質剤としてチタネ
ート系カップリング剤のイソプロピルトリイソステアロ
イルチタネートを1重量パーセント添加し、ミキサーで
混合して親油性の電解銅粉を得た。このようにして得た
親油性の電解銅粉50部を平均粒子径 200nm, 100nm, 50n
m の高分子粒子を分散した3種類のポリウレタンエマル
ジョン塗料(エマルジョン中の高分子固形分は全て30重
量パーセント) 50部に混合分散して、3種類の水性導電
塗料を製造した。このようにして製造した水性導電塗料
の初期導電性を測定するため、フェノール基板上に塗布
し常温で24時間放置して膜厚70μm の塗膜を形成した。
【0011】塗膜の初期導電性は、平均粒子径 200nmの
エマルジョン塗料では、 1.5×10-3Ω・cm 、平均粒子
径 100nmのエマルジョン塗料では、 1.0×10-3Ω・cm
、平均粒子径50nmのエマルジョン塗料では、 0.9×10
-3Ω・cmと全て、従来の溶剤系ニッケル塗料の5×10-3
Ω・cmより良好な性能を示した。塗膜の耐湿性を見るた
め、形成した塗膜を60℃, 95% RH 雰囲気中に1000時間
放置し、導電性を測定した結果、平均粒子径 200nmのエ
マルジョン塗料では 4.8×10-3Ω・cm、平均粒子径 100
nmのエマルジョン塗料では 1.5×10-3Ω・cm、平均粒子
径50nmのエマルジョン塗料では 1.3×10-3Ω・cmと良好
な耐湿性を示した。
【0012】実施例2 平均粒径15μm の電解銅粉に、表面改質剤として5号ソ
ルベント,ステアリン酸,アルミネートカップリング剤
のアセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート,
イソホロン,流動パラフィン,オレイン酸を各々1重量
パーセント添加し、ミキサーで混合して親油性の電解銅
粉を得た。このようにして得た6種類の親油性表面処理
をした電解銅粉50部を平均粒子径50nmの高分子粒子を分
散したポリウレタンエマルジョン塗料(エマルジョン中
の高分子固形分は30重量パーセント) 50部に各々混合分
散して、6種類の水性導電塗料を製造した。
【0013】実施例1と同じ方法で塗膜の初期導電性を
測定した結果、5号ソルベントで処理した銅粉を用いた
塗料は、 1.5×10-3Ω・cm 、ステアリン酸で処理した
銅粉を用いた塗料は、 0.9×10-3Ω・cm 、アルミネー
トカップリング剤で処理した銅粉を用いた塗料は、 1.2
×10-3Ω・cm 、イソホロンで処理した銅粉を用いた塗
料は、 1.3×10-3Ω・cm 、流動パラフィンで処理した
銅粉を用いた塗料は、1.2×10-3Ω・cm 、オレイン酸
で処理した銅粉を用いた塗料は、 1.0×10-3Ω・cmと良
好な性能を示した。
【0014】実施例1と同じ条件で塗膜の耐湿試験を行
った結果、5号ソルベントで処理した銅粉を用いた塗料
は、 4.2×10-3Ω・cm 、ステアリン酸で処理した銅粉
を用いた塗料は、 1.5×10-3Ω・cm 、アルミネートカ
ップリング剤で処理した銅粉を用いた塗料は、 1.9×10
-3Ω・cm 、イソホロンで処理した銅粉を用いた塗料
は、 4.9×10-3Ω・cm 、流動パラフィンで処理した銅
粉を用いた塗料は、 1.5×10-3Ω・cm 、オレイン酸で
処理した銅粉を用いた塗料は、 1.3×10-3Ω・cmと良好
な性能を示した。
【0015】実施例3 平均粒径18μm の電解銅粉に、機械的に粉砕して製造し
た平均粒径5μm の電解銅粉に、オレイン酸,ステアリ
ン酸,イソプロピルトリイソステアロイルチタネートを
各々2重量パーセント添加し、ボールミルで混合して親
油性の電解銅粉を得た。このようにして得た3種類の親
油性表面処理をした電解銅粉55部を平均粒子径50nmの高
分子粒子を分散したポリウレタンエマルジョン塗料(エ
マルジョン中の高分子固形分は30重量パーセント) 45部
に各々混合分散して、流動性を改善するためイソプロピ
ルアルコールを10部加えて、3種類の水性導電塗料を製
造した。
【0016】実施例1と同じ方法で塗膜の初期導電性を
測定した結果、オレイン酸で処理した銅粉を用いた塗料
は、 1.3×10-3Ω・cm 、ステアリン酸で処理した銅粉
を用いた塗料は、 1.1×10-3Ω・cm 、チタネートで処
理した銅粉を用いた塗料は、1.1×10-3Ω・cm 、と良
好な性能を示した。実施例1と同じ条件で塗膜の耐湿試
験を行った結果、オレイン酸で処理した銅粉を用いた塗
料は、 2.5×10-3Ω・cm 、ステアリン酸で処理した銅
粉を用いた塗料は、 2.7×10-3Ω・cm 、チタネートで
で処理した銅粉を用いた塗料は、 2.3×10-3Ω・cm と
耐湿試験後に塗膜の導電性が少し悪くなるが、使用上問
題となるものではなかった。
【0017】比較例1 実施例1で使用した平均粒径15μm の電解銅粉を表面改
質なしで、平均粒子径50nmの高分子粒子を分散した実施
例1のポリウレタンエマルジョン塗料に、実施例1と同
じ配合方法で混合分散した。直ちに塗料中の水が緑青色
になり、実施例1と同じ方法で塗膜の初期導電性を測定
した結果、80Ω・cmと使用できるものでなかった。
【0018】比較例2 実施例1と同じ方法で表面改質した平均粒径15μm の親
油性の電解銅粉50部を平均粒子径 500nmの高分子粒子を
分散したポリウレタンエマルジョン塗料 (エマルジョン
中の高分子固形分は30重量パーセント) 50部に混合分散
した。実施例1と同じ方法で塗膜の初期導電性, 耐湿試
験後の導電性を測定した結果、塗膜の初期導電性は、5
×10-3Ω・cmであったが、耐湿試験後は 100Ω・cmと非
常に悪いものになった。
【0019】
【発明の効果】本発明の導電塗料は、トルエンなどの有
機溶剤を使用しないため、臭気や中毒のおそれがなく、
しかも銀やニッケルよりも安価な銅粉が使用できる、ま
ったく新しいタイプの水性導電塗料である。広い面積
や、密閉した室内で塗装する電磁波シールド用塗料とし
て最適である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平均粒子径が 200nm以下のポリウレタン
    樹脂を分散した水性エマルジョン塗料に、親油性の表面
    処理をした電解銅粉を混合分散することを特徴とする水
    性導電塗料。
JP13632293A 1993-06-08 1993-06-08 水性導電塗料 Pending JPH06346006A (ja)

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