JPH0639576B2

JPH0639576B2 - 炭素質繊維含有塗料組成物

Info

Publication number: JPH0639576B2
Application number: JP60058821A
Authority: JP
Inventors: 行成小松; 克之中村
Original assignee: 旭化成工業株式会社
Priority date: 1985-03-23
Filing date: 1985-03-23
Publication date: 1994-05-25
Anticipated expiration: 2009-05-25
Also published as: JPS61218669A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は炭素質繊維含有塗料組成物に関し、さらに詳し
くは気相法（特に浮遊法）による細径の炭素質繊維を含
有する炭素質繊維含有塗料組成物に関する。

最近、電子機器などのシールドまたは制電性が要求され
る分野において、特にハンダ付けのできない部品等では
導電性の塗料が使用されている。これらの塗料において
は、フイラーとして銀粉、他の金属粉、カーボン粉など
が使用されている。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、銀は高価で、密度が大きく、またその他
の金属粉は酸化等により導電性が低下するという欠点が
ある。またカーボン粉は価格は安いが、導電性に劣るも
のであった。これはカーボン粉自体の導電性が低いこと
と、アスペクト比が小さいことに起因する。このためこ
の分野では導電性が高く、軽量で、アスペクト比が大き
く、安価なフイラーが望まれている。

（問題点を解決するための手段）本発明者らは、特願昭５９−２３１９６７号、５９−２
５３５５０号などにおいて、繊維径が極めて細く、繊維
の長さ／繊維径（Ｌ／Ｄ）が大きい、特異な構造を有す
る易黒鉛性の炭素質繊維を提案したが、さらに研究を進
めた結果、これらの繊維は導電性が高く、アスペクト比
が大きく、塗料に含有させるフイラーとして極めて好適
であることを見出し、本発明に到達したものである。

本発明の組成物は、繊維の直径が０．０５〜４μｍ、繊
維の長さ／繊維径が２０〜１０００、長さ２０μｍ以内
に少なくとも１個の捲縮数を有し、捲縮度が０．１〜５
０％で、枝わかれのほとんどない均一な太さを有する、
黒鉛または黒鉛に容易に転化する炭素の層が長手軸に平
行に年輪状に配列するように気相浮遊成長法によって形
成された炭素質繊維をバインダーと共に溶剤中に分散さ
せてなることを特徴とする。

本発明に用いる炭素質繊維は、上述のように非常に細
く、太さが例えば±１０％以内と均一で、実質的に枝分
かれがなく、典型的にはその両端が半球状を呈し、ほと
んど中実の断面を有する。捲縮は、例えば長さ２０μ以
内に少なくとも１個（好ましくは２個以上）の屈曲部
（捲縮数）を有する。またこの場合の捲縮度は0.１〜５
０％、好ましくは0.５〜５０％の範囲である。本発明に
用いる炭素質繊維は、枝分かれがほとんどないので、乾
式または湿式で粉砕またはほぐして再集成することがで
き、繊維の直径は0.０５〜４μｍ、好ましくは0.０８〜
３μｍ、特に0.１〜３μｍ、Ｌ／Ｄが２０〜１０００、
好ましくは５０〜８００、特に１００〜６００であり、
バインダー、樹脂等との混合性も良好である。さらに導
電性が高く、熱処理により容易に黒鉛化するので、特に
導電性組成物として適している。本発明に用いる炭素質
繊維にはこのように黒鉛化したものも含まれる。

本発明に用いる炭素質繊維は、炭化水素および特定の有
機金属化合物またはこれらとキャリヤガスを反応域に導
入し、炭化水素を熱分解、触媒反応せしめることによっ
て製造される。

本発明に用いる炭化水素は、特に制限されるものではな
く、アントラセン、ナフタレン等を含む室温で固体状の
炭化水素、ベンゼン、トルエン、スチレン、ヘキサン、
イソオクタン、シクロヘキサン、シクロペンタジエン等
を含む室温で液体状の炭化水素、またはメタン、エタ
ン、プロパン、ブタン、エチレン、プロピレン、ブチレ
ン、アセチレン等を含む気体状の炭化水素のいずれでも
よい。

本発明に用いる有機金属化合物としては、周期律表の第
IVａ族（特にＴｉ、Ｚｒ）、第Ｖａ族（特にＶ）、第VI
ａ族（特にＣｒ、Ｍｏ、Ｗ）、第VIIａ族（特にＭ
ｎ）、第VIII族（特にＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、
Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ）に属する金属の化合物、特に
シクロペンタジエニル系金属化合物、カルボニル系金属
化合物、ベンゼン−金属化合物、アルキル、アリルまた
はアルキニル金属化合物、β−ジケトン金属錯体、ケト
酸エステル金属錯体、金属カルボン酸塩、これらの置換
体、誘導体等が好ましく用いられる。これらのうち、特
にビス（シクロペンタジエニル）鉄、ニッケルまたはコ
バルト等のシクロペンタジエニル化合物、鉄カルボニ
ル、ニッケルカルボニル、コバルトカルボニル、シクロ
ペンタジエニルカルボニル）鉄などの鉄、ニッケルまた
はコバルト等のカルボニル化合物、ジまたはトリアセチ
ルアセトンの鉄、ニッケルまたはコバルト錯体等のβ−
ジケトン金属錯体、ジまたはトリアセト酢酸エステルの
鉄、ニッケルまたはコバルト錯体、フマル酸鉄、ナフテ
ン酸鉄などの鉄、ニッケルまたはコバルト等のフマル酸
化合物や高級炭化水素のカルボン酸塩、もしくはこれら
の誘導体等が好結果を与える。

前記有機金属化合物の供給方法としては、これらを直接
加熱して反応系に気体状態で供給したり、または該有機
金属化合物を炭化水素の液体中に溶解または微分散さ
せ、それを加熱して反応系に供給または噴出させたりす
る等の方法が用いられる。

上記有機金属化合物の供給量（毎分当たりの供給重量
％）は炭化水素との混合物に対して0.０１重量％以上、
好ましくは0.０５重量％以上（特に0.２％以上）であ
る。有機金属化合物の量が少なすぎると、繊維状物がで
きにくく、粒状物が増加する傾向にある。

炭化水素および有機金属化合物の導入温度帯域は１５０
０℃以下、好ましくは１３００℃以下、特に好ましくは
１００〜５００℃の位置が適当である。該導入位置の温
度が低すぎると、原料が液体の場合は気相状態を維持し
にくく、また有機金属化合物の活性化のためにも好まし
くない。また１５００℃を超えると炭化して粒状物の生
成が多くなり、詰まりを起こして繊維の収率が低下する
傾向にある。反応加熱温度帯域は６００〜１８００℃、
特に８００〜１５００℃が好ましい。反応部の温度が上
記範囲外ではいずれも粒状物が生成し易くなる。

本発明の組成物は、上記炭素質繊維をバインダー、およ
び分散媒とともに混合したものであるが、この際のバイ
ンダーとしては、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂のい
ずれも使用することができ、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリート、ポリ塩
化ビニル、ポリ酢酸ビニル、アルキル、セルロース、ア
セチルセルロース、ポリアミド、ポリエステル、ポリア
クリロニトリル、ポリカーボネート、ポリフェニレンオ
キサイド、ポリスルホン、ポリフェニレンフルフィド、
フッ素樹脂、ケイ素樹脂、ポリエステルイミド、ポリア
ミドイミド、ポリイミド、ポリベンズイミダゾール、フ
ェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、キシレン樹
脂、ジアリルフタレート樹脂、エポキシ樹脂、アニリン
樹脂、フラン樹脂、ケトン樹脂、ポリウレタン樹脂等が
挙げられ、またこれらの前駆体も使用できる。またゴム
としては天然ゴム、ブタジエン系合成ゴム、オレフイン
系合成ゴム、多硫化系合成ゴム等が挙げられる。これら
樹脂に対して、必要であれば、公知の硬化剤や硬化助
剤、硬化用触媒や活性剤を使用することができる。例え
ば、エポキシ樹脂に対し、硬化剤としてアミン系やメル
カプタン系化合物、あるいは三フッ化硼素アミンコンプ
レックスや酸無水物などが使用できる。

本発明の溶剤としては、バインダーを均一に溶解または
分散したり、本発明の炭素質繊維を分散させるものであ
り、塗料を構成するものであればどのようなものでもよ
く、炭化水素、アルコール類、フエノール類、ケトン
類、エステル類、アミド系溶剤、スルホキシド類、エー
テル類、水などが使用できる。例えばエポキシ系樹脂を
用いる場合にメチルエチルケトンやアセトン、アルコー
ル等、フェノール系樹脂の場合にケトン系溶剤、塩素化
炭素系溶剤を用いたり、アクリル系樹脂の場合に芳香族
炭化水素系溶剤を用いたり、またポリウレタン系樹脂の
場合に、塩基および酸性物質を含まないケトン、エステ
ル、これらの塩素化化合物等を用いたり、イミドやアミ
トイミド系樹脂にアミド溶剤やフエノール類を用いたり
することができる。なお溶剤としては、必ずしもバイン
ダーを完全に溶解するものには限定されず、バインダー
を半溶解状態、懸濁または乳化状態に均一に分散するも
のも含み、分散媒として水を使用することもできる。

本発明においてバインダーに対する炭素質繊維の含有量
は５〜９０重量％、好ましくは５〜７０重量％、特に５
〜５０重量％である。炭素質繊維がバインダーに対して
５重量％に達しないと塗料に用いた時の導電性が充分で
なく、また９０重量％を超えると流動性が低下し、均一
な塗布が困難になる。

本発明の組成物中には種々の添加剤、例えばフイラーで
ある炭素質繊維の分散性を良くするための分散剤、界面
活性剤、他の繊維状物や無機物、金属などの粉体や薄片
物、印刷適性を向上させるためのレベリング剤、耐摩耗
性を上げるための溶剤、熱や酸化、光に対する安定剤、
活性剤、顔料等を混入することができる。

本発明の炭素質繊維含有組成物は、そのまままたは適当
な溶剤にさらに溶解させて塗料として使用することがで
きる。

（発明の効果）本発明によれば、細径で、アスペクト比の大きな高い導
電性を有する炭素質繊維を含み、これらの繊維は従来の
カーボン粉と異なり、多くの接触点で接触しながらバイ
ンダーにより結合されるので、極めて導電性の高い塗料
とすることができる。また本発明の組成物から得られた
塗料は表面平滑性が高く、品位、すなわち触感性、光沢
性に優れた塗膜を形成できるうえ、硬化したときに炭素
質繊維の補強効果により表面のクラック抵抗性が著しく
高いという特長をも有する。

本発明の組成物は、特に電子機器用のシールド性、導電
性の必要な部品の塗装に好適に使用することができる。

以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。

（実施例１〜４、および比較例１〜２）１２００℃に加熱された反応管内に鉄カルボニルを窒素
ガスに同伴させて導入し、同時に別の導入口からベンゼ
ンを水素ガスに同伴させて管内に導入し、所定時間反応
させて炭素繊維を得た。この炭素繊維は、繊維の直径が
約0.５〜１μｍ、Ｌ／Ｄ５０〜３００であり、枝分かれ
はほとんどなく、捲縮数は１〜１２であり、捲縮度は４
〜１１％であった。

得られた炭素繊維は塊状をなしていたが、これを粉砕器
で粉砕したところ、繊維長は５０〜２００μｍとなっ
た。さらにこの繊維をアルゴンガス雰囲気下、２７００
℃ｘ１０分間熱処理した。

バインダーとして、フェノール樹脂（ＡＶライト、登録
商標、旭有機材株式会社製）５０重量部を２００重量部
のメチルエチルケトンに溶解したものを用い、これに第
１表に示す重量比で前記炭素繊維を混合し、本発明の塗
料組成物を得た。これをガラス板上に塗布し、溶剤を乾
燥後、電気抵抗を測定した。結果を第１表に示す。

（比較例３）炭素繊維の代わりにアセチレンブラックを実施例２と同
様の比率で混合し、同様に伝導性を調べた。その結果、
体積固有抵抗は9.８×１０^−１Ωcmであった。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】繊維の直径が０．０５〜４μｍ、繊維の長
さ／繊維径が２０〜１０００で、長さ２０μｍ以内に少
なくとも１個の捲縮数を有し、捲縮度が０．１〜５０％
で、枝分かれのほとんどない均一な太さを有し、黒鉛ま
たは黒鉛に容易に転化する炭素の層が長手軸に平行に年
輪状に配列するように気相浮遊成長法によって形成され
た炭素質繊維をバインダーと共に溶剤中に分散させてな
ることを特徴とする炭素質繊維含有塗料組成物。
【請求項２】特許請求の範囲第１項において、バインダ
ーに対して炭素質繊維が５〜５０重量％含まれることを
特徴とする炭素質繊維含有塗料組成物。