JPH0725935B2 - 導電性プラスチック成形材料 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、新規な導電性プラスチック成形材料に関する
ものである。更に詳しくは、導電性、特にEMI（Electro
Magnetic Interference）シールド性に優れ、且つ低
コストの導電性プラスチック成形材料に関するものであ
る。金属被覆炭素繊維は炭素繊維の各種特性に加え、導
電性及び外観の金属光沢による意匠効果に優れ、静電
防止材、面状発熱体、FRP成形用型、パラボラア
ンテナ、IC、LSIを数多く用いたデジタルエレクトロ
ニクス機器の普及に伴ない需要増が見込めるEMIシール
ド用材料として、更にはゴルフシャフト、ゴルフヘッ
ド、フェース板、テニスラケット、釣竿等のスポーツレ
ジャー用品やスピーカーコーン等の音響部品に好適に使
用される素材である。

〔従来技術及び問題点〕

従来、プラスチックの導電化の手段として、亜鉛溶射、
導電性塗料、無電解メッキ、真空蒸着等の導電性表面処
理やプラスチックに各種導電性フィラー、例えばカーボ
ンブラック、アルミニウムフレーク、金属繊維、炭素繊
維等を混入させる、いわゆる導電性複合プラスチック化
などが行われているが、何れの方法も一長一短がある。

また、デジタルエレクトロニクス機器のハウジングの導
電化は、EMIシールド対策が製品の付加価値を上げるも
のではなく製品価格に反映できないため、可及的な低コ
ストが要求されている。

そのなかで導電性複合プラスチック化は、導電性表面処
理のように、二次加工を必要とせず導電層剥離の問題が
ない等の理由により、今後EMIシールド対策の主流にな
るといわれている。一般に導電性複合プラスチックを用
いてハウジングを成形する場合には、成形材料である導
電性複合ペレットを製造するコンパウンド工程を経て、
射出成形によりハウジングを成形する。ところが、前述
のようにハウジング用材料には可及的な低コストが要求
されており、コンパウンド工程があることによりコスト
が上がる。

また、コンパウンド工程を経ることにより、混入させた
フィラーが剪断を受け破損して短くなるが、そうすると
導電性の低下を招き、目的とする導電性を得ることがで
きない。この事態を避けるためには、フィラーを大量を
混入させる必要があり、その結果コストが上がる。

そこで、コンパウンド工程を経ない、いわゆるダイレク
ト成形が考えられる。ところが、ダイレクト成形ではフ
ィラーの分散が極めて困難であり、成形品の外観を損ね
る。分散性を向上させるためには、スクリュー回転数を
上げる、背圧を高くするなど成形条件を苛酷にしなけれ
ばならないが、成形条件を苛酷にするとフィラーが剪断
を受け破損して短くなり導電性が低下するという問題が
ある。

〔発明の目的〕

本発明は、前記従来技術における問題点を解消したとこ
ろの導電性、特にEMIシールド性に優れ、成形品の外観
が良好で、且つ低コストの導電性プラスチック成形材料
を提供しようとするものである。

〔発明の構成〕

本発明の構成は次の通りである。

（１）金属被覆炭素繊維をリン酸エステル系化合物又は
／及びフタル酸エステル系化合物と熱可塑性樹脂とで収
束させたことを特徴とする導電性プラスチック成形材
料。

（２）リン酸エステル系化合物又は／及びフタル酸エス
テル系化合物を金属被覆炭素繊維束内部に、且つ熱可塑
性樹脂を金属被覆炭素繊維束外周部に付着させ集束させ
てなる請求項（１）記載の導電性プラスチック成形材
料。

（３）金属被覆炭素繊維が金属皮膜厚さ0.1〜１μｍ、
繊維長さ１〜10mmである請求項（１）記載の導電性プラ
スチック成形材料。

（４）リン酸エステル系化合物又は／及びフタル酸エス
テル系化合物の付着量が３〜20重量％である請求項
（１）記載の導電性プラスチック成形材料。

このような導電性プラスチック成形材料によると、優れ
たEMIシールド効果があり、成形品の外観が良好で、且
つ低コストの導電性プラスチック成形物を得ることがで
きる。

本発明を図面によって説明する。

第１図は本発明にかかる導電性プラスチック成形材料の
断面を模式的に示した概念図である。図において１は炭
素繊維、２は金属層、３はリン酸エステル系化合物又は
／及びフタル酸エスチル系化合物、４は熱可塑性樹脂層
である。

炭素繊維１には金属層が被覆している。炭素繊維は、通
常、直径が４〜10μｍの単繊維100本程度以上から構成
されるところのポリアクリロニトリル系、ピッチ系、レ
ーヨン系の炭素質及び黒鉛質の繊維である。

金属層２を構成する金属の種類は、Au、Ag、Cu、Ni、A
l、Cr、Zn、Sn、Pb等の何れの金属でもよいが、導電
性、価格、耐食性の点からNiが好ましい。金属皮膜の厚
さは、0.1〜１μｍが好ましく、0.1μｍ未満では導電
性、シールド効果が不十分であり、１μｍを超えると比
重が大きくなり、プラスチックの利点である軽量性が失
われるとともに、同重量では容量が小さくなり、導電
性、シールド効果が不十分で、且つ機械的特性の補強効
果も小さいものとなる。

本発明においてリン酸エステル系化合物は、例えばトリ
クレジルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリ
エチルホスフェート等である。また、フタル酸エステル
系化合物は、例えばジオクチルフタレート、ブチルベン
ジールフタレート、ジヘプチルフタレート、ジブチルフ
タレート、ジイソデシルフタレート等である。

リン酸エステル系化合物又は／及びフタル酸エステル系
化合物の付着量は、３〜20重量％が好ましく、３重量％
未満では金属被覆炭素繊維の分散が不十分であり、20重
量％を超えると成形品の機械的特性が低下する。

本発明において熱可塑性樹脂は、例えばポリアミド、ポ
リアセタール、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフ
タレート、変性ポリフェニレンオキサイド（ポリフェニ
レンエーテル）等の汎用エンジニアリングプラスチッ
ク、及び、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレー
ト、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテ
ルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリアミドイ
ミド、ポリエーテルイミド、ポリイミド、液晶ポリマ
ー、各種フッ素樹脂（PTFE、PFA、FEP、ETFE、PVDF）等
の特殊エンジニアリングプラスチックであり、更に、AB
S、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン等の
汎用樹脂である。実用的には、エレクトロニクス機器の
ハウジングやシャーシー、又は各種部品には、ABS、ポ
リスチレン、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンオ
キサイド、ポリアミド、ポリブチレンテレフタレート等
が用いられる。これらの樹脂の付着量は、通常10〜60重
量％である。

本発明成形材料の長さは、１〜10mmが好ましい。1mm未
満では繊維含有量に対し導電性、シールド効果が低く、
しかも機械的特性の補助効果も小さく、10mmを超えると
成形時繊維相互が絡みやすく、分散不良を生じ成形品の
外観を損ねるばかりでなく、導電性、シールド効果が低
く、しかも機械的特性の補強効果も小さいものとなる傾
向がある。

本発明成形材料を用いて成形物を得るには、通常、射出
成形が採用される。成形に際し更に樹脂を追加する場合
には、成形材料に付与されている樹脂と同一又は異なる
樹脂が用いられる。

異なる樹脂を用いる場合の好ましい組み合わせは、例え
ば下記の通りである。

本発明成形材料は、例えば次のようにして得られる。炭
素繊維に金属層を形成させ、次いでリン酸エステル系化
合物等の層と熱可塑性樹脂層を形成させ、必要に応じ、
切断する。

金属層の形成方法は、電気メッキ、化学メッキ、物理蒸
着、化学蒸着、熔射等何れの方法を採用してもよいが、
単繊維一本一本に均一な金属皮膜が容易に得られ、且つ
生産性が高く、コストの低い電気メッキが好ましい。こ
れらの方法は既によく知られている。

リン酸エステル系化合物等の層の形成は、リン酸エステ
ル系化合物等を溶かした溶剤中に金属被覆炭素繊維を通
す浸漬法が一般的で、その他の方法、例えばスプレー法
で形成させてもよい。

熱可塑性樹脂層の形成も同様にして行われる。

リン酸エステル系化合物等を金属被覆炭素繊維内部に、
且つ熱可塑性樹脂を金属被覆炭素繊維外周部に（層構造
になるよう）付着させ、集束させることが、本発明所期
の効果を一層顕著に挙げるうえで重要である。

〔発明の効果〕

本発明による導電性プラスチック材料を用いて成形した
場合、射出成形機シリンダー前半で金属被覆炭素繊維に
付着した熱可塑性樹脂が溶けてマトリックス樹脂と良好
に馴染み、続いてリン酸エステル系化合物等の作用によ
り金属被覆炭素繊維が均一に分散するために、金属被覆
炭素繊維の含有量が少なくてすみ、成形品外観の良好な
ものが低コストで得られる。

〔実施例〕

実施例１ Ni被覆炭素繊維〔東邦レーヨン（株）製、ベスファイト
−MC 〕フィラメントにリン酸エステル系化合物として
アセトンに溶かしたトリエチルホスフェート（TEP）を
８重量％付着させ、更に熱可塑性マトリックスとしてメ
チルエチルケトンに溶かしたABS樹脂〔住友ノーガタッ
ク（株）製、クララスチックSHF〕を22重量％付着さ
せ、6mmに切断し「ベスファイト−MC」チョップドファ
イバーを得た。このチョップドファイバーとABS樹脂
〔住友ノーガタック（株）製、クララスチックAN450〕
を「ベスファイト−MC」が10重量％になるようにドライ
ブレンドし、射出成形により150mm×150mm×3mmの平板
を成形して、導電性、EMIシールド効果を測定した。

比較例１ 同じく「ベスファイト−MC」フィラメントに、アセトン
に溶かしたトリエチルホスフェートとメチルエチルケト
ンに溶かしたABS樹脂とを混合したものを28重量％付着
させ、6mmに切断しチョップドファイバーを得た。

実施例１と同様「ベスファイト−MC」の含有率が10重量
％になるようドライブレンドを行い、射出成形により15
0mm×150mm×3mmの平板を成形して体積抵抗率（導電
性）、EMIシールド効果を測定した。

以上の測定結果は下表の通りであった。

実施例２ 「ベスファイト−MC」のNi膜厚がそれぞれ0.05μｍ、0.
3μｍ、1.2μｍになるようにNiを被覆し、実施例１と同
様の方法でトリエチルホスフェート及びABS樹脂を付着
させ、6mmに切断しチョップドファイバーを得た。

「ベスファイト−MC」が10重量％になるようABS樹脂と
ドライブレンドし、射出成形を行い、引張り強さ、体積
抵抗率（導電性）、EMIシールド効果を測定した。測定
結果は下記の通りであった。

実施例３ Ni被覆炭素繊維〔東邦レーヨン（株）製、ベスファイト
−MC 〕フィラメントにフタル酸エステル系化合物とし
てアセトンに溶かしたジオクチルフタレート（DOP）を
５重量％付着させ、更に熱可塑性樹脂として塩化メチレ
ンに溶かした変性ポリフェニレンオキサイド樹脂〔ノリ
ル樹脂、N731Jエンジニアリングプラスチック（株）
製〕を18重量％付着させ、6mmに切断し「ベスファイト
−MC」チョップドファイバーを得た。このチョップドフ
ァイバーとノリル樹脂N190J〔エンジニアリングプラス
チック（株）製〕を「ベスファイト−MC」が10重量％に
なるようにドライブレンドし、射出成形により150mm×1
50mm×3mmの平板を成形し、体積抵抗率（導電性）、EMI
シールド効果を測定した。

比較例２ 同じく「ベスファイト−MC」の含有率が10重量％になる
ようにコンパウンドを行いペレットを作り、射出成形に
より150mm×150mm×3mmの平板を成形して体積抵抗率
（導電性）、EMIシールド効果を測定した。

以上の測定結果は下表の通りであった。

実施例４ 実施例３と同様の方法で作った「ベスファイト−MC」を
0.5mm、3mm、15mmにそれぞれ切断し、「ベスファイト−
MC」が10重量％になるようノリル樹脂とドライブレンド
し、射出成形を行い体積抵抗率（導電性）、EMIシール
ド効果を測定した。

測定結果は下記の通りであった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる導電性プラスチック成形材料の
断面を模式的に示した概念図である。 1:炭素繊維、2:金属層、3:リン酸エステル系化合物又は
／及びフタル酸エステル系化合物、4:熱可塑性樹脂層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属被覆炭素繊維をリン酸エステル系化合
   物又は／及びフタル酸エステル系化合物と熱可塑性樹脂
   とで集束させたことを特徴とする導電性プラスチック成
   形材料。
2. 【請求項２】リン酸エステル系化合物又は／及びフタル
   酸エステル系化合物を金属被覆炭素繊維束内部に、且つ
   熱可塑性樹脂を金属被覆炭素繊維束外周部に付着させ集
   束させてなる請求項（１）記載の導電性プラスチック成
   形材料。
3. 【請求項３】金属被覆炭素繊維が金属皮膜厚さ0.1〜１
   μｍ、繊維長さ１〜10mmである請求項（１）記載の導電
   性プラスチック成形材料。
4. 【請求項４】リン酸エステル系化合物又は／及びフタル
   酸エステル系化合物の付着量が３〜20重量％である請求
   項（１）記載の導電性プラスチック成形原料。