JPH075748B2

JPH075748B2 - 導電性成形体及びその成形法

Info

Publication number: JPH075748B2
Application number: JP3325167A
Authority: JP
Inventors: 正昭宮原; 康彦竹内
Original assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Current assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Priority date: 1990-11-13
Filing date: 1991-11-13
Publication date: 1995-01-25
Anticipated expiration: 2010-01-25
Also published as: JPH0539361A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は導電性成形体及びその成
形法に関し、更に詳細には、非導電性樹脂中に導電性配
合材が配合されている導電性成形体及びその成形法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年の電子機器の急速な普及並びに電子
機器の筐体の樹脂化に伴い、外部において発生した電磁
波（ノイズ）に起因する電子機器の誤動作が頻発するよ
うになってきた。この様な電波障害を防止する方法の一
つは、電子機器の筐体として導電性を有する樹脂によっ
て形成した筐体を用いることにある。ところで、一般的
に、樹脂は非導電性であるため、樹脂中に金属等の導電
性物質を配合して導電性を付与することが考えられる。
この場合、樹脂に導電性を付与するためには、導電性物
質から成る連続層を樹脂中に形成することが大切であ
る。このため、特公平２−２５７７２号公報又は特公平
２−２７１３７号公報には、溶融樹脂をシート状に押し
出つつ引き取って樹脂シートを製造する際に、溶融樹脂
中に溶融ハンダを繊維状或いは幅狭のシート状に押し出
すことによって、ハンダの繊維状体或いは幅狭のハンダ
シート状体が樹脂シートの引き取り方向に形成されてい
る導電性樹脂シートが得られることが提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記導電性シートにお
いて、導電性シート中の導電性シート引き取り方向に
は、ハンダの繊維状体或いは幅狭のハンダシート状体が
導電連続層として形成されているため、この方向には優
れた導電性を呈することができる。しかしながら、導電
性シートの導電性シート引き取り方向に対して直角方向
においては、導電連続層が存在せず、導電性が著しく低
下する。一方、この様な導電性の方向性を解消せんとし
て、ハンダシート状体を幅広とすると、ハンダと樹脂と
の親和性が乏しいためにハンダシート状体と樹脂シート
が剥離することがある。そこで、本発明の目的は、導電
性の方向性が解消され且つ導電性物質と樹脂とが剥離す
ることのない導電性成形体及びその成形法を提案するこ
とにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記目的
を達成するためは、樹脂を溶融成形して成形体を形成す
る際の成形温度よりも低融点のハンダ等の低融点金属に
よって成形体中に網状構造が形成されている導電性成形
体が有効であると考え種々検討を行った。先ず、樹脂と
ハンダとを混練したところ、樹脂中にハンダの凝集層が
発現し易いため、樹脂とハンダとのみを混練したのでは
樹脂中にハンダを均一に分散し難いことが判明した。こ
のため、本発明者等は、樹脂中にハンダを分散すべく鋭
意検討を重ねた結果、予めハンダと銅粉とを混練し粒子
化してから樹脂中に配合すると、得られる成形体中にハ
ンダが良好に分散し且つ成形体の導電性も方向性が実質
的に解消されていることを見い出し、本発明に到達し
た。

【０００５】即ち、本発明は、非導電性樹脂中に導電性
配合材が配合されている導電性成形体において、該導電
性配合材が、前記非導電性樹脂を成形する際の成形温度
よりも高融点の成分から成り且つ少なくとも表面が前記
樹脂の融点よりも高融点の高融点金属によって形成され
ている高融点体と、前記非導電性樹脂の成形温度よりも
低融点で且つ常温で固体の低融点金属から成る、高融点
体表面を覆う低融点金属層とによって形成されていると
共に、前記成形体中において、低融点金属が樹脂の流動
方向に流動し拡散していることを特徴とする導電性成形
体にある。また、本発明は、非導電性樹脂中に導電性配
合材が配合されている導電性成形体を成形する際に、該
導電性配合材として、前述の導電性配合材を用い、前記
導電性配合材が配合されている樹脂を溶融し、次いで、
溶融された前記樹脂を金型のキャビティ等に流動させつ
つ充填することを特徴とする導電性成形体の成形法でも
ある。かかる構成を有する本発明において、高融点体が
粉状体であること、導電性配合材を構成する低融点金属
がハンダで且つ高融点体が銅粉であること、及び／又は
導電性配合材が成形体中に２０vol ％以上配合されてい
ることが、優れた導電性を呈する導電性成形体を得るこ
とができる。

【０００６】

【作用】本発明の導電性成形体においては、高融点体の
表面に形成された低融点金属層が溶融樹脂の流れ方向に
広がりつつ網状に分散されている。このため、本発明の
導電性成形体は良好な導電性を呈し且つ導電性の方向性
も実質的に解消されているのである。この様に低融点金
属が成形体中に網状に分散される理由については、次の
様に推察される。つまり、溶融した低融点金属と高融点
体の金属表面との親和性は、一般的に、溶融樹脂との親
和性よりも高い。このため、成形時において、溶融樹脂
中の高融点体が溶融樹脂の流動に伴って移動するとき、
高融点体の金属表面の周囲に在る溶融低融点金属も高融
点体と共に移動するのである。その際に、溶融低融点金
属の一部が溶融樹脂中に分散されるため、樹脂中に低融
点金属の網状構造を形成することができるのである。

【０００７】

【発明の構成】本発明において、導電性成形体に配合さ
れる導電性配合材が、配合される非導電性樹脂を成形す
る際の成形温度よりも高融点の高融点成分から成り且つ
少なくとも表面が前記成形温度よりも高融点の高融点金
属によって形成されている高融点体の表面が、前記非導
電性樹脂の成形温度よりも低融点を有し且つ常温で固体
の低融点金属から成る金属層で覆われていることが肝要
である。かかる導電性配合材を構成する高融点体として
は、粉状体、特に金属粉状体が好ましい。粉状体が溶融
樹脂の流動と共に移動され易く、粉状体表面の周囲に在
る溶融低融点金属が樹脂中に分散され易いためである。
かかる金属粉状体としては、例えば銅（Ｃｕ）、ニッケ
ル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉛（Ｐｂ）、
ニッケル（Ｎｉ）ークロム（Ｃｒ）合金、タングステン
（Ｗ）、黄銅等の単一金属によって形成されているもの
であってもよく、前記金属粉体の表面に異なる金属がめ
っき等によって付着されているものであってもよい。更
に、カーボン、ガラス、或いはセラミック等の非金属か
ら成る粉状体であっても、表面に無電解めっき等によっ
てニッケル（Ｎｉ）等の金属層が形成されているもので
あればよい。この様な高融点の粉状体の粒径等は、配合
する樹脂の成形パーフォーマンス等を考慮して決定すれ
ばよく、通常、１００メッシュ以下、好ましくは２００
メッシュ以下のものが使用される。

【０００８】また、かかる高融点体の金属表面を覆う低
融点金属層を形成する低融点金属は、配合する非導電性
樹脂の成形温度よりも低融点を有し且つ常温で固体の金
属であればよく、亜鉛（Ｚｎ）、鉛（Ｐｂ）、錫（Ｓ
ｎ）、ハンダ等を挙げることができる。就中、ハンダが
特に好ましく用いられる。尚、ハンダを低融点金属とし
て用いる場合は、配合する樹脂の融点との関係で所望の
融点となる組成のものを用いればよい。本発明におい
て、低融点金属の被覆量を示す被覆重量比（低融点金属
／高融点体）は、高融点体の種類によって異なる。例え
ば、高融点体として銅粉を使用した場合には、被覆重量
比を０．７以上、特に２以上とすることが好ましい。被
覆重量比が０．７未満の導電性配合材では、得られる成
形体が充分な導電性を呈することができ難い傾向にあ
る。一方、低融点金属の配合重量比をあまりにも高くす
ると、溶融樹脂中で低融点金属同士が凝集し易くなる傾
向にある。その他の高融点体として、鉄粉を使用した場
合には、被覆重量比を０．６以上とすることが好まし
い。ここで、使用できる鉄粉としては、鉄成分を主成分
とするものであるものであればよく、純鉄は勿論のこと
炭素鋼であってもよい。更に、鉛粉を使用した場合に
は、被覆重量比を０．３以上とすることが好ましく、鉄
粉の表面にニッケルメッキを施したものを使用した場合
には、被覆重量比を１以上とすることが好ましい。尚、
かかる被覆重量比の上限は、高融点体の種類、粒径等の
大きさ、表面特性、或いは低融点金属の種類等によって
変化するため、実験的に予め求めておくことが好まし
い。

【０００９】また、本発明において用いる導電性配合材
は、配合する非導電性樹脂を成形する際の成形温度より
も高融点成分から成り且つ少なくとも表面が前記成形温
度よりも高融点の金属によって形成されている高融点体
と、前記成形温度点よりも低融点で且つ常温で固体の低
融点金属とを、高融点体の金属表面に酸化膜の形成を防
止するフラックスの存在下において、低融点金属の融点
以上で且つ高融点金属の融点未満の温度に加熱しつつ混
練し、高融点体の表面に低融点金属層を形成することに
よって製造することができる。ここで、金属表面に酸化
膜が形成されている高融点体と低融点金属とを混練して
も、低融点金属と高融点体の金属表面との濡れ性が不充
分であるため、低融点金属層によって高融点体の表面を
充分に覆うことができない。かかる酸化膜の形成を防止
するため、本発明においてはフラックスを存在させる。
この際に使用されるフラックスとしては、塩化亜鉛系フ
ラックスを用いることができる。

【００１０】かかるフラックスを用いる導電性配合材の
製造法としては、高融点体とフラックスとを予め混練し
ておき、次いで低融点金属を加えて加熱し低融点金属を
溶融しつつ混練する方法、予め溶融した低融点金属中に
フラックスを添加し、次いで高融点体を加えて混練する
方法、或いは高融点体、低融点金属、及びフラックスを
同時に混練しつつ加熱する方法を採用することができ
る。この際の加熱温度は、低融点金属の融点以上、高融
点金属の融点未満とすることが必要である。この様な製
造法では、高融点体の金属表面が見えなくなったとき、
溶融した低融点金属によって高融点体の金属表面が覆わ
れたと判断することができる。高融点体の金属表面が低
融点金属によって覆われた後、低融点金属を冷却固化し
てから塊状に固まっている塊状物を再粒子化し、次いで
低融点金属層に残留しているフラックスを洗浄する。か
かるフラックス存在下での高融点体と低融点金属との混
練は、大気下で行うことができるが、フラックスの洗浄
工程を必要とする。

【００１１】この点、前記混練を実質的に非酸素状態下
において行うならば、フラックスを存在させることを必
要とせず、フラックスの洗浄工程を不要にできる。更
に、加熱温度をフラックス存在下での混練の場合に比較
して低温とすることができ、低融点金属の融点以下〔好
ましくは（低融点金属の融点−10℃）以上〕にしてもよ
い。ここで、「実質的に非酸素状態下」とは、５mmHg以
下の高真空下、或いは窒素又は水素雰囲気下で混練を行
うことを意味する。この様にして得られた導電性配合材
を導電性付与する樹脂に配合するためには、配合する樹
脂と導電性配合材とを射出成形機等に直接添加して成形
してもよく、予め樹脂中に高濃度に導電性配合材が配合
されているチップを導電性を付与する樹脂と共に射出成
形機等に供給する、いわゆるマスタ−チップ法によって
成形してもよい。尚、本発明の導電性配合材を配合する
樹脂としては、従来から汎用されている樹脂、例えばポ
リプロピレン、ナイロン、ポリエステル、ＡＢＳ樹脂、
ポリカーボネイト、ポリアセタール等を用いることがで
きる。唯、ポリアセタールやポリカーボネイトに、フラ
ックスを添加して調整した導電性配合材を配合する場合
には、添加したフラックスに因る樹脂の分解を防止する
ため、フラックスを充分に洗浄して除去しておくことが
好ましい。

【００１２】ここで、図１に示す成形体中の低融点金属
の分布状態を説明する。図１に示す成形体は、導電性配
合材を混合した樹脂を射出成形によって成形したもので
あり、円盤部１の上面にスプル部２が形成されている。
この成形体を成形する際に、金型のキャビティ中におい
て、溶融樹脂はスプル部２の上方から下方に向けて流
れ、更にスプル部２の下端から円盤部１の周縁方向に放
射状に流れる。かかる成形体の円盤部１の溶融樹脂の流
れ方向に対して平行方向の断面を図２に、溶融樹脂の流
れ方向に対して直角方向の断面を図３に各々示す。図２
〜３は、断面を約１５０倍に拡大した顕微鏡写真であ
る。図２〜３、特に図３から明らかな様に、低融点金属
Ｍが樹脂Ｐの流れ方向に流れつつ樹脂Ｐ中に拡散してお
り、低融点金属Ｍが分散し網状構造体を形成しているこ
とが推察できる。この様な成形体においては、成形体内
における導電性のバラツキが実質的に存在せず、一様な
導電性を呈することができる。この様にして得られた成
形体は、優れた導電性を呈することができるため、電磁
波シールド用に好適に使用できる。また、導電性配合材
を構成する高融点体又は低融点金属として、Ｘ線遮蔽能
を有する鉛等を使用した場合、この成形品は導電能とＸ
線遮蔽能とを併有するため、Ｘ線シールド用にも使用す
ることができる。

【００１３】更に、電気洗濯機等の電気製品のケースを
本発明の成形体で形成すると、ケースから直接アースを
取ることができる。その際に、本発明の成形体の表面
に、直接ハンダ付けすることができるため、アースの端
末をケースに直接ハンダ付けすることができる。しか
も、成形体表面にハンダ付けする際に、実質的にハンダ
付け部分にハンダ熱に因る影響が限定されるため、他の
部分に配設されてる部品等をハンダ熱から保護するため
の手段を不要とすることができる。また、中心部に本発
明の導電性配合材が配合された導電性樹脂を配したコア
成分と、前記導電性樹脂の周囲に非導電性樹脂を配した
シース成分とから構成される複合成形体としてもよい。
尚、本発明の導電性配合材を配合した成形体は、優れた
導電性の他に、良好な制振性、熱伝導性、遮音性を呈す
るため、建築材等にも使用できる。

【００１４】

【実施例】本発明を実施例によって更に一層詳細に説明
する。実施例１２００メッシュの網を通過する銅粉と塩化亜鉛系フラッ
クス（0.2g／Cu1g) とを混合した後、銅粉との被覆重量
比（ハンダ／銅粉）が３／１となる量の融点１８３℃の
ハンダ（Ｓｎ−Ｐｂ系）を溶融して添加した。次いで、
予め添加しておいたフラックスが溶融する温度（ほぼ２
００℃）に加熱しつつ銅色が完全に消えるまで混練し、
ハンダを冷却固化してから粒子化した後、フラックスを
洗浄した。得られた粒子は、銅粉の表面をハンダ層が完
全に覆っているものであった。銅粉に代えて純鉄粉、ニ
ッケル粉、炭素鋼粉を用い、銅粉の場合と同様な温度で
混練して得られた粒子は、金属粉の表面をハンダ層によ
って覆われているものであった。この様にして得られた
金属粒子のうち、銅粉とハンダとから成る銅・ハンダ粒
子をＡＢＳ樹脂中に混合して図１に示す成形体を射出成
形した。かかる射出成形は、銅・ハンダ粒子を予めＡＢ
Ｓ樹脂中に高濃度でブレンドしチップ化したマスタ−チ
ップとＡＢＳ樹脂とを射出成形機を用いて行った。この
際に、銅・ハンダ粒子が成形体中に４０vol ％となるよ
うにマスタ−チップをＡＢＳ樹脂中に混入した。得られ
た成形体の体積固有抵抗は、樹脂の流動方向に平行な方
向及び直角の方向において共に３×１０^-4Ω・cmであっ
た。

【００１５】実施例２２００メッシュの網を通過する銅粉と、被覆重量比（ハ
ンダ／銅粉）が３／１となる量の融点１８３℃のハンダ
（Ｓｎ−Ｐｂ系）とを５mmHgの高真空下で約２００℃に
加熱しつつ約３時間混練した。次いで、予め添加してお
いたフラックスが溶融する温度（ほぼ２００℃）に加熱
しつつ銅色が完全に消えるまで混練し、その後、ハンダ
を冷却固化してから粒子化した。尚、本実施例において
は、実施例１の如く、フラックスを添加しなかったた
め、フラックスの洗浄を行わなかった得られた粒子は、
実施例１で得られた粒子と同様に、銅粉の表面をハンダ
層が覆っているものであった。この金属粒子とポリプロ
ピレンとを予め混練して得られたマスタ−チップを、ポ
リプロピレン樹脂に導電性配合材が表１に示す量となる
よう混合して図１に示す成形体を射出成形によって成形
した。得られた成形体の導電性を下記の表１に併せて示
した。

【００１６】

【表１】

【００１７】上記表から明らかな様に、本実施例によっ
て得られた成形体の導電性は良好であり、導電性の方向
性は実質的に存在しなかった。また、No.3の成形体につ
いて樹脂流れに対して平行の平行面及び樹脂流れに対し
て直角の直角面との断面を顕微鏡観察したところ、平行
面は図２に示す状態で且つ直角面は図３に示す状態であ
った。このため、本実施例によって得られた成形体中に
おいては、低融点金属であるハンダが網状構造を形成し
ているものと推定することができる。

【００１８】比較例実施例２のNo.3において樹脂に添加した導電性配合材を
形成する銅粉とハンダとを、予め混練して粒子状とせず
に樹脂に直接添加してマスターチップとした他は、実施
例２のNo.3と同様に行った。得られた成形体中には、ハ
ンダが部分的に凝集しており、体積固有抵抗が部分的に
異なるものであった。

【００１９】実施例３下記に示す種々の金属粉体及び被覆重量比の導電性配合
材が配合されたＡＢＳ樹脂から成る図１の射出成形品を
射出成形によって成形した。その際の導電性配合材の混
合割合、及び得られた射出成形品の体積抵抗値を表２に
示した。導電性配合材の種類Ａ：ハンダ／銅粉＝０．７／１Ｂ：ハンダ／純鉄粉＝１／１Ｃ：ハンダ／純鉄粉＝０．６／１Ｄ：ハンダ／メッキ金属粉＝１／１（メッキ金属粉：表
面にニッケルメッキが施された純鉄粉）Ｅ：ハンダ／鉛粉＝０．３／１

【００２０】

【表２】

【００２１】表２から明らかな様に、種々の金属粉体を
用いた本実施例においては、得られた成形体の導電性は
良好であり、導電性の方向性は実質的に存在しなかっ
た。尚、表２において、５．２３×１０²Ω・ｃｍ又は
１．１１×１０²Ω・ｃｍの体積固有抵抗値を示す射出
成形品が存在するが、これらの射出成形品は電子機器の
筐体として使用することによって、電磁波（ノイズ）に
起因する電子機器の誤動作を防止することができる。

【００２２】

【発明の効果】本発明の導電性成形体は、良好な導電性
を呈するため、電磁波シールド用或いはＸ線シールド用
の導電性樹脂成形体を成形することができる。更に、直
接アース等を取ることのできる電気製品の樹脂製ケース
等も成形することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す成形体の斜視図であ
る。

【図２】図１に示す成形体における樹脂流れに対して平
行な断面の状態を示す拡大断面図である。

【図３】図１に示す成形体における樹脂流れに対して直
角な断面の状態を示す拡大断面図である。

【符号の説明】

１円盤部２スプル部Ｐ樹脂Ｍ低融点金属

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０８Ｋ 3/08 ＫＡＢ 9/02 ＫＣＮＣ０８Ｌ 101/00 Ｈ０１Ｂ 1/22 Ｚ 7244−5Ｇ // Ｂ２９Ｋ 105:06 Ｂ２９Ｌ 31:34 Ｃ０８Ｌ 23:00 33:18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非導電性樹脂中に導電性配合材が配合さ
れている導電性成形体において、該導電性配合材が、前記非導電性樹脂を成形する際の成
形温度よりも高融点の成分から成り且つ少なくとも表面
が前記成形温度よりも高融点の高融点金属によって形成
されている高融点体と、前記非導電性樹脂の成形温度よ
りも低融点で且つ常温で固体の低融点金属から成る、高
融点体表面を覆う低融点金属層とによって形成されてい
ると共に、前記成形体中において、低融点金属が樹脂の流動方向に
流動し拡散していることを特徴とする導電性成形体。
【請求項２】高融点体が粉状体である請求項１記載の
導電性成形体。
【請求項３】導電性配合材を構成する低融点金属がハ
ンダで且つ高融点体が銅粉である請求項１又は請求項２
記載の導電性成形体。
【請求項４】導電性配合材が成形体中に２０vol ％以
上配合されている請求項１記載の導電性成形体。
【請求項５】非導電性樹脂中に導電性配合材が配合さ
れている導電性成形体を成形する際に、該導電性配合材
として、請求項１項記載の導電性配合材を用い、前記導
電性配合材が配合されている樹脂を溶融し、次いで、溶
融された前記樹脂を金型のキャビティ等に流動させつつ
充填することを特徴とする導電性成形体の成形法。
【請求項６】導電性配合材を構成する低融点金属がハ
ンダで且つ高融点体が銅粉である請求項５記載の導電性
成形体の成形法。
【請求項７】導電性配合材を樹脂中に２０vol ％以上
配合する請求項５又は請求項６記載の導電性成形体の成
形法。