JPH077876B2 - 導電性樹脂膜およびその製造方法 - Google Patents
導電性樹脂膜およびその製造方法Info
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Description
しくは、シート,フィルム,ペースト,塗料等の形態で
用いる静電気帯電防止材や静電塗装用導電塗料,回路配
線,電極取り出し,電気接点,導電フィルム,面発熱
体,電磁シールド材,コロナ放電防止材などの広範囲な
分野の導電性樹脂膜に関する。
のものがあった。
としては、銀,銅,アルミニウム,ニッケル,パラジウ
ム,鉄等の金属,題化硅素,酸化錫,酸化インジウム,
酸化鉛等の金属化合物、カーボン等の非金属の結晶体や
非結晶体で、フレーク状,粉末状,球状,繊維状の形態
で使用されている。また、これらのフィラーの表面に、
金属や金属酸化物等の導電性材料をコートして用いるこ
ともよく知られている。
は、フィラーの寸法を十分微細化する等により分散を完
全にし、しかもその上、大量に投入することが不可欠で
あった。
を低下させるとともに、銅,アルミニウム,鉄などでは
表面酸化層の形成による導電性の低下、銅,鉄酸化物に
よる塗膜の劣化などの欠点があった。そこで安価で安定
性の高いカーボンブラックが使用されてきたが、色相が
限定される欠点があった。
切な導電性が得られ、色相が限定されず、酸化劣化の無
いフレキシビリティーに富んだ導電性樹脂膜とその製造
方法の提供を目的とする。
の手段により目的が達せられることを発明した。
に伸びた針状結晶部からなる酸化亜鉛ウイスカを配合し
た導電性樹脂膜である。
びた針状結晶部を具備し、かつ少なくとも前記針状結晶
部の一部が導電性材料によりコートされた酸化亜鉛ウイ
スカを配合した導電性樹脂膜である。
であり、基部から先端までの長さが3〜200μmである
テトラポット状酸化亜鉛ウイスカを配合した導電性樹脂
膜である。
は、少なくとも一部が導電性材料によりコートされたテ
トラポット状酸化亜鉛ウイスカを、バインダ溶液に配合
する第1工程と、さらに製膜し加熱または乾燥する第2
工程より成る導電性樹脂膜の製造方法である。
は、少なくとも一部が導電性材料によりコートされたテ
トラポット状酸化亜鉛ウイスカを、カップリング剤で表
面処理する第1工程と、このウイスカをバインダ溶液に
配合する第2工程と、さらに製膜し加熱または乾燥する
第3工程より成る導電性樹脂膜の製造方法である。
トラポット状の立体的な特異な構造を有するために、塗
膜中に配合された場合には、ウイスカの針状結晶部が他
のウイスカの針状結晶部と極めて効率的な接触をもたら
すため、極めて少ない配合で効率的に導電パスを形成す
ることが可能となる。これは、従来、電気的接触に有利
だとされてきた単純な線状繊維体あるいはフレーク状フ
ィラーと比較しても接触確率が極めて高いものである。
このようにして、本発明では、低配合率で容易に樹脂中
に導電パスが形成されることとなるので、フレキシビリ
ティーに富んだ導電性樹脂膜が製膜できる。
は、製膜時に、3次元方向に大きな膜の収縮が起こる。
この時、3次元方向に膜中のウイスカ同士の接触が強く
なり、従ってウイスカ同士の接触抵抗が小さくなり膜の
導電性が高くなる。このプロセスは、3次元ウイスカ独
特の、極めて強い効果である。
面に表面処理を施こしたものと、施こさないものを使い
分けることができる。これは、特にバインダ溶液中にお
けるウイスカの分散性を考慮して選択するものである。
m)のある安定な物質で、この表面にさらに良好な導電
物質をコートすることにより低抵抗化が図れる。
カは折損し易く、また沈降し易いため分散が不十分とな
り導電性が低下する。
するため導電性が低下し好ましくない。ただ一般的傾向
としては、大きい方が接触点が少なくて導電パスが形成
されるため、効果的な導電パスの形成を促す。
発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
全く新規な形状の酸化亜鉛ウイスカを用いる。
り、その電子顕微鏡写真を第1図に示す。
表面に酸化皮膜を有する金属亜鉛粉末を、酸素を含む雰
囲気下で加熱処理して生成させることができる。得られ
た酸化亜鉛ウイスカはみかけの嵩比重0.02〜0.1を有
し、70wt%以上の高収率で極めて量産性に富んでいる。
ピークを示し、一方電子線回折の結果も、転移,格子欠
陥の少ない単結晶性を示した。また、不純物含有量も少
なく、原子吸光分析の結果、酸化亜鉛が99.98%であっ
た。
に、3軸あるいは2軸、さらには1軸のものが混入する
場合があるが、これは4軸のウイスカの一部が折損した
もである。また板状晶の酸化亜鉛が混入する場合も認め
られた。
4μmより大)が大きな割合(例えば60wt%以上)を占
める系、あるいは、小さなウイスカ(長さが3μmより
小で、径が0.1μmより小)が大きい割合(例えば80wt
%以上)を占める系では導電性が低下し好ましくない。
を使用する場合においては、針状結晶部の基部から先端
までの長さが3〜80μmで、基部の径が0.7〜8μmの
場合に好ましい導電性樹脂膜が得られ易い。
導電性樹脂膜について記す。
ト法としては、無電解めっき,電解めっき等の化学めっ
き法や、種々のCVD法あるいは、真空蒸着,イオンプレ
ーティング,スパッタリング等やPVD法や塗布コート,
浸潰コート,スプレーコート法等が用いられる。
W,Zn,Ni,Cd,Co,Fe,Pt,Sn,Ta,Nb,Pb,As,Sb,Zr,Ti,La,Bi,
Mg,Hg,Ir,Th,V,Tc,Ru,Hf,Re,Os,Tl,In,Ga,U,Si,B,K,Na,
Sr,Be,Ca,Ba,Ra,Li,Sc,Y,Ac,O,C,N等の元素の単体ある
いは複数種類の合金,化合物,混合物で、目的の使用条
件で目的に応じた導電性を示す材料が選択され、特に光
反応酸化,還元,化学反応,経時変化等による導電性劣
化の少ない材料が好ましく、その点でAg,Au,Cu,Cr,Ni,A
l等の金属や酸化錫アンチモン,酸化インジウム等の金
属酸化物系導電材が特に効果的である。
度の電気を通しる材料であるため、必ずしも一個のウイ
スカの表面全体をコートする必要がなく、目的に応じて
部分的なコートで十分効果を発揮する。コートする導電
性材料は、25Å以上の厚さがあれば酸化亜鉛の導電性−
光依存性を弱める効果が出始め、100Å以上で実効的に
充分となり、複合系の導電特性が安定する。
用される。とりわけ、溶剤型のバインダ溶液を用いるこ
とにより極めて有効な導電性樹脂膜が得られる。
たは溶解させた低粘度の溶液(例えば1〜50wt%溶液)
のことで、使用する樹脂としてはポリカーボネート,ポ
リスチレン,ポリフェニレンオキシド,アクリル樹脂,
アルキッド樹脂,アセチルセルロース,シアノエチル化
セルロース,シアノエチル化プルラン等の有機溶媒に溶
解し易い樹脂が特に好ましいが、ポリ塩化ビニル,ポリ
プロピレン,ポリエチレン,塩素化ポリエチレン,ポリ
エチレンテレフタレート,ポリブチレンテレフタレー
ト,ポリアミド,ポリスルホン,ポリエーテルイミド,
ポリエーテルスルホン,ポリフェニレンサルファイド,
ポリエーテルケトン,ポリエーテルエーテルケトン,ABS
樹脂,ポリブタジエン,メチルメタアクリレート,ポリ
アクリルニトリル,ポリアセタール,ポリカーボネー
ト,エチレン−酢ビ共重合体,ポリ酢酸ビニル,エチレ
ン−テトラフロロエチレン共重合体、芳香族ポリエステ
ル,ポリ弗化ビニル,ポリ弗化ビニリデン,ポリ塩化ビ
ニリデン,テフロン等単独樹脂、または複数樹脂の共重
合体の熱可塑性樹脂の場合は、溶媒中に分散または溶解
させて用いることができる。
タン樹脂,シリコン樹脂,メラミン−ユリア樹脂,フェ
ノール樹脂などの熱硬化性樹脂も同様に用いることがで
きる。
ロロホルム,アセトン,メチルエチルケトン,ニトロメ
タン,アセトニトリル,アクリロニトリル,ジメチルホ
ルムアミド,ジメチルスルフォキサイド,ピリジン,ジ
オキサン,メチレンクロライド,テトラヒドロフラン,
トルエン,キシレン,シクロヘキサノン,酢酸メチル,
酢酸ブチル,メタノール,エタノール,ブチルアルコー
ル四塩化炭素,水等の有機溶媒等を単独または混合して
用いることができる。
カの大きさと、表面処理の種類,樹脂の種類,使用する
溶媒の種類,目的とする導電性の高さに依存するため限
定するものではないが、2Vol.%以上で効果があり、特
に4〜50Vol.%さらに好ましくは、4〜20Vol.%で安定
した導電性樹脂膜が得られる。
ラポット状ウイスカの折損に注意して充分攪拌を行な
う。
グ,刷毛塗り、バーコート,スピンナー等の適当な方法
で製膜する。
に熱可塑性樹脂を用いた粒子(粒子径はウイスカの平均
長さ以下が必要)分散系の場合は、樹脂の軟化点以上の
温度で樹脂を融解させた後に製膜が完了する場合があ
る。
を用いることにより導電性の高い樹脂膜を得ることがで
きる。
るいはチタン系カップリング剤それに、シリルパーオキ
サイド系,有機リン酸系が使用できるが、特にシランカ
ップリング剤が有効である。
ロピルトリメトキシシラン(A-187),γ−メタクリル
オキシプロピルトリメトオキシシラン(A-174)、ビニ
ル−トリス(ベターメトキシエトキシ)シラン(A-17
2)、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン(A-110
0)、ビニルトリエトキシシラン、ベータ,3,4エポキシ
シクロヘキシルエチルトリメトキシシラン、ガンマメル
カプトプロピルトリメトキシシランなどが用いられ、特
に、A−187系が有効である。クロム系カップリング剤
としては、メタクリレートクロミッククロライド(MCC:
Volan;DuPot社製品名)、Valchrome 5015(Valchem社製
品名)などが用いられる。
チタネート,テトラブチルチタネート,テトラステアリ
ルチタネート,イソプロポキシチタニウムステアレー
ト,チタニウムラクテートなどが使用できる。
は、 (CH3)4-nSi(OO t-butyl)n などが使用できる。
な粉体の表面処理方法が適用できる。
溶剤(少量の酢酸を含む)に溶解する。
分解する)。
入れ、よく分散したスラリーを作る(粉体表面にカップ
リング剤分子の反応層が形成される)。
℃以下に加熱処理をする。
005wt%〜10wt%処理することにより効果が現われる
が、特に0.01〜5wt%の範囲において効果が大きいこと
がわかった。
をコートした酸化亜鉛ウイスカを単独で樹脂膜に配合す
ることにより充分導電性を付与することができるが、導
電化の目的によっては、他のフィラー例えば、銀,銅,
金,アルミニウム,ニッケル,パラジウム,鉄,ステン
レス鋼,酸化錫,酸化インジウム,酸化鉛,炭化硅素,
炭化ジルコニウム,炭化チタニウム,高導電性カーボ
ン,グラファイト,アセチレンブラック等の粉末、フレ
ーク,ビーズ,繊維あるいは、上記材料をコートした各
種粉末,フレーク,ビーズ,繊維さらには、導電性材料
をコートしない生のテトラポット構造酸化亜鉛ウイスカ
を併用,混合することも可能である。
のウイスカの針状結晶部の基部から先端までの長さは3
〜30μmで基部の径が0.7〜3μmに分布していた。
を施した。即ち、まずA-187を塩酸水溶液(PH-5)に溶
解した。このとき、A-187の量は、処理するウイスカの
量に対して1wt%であった。次にこの溶液を80℃で1時
間加熱し、その後、充分乾燥した酸化亜鉛ウイスカを投
入し、充分攪拌してよく分散したスラリーを得た。次に
このスラリーを減圧ろ過し、80℃で3時間乾燥後、充分
ほぐし、150℃で8時間加熱して表面処理を完了した。
リカーボネート粉末(帝人化成(株)、パンライトK-13
00)をマグネチックスターラで攪拌しながら投入し、ポ
リカーボネート樹脂ワニスを得た。
化亜鉛ウイスカ1gを投入し、充分攪拌し、分散させた
後、ガラス板上に流延し、ドクターブレードで製膜し
た。次に、60℃の乾燥機器で1時間乾燥し、冷却後ガラ
ス板より剥し、評価測定に供した。製膜した膜の膜厚は
平均200μmであった。またウイスカの配合比率は約17V
ol.%(50wt%)であった。
はさんで長手方向の抵抗値を測定した。この抵抗値の読
みと、膜厚を考慮して体積抵抗率(Ω−cm)を計算し
た。その結果を第1表に示した。
でいた。この測定法で、105Ω−cm以下の膜は静電塗装
用等の導電膜として使え、その適用用途は極めて広い。
カをシラン処理を施さずに用いることにより、実施例1
と全く同様に製膜して、評価した結果を第1表に示し
た。この膜はウイスカ同志の凝集が激しく、表面がボソ
ボソで極めて悪い膜質となった。
し、実施例1と全く同様にして、膜を作成し、評価した
結果を第1表に示した。この膜の表面は若干凹凸が大き
かった。
し、実施例1と全く同様にして、膜を作成し、評価した
結果を第1表に示した。
理から製膜,測定まで実施例1と全く同様にして、膜を
作成し、評価した結果を第1表に示した。
鉛ウイスカを準備した。
ネート樹脂ベレット(帝人化成(株)、パンライトK-13
00)と上記ウイスカを混練し(配合比率は50wt%)、同
じく、300℃下でプレスして、厚さ200μmの膜を製膜し
た。
1表に示した。
ラン処理し、組成1の配合で充分混合したのち、ガラス
板上に、スプレー塗装し、常温で30分乾燥したのち、評
価した。その結果を第1表に示した。
ラン処理し、組成2の配合で充分混合したのち、ガラス
板上に流延し、ドクターブレードで200μm厚に製膜
し、室温6時間で自然乾燥した後、評価した。結果を第
1表に示した。
意した。次に、直径0.5μmに粉砕したポリプロピレン
の微粉末を用意し、両者をジクロロメタン中で充分攪拌
分散しながら均一なスラリーを得た。ウイスカの配合比
率は35wt%であった。このスラリーをガラス板上に塗布
し、ドクターブレードで製膜して、60℃雰囲気で、1時
間乾燥した。次に、260℃の恒温槽中に10分間入れ、ポ
リプロピレンを溶解させ、製膜した。この膜(厚さ200
μm)をガラス板より剥し、評価した結果を第1表に示
した。
混合したのち ガラス板上に流延し、常温で1時間、続いて80℃で4時
間乾燥した後、評価した。膜厚は平均200μmとなるよ
うにした。その結果を第2表に示した。
実施例5と全く同様に評価し、その結果を第2表に示し
た。このとき膜厚は同じく200μmとなるように製膜し
た。
メッキした。自然状態に堆積したこのウイスカの山に1
対のテスタ(Kaise社製、ディジタルマルチメータSK-65
11)の針を挿入したところ0.2Ωを示した。
リカーボネートの膜を製膜し。このとき膜厚は平均160
μmであった。この膜の評価結果を第2表に示した。
て、導電性シートを製膜し、評価した結果を第2表に示
した。膜厚はいずれも平均200μmとなるようにし、固
形分全体に対する酸化亜鉛ウイスカの配合は10Vol.%で
あった。
価をしたところ、第2表に示す通りの結果が得られた。
ボネート中に配合(33wt%;10Vol.%)したシート(約2
00μm厚)の評価結果を第2表に示した。
価したところ、第2表の通りの結果であった。なお、膜
厚は約200μmであった。
ット状酸化亜鉛ウイスカを用意し、実施例5と全く同様
にして製膜したところ、表面の凹凸の多い悪い膜質とな
り、体積抵抗値は約7×105Ω−cmであった。このとき
膜厚は、150〜400μmとなり、粗な面であった。
径が0.1〜3μmで、基部から先端までの長さが3〜30
μmのテトラポット形状をした酸化亜鉛ウイスカを用意
した。
た後、さらに、80℃で15時間乾燥した。
膜上の2点間(中央部で距離:5cm)を金属(銀メッキ)
針で押え、DC100Vを課電すると20μA流れ、良好な導電
性を示すことがわかった。またこの塗膜は平均100μm
の厚さであった。
れば、少量のウイスカを配合するだけで適切な導電性が
得られることにより、フレキシビリティに富んだ導電性
樹脂膜が得られ、しかも色相が限定されず安定な膜とな
る。
り、その産業性は極めて大なるものがある。
イスカの結晶構造を示す電子顕微鏡写真である。
Claims (5)
- 【請求項1】核部とこの核部から異なる4軸方向に伸び
た針状結晶部からなる酸化亜鉛ウイスカーを配合した導
電性樹脂膜。 - 【請求項2】核部とこの核部から異なる4軸方向に伸び
た針状結晶部を具備し、かつ、少なくとも前記針状結晶
部の一部が導電性材料によりコートされた酸化亜鉛ウイ
スカーを配合した導電性樹脂膜。 - 【請求項3】針状結晶部の基部の径が0.1〜14μmであ
り、基部から先端までの長さが3〜200μmである請求
項1または2記載の導電性樹脂膜。 - 【請求項4】テトラポット状酸化亜鉛ウイスカまたは、
少なくとも一部が導電性材料によりコートされたテトラ
ポット状酸化亜鉛ウイスカを、バインダ溶液に配合する
第1工程と、さらに製膜し加熱または乾燥する第2工程
より成る導電性樹脂膜の製造方法。 - 【請求項5】テトラポット状酸化亜鉛ウイスカまたは、
少なくとも一部が導電性材料によりコートされたテトラ
ポット状酸化亜鉛ウイスカを、カップリング剤で表面処
理する第1工程と、このウイスカをバインダ溶液に配合
する第2工程と、さらに製膜し加熱または乾燥する第3
工程より成る導電性樹脂膜の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22501788 | 1988-09-08 | ||
| JP63-225017 | 1988-09-08 |
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|---|---|
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| JPH077876B2 true JPH077876B2 (ja) | 1995-01-30 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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|---|---|
| JP (1) | JPH077876B2 (ja) |
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
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-
1989
- 1989-07-31 JP JP1198991A patent/JPH077876B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JP2005108956A (ja) * | 2003-09-29 | 2005-04-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | チップ状電子部品 |
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