JPH0821253B2

JPH0821253B2 - 導電性フイラ−及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0821253B2
Application number: JP61239103A
Authority: JP
Inventors: 善次郎大澤
Original assignee: 新技術開発事業団
Priority date: 1986-10-09
Filing date: 1986-10-09
Publication date: 1996-03-04
Anticipated expiration: 2011-03-04
Also published as: JPS6394502A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、導電性フイラーに関し、特に、電子機器の
電磁波シールド材料として用いられる導電性合成樹脂や
合成紙等に用いられる好適な導電性フイラー及びその製
造方法に関するものである。

（従来の技術）電子機器を電磁波障害から守るために、電子機器のハ
ウジングに用いられる合成樹脂等各種素材に導電性フイ
ラーが混入される。

この導電性フイラーは合成樹脂等に導電性をもたせる
もので、金属や炭素等が使用され、繊維状、フレーク
状、粒状、粉状等の形状のものがあり合成樹脂の成形時
に配合される。

これらの中でアルミニウム系、特にアルミニウム繊維
系導電性フイラーは、軽量で、しかも、安価であるため
有望視されている。

（発明が解決しようとする問題点）金属系、特にアルミニウム系の導電性フイラーを合成
樹脂に配合し、所定の形状に加工して電磁波シールドと
して使用した場合、初期の導電性が使用時間の経過と共
に、維持できず、劣化することが判明した。

本発明は、上記問題点を除去し、導電性が向上すると
共に、経時安定性に優れた導電性フイラー及びその製造
方法を提供することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段）本発明者は、上記の目的を達成するため、鋭意研究を
重ねた結果、アルミニウム短繊維をポリマー又はオリゴ
マーの薄い被膜で表面処理することにより、導電性が向
上すると共に経時安定性に優れた導電性フイラーが得ら
れることを見い出した。

即ち、本発明はポリマー又はオリゴマーの薄い被膜で
表面処理されたアルミニウム短繊維からなる導電性フイ
ラーを提供するものである。

アルミニウム短繊維の表面処理に使用されるポリマー
又はオリゴマーの種類は溶液としてアルミニウム短繊維
に適用された時、アルミニウム短繊維の表面に薄い被膜
を形成するものであれば特に制限されない。

好ましいポリマーはポリアクリロニトリル、ポリスチ
レン、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩
化ビニル、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレ
ン、エチレン酢酸ビニル共重合体、スチレン−ブタジェ
ン共重合体等である。

また、オリゴマーは上記したポリマーのオリゴマー
や、ナイロンオリゴマー等が使用される。

更に、本発明は（ａ）アルミニウム短繊維を用意し、
（ｂ）このアルミニウム短繊維の全表面をポリマー又は
オリゴマーを含む溶液で表面処理し、（ｃ）この表面処
理されたアルミニウム短繊維を乾燥することからなる導
電性フイラーの製造方法を提供するものである。

ここで、前記（ｂ）工程のポリマー又はオリゴマーを
含む溶液による表面処理は、アルミニウム短繊維をその
溶液中に浸すことにより行われる。この溶液中に浸す方
法の方が、フイラー表面に、より十分な被膜を形成させ
ることができるので好ましい。

ポリマー又はオリゴマーは溶液の形態でアルミニウム
短繊維に適用されるがポリマー又はオリゴマーと溶媒の
組み合わせとしては、ポリアクリロニトリル／ジメチル
ホルムアミド；ポリビニルアルコール／水；ポリ酢酸ビ
ニル／アセトン；ポリスチレン／シクロヘキサン；ポリ
塩化ビニル／テトラヒドロフラン；塩素化ポリエチレン
〔例えば、スーパークロン510（商標名）(CH₂H₄-C
l_x)_n〕／アセトン；塩素化ポリプロピレン〔例えば、ス
ーパークロン106H（商標名）(C₃H_6xCl_x)_n〕／トルエ
ン；ナイロンオリゴマー〔例えば、ダイアミド×1874
（商標名）Ｈ〔NH−(CH₂)₁₁−CO〕_nOH/エタノール等が
挙げられる。

溶液のポリマー又はオリゴマー濃度は、フイラーの表
面に薄く均質な被膜を形成する濃度であれば使用でき、
通常は0.001重量％〜２乃至３重量％程度で、特に0.1重
量％前後が好ましい。

処理温度は０℃〜溶媒の沸点より低い温度であれば可
能であるが、実施上室温が好ましい。

アルミニウム短繊維に対するポリマー又はオリゴマー
の付着量は、アルミニウム短繊維100容量部に対して、
例えば、約0.01乃至0.1容量部であり、アルミニウム短
繊維に対するポリマー又はオリゴマーの付着厚さは、単
分子膜厚から数ミクロンである。

本発明の表面処理された導電性フイラーは、例えば、
各種合成樹脂に配合され、更に、成形された各種ハウジ
ング等に使用される。

本発明の導電性フイラーが配合される合成樹脂として
は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ABS樹脂、ポリス
チレン、ポリアミド、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、変性ポリフェニレンオキシ
ド、ポリ塩化ビニル、ポリクロロプレン、ポリアセター
ル等の熱可塑性樹脂やエポキシ樹脂、フェノール樹脂、
ユリア樹脂、メラミン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、
不飽和ポリエステル樹脂、シリコン樹脂、ポリウレタン
ポリイミド、ポリアミドイミド等の熱硬化性ポリマーが
用いられるが、これらに限定されるものではない。

合成樹脂と本発明のフイラーの組成比は、合成樹脂98
〜75容量％に対して、導電性フイラー２〜25容量％が好
ましい。フイラーが２容量％未満であると所定の導電性
を得るのが困難であり、一方、25容量％を超えると導電
性は良好となるが、成形部の強度が低下し実用上支障を
きたす。

本発明の導電性フイラーを合成樹脂に配合させる際、
必要に応じて適当量の顔料、酸化防止剤等の添加剤が必
要に応じて添加される。

（作用）上記したように、ポリマー又はオリゴマーの薄い被膜
で表面処理されたアルミニウム短繊維を用いた導電性樹
脂組成物は、未処理のアルミニウム短繊維を使用したも
のに比較して、導電性が向上すると共に経時的劣化が少
なく安定性がある。

これは表面処理されたアルミニウム短繊維は未処理の
ものに比較して合成樹脂中での分散性に優れ、また、表
面処理の際、形成された薄い被膜がアルミニウム短繊維
の酸化による劣化を防止するためと考えられる。

（実施例）以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳
細に説明する。

〔１〕試料の調整（１）本発明の導電性フイラーとそれを配合した試料の
調整アルミニウム短繊維（ｌ＝3mm、φ＝60μｍ）10.9gを
0.1重量％のPAN（ポリアクリロニトリル）/DMA（ジメチ
ルホルムアミド）溶液200mlに浸し、室温において撹拌
を10分間行った。

その後、アルミニウム短繊維を取り出し、減圧乾燥を
行って本発明の導電性フイラーを得た。

次に、この導電性フイラー10.9g（15容量％）とナイ
ロン12粉末23.4g（85容量％）とをドライブレンドし、
空気中において、200℃の温度下において、200kg/cm²の
圧力下で圧縮成形した。続いて、これを冷却し本発明の
導電性フイラーを配合した試料（試料Ａ）を調整した。

同様にして、ポリスチレン／シクロヘキサンで処理し
て得た導電性フイラーを配合した試料（試料Ｂ）、ポリ
ビニルアルコール／水で処理して得た導電性フイラーを
配合した試料（試料Ｃ）、ポリ酢酸ビニル／アセトンで
処理して得た導電性フイラーを配合した試料（試料
Ｄ）、ポリ塩化ビニル／テトラヒドロフランで処理して
得た導電性フイラーを配合した試料（試料Ｅ）、塩素化
ポリエチレン〔スーパークロン106H（商標名）／トルエ
ンで処理して得た導電性フイラーを配合した試料（試料
Ｆ）、塩素化ポリプロピレン（スーパークロン510（商
標名）〕アセトンで処理して得た導電性フイラーを配合
した試料（試料Ｇ）、ナイロンオリゴマー〔ダイアミド
メー1874（商標名）／エタノールで処理して得た導電性
フイラーを配合した試料（試料Ｈ）を調整した。

（２）比較のための導電性フイラーとそれを配合した試
料の調整未処理のアルミニウム短繊維（φ＝60μｍ、ｌ＝3m
m）の10.9g（15容量％）と、市販の粉末状ナイロン12の
23.4g（85容量％）とをドライブレンドし、空気中200
℃、200kg/cm²にて圧縮形成し、厚さ2mmの試料（未処理
の試料）を調整した。

また、２種類のシラン系カップリング剤cr−アルミノ
プロピルトリエトキシシラン:TSL 8331及びｒ−グリシ
ドキシプロピルトリメトキシシラン:TSL 8350）を、イ
ソプロピルアルコールに溶解した１％溶液で表面処理し
たアルミニウム短繊維と、市販の粉末状ナイロン12から
同様にして試料を調整した。

〔２〕加熱処理オーブンにて空気中80℃で試料を加熱した。

〔３〕測定ダブルブリッジで比抵抗をシールドボックスでシール
ド効果をそれぞれ測定した。

第１図は各試料を80℃の空気中で加熱処理した際の加
熱時間に対する比抵抗を示したものである。なお、図示
されていないが、加熱時間約1000時間に及ぶ試験を行っ
た結果、本発明にかかる各試料とも、加熱時間600時間
における値と略同様の値を得ることができた。

第２図は各試料を80℃の空気中で加熱処理した際の加
熱時間約600時間に対する250MHzにおける磁界波のシー
ルド効果、第３図は同じ条件下で、1200MHzにおける磁
界波のシールド効果をそれぞれ示したものである。な
お、図示されていないが、加熱時間約1000時間に及ぶ試
験を行った結果、本発明にかかる各試料とも加熱時間60
0時間における値と略同様の値を得ることができた。

第４図は前記試料Ａと前記未処理の試料との磁界波の
シールド効果を前記第２図及び第３図と同様の条件下で
加熱時間約2500時間にわたり示した図である。

第５図は各試料を80℃で空気中で加熱処理した際の加
熱時間約600時間に対する1200MHzにおける電界波のシー
ルド効果を示したものである。なお、図示されていない
が、加熱時間約1000時間に及ぶ試験を行った結果、本発
明にかかる各試料とも加熱時間600時間における値と略
同様の値を得ることができた。

第６図は前記試料Ａと前記未処理の試料との磁界波の
シールド効果を前記第５図と同様の条件下で加熱時間約
2500時間にわたり示した図である。

〔４〕考察（１）第１図からポリマー又はオリゴマーの薄い被膜で
表面処理されたアルミニウム短繊維を配合した試料Ａ〜
Ｈの比抵抗は、未処理のアルミニウム短繊維を配合した
試料より小さく、約600時間の加熱によっても僅かしか
増加しないことがわかる。

一方、同じ表面処理でもシランカップリング処理した
アルミニウム短繊維を配合した試料は、両者とも比抵抗
は加熱時間と共に未処理アルミニウム短繊維配合の試料
よりも増加している。

（２）第２図乃至第４図からポリマー又はオリゴマーの
薄い被膜で表面処理されたアルミニウム短繊維を配合し
た試料の磁界波シールド効果は、長時間の加熱処理によ
ってもほとんど低下しないことがわかる。

（３）第５図及び第６図からポリマー又はオリゴマーの
薄い被膜で表面処理されたアルミニウム短繊維を配合し
た試料の電界波シールド効果は、長時間の加熱処理によ
ってもほとんど低下しないことがわかる。

（４）以上のことからアルミニウム短繊維を合成樹脂等
に配合した際の経時によるシールド効果の低下は、ポリ
アクリロニトリル等のポリマーで表面処理することによ
り防止し得ることがわかる。また、ポリマーによる表面
処理により比抵抗が小さくなる、つまり、導電性が向上
するので、従来よりも少量のアルミニウム短繊維の添加
で、導電性と電磁波シールド効果の大きい合成樹脂等の
成型品が得られる。

上記実施例においては、本発明に係るアルミニウム短
繊維は合成樹脂の成形品として用いられるものとして説
明したが、それ以外にも、次のように適用することがで
きる。

（ｉ）このアルミニウム短繊維は紙等の原料を水に溶か
し、簀の上に薄く広げたものに添加することにより、電
磁波シールド紙やこれに類似する薄状体として物品化す
ることができる。

（ii）このアルミニウム短繊維は塗料として組成し、電
子機器のハウジングに塗布するようにすることができ
る。

（iii）また、電線の被覆上にこのアルミニウム短繊維
を添加したものを層状に形成して、電磁波シールド機能
を有する電線を提供することができる。

（iv）更に、半導体装置の表面のパッシベーション膜上
等に、このアルミニウム短繊維を添加したものを極薄状
層として形成し、電磁波シールド機能を備えた半導体装
置を提供することができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、
これらを本発明の範囲から排除するものではない。

（発明の効果）以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下
のような効果を奏することができる。

（１）導電性及び電磁波シールド機能の経時的低下のな
い安定なシールド用材料を提供することができる。

（２）未処理のアルミニウム短繊維に比較して導電性が
向上するので、従来よりも少量のアルミニウム短繊維の
添加で、導電性と電磁波シールド効果の大きいシールド
用材料を得ることができる。

（３）本発明の導電性フイラーは製造が容易で、かつ、
安価であって、例えば、プラスチックの成型加工、紙の
製造加工、塗料、電線や半導体装置の製造と相俟って電
磁波シールド機能を有する各種物品を得ることができ
る。

このように、その応用分野が非常に広く、本発明によ
ってもたらされる効果は著大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の導電性フイラーを配合した導電性複合
材料の加熱処理時間に対する比抵抗を示す図、第２図乃
至第４図は本発明の導電性フイラーを配合した導電性複
合材料の加熱処理時間に対する磁界波のシールド効果を
示した図、第５図及び第６図は本発明の導電性フイラー
を配合した導電性複合材料の加熱処理時間に対する電界
波のシールド効果を示した図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミニウム短繊維の全表面をポリマー又
はオリゴマーの薄い被膜で表面処理された導電性フイラ
ー。
【請求項２】表面処理に使用されるポリマーがポリアク
リロニトリル、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、
ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリエチレン
及び塩素化ポリプロピレンからなる群から選択されたも
のである特許請求の範囲第１項記載の導電性フイラー。
【請求項３】表面処理に使用されるオリゴマーがナイロ
ンオリゴマーである特許請求の範囲第１項記載の導電性
フイラー。
【請求項４】電磁波シールド用樹脂組成物に使用する特
許請求の範囲第１項記載の導電性フイラー。
【請求項５】電磁波シールド紙に使用する特許請求の範
囲第１項記載の導電性フイラー。
【請求項６】電磁波シールド用塗料に使用する特許請求
の範囲第１項記載の導電性フイラー。
【請求項７】電磁波シールド用電線に使用する特許請求
の範囲第１項記載の導電性フイラー。
【請求項８】電磁波シールド用半導体装置に使用する特
許請求の範囲第１項記載の導電性フイラー。
【請求項９】（ａ）アルミニウム短繊維を用意し、（ｂ）該アルミニウム短繊維の全表面をポリマー又はオ
リゴマーを含む溶液で表面処理し、（ｃ）該表面処理されたアルミニウム短繊維を乾燥する
ことからなる導電性フイラーの製造方法。
【請求項１０】前記（ｂ）工程の表面処理はアルミニウ
ム短繊維をポリマー又はオリゴマーを含む溶液に浸すこ
とにより行う特許請求の範囲第９項記載の導電性フイラ
ーの製造方法。