JPS60226570A - 導電塗料用銅粉およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は銀粉に匹敵する導電性が得られる導電塗料用銅
粉およびその製造方法に関するものである。

導電塗料用金属粉として銀粉は優れた導電性を導電性塗
料に付与できる金属粉であるが、高価であるため、電子
回路の印刷配線用塗料、電磁波シールド用導電材料等の
導電性付与材料として、より安価な導電塗料用金属粉が
望まれている。

銀粉に代わり、良好な導電性を付与できる安価な金属粉
としては銅粉が考えられるが、単に銅粉を塗料中に混入
したのみでは良好な導電性は得られない。

最近、銅粉を添加した塗料にアミン類、リン化合物、お
よび有機チタン化合物等の各種添加剤を加えて銅粉の変
質を防止して良好な導電性を付与する試みが数多くなさ
れている。しかしながら、本発明者らの調査によれば、
これら添加剤を加えた銅粉を添加した塗料は長期に安定
した導電性を保持する効果は認められるものの銀粉を添
加した塗料によって得ら−れる塗膜の比抵抗値である１
０−３Ω・ｃｍ以下と、なるものは得られていない。

本発明者等は銀粉に匹敵する優れた導電性を有する導電
塗料用銅粉の研究を重ねた結果、比抵抗が高い原因は銅
粉自体にあることを突き止め、銅粉の形状、還元減量を
特定した銅粉を用いて導電塗料を作成すれば、銀粉を用
いた場合と同等の塗膜の比抵抗が得られることを見出し
本発明を完成した。

即ち本発明は粒子形状が樹枝状であり、サブシーブサイ
ザー法による比表面積が１２００ｃＪ／ｇ以」Ｌ、７５
μｍ以下で４４μｍの篩を９０重量パーセント以上通過
し、還元減量が０．２０％以下であることを特徴とする
導電塗料用銅粉。およびサブシーブサイザー法による比
表面積が１２００ｃ＋ｄ／ｇ以上で、かつ７５μ以下で
４４μｍの篩を９０重量パーセント以上通過する電解銅
粉を還元性雰囲気中で１２０℃〜４００℃の低温度で還
元すことを特徴とする導電塗料用銅粉の製造方法である
。

本発明の導電塗料用銅粉は粒子形状が樹枝状であること
が一つの特徴である。これは導電塗料となした場合、銅
粉同士の接触の機会が多くなることを目的としている。

通常、この樹枝状の粉末は電解法により金属粉末を製造
した場合に得られるものであるが、単に樹枝状と言って
も種々の形状がある。そこで、本発明では比表面積を特
定している。

比表面積をサブシーブサイザー法で測定して１２００ｃ
Ｊ／ｇ以上としたのは、それ以下の比表面積では粒子形
状が樹枝状であっても、技の部分が少なく、塗料とした
場合には銅粉同士の接触の機会が少なくなり、塗料中に
大量に銅粉が混入しても優れた導電性が得られず、また
大量に混入することは、作業性、塗膜の密着性をも悪く
してしまうので好ましくないことによる。

７５μｍ以下で４４μ川の篩を９０重量パーセント以上
通過するよう粒度を選定した理由は、それより粗い粒度
であると導電塗料とした場合、塗膜の平滑性が劣り、ま
た塗料中での銅粉の沈降が早く、塗料用としては好まし
くないためである。

本発明の導電塗料用銅粉は還元減量を０．２０％以下と
限定しているが、この理由は還元減量が導電塗料とした
場合の塗膜の比抵抗に重大な影響を及ぼすためである。

即ち、銅粉粒子の表面には酸化膜の他、電解液や水等が
不純物として付着しており、この銅粉を塗料に混入して
導電塗料とした時これらの不純物が銅粉と反応し、酸化
物なとを生成して導電性を阻害しているためであると考
える。

従って、本発明では還元減量を０．２０％以下と限定し
た。

還元減量はＭＰＩＦ！−６４に規定されている測定方法
で、銅粉の場合８７５℃３０分水素中で還元した時の重
量減少率を測定するものであるが、導電性を阻害する酸
化膜の他、電解液や水等はこの測定によって除去される
。

本発明の導電塗料用銅粉は通常の電解法により製造し酸
化しないよう充分に洗浄、乾燥することにより得ること
か可能であるが、より確実に製造するには、電解法によ
り製造した後、還元性雰囲気中で１２０°Ｃ〜４００°
Ｃの温度で還元処理を行うことが好ましい。

還元性雰囲気は、水素、−酸化炭素、天然ガスアンモニ
ア分解ガスなどの還元性気体または真空雰囲気か適用で
きる。

還元温度を１２０°Ｃ〜４００°Ｃの範囲としたのは、
１２０℃より低い温度であると長時間加熱しても銅粉に
含まれる酸化物、電解液、水等の不純物が除去できず導
電性の向上が認められない。

４００℃より高い温度で還元すると、還元した銅粉が仮
焼結し、スポンジ状ケーキとなる。機械的に粉砕して粉
末化し、塗料に使用しても塗膜面にブッが発生しやすく
、またえられた塗膜の導電性は逆に悪くなる。これは、
スポンジ状ケーキを粉砕する時、樹枝状の銅粉の枝の部
分が折れてしまい得られた粉末の比表面積が少なくなる
ためと考えられる。工業的に好ましい温度は２００’ｃ
〜３００℃であり、短時間に優れた導電性を有する銅粉
が得られる。

還元時間は温度によるが２００℃〜３００℃においては
１０分以内で十分な効果が得られる。

なお、一般に行われている還元銅粉の還元条件は７００
℃〜８００°Ｃと高温であり、この方法によって得られ
た銅粉は導電塗料用としては使用できないことは前述の
通りである。

本発明の銅粉を導電塗料に使用した場合、優れた導電性
が得られる理由は定かではないが、電解銅粉の特徴であ
る比表面積の大きい樹枝状の形状であること＼、銅粉表
面の酸化膜が十分に除去されたためと考えられる。

電解銅粉は水溶液中で析出した樹枝状の形状を有する粉
末であるため、電解液が粒子の間隙に残って表面酸化が
起こりやすい。特に比表面積が大きくなると、その表面
酸化を防止することは非常に難しくなる。一方、一般に
導電塗料用導電性粒子として少ない添加量で優れた導電
性を得るためには比表面積の大きいものを使用する方が
良いと考えられるが、しかし銅粉については、上に述べ
た表面酸化の問題があり、比表面積の大きい銅粉を使用
しても安定した良導電性が得られず、表面酸化により逆
に導電性が悪い。しかし本発明方法によると、銅粉の表
面酸化の問題がなくなり、比表面積に応した優れた導電
性が得られるようになる。

従来まで試みられていた各種添加剤を加えて、良好な導
電性を与える方法では、銅粉の表面酸化膜が十分に除去
されていないため導電性において良い結果が得られなか
ったと考えられる。

以下実施例により本発明を具体的に説明する。

実施例１ サブシーブサイザー法による比表面積２３００ｃａ１ｇ
、７５μｍ以下で４４μｍ以下の粒子を９３重量パーセ
ント含む通常の電解銅粉を水素ガス雰囲気の還元炉で１
２０℃、２００℃、３００℃、４００℃の温度にて、そ
れぞれ１０分間還元処理した。このようにして得られた
銅粉は粉末の凝集が認められずそのまま塗料用として使
用できるものであった。

このようにして得られた銅粉の比表面積および還元減量
を測定した後、銅粉が７５重量部、アクリル樹脂２５重
量部になるように混合し、ドルオールで希釈して銅塗料
を製造した。製造した銅塗料をＡＢＳ樹脂板に吹付圧力
２．５ｋｇ／ｃｎｔにて吹付塗装し膜厚５０μｍの塗膜
を作成し、塗膜の比抵抗値を測定した。

各測定結果を第１表に示す。

なお、第１表に同時に示した比較例１は実施例１で使用
した還元処理を施さない通常の電解銅粉　ｊを使用した
場合であり、比較例２は実施例１と同し方法で還元処理
温度を１００’ｃ、５ｏｏ℃、６００”ｃの温度にて還
元した銅粉を使用した場合であり、更に、比較例３は銀
粉を使用した場合の測定結果である。

第　１　表 第１表に示したように本発明方法による銅粉を使用した
塗料の塗膜は非常に優れた導電性を有している。

５００℃以上の高温で還元した銅粉は電解銅粉の焼結化
が進み、機械的に粉砕して粉末化しても塗装面にブッが
多く認められた。

実施例２ サブシーブサイザー法による比表面積３２００ｃａｌ／
ｇ４４μｍ以下の粒子が１００重量パーセントである通
常の電解銅粉をアンモニア分解ガス雰囲気の還元炉で２
００℃３０分間還元処理し導電塗料用銅粉を製造した。

このようにして得た銅粉の比表面積を測定したところ３
０００ｃｍ”７ｇであった。また還元減量は０．１３％
であった。

この銅粉を７５重量部、エポキシ樹脂１０重量部、エチ
ルカルピトール１５重量部および硬化剤、反応促進剤を
適量添加し銅ペーストを製造した。製造した銅ペースト
を３５０メソシユのスクリーンを使用してスクリーン印
、刷方法にて塗膜を作成し、この塗膜の比抵抗を測定し
たところ２Ｘ１０−’Ω・印であり良好なものであった
。

なお、上記還元処理を行わない通常の電解銅粉を用いて
実施例２と同じ方法により作成した塗膜の比抵抗値は２
　Ｘ　１０−３Ω・ｃｍであった。

実施例３ サブシーブサイザー法による比表面積１２５０ｃａｌ／
ｇ、５３μＩ以下で４４μｍ以下の粒子が９０重量パー
セントである通常の電解銅粉を水素ガス雰囲気の還元炉
で２００℃１０分間還元処理して導電塗料用銅粉を得た
。このようにして得た銅粉の比表面積および還元減量を
測定し、その後実施例１と同し吹付塗装条件で塗膜を作
成した。

銅粉の比表面積、還元減量および塗膜の比抵抗値を第２
表に示す。

なお、第２表に同時に示した比較例４は実施例３で使用
した通常の電解銅粉を使用した場合、比較例５はサブシ
ーブサイザー法による比表面積が１０００ｃ＋ｄ／ｇ、
５３μｍ以下で４４μｍ以下の粒子が８５重量パーセン
トである通常の電解銅粉を実施例３と同じ方法にて還元
処理した銅粉を用いた場合、さらに比較例６は比較例５
で使用した通常の電解銅粉を使用した場合で、それらの
塗膜の作成は実施例３と同じ方法で行った。

第２表 ※ｌ　ＭＰＩＦ３２−６０のサブシーブサイザー法実施
例４ 硫酸銅の硫酸酸性浴を用い、電流密度７　Ａ／ｄｍ”。

電解温度３０℃で電解して銅粉を析出させ、充分に水洗
した後、真空中で１００℃３０分間乾燥した。

この粉末を５３μｍの篩で篩分け、−５３μｍの電解銅
粉を得た。この粉末は４４μｍ以下の粒子を９５重量パ
ーセント含み、比表面積は２２００ｃｍ２７ｇ　、還元
減電は０．２０％であった。

得られた電解銅粉を７５重量部、エポキシ樹脂１０重量
部、エチルカルピトール１５重量部および硬化剤、反応
促進剤を適量添加して銅ペーストを製造した。製造した
銅ペーストを２５０メツシユのスクリーンを使用してス
クリーン印刷方法にて塗膜を作成し、この塗膜の比抵抗
を測定したところ５×１０−４Ω・ｃｍであり良好なも
のであった。

以上本発明の実施例で明らかなように、比表面積が１２
００ｃｍ”７ｇ以上、還元減量が０．２％以下の樹枝状
の銅粉を用いた導電塗料は優れた導電性が得られる。こ
れに対し、各比較例で示したように、比表面積が１２０
０ｃｍ２／ｇ以下、還元減量が０．２％以上の銅粉は、
それを導電塗料とした場合の比抵抗が１０−３Ω・ｃｍ
以上となり、銀粉を使用したものに比べ非常に劣ったも
のとなる。

また、本発明の導電塗料用銅粉の製造方法にあっては、
還元処理温度を１２０℃以下とすると不純物が除去でき
ず、還元処理温度を４００℃以上とすると還元処理前の
銅粉に比べ比表面積が低下していずれの場合も塗膜の導
電性が悪くなる。

本発明の銅粉は、それ自体で塗料に混入しても良好な導
電性を有する導電塗料を製造できるが、塗料とした後長
期に放置する場合や、塗料中に銅粉と反応するような添
加剤が混入される場合には防錆処理を行うか、または塗
料中に防錆剤を添加すれば、より優れた導電性が得られ
ると同時に長期に安定した導電性を確保できる。

特許出願人 福田金属笛粉工業株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）粒子形状が樹枝状であり、ザブシーツサイザー法
   による比表面積が１２００ｃ＋ｄ／ｇ以上、７５μｍ以
   下で４４μｍの篩を９０重量パーセント以上通過し、還
   元減量が０．２０％以下であることを特徴とする導電塗
   料用銅粉。
2. （２）ザブシーツサイザー法による比表面積が１２００
   ｃＡ／ｇ以上で、かつ７５μｍ以下で４４μｍの篩を９
   ０重量パーセント以上通過する電解銅粉を還元性雰囲気
   中で、１２０°Ｃ〜４００°Ｃの温度で還元処理するこ
   とを特徴とする導電塗料用銅粉の製造方法。