JPS6147004A - 導電性組成物 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は金属粉を充填した導電性組成物に係シ、特に電
磁波シールド用材料及び接点材料として用いるに適した
、プラスチックやゴムにニッケル被覆ニッケル粉を充填
剤として配合した導電性組成物に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来よシ、電気接点材料や電磁波シールド用材Ｎ＆して
、ゴムやプラスチックにカーボン粉や金属粉を添加混合
した導電性組成物が被膜や成形体の形で使用されている
。

しかし、カーボン粉を使用した導電性組成物は、経時安
定性には侵れているが、体積抵抗率では約１０・鋼が限
界であシ、それよシ低い体積抵抗率が必要なものには使
用できないという欠点があった。

ところで、金属粉を用いた導電性組成物は貴金属系と卑
金属系に大別される・貴金属系は良好な性能を示すが高
価であるため用途が著しく限定される。他方、卑金属系
は、目的とする導ｉＩ性を得るためには金属粉を多量に
充填する必要があシ、その場合プラスチックやゴムの物
性を極度に低下させるという欠点を呈するとともに、高
温や高湿に曝された場合には金属粉の酸化によシ抵抗が
上昇して経時変化するという欠点があった。

従って、良好な導電性を備え、貴金属系程に高価につか
ず、しかも経時変化の少ない広範な用途に使用しうる導
電性組成物の開発が望まれている０〔発明の目的〕 こうした状況において、本発明者等は、配合すべき金属
の種類、その形態、配合法等について多くの検討を重ね
た。その結果、本発明者等は、金属とじてニッケルを選
択し、しかも従来のような単にニッケル粉をプラスチッ
クやゴムにそのまま添加するのではなく、ニッケル粉末
粒子をニッケルで被覆して成るニッケル被覆ニッケル粉
をプラスチックやゴムに添加することによシ、従来より
充填量が少くても抵抗値が低く、高温高温においてもそ
の経時変化が少ない比較的廉価な導電性組成物が得られ
ることを見出した。ニッケル被覆ニッケル粉の好ましい
形態は、ニッケルを外周に被覆された結果、ニッケル粒
子が数十個連鎖状に連なった形のものである＠ 本発明はこのような知見に基いてなされたもので、体積
抵抗率として５Ｘ１０　〜１ｘ１０　Ω・菌の導電性を
備え、高温−高湿下においても経時変化が少ない、電気
接点材料や電磁波シールド用の広範な用途に適した比較
的廉価な導電性組成物を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

本発明社、プラスチックやゴムにニッケル被覆ニッケル
粉を配合して成る導電性組成物に関する。

プラスチックや１４０例としては、エポキシ樹脂、フェ
ノール樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、シリコ
ーン樹脂のような熱硬化性樹脂；ポリエチレン、エチレ
ン・α−オレフィン共重合　　　１体、エチレン・酢厳
ビニル共重合体、ポリプロピレン、ポリスチレン、人Ｂ
８（アクリロニトリル−ブタジェン−スチレン共重合体
）、ポリカーボネート、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタ
レート）、ＰＢＴ　（ポリブチレンテレ７タレート）、
ナイ゛ロン、ポリ塩化ビニル、フッ素樹脂、ポリフェニ
レンオキサイドのような熱可塑性樹脂；　５ＢＲ（スチ
レン−ブタジェンゴム）、ＩＩＲ（インブチレン−イン
プレンゴム）、ポリインプレーン、ＥＰＤＭ（エチレン
−プロピレン−ジエン三元共重合体）、ＣＲ（クロロプ
レンゴム）、ＮＢＲ（アク９ルニトリルーブタジエンゴ
ム）、ウレタンゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、
７ツ素ゴムのようなゴム状弾性体；これらのオリゴマー
、未架橋ポリマーのような前駆体が挙げられ、これら１
種だけでも或いは２種以上混合しても差支えない。

本１１．明においては、上記のようなプラスチックやゴ
ムにニッケル被覆ニッケル粉という特殊な形態のニッケ
ル粉を配合することによル、低充填量で低抵抗を示し、
しかもその経時安定性に優れた導電性組成物が得られる
。

ニッケル被覆ニッケル粉は、基材としてのニッケル粉の
粒°子をニッケルで、被覆した結果１つ以上通常数十個
の粒子が連鎖状を形成したものが好ましい。基材ニッケ
ル粉として、カルボニル法、スタンプ法、アトマイス法
等の公知のニッケル粉末製造方法によシ作られた任意の
ニッケル粉が使用できる。ｆＲ造方法に応じて様々の形
状のニッケル粉が得られる。使用される基材ニッケル粉
の平均粒子径は使用目的やプラスチック、ゴムの種類に
よっても異なるが１〜５０μｍが一般的であシ、好まし
くは１〜１０μｍである〇一般に平均粒子径が１μｍ未
満ではニラチル被覆が困難であシ、５０μｍを越えると
導電性組成物の機械的強度が低下することが多い。

被覆するニッケルの量は、使用目的やグラスチック、ゴ
ムの種類によっても異なるが、ニッケル被覆率１０〜７
０重ｉｉｋ％が一般的であシ、好ましくは、５０〜６０
ｆｆｉ１％である。１０重量％未満ではニッケル粒子が
好適に、特に連鎖状に被覆されず、７０重ｊ１％を越え
ると導電性組成物の機械的強度が低下することが多い。

ニッケル被覆率とは被覆後のニッケル粉に対する被覆ニ
ッケル量の重量比を意味する。

ニラクル被覆する方法としては、通常の化学めっき法、
電気めっき法、あるいは蒸着等による乾式めっき法およ
びカルボニル法等があル、特にニッケル粒子を連鎖状に
被覆するには化学めっき法または電気めっき法が好まし
い。

化学めっき法に使用する還元剤は次Ｍ、シん酸す））つ
五、水素北本ｆ）素化合物、ｋＦラジン等０通常用いら
れる還元剤のいずれでも良いが、作業性、経済性等の面
からヒドラジンが好ましい。ヒドラジンを還元剤として
使用する場合操業条件としては、ニッケル塩α０２〜（
１２ｍｏｌ　／）、酒石酸ナトリウムαＧ６〜α５５ｍ
ｏｌ／Ｊ、　ヒドラジン塩α０５〜α５０　ｍｏｌ　、
／　４、ｐ　Ｈ１０〜１３、浴温度５０〜９０℃が好ま
しい。

一方、電気めっき法はニッケル粉の懸濁液を流出入させ
ながらニッケルめっきをする方法、攪拌翼で緩速攪拌し
ながらめっきする方法等いずれの方法でもよいが、作業
性、経済性の面から攪拌翼を使用する方法が好ましい。

緩速攪拌による電気めっき法の操業条件としては、浴組
成ワット浴、ｐ−Ｈ２〜５、浴温度４０〜８０℃、電流
密度５〜２０人／　ｄｍ”が好ましい０　なお、電解槽
底部におけるニッケル粉の攪拌状態を均一にするために
攪拌翼と電槽内壁との間隙は極力少なくすることが重要
である。

ニッケル被覆ニッケル粉の配合量は、プラスチックやゴ
ムの種類、必要とする体積抵抗率、使用目的によって異
なシ、′とくに限定されないが、一般にプラスチックや
ゴムに対して１００〜８００ｉｎ％が好ましい・ 以上の成分のほかに、導電性を安定化させる目的で、銀
粉、グラファイト、アルミ７レークのような他の導電性
粒子；炭素繊維、金Ｂ４ｍ維のような導ＩＩ性繊維を添
加するとともできる。また目的によっては、シリカのよ
うな絶縁性充填剤を併用してもさしつかえない。熱硬化
性樹脂やゴムの場合、これらを硬化ないし加硫するため
に、通常、硬化剤や加硫剤が用いられる。さらに必要に
応じて、老化防止剤、耐熱性向上剤、難燃化剤、接着性
向上剤、加工助剤などの通常量を添加してもよい。

上述の各成分を、ロール混線や、ニーダ−、ミキサー混
練等の通常の方法で均一に混練して本発明の導ｔａ組成
物が得られる。また、塗布作業のために必要に応じて溶
剤を添加し、塗布後揮散させてもよい。このようにして
得られた本発明の組成物は、被膜或いは成形体の形態で
、電気接点材料や電磁波シールド用材料に適している＠
〔発明の実施例〕 熱硬化性樹脂として東、洋紡績＠）のポリエステル樹脂
（バイ四ン５００：商品名）４０重量部、富士フィルム
（株）のポリエステル樹脂（スタフィックスＬＣ：商坐
名）５０重量部及び三井ポリケミカル（株）のエチレン
酢酸ビニル共重合体樹脂（エバ７レツクス７５７４：商
品名）１００！量を、酢酸カルピトール１５０ｆｉ量部
とシクロヘキサノン５０重量部から成る混合溶剤に溶解
せしめてベース樹脂溶液を得た。

２一方、導電性粒子を次に示す化学めっき法によシー造
した。

すなわち、塩化ニッケル６９１ｇ部、酒石酸ナトリウム
３１０重量部および硫酸ヒドラジン２１０重量部を、水
酸化ナトリウム水溶液で１））（１２，５に調整しため
つき液を調製し、平均粒子径２〜３μｍのカルボニルニ
ッケル粉を３１重量部投入した後、十分攪拌しながらめ
っき浴を加温し、６５〜７２℃で約１０分間保持した。

めっき浴が無色透明になったら、濾別してニッケル被覆
ニッケル粉を採取し、水洗、乾燥を行なって導電性組成
物製造用ニッケル被覆ニッケル粉６２重置部を得た。

得られたニッケル被コニッケル粉は、原料のニッケル粉
のそれぞれの粒子が均一にニッケルで被覆され、その平
均粒子径が５０〜４０μｍ１被櫃率が５０％の凝集粒子
を形成していた〇 この導電性粒子を前述のペース樹脂溶液１５０重量部（
樹脂分換算１００３！量部）に対して第１表に示す配合
量でそれぞれ混合し、導電性組成物を得た。さらに、こ
の組成物にスクリーン印刷が可能な粘度になるまで酢酸
カルピトールを加えて希釈し、ペースト状の導電性組成
物を得た◎このようにして得たペースト状の導電性組成
物を４鴎ｘ４０ｍのパターンで皮膜厚１００μｍ程度に
印刷し、１５０℃、５０分加熱して硬化させた。得られ
た導電性被膜の導電特性を第１表に示すＯ 次に、得られた導電性被膜を相対湿度（以下ＲＨという
）９０％、温度８０℃で５００時間処理した後の導電特
性を測定した。その結果は、第１表に示すとおシであっ
た。

平均粒子径２＾３μｍのカルボニルニッケル粉をそのま
ま使用したことを除いて、実施例１〜３と同様の方法で
導電性組成物を調製し、（配合量は第１表参照）、これ
を用いて印刷することにより、導電性被膜を得た。この
比較例被膜の導電特性を、比較のために第１表に示す。

これらの実施例１〜３および比較例１〜３の、導電性粒
子の充填率と被膜の体積抵抗率の関係は、第１図のとお
シである◎ （注）　帯１　樹脂分換算重量部 ◆２　重量部 ９１１１表およびｊｌＮ図力１ら明らかなように、導電
性粒子として従来のニッケル粒子を使用したものに比べ
て、本発明のニッケル被覆ニッケル粉を使用したものは
少ない充填量で非常に低い体積抵抗率が得られ、またそ
の経時安定性に優れている。

実施例４〜６（化学めっき法ニッケル被覆ニッケ熱可塑
性樹脂として、エチレン・プロピレン共重合体（ＡＭＯ
ＣＯ６０１４：商品名）　　ｔ−ヘ−７，ａｍとして、
実施例１〜３で使用したニッケル被ｍニッケル粉を、ベ
ース樹脂１００重量部に対して、第２表に示す配合量で
熱ロールにょシそれぞれ混合し、導電性組成物を得た。

さらに、この組成物を１７．７　ｓｍｘ　１７．７１ａ
ｌＩＸ　２５．４１ＥＩｌに成形し、表面に銀ペースト
を塗シ、導電特性を測定した。その結果は第２表に示す
とおシである。

次に、得られた成形体を、９０％ＲＨ，８０’Ｃで５０
０時間処理した後の導電特性を測定した。

その結果は第２表に示すとおシである。

比較例４〜６にッケル粉配合プラスチック成形体） 平均粒子径２〜３μｍのカルボニルニッケル粉をそのま
ま使用した点を除いて、実施例４〜６と同様の方法で、
導電性組成物を調整し、これを用いて成形体を成形した
。

比較例の結果も実施例と併記して第２表に示す。

また、これらの実施例４〜６および比較例４〜６におけ
る導電性粒子の充填率と被膜の体積抵抗率の関係は第２
図に示すとおシである。

往　牽　重量部 内径１７０謡メのステンレス製ビーカーに厚さ２■のポ
リテトラフルオロエチレン樹脂製の円筒を内挿し、内径
１６５困〆の底面のみが有効陰極面となるめっき槽を作
成した。

次にこの檜に直径１６３瓢のポリテトラフルオロエチレ
ン樹脂製櫛形攪拌翼を底面まで挿入し丸。

さらに陽極となる短冊状のニッケル板をめっき槽上部よ
シ吊下げ、沈降ニッケル粉層緩速攪拌式電気めっき装置
を調整した。

上述の装置にめっき浴（ワット浴組成）３ノ、原料の平
均粒子径２〜３μｍのカルボニルニッケル粉５ｏｏＩｉ
を装入し、めつき浴温７０〜７３℃、攪拌翼回転数５（
ｌｒｐｍ、通電電流２０人で２４時間めっき操作を行な
った。引き続き戸別、水洗、乾燥を行なってニッケル被
覆ニッケル粉１０００Ｉを得た。得られたニッケル被覆
ニッケル粉は被覆率５０％で、その平均粒子径が５０〜
４０μｍと、実施例１〜３に用いたものと似たレベルの
ものであった。

この導電性粒子を、実施例１〜３に示すベース樹脂溶液
中の樹脂分１００重量部に対し４００重盆部になる量配
合し、導電性組成物ゼ得た。さらにこの組成物を実施例
１〜３と同じ方法で導電性被膜を形成した。得られた導
電性被膜の体積抵抗率は２　Ｘ　１０”３Ω・口と実施
例２〜３とほぼ似た効果が示された。

ゴムとしてシリコーンポリマー（平均重合度５．０００
）１００ｉ量部に実施例１〜３で得た被覆率５０％のニ
ッケル被覆ニッケル粉４００ｉ量部を２本ロールで均一
に混合した。これに触媒と架橋剤を十分に混合して導電
性シリコーンゴム組成物を得た。

このようにして得られた導電性シリコーンゴム組成物を
１７０℃で１０分間、５０４／ｃ＋？の加圧下に加硫を
行い試料を得た。

次いで、実施例１〜３でのニッケル粉の添加量を調節し
て生成した被覆率５０％及び６０％のニラ乞ル被覆ニッ
ケル粉を用い、上記と同じ手順で試料を得た。実施例８
（被覆率５０％）、実施例９（被覆率５０％）および実
施例１０′（被覆率６０％）の試料の機械的性質および
導電特性を測定した結果は第３表に示すとおシであるＯ
実施例８〜１０のニッケル被覆ニッケル粉の代シに次の
４種のニッケル粉４００ｆｉｊｔ部を使用して同じ方法
で成形用組成物を得た０ 比較例７：平均粒子径２〜５μｍのカルボニルニッケル
粉 ｐ　８：平均粒子径５０〜４０μｍのニッケル粒子シエ
リットＦ（シエリット社製商 品名） ｌ　９：平均粒子径６０〜８０μｍのニッケル粒子シエ
リットＳ（シエリット社製商 品名） Ｉｆｌｏ：平均粒子径１１０〜１５Ｇｐｍのニッケル粒
子シエリットＣ（シエリット社 製商品名） このようにして得られた比較例７〜１０の組成物を実施
例８〜１０と同様の条件で加硫し、それら試料の機械的
性質と導電特性を測定した。その結果を第３表に併せて
示す。

第３表 硬さ　　　７４７０　７８７０５２５１　５２引張強さ
、ＫＰｆΔ−”　　２５　５０　２２　　２５　１３　
１５　　１５伸−び、％　　　　１５０　１８０　１５
０　１＜Ｓｏ　　１５０　１１０　１００引裂強さ、Ｋ
ｐｆΔ−５７５５４５３ 比重　　＆２８五２９五２８五２８五２９工２９　＆２
９反発弾性、％　　　５５　５４　５７　　５８　５５
　３１　　５０体積抵抗率Ω−３５ＡＸ１０８８Ｘ１０
１Ｘ１０１２０　　＃　　ｍ　　　ｏｓ表面抵抗　Ω　
　α１５（Ｌ２０　α１５５〜６　曽　曽　　１００に
Ω第３表から明らかなように、導電性粒子として従来の
ニッケル粒子を使用したものに比べて本発明のニッケル
被覆ニッケル粉を使用したものは、シリコーンゴムの機
械的特性、ゴム弾性に優れ低い体積抵抗率が得られてい
る。

次に上述の加硫したシートを２００’Ｃで２４時間処理
した後の導電特性（体積抵抗率、Ω・ｃ！ｒ１）を測定
した。その結果は第４表に示すとおりである。

表　　４ 〔発明の効果〕 以上の実施例からも明らかなように本発明のニッケル被
覆ニッケル粉を含む導電性組成物は９、ニッケル粉の低
い充填量で導電特性に優れ、しかも高温高湿においても
その導電特性の経時変化が少ないものである。ざらに、
ベース樹脂やゴムの種類により導電性インク、導電性プ
ラスチック、導電性接着剤、導電性ゴムなど広範囲の応
月が可能であるので、電気接点材料や電磁波シールド材
料として非常に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１〜３及び比較例１〜３、第２図は実施
例４〜６及び比較例４〜乙の導電性粒子の充填率と体積
抵抗率の関係を示すグラフである。 Ｏ実施例の値 Δ　比較例の値

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、プラスチックまたはゴムにニッケル被覆ニッケル粉
   を配合してなることを特徴とする導電性組成物。 ２、ニッケル被覆ニッケル粉のニッケル被覆率が、１０
   〜７０重量％である、特許請求の範囲第１項記載の導電
   性組成物。 ３、ニッケル被覆ニッケル粉のニッケル被覆率が、５０
   〜６０重量％である、特許請求の範囲第２項記載の導電
   性組成物。 ４、ニッケル被覆ニッケル粉が化学めつき法によつて製
   造されたものである、特許請求の範囲第１項乃至第５項
   記載の導電性組成物。 ５、ニッケル被覆ニッケル粉が電気めつき法によつて製
   造されたものである、特許請求の範囲第１項乃至第３項
   記載の導電性組成物。