JPS63277279A - 導電性樹脂組成物 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、導電性、特に高温に、１３ける導電性の経時
安定性に優れた、信頼性の高い導電性樹脂組成物に関す
る。

（従来の技術） 従来より、熱可塑性樹脂に導電性繊維を配合して導電性
樹脂組成物とし、該組成物は導電性樹脂成形品に利用さ
れてきた。　これらには多くの場合炭素系の導電性繊維
が配合されてきたが、その用途は静電気防止が主で、近
年問題となっている電磁波シールドに対して導電性が低
くあまり有効でない。　そこで電磁波シールド用には金
属系の導電性繊維を使用して導電性を向上させることが
行われてきた。

しかし、金属系の導電性繊維（以下金属ｍＭという）を
配合すると比重が大きくなり、樹脂がもつ本来の特性を
犬２！　＜　ｆｊなうという問題があり、その配合最を
最小限にすることが要求されている。

ところが金属繊維の配合間を減少させると、導電性が低
下し、また使用環境に大きな制約を受１プる。

寸なわら、使用する樹脂と金１４繊維とに熱膨張の差が
あるため、高温になると導電性が劣化づる問題が生ずる
。　そのため、現状では金属ｍｕの配合Ｍを多くして導
電性の低下・劣化を防止し、かつ使用環境を限定づ”る
ことによって実用化されている。　そのように、従来の
金属繊維の導電性樹脂組成物は用途に制約があり、かつ
特性も不安定で信頼性も低いという問題があった。

また、低融点金属を樹脂と混合して導電性樹脂組成物と
することは知られているが、低融点金属は樹脂との密着
性が悪くて分離するので、樹脂の物性を低下させ、また
射出成形機で材料の色替えの際の空行ては、低融点金属
のみが飛散する等成形加工の作業、［極めて危険である
という問題があった。　さらに、金属繊維は成形前の乾
燥等によって、゛その表面に酸化膜が発生し、金属Ｉｌ
ｌが腐食し、その結果導電性が劣化するという問題もあ
った。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもの
で、導電性繊維とＩＩ？１性繊維とが低融点金属を介し
て強固な結合をもち、高温においても導電性が劣化せず
に導電性の経時安定性に優れ、成形加工時においても樹
脂と低融点金属とが分離・飛散することがなく、また樹
脂の物性が低下することのない信頼性の高い導電性樹脂
組成物を提供するものである。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、上記の目的を達成しようと鋭意研究を重ねた
結果、導電性ｌ繊維と金属粉末と低融点金３とを併用し
、それにフラックスおよびリン系酸化防止剤を配合する
ことによって、高温においても導電性が低下せずに導電
性の経時安定性に優れ、成形加工時においても樹脂と低
融点金属との分離・飛散などがなく成形作業性が向ｔし
た信頼性の高い導電性樹脂組成物が得られることを見い
だし、本発明を完成したものである。　すなわち、本発
明は、 （Ａ）導電性繊維、（Ｂ）金属粉末、（Ｃ）低融点金属
及び（Ｄ）フラックスからなる導電性充填材の表面に（
Ｅ）リン系酸化防止剤を含む（Ｆ）熱可塑性樹脂を被覆
形成一体化し、ペレット状に切断してなることを特徴と
する導電性樹脂組成物である。　そして導電性繊維が長
Ｉｉ維状の金属繊維、表面に金属層をｈする無機又は有
機ｌ１ｉＮである。　低融点金属は一般半田、低温半田
、高温半田など、フラックスは有機酸系又は樹脂系のも
の、またリン系酸化防止剤は後述する構造式を有するも
のを配合した導電性樹脂組成物である。

本発明に用いる＜Ａ）導電性繊維としては、長繊維状の
ものが好ましく、銅ｍＮ、銅合金繊維、ステンレスｍ雑
、アルミニウムＩＩＭ、ニッケル繊Ｎ等の金Ｉｉｉ！ａ
帷、また銅、アルミニウム、ニッケル等の金属層を有す
る有機若しくは無機の繊維、等が挙げられる。　導電性
繊維の径は８〜１００ｔｌｌｌｌ程度が好ましく、また
　１００〜ｉ０．０００本収束したものを用いる。　導
電性繊維の配合恐１よ、全体の組成物に対して５〜８０
重８％含有することが望ましい。　　５重優％未満では
導電性が低く、また８０ｉ＄ｉ［％を超えると組成物の
流動性、樹脂の物性が低下し・好ましくないからである
。

本発明に用いる（Ｂ）金属粉末とＬ７ては、金属の粉末
で後記の低融点金属と融着するものであればＪ：り特に
制限はない。　具体的なものとしては銅扮宋、黄銅粉末
、ニッケル粉末、アルミニウム粉末、亜鉛粉末、錫粉末
等が挙げられ、これらは１種で又は２種以上混合して用
いる。　金属粉末の粒径は通常１〜１０μｌが望ましい
。　　１μｍ未満では分散が不充分となり、また１０μ
ｍを超えると物性が低下し好ま１ノくない。　配合割合
は、使用する導電性繊維、低融点金属、樹脂等によって
異なるが、導電性繊維に対して１〜２０重量％の割合で
含有することが望ましい。　配合めが１重饅％未満では
導電性に効果なく、また２０重団％を超えると樹脂の物
性が低下し好ましくない。　金属粉末の配合方法は特に
限定はないが通常樹脂に配合しておくことが望ましい。

本発明に用いる（Ｃ）低融点金属としては、Ｓｎ又はＳ
ｎ−Ｐｂを主成分と１６一般半田合金、Ｓｎ　−Ｐｂ　
−Ｃｄ　−Ａｇ−Ｚｒｌを主成分とする高温半田合金、
史にはＳｎ　−Ｐｂ　−Ｃｄ−Ｂｉを主成分とする低温
半田合金等が挙げられる。　これらの低融点金属は繊維
状、粒状、棒状、線状のいずれでもよく、特にその形状
に限定されるものではない。　また低融点金属の使用は
、導電性繊維の束の内にｔ１４ｉＮ状の低融点金属を収
束させる、導電性繊維の表面を低融点金属で被覆したも
のを収束させる、また束にした導電性繊維全体を低融点
金属で被覆する、或いは導電性繊維の表面に粒状の低融
点金属をまぶして付着させる等、いずれでもよく、導電
性ｌＧ１１ｌｔと低融点金属が一緒に収束されておれば
よい。　低融点金属は、導電性充填材を被覆する熱可塑
性樹脂の成形加工温度と適合づ−るように選択すること
が望ましい。　また、射出成形機の加熱シリンダーの最
も温度の高い部分で選択することが望ましい。　低融点
金属の配合割合は、導電性繊維と金属粉末とを結合、被
覆するに充分な量、すなわち導電性繊維に対して５〜３
０重沿％伍含有することが好ましい。　含有量が５重Ｍ
％未満では、導電性Ｉ繊維と金属粉末とを結合、被覆さ
せることが不充分で導電性が低下し、また３０重邑％を
超えると低融点金属のみが遊離し又樹脂の物性が低下し
、好ましくない。

本発明に用いる（Ｄ）７ラツクスとしては、有機酸系や
樹脂系のフラックスが好ましく、具体的には有機酸系の
ステアリン酸、乳酸、オレイン酸、グルタミン酸等、樹
脂系のロジン、活性ロジン等が挙げられ、これらは１種
で又は２種以上混合して使用する。　フラックスのうち
でもハロゲンやアミン系のものは導電性！繊維、金属粉
末、金型等を腐食させるので、その使用は好ましくない
。

フラックスの配合割合は、低融点合金に対し０．１〜５
重肴であることが望ましい。含有分が０．１＠憬％未満
では導電性繊維、金属粉末の半田ぬれ性に効果なく、ま
た５重量％を超えると樹脂の物性が低下し、また金型の
腐食・汚れの原因となり好ましくない。　このフラック
スは、通常、低融点金属に充填させておくことが望まし
い。

本発明に用いる（Ｅ）リン系酸化防止剤としては次の構
造式のものが挙げられ、これらは１種又は２種以上混合
して使用することができる。

（三光化学社、商品名） ＭＡＲＫ　　ＰＥＰ２４ ＭＡＲＫ　　ＰＥＰ３６ ＭＡＲＫ　　３２９Ｋ ＭＡＲＫ　　１１７８ Ｒ＝Ｃ，２〜Ｃｐｓのアルキル基 （以」、７デ力アーガス社製、商品名）　　　　ＭＡＲ
Ｋ　　１５００リン系酸化防止剤の配合量は、熱可塑性
樹脂に対して０．１〜５重量％の割合で含有することが
望ましい。　配合量が０，１重量％未満では導電性ｍｔ
ａや金属粉末の酸化膜除去に不十分で、導電性繊維、金
属粉末の半田ぬれ性が悪く、また５重量％を超えると樹
脂の熱変形温度が下がる等、物性が低下し好ましくない
。　リン系酸化防止剤は通常熱可塑性樹脂に配合してお
くことが望ましい。

本発明に用いる（Ｆ）熱可塑性樹脂としては、ポリプロ
ピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ボリスヂレフ樹脂、ア
クリロニトリル・ブタジェン・スチレン樹脂、変性ポリ
フェニレンオキサイド樹脂、ポリブチレンテレフタレー
ト樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ
エーテルイミド樹脂等が挙げられ、これらは１種又は２
種以上混合して使用する。

以下図面を参照して、本発明の導電性樹脂組成物の製造
を説明する。

第１図（ａ　）〜（ｄ　）は環１！Ｉｌｔ状の導電性繊
維と低融点金属を集合させた導電性充填材の見取図であ
る。　すなわち第１図（ａ　）に示寸ように導電性ｍ維
２の束の中にフラックスを含有する繊維状の低融点金属
３を一定数の本数加えて収束させて導電性充填材１とす
る。　そのほか、第１図（ｂ）のように導電性ｍＭ２の
表面に低融点金属３を被覆したものを収束させたり１、
第１図（Ｃ）のように束にした導電性ｌ！帷２全体を低
融点金属３で被覆したり、また第１図（ｄ　）のように
１ｍ性ＪＩｉ維２の表面に粒状の低融点金属３を付着集
合させたりして、導電性充填材上とする。　第１図（イ
）〜（ニ）は、この導電性充填材１９表面に、金属粉末
５とリン系酸化防止剤を含有した熱可塑性樹脂層４を被
覆形成し切断したペレット１０の断面図である。　ペレ
ット１０を示す第１図（イ）〜（ニ）は、導電性繊維と
低融点金属とを集合させた第１図＜ａ　＞〜（ｄ　”）
の導電性充填材１にそれぞれ対応させて示したものであ
る。　ベレフ］−１０は通常その断面が円形であるが、
偏平、その他のものでも良く、特に形状に制限されるも
のではない。

ベレッｌ−ば、第２図に示したように、第１図（ａ）−
・（ｄ　）に集合させた導電性充填材１１を押出機１２
のダイス１３を通して導電性充填材１１の表面に金属粉
末５およびリン系酸化防止剤を含む熱可塑性樹脂１４を
被覆珍成一体化し、次いでカッティング１５を行って、
ペレット１６とする。ペレットの製造工程は連続的に行
うことが経済的に有利であるが、必ずしも連続的でなく
バッチ方式で！！清してｂよい。

こうして製造された導電性樹脂組成物は低融点金属の融
点以上の温度で射出成形して成形品とし、電磁波シール
ドを必要とする電子機器、計測義器、通信機器等のハウ
ジングや部品として使用することができる。

（作用） 本発明によれば、導電性繊維、金属粉末、低融点金属、
フラックス、リン系酸化防止剤および熱可塑性樹脂は、
次のように作用し、優れた導電性が得られる。

すなわち、導電性樹脂組成物は射出成形機の加熱シリン
ダー内において、導電性繊維および金属粉末が熱可塑性
樹脂に分散し、金型内に注入冷却固化する過程において
、低融点金属が融ｔプて導電性繊維と融着結合し、導電
性ｍ緒と導電性繊維とが低融点金属によって融着して網
目状態となり、そのまま冷却固化する。　この場合、金
属粉末が導電性ｗ４帷と導電性繊維との仲立らを行い、
低融点金属との結合を容易かつ強固にする。　つまり、
導電性繊維間が離れている場合でも、その間に金属粉末
があれば、金属粉末を介して低融点金属で融着結合する
ことができる。　次に、導電性繊維と金属粉末と低融点
金属とが融着する際、製造工程中や乾燥時に形成された
５ｓ電性ｌ１１Ｍと金属粉末の酸化膜が、リン系酸化防
止剤の還元作用によって除去され、フラックスによって
導電性ｌ！雑および金属粉末にぬれ性が付与されるため
に、導電性Ｕ＆帷と金属粉末と低融点金属が強固に網目
状態を形成する。　もし、導電性繊維と金属粉末に酸化
膜が残っていたり、導電性繊維のぬれ性が悪いと、導電
性繊維のｒｒＪ４蝕や低融点金属の遊離が起こり、樹脂
の物性を低下させ、また導電性も悪くなる。

導電性繊維と導電性繊維が低融点金属と強固に結合して
網目状態となることによって、導電性が著しく向上し、
かつ樹脂の物性を損なうことがなくなる。　このことは
成形品の樹脂分を溶剤で溶かしてみると導電性繊維と金
属粉末と低融点金属の結合した網目状態を確認すること
ができる。　このような導電性の向上によって導電性繊
維の配合量を低減できるし、また低融点金属の分離や飛
散がなくなり、作業上安全となる。

（実施例） 次に本発明を実施例によって説明する。

実施例 直径約５０μｍの長尺の銅ｍ雑３００本と、フラックス
２重Ｍ％を含有する直径約３００μｌの長尺の低融点金
ｆｉ（Ｓｎ６０％、Ｐｂ４０％）　１本トヲ集合させた
導電性充填材の表面に、粒径５μ僧の銅粉末５重鎖％と
ＭＡＲＫ　　ＰＥＰ２４（アデカアーガス化学社製、リ
ン系酸化防止剤商品名）２ｍｍ％とを含有するタフレッ
クス４１０（三菱モンサント化成社製ＡＢＳ樹脂、商品
名）を押出機のダイスを通して被覆形成一体化し、冷却
後切断して直径３ＩｌｌＩ１１．長さ６ｍｍの導電性樹
脂組成物を製造した。　この組成物を用いて低融点金属
の融点以上の温度で射出成形を行い成形品を得た。　こ
の成形品について体積抵抗率、ＭｆＢ波シールド効果お
よび機械的強度の試験を行ったのでその結果を第１表に
示した。　成形品は８０℃で３０００時間の環境試験後
においても、体積抵抗率、電磁波シールド効果とも劣化
せず、また、機械的強度も初期値の８０％以上保持して
おり、本発明の極めて顕著な効果が確認された。

比較例 実施例において、銅粉末、低融点金属、フラックスおよ
びリン系酸化防止剤を除いた以外すべて実施例と同一に
１ノで直径３Ｉｌｌ１１、長さ６　ｉｎの導電性樹脂組
成物を製造した。　また同様にして成形品を得、実施例
と同様な諸試験を行ったのでその結果を第１表に示した
。

第１表 組成の○印は成分があることを示す １；１：アデカアーガス化学社製、商品名＊２　：三菱
モンサンド社製、ＡＢＳ樹脂商品名第　１　表（つづき
） ［発明の効果］ 以上の説明および第１表からも明らかなように、本発明
の導電性樹脂組成物は、導電性１１Ｎと金属粉末と低融
点金属を併用し、かつフラックスとリン系酸化防止剤を
配合したことによって、導電性繊維のぬれ性が良好とな
り導電性繊Ｎ同士が低融点金属によって強固に結合され
て、高温における環境変化にも導電性が低下することな
く、シールド効果の経時安定性に優れている。　また導
電性が優れていることから、導電性充填材の充填聞を低
減することが可能であり、更に樹脂の本来の物性を保持
することができる。　低融点金属が導電性繊維と強固に
結合したことによって、低融点金属の分離や飛散がなく
安全となり、成形加工性が向・よした。　この導電性樹
脂組成物を用いた本発明の成形品を電子機器、計測機器
、通信ｉ器等に使用すれば極めて高い信頼性を付与する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ　）ないしくｄ　）は本発明における導電ｆ
１充填材を承す斜視図、第１図（イ）ないしく二）は本
発明の導電性樹脂組成物（ペレット）の断面図、第２図
は本発明の導電性樹脂組成物の製造工程を説明するため
の概念図である。 １．１１・・・導電付充填材、　２・・・導電性繊維、
３・・・低融点金属、　４，１４・・・熱可塑性樹脂、
５・・・金属粉末、−１０，１６・・・ペレット。 図面の浄シ゛

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　（Ａ）導電性繊維、（Ｂ）金属粉末、（Ｃ）低融点
   金属及び（Ｄ）フラックスからなる導電性充填材の表面
   に（Ｅ）リン系酸化防止剤を含む（Ｆ）熱可塑性樹脂を
   被覆形成一体化し、ペレット状に切断してなることを特
   徴とする導電性樹脂組成物。 ２　導電性繊維が、長繊維状の銅繊維、銅合金繊維、ス
   テンレス繊維、アルミニウム繊維、ニッケル繊維、表面
   に金属層を有する有機繊維、又は無機繊維である特許請
   求の範囲第１項記載の導電性樹脂組成物。 ３　金属粉末が、銅粉末、黄銅粉末、ニッケル粉末、ア
   ルミニウム粉末、亜鉛粉末又は錫粉末である特許請求の
   範囲第１項又は第２項記載の導電性樹脂組成物。 ４　低融点金属が、Ｓｎ若しくはＳｎ−Ｐｂを主成分と
   する半田合金、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｃｄ−Ａｇ−Ｚｎを主成分
   とする高温半田合金、又はＳｎ−Ｐｂ−Ｃｄ−Ｂｉを主
   成分とする低温半田合金である特許請求の範囲第１項な
   いし第３項いずれか記載の導電性樹脂組成物。 ５　フラックスが、ステアリン酸、乳酸、オレイン酸、
   グルタミン酸、ロジン又は活性ロジンである特許請求の
   範囲第１項ないし第４項いずれか記載の導電性樹脂組成
   物。 ６　導電性繊維が、組成物全体に対して５〜８０重量％
   の割合で含有する特許請求の範囲１項ないし第５項いず
   れか記載の導電性樹脂組成物。 ７　低融点金属が、導電性繊維に対して５〜３０重量％
   の割合で含有する特許請求の範囲第１項ないし第６項い
   ずれか記載の導電性樹脂組成物。 ８　フラックスが、低融点金属に対して０．１〜５重量
   ％の割合で含有する特許請求の範囲第１項ないし第７項
   いずれか記載の導電性樹脂組成物。 ９　リン系酸化防止剤が、熱可塑性樹脂に対して０．１
   〜５重量％の割合で含有する特許請求の範囲第１項ない
   し第８項いずれか記載の導電性樹脂組成物。