JPS6346258A - 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】 ［技術分野］ 本発明は、導電フィラーとして金属繊維と導電性被膜を
有する無機鉱物繊維との双方を含有し、電磁シールドな
いし帯電防止効果を有する導電性樹脂組成物に関する。

［従来技術と問題点］ 一般に、プラスチックはｌＯ／ＵΩ・ａｍ以上の比抵抗
を有する絶縁体であり、このため帯電し易く、また、静
電気の放電により人体に不快感を与える問題がある。ま
た最近、ＩＣ，ＬＳＩ等の電気的に精密な部材が広範に
用いられているが、これらを製造、保管する過程で静電
気や外部の電磁波がこれら部材に影響し、誤動作の要因
になることが指摘されている。この防止対策として該部
材に用いられている樹脂を導電化して電磁シールドし、
あるいは帯電防止することが行なわれている。

樹脂を導電化する方法の一つとして導電フィラーを樹脂
中に混合する方法がある。導電フィラーとしては、従来
、カーボン、金属粉末ないし金属繊維あるいは各種酸化
物の粉末が用いられている。これらの導電フィラーのう
ち金属粉体や金属繊維は最も導電性が高いが、比重も大
きく、樹脂に必要量混入すると樹脂組成物全体の比重が
増し、また該組成物の強度も低下する問題がある。

一方、カーボンは比重が小さく、また比較的少ない混合
量で樹脂組成物を導電化できるが、電磁シールド用に適
する高い導電性を得るまでには至らず、しかも樹脂の種
類によっては分散性が劣る。また、その他の酸化物は導
電性が低く、樹脂に混入した場合その比抵抗は１０３０
ｃｍ以上であり、帯電防止程度の導電性を有するに止ま
る。

次に、導電フィラーの形状は、球状よりも繊維状のもの
がフィラーの含有量を少なくしても樹脂を導電化し易い
利点がある。繊維状の導電フィラーとしては、従来、Ｃ
ｕ繊維、ステンレス鋼繊維、カーボン繊維が知られてい
るが、これらのうちステンレス鋼繊維が一般に良く用い
られている。ステンレスｍ繊維は、高い導電性と極めて
大きなアスペクト比とのために非常に少１誹の添加睦で
樹脂を導電化できる利点を有しており、例えば、１〜３
重量％の混合量で帯電防止に必要な１０３〜１０　　Ω
１０の導電性を生じ、７〜２０重量％混合すると電磁シ
ールドに必要なｌＯ〜１０−２Ω／口の導電性を生じる
ようになる。ところがステンレス鋼繊維は大きなアスペ
クト比のため樹脂と混合する際に折損し易い、またステ
ンレス鋼繊維は長い繊維を切断して短繊維とするために
１ｍｍ以下の繊維粉末にすることが困難である。このた
めステンレス鋼繊維を用いて導電化された樹脂組成物は
導電性が不均一になる欠点がある。

Ｅ問題解決についての知見］ 本発明者は、樹脂に導電フィラーを充填して導電性樹脂
組成物を製造する際、金属繊維と導電性被覆を有する鉱
物繊維とを同時に混合することにより、混合量が少なく
ても導電性が高く、かつ軽量な導電性樹脂組成物を得ら
れることを見出した。

［発明の構成］ 本発明によれば、樹脂中に、金属繊維を１〜２０重量％
、導電被覆を有する％ｌｌ鉱物繊維を５〜４０１（￥％
金含有ることを特徴とする導電性樹脂組成物が提供され
る。

また、その好適な実施態様として、（イ）上記金属繊維
としてステンレス鋼繊維を　１−１０東績％、１記無機
鉱物繊維として繊維状Ｎｉ被覆ワラストナイトまたはＮ
ｉ被覆非晶質鉱物繊維を５〜３０重量％含有する導電性
樹脂組成物、（ロ）上記無機鉱物繊維が、アンチモンを
ドープした酸化スズ被膜を有するワラストナイトあるい
は７ンチモンをドープした酸化スズ被膜を有する非晶質
鉱物繊維である導電性樹脂組成物、（ハ）上記金属繊維
は、ｍａｔ長が１ｘｌＯｍｍ、繊維径が２〜５０ｇｍで
ある導電性樹脂組成物が提供される。

本発明において、樹脂に混入される金属繊維としては、
ステンレス５ｔｕａ＊、銅繊維、およびアルミニウムｉ
ａ誰を用いることができ、比重、導電性、製品コストな
どの関係からステンレス鋼繊維が好適に用いられる。

上記金属繊維は、繊維長が１〜１０ｍｍ、好ましくは２
〜７ｍｍ、繊維径が２〜５０μｍ、好ましくは４〜３０
ｇｍであるもの良い、上記繊維長がｉｎｍより短いと、
樹脂中への金属繊維の充填量が多くなる。また１０ｍｍ
より長いと、樹脂との混合が不均一となるばかりでなく
折れやすくなる。上記ｍ雄径が２１Ｌｍより小さいと　
ｉａ維強度が低下し、樹脂との混合の際にズれやすくな
る。

繊維径が５０４ｍを越えると７スペクト比が小さくなり
、樹脂中での導電性能の低下が見られる。

次に、導電被覆を有する無機鉱物繊維としては、基体の
無機鉱物繊維がワラストナイト（珪灰石）あるいは人工
の非晶質無機繊維であり、導電被膜としてＮｉ被覆、酸
化スズ被膜、アンチモンをドープした酸化スズ被膜を有
するもの等が好適に用いられる。

ワラストナイト（ＣａＯ・Ｓ　ｉ　０２）は自然に産出
するメタケイ酸カルシウムであり、５ｉ０２とＣａＯが
略等に含まれる白色度の高い針状結晶を有し、繊維状の
ものが得られる０通常のワラストナイトの長さは、１０
０４ｍであり、アスペクト比は３０〜４０であるので、
樹脂に混錬する際、分散性が良い。

ワラストナイトの表面にＮｉを被覆するには通常、無電
解メツキにより行なわれる。即ち、ワラストナイトをＰ
ｄ等で活性化した後にＮｉ塩水溶液中に分散させ、これ
にヒドラジン等の還元剤を添加すると、ワラストナイト
表面にＮＬが還元して沈着する。Ｎｉ被覆量はワラスト
ナイトに対して５〜７０重量％が好適である。５重縁％
未満であるとワラストナイト表面を充分均一に被覆でき
ず、また７０重量％以上になると繊維全体の比重が増し
、好ましくない。

ワラストナイトの表面に酸化スズを被覆するには、アル
カリ熱水中に該ワラストナイトを浸漬分散させ、これに
塩化スズを塩酸溶液に溶解した液を滴下して中和し、洗
ｂ、乾燥、焼成するか、或はワラストナイトをスズアル
コキシドに浸漬し、乾燥、焼成すれば良い。

また、酸化スズ中にアンチモンをドープするには上記ア
ルカリ熱水中に塩化スズと同時に塩化アンチモンを滴下
すれば良い。

酸化スズのワラストナイトに対する被覆量は５〜６０重
璧％、好ましくは２０〜５０１１１）％である。

また上記酸化スズにアンチモンをドープすることにより
導電性を一層向ヒさせることが出来る。

アンチモンの添加量は酸化スズに対して１〜２０重量％
、好ましくは５〜１５重湯％である。

尚、酸化スズ被覆を設ける場合にはワラストナイト中に
まれでいる酸化鉄の含有量はｌ改９％未満が好ましい。

次に、上記無機鉱物繊維としては特願昭６１−３１８７
４号に記載される非晶質鉱物繊維を用いることが出来る
。該鉱物繊維は、ＳｉＯ，；３５〜４５％、Ａ　ｌ　２
０３　　；　１０〜２０％、ＣａＯ；３０〜４０％、Ｍ
ｇ０．１０％以下の組成（東欧％）を有し、比重が２．
７、白〜灰白色の繊維状組成物である。

該無機鉱物繊維にＮｉ被覆あるいは酸化スズ被覆を設け
るには、上記ワラストナイトと同様に行えば良い、該無
機鉱物繊維のＮｉ被覆値、酸化スズ被ＷＩには夫々ワラ
ストナイトの場合と同着である。

一ヒ記導電被覆を有する無機鉱物繊維は、繊ｌａ長が１
０〜５００４ｍ、繊１１１Ｐ４が１〜５０＃Ｌｍのもの
が好適である。繊維長が１０μｍより短いと樹脂中への
ａ雑の充填量が増大する。また繊維長が、５００ｐｍよ
り長いと樹脂との混合の際、折れやすくなり、得られた
導電性樹脂の導電性は局部的な不均一を生じる。ａｍ径
が１μｍより小さいと、樹脂の強度が低下する。また繊
維径が５０μｍより大きいと７スペクト比が１０未満と
なり導電性情が低下する。

ヒ記金ｒ、ｇｍｍおよび導電被覆を有する無機鉱物繊維
を樹脂に含有させるには、これらの繊維を樹脂全体に均
一に混合してもよく、或は、塗料に混合し、該塗料を樹
脂表面に塗布することにより導電性を発揮させるように
してもよい０例えば、これらの繊維を樹脂に添加混合す
る場合には、約ｌＯＯ〜２００℃に加熱した樹脂にこれ
らの繊維を加えて、二本ロール等を用いて混練すれば良
い、また射出成形することも可渣である。また、樹脂の
表面に一ヒ記繊維を混合した塗料を塗布するには、上記
繊維を有機塗料に添加してホモミキサー、デイスパー等
を用いて上記繊維を塗料中に分散させた後、これを樹脂
表面に塗布すれば良い。

上記樹脂の種類は格別制限されず、例えば、フェノール
ホルムアルデヒド樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂、メ
ラミンホルムアルデヒド樹脂、酢酸ビニル樹脂、塩化ビ
ニル樹脂、酢酸ビニル塩化ビニル樹脂、スチレン樹脂、
アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂
、アルキッド樹脂、ケイ素樹脂、フッ素樹脂、など各種
の樹脂を用いることができる。

上記繊維の混合１誹は夫々、金属繊維１〜２０重１５％
、導゛屯被覆を有する無機鉱物ｍ維５〜４０重；轟％が
好適である。特に、」−記金属繊維としてステンレス鋼
ｕＩｉｍを用いる場合には、該ステンレス鋼繊維を１−
１０重ψ％、−上記無機鉱物繊維として繊維状Ｎｉ被覆
ワラストナイトまたはＮｉ被覆非晶質鉱物繊維を用いる
場合には、これらｍ維を５〜３０重量％混合するのが良
い、ステンレス鋼繊維の７スペクト比は通常の金属繊維
（例えばヒビリ振動法によるもの）の７スペクト比（１
０〜６０）に比べ２００〜４００と極めて大きく、この
ため形状効果から少ない充＠量で全体的な導電性が得ら
れる。

一般には金属繊維は高導電性を有し、かつ樹脂に充填し
た場合に互いに接触し易く、比較的少量で樹脂を導電化
できるが、分散ムラを生じ易く、また比重が大きいため
樹脂組成物を軽量化するうえで不都合である。他方、上
記導電性無機鉱物繊維は軽賃であり、かつ分散性に優れ
るので、金属繊維と併用した場合、金属繊維の分散ムラ
を補い、局部的な導電性の不均一を防上することがでさ
、樹脂組へ゛物全体の導゛市性の向ヒと軽量化を図るこ
とができる。

［発明の効果］ 本発明の導電性樹脂組成物は次の利点を有する。

イ、ステンレス鋼１ｍ雄等の高導電性を有する金属繊維
が含有されているので導電フィラー全体として含有場が
比較的少なくても良好な導“１Ｌ性を有することができ
る。他方、分散性に優れる無機鉱物繊維が含有されてい
るので樹脂全体の局部的な導、し性の不均一が解消され
、帯電防ＩＦ効果、電磁シールド効果が向上する。

口、上記樹脂組成物は金属繊維のみ有する従来の樹脂組
成物より軽量化することができる。

ハ０本発明の樹脂組成物は上記金属繊維および無機鉱物
ｒａｍを樹脂中に直接に混合して製造してもよく、また
塗料に混合して樹脂基板表面に塗布して製造してもよい
、このため本発明の樹脂組成物は各種の用途に応じて幅
広く使用することができ、また製造も容易である。

ニ９本発明の樹脂組成物に含有される無機鉱物繊維は樹
脂中に良く分散し、樹脂を補強する効果を有するので、
組成物全体の強度が大きい。

［実施例および比較例］ 実施例　ｌ ワラストナイトｓａｍ　（長さ１１００ｐ、アスペクト
比３０〜４０）２５ｇを、塩化パラジウム水溶液３文中
に分散させ、パラジウムによる触媒活性化を行なった後
に、硫酸ニッケル水溶液中で硫酸ヒドラジンによる化学
メツキを行ない、Ｎｉ被ｇをワラストナイト表面に形成
した−　ｒｔ　Ｎ　ｉ被覆ワラストナイトＨＩＡ維とス
テンレス鋼繊維（長さ５．０腸謙、径３０ｇｍ、アスペ
クト比１６７）とを塩化ビニル樹脂（三菱モンサンド社
製）に夫々所定量添加し、二本ロールを用いて１４５℃
の温度で１０分間混練した後、１７０℃の温度で厚さ１
ｍｍのシートを製造した。このシートに電極幅５　ｍ　
ｍ　、電極間隔２ｍｍの間隔で２０箇所の測定点を設は
表面抵抗を測定した。この結果を第１表に示す。

実施例　２ 非晶質錫物繊維（日本セメント社製アサノＣＭＦ長さ１
５０．ｍ、アスペクト比３Ｇ）１ｋｇを、０．９屯着％
の塩酸水溶液３０文中に分散させ、４０”Ｏで１時間攪
拌し、表面を溶出させた。引続き、炉別、乾燥を行ない
７０５ｇを回収した後、この＃ａ維１２Ｇｇを０．１ｇ
／ｆＬの塩化パラジウム水溶液３文中に分散させ、パラ
ジウムによる触媒活性化を行なった後に、硫酸ニッケル
水溶液中で硫酸ヒドラジンによる化学メツキを行ない、
Ｎｉ被膜を非晶質鉱物繊維表面に形成した。該Ｎｉ被覆
鉱物繊維とステンレス鋼線！ｌ（長さ２．５１騰、径１
０ｇｍ、アスペクト比２５０）とをアクリル塗料（アク
リル樹脂４０ｗｔ％、溶剤６０ｗｔ％）に所定に添加し
、ホモミキサーを用いて２０００ｒ、ｐ、　ｍで１５分
間混合し、塗料を製造した。この塗料をポリエステルシ
ート（７５ｍｍ厚）上に１５０１Ｌｍの厚さで塗布し、
乾燥後、実施例１と同様に表面抵抗を測定した。この結
果を第２表に示す。

第１表 第２表 実施例３ 実施例１のＮｉを３０玉量％被覆したワラストナイト繊
維と銅線Ｍ（長さ７ｍｍ　、繊維径４０終勝、アスペク
ト比１７５）とをポリエチレン樹ＩＩＩ（住友化学工業
袈スミ力センＦ４１２−１　）と、夫々所定量添加し、
２本ロールを用いて１２０℃の温度で５分間混練した後
、１７０℃の温度で厚さ１ｍｍのシートに成形した。

実施例１と同様に表面抵抗を測定した、この結果を第３
表に示す。

第３表 実施例４ 実施例１で用いたワラストナイト繊維粉末１００ｇを水
ｌ交に分散させ、これに６Ｎ１ｔ！酸水溶液３００ｍ１
にＳ　ｎ　Ｃｌ　４９０　ｇ　／　ｌと５ｂｃｚ３ｔ。

ｇ／文を溶解したものからなる溶液を、攪拌しながら２
時間かけて注入し、Ｓｂ含有のＳｎ　０２からなる被覆
層を形成させ次にろ別、洗浄し、大気中５００℃で２峙
間の焼成を行った。得られたｓｂ含有Ｓｎ　０２被覆の
ワラストナイト繊維粉末はワラストナイトに対するＳｎ
　０２被覆号が３５屯都％、Ｓｎ　０２に対するｓｂ含
有量が１１重量％であり、粉末の電気抵抗は９Ｘ１０１
Ωｃｍを示した。

この粉末と実施例１で用いたステンレス鋼繊維とをアク
リル塗料（アクリル樹脂４０ｗｔ％、溶剤６０ｗｔ％）
に所定埴添加し、ホモミキサーを用いて２０００　ｒ、
ｐ、ｍで１５分間混合し、塗料化した。

この塗料をポリエステルシート（７５層騰厚）−ヒに１
５０ｐｍの厚さで塗布し、実施例１と同様に表面抵抗を
測定した。この結果を第４表に示す。

第４表 比較例１ 実施例１で用１／ミテンレス鋼繊維を二本ロールで塩化
ビニル樹脂へ混練し、厚さ１ｍｍのシートを作成した。

このシートについて実施例１と同様の方法で表面抵抗を
測定し導電性の均一性を調べた。この結果を第５表に示
す。

第５表

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）樹脂中に、金属繊維を１〜２０重量％、導電被覆
   を有する無機鉱物繊維を５〜４０重量％含有することを
   特徴とする導電性樹脂組成物。
2. （２）上記金属繊維としてステンレス鋼繊維を１〜１０
   重量％、上記無機鉱物繊維として繊維状Ｎｉ被覆ワラス
   トナイトまたはＮｉ被覆非晶質鉱物繊維を５〜３０重量
   ％含有する特許請求の範囲第１項の導電性樹脂組成物。
3. （３）上記無機鉱物繊維が、アンチモンをドープした酸
   化スズ被膜を有するワラストナイトあるいはアンチモン
   をドープした酸化スズ被膜を有する非晶質鉱物繊維であ
   る特許請求の範囲第１項の導電性樹脂組成物。
4. （４）上記金属繊維は、繊維長が１〜１０ｍｍ、繊維径
   が２〜５０μｍ、アスペクト比（繊維長／繊維径）１０
   ０〜５００である特許請求の範囲第１項の導電性樹脂組
   成物。