JP2000265086A - 導電性塗料組成物とそれを用いた導電化処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、基体上に導電性インクを塗布し、
その後電解金属メッキ膜を形成するにあたり、金属メッ
キ膜と密着性の良好な導電性インク塗布膜を作製するこ
とを目的とする。 【構成】 上記課題は、導電剤、樹脂バインダー、及び
溶剤からなる体積固有抵抗が２．０×１０^−１Ωｃｍ以
下の導電性塗料組成物において、該溶剤の少なくとも５
０％以上がアミド系溶剤であり、且つ該樹脂バインダー
が該溶剤に溶解し得る樹脂で且つ非水溶性であることを
特徴とする導電性塗料組成物を用いて、非導電性基体上
に該導電性塗料を塗工した後、少なくとも該アミド系溶
剤が残存している状態で水性液で処理を行い、アミド系
溶剤を除去した後に該塗膜を乾燥させ、該塗面に金属膜
を電解メッキすることを特徴とする導電化処理方法によ
り達成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非導電性基材の導
電化処理に関し、特にプラスチックなどに導電性塗料を
塗装し、該塗面に導電性金属を電解メッキする非導電性
基材の導電化処理において、該導電性塗膜とメッキ金属
膜との密着性を改善することを目的にしたものである。
例えば、電子機器等から発生する電磁波をシールドする
のに有用な導電性基材を提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、エレクトロニクスの発達により、
各種の集積回路等を搭載した電子機器が急速に普及して
いる。ところが、このような電子機器で発生した電磁波
が他の機器の誤動作を引き起こしたり、逆に機器自身が
他から妨害を受けることがあるなど、いわゆる電磁波障
害の問題がクローズドアップされている。これまで、電
子機器のハウジングは導電性の板金製であったために、
発生した電磁波は板金製ハウジングに吸収されるので電
磁波障害の問題は認められなかった。しかしながら、半
導体の高集積化、プリント回路の多層化等を背景に電子
機器の小型化、軽量化等のニーズが高まり、量産化、コ
ストダウンのメリットが大きいプラスチック製のハウジ
ングが主流となっている。しかしながら、プラスチック
自体には導電性がないために電磁波にたいして遮蔽効果
がなく、電磁障害が生じるのである。それゆえ、プラス
チックハウジングには電磁波を遮蔽するために導電性を
付与せしめる必要がある。

【０００３】従来、電磁波を遮蔽するために上記プラス
チックに導電性を付与する方法としては、導電性プラス
チックの射出成形、Ｚｎ等の金属溶出技術による導電性
表面処理、銅やニッケルなどを分散させた導電性塗料の
塗装による導電性表面処理、アルミなどの真空蒸着法に
よる表面処理、銅やニッケル等の無電解メッキ法による
導電性表面処理が提案されているが、いずれも長所、短
所があり満足されるものはない。例えば、シールド効果
と言う観点からすれば、最高レベルの板金に匹敵するの
は、無電解メッキによる表面処理方法である。特に、Ｃ
Ｄ−ＲＯＭや高性能ＬＳＩを搭載するパソコンでは、製
品機能として最高のＥＭＩシールドレベルが要求される
ので無電解メッキ法を採用する必要がでてくる。一方、
このような金属メッキによる導電性表面処理は、シール
ド特性こそ高いレベルが得られるが、コストが高い上に
完成までの処理工程に１〜２時間を要するのであまり量
産向きとはいいがたい。

【０００４】一方、これらの問題点を改良する方法とし
て、例えば、特開昭６０−１１０８９３号明細書には、
プラスチック表面に、導電性塗料を塗装し、該塗面に導
電性金属を電解メッキすることによるプラスチックの導
電化処理方法が述べられている。この方法の特徴は導電
性塗膜と電解メッキ被膜とからなる複合膜によって導電
性（つまり電磁波の遮蔽）を付与せしめたところにあ
る。この方法は、無電解メッキ法に比べて、コストも安
く出来、且つ量産性に適した優れた方法である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法においても欠点がある。それは、導電性塗膜と電解金
属メッキ膜との密着性が劣ることである。これは重大な
欠点となる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
を達成するために鋭意研究を重ねてきた。従来、メッキ
金属膜と基材の密着性を上げる方法としては、無電解メ
ッキを例にすれば、ＡＢＳ重合体、及び耐衝撃性ポリ
スチレンのような２相多成分グラフト重合体、あるいは
部分的に結晶化したポリプロピレンのごとき特定の重合
体の場合にクロム酸を用いて重合体表面をエッチングす
ることにより表面積を大きくする方法、強いガス状酸
化剤、例えば熱ＳＯ２蒸気で重合体表面を変性する方
法、ヨーロッパ特許第０、０８１、１２９号明細書に
述べられているように、膨潤性付着核を形成する方法等
が有る。

【０００７】導電剤と樹脂と溶剤よりなる導電性塗料に
おいて、該導電性塗料の塗面と電解金属メッキ膜の密着
性に関しては、使用する導電剤と樹脂の種類の影響は当
然のことながらある。しかしながら、本発明者は、該導
電性塗料の導電性向上、あるいは耐性アップ、あるいは
基材と導電性塗料の密着性アップを目的に、使用する導
電剤と樹脂の範囲を広げられるようにするため、該導電
性塗料の塗工、乾燥過程において、導電性塗料の塗工表
面に微細なポーア（孔）をあけ、表面積をより大きくす
ることにより、密着性をあげることを目的とした。

【０００８】上記課題は、導電剤、樹脂バインダー、及
び溶剤からなる体積固有抵抗が２．０×１０^−１Ωｃｍ
以下の導電性塗料組成物において、該溶剤の少なくとも
５０％以上がアミド系溶剤であり、且つ該樹脂バインダ
ーが該溶剤に溶解し得る樹脂で且つ非水溶性であること
を特徴とする導電性塗料組成物を用いて、非導電性基体
上に該導電性塗料を塗工した後、少なくとも該アミド系
溶剤が残存している状態で水性液で処理を行い、アミド
系溶剤を除去した後に該塗膜を乾燥させ、該塗面に金属
膜を電解メッキすることを特徴とする導電化処理方法に
より達成される。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
導電性インクは、一般に導電性材料として、例えば銀、
ニッケル、銅、錫、ステンレス等の微粒子金属粉、ある
いは、導電性カーボンブラック、グラファイト等の非金
属粉、あるいはアルミ粉の表面を銀等でメッキした微粒
子複合型金属粉等が用いられており、これらの導電性材
料を有機や無機のバインダーに分散された状態で提供さ
れている。例えばこれらの多くはアチソン社からは提供
されている。このうち、金属粉を用いた導電性インクは
体積固有抵抗が１０^−３Ωｃｍオーダーと導電性が高く
本発明の目的に合ったものであるが原材料コストが高い
という欠点を有する。一方、導電性カーボンブラックや
グラファイト等を用いた導電性インクの場合、原材料コ
ストは安く、分散性が良好であるが、体積固有抵抗が一
般には１０^０〜１０^−１Ωｃｍオーダーと導電性が低い
欠点を有する。

【００１０】しかしながら、カーボン系導電性インクに
おいても、最近は、特開平７−３３８８３、特開平７−
５３８１３、特開平７−４１６０９、特開平１−１０１
３７３、特開昭６２−８８２６１、特開昭６２−８８２
６０、特開昭６４−５６７７７、特開昭５４−３６３４
３、特開昭６２−１９９６６３、特開昭６３−１２５５
８０、特開平１−１８４９０１、特開平２−２８４９６
８、特開平５−６５３６６、号明細書等に述べられてい
るごとく、導電性カーボンブラックとグラファイトの複
合系をバインダ中に分散した導電性インクを用いること
により、体積固有抵抗が１０^−２Ωｃｍオーダーの高導
電性が得られている。

【００１１】本発明者は、先ず、種々の公知の導電性イ
ンクを用いて、電解メッキが可能な表面抵抗は幾らであ
るかを調べた。その結果として、導電性インク層の表面
抵抗が１．０×１０^３Ω／□以下であれば、電解メッキ
法により、種々の金属メッキが可能であることを確認し
た。一方、表面抵抗の値は、導電性インクの膜厚に依存
する。

【００１２】一方、導電性インク層の膜厚はインク塗料
の原材料コストのみならず、塗工工程におけるコストに
も大きく影響し出来るだけ薄い方がよい。例えば、１０
^２Ω／□オーダーの表面抵抗（Ω／□）を１０μｍ以下
の膜厚で得ようとする場合には、体積固有抵抗が１０
^−２Ωｃｍオーダーの導電性インクを使用することが必
要であろう。このような観点から、導電性カーボンブラ
ックとグラファイトのカーボン複合型導電性インク材料
を用いることは特に好ましい。

【００１３】カーボン複合型導電性インクの高導電性
は、一般に平板粒子のグラファイトに３次元構造をもつ
カーボンを組み合わせることにより、グラファイトの平
板粒子相互のつながりを改善することにより発現される
と考えられている。

【００１４】導電性カーボンブラックとグラファイトの
複合型導電性インクに使用される導電性カーボンの具体
例としては、アセチレンブラック、ケッチェンブラッ
ク、ファーネストブラック等従来公知の導電性カーボン
の使用が可能であるが、導電性の観点から、ケッチェン
ブラックが特に好ましい。勿論、カーボンブラック粒子
の表面を金属で被覆した複合粒子の使用も可能であるこ
とはいうまでもない。また、グラファイトに関しては鱗
状黒鉛、土状黒鉛、膨張黒鉛、特殊処理黒鉛、▲か▼焼
コークス、薄片化粉末等の形で、日本黒鉛Ｋ．Ｋ．、エ
ス・イー・シーＫ．Ｋ．、日立粉末冶金Ｋ．Ｋ．、中越
黒鉛Ｋ．Ｋ．等から各種のグラファイトが市販されてお
り、いずれも使用可能であるが、鱗状黒鉛、薄片化黒
鉛、膨張黒鉛等の使用が特に好ましい。

【００１５】本発明において使用される金属あるいは非
金属微粒子導電性材料を有する導電性インク組成物に配
合されるバインダーとしては、従来公知の各種の有機バ
インダーが使用される。

【００１６】前記有機バインダーとしては、酸アミド溶
剤に可溶で非水溶性樹脂ならば熱可塑性、熱硬化性、電
磁放射線硬化性のいずれでもよい。例えば、ポリウレタ
ン、塩化ビニル／酢酸ビニル共重合体、ポリエステル、
ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタアクリレート、
ポリビニルブチラール、ポリビニルアセタール、酢酸セ
ルロース、エチレン／酢酸ビニル共重合体、フェノール
樹脂、メラミン樹脂等があげられるがこれらに限定され
るものではない。特に、ポリウレタン、ポリエステル、
ポリビニルブチラール、ポリアクリロニトリル、塩ビ／
酢ビ樹脂、酢酸セルロース等が好ましく使用される。ま
た２種以上の混合物として用いてもよい。更に、これら
の組成中には熱硬化剤や光硬化剤等を添加してもよい。

【００１７】アミド系溶剤の具体例としては、例えば
Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホル
ムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等があげられ
る。これらは２種以上組み合わせて使用することも出来
る。更に、これらアミド系溶剤にたいして、凝固用溶媒
として使用する水と相溶する溶剤であれば組み合わせて
使用することが出来る。例えば、アルコールやケトン系
溶剤から選択される。しかしながら、これら非アミド系
溶剤は５０％以下の押さえられことが好ましい。

【００１８】本発明において使用する導電性塗料組成物
には、前記の他に必要に応じて、レベリング剤、可塑
剤、分散剤、沈降防止剤、滑剤、マット剤等を添加して
もよい。また、本発明の導電性インク組成物は、前記成
分をボールミル、サンドミル、ビーズミル、２本ロー
ル、ペイントシェーカー等の通常の分散機により均一に
分散させることにより製造される。

【００１９】本発明の導電性塗料組成物を塗工する対象
となる非導電性基体としては、特に限定はなく、例え
ば、ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチ
レン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、メタアクリル樹脂、
ポリエチレンテレフタレート樹脂等の汎用プラスチッ
ク、ナイロン、ポリアセタール、ポリカーボネート、変
性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレー
ト、ＧＦ強化ポリエチレンテレフタレート、超高分子量
ポリエチレン等の汎用エンプラ、ポリサルフォン、ポリ
エーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポ
リアリレート、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリテ
トラフルオロエチレン等のスーパーエンプラ等があげら
れる。

【００２０】これら非導電性基体への塗布方法について
は、特に限定はなく、通常行われているスプレー法、刷
毛塗り法、浸漬法等でよいが、一般的には、操作の簡便
性や塗膜の均一性の点からスプレー法が好ましい。

【００２１】本発明の導電性塗料を塗布後、少なくても
アミド系溶剤を該塗工膜から完全に乾燥除去する前に、
水性液で該アミド系溶剤を置換させた後に塗膜を完全に
乾燥させることが好ましい。アミド系溶剤は、一般に沸
点が高く、且つ水と任意の割合で混ざり合う傾向があ
る。其れゆえ、アミド系溶剤が残存している塗膜を水処
理すると塗膜中のアミド系溶剤が水と置換される過程の
中でアミド系溶剤に溶解している、水に溶解しないバイ
ンダー樹脂が凝固し、塗膜表面い微細ポーアが開くもの
と推測される。これにより、電解金属メッキ時の金属膜
との密着性が非常に向上する。該塗膜の水処理に関して
は、通常、蒸気槽内に塗布膜をとうすか、あるいは水を
噴霧するなどの方式によりおこなわれる。接触時間は通
常１〜１０分、処理温度は０〜８０℃である。

【００２２】該導電性塗料層の塗布膜厚は、一般的に乾
燥膜厚で５〜１００μｍの範囲が好ましい。これ以上で
は無駄であり、またこれ以下では密着性が劣化する。特
に１０〜５０μｍが好ましい。

【００２３】成形品の表面層である導電性塗料層上に電
解メッキ法により、銅、ニッケル、銀、金、半田、ある
いは銅／ニッケルの多層、あるいは複合系などの金属メ
ッキをおこなう方法は従来からの公知の方法を使用出
来、これらに関しては種々の成書がある。（例えば、
「表面処理技術総覧」（株）技術資料センター、１９８
７／１２／２１初版、Ｐ２８１〜４２２）どの金属を電
解メッキにより設けるかは、本発明を何に利用するかに
よりことなるが、例えば、電磁波シールド部材として本
発明を利用する場合には、メッキが容易で、且つ導電性
が優れ、さらに厚膜にもメッキでき、低コスト等の理由
により、銅を用いる事がこのましい。電解メッキの一例
を挙げて説明すると、硫酸銅、硫酸等を主成分とする浴
中に該基体を浸漬し、１０〜４０℃で、電流密度１〜２
０アンペア／ｄｍ^２で通電することによりメッキがおこ
なわれる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明を実施例にもとずいて説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない。

【００２５】実施例１ ポリカーボネート樹脂（日本ジーイープラスチックス
（株）製、レキサン９１０Ａ）の成形品上に、ポリエス
テル樹脂（東洋紡Ｋ．Ｋ．製、商品名：バイロン３０
０）３．０重量部、アクリロニトリル樹脂７．０重量部
をジメチルホルムアミド８０重量部からなる溶剤に溶解
させ、ついでグラフィト（（株）中越黒鉛工業所製、商
品名：ＣＰＢ−３０）８．０重量部とケッチェンブラッ
クＥＣ（ライオン（株）製）３．０重量部を添加し、さ
らに混合した。得られた混合物を２ｍｍΦジルコニアビ
ーズを用いペイントシェーカーで１０時間分散し、導電
性インク組成物を得た。このインク組成物を、該成形品
上にスプレー塗布法により、塗工した。その後、蒸気槽
に投入した。蒸気槽内は、蒸気発生装置により、湿度９
０％以上、温度２５℃に保たれており、蒸気槽内の通過
時間は約１０分とした。その後、更に約１０分間室温に
て水洗した後乾燥した。塗布膜の乾燥膜厚は２０．０μ
ｍであった。その後、遠赤外線装置により１０分間熱キ
ュアした。得られた導電性インクのベタ部における体積
固有抵抗は６．０×１０^−２Ωｃｍで表面抵抗は６．１
×１０^２Ω／□であった。またこの塗布膜の表面の平均
孔径は２μｍ、最大孔径は５μｍであった。次に、電解
銅メッキ用処理液（硫酸銅７５ｇ／ｌ、硫酸１９０ｇ／
ｌ、塩素イオン５０ｐｐｍ、及びメルテックス社製カバ
ークリームＰＣＭ５ｍｌ／ｌ）を用い、所定の方法（２
５℃、５Ａ／ｃｍ^２）に従って、該導電性インク塗布膜
上に膜厚３μｍの銅メッキを施した。得られた成形品の
電磁波シールド性は１〜１、０００ＭＨｚの周波数の範
囲に亘って５０ｄＢ以上であった。また、この金属メッ
キ膜の密着性は，ＪＩＳ Ｋ５４００５ｍｍ間隔の碁盤
目テストでも１０点の評価であり良好であった。

【００２６】実施例２ 実施例１において、該導電性インク塗布液を水処理をし
ないで完全に該溶媒を加熱乾燥した以外は同様に実験を
おこなった。表面の孔径は小さく、また、数も非常に少
なかった。この金属メッキ膜の密着性は，ＪＩＳ Ｋ５
４００５ｍｍ間隔の碁盤目テストでも７点の評価であっ
た。

【００２７】

【発明の効果】本発明の導電性塗料組成物を用いて、非
導電性基体上に該導電性塗料を塗工した後、少なくとも
該アミド系溶剤が残存している状態で水性液で処理を行
い、アミド系溶剤を除去した後に該塗膜を乾燥させ、該
塗面に金属膜を電解メッキすることを特徴とする導電化
処理方法により、良好な金属メッキ膜の密着性がえられ
た。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4J038 EA011 HA026 HA036 JB12 KA06 NA20 4K023 AA12 AA17 AA19 AA24 AA25 BA06 DA07 DA08

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性カーボンとグラファイトよりなる
   導電剤、樹脂バインダー、及び溶剤からなる体積固有抵
   抗が２．０×１０^−１Ωｃｍ以下のカーボン複合型導電
   性塗料組成物において、該溶剤の少なくとも５０％以上
   がアミド系溶剤であり、且つ該樹脂バインダーが該溶剤
   に溶解し得る樹脂で且つ非水溶性樹脂であることを特徴
   とする導電性塗料組成物。
2. 【請求項２】 請求項１の導電性塗料組成物を用いて、
   非導電性基体上に該導電性塗料を塗工した後、少なくと
   も該アミド系溶剤が残存している状態で水性液で処理を
   行い、アミド系溶剤を除去した後に該塗膜を乾燥させ、
   該塗面に金属膜を電解メッキすることを特徴とする導電
   化処理方法。