JP2002117721A

JP2002117721A - 導電性プラスチック

Info

Publication number: JP2002117721A
Application number: JP2000311522A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Nishikawa; 和之西川; Tatsuhiko Kato; 龍彦加藤; Norihiro Asano; 憲啓浅野; Toshihiko Zenpo; 敏彦善甫; Takasumi Shimizu; 孝純清水; Tadashi Noda; 正野田
Original assignee: Sintokogio Ltd; Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Sintokogio Ltd; Daido Steel Co Ltd
Priority date: 2000-10-12
Filing date: 2000-10-12
Publication date: 2002-04-19

Abstract

(57)【要約】【課題】金属を均一に分散し成形性に優れた導電性プラ
スチックを提供する。【解決手段】５〜１５wt％の熱可塑性樹脂、Ｓｎを主成
分とし且つ２〜５wt％のＮｉを含有する６０〜７０wt％
のＳｎ基低融点合金、および２０〜３０wt％のＣｕを含
む、導電性プラスチック。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性樹脂中に
低融点合金などを均一に分散し且つ成形性に優れた導電
性プラスチックに関する。

【０００２】

【従来の技術】導電性プラスチックは、射出成形により
種々の形状に成形でき、且つ所要の導電性を保有してい
る。このため、導電性プラスチックは、近年、例えば電
気、電子機器において内部素子を外部からの電磁波から
遮蔽して保護する外装部材やハウジングとして活用され
るに至っている。係る導電性プラスチックとして、熱可
塑性樹脂、導電性繊維、および、鉛を含まない低融点合
金からなる導電性樹脂組成物が提案されている(特開平
９−２４１４２０号公報参照)。

【０００３】

【発明が解決すべき課題】ところで、前記導電性樹脂組
成物には、導電性を高めるため、導電性繊維として多量
の金属繊維が熱可塑性樹脂中に混入されている。しかし
ながら、係る多量の金属繊維を混入することに伴って、
上記組成物自体の成形性が低下し、且つ射出成形機のノ
ズルを詰まらせると共に、成形物も細い形状のものは射
出成形できない、などの問題点があった。本発明は、以
上に説明した従来の技術における問題点を解決し、前記
金属繊維に替えて金属粉末を用いて、金属成分を均一に
分散し且つ成形性に優れた導電性プラスチックを提供す
ること、を課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、前記金属繊維に替えて低融点合金とＣｕと
を活用することに着目して成されたものである。即ち、
本発明の第１の導電性プラスチックは、熱可塑性樹脂、
Ｓｎを主成分とし且つ２〜５wt％のＮｉを含有するＳｎ
基低融点合金、およびＣｕを含む、ことを特徴とする。
これによれば、Ｓｎ基低融点合金の添加により、導電性
が確保でき且つ体積固有抵抗率を１０^−３Ω・ｃｍ以下
にできると共に、Ｃｕの添加によりＳｎ基低融点合金を
熱可塑性樹脂中に均一に分散できる。尚、Ｓｎ基低融点
合金とＣｕとは、粉末の形態で上記樹脂中に分散して埋
設される。

【０００５】尚また、上記熱可塑性樹脂には、ＰＰ，Ａ
ＢＳ，ＰＳ，ＰＣ，ＰＢＴ，ＰＡ，ＰＰＳ，ＬＣＰなど
の汎用樹脂やエンジニアリングプラスチックが含まれ
る。これらの樹脂には、各種の安定剤、可塑剤、骨材、
有機や無機系フィラーなどが公知の方法により適宜添加
されている。また、Ｓｎ基低融点合金を用いたのは、そ
の固相線温度が熱可塑性樹脂の軟化温度に近く且つ液相
線温度が上記樹脂の軟化温度よりも高いと共に、耐酸化
性を有し且つ上記樹脂と反応しないため、該樹脂中に均
一に分散できるためである。更に、上記Ｓｎ基低融点合
金においてＮｉの含有量を２〜５wt％としたのは、２wt
％未満ではＮｉの耐酸化性の効果が不十分となり、５wt
％を越えると耐酸化性の効果が飽和し且つＳｎ基低融点
合金の混練性が低下するためである。

【０００６】また、前記Ｓｎ基低融点合金は、Ｂｉ，Ｃ
ｕ，Ｚｎのうち一種または二種以上を１〜１０wt％の範
囲で更に含有している、導電性プラスチックも含まれ
る。これによれば、上記Ｓｎ基合金の融点を容易に調整
できると共に、熱可塑性樹脂に対するＳｎの濡れ性を向
上させることができる。尚、上記Ｂｉなどの添加量が１
wt％未満では、上記融点調整の効果が低下し且つ上記濡
れ性改善の効果も小さくなる。一方、上記Ｂｉなどの添
加量が１０wt％を越えると、上記融点調整の効果は飽和
すると共に、主成分と異なる相が析出して上記樹脂との
混練性や導電性が低下する。これらを防ぐため、Ｂｉな
どの添加量を上記範囲としたものである。

【０００７】更に、５〜１５wt％の前記熱可塑性樹脂、
６０〜７０wt％の前記Ｓｎ基低融点合金、および２０〜
３０wt％の前記Ｃｕ、からなる、導電性プラスチックも
含まれる。これによれば、前記導電性および体積固有抵
抗率が一層確実に得られ、且つＳｎ基低融点合金を熱可
塑性樹脂中に一層均一に分散させた導電性プラスチック
となる。尚、熱可塑性樹脂の含有量が５wt％未満では、
導電性プラスチックの成形性が低下し、１５wt％を越え
ると体積固有抵抗率が１０^−３Ω・ｃｍ以下にならなく
なる。また、Ｓｎ基低融点合金の含有量が６０wt％未満
では、上記値の体積固有抵抗率にならず、７０wt％を越
えると導電性プラスチックの成形性が低下する。更に、
Ｃｕの含有量が２０wt％未満では、Ｓｎ基低融点合金が
均一に分散されなくなり、３０wt％を越えると導電性プ
ラスチックの成形性が低下する。これらの理由により、
上記の範囲をそれぞれ規定したものである。加えて、前
記熱可塑性樹脂の軟化温度とＳｎ基低融点合金の固相線
温度との差が４０℃以下である、導電性プラスチックも
含まれる。これによれば、射出成形を一層精度良く確実
に行える導電性プラスチックとすることができる。尚、
上記温度間の差が４０℃を越えると、両者の成形温度の
乖離により、成形性が低下し始めるので、係る範囲を除
外した。

【０００８】一方、本発明の第２の導電性プラスチック
は、熱可塑性樹脂、Ｂｉを主成分とし且つ２〜５wt％の
Ｎｉを含有するＢｉ基低融点合金、およびＣｕを含む、
ことを特徴とする。これによれば、Ｂｉ基低融点合金の
添加により、導電性が確保でき且つ体積固有抵抗率を１
０^−３Ω・ｃｍ以下にできると共に、Ｃｕの添加により
Ｂｉ基低融点合金を熱可塑性樹脂中に均一に分散でき
る。

【０００９】尚、Ｂｉ基低融点合金を用いたのは、前記
Ｓｎ基低融点合金と同様に固相線温度が熱可塑性樹脂の
軟化温度に近く、且つ液相線温度が係る樹脂の軟化温度
よりも高いと共に、耐酸化性を有し且つ上記樹脂と反応
しないため、係る樹脂中に均一に分散できるためであ
る。また、上記Ｂｉ基低融点合金においてＮｉの含有量
を２〜５wt％としたのは、２wt％未満ではＮｉの耐酸化
性の効果が不十分となり、５wt％を越えると耐酸化性の
効果が飽和し且つＢｉ基低融点合金の混練性が低下する
ためである。更に、Ｂｉ基低融点合金とＣｕとは、粉末
の形態で上記樹脂中に分散して埋設される。

【００１０】また、前記Ｂｉ基低融点合金は、２wt％以
下のＳｂを更に含有している、導電性プラスチックも含
まれる。これによれば、Ｂｉ基合金の融点を容易に調整
でき、且つ熱可塑性樹脂に対するＢｉの濡れ性を向上さ
せることができる。尚、Ｓｂの添加量が２wt％を越える
と、Ｂｉ基低融点合金の液相線温度が３００℃を越え且
つ耐酸化性の効果が低下すると共に、Ｂｉ基低融点合金
の混練性が低下するので、これらを除外したものであ
る。但し、上記融点調整、耐酸化性、および混練性改善
の効果を確保するため、Ｓｂは０.１wt％以上の添加が
必要である。

【００１１】更に、５〜１５wt％の前記熱可塑性樹脂、
６０〜７０wt％の前記Ｂｉ基低融点合金、および２０〜
３０wt％の前記Ｃｕ、からなる、導電性プラスチックも
含まれる。これによれば、前記導電性および体積固有抵
抗率が一層確実に得られ、且つＢｉ基低融点合金を熱可
塑性樹脂中に一層均一に分散させた導電性プラスチック
となる。尚、上記樹脂またはＣｕの添加範囲の理由は、
前記第１の導電性プラスチックにおける前記樹脂または
Ｃｕそれぞれ同じであり、Ｂｉ基低融点合金の添加範囲
の理由は、前記Ｓｎ基低融点合金の理由と共通である。
加えて、前記可塑性樹脂の軟化温度とＢｉ基低融点合金
の固相線温度との差が４０℃以下である、導電性プラス
チックも含まれる。これによれば、射出成形も精度良く
確実に行える導電性プラスチックとすることができる。
尚、上記温度差が４０℃を越えると、両者の成形温度の
乖離により、成形性が低下し始めるので、係る範囲を除
外したものである。

【００１２】

【実施例】以下において、本発明の実施例ついて説明す
る。先ず、表１に示すように、本発明の導電性プラスチ
ックに用いるＳｎ基低融点合金またはＢｉ基低融点合金
の実施合金ａ〜ｆと、比較合金ｇ〜ｋとを、個別に成分
調整し且つ全体で２０ｇに秤量した後、アルゴン雰囲気
中でアーク溶解してインゴットとして得た。各合金のイ
ンゴットから試験片を個別に切り出し、熱分析装置(Ｄ
ＴＡ)を用いて固相線温度と液相線温度とを測定し、表
１に示した。また、表１に示す酸化性は、各合金の試験
片について大気フロー中にて熱天秤(ＴＧ)を用いて酸化
増量を測定し、増量がないものを○、増量が僅かなもの
を△、０．５％以上増量したものを×として、表１中に
表示した。更に、表１に示す混練性は、酸化性が上記○
および△の合金ａ〜ｆ，ｊについて、別途にガスアトマ
イズして得た平均粒径５０μｍの合金粉末とＰＰ樹脂と
を慣用の混練機で混練して、ＰＰ樹脂中における合金の
分散度合を測定した。走査型電子顕微鏡を用いた観察に
より、合金がほぼ均一に分散していたものを○、部分的
には合金が固まっていたが全体的には分散していたもの
を△、全体的に合金が固まって偏寄していたものを×と
した。これらの結果も表１に示した。

【００１３】

【表１】

【００１４】表１に示すように、Ｓｎ基低融点合金の実
施合金ａ〜ｄ，ｆは、固相線温度が約１９８〜２２７℃
と低く、且つ酸化性および混練性も良好であった。ま
た、Ｂｉ基低融点合金の実施合金ｅは、固相線温度が約
２６３℃で、且つ酸化性および混練性もほぼ良好であっ
た。一方、表１に示すように、比較合金ｇ〜ｉ，ｋは酸
化性にて劣り、比較合金ｊは酸化性を満たすものの、混
練性において劣っていた。以上の結果から、実施合金ａ
〜ｆは、熱可塑性樹脂の軟化温度に近い固相線温度を有
すると共に、酸化性および混練性も良好であることが判
明した。

【００１５】次に、表２に示すように、実施合金ａ〜
ｃ，ｅまたは比較合金ａ，ｇの平均粒径５０μｍの合金
粉末、熱可塑性樹脂、および、電気銅からなる平均粒径
２０μｍのＣｕ粉を、表２に示す割合で配合した後、慣
用の混練機で混練して、実施例１〜６および比較例１，
２の導電性プラスチックを得た。尚、表２中において、
ＰＰはポリプロピレン、ＡＢＳはアクリルニトリル・ブ
タジエン・スチレン、ＰＢＴはポリブチレンテレフタレ
ート、ＰＡはポリアミドを示す。また、実施例２のＡＢ
Ｓ樹脂については、その成形温度を軟化点温度として流
用した。実施例１〜６および比較例１，２の導電性プラ
スチックについて、前記と同じ方法で混練性を測定し、
その結果を表３に示した。その後、各例のプラスチック
を個別にペレタイジング化して、射出成形に適した実施
例１〜６および比較例１，２のペレット(外径３ｍｍ×
長さ３ｍｍ)を製作した。

【００１６】次いで、実施例１〜６および比較例１，２
のペレットを用いて、射出機において射出成形し、導電
性プラスチックからなり且つ幅１０ｍｍ×厚さ４ｍｍ×
長さ８０ｍｍの寸法を有する各例の直方体を成形した。
各例のペレタイジング性、成形性、および体積固有抵抗
率を測定し、それらの結果を表３に示した。尚、ペレタ
イジング性は、ペレタイジングする押出機におけるダイ
ス穴が詰まらずにペレット化したものを○、そうでなか
ったものを△とした。また、成形性は、射出成形時にお
いて合金の分離がなかったものを○、合金の分離が確認
されたものを×とした。更に、体積固有抵抗率は、各例
の直方体について４端子測定法により個別に測定した。

【００１７】

【表２】

【００１８】

【表３】

【００１９】表３によれば、実施例１〜６は、混練性、
ペレタイジング性、および成形性において良好な結果が
得られた。また、固有体積抵抗率は、全て１０^−５Ω・
ｃｍ以下で高い導電性を有していた。特に、成形性につ
いては、熱可塑性樹脂の軟化温度とＳｎ基またはＢｉ基
低融点合金の固相線温度との差が、実施例１の３１℃で
ある他は全て１０℃以下であるため、射出成形の成形温
度を上記固相線温度よりもあまり高めず行えたことによ
り、形状および寸法精度に優れた射出成形ができたもの
と推定される。

【００２０】一方、比較例１は、混練性およびペレタイ
ジング性では良好であったが、成形性は不十分であっ
た。即ち、比較例１では、熱可塑性樹脂の軟化温度とＳ
ｎ基低融点合金の固相線温度との差が５０℃以上もあ
り、射出成形するためにＳｎ基低融点合金の固相線温度
よりも高い２４０℃以上の成形温度を用いた結果、成形
性を低下させたものと推定される。また、比較例２は、
Ｂｉ基低融点合金が酸化し易いため、その表面に生成し
た酸化物によって混練の際にＣｕとの間で合金化がされ
なったことにより、混練性が低下したものと推定され
る。以上の結果から、本発明の導電性プラスチックを用
いることにより、Ｓｎ基またはＢｉ基低融点合金および
Ｃｕの金属成分が均一に分散でき、且つ優れた成形性が
得られることが容易に理解されよう。

【００２１】

【発明の効果】以上にて説明した本発明の第１・第２の
導電性プラスチックによれば、Ｓｎ基またはＢｉ基低融
点合金の添加により、導電性が確保でき且つ体積固有抵
抗率を１０^−３Ω・ｃｍ以下にできると共に、Ｃｕの添
加によりＳｎ基またはＢｉ基低融点合金を熱可塑性樹脂
中に均一に分散させることができる。また、請求項４ま
たは８の導電性プラスチックによれば、上記熱可塑性樹
脂の軟化温度とＳｎ基またはＢｉ基低融点合金の固相線
温度との差が４０℃以下であるため、射出成形を一層精
度良く確実に行うことが可能となる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加藤龍彦愛知県豊川市穂ノ原３−１新東工業株式会社豊川製作所内 (72)発明者浅野憲啓愛知県豊川市穂ノ原３−１新東工業株式会社豊川製作所内 (72)発明者善甫敏彦愛知県豊川市穂ノ原３−１新東工業株式会社豊川製作所内 (72)発明者清水孝純愛知県一宮市大字高田字北門37 (72)発明者野田正愛知県稲沢市目比町1249 Ｆターム(参考） 4J002 AA011 BB121 BC031 BN151 CF071 CL011 CN011 DC006 FD116 5G301 DA02 DA06 DA10 DA13 DA42 DD08 DD10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱可塑性樹脂、Ｓｎを主成分とし且つ２〜
５wt％のＮｉを含有するＳｎ基低融点合金、およびＣｕ
を含む、ことを特徴とする導電性プラスチック。
【請求項２】前記Ｓｎ基低融点合金は、Ｂｉ，Ｃｕ，Ｚ
ｎのうち一種または二種以上を１〜１０wt％の範囲で更
に含有している、ことを特徴とする請求項１に記載の導電性プラスチッ
ク。
【請求項３】５〜１５wt％の前記熱可塑性樹脂、６０〜
７０wt％の前記Ｓｎ基低融点合金、および２０〜３０wt
％の前記Ｃｕ、からなる、ことを特徴とする請求項１または２に記載の導電性プラ
スチック。
【請求項４】前記熱可塑性樹脂の軟化温度と前記Ｓｎ基
低融点合金の固相線温度との差が４０℃以下である、ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の導電
性プラスチック。
【請求項５】熱可塑性樹脂、Ｂｉを主成分とし且つ２〜
５wt％のＮｉを含有するＢｉ基低融点合金、およびＣｕ
を含む、ことを特徴とする導電性プラスチック。
【請求項６】前記Ｂｉ基低融点合金は、２wt％以下のＳ
ｂを更に含有している、ことを特徴とする請求項５に記
載の導電性プラスチック。
【請求項７】５〜１５wt％の前記熱可塑性樹脂、６０〜
７０wt％の前記Ｂｉ基低融点合金、および２０〜３０wt
％の前記Ｃｕからなる、ことを特徴とする請求項５または６に記載の導電性プラ
スチック。
【請求項８】前記熱可塑性樹脂の軟化温度と前記Ｂｉ基
低融点合金の固相線温度との差が４０℃以下である、ことを特徴とする請求項５乃至７の何れかに記載の導電
性プラスチック。