JP2002117721A - 導電性プラスチック - Google Patents

導電性プラスチック

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JP2002117721A
JP2002117721A JP2000311522A JP2000311522A JP2002117721A JP 2002117721 A JP2002117721 A JP 2002117721A JP 2000311522 A JP2000311522 A JP 2000311522A JP 2000311522 A JP2000311522 A JP 2000311522A JP 2002117721 A JP2002117721 A JP 2002117721A
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low melting
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based low
conductive plastic
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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
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Sintokogio Ltd
Daido Steel Co Ltd
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Sintokogio Ltd
Daido Steel Co Ltd
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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
−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 (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
  4. 【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。
  5. 【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。
  6. 【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。
  7. 【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。
  8. 【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。
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