JP2002212443A - 導電性樹脂組成物及び導電性成形品 - Google Patents

導電性樹脂組成物及び導電性成形品

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JP2002212443A
JP2002212443A JP2001014056A JP2001014056A JP2002212443A JP 2002212443 A JP2002212443 A JP 2002212443A JP 2001014056 A JP2001014056 A JP 2001014056A JP 2001014056 A JP2001014056 A JP 2001014056A JP 2002212443 A JP2002212443 A JP 2002212443A
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JP
Japan
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resin composition
metal
conductive
carbon
volume
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JP2001014056A
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Tatsuya Hayashi
林  達也
Shinji Hijiya
慎司 泥谷
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Mitsubishi Plastics Inc
Original Assignee
Mitsubishi Plastics Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 極めて良好な導電性、成形性及び機械的強度
を有する導電性樹脂組成物及び導電性成形品を提供す
る。 【解決手段】 (a)熱可塑性樹脂あるいは熱可塑性エ
ラストマーを基質とし、(b)融点が300℃以下の低
融点金属、(c)金属粉末、及び(d)カーボン系フィ
ラーを混合してなる導電性樹脂組成物及び導電性成形
品。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、極めて高度の導電
性、及び優れた成形性や機械的強度を有する導電性樹脂
組成物及びそれを用いてなる導電性成形品に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、各種樹脂からなる成形品に導電性
を付与した導電性樹脂成形品として、合成樹脂に導電性
フィラーを分散、混合した複合材料を用い成形した成形
品が知られている。導電性フィラーとして金属系、カー
ボン系などが使用されているが、高度の導電性を付与す
るには導電性フィラーの添加量を大幅に増加せざるを得
なく、その結果、成形性の悪化や、脆弱となり機械的強
度が低下するため添加量は制限され、得られる成形品の
導電性も体積固有抵抗値で10−1Ω・cmが限界であ
った。また、特開平10−237331号公報や特開平
10−237315号公報に記載されているようにハン
ダを樹脂中に高度に分散させた系により体積固有抵抗値
10−3Ω・cm以下を実現しているが、金属含有量が
多いため比重が大きくなりすぎるという問題や、溶融物
は脆弱であり射出成形は可能であるが、押出成形やカレ
ンダー成形は不可能であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】そこで、極めて高度の
導電性を有するとともに、金属含有量を減らして軽量化
し、押出加工やカレンダー加工が可能で械的強度も優れ
た導電性樹脂組成物が求められていた。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題を解
決すべく鋭意検討した結果、本発明を完成するに至っっ
た。即ち本発明の要旨は、(a)熱可塑性樹脂あるいは
熱可塑性エラストマーを基質とし、これに(b)融点が
300℃以下の低融点金属、(c)金属粉末、及び
(d)カーボン系フィラーを混合してなる樹脂組成物に
ある。
【0005】本発明の好ましい実施態様としては、下記
が挙げられる。 (a)熱可塑性樹脂あるいは熱可塑性エラストマーが樹
脂組成物全体の20〜80容量%、(b)及び(c)を
合わせた金属成分中の(c)金属粉末の割合が10〜3
0容量%、(d)のカーボン系フィラーが樹脂組成物全
体の0.1〜5容量%の範囲であることを特徴とする導
電性樹脂組成物であり、(b)成分の低融点金属が、P
b/Sn、Pb/Sn/Bi、Pb/Sn/Ag、 Pb
/Ag、 Sn/Ag、 Sn/Bi、Sn/Cu、Sn/
Zn系から選ばれた低融点合金からなることを特徴と
し、(c)成分の金属粉末がCu、Ni、Al、Cr及
びそれらの合金粉末からなり、その平均粒径が1〜50
μmの範囲であることを特徴とする。また、(d)成分
のカーボン系フィラーがカーボンブラック、黒鉛、カー
ボン繊維あるいはこれらの混合物からなることを特徴と
する。さらに上記の導電性樹脂組成物を用いて成形して
なる導電性成形品を含んでいる。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
本発明の導電性樹脂組成物及び成形品では、その材料が
(a)熱可塑性樹脂あるいは熱可塑性エラストマー、
(b)融点が300℃以下の低融点金属、(c)金属粉
末及び(d)カーボン系フィラーの混合物(以下、「混
合材」という)からなることに特徴がある。このように
熱可塑性樹脂あるいは熱可塑性エラストマーと導電性を
付与するための金属成分および金属による導電性を補助
するためのカーボン系フィラーを特定の組合せとするこ
とにより、高度の導電性を維持させながら、金属成分量
を低減させる事が可能となり、結果的に他の特性をバラ
ンス良く付与できることを見出したものである。混合材
においては、混合比率を(a)熱可塑性樹脂あるいは熱
可塑性エラストマーを組成物全体の20〜80容量%、
好ましくは50〜70容量%の範囲で含有することが好
ましい。樹脂成分が80容量%を越えると導電性が発現
し難い傾向にあり、20容量%未満では、流動性が低下
して成形性に劣り易い。
【0007】また、熱可塑性樹脂あるいは熱可塑性エラ
ストマーと低融点金属との接着強度を向上させるために
酸変成ポリオレフィンなどの界面接着剤を添加すること
も好適である。(c)の金属粉末は低融点金属の分散助
剤として作用し、金属成分中の(c)金属粉末の割合を
10〜30容量%、好ましくは15〜25容量%の範囲
とすることが好ましい。10容量%未満では、分散状態
が悪くなり、また30容量%を越えると流動性が低下す
るとともに脆化しやすく、さらに導電性も低下する傾向
が見られる。(d)カーボン系フィラーは低融点金属の
導電性を補助する働きがあり、わずかの添加で、導電性
を維持しつつ低融点金属含有量の低減をはかる事が可能
となる。理由は明確になっていないが、金属含有量の低
下により切断される金属のネットワーク間をカーボン系
フィラー粒子の連鎖が補完するためと考えられる。添加
量は組成物全体の0.1〜5容量%、好ましくは0.2
〜2容量%の範囲が好適である。0.1容量%未満では
十分な補助効果を得ることができず金属含有量の低減が
困難となり、5容量%以上では効果が飽和し、逆に樹脂
の物性を損なう恐れがある。
【0008】混合材に用いられる(a)熱可塑性樹脂あ
るいは熱可塑性エラストマーとしては、オレフィン系、
スチレン系、塩ビ系、ウレタン系、エステル系、アミド
系など種々のタイプのものが使用可能である。押出シー
ト化やカレンダー成形においては軟質系のものが好適で
ある。
【0009】(b)の融点が300℃以下の低融点金属
には各種のものが使用できる。融点の測定方法は通常の
示差走査熱量測定法(DSC)により測定すればよく、
融点が300℃を越える金属を使用すると成形性が劣る
という問題がある。具体的にはPb/Sn、Pb/Sn
/Bi、Pb/Sn/Ag、 Pb/Ag、Sn/Ag、
Sn/Bi、Sn/Cu、Sn/Zn系から選ばれたは
んだ合金が好適に使用できる。
【0010】(c)成分の金属粉末は上記低融点金属の
分散助剤となるものであり、Cu、Ni、Al、Cr及
びそれらの合金粉末が好適に使用でき、その平均粒径が
1〜50μmの範囲のものが好ましい。平均粒径は試料
を透過型電子顕微鏡により撮影し、写真から求めた数平
均粒子径である。平均粒径が1μm未満では混合の際の
ハンドリングが困難であり、また50μmを越えるもの
では分散性が低下し易い傾向がある。(d)成分のカー
ボン系フィラーは、カーボンブラック、黒鉛、カーボン
繊維あるいはこれらの混合物である。また、(a)〜
(d)成分の他に加工特性を向上させる為、溶融張力向
上剤を添加することも有効である。溶融張力向上剤とし
ては、三菱レイヨン(株)製「メタブレン A−300
0」等が知られている。
【0011】本発明では上記混合材の各成分を用い、混
合したものを所定の温度でニーダや二軸押出機等の混練
機により混練後、造粒したものが成形品用の原料として
供給できる。混練においては(c)低融点金属が半溶融
状態となる温度が好ましく、マトリックスとなる熱可塑
性樹脂や熱可塑性エラストマーの溶融温度に応じて適切
な金属組成を選択し、低融点金属と分散助剤となる銅
粉、ニッケル粉末等の添加比率を適宜選択する必要があ
る。上記にカーボン系フィラーを適量添加することで、
目標とする導電性を無添加品に比べて低金属含有量で実
現できるため、成形加工性が向上する。成形加工法とし
ては使用目的に応じて各種成形法が利用でき、使用目的
に対応する形状の金型を用いて射出成形法、トランスフ
ァー成形法、プレス成形法等の通常の成形法により賦形
し、本発明の成形品を得られる。成形品にはシート状の
成形品も含まれ、Tダイ押出成形機やカレンダーによる
製膜が可能である。
【0012】以上述べたように、本発明の導電性成形品
は、熱可塑性樹脂あるいは熱可塑性エラストマーに低融
点金属が含有されていることから、極めて高度の導電性
を有する一方で、カーボン系フィラーの添加により従来
品に比べ金属含有量の低減が可能となることから、溶融
物の脆弱化を抑制し、成形性が容易となりまた最終的な
成形品の機械的強度の低下も抑制でき、導電性隔壁、導
電性部材、帯電防止材、電磁波シールド材、電極、コネ
クター、センサー、発熱体等の幅広い分野への適用が可
能である。
【0013】
【実施例】以下、実施例について説明するが、本発明は
これに限定されるものではない。 (実施例)熱可塑性エラストマーとして「ペルプレンP
55B」(東洋紡(株)製)、低融点金属として鉛フリ
ーハンダ(Sn−4Cu−2Ni 融点 固相線225
℃−液相線480℃)、金属粉末として平均粒径10μ
mの銅粉を用いた。カーボン系フィラーとしては「ケッ
チェンブラックEC」(ライオン(株)製)を用い、ま
た溶融張力向上剤として「メタブレンA−3000」
(三菱レイヨン(株)製)を用いた。低融点金属と銅粉
を合わせた全金属成分中の銅粉の割合は20容量%に固
定し、表1の配合であらかじめ各原料粉末を物理混合
し、混練機(森山製作所製、2軸加圧タイプ)を用いて
溶融混練後、プランジャー押出造粒機を用いて低融点金
属含有樹脂ペレットを作成した。
【0014】混練条件は以下の通りである。 混練温度 : 200℃ 回転数 : 35r.p.m. その後、150mm幅コートハンガーダイを具備した2
軸押出機φ25(東洋精機(株)製 「2D25W
S」)を用いて肉厚0.5mmの押出シート化を行っ
た。押出条件は下記の通りである。 シリンダー温度 : 200℃ スクリュ回転数 : 50r.p.m. 供給量 : 245g/min
【0015】押出シート品の各測定結果を表1に示す。
比較例1は熱可塑性エラストマー単独、比較例2は熱可
塑性エラストマーにカーボン系フィラーを添加した組
成、比較例3〜5は熱可塑性エラストマーにカーボン系
フィラーを添加せず金属成分のみを添加した組成であ
る。一方、実施例1〜3は金属成分とともにカーボン系
フィラーを添加した組成である。
【0016】体積固有抵抗値は、JIS K6911に
準拠し「ロレスタHP」(三菱化学(株)製)により測
定し、引張試験はJIS K7127、密度はJIS
K7112に準拠して測定を行った。
【0017】
【表1】
【0018】比較例2から明らかなように、カーボン系
フィラーのみを1容量%程度加えても単独ではほとんど
各種物性値に対する効果が見られないが、比較例4と実
施例1および比較例5と実施例3から明らかなように同
等の金属含有量の系にカーボン系フィラーを1容量%加
えた組成では体積固有抵抗値のオーダーが明らかに小さ
くなっており、30容量%の金属が含有されたカーボン
添加品(実施例3)と40容量%の金属が含有されたカ
ーボン無添加品(比較例4)がほぼ同程度の体積固有抵
抗値となっている。また実施例3は金属含有量が少ない
分、物性値の低下も抑制されており、比重も小さくな
る。
【0019】実施例および比較例から明らかなように本
発明の組成物は、カーボン系フィラーの若干の添加で、
導電性を維持しつつ低融点金属含有量の低減を図ること
が可能となっている。その結果、高い体積固有抵抗値を
維持したまま、成形性および強度を改善することが可能
となる。
【0020】
【発明の効果】上述したように、本発明の導電性樹脂組
成物は、熱可塑性樹脂あるいは熱可塑性エラストマーに
低融点金属が含有されていることから、極めて高度の導
電性を示し、さらにカーボン系フィラーの若干の添加に
より金属含有量を低減させ、成形性、機械的強度の低下
を抑制できるので、導電性隔壁、導電性部材、帯電防止
材、電磁波シールド材、電極、コネクター、センサー、
発熱体などの幅広い分野への適用が可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C08K 7/06 C08K 7/06 H01B 1/00 H01B 1/00 L 1/22 1/22 B 1/24 1/24 B Fターム(参考) 4F071 AA02 AA10 AB03 AB06 AB07 AB08 AB09 AB12 AD01 AD02 AE15 AE17 AF14 AF37 AH12 AH17 BB04 BB06 BC01 4J002 BB001 BC001 BD031 CF001 CK021 CL001 DA018 DA028 DA038 DA077 DA087 DA097 DA117 DC006 FA048 FD018 FD116 FD117 GM00 GQ02 5G301 DA03 DA04 DA06 DA10 DA13 DA15 DA18 DA19 DA42 DD08

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)熱可塑性樹脂あるいは熱可塑性エ
    ラストマーを基質とし、これに(b)融点が300℃以
    下の低融点金属、(c)金属粉末、及び(d)カーボン
    系フィラーを混合してなる導電性樹脂組成物。
  2. 【請求項2】 (a)熱可塑性樹脂あるいは熱可塑性エ
    ラストマーが樹脂組成物全体の20〜80容量%、
    (b)及び(c)を合わせた金属成分中の(c)金属粉
    末の割合が10〜30容量%、(d)のカーボン系フィ
    ラーが樹脂組成物全体の0.1〜5容量%の範囲である
    ことを特徴とする請求項1記載の導電性樹脂組成物。
  3. 【請求項3】 (b)成分の低融点金属が、Pb/S
    n、Pb/Sn/Bi、Pb/Sn/Ag、 Pb/A
    g、 Sn/Ag、 Sn/Bi、Sn/Cu、Sn/Zn
    系から選ばれた低融点合金からなることを特徴とする請
    求項1乃至2記載の導電性樹脂組成物。
  4. 【請求項4】 (c)成分の金属粉末がCu、Ni、A
    l、Cr及びそれらの合金粉末からなり、その平均粒径
    が1〜50μmの範囲であることを特徴とする請求項1
    乃至3記載の導電性樹脂組成物。
  5. 【請求項5】 (d)成分のカーボン系フィラーがカー
    ボンブラック、黒鉛、カーボン繊維あるいはこれらの混
    合物からなることを特徴とする請求項1乃至4記載の導
    電性樹脂組成物。
  6. 【請求項6】 請求項1乃至5記載の導電性樹脂組成物
    を用いて成形してなる導電性成形品。
  7. 【請求項7】 シート状に成形してなる請求項6記載の
    導電性成形品。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6995205B2 (en) 2001-09-27 2006-02-07 Nippon Kagaku Yakin Co., Ltd. Resin composition with high thermal conductivity and method of producing the same
WO2008010297A1 (fr) * 2006-07-21 2008-01-24 Nippon Kagaku Yakin Co., Ltd. Composition pour résine thermodurcissable conduisant la chaleur et procédé pour la produire
WO2013085246A1 (ko) * 2011-12-09 2013-06-13 제일모직 주식회사 복합재 및 그 성형물
CN110079035A (zh) * 2019-04-15 2019-08-02 华南理工大学 具有三维导电网络的橡胶/低熔点合金/纳米碳复合材料及其制备方法

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WO2008010297A1 (fr) * 2006-07-21 2008-01-24 Nippon Kagaku Yakin Co., Ltd. Composition pour résine thermodurcissable conduisant la chaleur et procédé pour la produire
WO2013085246A1 (ko) * 2011-12-09 2013-06-13 제일모직 주식회사 복합재 및 그 성형물
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