JP2005264096A

JP2005264096A - 樹脂被覆組成物の製造方法

Info

Publication number: JP2005264096A
Application number: JP2004082139A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Azuma; 賢一東; Takashi Fujimoto; 隆藤元
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2004-03-22
Filing date: 2004-03-22
Publication date: 2005-09-29

Abstract

【課題】
優れた電磁波シールド性能を有する樹脂被覆組成物の製造方法を提供する。
【解決手段】
（Ａ）導電性繊維および（Ｂ）（Ａ）よりも融点が低く、鉛を含有しない繊維状または棒状の低融点金属からなる複合繊維束に、（Ｂ）低融点金属の融点よりも２０〜８０℃高い温度の溶融熱可塑性樹脂を被覆する樹脂被覆組成物の製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、樹脂被覆組成物の製造方法に関する。

自動車や家電製品などは種々の部品から構成されている。近年の電気自動車、電気−ガソリンハイブリッド車、燃料電池車、コンピュータ・ＯＡ機器などの普及に伴って、これらの機器から発生する電磁波により、自動車や家電製品などの誤作動、雑音の発生を引き起こす場合があるため、電磁波による影響を抑える手法が求められている。このような手法としては、電磁波発生機器あるいは電磁波により影響を受ける機器を、電磁波シールド性を有する成形品で覆う方法が一般的である。このような電磁波シールド性を有する成形品は、熱可塑性樹脂に導電性フィラーである金属繊維を含む樹脂組成物を用いて成形される。

金属繊維を含む樹脂組成物としては、銅繊維と低融点金属とを集合させた導電性充填材表面にＡＢＳ樹脂を被覆した樹脂被覆組成物が知られている（特許文献１参照）。

特開昭６３−２７７２７９号公報

しかしながら、近年さらに優れた電磁波シールド性能を有する材料が求められている。
本発明の目的は、優れた電磁波シールド性能を有する樹脂被覆組成物の製造方法を提供することである。

すなわち本発明は、（Ａ）導電性繊維および（Ｂ）（Ａ）よりも融点が低く、鉛を含有しない繊維状または棒状の低融点金属からなる複合繊維束に、（Ｂ）低融点金属の融点よりも２０〜８０℃高い温度の溶融熱可塑性樹脂を被覆する樹脂被覆組成物の製造方法である。

本発明によれば、電磁波シールド性に優れた樹脂被覆組成物の製造方法を提供することが可能となる。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明では、（Ａ）導電性繊維および（Ｂ）（Ａ）よりも融点が低く、鉛を含有しない繊維状または棒状の低融点金属からなる複合繊維束を用いる。
本発明で用いられる（Ａ）導電性繊維は、長繊維状の金属繊維であることが好ましい。金属繊維に用いられる繊維種としては、例えば、ステンレス、黄銅、銅、アルミニウム、鉄、金、銀、ニッケル、チタン、錫、亜鉛、マグネシウム、白金、ベリリウム、これらの金属種の合金、これらの金属種とリンとの化合物などが挙げられる。これらの金属種の中で、黄銅、銅、アルミニウム、鉄、金、銀、ニッケル、チタンが好ましく使用され、銅がより好ましく使用される。金属繊維は、上記した金属種を原材料として、伸線引き抜き法、溶融紡糸法、コイル材切削法、ワイヤ切削法等の方法により製造することができる。金属繊維は、シランカップリング剤やチタネートカップリング剤等のカップリング剤またはトリアジンチオール化合物等の表面処理剤で表面処理されていてもよい。

また、本発明で用いられる導電性繊維としては、カーボン繊維のように導電性を有する有機繊維や無機繊維、ポリエステル繊維やポリアミド繊維などの有機繊維の表面に金属層を設けたものや、ガラス繊維などの無機繊維の表面に金属層を設けたもの等が挙げられる。有機繊維または無機繊維に金属層を付与する方法は、繊維の種類に応じて適宜選択すればよいが、例えば、蒸着、メッキ、スパッタリング、イオンプレーティング等の方法が挙げられる。繊維に付与される金属は、特に限定されないが、なかでも銅が好ましい。

本発明で用いられる導電性繊維は、体積抵抗値が50μΩｃｍ以下であることが電磁波シールド性の観点から好ましい。樹脂被覆組成物における導電性繊維の含有量は、該樹脂被覆組成物中の（Ａ）導電性繊維、（Ｂ）鉛を含有しない繊維状または棒状の低融点金属および（Ｃ）熱可塑性樹脂の重量合計を１００としたときに、５０〜９５重量％であることが好ましく、５５〜９０重量％であることがより好ましい。導電性繊維の含有量が少なすぎると導電性が不十分となる傾向があり、多すぎると導電性繊維の分散不良がおこりやすくなり、該樹脂被覆組成物を用いて得られる成形品の電磁波シールド性が低下する傾向がある。

導電性繊維の断面形状は、特に限定されないが、略円形であることが好ましい。導電性繊維の繊維径は、５〜1００μｍの範囲にあることが好ましく、１０〜８０μｍであることがより好ましい。４０〜６０μｍであることが更に好ましい。ここで、導電性繊維の繊維径は、通常、同じ断面積を有する円に換算した時の繊維径をいう。繊維径が５〜1００μｍの範囲にあると、導電性繊維同士の接触が効率的に起こるため、少ない含有量で充分な導電性が得られるため好ましい。繊維径が小さすぎると繊維が切れやすくなるため、成形時に繊維長が短くなり、十分な導電性が得られないことがある。一方、繊維径が長すぎると、繊維の絡み合いが起こりにくくなり、十分な導電性が得られないことがある。

導電性繊維の長さは、３〜１５ｍｍであることが好ましく、より好ましくは５〜１０ｍｍである。高い導電性、電磁波シールド効果を効率よく得るためには、繊維の長さが長いほど好ましいが、繊維の長さが長すぎると成形品の外観、成形性、分散性などがよくないことがある。一方、繊維の長さが短すぎると、成形時に絡まる導電性繊維同士の接触が起こりにくくなり、導電性、電磁波シールド効果が低下することがある。

導電性繊維は、耐腐食性の観点から、スズまたはスズ合金によって被覆されていてもよい。スズ合金としては、例えば、スズ−鉛合金、スズ−鉛−銀合金、スズ−鉛−ビスマス合金などが挙げられる。

本発明で用いる低融点金属は、上記の導電性繊維よりも融点が低く、導電性繊維と良好な濡れ性を示すものであることが好ましい。低融点金属の融点は、300℃以下であることが好ましく、250℃以下であることがより好ましい。低融点金属は鉛を含有しない金属であり、例えば、スズを主成分とし、スズと、銀、亜鉛および銅からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属種との鉛を含有しないはんだ合金などが挙げられ、繊維状または棒状の形態を有するものである。

本発明で用いられる繊維状または棒状の低融点金属の断面形状は、特に限定されないが、略円形であることが好ましい。低融点金属の径は、０．０１〜５ｍｍの範囲にあることが好ましく、０．０５〜４ｍｍであることがより好ましい。０．１〜３ｍｍであることが更に好ましい。ここで、低融点金属の径は、通常、同じ断面積を有する円に換算した時の繊維径をいう。低融点金属の径が０．０１〜５ｍｍの範囲にあると、導電性繊維同士の接触を効率的に起こさせるため、充分な電磁波シールド特性が得られるため好ましい。低融点金属の径が小さすぎると、成形品の製造時に切断されやすく、製造が困難となることがある。一方、低融点金属の径が大きすぎると、導電性繊維束中に低融点金属を収束することが困難となることがある。

本発明における低融点金属の長さは、上述した導電性繊維と同じ長さであることが好ましく、３〜１５ｍｍであることが好ましく、より好ましくは５〜１０ｍｍである。高い電磁波シールド効果を効率よく得るためには、長さが長いほど好ましいが、長すぎると成形品の外観、成形性、分散性などがよくないことがある。一方、長さが短すぎると、成形時に絡まる導電性繊維同士の接触の促進を起こしにくくなり、電磁波シールド効果が低下する傾向がある。

低融点金属中には、導電性繊維のはんだ濡れ性を改善する目的で、フラックスが含有されていてもよい。フラックスが含有されている場合、その含有量は、低融点金属に対して０．１〜５重量％であることが好ましい。フラックスとしては、例えば、ステアリン酸、乳酸、オレイン酸、グルタミン酸などの有機系のもの、ロジン、活性ロジンなどの樹脂系のものなどが挙げられる。

樹脂被覆組成物中の低融点金属の含有量は、ヒートショック試験後の電磁波シールド性を維持する観点で、該樹脂被覆組成物中の（Ａ）導電性繊維、（Ｂ）鉛を含有しない繊維状または棒状の低融点金属および（Ｃ）熱可塑性樹脂の重量合計を１００としたときに、２０〜４０重量％であることが好ましい。より好ましくは、２５〜３５重量％である。低融点金属含有量が少なすぎると、ヒートショック試験後の電磁波シールド性が低下する傾向があり、多すぎると樹脂被覆組成物の流動性が低下するために成形加工性が劣る傾向がある。

本発明における樹脂被覆組成物中の（Ａ）導電性繊維と（Ｂ）低融点金属との重量比、すなわち（Ｂ）／（Ａ）は、０．３１〜０．８であることが好ましい。該重量比がこの範囲にあると、ヒートショック試験後も電磁波シールド性が維持されるという観点で好ましい。より好ましくは、０．３２〜０．７である。該重量比（Ｂ）／（Ａ）が０．３１未満であると、ヒートショック試験後も電磁波シールド性が低下する傾向があり、０．８を超えると、樹脂被覆組成物の流動性が低下するために成形加工性が劣る傾向がある。

本発明においては、導電性繊維は、100本未満の導電性繊維を束ねた繊維束であることが好ましい。導電性繊維束に含まれる繊維の数は、50〜95本であることがより好ましく、60〜90本であることがさらに好ましい。繊維数が100本以上では、繊維の同士の接点に低融点金属が付着する効率が悪くなるために、電磁波シールド性が十分でない傾向や、成形品中の導電性繊維の分散が不十分となり、外観不良となる傾向がある。

本発明で用いる（Ｃ）熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂等、あるいは、これら樹脂を２種類以上からなるブレンド、アロイを挙げる事ができる。なかでも、ポリプロピレン樹脂が好ましい。

ポリプロピレン樹脂としては、例えば、プロピレン単独重合体、プロピレン−α−オレフィンランダム共重合体、プロピレン−エチレンブロック共重合体等が挙げられ、これらを単独または混合して用いることができる。ここで、α−オレフィンとしては、例えば、エチレン、ブテン−１、ヘキセン−１、オクテン−１等の炭素数２または４〜８のα−オレフィンなどが挙げられる。

また、本発明で用いられる（Ｃ）熱可塑性樹脂は、ＭＦＲが10g/10min以上400g/10min以下であることが好ましい。ＭＦＲが10g/10min未満であると、成形時、導電性繊維の分散性が低下し、得られる成形品の電磁波シールド性が十分得られない傾向がある。またＭＦＲが400g/10minを超えると、樹脂被覆組成物を用いて得られる成形品の強度が低下する傾向がある。

樹脂被覆組成物における（Ｃ）熱可塑性樹脂の含有量は、該樹脂被覆組成物中の（Ａ）導電性繊維、（Ｂ）鉛を含有しない繊維状または棒状の低融点金属および（Ｃ）熱可塑性樹脂の重量合計を１００としたとき１〜２０重量％であることが好ましく、５〜１０重量％であることがより好ましい。熱可塑性樹脂の含有量が１重量％未満では、導電性繊維の分散が損なわれるために電磁波シールド性を損なう傾向があり、２０重量％を超えると、成形時に、導電性繊維同士の接触を妨げるために、該樹脂被覆組成物を用いて得られる成形品の電磁波シールド性が低下する傾向がある。

本発明の製造方法は、上記した（Ａ）導電性繊維および（Ｂ）（Ａ）よりも融点が低く、鉛を含有しない繊維状または棒状の低融点金属からなる複合繊維束に、（Ｂ）低融点金属の融点よりも２０〜８０℃高い温度、好ましくは３０〜７０℃高い温度の溶融熱可塑性樹脂を被覆する。被覆方法は特に限定されるものではなく、溶融熱可塑性樹脂中に複合繊維束を浸漬する方法や、複合繊維束と熱可塑性樹脂とを押出機に投入して熱可塑性樹脂を溶融した後ダイスより押出す方法が例示される。前記温度範囲の溶融熱可塑性樹脂で複合繊維束を被覆することにより、得られた樹脂被覆組成物を用いて成形した際に、導電性繊維同士の接点への低融点金属の付着がより効率的に起こり電磁波シールド性能が良好となるため好ましい。被覆時の溶融熱可塑性樹脂温度が低すぎると電磁波シールド性能が劣る傾向があり、樹脂温度が高すぎると熱可塑性樹脂が劣化する傾向がある。

溶融熱可塑性樹脂で被覆する複合繊維束としては、表面温度が５０〜２００℃である複合繊維束を用いることが好ましい。表面温度は１００〜２００℃であることがより好ましく、１５０〜２００℃であることがさらに好ましい。表面温度が上記範囲の温度である複合繊維束を用いることにより、導電性繊維同士の接点への低融点金属の付着がより効率的に起こるために、電磁波シールド性能が良好となり、好ましい。複合繊維束の表面温度が高すぎると導電性繊維が酸化されて電磁波シールド性が低下することがあり、低すぎると導電性繊維同士の接点への低融点金属の付着がおこりにくくなることがある。

複合繊維束は、（Ａ）導電性繊維と（Ｂ）低融点金属とを含んでいればよい。（Ａ）導電性繊維と（Ｂ）低融点金属とが電磁波シールド性の観点から（Ａ）導電性繊維の繊維束中に（Ｂ）低融点金属を収束した複合繊維束を用いることが好ましい。

本発明で得られる樹脂被覆組成物は、通常、断面が円形でも扁平でもその他の形状でもよく、特にその形状は限定されない。

本発明の樹脂被覆組成物の製造方法によれば、優れた電磁波シールド特性を有する樹脂被覆組成物を製造することができる。該製造方法により得られる樹脂被覆組成物は、通常熱可塑性樹脂と共に成形に用いられる。熱可塑性樹脂と樹脂被覆組成物とを混合する割合は、求められる電磁波シールド性等に応じて適宜設定される。使用する熱可塑性樹脂の種類も特に限定されるものではなく、成形品に必要な物性に応じて選択される。また金属粉末やフィラー、酸化防止剤等を添加してもよい。
金属粉末を添加する場合は、例えば、銅粉末、黄銅粉末、ニッケル粉末、アルミニウム粉末、亜鉛粉末、錫粉末などを用いることができる。これらは２種以上を混合して用いてもよい。これらの中で、アルミニウム粉末が好ましく使用される。
金属粉末の含有量は、導電性、電磁波シールド性の観点から、成形品中０．５〜１０重量％となるように配合することが好ましい。
金属粉末は、粉末状でそのまま用いてもよいが、燐片状やフレーク状、またはポリプロピレン、ポリエチレンなどの熱可塑性樹脂とのマスターペレットとして使用してもよい。

成形品の成形方法も特に限定されるものではなく、射出成形やプレス成形、押出成形等が挙げられる。得られる成形品は、繊維の分散性が十分であるため、外観も良好である。成形品としては、電磁波シールド性を必要とする電子機器、計測機器、通信機器等のハウジングや部品；ラジオ、テレビなどの電磁波ノイズを発生する電気関連機器のケース、ハウジング、筐体等；車両に搭載される電子部品、例えば、エンジン制御系、安全系、操舵系、駆動系、照明系および空調系等の電子制ユニット；センサー、アクチュエータ等に用いられる電磁波シールドケース；電気自動車用のバッテリーカバー、エンジンフード、エンジンアンダーカバー、インバーターカバーの部品を例示できる。

Claims

（Ａ）導電性繊維および（Ｂ）（Ａ）よりも融点が低く、鉛を含有しない繊維状または棒状の低融点金属からなる複合繊維束に、（Ｂ）低融点金属の融点よりも２０〜８０℃高い温度の溶融熱可塑性樹脂を被覆する樹脂被覆組成物の製造方法。
表面温度が５０〜２００℃である複合繊維束を用いる請求項１に記載の樹脂被覆組成物の製造方法。
複合繊維束における（Ａ）導電性繊維と（Ｂ）鉛を含有しない繊維状または棒状の低融点金属との重量比（（Ｂ）／（Ａ））が０．３１〜０．８であって、（Ａ）導電性繊維の繊維束中に（Ｂ）低融点金属を収束した複合繊維束を用いる請求項１または２記載の樹脂被覆組成物の製造方法。
請求項１〜３いずれかに記載の樹脂被覆組成物の製造方法であって、該樹脂被覆組成物中の（Ａ）導電性繊維、（Ｂ）鉛を含有しない繊維状または棒状の低融点金属および（Ｃ）熱可塑性樹脂の重量合計を１００としたときの（Ａ）〜（Ｃ）の各含有量が（Ａ）５０〜９５重量％、（Ｂ）４〜４０重量％、（Ｃ）１〜２０重量％である樹脂被覆組成物の製造方法。