JP2523098B2 - 導電性樹脂組成物およびその成形品 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、導電性、特にその高温における経時安定性
に優れた、信頼性の高い導電性樹脂組成物およびその成
形品に関する。

（従来の技術） 従来より、熱可塑性樹脂に導電性繊維を配合して導電
性樹脂組成物とし、該組成物は導電性樹脂成形品に利用
されてきた。これらには多くの場合、炭素系の導電性繊
維が配合されてきたが、その用途は静電気防止が主で、
近年問題となっている電磁波シールドに対しては導電性
が低くあまり有効でない。そこで電磁波シールド用には
金属系の導電性繊維を使用して導電性を向上させること
が行われてきた。

しかし、金属系の導電性繊維（以下金属繊維という）
を配合すると、比重が大きくなるとともに樹脂がもつ本
来の特性を大きく損なうという問題があり、その配合量
を最小限にすることが要求されている。ところが金属繊
維の配合量を減少させると、導電性が低下し、更には使
用環境に大きな制約を受ける。すなわち、使用する樹脂
と金属繊維とに熱膨脹の差があるため、高温になると導
電性が劣化するという問題が生ずる。そのため、現状で
は金属繊維の配合量を多くして導電性の低下・劣化を防
止し、かつ使用環境を限定することによって実用化され
ている。そのように、従来の金属繊維の導電性樹脂組成
物及びその成形品は用途に制約があり、かつ特性も不安
定で信頼性も低いという問題点があった。

また、低融点金属と樹脂とを混合して成形することよ
り導電性の得られることが知られているが、低融点金属
は樹脂との密着性が悪くて分離するので、樹脂の物性を
低下させ、また材料色替えのための成形機空打ちの際
に、金属のみが飛散するなど成形加工上きわめて危険で
あるという問題があった。更に金属繊維を低融点金属と
併用して樹脂に混合するときは、金属繊維が成形前の乾
燥等によってその表面に酸化膜が生じ、ハンダぬれ性が
悪くなり、低融点金属が分離したり、金属繊維が腐食し
たりして、その結果導電性の劣化が大きくなるという問
題があった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は。上記の問題点を解決するためになされたも
ので、導電性繊維のぬれ性が良くて導電性繊維と低融点
金属とが強固に結合し、高温においても成形品の導電性
が劣化せずに経時安定性に優れ、成形加工時においても
樹脂と低融点金属との分離、飛散などがなくて成形加工
性のよい、信頼性の高い導電性樹脂組成物およびその成
形品を提供しようとするものである。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明者らは、上記の目的を達成しようと鋭意研究を
重ねた結果、導電性繊維と、低融点金属およびリン系酸
化防止剤を添加配合した熱可塑性樹脂とからマスターペ
レットを用いることによって、高温においても成形品の
導電性が劣化せずに経時安定性に優れ、成形加工時にお
いても樹脂と低融点金属との分離、飛散などがなくて成
形加工性の向上した、信頼性の高い導電性樹脂組成物お
よびその成形品が得られることを見いだし、本発明を完
成したものである。すなわち、本発明は、 （Ａ）導電性繊維の表面に、（Ｂ）低融点金属および
（Ｃ）リン系酸化防止剤を含む（Ｄ）熱可塑性樹脂層
を、被覆形成一体化したペレット状のマスターペレット
と、（Ｅ）熱可塑性樹脂ペレットとを配合したことを特
徴とする導電性樹脂組成物である。また、この導電性樹
脂組成物を低融点金属の融点以上の温度で射出成形して
なり、成形品における導電性繊維の接合点が低融点金属
によって融着され網目構造となっていることを特徴とす
る導電性樹脂成形品である。

本発明に用いる（Ａ）導電性繊維としては、長繊維状
の銅繊維、ステンレス繊維、黄銅繊維、アルミニウム繊
維、ニッケル繊維等の金属繊維や表面に銅、アルミニウ
ム、ニッケル等の金属層を有する有機繊維、無機繊維等
が挙げられ、これらは単独又は２種以上混合して使用す
る。導電性繊維の直径は５〜100μｍ程度のものが望ま
しい。この導電性繊維は、その表面に低融点金属および
リン系酸化防止剤を含む熱可塑性樹脂を被覆形成一体化
し、次いで長さ５〜8mmに切断してマスターペレットと
する。導電性繊維の配合量は、全体の導電性樹脂組成物
に対して0.5〜30重量％の割合で含有するように配合す
るすることが望ましい。0.5重量％未満では導電性が低
く、また30重量％を超えると導電性樹脂組成物の流動
性、その他の特性が低下し好ましくない。

本発明に用いる（Ｂ）低融点金属としては、Sn若しく
はSn−Pbを主成分とする一般ハンダ合金、Sn−Pb−Cd−
Ag−Znを主成分とする高温ハンダ合金、さらにはSn−Pb
−Cd−Biを主成分とする低融点ハンダ合金等が挙げられ
る。これらの低融点金属は、繊維状、粒状、棒状、線
状、フレーク状のいずれでもよく、特に形状に限定され
るものではない。また、低融点金属は、混合する熱可塑
性樹脂の成形加工温度によって選定することが望まし
い。より好ましくは、射出成形機の加熱シリンダーの最
も温度の高い部位で溶融するような融点をもつ低融点金
属を選定使用することである。低融点金属の配合割合
は、導電性繊維を結合、被覆する十分な量、つまり導電
性繊維に対して５〜30重量％の割合に配合することが好
ましい。配合量が５重量％未満では、導電性繊維を結
合、被覆することが不十分となり、また、30重量％を超
えると低融点金属のみが遊離して樹脂の物性を低下さ
せ、好ましくないからである。そして低融点金属は、後
述するマスターペレット被覆形成用の熱可塑性樹脂中に
配合させておく。

本発明に用いる（Ｃ）リン系酸化防止剤として、次の
構造式のものが挙げられる。

リン系酸化防止剤の配合量は、熱可塑性樹脂に対して
0.1〜５重量％の割合とすることが望ましい。配合量が
0.1重量％未満では導電性繊維の酸化膜除去に不十分
で、ハンダぬれ性が悪く、また５重量％を超えると樹脂
の熱変形温度が下がる等、物性が低下し好ましくない。
リン系酸化防止剤は後述するマスターペレット被覆形成
用の熱可塑性樹脂中に配合しておく。

本発明に用いる（Ｄ）熱可塑性樹脂層の樹脂として
は、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチ
レン樹脂、アクリロニトリル、ブタジエン・スチレン樹
脂、変性ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリブチレン
テレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミ
ド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂等が挙げられ、単独又
は２種以上混合して使用する。この熱可塑性樹脂中に
は、前述した低融点金属およびリン系酸化防止剤を配合
しておき、導電性繊維を被覆形成一体化し切断してマス
ターペレットとする。

本発明に用いる（Ｅ）熱可塑性樹脂ペレット（以下ナ
チュラルペレットという）としては前述の（Ｄ）熱可塑
性樹脂層の樹脂と同種又は同一のものでもよい。また
（Ｄ）の熱可塑性樹脂と混合することによって界面に形
成される第三の合成樹脂が補強効果をもつもの、すなわ
ちブレンドポリマーとなるようなものでもよい。例えば
（Ｄ）の熱可塑性樹脂として変性PPO樹脂、ポリカーボ
ネート樹脂等を使用するときは、ナチュラルペレットと
してスチレン系の熱可塑性樹脂を使用すると好結果が得
られる。こうすることにより界面に形成される第三の合
成樹脂が補強効果を持つものとなり、特性の優れた成形
品を得ることができる。

本発明の導電性樹脂組成物は、通常次のようにして製
造する。長繊維状の導電性繊維を押出機のダイスを通
し、導電性繊維の表面に、低融点金属およびリン系酸化
防止剤を配合した熱可塑性樹脂を被覆形成一体化し、次
いで適当な大きさに切断してペレット状のマスターペレ
ットとする。マスターペレットは通常断面が円形である
が、円形でなくとも偏平、その他の形状でもよく特に形
状に制限されることはない。マスターペレットの製造工
程を連続的に行うことが経済的に有利であるが、必ずし
も連続的でなくバッチ方式で製造してもよい。このマス
ターペレットにナチュラルペレットを配合して導電性樹
脂組成物とする。配合するナチュラルペレットは導電性
樹脂組成物やその成形品に要求される特性に応じて熱可
塑性樹脂およびその量を適切に選択する。こうして製造
した導電性樹脂組成物を低融点金属の融点以上の温度で
射出成形して、導電性樹脂成形品とする。成形品は、電
磁波シールドを必要とする電子機器、測定機器、通信機
器等のハウジングや部品として使用することができる。

（作用） 本発明によれば、導電性繊維、低融点金属、リン系酸
化防止剤、熱可塑性樹脂を用いることによって優れた効
果が得られるものである。

すなわち、導電性樹脂組成物は射出成形機の加熱シリ
ンダー内において、熱可塑性樹脂と導電性繊維が混練さ
れる際に、製造工程や乾燥時に形成された導電性繊維の
酸化膜を、リン系酸化防止剤の還元作用によって除去す
る。次にシリンダー内の高温部で溶融した低融点金属に
よって導電性繊維の表面を強固に被覆する。この場合、
導電性繊維に酸化膜が残っていたり、ハンダぬれ性が悪
いと、導電性繊維が腐食したり、低融点金属が遊離し樹
脂の物性を低下させることになる。そして、導電性樹脂
組成物を金型に注入し冷却・固化する際に、導電性繊維
同士の接合点は低融点金属によって融着されて網目状態
となり、そのまま冷却・固化する。そのため、成形品を
高温環境下に置いても導電性繊維と導電性繊維の接合点
が離れることがなく、導電性も劣化することがない。こ
のことは、成形品の樹脂分を溶剤で溶かしてみると導電
性繊維の接合した網目状態を確認することができる。従
って、導電性繊維の配合量を減少させることが可能とな
る。また、熱可塑性樹脂の成形加工温度によって、射出
成形機の加熱シリンダーの最高温度部位で溶融する低融
点金属を選択できるため、低融点金属の分離や飛散等が
なくなる。

（実施例） 次に本発明を実施例によって説明する。

実施例 直径50μｍで、300本収束した銅繊維と、低融点金属
ビーズ（Sn40％、Pb60％）およびHCA（三光化学社製リ
ン系酸化防止剤、商品名）を含むタフレックス410（三
菱モンサント化成社製ABS樹脂、商品名）を押出機のダ
イスを通して導電性繊維の表面にABS樹脂を溶融被覆形
成した。これを冷却してペレタイザーで繊維方向に6mm
の長さに切断してマスターペレットとした。マスターペ
レットの銅繊維充填率は60重量％であった。このマスタ
ーペレットにタフレックス410（前出）のナチュラルペ
レットを配合して導電性樹脂組成物を製造した。この場
合の銅繊維の充填率は30重量％であった。この導電性樹
脂組成物を用いて射出成形を行い成形品を得た。得られ
た成形品について体積抵抗率、シールド効果の試験を行
ったのでその結果を第１表に示したが、本発明の極めて
顕著な効果が確認された。

比較例 実施例においてリン系酸化防止剤を除いた以外はすべ
て実施例と同一にして、マスターペレット、導電性樹脂
組成物および成形品をつくり、その成形品について実施
例と同様に試験を行ったのでその結果を第１表に示し
た。

［発明の効果］ 以上の説明および第１表から明らかなように、本発明
の導電性樹脂組成物は、導電性繊維、低融点金属、リン
系酸化防止剤を用いたことによって、導電性繊維のぬれ
性が良好で導電性繊維同士の結合が強固となり、その結
果優れた導電性を有し、導電性繊維の配合量を減少する
ことが可能となり、また、成形加工時に熱可塑性樹脂と
低融点金属との分離や飛散がなく成形加工性が向上し
た。この導電性樹脂組成物を用いた成形品は、高温にお
ける環境変化にも導電性が低下することなく電磁波シー
ルド効果の経時安定性に優れたものである。この成形品
を電子機器、通信機器等に使用すれば極めて高い信頼性
を付与することができる。

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（Ａ）導電性繊維の表面に、（Ｂ）低融点
   金属および（Ｃ）リン系酸化防止剤を含む（Ｄ）熱可塑
   性樹脂層を、被覆形成一体化したペレット状のマスター
   ペレットと、（Ｅ）熱可塑性樹脂ペレットとを配合した
   ことを特徴とする導電性樹脂組成物。
2. 【請求項２】導電性繊維が、銅繊維、黄銅繊維、ステン
   レス繊維、アルミニウム繊維、ニッケル繊維、表面に
   銅、アルミニウム若しくはニッケルの層を有する有機繊
   維、又は無機繊維である特許請求の範囲第１項記載の導
   電性樹脂組成物。
3. 【請求項３】低融点金属が、Sn若しくはSn−Pbを主成分
   とするハンダ合金、Sn−Pb−Cd−Ag−Znを主成分とする
   高温ハンダ合金、又はSn−Pb−Cd−Biを主成分とする低
   温ハンダ合金である特許請求の範囲第１項又は第２項記
   載の導電性樹脂組成物。
4. 【請求項４】導電性繊維が、全体の組成物に対して0.5
   〜30重量％の割合で含有する特許請求の範囲第１項ない
   し第３項いずれか記載の導電性樹脂組成物。
5. 【請求項５】低融点金属を、導電性繊維に対して５〜30
   重量％の割合で配合する特許請求の範囲第１項ないし第
   ４項いずれか記載の導電性樹脂組成物。
6. 【請求項６】リン系酸化防止剤を、熱可塑性樹脂に対し
   て0.1〜５重量％の割合で配合する特許請求の範囲第１
   項ないし第５項いずれか記載の導電性樹脂組成物。
7. 【請求項７】（Ａ）導電性繊維の表面に、（Ｂ）低融点
   金属および（Ｃ）リン系酸化防止剤を含む（Ｄ）熱可塑
   性樹脂層を、被覆形成一体化したペレット状のマスター
   ペレットと、（Ｅ）熱可塑性樹脂ペレットとを配合した
   導電性樹脂組成物を、低融点金属の融点以上の温度で射
   出成形してなり、成形品における導電性繊維の接合点が
   低融点金属によって融着され網目構造となっていること
   を特徴とする導電性樹脂成形品。