JPH042615B2

JPH042615B2 -

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Publication number: JPH042615B2
Application number: JP61151938A
Authority: JP
Priority date: 1986-06-27
Filing date: 1986-06-27
Publication date: 1992-01-20
Also published as: JPS638438A

Description

【発明の詳細な説明】従来から導電性外装材として、原料ゴムに導電
性カーボンを混入した導電性ゴムシートや合成樹
脂に金属繊維や金属粉などを混入した複合材料な
どが製品化され、各種の用途（例えば、その電磁
波遮蔽効果や帯電防止効果などに着目し、前者に
あつてはクリーンルームの帯電防止材に、後者に
あつてはオフイス又はフアクトリーオートメーシ
ヨン機器の外装材など）に使用されて来た。前者
にあつては導電性カーボンを混入するために黒一
色で他の色に着色出来ず、現在のような製品のカ
ラー化に対応出来ないという問題点や、シート状
であるために所定の形状に裁断し、被着物に接着
するという形式を取らねばならず、適用できる形
状がほぼフラツトなものに限られ、生産性が悪
く、又用途も限定されるという問題点があり、そ
の他の問題点としては、型成形を適用したとして
も型代に相当の費用を費やせねばならず、又大量
生産が出来ないとコスト的に採算が合わず、用途
が非常に限定されるという問題が有つた。又、後
者にあつては成る程金属繊維や金属粉であるから
地色が金属色であり着色顔料により着色は比較的
簡単に行えるが、効果を高めようとすれば金属繊
維や金属粉を多量に混入しなければ所定の電磁波
遮蔽効果等や帯電防止効果が充分達成出来ないの
であるが、こうすると重くなつてしまうという欠
点は元より高価なものになつてしまうという欠点
があつた。更に、金属繊維の場合混入量が多いと
絡まり易く、成型時に合成樹脂の流動性が阻害さ
れ易くなつて押し出し成形機内での詰まりや複雑
な形状のものには適用出来ないという問題点があ
り、その他、混入した時に金属粉の粒度が30μ以
上と粗い場合その粗い金属粉や金属繊維が表面に
表れ、表面平滑性を阻害するため、表面平滑性が
厳しい用途、例えば塗料への混入などは避ける事
が好ましいという問題点もあつた。そこで、金属
鍍金された炭素繊維の長繊維を微粉砕し、混入用
充填材としようとしたのであるが、金属鍍金され
たものを微粉砕するとその時の衝撃で鍍金層がは
がれ、微粉炭素繊維の導電性能が低下するという
恐れがあつた。

本発明は係る従来例の欠点に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、炭素繊維の微粉
化を行つた後、金属鍍金する事により、より良好
な導電性能を付与する事が出来る合成樹脂用導電
性充填材の製造方法を提供するにある。

以下、本発明を詳述する。本発明で使用される
原材料炭素繊維は、例えばポリアクリロニトリル
系のもので、直径が３〜10μ（本実施例では7μの
ものを使用する。）程度である。次ぎにこの原材
料炭素繊維の長繊維の微粉砕方法の一例に付いて
説明する。まず、炭素繊維の長繊維をカツターに
て２〜３mm程度の長さに切断し、次いで粗粉砕機
で0.5mm程度の長さに粉砕し、最後に微粉砕機６
で30〜20μ以下の長さに微粉砕する。微粉砕の方
法は、第２図に示すようにマツハ2.5以上の超音
波旋回気流４に炭素繊維の短繊維３を連続且つ自
動的に供給し、超音速旋回気流４中でこの短繊維
３に強い衝撃を加えて粉砕を促進し、同時に、粉
砕された炭素繊維の微粉２を微粉砕機６内に設け
た分級室に導き、高速旋回渦流によつて所定の粒
度に分級する。分級された微粉は空気と共にサイ
クロン又はバグフイルタに導入され、効率良く捕
集される。一方、末粉砕の短繊維３は遠心力によ
つて高速旋回渦流の外側に寄せられて回収され、
エアーノズル５を経て再度加速されつつ超音速旋
回気流４中に吹き込まれ、粉砕されて行く。この
時、短繊維３がエアーノズル５から放出される時
の超音速旋回気流４による粉砕に加え、短繊維３
同士の衝突頻度が高まり、粉砕効率を飛躍的に高
める。このように短繊維３は所定の粒度に粉砕さ
れるまで反復して微粉砕機６内を循環する。尚、
粗乃至微粉砕の際に短繊維３を加熱又は冷却しつ
つ粉砕してもよく、これにより粉砕効率が更に向
上する。

次ぎに微粉砕された炭素繊維２の金属鍍金方法
に付いて説明する。まず、微粉炭素繊維２を触媒
活性付与溶液（例えば塩化パラジウム溶液のよう
なもの）に入れ、撹拌して微粉炭素繊維２の表面
に触媒性を付与する。次いで無電解鍍金浴に微粉
炭素繊維２を入れる。無電解鍍金浴中では微粉炭
素繊維２は浮遊状態となり、その表面触媒活性に
より無電解鍍金が始まる。鍍金層の厚さは鍍金時
間に比例する。金属鍍金層１が所定の厚さに達し
たところで（換言すれば所定の鍍金時間が経過し
たところで）無電解鍍金浴を冷却して無電解鍍金
作用を停止させ、濾過、水洗並びに乾燥を順次行
つて金属鍍金のなされた導電性充填材Ａを形成す
る。尚、無電解鍍金浴中に微粉炭素繊維２を入
れ、個々の微粉炭素繊維２の表面に無電解鍍金を
均一に行うためには浴中に浮遊している微粉炭素
繊維２同士が凝集しないことが必要であり、その
ためには粒度を1μ以上にする事が望ましい。

尚、微粉炭素繊維２の表面が十分に触媒活性能
を持つ場合には前記の触媒活性付与溶液への浸漬
を省略する事が出来る。又、金属鍍金方法は無電
解鍍金としたが、勿論これに限られず、電解鍍
金、真空蒸着その他の方法を適用する事も出来
る。

この微粉炭素繊維２の表面に施される金属鍍金
層１の厚みは通常0.1μ〜0.5μ程度であるが、鍍金
時間を変える事により、金属鍍金層１の厚み適宜
増減する事が出来る。第３図に金属鍍金層１の厚
さと比抵抗値との関係を示す。鍍金される金属は
通常ニツケル又は銅（従つて、この場合鍍金浴は
ニツケル鍍金浴又は銅鍍金浴という事になる。）
であるが、勿論これに限られず、必要が有れば金
鍍金や銀鍍金その他の金属鍍金も可能である。本
発明に適用される原材料炭素繊維の引つ張り強度
は、400〜500Kg／mm²、引つ張り弾性率は20〜30ト
ン／mm²で、金属鍍金炭素繊維Ａの導電性は体積抵
抗値で、10^-4〜10^-5Ω・cmでほぼ従来の金属繊維
と同等の導電率を持つ。電磁波の周波数によつて
も異なるが、500メガヘルツの電磁波を例にとる
と電界に対する電波の強さは１／100000に、磁界
に対しては１／1000000に減衰する。

このように、本発明に使用される導電性充填材
Ａは、前記原材料炭素繊維を長さ30μ以下（塗料
用としては20μ以下が望ましく、浴中での凝集を
防ぎ、均一な鍍金を施すためには1μ以上が望ま
しい。）に微粉砕したものに金属鍍金したもので、
導電性充填材Ａの断面形状は第１図のように円柱
形である。

本発明で使用する合成樹脂の種類は限定され
ず、どのような種類のものにでも混入可能であ
る。混入方法は特に限定されない。混入量に付い
ては後述する。用途としては、塗料、接着剤を始
め各種合成樹脂素材への混入が可能である。塗料
には溶剤系とエマルジヨン系とがあるが、溶剤系
の場合は鍍金金属の種類は問われないが、エマル
ジヨン系塗料への混入については、酸化による変
色があるため鍍金金属が銅の場合は避けるのが好
ましい。接着剤に混入する場合接着性能を損なわ
ない程度の混入量としなければならない。合成樹
脂素材に混入して使用する場合、導電性が良好な
ため添加量が少なくて済み、それ故その流動性が
導電性充填材Ａを混入する事により損なわれず、
モールド成型品として使用する事は勿論、シート
状又はフイルム状にして使用する事も可能であ
る。

尚、ゴムエマルジヨン系塗料に添加して使用す
る場合にゼラチン又はにかわ等含水性に富み、保
水性の優れたたん白質を添加する事により導電性
バインダー的効果が発現し、好ましい効果が得ら
れる。ゼラチンを使用する場合は、まず、ゼラチ
ン温水溶液に導電性充填材Ａを少しづつ分散させ
て行き、（場合によつては少量ならば界面活性剤
を使用してもよい。）完全に泥状になつたところ
でゴムエマルジヨン系塗料を加えて十分に撹拌
し、然る後、被着物に浸漬、はけぬり又はスプレ
ーにてコーテイングし、（コーテイングの方法に
よつては更に適量の水を加えても良い。）乾燥し、
被着物の表面に導電性塗膜を形成する。

導電性充填材Ａの合成樹脂素材への混入量は、
合成樹脂素材の性質や用途への適用性を損なわな
い範囲であれば多いほど良いが、通常は10重量％
程度、多くとも20重量％程度で足る事が多い。導
電性充填材Ａの混入素材の電磁波遮蔽効果に付い
て言えば、例えば、ナイロン樹脂やポリカーボネ
ート、ABS樹脂などに導電性充填材Ａを10％重
量濃度混入すると電磁波１／100000〜１／40000
に減衰する。又、その場合の比重は2.6〜3.5と極
めて小さいものである。

又、混入される導電性充填材Ａの形状は、炭素
繊維を粉砕したものであるから通常前述のように
円柱状であり、導電性充填材Ａとしての用途に用
いられる場合、その直径は一般に３〜10μ、粉砕
後の長さは30μ以下、（好ましくは20μ以下）であ
る。普通使用されているものは直径が３〜7μ、
長さが15〜25μ（最良は15〜20μ）のものである。
用途別に見れば、表面平滑性をさほど重要視しな
いモールド成型品やパテなどの充填物には長さが
30μ以下のものを使用し、表面平滑性や塗布性な
どを問題にする塗料に使用する場合は、その長さ
が20μ以下のものを用いるのが好ましい。又、本
発明に用いる導電性充填材Ａは内部が炭素繊維の
粉状物２で構成され、微粉炭素繊維２の表面に金
属鍍金が施されているために金属鍍金１部分の導
電性は勿論、炭素繊維部分も導電性を有するもの
であるから、従来の金属繊維や金属粉に比べて比
重が軽いにもかかわらず金属繊維や金属粉と同等
の導電性を発揮するものであり、合成樹脂素材に
この導電性充填材Ａを混入すれば金属繊維混入物
と同等の電磁波遮蔽効果や帯電防止効果を発揮さ
せる事が出来る。又、内部が微粉炭素繊維２で金
属部分は表面の金属鍍金層１だけであるから、従
来の金属繊維や金属粉に比べて格段に比重が軽
く、混入材料の軽量化に貢献する。更に、導電性
充填材Ａを30μ以下とした場合には混入された合
成樹脂のモールド成型時に導電性充填材Ａ同士が
絡まつて流動性を損なつたり表面平滑性を損なう
事がなく、未混入合成樹脂と同様の扱いで良く、
非常に使い勝手が良いものである。尚、導電性充
填材Ａを20μ以下とした場合、表面平滑性や塗布
性を損なわず、塗料としての用途に最適である。

本発明は叙上のように、炭素繊維を微粉砕した
後、微粉炭素繊維の表面に金属鍍金を施すのであ
るから、従来のように鍍金層が微粉砕時の衝撃力
ではがれたりするという危険性がなく、しかも鍍
金条件や鍍金時間を管理する事により鍍金層の厚
さを任意にコントロール出来、予定の導電性能を
導電性充填材に付与する事が出来るという利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図…本発明に係る導電性充填材の拡大断面
斜視図、第２図…本発明に微粉砕機の概略断面
図。第３図…本発明に係る導電性充填材の比抵抗
値−金属鍍金膜厚の関係を表すグラフ。Ａ…導電性充填材、１…金属鍍金、２…微粉炭
素繊維、３…短繊維、４…超音速旋回気流、５…
エアーノズル、６…微粉砕機。

Claims

【特許請求の範囲】１炭素繊維を超音速旋回気流中で30μ以下の微
粉末に微粉砕した後、微粉炭素繊維の表面に金属
鍍金を施す事を特徴とする合成樹脂用導電性充填
材の製造方法。２粉砕された微粉炭素繊維の表面に触媒活性能
を付与した事を特徴とする特許請求の範囲第１項
に記載の合成樹脂用導電性充填材の製造方法。３鍍金金属をニツケルとしたことを特徴とする
特許請求の範囲第１項に記載の合成樹脂用導電性
充填材の製造方法。４鍍金金属を銅としたことを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載の合成樹脂用導電性充填材
の製造方法。５鍍金方法を無電解鍍金とした事を特徴とする
特許請求の範囲第１項に記載の合成樹脂用導電性
充填材の製造方法。