JPH0431343A - 導電性ガラス繊維およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電磁波遮蔽性を有する樹脂補強用基材を製造す
るに有効なガラス繊維およびその製造方法に関するもの
である９ ［従来の技術］ 従来、電磁波遮蔽性を有するガラス繊維強化樹脂製品を
製造する時は、たとえば特開昭５４−９０５９６号公報
に開示されたようなカラスを繊維に延伸紡糸する際溶融
アルミニウムの満ちたポットのリップを通過させること
により繊維表面にアルミニュウムを被覆する方法、ある
いは無電解ニッケルメッキを施す方法によって作った導
電性カラス繊維などと樹脂とを複合して製造していた。

しかし、溶融アルミは８００°Ｃ以上の温度かあり、ガ
ラス繊維自体の強度に悪影響を与え、また樹脂と金属と
の接着性か悪く、ガラス繊維の持つ補強効果が十分発揮
されていなかった。また価格も高いという問題をもって
いた。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、プラスチックとの接着性が良く、補強
効果にすぐれ、しかも複合材として用いたとき電磁波を
遮断する性質を十分に発揮し得る導電性ガラス繊維とそ
の製造方法を提供することにある。

Ｕ課題を解決するための手段Ｊ 本発明者らは導電性を有する無機あるいは金属フィラー
を含む樹脂成型品が導電性を示すことからこれらフィラ
ーとガラス繊維の戴束剤、サイジング剤との併用を鋭意
研究した結果ある種のサイジング剤と組み合わせること
によって、従来の電磁波遮蔽性ガラス繊維強化樹脂製品
の欠点である、補強材との接着性の悪さ、価格の高いこ
となどを解決できることを発見し本発明を完成させたも
のである。

本発明に使用する導電性の無機粉末としては、たとえば
カーボンブラックがあるが、そのうちのアセチレンブラ
ックはサイジング剤との混合が容易であるという利点は
あるが導電性を上げるには多量の混入が必要なので、使
用量がすくなくても導電性を」＝げることのできる、フ
ァーネスブラック、改良ファーネスブラ・７り、高導電
性微粒カーボンブラックなどを使用することが望ましい
９形状としては粒状に限らず、針状の微粉でもよい。

電磁波シールド用の金属フィラーの材質とじては例えば
銀、ニッケル、銅、アルミニウム、ステンレスなどがあ
り、使用される形状としては粒子状粉末、針状粉末およ
びフレーク状のものがある。

それらの粒度は細かくてアスペクト比の大きいものが望
ましい、具体的なサイズとしては大きすぎると繊維表面
に付着させることが難しいので１１００μｍのものが望
ましい。粒子が小さくなるほど表面積が増え、酸化され
易いので、銅、アルミニュウムなどの場合、サイジング
剤中に酸化防止剤を添加すれば、さらにその効果が長時
間維持される。

また金属フィラーは導電性が大きいが、多量に入れると
重いのでカーボンブラックと併用してもよい。

これら導電性フィラーをガラス繊維表面に塗布するため
のサイジング剤は脱油不要のサイジング剤であることが
必要である。その理由は、通常ガラスクロスは織る時、
繊維の傷みを少なくするため、経糸、緯糸に澱粉を含む
サイジング剤をつけており、これは繊維と樹脂の接着の
邪魔をする。

このサイジング剤を除去するため高温で有機物を酸化し
、あるいは水などによって洗い流す、これが脱油である
。その後ガラスクロスの繊維表面を樹脂との接着性を増
強させるために、シランカップリング剤などを含んだサ
イジング剤によって再処理したのち樹脂を含浸させてい
る。

導電性ガラス繊維の布を作るためサイジング剤中に導電
性物質を配合したものを塗布し、製織したのち、澱粉を
含むサイジング剤を除去すると導電性物質を繊維表面に
定着させるものかなくなり導電性ガラス繊維布製品とし
て使用する上で問題が起きる。

そのため、本発明に使用するサイジング剤は脱油不要で
しかもマトリックス樹脂とガラス繊維との接着効果を高
め、且つ樹脂の良好な含浸を可能にするものが適当であ
る０通常これらはノンーデサイジングサイズ剤と呼ばれ
ており、用途に応じ種々の組成があるが本発明に使用す
るものとしては、それらのうちから導電性フィラーを配
合しても問題のないものから選ぶことが必要である０例
えば、次の組成のものが使用されるがこれに限定される
ものではない。

これらのサイジング剤を構成する成分は、フィルム形成
成分としては、例えばエポキシ樹脂、エチレンオキサイ
ド変性エポキシ樹脂、アミン変性エポキシ樹脂、ウレタ
ン樹脂、ウレタン変性ポリエステル樹脂などのうちから
一種、もしくは混合したもの、シランカップリング剤成
分としては、例えばγ−アミノプロピルトリエトキシシ
ラン、γ−２アミノエチルアミノプロピルトリエトキシ
シラン、γ−グリシドオキシプロピルトリメトキシシラ
ンなどのうちから一種、もしくは混合したもの、乾燥し
たフィルムの可塑性を増すためのジブチルフタレート、
などの可塑剤、カチオン系界面活性剤などの潤滑剤、第
４級アンモニュウム化合物などの帯電防止剤、などを含
み、これらと水の混合物であり、紡糸直後のガラス繊維
表面に塗布し乾燥する。

このサイジング剤に導電性フィラーを入れ均一に分散さ
せる必要があり、金属フィラーは比重が大きく沈みやす
いので常に攪拌する必要がある。

サイジング液中の導電性フィラーの配合量はカボンブラ
ックの場合、サイジング液１００部にないし４０−７０
部程度、金属フィラーの場合２０−５０部程度とすると
使用し易い、この量はとくに限定するものではなく、サ
イジング剤の塗布によって必要な導電性かガラス繊維に
備わればよく、要求する導電性の程度と塗布の量によっ
て決められる。

導電性ガラス繊維を使用した樹脂製品の電磁波の減衰効
果が現れるのは一般的には１０ｄＢ以上で、３（１４０
ｄＢ以上あれば十分効果が発揮される９その性能を得る
ために必要な導電性物質のガラス繊維にないする付着量
は、サイジング剤の濃度、カーボンブラックの種類、金
属フィラーの粒度によって大幅に変わるので単純に決ま
らない。

しかし電磁波の減衰効果を現すなめに必要なガラス繊維
の導電性は、体積抵抗率で］０３Ω−Ｃ−以下であるこ
とが必要でそれを満たすために付着させる導電性フィラ
＝の量は、ケッチエンブラックＥＣ（Ｎｏｕｒｙ　Ｃｈ
ｅｍｉｃａｌ　Ｃｏｒｐ製）を用いた場合、７−２０重
量％、望ましくは１０−１５重量％程度、１）、ｔｍの
銅粉末では１−１５重量％、望ましくは５−１０重量％
程度が適当である。繊維の周囲に４１着するフィラーは
多すぎると樹脂と繊維の接着を邪魔し、少ないと当然導
電性がなくなる。

この様に用意されたサイジング剤を底面に多数のノズル
を有するブッシングから溶融ガラスを引出し、高速延伸
し、ガラスフィラメントとし、該ガラスフィラメントに
、公知の塗布装置例えばロラアプリケータなどによって
塗布したのち、集束装置によって集束し巻取装置に巻取
り乾燻しあるいは乾燥しないで、ヤーン、クロス、ロー
ビング、ロービングクロス、チョツプドストランドなど
に加工する。

この様なガラス繊維の加工品を用途に応じ適当に選択し
樹脂、例えば、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂
、フェノール樹脂、ポリプロピレン樹脂等と通常の製造
方法により複合して電磁波遮蔽性を有するガラス繊維強
化樹脂製品とする。

［作用］ 公知のガラス繊維にサイジング剤を塗布する方法はガラ
ス繊維表面に均一なサイジング剤層を作るものであるか
ら、これを利用し導電性フィシを含むサイジング剤を塗
布すると当然ガラス繊維表面に均一に塗布される。

導電性フィラーを含有するサイジング剤でガラス繊維表
面を被覆し乾燥するとサイジング剤の大部分を占める水
分なくなるので、導電性フィシのリッチな層をガラス繊
維表面に作る事かできる。

その結果導電フィラー相互の接触機会は通常マトリック
ス樹脂中に導電性フィラーを配合、分散させた場合に比
較してはるかに多い、そのため本発明によるガラス繊維
を使用した場合、マトリックス樹脂中に導電性物質を分
散することによって得られる導電性よりもはるかに少な
い量の導電性フィラーによって同じ効果が得られる。

［実施例］ 以下、実施例により本発明を説明するがこれに限定され
るものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で諸条件
は変化させうろことは言うまでもない。

実施例１ ホール数４００のブッシングからモノフィラメント径　
９μｍのガラス繊維を引出し、ローラアプリケータによ
り銅微粉末を含むサイジング剤を塗布し集束ローラによ
り集束し更に集束されたストランドをトラバースワイヤ
により綾振りしながら巻取コレット上の巻取チューブに
巻き取った。

使用したサイジング剤組成は次の組成である。

（単位重量％） エピコート８２８アミン付加物　　　　　６．０（エピ
コート８２８・シェル化学■製）γ−アミノプロピルト
リエトキシシラン　０．５テトラエチレンペンタミンジ
ステアレート０、２ 低分子量ポリエチレンエマルジョン　　　０．５ポリオ
キシエチレンノニフエニルエーテル０．０８ ブチルステアレートエマルジョン　　　　１．０銅粉末
（平均粒径　　１μｍ＞　　　　　３（１０得られたガ
ラス繊維ケーキは、一定時間風乾したのち、巻き返し機
により巻き返し単糸とする９この単糸を経糸、緯糸に使
用して、エアジエ２．ｌト織機により経密度４３本／　
２５　ｍ　ｍ、緯密度３４本／２５ｍｍの織物とした。

銅粉末の付着量は２０ｇ／ｍ２であった。

得られた織物を次の組成のエポキシワニスに含浸した。

エピコート５０４６−Ｂ−８０（油化シェルエポキシａ
）１００部 エピコート１５４（油化シェルエポキシ（掬）２０部 ジシアンジアミド　　　　　　　　　　　４部ベンジル
ジメチルアミン　　　　　　　０２部メチルエチルケト
ン　　　　　　　　　１５部ジメチルホルムアミド　　
　　　　　　　３０部含浸した織物を乾燥しプリプレグ
を得るこのプリプレグを１５層重ねて、熱プレスで１７
０℃、９０分　加熱加圧して厚さ　３．Ｑｍｍの積層板
を得た。

実施例２ 導電性フィラーとしてニッケル粉末（粒径　１）ｔ　ｍ
　）を用いた他は実施例１と同様にして　３゜Ｏｍｍの
積層板を得た。

比較例１ 実施例１のサイジング剤組成から導電性フィシを除いた
他は実施例１と同じにガラス繊維を製造し、実施例１と
同じ織り密度のガラス繊維織物を得、さらに実施例１と
同様にして３．０ｍｍの積層板を得た。

この様にして得られた積層板をアトパンテスト法により
電磁波減衰レベルを測定しシールド効果を比較した。

その結果を第−表に示す、実施例はいずれも４０ｄＢ以
上の減衰レベルの性能であり電磁波障害防止の９５％の
用途には実装可能で、しかも強度が普通のガラス繊維織
物を用いたものに比べ遜色のないものであることが判る
。

第−表 試験法 強度 シールド効果・ ＪＩＳ−に−７０５５ アトパンテスト社製 モデル　ＴＲ−１７３０１Ａによる。

試料寸法　３ｍｍｘ２００ｓｓＸ２ＧＯｗｍ［効果］ サイジング剤をガラス繊維の表面に高濃度に付着させる
事がてきるので導電性が得やすく電磁波障害防止用とし
て十分なシールド効果を持つ。

従来の様にマトリックス樹脂中に導電性フィラを混合分
散させる場合に比べ、少ない導電性フィラーの量で必要
な電磁波遮蔽性を得る事ができる。

また本発明のサイジング剤の塗布方法によれば導電性フ
ィラーを含むサイジング剤をカラス繊維の表面に均一に
塗布することができるので導電性が安定すると共に、サ
イジング剤中の導電性フィラー量を簡単に変えることか
できるので、ガラス繊維の導電性を調節することが容易
である。

また、サイジンク剤中にカラス繊維とマトリックス樹脂
との結合を改善する表面処理剤を配合することが出来る
ので、樹脂との接着性が導電性フィラーを含まない通常
のガラス繊維加工品を使用したものとの強度差がほとん
どなく、金属被覆ガラス繊維に比べて樹脂との接着性が
良く強度が改良される０以上のごとく本発明のガラス繊
維は電磁波シールド用樹脂製品に使用するに適した稲々
の効果を有するものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ガラス繊維表面に導電性物質粉末を含むサイジング
   剤が付着していることを特徴とするガラス繊維 ２）底部に多数のノズルを有するブッシングから溶融ガ
   ラスを引き出しガラスフィラメントとし、該ガラスフィ
   ラメントに塗布装置により、集束剤を塗布した後、集束
   装置により集束し、巻取装置に巻取るガラス繊維の製造
   方法において、集束剤が導電性物質粉末を含むサイジン
   グ剤であることを特徴とするガラス繊維の製造方法