JPH0682524B2 - 導電性フイラ−とその製造方法 - Google Patents

導電性フイラ−とその製造方法

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JPH0682524B2
JPH0682524B2 JP17558886A JP17558886A JPH0682524B2 JP H0682524 B2 JPH0682524 B2 JP H0682524B2 JP 17558886 A JP17558886 A JP 17558886A JP 17558886 A JP17558886 A JP 17558886A JP H0682524 B2 JPH0682524 B2 JP H0682524B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] 本発明は、白色または各種色彩を有する導電性樹脂組成
物、特に帯電防止を目的とした樹脂組成物を形成するた
めの導電性フィラーに関する。
[従来技術と問題点] 近年、電子回路は小型化し、また複雑、精密になってき
ており、IC、LSI等を静電破壊から保護し、また塵埃を
極力排除するため、導電性材料で電子回路を囲み、シー
ルドすることが行なわれている。特に電子回路がプラス
チック材料で囲まれている場合、プラスチックがその絶
縁性のために帯電し、塵埃が付着し易くなる問題があ
る。そこで最近はプラスチック材料を導電化しシールド
することが行なわれている。プラスチック材料を導電化
する方法の一つとして導電プィラーを樹脂に混合する方
法がある。導電フィラーとしては、従来、カーボン、各
種の金属粉末ないし金属繊維等が知られている。ところ
が上記導電フィラーの大部分は黒色または黒色に近い色
調を有し、樹脂を暗色化し、また比重が大きい問題があ
る。
白色または白色に近い色調を有する導電フィラーとして
は、酸化スズ系フィラーあるいは酸化亜鉛系フィラーが
知られているが、従来のものは、0.2〜数μmの球状粉
末であり、樹脂に含有した際、充分な導電性を賦与する
には含有量を多くしなければならない問題がある。即
ち、一般に樹脂に混合する導電フィラーは針状、繊維状
の方が導電フィラー相互の接触が容易になり、比較的少
ない混合量で足り、他方、球状のものは導電フィラーが
相互に接触し難いので比較的多くの混合量を必要とす
る。
繊維状の導電フィラーとしては、従来、チタン酸カリ繊
維の表面に酸化スズ系の導電材を被覆したものが知られ
ているが、該導電フィラーは表面の導電層が剥離し易
く、樹脂との混練中または熱サイクルにおいて表面の導
電層が剥離して抵抗が高くなる。また表面の導電層は球
状の酸化スズが付着して形成されているので樹脂との馴
染みが悪く、分散性に乏しい問題である。
また他の繊維状の導電フィラーとして、酸化スズのホイ
スカー(ひげ状単結晶)も知られているが、該酸化スズ
の繊維は長さが数cm、直径20μm程度、即ち、アスペク
ト比(長さ/直径)が10,000以上のものである。ところ
が、通常アスペクト比が10,000以上になると樹脂に混合
する際、分散性が悪く、均一に混合することが難しい。
従って、導電性の不均一がみられる。
またアスベスト、ワラストナイト(珪灰石)等のような
結晶性鉱物繊維にニッケルを被覆した導電性フィラーも
知られているが、これらの結晶性繊維の場合ニッケルの
被着力が弱く、樹脂に含有させる際にニッケルが剥離し
易い問題がある。
[問題解決についての知見] 本発明者等は上記問題点を解決すべく検討を続けた結
果、次の結果を得た。
(イ)非晶質鉱物繊維に酸化スズ系導電材を被服したも
のは導電性に優れ、樹脂に対する分散性も良く、導電性
フィラーとして好適であり、更に、酸化スズ中にアンチ
モンをドープすることにより導電性を一層向上すること
が出来る。
(ロ)特に、非晶質鉱物繊維の表面に微細な凹凸を形成
したものは酸化スズ被膜との密着強度が高く、大幅な熱
的環境の変化や機械的摩擦によっても導電層が剥離せず
極めて安定である。
[発明の構成] 本発明は上記知見に基づき、非晶質鉱物繊維に酸化スズ
系導電材を被覆することにより従来の導電フィラーの問
題点を解消したものであり、本発明によれば、表面に微
細な凹凸を形成した非晶質鉱物繊維にアンチモンをドー
プした酸化スズを被覆したことを特徴とする導電性フィ
ラーが提供される。
またその好適な実施態様として、a.上記酸化スズの被覆
量が基本繊維に対して5〜60重量%である導電性フィラ
ー、b.上記酸化スズ中のアンチモンが純酸化スズに対し
て1〜20重量%である導電性フィラーが提供され、さら
にその製造方法として非晶質鉱物繊維を酸処理して、該
繊維表面に微細な凹凸を形成した後に、該繊維をアルカ
リ液中に浸漬し、塩化スズと塩化アンチモンを添加する
ことにより、あるいはスズアルコキシドとアンチモンア
ルコキシドの混合溶液に該繊維を混合することにより、
アンチモンをドープした酸化スズ被覆を形成することを
特徴とする導電性フィラーの製造方法が提供される。
一般に鉱物繊維はCaO、SiO2、Al2O3、TiO2、MgO等を主
成分とし、天然のものは例えばアスベスト、ワラストナ
イン、チタン酸カリウムに見られるように結晶性であ
る。これに対し、人工的に合成するとX線回折により回
折ピークの見られない非晶質繊維が得られる。合成法と
しては鉱石を高熱で溶融したものを遠心力で吹きとばし
繊維状にする。これらは高温からの急冷法で作られるた
め結晶性を呈さない。また合成繊維であり、非繊維部分
が少なく、均一性が高い。
本発明において、非晶質鉱物繊維とは、日本セメント株
式会社より「アサノCMF」の商標名で提供される製品の
よって代表される。
なる化学組成を有し、添付図面に示すような赤外線吸収
スペクトルを示す。図中、1000〜900cm-1、700cm-1、50
0cm-1付近の各吸収はこの物質によるものである3500cm
-1付近の吸収は水分によるものである。
典型的製品 色調:白〜灰白色 繊維形状:繊維径(D)平均5μm 繊維長(L)150μm、3mm他各種(アスペクト比=L/
D) 非繊維分含有量:1wt%以下(74μ篩残分) 真比重:2.7 耐熱温度:750℃(融点、1300℃) 硬度:2.5〜4.0(モース硬度) 単繊維の引張強度:10〜140Kg/mm2(平均50Kg/mm2) 耐薬品性:アルカリに比較的強く、酸に弱い。といった
物理的性質を示す。本発明にいう非晶質鉱物繊維は上記
物理的性質を有する他の材料を包含する。
上記非晶質鉱物繊維の表面に酸化スズを被覆するには、
酸エッチング等により該繊維の表面に微細な凹凸を形成
した後にアルカリ熱水中に該繊維を浸漬分散させ、これ
に塩化スズを塩酸溶液に溶解した液を滴下して中和し、
洗浄、乾燥、焼成する。或は該繊維をスズアルコキシド
に浸漬し、乾燥、焼成すれば良い。
非晶質鉱物繊維の表面に微細な凹凸を形成するための酸
処理は通常の塩酸、硫酸、硝酸または、これらの混酸を
用いて行なえる。これらの酸水溶液中に上記繊維を浸漬
し、室温から80℃の適当な温度にて10分から180分懸濁
させ、反応させれば該繊維の表面な微細な凹凸が形成さ
れる。この状態の繊維に酸化スズを被覆すると被覆材と
繊維との接着力が強く剥離し難い。
酸化スズの非晶質鉱物繊維に対する被覆量は5〜60重量
%、好ましくは20〜50重量%である。酸化スズが5重量
%より少ないと繊維の表面全てが均一に被覆されずまた
60重量%より多いと繊維と導電層の密着性が低下する。
また上記酸化スズにアンチモンをドープすることにより
導電性を一層向上させることが出来る。アンチモンの添
加量は酸化スズに対して1〜20重量%、好ましくは5〜
15重量%である。
アンチモンの添加量が1重量%より少ないと、その効果
が充分でなく、また20重量%を超えるとかえって導電性
は低下する。
尚、酸化スズ中にアンチモンをドープするには上記アル
カリ熱水中に塩化スズと同時に塩化アンチモンを滴下す
れば良い。
また有機スズ化合物のアルコキシド溶液から出発する場
合、溶剤例えば酢酸エチルにスズアルコキシド、アンチ
モンアルコキシドを溶解させSbを添加するこてとができ
る。
次に、上記導電性フィラーを樹脂に混合する場合には樹
脂に上記導電性フィラーを加えて、これらを二本ロール
等を用いて混練すれば良い。また樹脂を溶剤に分散、ま
たは溶解し、この溶液に上記導電性フィラーを分散させ
て、基板上に塗布することにより導電性被膜を形成する
ことも出来る。
上記導電性フィラーと樹脂の混合割合は、該電フィラー
と樹脂との合計量に対して該導電性フィラーの量を10〜
70重量%とするのがよい。樹脂の種類は格別制限され
ず、例えば、フェロールホルムアルデヒド樹脂、尿素ホ
ルムアルデヒド樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂、
酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル塩化ビニ
ル樹脂、スチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹
脂、ポリプロピレン樹脂、アルキッド樹脂、ケイ素樹
脂、フッ素樹脂、など各種の樹脂を用いることができ
る。
[発明の効果] 上記導電性フィラーは、非晶質鉱物繊維と酸化スズとの
密着性が良く、樹脂との混練時にも導電層が剥離するこ
とがなく、導電性樹脂の製造が極めて容易である。特
に、大幅に熱的環境が変化する場合にも導電層が剥離せ
ず、例えば、0℃から100℃の熱サイクルを与えた場合
にも、従来の酸化スズ被覆チタン酸カリウム繊維では容
易に酸化スズの導電層が剥離するのに対し、本発明の導
電性フィラーでは導電層の剥離を生ぜず、極めて安定な
導電性を有する。
更に上記導電性フィラーは白色を呈し、導電性樹脂が白
色ないし他の色彩を有する場合に、樹脂の色調を損なわ
ずに用いることが出来る。
また上記導電性フィラーは樹脂等に混合する際に、その
分散性が良く均一な導電性を発揮することが出来る。
[実施例および比較例] 実施例1 非晶質鉱物繊維(日本セメント社製“アサノCMF"平均長
径150μmアスペクト比30)350gを0.2規定のHCl水溶液1
0l中に分散させて、40℃で1時間撹拌し、表面を溶出さ
せた後、別、水洗、乾燥し、250gを回収した。この繊
維をNaOH;40gを溶解した水5に分散させ、90℃に加熱
して撹拌した。これに6NのHCl:1に塩化Sn;350g、塩化
Sb;30gを溶解した液を滴下し、該繊維の表面に被覆を沈
着させた後、洗浄し、乾燥後、600℃で2時間大気中で
焼成し、該繊維表面にSbをドープした酸化Sn皮膚を有す
る導電性フィラーを得た。
該導電性フィラーは青色白を呈しており、SnO2含有量は
41重量%、SnO2に対するSb量は7重量%であった。また
該フィラーの導電性は100kg/cm2の圧粉下で2.4×102Ωc
mであった。次に基体繊維と導電層との密着性を調べる
ために−30℃のドライアイス−メタノールの低温容器と
100℃の箱型熱風乾燥機とに夫々30分保持し、この加熱
・冷却の熱サイクルを5回繰返した後に比抵抗を測定し
た。この結果を次表に示す。
実施例2〜4 SbをドープしたSnO2の被覆量とSb量とを変えた他は実施
例1と同一の条件で導電性フィラーを製造した。該導電
性フィラーの比抵抗を次表に合せて示す。
実施例5 SnCl2(OC2H5を500g/、Sb(OC2H5を75g/溶
解した酢酸エチル溶液100mlと実施例1で使用した非晶
質鉱物繊維100gとを撹拌混合しながら乾燥させた後、こ
れを600℃で2時間大気中で焼成し、該繊維表面にSbを
ドープした酸化Sn被膜を有する導電性フィラーを得た。
該導電性フィラーは青灰色を呈しておりSnO2含有量は21
重量%、SnO2に対するSb含有量は12重量%であった。ま
たフィラーの導電性は8.3×102Ωcmであり、熱サイクル
試験後は8.6×102Ωcmであった。
比較例1 実施例1で0.2規定のHCl水溶液による酸処理を行なわず
に同じ条件でSbをドープした酸化Sn被膜を有する導電性
フィラーを得た。該導電フィラーは淡青白色を呈してお
り5.5×102Ωcmの導電性を示した。次に実施例1と同様
の熱サイクル試験を行ない、導電性を測定したところ7.
4×104Ωcmとなった。
比較例2,3 SnO2に対しSb量を15重量%としSnO2量を65重量%、4重
量%と変えた以外は実施例1と同じ条件で導電性フィラ
ーを製造した。該導電フィラー比抵抗を次表に合せて示
す。
比較例4,5 SnO2量を40重量%とし、Sbドープ量をSnO2に対し0.8重
量%、25重量%と変えた以外は実施例1と同じ条件で導
電性フィラーを製造した。該導電フィラーの比抵抗を次
表に合せて示す。
比較例6 実施例1の0.2規定のHCl水溶液で酸処理を行なった非晶
質鉱物繊維120gをとり0.1g/の塩化パラジウム水溶液
3中へ分散させ、パラジウムの触媒活性化を行なっ
た。次に硫酸ニッケル水溶液中で硫酸ヒドラジンによる
化学めっきを施した。収量は約150gであり約20重量%の
Ni被覆量である。
該導電性フィラーは7.4×10-3Ωcmの導電性を示すもの
の色調は灰黒色を呈し、白色系は程遠いものであった。
【図面の簡単な説明】
添付図面は本発明に使用する非晶質鉱物繊維材料の赤外
線吸収スペクトル図である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】表面に微細な凹凸を形成した非晶質鉱物繊
    維にアンチモンをドープした酸化スズを被覆したことを
    特徴とする導電性フィラー。
  2. 【請求項2】上記酸化スズの被覆量が基体繊維に対して
    5〜60重量%である特許請求の範囲第1項の導電性フィ
    ラー。
  3. 【請求項3】上記酸化スズ中のアンチモンが純酸化スズ
    に対して1〜20重量%である特許請求の範囲第1項の導
    電性フィラー。
  4. 【請求項4】非晶質鉱物繊維を酸処理して、該繊維表面
    に微細な凹凸を形成した後に、該繊維をアルカリ液中に
    浸漬し、塩化スズと塩化アンチモンを添加することによ
    り、あるいはスズアアルコキシドとアンチモンアルコキ
    シドの混合溶液に該繊維を混合することにより、アンチ
    モンをドープした酸化スズ被覆を形成することを特徴と
    する導電性フィラーの製造方法。
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