JPH0689272B2 - 耐湿潤性に優れた不燃性無機系導電性塗料組成物 - Google Patents

耐湿潤性に優れた不燃性無機系導電性塗料組成物

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JPH0689272B2
JPH0689272B2 JP2014228A JP1422890A JPH0689272B2 JP H0689272 B2 JPH0689272 B2 JP H0689272B2 JP 2014228 A JP2014228 A JP 2014228A JP 1422890 A JP1422890 A JP 1422890A JP H0689272 B2 JPH0689272 B2 JP H0689272B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、耐湿潤性に優れた不燃性無機系導電性塗料組
成物(以下、単に塗料という)に関し、各種電子機器、
電磁波シールド材等の塗料として広く利用される。
〔従来の技術〕
従来、有機系の導電性塗料は、塗装時の溶剤蒸気による
火災等、更に塗膜の燃焼時での有毒ガスの発生等の不具
合から、水溶性珪酸塩等の水溶性無機系バインダーを用
いたものが望まれている。しかし、この無機系導電性塗
料は、無機バインダの耐水性の悪さという欠点により、
余り多くは知られていないが、以下のものが知られてい
る。
例えば、Niで表面被覆されたグラファイトを用いた耐熱
性に優れる導電性塗料(特開昭61-55168号公報)、焼成
コークスを含む導電性塗料組成物(特開昭62-20573号公
報)が知られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、前者の導電性塗料は耐熱性向上を目的とし、後
者のものは高導電性を目的としたものであり、耐湿潤性
向上を目的としたものではない。
また、これらは各種水溶性珪酸塩をバインダとして用い
ているが、このバインダは、一般に耐水性,湿潤性等が
悪いため、例えば、高湿潤下での導電性の保持を要求す
る電磁波シールド材等には適さない。従って、そのため
硬化剤等の添加剤の添加、高温加熱等の方法が考えられ
るが、多量の添加剤の添加は、導電性粉体の混合を困難
にし、高温加熱は、導電性粉体の酸化につながるので、
いずれも塗膜の導電性低下の原因となる。又、硬化剤を
使用した場合には、2液性タイプの塗料となって取扱が
不便であり、可使時間も制限され、これに他の成分を添
加して変成等を行った場合には、密着性、成膜性等のバ
インダーとしての性質が低下し易い。従って、いずれも
導電性塗料として十分な性能を示さない。
本発明は、上記観点に鑑みなされたものであり、水溶性
無機系バインダである水溶性珪酸塩を用いる導電性塗料
に関して種々研究を行い、特に高湿潤下で長時間導電性
を維持できる組成を見出し完成したものである。即ち、
本発明は耐湿潤性に優れた不燃性無機系導電性塗料を提
供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の導電性塗料は、耐湿潤性に優れたものであり、
導電性粉体と一般式M2O・nSiO2(M:Li、Na、K、n:モル
比)で表される混合水溶性珪酸塩のうちの少なくともLi
塩及びNa塩とを含み、該混合水溶性珪酸塩のモル組成は
〔0.40〜0.75Li2O・0.25〜0.60(〔Na2単独〕又は〔Na2
O+K2O〕)〕・3〜5SiO2(但し、Na2O>K2O(K2Oを用
いる場合)、(〔Li2O+Na2O〕又は〔Li2O+Na2O+K
2O〕=1)であり、該混合水溶性珪酸塩の水溶液の濃度
が25〜35重量%であり、更に該水溶液に対する導電性粉
体の配合割合が重量比で0.4〜1.0であり、温度50℃、相
対湿度99%以上の条件下において1000時間放置した場合
の表面抵抗変化(放置後表面抵抗/放置前表面抵抗)
が、4.5以下であることを特徴とする。
導電性粉体としては、銀粉、ニッケル粉、銅粉、カーボ
ン粉、窒化チタン粉、これらの粉体に表面処理した粉
体、マイカ又はセリサイト等の無機粉体を良導電性金属
で被覆した粉体等、通常の導電性塗料に使用されるもの
を使用できる。尚、導電性、経済性等を考慮すると、こ
れらのうち銅粉、ニッケル粉等が好ましい。
前記混合水溶性珪酸塩は少なくともLi塩及びNa塩を含
む。これは以下の理由による。即ち、Na塩又はK塩、更
に両者の混合物をバインダとしてこれに導電性粉体を混
合した塗料の乾燥塗膜は、湿潤下で導電性が急速に低下
する。又、Li塩のみをバインダーとした場合には耐湿潤
性は大きいが、試験時間を長くすると急速な表面電気抵
抗値(以下「抵抗値」という)の増大が起こり、更に、
塗膜の表面は粗く、亀裂や剥離を生じ易い。一方、Na
塩、又はNa塩とK塩の混合物に、Li塩を配合した混合水
溶液珪酸塩バインダでは、塗膜の密着性、成膜性が改善
されると同時に、湿潤下での導電性の保持能力も良好に
なる。
また、Na2O>K2Oとするのは、以下の理由による。即
ち、Li塩配合組成において、K塩は、Na塩に比べ湿潤下
での抵抗増加抑制作用が劣るが、塗膜の白化(エフロレ
ッセンス)を防止する効果があるので、用途によっては
配合するのが好ましい。以上より、白化防止効果を維持
しつつ耐湿潤性を向上させるには、Na2O>K2Oとするこ
とが必要である。
SiO2のモル比(n)は3〜5の範囲である。この範囲で
は、耐湿潤性、接着性及び成膜性を併せもつことができ
る。前記水溶液濃度は25〜35%である。この範囲では導
電性粉体との混合を容易にし、塗料として必要な流動性
を得ることができ、更に耐湿潤下での抵抗変化が少ない
からである。また、この水溶液に対する導電性粉体の配
合割合は、重量比で0.4〜1.0である。これが0.4未満で
は、塗膜中の導電性粉体が希薄となって、導電性の良い
塗料は得られず、1.0を越えると、塗料の見掛け上の粘
性が大きくなって塗布が困難になり、更に、得られる塗
膜の導電性も悪くなる。これは、導電性粉体に対するバ
インダーの量不足によって導電性粉体間の接着性が悪く
なるためと考えられる。
上記表面抵抗変化(放置後表面抵抗/放置前表面抵抗)
が4.5以下とするのは、本発明の上記組成によりこのよ
うな小さな表面抵抗変化を確保できるからである。本発
明の組成範囲から外れると、実施例結果の表に示すよう
に、7.6以上の値を示し、耐湿潤性に劣ることとなる。
前記組成の水溶液の調製方法は特に限定されるものでは
ないが、通常、珪酸リチウム水溶液、珪酸ナトリウム水
溶液又は珪酸カリウム水溶液を適宜混合する。また、本
塗料の乾燥温度は、通常、水分を蒸発させて珪酸骨格を
強固にするに必要な温度以上で、導電性粉体の酸化によ
る導電性低下が起こる温度以下である。尚、この温度
は、通常、約120℃〜180℃である。
本塗料には、塗料の安定性を保つために、不燃性に影響
しない2重量%(以下、%という)以下のアルギン酸ナ
トリウムやポリアクリル酸ナトリウム等の有機系増粘
剤、又は導電性に影響を及ぼさない(例えば5%以下)
ベントナイト、10%以下の粘土鉱物等の沈降防止剤、分
散剤等を添加することができる。また、湿潤性を確実に
するために、導電性、密着性、成膜性等を著しく低下さ
せることのない耐水性向上剤、使用前に添加する硬化
剤、更に、塗膜の性質の改善をするため不燃性を維持で
きる範囲の合成樹脂やそのエマルジョン等も配合でき
る。
〔作用〕 前記水溶性珪酸塩の性質は、主にアルカリ金属(M)の
種類とモル比(n)によって異なる。例えば、耐水性
は、Li2O>K2O≧Na2Oの順であり、接着性や成膜性は、N
a2O>K2O>Li2Oの順である。
本発明においては、混合水溶性珪酸塩のため、湿潤下に
おける抵抗値がK塩単独の場合よりも小さいのみなら
ず、更にLi塩単独の場合に見られる試験時間を長くする
と生じる急速な抵抗値の増大も起こらない。即ち、単独
等の水溶性珪酸塩の湿潤下の抵抗値変化からは予想され
ない、長時間の導電性の保持が達成される。これは、Li
塩の湿潤下における塗膜の導電性保持能力と、Na塩の接
着性、成膜性と、必要により添加されるK塩の接着性、
成膜性の相乗効果によって起こるものと考えられる。ま
た、同一アルカリ金属では、SiO2のモル比nが大きい程
耐水性をよいが、このnが大きくなり過ぎると、接着性
や成膜性が低下し、ひいては耐湿潤性等にも影響し、製
造も難しくなる。本発明では、このnが3〜5のため耐
湿潤性等に優れる。
また、本発明では、水溶液濃度及びこの水溶液に対する
導電性粉体の配合比も所定値であるので、適切な抵抗値
を維持でき、成膜性及び耐湿潤性にも優れる。
〔実施例〕
以下実施例により本発明を具体的に説明する。
実施例1 珪酸リチウム水溶液(n=3.6、濃度23%)及び珪酸ナ
トリウム(n=3.0、濃度39%)を混合して、(0.48Li2
O・0.52Na2O)・3.4SiO2組成で、濃度が29%の混合珪酸
塩水溶液を調製した。この水溶液と導電性粉体(福田金
属箔粉工業(株)製電解銅粉FCC-115A)を重量比6:4
(比;4/6=0.67)の割合で混合して塗料とした。この塗
料をガラス板にバーコートし、160℃で30分乾燥して試
験片を製作した。塗料の厚さは約70μmであった。
この試験片を耐湿試験機を用いて、温度50℃、相対湿度
99%以上の条件下で放置し、表面抵抗の変化を測定し、
この結果を表及び図に示す。
抵抗測定は三菱油化(株)製ロレスタFP型4針抵抗測定
器を使用した。試験後の塗膜は、亀裂、剥離等の異常は
認められなかった。
実施例2 本実施例では、混合珪酸塩水溶液組成を(0.71Li2O・0.
29Na2O)・3.3SiO2とし、水溶液濃度を25%としたこと
以外は、実施例1と同様に実施し、この結果も同様に表
及び図に示す。試験後の試験片はやや黒色を帯びたが、
亀裂、剥離等の異常は認められなかった。
実施例3 本実施例では、更に珪酸カリウム(n=3.1、濃度40
%)を用いて、(0.48Li2O・0.52Na2O・0.12K2O)・3.3
SiO2組成の3成分水溶液とし、水溶液濃度を30%とした
こと以外は、実施例1と同様に実施した。この結果も、
同様に表及び図に示す。試験後の試験片には、亀裂、剥
離等の異常は認められなかった。
実施例4 本実施例では、導電性粉体として電解銅粉の代わりにカ
ルボニッケル粉を用いたこと以外は実施例1と同様に実
施し、その結果を表及び図に示す。試験後の試験片に
は、亀裂、剥離等の異常は認められなかった。
実施例5 本実施例では、被塗布物として内装用珪酸カルシウムボ
ードを用い、実施例3で用いた組成の塗料を用い、スプ
レーによって塗布した後130℃で30分乾燥し、その結果
を表及び図に示す。試験後の試験片には、亀裂、剥離等
の異常は認められなかった。
実施例6 本実施例では、水溶液組成として(0.65Li2O・0.35Na
2O)・3.4SiO2を用いること、その濃度が27%であるこ
と以外は、実施例1と同様に実施し、その結果を表及び
図に示す。試験後の試験片は、やや黒色を帯びたが、亀
裂、剥離等の異常は認められなかった。
実施例7 本実施例では、水溶液組成として(0.43Li2O・0.57Na
2O)・3.6SiO2を用いること、その濃度が29%であるこ
と、乾燥温度を130℃、乾燥時間を30分としたこと以外
は、実施例1と同様に実施し、その結果を表及び図に示
す。試験後の試験片は、亀裂、剥離等の異常は認められ
なかった。
比較例1 本比較例では、混合珪酸塩水溶液に変えて珪酸リチウム
溶液(n=3.6、濃度23%)のみを用いたこと以外は、
実施例1と同様に実施し、その結果を表及び図に示す。
試験後の試験片は、一部剥離を生じた。また、場合によ
っては、塗膜全体が脱落するものもあった。
比較例2 本比較例では、水溶液組成を(0.29Li2O・0.71Na2O)・
3.2SiO2とし、Li塩及びNa塩が本発明範囲から外れ、そ
の濃度を33%としたこと以外は、実施例1と同様に実施
し、その結果を表及び図に示す。
比較例3 本比較例では、珪酸リチウム水溶液(n=7.6、濃度22
%)と珪酸ナトリウム水溶液(n=3.0、濃度39%)を
混合して調製した(0.54Li2O・0.46Na2O)・5.5SiO2
成の混合水溶性珪酸溶液を用い、SiO2組成が本発明範囲
を越え、その濃度を25%としたこと以外は、実施例1と
同様に実施し、その結果を表及び図に示す。乾燥後の塗
膜の表面が粗く試験後の試験片は、一部剥離を生じた。
比較例4 本比較例では、珪酸リチウム水溶液(n=3.6、濃度23
%)と珪酸ナトリウム水溶液(n=2.0、濃度46%)を
混合して調製した(0.41Li2O・0.59Na2O)・2.7SiO2
成の混合水溶性珪酸溶液を用い、SiO2組成が本発明範囲
を下回り、その濃度を31%としたこと以外は、実施例1
と同様に実施し、その結果を表及び図に示す。
比較例5 本比較例では、実施例3で使用した3種類の水溶液を混
合して調製した(0.42Li2O・0.26Na2O・0.32K2O)・3.3
SiO2組成の水溶液を用い、Na塩<K塩となり本発明範囲
から外れ、その濃度を31%としたこと以外は、実施例1
と同様に実施し、その結果を表及び図に示す。
比較例6 本比較例では、実施例1における水溶液と電解銅粉の配
合割合(重量比)6:4を7.5:2.5(比;2.5/7.5=0.33)に
変更したこと以外は実施例1と同様に実施した。その結
果、銅粉が少ないので、この塗膜の乾燥後の表面抵抗は
KΩ/sq台となり高抵抗となった。
比較例7 本比較例では、実施例1における水溶液と電解銅粉の配
合割合6:4を4:6(比;6/4=1.5)に変更したこと以外は
実施例1と同様に実施した。その結果、銅粉が多くした
にもかかわらず、この塗膜の乾燥後の表面抵抗はKΩ/s
q台となり高抵抗となった。これは、塗料は不均一でゴ
テゴテとなるので均一に塗布できず導電性粒子間の接触
が不十分になるからである。
比較例8 実施例1の水溶性珪酸塩を用いてこの珪酸塩濃度を20%
と小さくした場合は、塗料としての適切な流動性を示さ
ず導電性粉体間の接着が弱くなるので高抵抗となる。一
方、同様にその珪酸塩濃度を40%と大きくした場合は、
塗料の粘度が上がり、塗布が困難となる。更に、珪酸塩
水溶液と導電性粉体の重量比を1:1.2とした場合は、均
一な塗料とならず均一に塗布できない。一方、その比が
0.4未満となると導電性粉体間の接触が不十分となり高
抵抗となる。
以上のいずれの場合も、被塗布物に対して十分に密着性
のよい塗膜を形成できず、しかも導電性粉体間の接着も
十分に良好ではないので、たとえ塗膜を形成しても、湿
潤時間の経過に伴ってその塗膜の抵抗は変化し、耐湿潤
性はよくない。
実施例の効果 表及び図に示すように前記実施例においては、いずれも
1000〜1500時間という長時間高湿度下に曝されても、表
面抵抗の変化が大変少なく、耐湿潤性が、比較例と比べ
て、著しく優れる。特に、比較例2のようにLi塩、Na塩
の組成を外すだけで著しく耐湿潤性が低下し、また比較
例3、4のようにSiO2組成を外すだけでも同様であり、
更に比較例5のようにNa塩<K塩とするだけでも同様で
あり、たった200時間後においても著しく抵抗が上昇し
ている。また、前記いずれの実施例も試験後の塗膜の異
常もなく、いずれも良好な密着性、成膜性を示した。
更に、本実施例のいずれの場合も、湿潤下に長時間曝さ
れても表面抵抗値が約1〜2Ω/sq以下であり、特に実
施例1、3〜5では1500時間後でも1.4〜1.8以下である
ので、いずれもシールド材としての性能に極めて優れ
る。
〔発明の効果〕
本導電性塗料においては、前記作用に示すように、所定
の混合アルカリ珪酸塩組成をもち、所定のその水溶液濃
度をもち、かつ所定量の導電性粉体を含有するので、即
ちこれらの要素の相乗効果により、極めて耐湿潤性に優
れ、更に低抵抗、接着性,成膜性にも優れ、不燃性導電
性塗料として大変優れるとともにバランスのとれた性能
を示す。従って、各種電子機器、電磁波シールド材等に
は極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
図は実施例及び比較例における試験時間と表面抵抗の関
係を示すグラフである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】導電性粉体と一般式M2O・nSiO2(M:Li、N
    a、K、n:モル比)で表される混合水溶性珪酸塩のうち
    の少なくともLi塩及びNa塩とを含み、該混合水溶性珪酸
    塩のモル組成は〔0.40〜0.75Li2O・0.25〜0.60(〔Na2O
    単独〕又は〔Na2O+K2O〕)・3〜5SiO2(但し、Na2O
    >K2O(K2Oを用いる場合)、(〔Li2O+Na2O〕又は〔Li
    2O+Na2O+K2O〕=1)であり、該混合水溶性珪酸塩の
    水溶液の濃度が25〜35重量%であり、更に該水溶液に対
    する導電性粉体の配合割合が重量比で0.4〜1.0であり、
    温度50℃、相対湿度99%以上の条件下において1000時間
    放置した場合の表面抵抗変化(放置後表面抵抗/放置前
    表面抵抗)が、4.5以下であることを特徴とする耐湿潤
    性に優れた不燃性無機系導電性塗料組成物。
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