JPH08167320A - 導電性組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】バインダ−樹脂中に含まれる導電性微粒子濃度
を少なくすることによりバインダ−樹脂のもつ物理的、
化学的特性を低下させず、導電性の高い導電性樹脂層を
形成させるための導電性組成物を提供する。 【構成】平均粒子径が１．０μｍ以上と０．１μｍ以下
からなる導電性微粒子を少なくとも含む導電性組成物で
あって、１．０μｍ以上と０．１μｍ以下の導電性微粒
子が１０：１から１０：５の混合比率からなる導電性組
成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は導電性に優れ、各種環境
条件でも安定な導電性樹脂層を形成できる導電性組成物
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、導電性を有する導電性材料が電子
部品をはじめとして多くの産業分野で用いられており、
具体的には、抵抗体、電磁シ−ルド材、プリント回路、
メンブランスイッチ等に使用されつつある。導電性材料
としては、絶縁体である各種樹脂（バインダ−樹脂）を
マトリックスとして導電性を有する微粒子を分散充填さ
せることにより導電性塗料またはインキを形成し、該塗
料またはインキを非導電性基材表面にスプレ−法やスク
リ−ン印刷法により導電性樹脂層を形成させ、各種用途
に用いられるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】バインダ−樹脂に導電
性微粒子を分散充填して導電性を発現させるためには、
導電性微粒子をバインダ−樹脂固形分に対して多量に分
散させれば低抵抗値の導電性樹脂層が得られる。しかし
バインダ−樹脂に導電性微粒子を多量に分散させると、
バインダ−樹脂が有する物理的、化学的特性が低下した
り、導電性樹脂層の基材に対する密着性や、樹脂層に気
泡やクラックが発生し、均一で安定性の高い導電性樹脂
層を形成することが困難となる。

【０００４】一般に導電性微粒子としては、カ−ボン、
グラファイト、アセチレンブラックや、銅、銀、ニッケ
ル、金、パラジウム等の金属微粒子が使用されている。
一般に導電性微粒子の粒子径が大きいと微粒子自体の抵
抗値は低下するので、バインダ−樹脂に粒子径の大きい
導電性微粒子を分散充填すれば低抵抗値の導電性樹脂層
が得られるはずである。しかし微粒子の径が大きい場
合、バインダ−樹脂中の導電性微粒子密度が低下し、粒
子同士の接触が低下するため、導電性の高い樹脂層の形
成は困難となる。従って、粒子径の大きい導電性微粒子
で高い導電性を有する樹脂層を形成させるためには、バ
インダ−樹脂中の導電性微粒子濃度を高くさせる必要性
から、バインダ−樹脂の物理的、化学的特性が低下し、
さらに基材とバインダ−樹脂との接触が低下し密着性が
低下したりする。

【０００５】一方、サブミクロン以下の導電性微粒子を
バインダ−樹脂に分散すると、分散により導電性微粒子
が鎖状構造を形成し、形成した鎖状構造が接触すること
により低濃度でも導電性の高い樹脂層が形成できる。し
かしサブミクロン以下の微粒子は、比表面積が大きく、
バインダ−樹脂に含まれている溶剤を吸着するため、バ
インダ−樹脂の粘度が非常に高くなる。粘度の高い導電
性組成物で導電性樹脂層を形成するとレベリング性がな
いため、表面に凹凸が形成された粗な表面が形成された
り、導電性微粒子に吸着した溶剤が乾燥により放出さ
れ、放出に伴い樹脂層の収縮が発生し、導電性樹脂層表
面にクラックが発生したり、収縮によるストレスの発生
により基材からの導電性樹脂層の剥離を発生したりす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、バインダ−樹
脂中に含まれる導電性微粒子濃度を少なくすることによ
りバインダ−樹脂のもつ物理的、化学的特性を低下させ
ず、導電性の高い導電性樹脂層を形成させるための導電
性組成物を提供することを目的とし、平均粒子径が１．
０μｍ以上と０．１μｍ以下からなる導電性微粒子を少
なくとも含む導電性組成物であって、１．０μｍ以上と
０．１μｍ以下の導電性微粒子が１０：１から１０：５
の混合比率からなる導電性組成物を要旨とするものであ
る。

【０００７】本発明で用いられる導電性微粒子について
説明する。本発明で用いられる０．１μｍ以下の導電性
微粒子としては、カ−ボンブラック、グラファイト、ア
セチレンブラック、金、銀、パラジウム、ニッケル、銅
等の金属、錫酸化物、化アンチモン酸化物、鉄酸化物、
マンガン酸化物等の酸化物などが挙げられる。これらの
導電性微粒子の形状は無定型、球状、鱗片状、繊維状で
あればよい。又、これらの導電性微粒子は使用する目的
により選択すればよく、２種類以上混合して使用しても
よい。

【０００８】１．０μｍ以上の導電性微粒子としては、
カ−ボンブラック、グラファイト、アセチレンブラッ
ク、金、銀、パラジウム、ニッケル、銅等の金属、錫酸
化物、アンチモン酸化物、鉄酸化物、マンガン酸化物な
どの酸化物などが挙げられる。これらの導電性微粒子の
形状は無定型、球状、鱗片状、繊維状であればよい。さ
らにカ−ボンやグラファイト粒子表面に金、銀、パラジ
ウム、Ｃｕ、ニッケル等の金属層が形成されてあった
り、マイカや樹脂微粒子などの絶縁材料表面上に各種金
属層やカ−ボン層が形成され複合微粒子であってもよ
い。

【０００９】これらの複合導電性微粒子を形成する方法
について説明する。、金属をカ−ボンやグラファイト、
マイカ、樹脂粉体表面に形成させる方法としては、無電
解めっき法や微粒子同士を混合させ、自動乳鉢や、ボ−
ルミル、メカノミル（例えば岡田精工株式会社製）、メ
カノフィ−ジョンシステム（例えばホソカワミクロン株
式会社製）、ハイブリダイゼ−ションシステム（例えば
株式会社奈良機械製作所製）等により処理すればよい。
これらの複合導電性微粒子は芯材に比較的比重の低い導
電性材料や樹脂材料を用いているため、金属単体の微粒
子より比重が低く、バインダ−樹脂に分散した場合、沈
降安定性に優れており、導電性樹脂層を形成した場合、
導電性の均一な樹脂層が形成できる。

【００１０】これらの導電性微粒子はバインダ−樹脂に
分散充填する場合には、１．０μｍ以上の導電性微粒子
と０．１μｍ以下の導電性微粒子を重量比または容量比
で１０：１から１０：５に混合し、ボ−ルミルや３本ロ
−ルミル、ホモジナイザ−等により分散すればよい。混
合比率が１０：１以下ではバインダ−樹脂に分散した場
合、０．１μｍ以下の導電性微粒子が形成する鎖状構造
が１．０μ以上の導電性微粒子同士を効率良く接触させ
ることができず、導電性の高い樹脂層が得られ難くな
る。また１０：５以上では導電性の向上は見られず、
０．１μｍ以下の導電性微粒子のバインダ−樹脂固形分
に対する充填量が多くなるため、導電性樹脂層の密着性
の低下や、クラックの発生につながる。また混合した導
電性微粒子のバインダ−樹脂への充填量はバインダ−樹
脂固形分に対して２０から６０重量％または容量％であ
ればよい。

【００１１】本発明で使用されるバインダ−樹脂は、常
温で乾燥もしくは反応硬化するもの、加熱して硬化する
ものであって、有機溶剤型、水溶性型、エマルジョン型
などが用いられ、具体的にはニトロセルロ−ス、塩化ビ
ニル、アクリル、ポリアミド樹脂、メラミン、メラミン
アルキッド、ポリウレタンエラストマ−、ポリエステル
エラストマ−、ポリプロピレンエラストマ−、熱硬化型
アクリル、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポ
リエステル、アミノ樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂、
水溶性合成ラテックスとしてポリ酢酸ビニル、酢ビ−ア
クリル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニル−塩
化ビニリデン共重合体、合成ゴムラテックス等が用いら
れ、目的に応じて選択すればよい。

【００１２】以上の各成分もしくはこれらに必要に応
じ、例えば金属微粒子の場合では酸化防止剤や腐食抑制
剤などを混合したり、分散性を向上させるためにノニオ
ン系、カチオン系、アニオン系の各種界面活性剤を添加
して、ボ−ルミル、三本ロ−ル、インペラ−ミル等によ
り分散すればよい。

【００１３】尚、本発明の導電性組成物は、抵抗体、電
磁シ−ルド材、プリント回路、メンブランスイッチ等の
電子部品や、めっきやアルマイト処理などの各種電極材
料、電気化学的防汚のための材料など各種用途に用いる
ことができる。

【００１４】

【作用】本発明は、１．０μｍ以上と０．１μｍ以下の
粒子径の導電性微粒子を混合することにより０．１μｍ
以下の導電性微粒子が形成する鎖状構造が１．０μｍ以
上の導電性微粒子を接触させ、さらに１．０μ以上の導
電性微粒子は粒子自体の抵抗値が低いため、バインダ−
樹脂に分散充填した場合、効率良く導電性を発現させる
ことから導電性微粒子のバインダ−樹脂への０．１μｍ
以下の導電性微粒子濃度と全量の導電性微粒子濃度を少
なくすることができることから、バインダ−樹脂のもつ
物理的、化学的特性の低下を抑えることができ、導電性
の均一な樹脂層を形成できるものである。

【００１５】

【実施例】

〈実施例１〉バインダ−樹脂としてウレタン樹脂（関西
ペイント（株）製、ス−パ−ダイヤモンド）に、１０μ
ｍグラファイト（日本黒鉛（株）製）と０．０１６μｍ
カ−ボンブラック（三菱化成（株）製、＃３９５０）を
重量比で１０：４に混合し、バインダ−樹脂固形分に対
して４０重量％添加し、ボ−ルミルで２４時間分散処理
した。得られた導電性組成物でポリエステルフィルムに
スプレ−により樹脂層を形成し、１２０℃、２０分間乾
燥することにより５０μｍの厚さの導電性樹脂層を形成
した。

【００１６】〈実施例２〉バインダ−樹脂としてシリコ
ン−アクリル樹脂（日本油脂（株）製、ベルタイト）に
５μｍのグラファイトと０．０３μｍのカ−ボン（三菱
油化（株）製、ケッチェンブラックＥＣ６００ＪＤ）を
重量比で１０：３に混合し、バインダ−樹脂固形分に対
して５０重量％添加し、ボ−ルミルで２４時間分散処理
を行った。得られた導電性組成物でポリエステルフィル
ム上にスプレ−法により樹脂層を形成し、１００℃、６
０分間乾燥することにより３０μｍの厚さの導電性樹脂
層を形成した。

【００１７】〈実施例３〉ナイロン樹脂粉体（東レ
（株）製、ＳＰ−５００、平均粒子径５μｍ）と１．０
μｍのグラファイトを重量比で４：１に混合し、（株）
奈良機械製作所、ハイブリダイザ−で８０００回転で５
分間処理することによりナイロン樹脂粉体表面をグラフ
ァイトで被覆した複合粉体を得た。得られた複合粉体と
０．０３μｍのカ−ボン（三菱化成（株）製、ケッチェ
ンブラックＥＣ６００ＪＤ）を１０：２に混合し、実施
例１で用いたバインダ−樹脂の樹脂固形分に対して５０
％添加しボ−ルミルで分散処理を行うことにより導電性
組成物を得た。得られた導電性組成物でＡＢＳ板にスク
リ−ン印刷法により樹脂層を形成し、８０℃、３０分間
乾燥することにより２０μｍの厚さの導電性樹脂層を形
成した。

【００１８】〈実施例４〉１μｍのグラファイトを硝酸
銀３．５ｇ／ｌ、ブドウ糖４５ｇ／ｌ、酒石酸３ｇ／
ｌ、エタノ−ル１００ｍｌ／ｌを含む２０℃の水溶液中
に２ｇ／ｌ分散し、１時間撹拌することによりグラファ
イト粒子表面を銀で被覆した複合粉体を得た。得られた
複合粉体と０．１μｍのカ−ボンを重量比で１０：４に
混合し、バインダ−樹脂としてフッ素樹脂（旭ガラス
（株）製、ルミフロン）の樹脂固形分に対して４０％添
加し、ボ−ルミルで２４時間分散処理を行うことにより
導電性組成物を得た。得られた導電性組成物でナイロン
樹脂板上にスプレ−法により樹脂層を形成し、１００
℃、３０分間乾燥することにより３５μｍの厚さの導電
性樹脂層を形成した。

【００１９】〈比較例１〉実施例１で用いたバインダ−
樹脂に実施例１で用いた１０μｍのグラファイトを樹脂
固形分に対して４０重量％添加し、ボ−ルミルで２４時
間分散処理を行い導電性組成物を得た。得られた導電性
組成物を実施例１と同様のポリエステルフィルム上に同
条件で導電性樹脂層を形成した。

【００２０】〈比較例２〉０．０１６μｍカ−ボン（三
菱化成（株）製）を実施例１で用いたバインダ−樹脂に
樹脂固形分に対して４０重量％添加しボ−ルミルで２４
時間分散処理後得られた導電性組成物を実施例１と同様
の条件でポリエステルフィルム上に導電性樹脂層を形成
した。

【００２１】〈比較例３〉実施例３で記した複合粉体の
みとしてバインダ−樹脂固形分に対して５０重量％とし
た以外は同様の条件で導電性樹脂層を形成した。

【００２２】得られた導電性樹脂層の比抵抗値を４端子
法で測定し、その結果を表１に示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【発明の効果】本発明の導電性組成物は、表１より明ら
かなように、平均粒子径が１．０μｍ以上と０．１μｍ
以下からなる導電性微粒子を、１．０μｍ以上と０．１
μｍ以下の導電性微粒子が１０：１から１０：５の混合
比率で混合させることにより、各粒子単体では得られな
かった均一性で、且つ、素材に対しても高導電性の塗膜
が得られるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小玉 英俊 埼玉県草加市吉町４−１−８ ぺんてる株 式会社草加工場内 (72)発明者 重盛 正樹 埼玉県草加市吉町４−１−８ ぺんてる株 式会社草加工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平均粒子径が１．０μｍ以上と０．１μ
   ｍ以下からなる導電性微粒子を少なくとも含む導電性組
   成物であって、１．０μｍ以上と０．１μｍ以下の導電
   性微粒子が１０：１から１０：５の混合比率からなるこ
   とを特徴とする導電性組成物。