JPH11217733A - 細径金属繊維及びそれを含有する樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電磁波シールド効果、表面外観に優れ、スク
リュー、シリンダー及び金型の摩耗の少ない樹脂組成
物、特に電磁波シールド用組成物を提供する。 【解決手段】 ビッカース硬度１５０以下の金属（例え
ば、銅、黄銅など）から作製され、円換算径５０μｍ未
満である金属繊維１〜７０重量％と熱可塑性樹脂９９〜
３０重量％からなる熱可塑性樹脂組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、細径金属繊維、及
びそれを含有する導電性を有する成形材料、特に電磁波
シールド材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気回路及びＩＣは各種の電気機器に用
いられているが、外部、内部から発生する電磁波により
誤動作することがある。これを防止するため、電磁波の
発生を回路設計の変更により低減することが行われてい
るが、限界があり、電磁波シールド効果のある材料によ
り覆うことがなされている。これらの材料は、樹脂成形
品にメッキ、塗装、溶射等により導電性の皮膜を形成す
る方法が採られているが、別工程が必要でありコストも
かかる。

【０００３】そこで、樹脂自体にシールド性を持たせる
ことが行われている。樹脂にシールド性を持たせる方法
としては、金属の繊維、箔、粒子又はカーボンブラッ
ク、カーボンファイバー、フェライト、チタン酸バリウ
ム等を混練りする方法が知られている。この中でも金属
繊維による方法が最も有効である。工業的に細い金属繊
維を作製する方法として伸線引抜法が知られているが、
強度の強い、例えばステンレスの繊維を作製することは
可能であるが、比較的強度の弱い銅や黄銅等の繊維を作
製することは困難であった。一方で、ステンレスは固い
ので成形時のスクリュー、シリンダー及び金型の摩耗が
大きく、頻繁にスクリューを交換する必要がある事や、
金属の中では導電性も低い方なので、同じ量添加しても
電磁波シールド効果が低い等の改善点があった。

【０００４】コイル材切削法により金属繊維を作製する
ことは従来から知られており、例えは、複合材料シンポ
ジウム講演要旨集、ｖｏｌ１６、ｐ２５（１９９１年）
や複合材料シンポジウム講演要旨集、ｖｏｌ１７、ｐ１
２７（１９９２年）に記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、電磁
波シールド効果、表面外観優れ、成形時のスクリュー、
シリンダー及び金型の摩耗の少ない樹脂組成物、及びそ
れに有用な金属繊維を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために検討の結果、柔らかく薄い金属箔を原
料とし、コイル材切削法により細い金属繊維を得、これ
と樹脂を複合化することにより、電磁波シールド効果、
繊維の分散性、表面外観、流動性に優れ、スクリューの
摩耗性の少ない導電性樹脂組成物が得られることを発見
し、本発明をなすに至った。

【０００７】すなわち、本発明は下記の通りである。 １）ビッカース硬度１５０以下の金属から作製され、円
換算径５０μｍ未満である金属繊維。 ２）円換算径が４０μｍ未満である上記１記載の金属繊
維。 ３）上記１または２記載の金属繊維１〜７０重量％と熱
可塑性樹脂９９〜３０重量％からなる熱可塑性樹脂組成
物。

【０００８】４）上記１または２記載の金属繊維１〜７
０重量％と熱可塑性樹脂９９〜３０重量％からなる電磁
波シールド用樹脂組成物。 以下、本発明について詳細に説明する。本発明で用いら
れる、金属繊維の金属種は、ビッカース硬度１５０以
下、好ましくは１４０以下、より好ましくは１３０以下
の金属である。ビッカース硬度が１５０を越えると、樹
脂組成物の成形時に、スクリュー、シリンダー及び金型
の摩耗が大きくなる。

【０００９】金属種の具体例を挙げれば、黄銅、銅、ア
ルミニウム、金、銀、錫、鉛、亜鉛、マグネシウム等の
金属、及びこれら２種類以上の組み合わせの合金、もし
くはこれらを主体とする合金、さらにはこれらとリンと
の化合物等が挙げられる。これらは焼き鈍しを行い軟化
させたものでも良い。これらの中でも黄銅、銅、アルミ
ニウムが好ましい。

【００１０】これらの金属から作製される金属繊維の断
面形状は特に限定されないが、断面積が同じ円に換算し
た円の直径（以下、円換算径という）は５０μｍ未満で
あり、好ましくは４０μｍ未満、さらに好ましくは３０
μｍ未満で、最も好ましくは２５μｍ以下である。円換
算径は細ければ細いほど効果があるが、後述の実施例中
の図１のデーターからもわかる様に、５０μｍ以上では
ほとんど効果がない。３０μｍ未満、さらには２５μｍ
以下での効果はより著しい。

【００１１】繊維束としては、上記繊維の本数が１０〜
１０００００束ねられているものが良く、より好ましく
は５０〜３００００、さらに好ましくは１００〜３００
０束ねられているものが望ましい。これらの金属繊維
は、コイル材切削法により得ることができる。コイル材
切削法とは、ほぼ旋盤と同様の構造、機能を持った金属
繊維製造装置に、金属箔をコイル材状に装着し、その端
面を切削して金属繊維を得る方法である。例えば、ＥＭ
Ｃ １９９２．１１．５．＜Ｎｏ．５５＞ｐ７８〜８２
に記載されている方法が挙げられる。コイル材は、市販
の金属箔を連続して主軸ドラムに巻き取る事により得ら
れる。巻き取る際に、金属板の少なくとも一表面に表面
処理剤を塗布もしくは浸すことにより表面処理すること
がより望ましい。また、表面処理の代わりに、巻き取る
際に、樹脂を溶かした溶液に浸し、樹脂で金属箔をコー
ティングしながら巻き取ることも有効である。この場
合、後で混合する樹脂と同じ樹脂か又は相溶性の良い樹
脂をコーティングすることがより好ましい。更に、上記
コーティング樹脂中に上記表面処理剤をあらかじめ混練
したものを用いることも更に好ましい。

【００１２】さらに、樹脂のフィルムを金属箔に挟みコ
イル材を作製することも有効である。その際、後で混合
する樹脂と同じか又は相溶性の良い樹脂を挟むとより良
好である。また、上記樹脂フィルムに上記表面処理剤が
混練されているものを使用することも更に好ましい。こ
れらの巻き取り時の処理においては、表面処理剤を金属
表面に塗布もしくは浸すことにより表面処理する方法が
最も好ましく、金属繊維の分散性を向上させ、電磁波シ
ールド効果、機械特性を向上させることができる。

【００１３】表面処理剤としては、チタネート系カップ
リング剤、シラン系カップリング剤、アルミネート系カ
ップリング剤、ジルコニアアルミネート系カップリング
剤などのカップリング剤やトリアジンチオール化合物な
どを用いることができる。この中でもとくに、チタネー
ト系カップリング剤およびシラン系カップリング剤が好
ましい。

【００１４】本発明に用いる金属繊維の製造方法とし
て、コイル材切削法を用いる場合には、原料の金属箔は
３５μｍ以下のものが好ましく、さらに好ましくは３０
μｍ以下、最も好ましくは２０μｍ以下である。しかし
ながら５μｍ以下の箔では、材質によっては、箔を巻き
取る際に切断する恐れもありあまり好ましくはない。金
属繊維の添加量は１〜７０重量％、好ましくは５〜４０
重量％、さらに好ましくは１０〜３５重量％である。金
属繊維の量は、多すぎると成形時の流動性低下、機械物
性の低下などがありあまり好ましくない。また、少なす
ぎると導電性が低下し、電磁波シールド効果も低下する
ためあまり好ましくない。

【００１５】本発明において用いられる熱可塑性樹脂と
は、低、中、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
リ塩化ビニル、ポリスチレン、アクリロニトリル−スチ
レン共重合体（以下、ＳＡＮ樹脂と略記する）、アクリ
ロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（以下、Ａ
ＢＳ樹脂と略記する）、ポリアミド、ポリアセタール、
ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリ
ブチレンテレフタレート、ポリフェニレンエーテル、ポ
リメチルメタアクリレート、ポリエーテルイミド、スチ
レン−ブタジエン共重合体及びその水素添加組成物等及
びこれら２種類以上の組み合わせのポリマーブレンド、
例えば、ポリカーボネートとアクリロニトリル−ブタジ
エン−スチレン共重合体、ポリフェニレンエーテルとポ
リスチレン等を挙げることができる。特に、ハイインパ
クトポリスチレン、ＳＡＮ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリフェ
ニレンエーテル、ポリアミド及びポリカーボネート、こ
れらの樹脂の単独、そのアロイがより好ましい。ガラス
ファイバー又はカーボンファイバー、他のフィラー等に
より強化した樹脂も用いることができる。

【００１６】これら熱可塑性樹脂の添加量は、金属繊維
添加量の残りの量である。また、本発明の樹脂組成物に
は、本発明の目的を損なわない範囲で、適宜、難燃剤
（例えば、リン系難燃剤、ハロゲン系難燃剤、無機系難
燃剤等）、酸化防止剤、滑剤、カップリング剤、トリア
ジンチオール化合物、無機充填材（例えば、ガラスファ
イバー、カーボンファイバー、タルク、マイカ等）など
を含むことができる。

【００１７】本発明において、金属繊維を樹脂に導入す
る方法は、例えば、集束剤を付け一定繊維長に切った後
樹脂と混練り押出する方法、高速回転翼を有するミキサ
ーに樹脂小片と混合しながら繊維を短く切りながら混合
する方法、押出機の途中又は元から連続的に繊維をフィ
ードしながら樹脂を押出す方法、金属繊維に集束剤を付
け又はそのままで、電線被覆の要領で金属繊維を樹脂で
被覆し一定繊維長に切った後成形する方法、及び金属繊
維を平板状にした後シートに挟みシート成形又は圧縮成
形する方法等を挙げることができる。

【００１８】本発明の樹脂組成物から、電磁波シールド
部材を成形する方法に関しては、通常行われている射出
成形機による成形、または溶融プレスによる方法、真空
成形、多層成形を含むシート成形等が用いられる。この
中でも金属繊維に集束剤を付け又はそのままで、電線被
覆の要領で金属繊維を樹脂で被覆し一定繊維長に切った
後、金属繊維を含まない熱可塑性樹脂ペレットと混合し
てから成形する方法がより好ましく、この方法におい
て、作製される金属繊維含有ペレットの長さは１〜５０
ｍｍであることが好ましく、より好ましくは１．５〜２
０ｍｍ、さらに好ましくは２〜１０ｍｍである。高い電
磁波シールド効果を効率よく得るには、繊維のアスペク
ト比は大きい方が良いが、成形性および分散性の観点か
ら余り長過ぎるるものは好ましくない。ペレットの断面
形状は特に限定されないが、分散性の観点から、熱可塑
性樹脂が可塑性を有している間にローラーで押潰し偏平
形状とし、導電性繊維を押し広げる段階で導電性繊維間
に樹脂が入り込み存在するものがより好ましい。

【００１９】これらの方法により一体化された金属繊維
と熱可塑性樹脂は、適切な大きさにされた後、熱可塑性
樹脂とドライブレンド等の方法で混合し、射出成形、シ
ート成形、ブロー成形等の成形により形状を付与され
る。本発明において、電磁波シールド用樹脂組成物と
は、成形した際、電磁波遮蔽効果が１０ｄＢ以上あるこ
とが好ましく、より好ましくは２０ｄＢ以上、さらに好
ましくは３０ｄＢ以上である。

【００２０】本発明の樹脂組成物は、電気製品、自動車
用部材（ガソリン自動車、ディーゼルエンジン車、ハイ
ブリット車、電気自動車、水素自動車、天然ガス自動車
等）、電車用部材、医療機器等に好適に利用できる。具
体的に例を挙げれば、パソコン、プリンター、スキャナ
ー、スイッチ、テレビ、プラズマディスプレー、ＰＨ
Ｓ、ＰＤＡ、携帯電話、洗濯機、冷蔵庫、皿洗い機、複
写機、電子レンジ等のハウジング及び内部・外部部品と
して好適に使用できる。導電性材料として、また電磁波
シールド材料として好適に使用できる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、実施例によって本発明を具
体的に説明するが、本発明は以下の例に限定されるもの
ではない。各測定は以下の条件により行う。 電磁波シールド効果（ＳＥ） アンリツ株式会社製ネットワークアナライザーＭＳ４６
６１Ａ測定機を用いて、電波暗箱で、縦１００ｍｍ×横
１００ｍｍ×厚さ１ｍｍに切り出した試験片を、周波数
１００から１０００ＭＨｚの範囲で測定し、８００ＭＨ
ｚの減衰値で表す。

【００２２】表面外観 射出成形機により、縦１５０ｍｍ×横１５０ｍｍ×厚み
１ｍｍの平板状サンプルを成形し、その表面を目視で評
価する。良好な物を○、やや不良な物を△、不良な物を
×で表す。 金型摩耗性 縦１５０ｍｍ×横１５０ｍｍ×厚み１ｍｍの平板状金型
で、１ｍｍ径のピンゲート部が入れ子状となっているも
のを用いる。摩耗の差異を明確にするため、入れ子とな
っているピンゲート部を焼き鈍し、１０００ショット成
形後のピンゲートを射出方向と平行に切断し、内部の傷
の状態を光学顕微鏡で確認する。

【００２３】全く傷の観られないものを◎、わずかに傷
の観られるものを○、やや傷の多く観られるものを△、
傷の多く観られるものを×で表す。 スクリュー摩耗性 各組成物を、スクリューを焼き鈍したラボブラストミル
の中に入れ、２００ｒｐｍの回転数で３時間混練りし
た。その際、スクリューの摩耗度合いを測定し、比較例
１を１００として表示する。数値が少ない方が摩耗度合
いが少なく、スクリュー摩耗性は良好である。

【００２４】

【参考例１】（金属繊維の調整）コイル材切削法によ
り、円換算径１５、２５、３０、５０μｍに切削した、
黄銅繊維の各々１５００本、６００本、５００本、３０
０本束を、また同様に円換算径１５、５０μｍに切削し
た銅繊維の各々１５００本、３００本束を得る。一方、
集束伸線引抜法により作成した円換算径１５μｍのステ
ンレス繊維の１５００本束を比較として用いる。

【００２５】

【実施例１〜１０】表１に示す組成に従い、表１に示す
金属種及び５０μｍ未満の円換算径から選択された円換
算径の参考例１に示す金属繊維を、表１に示す熱可塑性
樹脂で押出機により被覆し、ダイスから引き出し、ペレ
タイザーにより３ｍｍの長さに切断し、マスターペレッ
トを得る。

【００２６】このマスターペレットを、ブレンド後の繊
維の添加量が表１に示す量となるように表１に示す熱可
塑性樹脂ペレットとブレンドし、射出成形機（ＪＳＷ−
Ｊ１００ＳＳ−ＩＩ；日本製鋼所株式会社製）を用いて
縦１５０ｍｍ×横１５０ｍｍ×厚１ｍｍの成形品を成形
する。成形品の電磁波シールド効果、表面外観、金型摩
耗性、スクリュー摩耗性等の特性を評価し、その結果を
表１に示す。

【００２７】

【比較例１〜５】表２に示す組成に従い、ビッカース硬
度が１５０以上の金属繊維または円換算経が５０μｍ以
上の金属繊維を用いた他は、実施例１〜１０と同様にし
ておこなった。評価結果を表２に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】尚、表１、２の中で、ＰＣ／ＡＢＳは日本
ＧＥプラスチック株式会社製；サイコロイ ＭＣ５００
１を、ＡＳは旭化成工業株式会社製；スタイラックＡＳ
Ｔ９１０６を、ＰＰＥは旭化成工業株式会社製；ザイ
ロン ２４０Ｚを、ＨＩＰＳは旭化成工業株式会社製；
旭化成ポリスチレン Ｈ９４０５を、ＰＡは旭化成工業
株式会社製；レオナ １３００Ｓを各々用いる。

【００３１】表１、２にて、同じ金属種で円換算径の異
なる実施例１〜４と比較例１〜２、および金属種が異な
り円換算径の同じ実施例１および４と比較例３とを比較
する。円換算径の大きな比較例１および２は、電磁波シ
ールドレベル、表面外観に劣り、金型摩耗性、スクリュ
ー摩耗性もやや劣る。金属種の異なる比較例３は表面外
観、金型摩耗性、スクリュー摩耗性が劣る。

【００３２】図１は、実施例６、７、８及び比較例４、
５の繊維径と電磁波シールド効果の関係をプロットした
ものである。５０μｍ以上では電磁波シールド効果がほ
とんど無く、５０μｍ未満、好ましくは４０μｍ未満、
さらに好ましくは３０μ未満で電磁波シールド効果が飛
躍的に向上しているのが解る。

【００３３】また、焼き鈍しをしていないピンゲートを
使用し、実施例４と比較例３のサンプルを、金型摩耗性
評価の方法と同一条件で１万ショットの成形試験を行
い、ピンゲート部の摩耗性を観察したところ、銅を使用
した実施例４ではほとんど傷が観られなかったが、比較
例３では多くの傷が観察された。

【００３４】

【発明の効果】本発明の樹脂組成物は、電磁波シールド
効果、表面外観に優れ、スクリュー、シリンダー及び金
型の摩耗の少ない樹脂組成物であり、特に電磁波シール
ド用樹脂組成物として優れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】金属繊維径と電磁波シールド効果の関係を示す
図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ビッカース硬度１５０以下の金属から作
   製され、円換算径５０μｍ未満である金属繊維。
2. 【請求項２】 円換算径が４０μｍ未満である請求項１
   記載の金属繊維。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の金属繊維１〜７
   ０重量％と熱可塑性樹脂９９〜３０重量％からなる熱可
   塑性樹脂組成物。
4. 【請求項４】 請求項１または２記載の金属繊維１〜７
   ０重量％と熱可塑性樹脂９９〜３０重量％からなる電磁
   波シールド用樹脂組成物。