JPS58176220A - 導電性プラスチツクの製造方法 - Google Patents

導電性プラスチツクの製造方法

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JPS58176220A
JPS58176220A JP6016982A JP6016982A JPS58176220A JP S58176220 A JPS58176220 A JP S58176220A JP 6016982 A JP6016982 A JP 6016982A JP 6016982 A JP6016982 A JP 6016982A JP S58176220 A JPS58176220 A JP S58176220A
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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】 本発明は熱可塑性プラスチックに金属繊維を充てん、分
散させる導電性プラスチックの製造方法に関するもので
ある。更に詳しくは、熱可塑性プラスチックに金属繊維
を混線、充填する際の金属繊維の切断、絡みを減少し、
かつ均一に金属繊維をプラスチック中に分散せしめ、ば
らつきの少ない、優れた導電性を有する導電性プラスチ
ックを得るための導電性プラスチックの製造方法に関す
るものである。
導電性フィラーを充填した導電性プラスチックは導電性
塗料、金属溶射などの表面コーティングにみられるよう
なりラック、剥離、腐食の欠点がなく、かつ成形後の二
次加工が不用であるなどの利点がある。
従来、導電性フィラーを充填した導電性プラスチックと
しては、例えば炭素粒子、炭素繊維を使用したものがあ
るが、より優れた導電性、即ち、体積固有抵抗で1oΩ
・備以下の特性を得ることは困難であった。これは、導
電性を向上させようとすると、炭素粒子や炭素繊維を多
量に配合しなければならず、多量に配合すると、プラス
チックの物性、成形性が悪くなり実用性がなくなるため
である。
このため、最近ではより優れた導電性を得るため、導電
性フィラーとして金属繊維を用いるものが実用化されて
いる。
しかしながら金属繊維を用いるものは、熱硬化性プラス
チックあるいは比較的長繊維を混入し易いSMC,8M
C成形方法においては実用化されているもの\、熱可塑
性プラスチックの一般的な成形方法である射出成形、押
出成形などにおいては導電性が劣るため実用化はされて
いない。例えば熱可塑性プラスチックに金属繊維を混入
し、射出成形によって1oΩ・備以下の体積固有抵抗を
得ようとすると、少くとも1o容量%の金属繊維の混入
が必要であった。この場合プラスチックの物性の低下、
成形性の低下、さらには成形機のスクリューの摩耗等が
発生する問題がある。
本発明者は、熱可塑性プラスチックに金属繊維を混入し
、混線、射出成形する過程を詳細に検討した結果、混入
された金属繊維が、混線、射出成形の過程に於て、絡み
や切断を生じ、一部では金属繊維が綿状に偏在したり、
必要以上に切断され粉末状で分散したりすることを見出
j7た。そこで、これらの問題点を種々検討した結果、
金属繊維を5容量%以丁混入することで電磁波遮蔽用材
料、面発熱体材料に要求される体積固有抵抗10Ω・G
以下の安定した特性を有する導電性プラスチックの製造
か法を見出したものである。
即ち本発明は熱可塑性プラスチックに金属繊維を充填、
分散した導電性プラスチックを製造するに方法において
、予め金属長繊維を複数本束ね、集束剤を用いて集束し
、前記集束した金属繊維を1〜15mgの長さに切断し
、この切断片を熱可塑性プラスチックに混線、充填、金
属繊維を分散させることを特徴とする導電性プラスチッ
クの製造方法である。
本発明において使用される金属単繊維は、種種のものが
可能であるが本発明の効果を十分得るためには連続した
長繊維(伸線加工したステンレス鋼)あるいは長さlO
NM以上の長繊維(切削加工した鉄、鉄合金、銅、銅合
金、アルミニウムなど)が好ましい結果を与える。10
朋以下の短繊維であると一方向に金属繊維を集束するこ
とが難しいためである。金属繊維の金属組成、線径につ
いてはプラスチックの種類、成形条件、用途に適したも
のを選定すれば良いが、金属線径についてはできるだけ
細いほど、同−充てん量の場合導電性が良くなる傾向に
あり、また本発明による方法の効果も大きいことから5
0μ以下のものが好ましい。
本発明において集束した金属繊維の切断する長さを1〜
15 mtrtと定めたのは、1MM以下であると少な
い充てん量においては良い導電性が得られず、プラスチ
ックに金属繊維を多く充てんする必要があるからである
。15闘以上であると、カレンダー加工方法では問題と
ならないが、一般に使用する成形方法である、射出成形
、押出成形では金型ゲート部に金属繊維が絡み、また成
形品中に金属繊維を均一に分散するのが難しい欠点があ
る。
本発明において使用される集束剤は熱可塑性樹脂の溶液
またはエマルジョンが好ましり、充填する熱可塑性プラ
スチックの特性を阻害するものでなければ使用可能であ
る、例えば塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニ
ルアルコール、アクリル樹脂、スチロール樹脂、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリウレタンな
どの溶液またはエマルジョンが使用できる。
本発明において、集束した金属繊維を切断する場合のア
スペクト比(金属単繊維の長さ対直径の比以下間0は1
00〜2000の値であることが導電性プラスチックと
して均一で良い導電性を得る上で好ましい。これは金属
単繊維のプラスチックへの充てん量が少なくて、良い導
電性を得るための金属単繊維のアスペクト比を検討した
結果判明したものである。すなわちアスペクト比100
以下では本発明方法の集束剤による集束を行なっても金
属単繊維を容積含有量として5%以上プラスチックに充
てんしなければ体積固有抵抗10Ω・備以下の優れた導
電性が得られない場合がある。またアスペクト比が大き
い方が同一充填量においては導電性が良くなる傾向にあ
るが、アスペクト比2000以上になるとプラスチック
中で金属単繊維の分散不良が生じ導電性においてバラツ
キを生じ乏。したがって優れた導電性プラスチックを得
るためには金属単繊維の長さが1〜15mmであって、
アスペクト比が100〜2000の金属単繊維を熱可塑
性プラスチックに充填することが好ましい結果を得られ
、最適アスペクト比は200〜1500である。
本発明に於て、集束した金属繊維の集束剤に対する金属
繊維の比が20〜70容量%であることが、混線時の金
属繊維の切断を減少する上で好ましい。これは、複数本
の金属単繊維を一方向に集束することにより各金属単繊
維間に集束剤が充填され、バインダーの役目をする。こ
のため、集束された金属繊維の剛性、曲げ強さ等が向上
し、集束していない金属繊維に比べ混線時の金属、vA
維の切断が防止されるものと考えられる。
上記、集束剤に対する金属繊維の比が20容量%以下と
なると、集束剤の中に金属繊維が分散した状態となり、
複合化による剛性、曲げ怖さく7)向上が期待できず、
このため、金属繊維が樹脂との混線中にスクリューなど
で切断されることがあり、優れた導電性が得られない場
合がある。
一方、集束剤に対する金属繊維の比が70容量%以上と
なると金属繊維が充分に集束されず、単独の金属繊維が
残り、これが樹脂との混線中に切断され、充分な導電性
が得られない場合があり好ましくない。
集束後、切断した金属繊維をプラスチックに充てんする
方法については熱可塑性複合プラスチックの混線に使用
するロール、二軸混練機、ニーダなど一般力なもので良
いが、より良い導電性を得るためには低速で切断応力の
少ない混線機が適している。成形加工法としては射出成
形、押出成形、ブロー成形、圧縮成形、カレンダー加工
など金属繊維を充填した熱可塑性プラスチックに適した
成形加工方法が可能である。
本発明が適用できるプラスチックは熱可塑性プラスチッ
クであれば良く、塩化ビニル、ポリスチレン、A B 
S 、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、
ナイロン、ポリカーボネート、など全ての熱可塑性プラ
スチックに可能であり、用途により選定すれば良い。
次に本発明の実施例を示す。
実施例(1) 直径12μの連続したステンレス鋼重m紗、100本を
集束剤として粘度1000cps/25°Cに調整した
スチロール樹脂の溶液(溶剤:メチルエチルケトン)に
浸漬し、取り出すと同時に、ステンレス繊維が50容量
%となるようにローラーにて絞り、次いで120°Cの
熱風にて連続的に乾燥を行った。
以上のようにして集束剤により集束したステンレス繊維
を、切断機にてlO順の長さに切断しこの切断片を金属
単紀維の含有量としてそれぞれ1.2.3.4.5.1
0容量%となるようにABS樹脂にリボンブレンダで混
合し、ベント式押出機(池貝鉄工製U T R65)に
て金属繊維を充填した複合ペレットを製造した。
その後、前記ペレットを射出成形機(各機製作所製5J
85C)にて射出成形し、10(至)角、厚さ3 MM
の導電性プラスチック成形板を得た。
このようにして得られた導電性プラスチックはステンレ
ス繊維の分散状態が良好で、繊維の切断も非常に少くな
っていることが認められ、体積固有抵抗は第1表に示す
通りであった。
なお、比較のため、集束剤に対するステンレス繊維の比
が、10容量%となるようにローラーにて絞ったものを
、他の条件は実施例(1)と同じにして導電性プラスチ
ック成形板を作成し、体積固有抵抗を測定した結果を比
較例(1)として第1表に示す。
さらに、集束剤を使用せず、12μのステンレス長繊維
を単に10肩肩に切断したものを実施例(1)と同様に
1.2.3.4.5.10容量%となるようにA 13
 S樹脂に混練し、以後の工程は実施例(1)と同じ方
法で導電性プラスチック成形板を作成した。体積固有抵
抗を測定した結果を比較例(2)として第1表に示す。
第1表 第1表から明らかなように、本発明による方法によれば
ABS樹脂中のステンレス単繊維含有量が、5容量%以
下でも10Ω・(7)以下の体積固有抵抗を有する導電
性プラスチックが得られるのに対し、比較例(2)では
10容量%以上のステンレス単繊維を混線、充填しなけ
れば10Ω・(1以下の体積固有抵抗を有する導電性プ
ラスチックとはならない。
実施例(2) 直径35μ、長さ15間の鉄繊維を約50本一方向に配
合させたものに、集束剤として粘度100cpS/25
”CのEVAエマルジョンを含浸させ集束し、鉄繊維含
有量が60容量%になるようにローラーにて絞り、常温
で乾燥した。その後、上記集束した鉄繊維を5朋jこ切
断し、この切断片を鉄単繊維含有量がそれぞれ1.2.
3.4.5.10容量%となるようにポリプロピレンに
混合し、混練押出機(用田製作所Fjl K CK 3
5)にて10α角、厚さ3 MMのプレートに成形した
このようにして得られた導電性プラスチックの体積固有
抵抗は第2表に示す通りであった。
また、比較のため集束剤を用いないで、実施例(2)で
用いた鉄車繊維を5朋に切断し、実施例(2)と同じ方
法で導電性プラスチックを作成し、体積固有抵抗を測定
した結果を比較例(3)として第2表に示す。
第2表 第2表より明らかなように、本発明によるものは鉄単繊
維含有量が5容量%以下でも10Ω・1以下の体積固有
抵抗を示すのに対し、比較例(3)では10容量%以上
の鉄単紘維を含有しなければ10Ω−σ以下の体積固有
抵抗を示さない。
実施例(3) 直径がそれぞれ4.8.15.501+のステンレス長
繊維を500本束ねたものを、集束剤として300C1
)S/25”′Cのアクリル樹脂の溶液(溶剤:トルエ
ン)に浸漬し、次いで集束剤に対するステンレス繊維の
比が、30容量%になるようローラーにて絞り、120
°Cの熱風にて連続的に乾燥を行った。その後、この集
束されたステンレス11をそれぞれのステンレス単繊維
の直径が異ることにそれぞれ1.2.5.10.15朋
に切断し、この切断片をABS樹脂にステンレス単繊維
が3容量%になるようにニーダ−(群山製作所製1)1
−5)にて混練し、複合ペレットを製造しtこ。
その後、当該ペレットを射出成形機(各機製作所製5J
35C)にて射出成形し10c1=角、厚さ3朋の導電
性プラスチック成形板を得た。
このようにして得られた導電性プラスチックはアスペク
ト比の違いによりそれぞれ第3表に示す体積固有抵抗を
示した。
第3表 第3表から明らかなように金属繊維の長さ対置径ノ比が
100〜2000のアスペクト比を有するステンレス単
繊維をプラスチックに充填したものが、導電性プラスチ
ックとして均一で優れた導電性を示す。一方、アスペク
ト比が100以下又は2000以上のステンレス単繊維
を用いたものは、良好な導電性を示す場合もあるが均一
ではなく、問題を有する。
以上、詳細に説明したように、本発明の製造方法によれ
ば、金属繊維の充填量を5%以下としても良好な導電性
を有し、このため、プラスチックの物性及び成形性の劣
化が少い導電性プラスチックを製造することができる。
従って従来のプラスチックの物性値を基準として商品設
計ができ、金型などの修正もあまり必要とはならず、電
磁波遮蔽用材料、面発熱体材料、着色の可能な導電材料
、静電防止材料としての使用が可能である。
特許出願人 福田金属箔粉工業株式会社

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  熱可塑性プラスチックに金属繊維を充填、分
    散した導電性プラスチックを製造する方法において、予
    め金属長繊維を複数本束ね、集束剤を用いて集束し、前
    記集束した金属繊維を1〜15羽の長さに切断し、この
    切断片を熱可塑性プラスチックに混線、充填、金属繊維
    を分散させることを特徴とする導電性プラスチックの製
    造方法。
  2. (2)集束剤に熱可塑性樹脂の溶液またはエマルジョン
    を用いることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    導電性プラスチックの製造方法。
  3. (3)集束、切断した金属繊維の金属単繊維の長さ対直
    径の比(アスペクト比)が100〜2000の値を有す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項記
    載の導電性プラスチックの製造方法。
  4. (4)集束した金属繊維の集束剤に対する金属繊維の比
    が20〜70容量%であることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項〜第3項のいずれかに記載の導電性プラスチ
    ックの製造方法。
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