JPS60184815A - 高分子複合ペレツト及びその製造方法 - Google Patents

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、金属フィラメントがほぼからまりなく混入さ
れ、導電性複合組成物成形のために好適に使用しうる高
分子複合ペレットとその製造方法に関する。

例えば、樹脂組成物中に金属粉や箔片、繊維等の導電性
フィラーを均一に分散させることにより、導電性を付与
させることは広く知られており、特に金属ｔａ維を０．
２〜５０　ＶＯＩ％程度混入させた複合プラスチック材
料は、電磁シールド性にも秀れたものとして、広く認め
られている。

このような複合プラスチック材料を成形する方法として
、予め繊維を多量に複合したプリコンパウンドペレット
を成形直前に素材プラスチック材料ないしはそのペレッ
トと所望の比率で混合混線した上、成形するコンセント
レート法が汎用されており、この方法は、容易かつ経済
的な方法として広く採用されてきた。

しかし従来、これに使用されてきたベレットは、例えば
ダイス孔を有したガイド内に多数の金属フィラメントか
らなるいわゆるトウを送給しながらその周囲を樹脂で被
覆含浸させ、押出した後、所定の長さに切断することに
よって得られるものである。そして特にその押し出しに
おいては、ダイス孔では周囲から中心に向かって力が作
用するため、例えば特公昭５０−３９０６９号、特公昭
５６−１１５２３号公報が開示する被覆集束伸線法で得
られるような金属フィラメントの束いわゆるトウを使用
する場合は、各フィラメントは、未研摩状態の粗い外表
面を有した連続体でほとんど隙間なく密集し、さらに押
し出し時のプラスデック材料は流動性が劣っているため
、さらに密集化する結果、各フィラメントの隙間に完全
にプラスチック材料を含浸させることは困雌となる。従
って気泡等の空洞が生じ、又フィラメントがからまり易
くそのからまりによる密集によってプラスチックにより
被覆されない部分も発生する他、その後の混練成形時に
各フィラメントを均一に分散させるのは困難であった。

又トウ自体についても、各フィラメントは一方向を向い
て、そろっているとはいえ、ねじりやからまりが多く存
在し、従って混線での均一な分散を困難にしている他、
均一に分散させるべく長時間の混練を行うことは、フィ
ラメントの折損を生じ、所望の導電性が得られず、強度
に劣り、又樹脂成形品の外観を悪くする等種々な問題が
あった。

さらにこのようなペレットは、生産性も低く、高価とな
るという問題等も有し才いた。

本発明は、このような従来品の欠点を解決し、含浸分散
性に優れた高分子複合ペレットの提供を目的とし、直径
８０μｍ以下の多数の金属フィラメントを高分子マトリ
ックス中に複合させてなるベレットであって、各金属フ
ィラメントは、実質的に一方向に平行してからまりがな
く再配向していることを特徴とする。

又直径８０μｍ以下の多数の金属フィラメントのトウを
準備し、これらから各金属フィラメント同志のからまり
を解除しつつ、再配向させたスライバーを得る段階、前
記スライバーをそれと対向して配した高分子マトリック
スと積層した後加熱、圧縮しながら複合一体化させ、複
合体を得る段階、前記複合体を所望の寸法に切断し、゛
ペレツＩ−を得る段階からなることを特徴とするその製
造方法である。

以下本発明の高分子複合ペレットについて、製造方法と
ともに、その一実施例を図面に基づいて説明する。　本
発 明に好適に使用される高分子マトリックス３としては、
例えばＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ふっ素樹脂、ポリア
ミド、ポリ塩化ビニール、ポリプロピレン等の熱可塑性
プラスチック、合成ゴム、天然ゴム等の素材が用いられ
る。

一方、金属フィラメント２としては例えば、鉄、ニッケ
ル、アルミニウム、銅、チタンやそれらの合金、例えば
ステンレス鋼等からなる金属繊維体であって、その製造
に際しては、例えば単線伸線や、特公昭５０−３９０６
９号公報等が開示する複合集束伸線等の線引き又は押出
し、切削法等の加工法で得られた直径８０μｍ以下の連
続したフィラメン１−２を長手に略揃えて集束した繊維
の集合体である繊維束即ちトウ２Ａから繊維束状態を維
持しながら実質的に各フィラメント同志のからまりやね
じれを除去しうるように配列を矯正する、いわゆるフィ
ラメンｌ−２を再配向したスライバー２Ｃを用いている
。

このスライバー２０を得る方法は、例えば特公昭５１．
−４３１４号公報が開示しかつ第１図に例示するごとく
、トウ２Ａを複数のガイドローラ４．４間で押圧しつつ
通過させ、偏平集束体２Ｂに修整した後、周速差を有す
る上下一対の低速ローラ５．５と、次段の高速ローラ６
．６との間を通過させることによって、その間のフィラ
メント２に破断応力を若干こえた張力を与え、各フィラ
メント２を長平方向に不規則な部分において実質的にロ
ール間距離りとほぼ均一な長さで切断することによって
、トウの状態で生じていた各フィラメント２同志の撚れ
や、からみ合いは解除され、かつその長平方向にほぼ平
行に再配向されたスライバー２０となる。そしてスライ
バー２０においては、実質的に各フィラメント２同志の
摩擦力によって連続体を形成しており、またこの一連の
ローラ４．５．６の押圧によってその中方向に均一に分
散させた帯状にすることもできる。

又再配向は、櫛体等を用いて梳くことにより、又流体中
で流しつつ集束する等によっても行うことができ、又そ
のときフィラメント２は連続したものとなってもよい。

なお金属フィラメント２の直径は８０μｍ以下であって
、その直径が８０μｍ以上の場合は、樹脂中等に混練含
浸させて成形品を得るとき、金属フィラメント２が成形
品表面に現れたばあいには外観不良を生じることがあり
、又導電性をも低下させることとなり、従って直径８０
μｍ以下、実用的には４〜３０μｍ程度のものが好まし
い。

これら金属フィラメント２の表面は、分散性を高めるた
め、表面清浄なものが望まれるが、反面、高分子マトリ
ックス３との接着強度に劣り、従ってこの相反する要件
を満たす為、例えばスライバー２０に、周知の方法で、
屈曲した波状のクリンプを適所に形成させることが好ま
しい。又クリンプは、マトリックスの含浸性向上にも寄
与しうる。

高分子複合ペレット１は、第３図及びその横断面を８０
倍に拡大した第４図の拡大写真に示すごとく、金属フィ
ラメント２を高分子マトリックス３．３中に複合含浸し
ており、又前記金属フィラメント２は、前記のごとく、
再配向したスライバー２Ｃの状態にて高分子マトリック
ス３中に埋設されることによって、各金属フィラメント
２は独立して分散し、からまり等がなく略平行にしかも
本例では、高分子複合ペレット１の中央部に層状をなし
て均一に配列されている。

なお高分子複合ペレット１は、中央部に層状で略均−に
分布した以外に、円状、だ円状分布、つづみ状分布を有
するごとく偏在させてもよい。又金属フィラメント２を
全体の高分子マトリックス３中に均一に分散させたもの
でもよい。

さらに金属フィラメント２を２層、３層など複数に形成
し、さらにはペレット１の片面のみに存在させるなど種
々変化しうる。またペレッＩ−１自体の形状も板状のみ
に限定されることなく、円柱体、角柱体なども用いうる
。

又高分子複合ペレッＩ−１として、本発明に係る、金属
フィラメント２を再配向した高分子複合ペレット１を１
次のペレットとして用い、その高分子複合ベレット１を
混練させかつ再びペレット化した２次の高分子複合ペレ
ットとして形成することもできる。

次に高分子複合ペレット１の製造方法について説明する
。

高分子マトリックス３ば、本例ではロール巻きされたテ
ープ体３Ａ、３Ａとして￥＝備され、第２図に示すごと
く、上下の支持ローラ６．６間の隙間Ｇにスライバー２
０を挟持しながら積層、送入した後、加熱ヒータ７及び
圧縮ローラ８．８間を通過させることによって高分子マ
トリックス３、３を連続的に含浸、一体化させ、所望の
厚さ、しかも金属フィラメント２の含有率が調整された
連続長尺状の複合体ＩＡを形成する。なお使用する高分
子マトリックス３、金属フィラメント２の直径、本数等
は任意に選択されるが、好ましくは、厚さは０．０５〜
１０關、フィラメント本数は５００〜５００００本程度
である。

又加熱ヒータ７は、電気式やガス式など自由に採用でき
、その加熱温度は高分子マトリックス３の材質に応じて
軟化開始から分解温度までの範囲で選択される。例えば
マトリックスがＡＢＳ樹脂の時は１５０〜２５０℃程度
が好適である。

なお同図中１２は冷却の為の送風機であり、必要により
設けられる。又１３は受けダイスである。

この複合体ＩＡでは、金属フィラメント２は、高分子マ
トリックス３．３によって両面が被覆されるとともに、
そのスライバー２０が具えていたからまりのない平行し
た再配向性を維持しており、しかもその複合体ＩＡ中の
各フィラメント２Ａ間の間隙には、核晶分子マトリック
ス３が完全に含浸したものとなる。

特に第２図に示すように、その圧縮を圧縮ローラ８．８
により挟圧する場合には、その接合面間の気泡はローラ
８での転勤により、外部に逃がすことができ、実質的に
空洞のない板状晶をうろことができる。この加熱、圧縮
には、ロール圧縮以外にホットプレスなども使用できる
。

このように加熱、圧縮を行うことにより、その圧縮力に
よって高分子マトリックス３が外方に延出する際の流動
に伴い各金属フィラメント２もともに中方向に移動して
分散され、中方向に金属フィラメント２が比較的均一に
、からまりなく分散した複合体ＬＡをうろことができる
。又複合体ＩＡは、金属フィラメント２、高分子マトリ
ックス３を調整することによってその厚さ、金属フィラ
メンＩ−２の含有率は自在に制御し、うる。

このようにして得られた複合体ＩＡは、カッター１１を
用いて所定寸法に切断することによって高分子複合ペレ
ット１をうる。

なお高分子複合ペレット１の大きさは、自由に選択しう
るが、例えばその用途が前記した導電性を目的とする場
合には、２〜２０ｍ程度の長さのものが好ましい。また
高分子複合ペレット１中のフィラメント充填率は、複合
体ＩＡの厚さ調整により約９０％以下の範囲で任意に選
定される。

第５図は金属フィラメント２のいわゆるスライバー２Ｃ
，２Ｃを２段に積層、複合化する本発明の他の実施例を
示し、高含有率の高分子複合ペレット１を得るのに適し
ている。

又効率よく生産するには、中広連続マトリックス間にス
ライバー２０を複数列並設して供給しつつ縦、横２方向
から切断することにより、ペレット化し、さらにはトウ
２Ａからスライバー化、ペレット化までを一連の装置に
より行うのがよい。

又円柱体のペレットを得るには、半丸状の高分子マトリ
ックス３を用い、又圧縮ロール８に案内用の溝等を形成
する。

さらに他の実施例として、高分子マトリックス３の接合
面に接着剤を塗着して金属フィラメント２を接着させつ
つその分布の均一化を確実にすることも可能であり、こ
のための接着剤としては、溶融によって実質的にマトリ
ックスに悪影響を及ぼさないものが好ましく、例えばチ
タネート系カップリング剤（商品名「プレンアクト」味
の素Ｋ。

Ｋ）やシラン系カップリング剤等が好適に採用される。

なお高分子複合ペレットにおいて、金属フィラメント２
を切断したスライバー２０を用いて複合体ＩＡを形成し
たときには、ペレット化のための切断により、金属フィ
ラメント２の切断端部が再び切断されることにより、小
長さの粉末状の金属フィラメントが混在することとなる
。この粉末状のものは、成形品の架構材として作用しう
るが、過度に多量のものが混在するのは好ましくなく、
３０％以下好ましくは２０％以下に抑制するのがよい。

なお粉末状の金属フィラメントの量は、スライバー２０
での金属フィラメント２の切断長さによって変化し、従
って低速ローラ５、高速ローラ６間の距離り又周速差を
変えることによって調整しうる。

次に本発明の実施例を、従来のベレットと比較しつつ説
明する。

実施例（１） 太さ８μｍのステンレス鋼からなる金属フィラメント２
０．０００本を収束したトウを、からみを除去する為に
ファイバ長さ平均９０鶴、目付４゜０ｇ／ｍで巾約１２
ｍのスライバーに加工した後、その上下に厚さＱ、　’
５　ｖａｍ、巾１２鶴のポリプロピレンテープ体からな
る高分子マトリックスを積層して、１７０℃に加熱しつ
つ全厚さ０．４２　鶴になるようロール圧延すると、全
車３（ｉｎに拡張した複合体が得られた。これを冷却後
中４鶴、長さ６鶴の大きさに切断し高分子複合ペレット
を得た。そして各ベレット中のフィラメント分布状態を
調査した結果、長さ６顛以下の金属フィラメントを約３
％程度を含む約１３００本が、各々独立して厚さ方向の
中央部に層をなし、かつ平行して均一していた。

なおこの時のフィラメント含有率は４．０９０１％（２
６１４Ｔ％）でスライバーの状態からさらに２．５倍程
度分散し、即ち分散倍率は２．５倍であった。

そして該高分子複合ペレットと、ポリプロピレン樹脂ベ
レットとを、ｔ：ｔ、ｓの重量比で射出成型機に投入し
、１５０Ｘ１５０Ｘ３ｍの板に成形した結果、１．２４
９０１％で金属フィラメントが均一に分散した成形板が
得られ、その導電性をＪＩＳＫ−６９１１に基づく２３
℃で測定した。その時の体積固有抵抗値は、６　×１０
−’ｒＬｃ　ｍと良好であった。

実施例（２） 実施例（１）で得られたスライバーを、厚さ１゜３鶴、
巾１２鶴のＡＢＳ樹脂テープからなる高分子マトリック
スを使用し前記と同様の加工を行い中４鴎、長さ６ｍ、
厚さ１．０削の高分子複合ペレットをえた。

この高分子複合ベレットはフィラメントの含有率が１．
５１　ＶＯＩ　５４　（１０，０１７％）であった。

この高分子複合ペレットを直接押出機に投入し１５０Ｘ
１５０Ｘ３ｍの板に成形したところ同一の含有率をもち
、均一に分散した成形板が得られた。この成形板の導電
性を実施例（１）と同様の方法で測定すると体積固有抵
抗値１．８Ｘ１０“１９ｃｍと極めて良好な導電性を示
した。

実施例（３） 実施例（１）で得られたスライバーを、上下２枚の厚さ
０６１Ｂ、巾１２鶴のポリプロピレンテープ体からなる
高分子マトリックスを用いて厚さ０゜０．９７ｍｍ、巾
３０ｕの複合体をえたのち、中４ｆｉ、長さ６鶴に切断
して１次の高分子複合ペレットを形成した。この１次の
高分子複合ペレットとポリプロピレン樹脂ベレットを１
：６重量比で混合し、押出機で混練し、ペレタイザにて
長さ６鶴の２次の高分子複合ペレットを成形した。

この時の繊維含有率は１．２４９０１％であった。

この２次の高分子複合ペレットを射出成型機に投入して
前記ど同様の成形板を作り、体積固有抵抗値を測定した
結果、２．０ΩＧと良好な導電性を得ることができた。

比較例（１） 太さ８μｍのステンレス鋼長繊維２００００本を収束し
たトウをトルエンで溶融したＡＢＳ樹脂中に連続浸漬し
、絞り、乾燥をへて樹脂付着量７訂％の複合体にした後
、長さ６Ｍに切断してサイジングチョップ（のり付けし
たトウを切断したもの）とした。

これをＡＢＳ樹脂と重量比１１．３の割合で混合して射
出成型機に投入し、１５０Ｘ１５０ｘ３ｍｍの板に成形
したが、各フィラメントは殆ど分散せずダンゴ状に点在
しており、その導電性についても１×１０１３ｒＬｃＩ
１１以上と非常に悪くこのようなものは使用できないこ
とがわかった。

比較例（２） 比較例（１）で得られたサイジングチョップとＡＢＳ樹
脂ベレットとを混合、押出してフィラメント含有率１０
ＷＴ％（１，２４ＶＯ１％）、長さ６額。

のさらにこれを射出成型機にかけ１５０Ｘ１５０×３難
の板に成形し、前記と同様な方法で導電性を測定したと
ころ、その体積固有抵抗値は５．６×１０３ｎωと若干
改善されてはいるが、本発明品と比べはるかに劣る結果
であった。

これは、２回の混線による折損及びベルクイズによって
、フィラメント長さが短くなったことさらに分散不良が
改善されていないことによると思われた。

以上詳述したごとく、本発明の高分子複合ベレットは、
各金属フィラメントが再配向されることにより、殆どか
らまりがなく、一方向に平行しており、又各フィラメン
トは完全に高分子マトリックスで被包されているため、
その後の射出成型、押出成型での混線時、その分散を容
易とし、導電性にすぐれた成形品を得ることができる。

さらに各金属フィラメントは、互いに離れてマトリック
スで含浸され、独立しているため、ベレット状に切断す
る場合においても、切断部ダレによる各金属フィラメン
ト間の接合を防止でき、分散を早めることができる。

従って本発明の高分子複合ベレットを使用すると、従来
行われてきた、２度の混練、成形を行う２次ベレットを
用いる必要がなく、１次ペレットから直接成形品を得る
ことが可能となり、成形品製造コストの低減に寄与する
他、品質面においても、混線、ペレタイズ回数の減少に
伴い長繊維混入率を高め導電性、成形品強度を向上させ
ることができる。

又その製造方法も、高分子マトリックスを溶融すること
なく形成しうるため、簡単な設備を用いて自在な含有率
、形状、寸法の高分子複合ベレットを効率よく製造する
。

又本発明の方法を使用すれば、所望の広さのシート状の
ものをも容易に製造できるなど応用も広く、工業的価値
は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図はフィラメントからスライバーを得る工程を例示
する線図、第２図は本発明の製造方法の一実施例を示す
線図、第３図は本発明の高分子複合ベレットの一実施例
を示す斜視図、第４図はその拡大断面写真、第５図は製
造方法の他の実施例を示す線図である。 １−高分子複合ベレット、ＩＡ・・−複合体、２−金属
フィラメント、　２Ｃ・−スライバー、３−高分子マト
リックス、７−・乾燥機、８・・−圧縮ローラ、　１１
−カッター。 特許出願人　日本精線株式会社 代理人弁理士　苗　村　正 ｓ１図 第２図 箇ｓ　ｙｑ　１３ 第３図 ３面の汀１吉（内容に変更なし） ３４　Ｂ１ 手続補正書彷幻 １、事件の表示 ■召拳口５９り［牛讐言Ｖ坤ｎ飼％４０６４４号３、補
正をする者 事件との関係　特許出願人 ４、代理人 ６、？ｉｌｉ正により動的−る発明の数　なし８、補正
の内容 （１）　明細書の第９頁８行の「第４図の拡大写真に」
を「第４図の拡大断面図に」と補正する。 （２）明細書の第２０頁１７．１８行の「第４図はその
拡大断面写真、」を「第４図はその拡大断面図、」と補
正する。 （３）　図面の第４図を別紙のとおり補正する。 ９、添何書類の目録 （１１図面＠４図）　１通

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）　直径８０μｍ以下の多数の金属フィラメントを
   高分子マトリックス中に複合させてなるペレットであっ
   て、各金属フィラメントは実質的に一方向に平行してか
   らまりがなく再配向していることを特徴とする高分子複
   合ペレット。
2. （２）　前記金属フィラメントは、該ペレット中で層を
   なしていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の高分子複合ペレット。
3. （３）前記金属フィラメントは、夫々その長さ方向に所
   定間隔のクリンプが形成されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項又は第２項記載の高分子複合ペレッ
   ト。
4. （４）前記ベレットは、該ペレット長さよりも短い長さ
   のフィラメントを２０％以下含んでいることを特徴とす
   る第１項記載の高分子複合ペレット。
5. （５）前記金属フィラメントは、該ペレット中で各々独
   立して分散していることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の高分子複合ペレット。
6. （６）直径８０μｍ以下の多数の金属フィラメントを高
   分子マトリックス中に実質的に一方向に平行してからま
   りがなく再配向したベレットを混練するとともに、再び
   ペレット化してなる高分子複合ペレット。
7. （７）次の段階を含む高分子複合ペレットの製造方法。 （Ｉｋｌ　直径８０μｍ以下の多数の金属フィラメント
   のトウを準備し、これらから各金属フィラメント同志の
   からまりを解除しつつ、再配向させたスライバーを得る
   段階。 （ｂｌ　前記スライバーをそれと対向して配した高分子
   マトリックスと積層した後加熱、圧縮しながら複合一体
   化させ、複合体を得る段階。 （ｅ）　前記複合体を所望の寸法に切断し、ペレットを
   得る段階。
8. （８）前記高分子マトリックスは、その少なくとも一方
   の接合面には、接着剤が塗着されている特許請求の範囲
   第７項記載の高分子複合ペレットの製造方法。
9. （９）　前記高分子マトリックスは、長尺帯状体である
   特許請求の範囲第７項記載の高分子複合ペレットの製造
   方法。