(57)【要約】【課題】多量の導電性フィラーを配合する必要がなく、樹脂成型物品の成型性を損なうことなく、その導電性を向上させることができる樹脂成型物品を提供する。【解決手段】樹脂成型物品中に導電性フィラーを含んでなる導電性樹脂成形部品において、前記導電性フィラーは、絶縁性の無機質基材に金属被覆が施されており、その形状が鱗片状と繊維状または略球状である、少なくとも２種類の形状の異なる導電性フィラーであることを特徴とする導電性樹脂成形部品である。【選択図】  図１
2004189938.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂成型物品中に導電性フィラーを含んでなる導電性樹脂成形部品において、
前記導電性フィラーは、絶縁性の無機質基材に金属被覆が施されており、その形状が、鱗片状と、繊維状または略球状の少なくとも２種類の形状の異なる導電性フィラーを含む導電性樹脂成形部品。
【請求項２】
前記鱗片状導電性フィラーは、平均厚さが１〜５０μｍ、平均粒径が２０〜２５０μｍである請求項１に記載の導電性樹脂成形部品。
【請求項３】
前記繊維状導電性フィラーは、平均繊維径が１〜１００μｍ、繊維長が２０μｍ〜１ｍｍである請求項１または２に記載の導電性樹脂成形部品。
【請求項４】
前記略球状導電性フィラーは、平均粒径が１〜１００μｍである請求項１または２に記載の導電性樹脂成形部品。
【請求項５】
前記無機質基材がガラスおよび／またはマイカである請求項１〜４のいずれか１項に記載の導電性樹脂成形部品。
【請求項６】
前記金属被覆の厚みが０．０５〜５μｍである請求項１〜５のいずれか１項に記載の導電性樹脂成形部品。
【請求項７】
前記金属被覆がニッケル−リン合金皮膜である請求項１〜６のいずれか１項に記載の導電性樹脂成形部品。
【請求項８】
前記導電性フィラーは、樹脂成型物品の全質量に対して３０〜８０質量％の割合で含まれている請求項１〜７のいずれか１項に記載の導電性樹脂成形部品。
【請求項９】
前記導電性フィラーは、樹脂成型物品の全質量に対して５０〜８０質量％の割合で含まれている請求項８に記載の導電性樹脂成形部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、用いる導電性フィラーに特徴を有している導電性樹脂成形部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電磁波シールドや、半導体関連の分野で導電性が求められる樹脂成型物品は、樹脂バインダー中に導電性フィラーを分散した導電性樹脂組成物を成型して製造されている。
【０００３】
この導電性フィラーとしては、金属系フィラー、マイカやガラスビーズの表面を金属で被覆した金属被覆フィラーなどがある。
【０００４】
例えば、金属系フィラーを用いた例としては、特開平１０−０２１７４２号公報には、導電性ペーストに銅合金粉末を導電性フィラーとして用いることが開示されている。
【０００５】
この金属系フィラーは、高い導電性を容易に付与することができる。その一方、比重が大きく、樹脂のなかでフィラーが沈んでしまう、という欠点があった。
【０００６】
また、マイカやガラスビーズを用いた金属被覆フィラーを用いた例としては、特公昭６３−５４３１６号公報には、ニッケルを被覆した雲母粉末を導電性塗料に用いることが開示されている。さらに、特開昭６３−３１７５４１号公報には、ガラスビーズを、Ｎｉ，ＣｕおよびＡｇの少なくとも１種の金属で被覆したものを含む導電性樹脂組成物が開示されている。
【０００７】
金属被覆フィラーは、被覆する金属の特性にもよるが、金属系フィラーと比較しても、導電性フィラーとしての性能には遜色がない。また、金属系フィラーと比較して比重が小さいため、樹脂や塗料のなかでも沈みにくく、分散性にも優れている。
【０００８】
なお、上述の特開平１０−０２１７４２号公報では、導電性ペーストにおける導電性フィラーの形状を「球状、鱗片状、あるいは、それらの混合物」とすることが開示されている。
また特開平５−１５１８２１号公報では、硬化性導電組成物において、樹枝状銅粉と、フレーク状銅粉及び／又は繊維状銅粉を配合することが開示されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１０−０２１７４２号公報
【特許文献２】
特公昭６３−５４３１６号公報
【特許文献３】
特開昭６３−３１７５４１号公報
【特許文献４】
特開平０５−１５１８２１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、例えばマイカのような鱗片状フィラーのみを用いたものでは、鱗片状フィラーが一方向に配列する傾向にある。このため、鱗片状フィラーの面と面の間にある樹脂が残ってしまい、電気的な接点を確保することが難しくなる。このため、フィラーの添加量ほどには、導電性を発現することが困難であった。
【００１１】
これを解決するには、樹脂中の導電性フィラーの配合量を多くする必要がある。しかし、導電性フィラーの配合量を多くすると、樹脂の成型性が著しく損なわれ、例えばシート状に成型することは困難であった。
【００１２】
略球状の金属被覆フィラーについて、特公昭６３−５４３１６号公報では、金属被覆されたガラスビーズを９５重量％まで含有すると記載されている。
また特開平５−１５１８２１号公報の開示から、銅粉混合物を９６容量％まで配合することを、計算によって導き出すことができる。
【００１３】
本発明は、これらの問題点に着目してなされたものである。その目的は、多量の導電性フィラーを配合する必要がなく、樹脂成型物品の成型性を損なうことなく、良好な導電性樹脂成形部品を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、本発明では、鱗片状導電性フィラーと、繊維状または略球状導電性フィラーを混合して用いることを特徴としている。
【００１５】
これは、上述したように鱗片状フィラーのみでは、鱗片状フィラーが一方向に配列し層をなしてしまう。このため層の方向には、鱗片形状とも相まって、高い導電性を確保しやすい。しかし、層と層の間の樹脂の存在により、電気的な接続を確保することが難しい。
【００１６】
また、略球状または繊維状の導電性フィラーのみでは、導電性フィラー間の電気的な接続は確保しやすいものの、その形状からフィラー同士の接触面積を大きく取ることが難しい。このため、高い導電性を確保するには不充分であった。
【００１７】
そこで本発明では、一方向には高い導電性を確保しやすい鱗片状フィラーと、導電性フィラー間の電気的な接続を確保しやすい略球状または繊維状フィラーを混合して用いている。このことによって、層状のなす鱗片状フィラー間の電気的な接続を、略球状または繊維状フィラーによって、確保することができる。この結果、導電性フィラーを多量に配合する必要がなくなるのである。
【００１８】
図１は、本発明による導電性樹脂成型物品における導電性のメカニズムを説明する模式図である。図１では、導電性樹脂成型物品１の樹脂２中において、略球状または繊維状フィラー４が、層状のなす鱗片状フィラー３の間を電気的に接続している様子を模式的に表している。
【００１９】
すなわち本発明は、請求項１に記載の発明として、
樹脂成型物品中に導電性フィラーを含んでなる導電性樹脂成形部品において、
前記導電性フィラーは、絶縁性の無機質基材に金属被覆が施されており、その形状が、鱗片状と、繊維状または略球状の少なくとも２種類の形状の異なる導電性フィラーを含む導電性樹脂成形部品である。
【００２０】
請求項２に記載の発明として、
前記鱗片状導電性フィラーは、平均厚さが１〜５０μｍ、平均粒径が２０〜２５０μｍである請求項１に記載の導電性樹脂成形部品である。
【００２１】
請求項３に記載の発明として、
前記繊維状導電性フィラーは、平均繊維径が１〜１００μｍ、繊維長が２０μｍ〜１ｍｍである請求項１または２に記載の導電性樹脂成形部品である。
【００２２】
請求項４に記載の発明として、
前記略球状導電性フィラーは、平均粒径が１〜１００μｍである請求項１または２に記載の導電性樹脂成形部品である。
【００２３】
請求項５に記載の発明として、
前記無機質基材がガラスおよび／またはマイカである請求項１〜４のいずれか１項に記載の導電性樹脂成形部品である。
【００２４】
請求項６に記載の発明として、
前記金属被覆の厚みが０．０５〜５μｍである請求項１〜５のいずれか１項に記載の導電性樹脂成形部品である。
【００２５】
請求項７に記載の発明として、
前記金属被覆がニッケル−リン合金皮膜である請求項１〜６のいずれか１項に記載の導電性樹脂成形部品である。
【００２６】
請求項８に記載の発明として、
前記導電性フィラーは、樹脂成型物品の全質量に対して３０〜８０質量％の割合で含まれている請求項１〜７のいずれか１項に記載の導電性樹脂成形部品である。
【００２７】
請求項９に記載の発明として、
前記導電性フィラーは、樹脂成型物品の全質量に対して５０〜８０質量％の割合で含まれている請求項８に記載の導電性樹脂成形部品である。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２９】
本発明では、形状の異なる鱗片状導電性フィラーと、繊維状または略球状導電性フィラーを混合して用いることを特徴としている。
【００３０】
フィラー基材の材質は、樹脂溶液や樹脂中での分散性を考慮して、比重の小さい材質を用いる。具体的には比重３．０以下である、ガラス（ガラスチョップ、ガラスビーズ、ガラス粉末、ガラスフレーク）、マイカを例示することができる。
【００３１】
鱗片状フィラーの形状は、平均厚さ１〜５０μｍ、平均粒径２０〜２５０μｍのものが好ましい。鱗片状フィラーの平均粒径が２５０μｍを超える場合は、樹脂の成型が困難になったり、樹脂成型体から導電材が突出したりする可能性が高くなり、好ましくない。
【００３２】
一方、鱗片状フィラーの平均粒径が２０μｍ未満になると、水平方向の導電性が取り難くなり、抵抗の増加につながり、好ましくない。また、鱗片状フィラーの平均厚さが１μｍ未満の場合は、垂直方向の導電性が取り難くなり、抵抗の増加につながり、好ましくない。一方、鱗片状フィラーの平均厚さが５０μｍを超えると、樹脂の成型が困難になったり、粒径が大きい場合は樹脂成型体から導電材が突出したりする可能性が高くなるので、好ましくない。
【００３３】
繊維状または略球状フィラーの場合において、略球状の場合の形状は、その平均粒径が１〜１００μｍであることが好ましい。略球状フィラーの平均粒径が１μｍ未満であると、導電性フィラーの個数が多くなる。その結果、電気的接点数が増えるため、抵抗増加につながり、好ましくない。一方、略球状フィラーの平均粒径が１００μｍを超えると、樹脂形成物の平坦性が損なわれたり、樹脂の成型性が損なわれたりしてしまうので、好ましくない。
【００３４】
繊維状フィラーの場合、その平均繊維径は１〜１００μｍであることが好ましい。略球状フィラーの場合と同様に、その平均繊維径が１μｍ未満であると、導電性フィラーの個数が多くなり、その結果、電気的接点数が増えるため、抵抗増加につながり、好ましくない。一方、繊維状フィラーの平均繊維径が１００μｍを超えると、樹脂成型物品の平坦性が損なわれたり、樹脂の成型性が損なわれたりしてしまい、好ましくない。
【００３５】
繊維状フィラーの繊維長は特に限定されないが、２０μｍ〜１ｍｍであることが好ましい。繊維状フィラーの繊維長が２０μｍ未満になると、水平方向の導電性が取り難くなり、抵抗の増加につながり、好ましくない。一方、繊維状フィラーの繊維長が１ｍｍを超える場合は、取り扱いが難しくなり、また樹脂の成型も困難になり、樹脂成型物品の厚さによっては導電材が突出する可能性が高くなるので好ましくない。さらに繊維径が太い場合は、樹脂成型体から導電材が突出する可能性が高くなるので好ましくない。
【００３６】
略球状導電性フィラーと繊維状導電性フィラーを比較した場合、接触面積の観点から繊維状導電性フィラーの方がより好ましい。
【００３７】
導電性フィラーとして使用される基材の具体例としては、日本板硝子製マイクログラス（登録商標、以下省略）チョップドストランド  ＲＥＳ  ０１０、マイクログラス（登録商標、以下省略）サーフェストランド  ＲＥＶシリーズ、等が挙げられる。
【００３８】
基材に被覆する導電性物質は、特に限定されないが金属または導電性金属酸化物であることが好ましい。なかでも導電性の良好な銅、ニッケル、銀、クロム、金、錫、鉄、アルミニウム等であることが好ましい。また、これらの金属は２種類以上を混合して用いてもよく、またこれらの金属からなる合金を使用することもできる。ただし、Ａｕは高価な材料であるので、多量の使用はコスト高を招く。また、ＣｕやＡｌは酸化しやすい材料であり、導電性の経時変化が認められるので、その用途が限られる。Ａｇやニッケル、およびその合金が好ましく用いられる。特にニッケルやその合金は、化学的安定でコストも低く抑えられるので、好ましく使用することができる。
【００３９】
そのなかでも特に、ニッケル−リン合金は被覆が容易で、高い導電率が得られ、その場合のリンの含有率は５〜２０質量％であることが好ましく、さらには７〜１５質量％であることが好ましい。リンの含有量が５質量％未満であると、導電性は高くなるものの、クラックが入りやすくなるなど、均一に被覆することが困難になる。一方リンの含有量が２０質量％を超えると、被覆速度が遅くなるなどの不具合点が生じる。
【００４０】
導電性物質の被覆厚さは、厚いほど導電性が向上するが、金属を被覆する場合は比重が大きくなり、導電性フィラーが塗料や樹脂中で沈降しやすくなる。被覆厚さが薄いと、比重が小さくなり塗料や樹脂中での分散性がよくなるが、導電性が低下してしまう。これら分散性（比重）と導電性を両立できる被覆厚みは０．０５〜５μｍであり、さらに好ましくは０．２〜３μｍである。
【００４１】
金属を被覆する場合は無電解めっき、真空蒸着、スパッタ、イオンプレーティング、金属容射またはメカノケミカル法、その他一般的など紛状体に薄膜成形する公知の方法を用いることができる。
【００４２】
なかでも無電解めっき法は、均一に被覆でき比較的安価な方法である。これらの方法で複数種の金属またはその合金を被覆してもよいし、被覆層が複数層となってもよい。さらに、塗料中での分散性を向上させるために、シランカップリング処理またはチタネートカップリング処理などで導電性フィラーに表面処理を施してもよい。
【００４３】
金属またはその合金が被覆された導電性フィラーの比重は、６．０以下であることが好ましい。導電性フィラーの比重が６．０を超えると、導電性フィラーが樹脂中で沈んでしまい、その分散が困難になるためである。
【００４４】
樹脂に対する導電性フィラーの添加量は、導電性フィラーの形状や導電材の被覆厚み、比表面積、比重、用いる樹脂や塗料など種々の要因を考慮して決めるとよい。
【００４５】
樹脂に対する導電性フィラーの好ましい添加量は、成型物品の全質量に対して３０〜８０質量％であり、さらに好ましくは５０〜８０質量％である。なお添加量の上限としては、７０質量％がさらに好ましい。添加量が３０質量％未満の添加量の場合は導電性が得られず、８０質量％を超える場合は樹脂成形が困難になる。
【００４６】
鱗片状フィラーと、繊維状または略球状フィラーの混合率は、導電性フィラーの形状や導電材の厚さ、粒径、比表面積など種々の要因を考慮して決めるとよい。
好ましい混合率は、導電性フィラー全体に対して、鱗片状フィラーの割合が１０質量％〜９０質量％であり、さらに好ましくは３０〜７０質量％である。
【００４７】
例えば、平均厚さ５μｍ、平均粒径９０μｍの鱗片状フィラーに、平均繊維径１３μｍ、平均繊維長３５μｍの繊維状フィラーを混合したものを樹脂中に７０質量％含有した場合、以下の割合で混合した場合に、樹脂成型性を維持しながら最も導電性が高くなる。
鱗片状フィラー：繊維状フィラー＝６０：４０
【００４８】
樹脂成型物品のマトリックスとして使用される樹脂の種類は、用途によって異なるが、一般に塗料や樹脂成型体に用いられているものであれば、特に限定されない。例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等が使用できる。
【００４９】
熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。
【００５０】
熱可塑性樹脂としては、ポリ四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、エチレン−四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）等のフッ素樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン、等の脂肪族ポリオレフィンや脂環族ポリオレフィン、芳香族ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、各種ポリアミド（ナイロン６、６６、ナイロン６１０、ナイロンＭＸＤ６等）、ポリエーテルイミド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、変性ポリフェニレンエーテル、液晶性ポリエステル、塩化ビニル、ＣＰＥ（塩素化ポリエチレン）、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンモノマー三元共重合体）、ＴＰＥ（熱可塑性エラストマー）等の非オレフィン系樹脂、が挙げられる。
【００５１】
なお、これらのマトリックス材料は、１種でもよいし、複数を組み合わせて使用してもよい。
【００５２】
本発明における導電性樹脂成型物品は、一般に導電性製品が使用されている様々なものに使用できる。例えば、電磁波シールド、半導体、電子工業、精密工業、医療機関、医薬品工業、バイオインダストリー、食品工業、衛生関係における帯電防止などの用途に使用できる。また、電池電極部材、高周波信号を扱う受送信器のアンテナ、伝送ケーブル、接点部材、さらにパソコンなどの高周波回路の伝送ケーブルやコネクタ、接点部品として使用できる。
【００５３】
【実施例】
以下、実施例により本発明をより具体的に説明する。
【００５４】
（導電性フィラーの準備）
鱗片状フィラーの基材として、Ｃガラス組成（比重：２．４９）からなる平均厚さ５μｍ、平均粒径９０μｍのガラスフレークを準備した。
また、繊維状フィラーの基材として、Ｅガラス組成（比重：２．５４）からなる平均繊維径１３μｍ、平均繊維長３５μｍのマイクログラス  サーフェストランド  ＲＥＶ１を準備した。
さらに、略球状フィラーの基材としてＥガラス組成からなる平均粒径２０μｍのガラスビーズを準備した。
【００５５】
これらの基材に、無電解めっき法にてニッケル−リン合金を被覆した。作製された導電性フィラーの断面を電子顕微鏡にて観察したところ、それぞれニッケル−リン合金皮膜の厚さは約１．３μｍであった。さらにＸ線マイクロアナライザーにて分析した結果、合金皮膜中のリン含有率は１２質量％であった。また作製された導電性フィラーの比表面積を、比表面積計（ＮＯＶＡ１０００、ユアサアイオニクス株式会社製）を用いて測定した結果を表１に示す。
【００５６】
【表１】
2004189938.tif 000003
【００５７】
（導電性樹脂組成物品の作製）
作製したこれら導電性フィラーと、シリコーンゲル（東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製  ＣＹ  ５２−２７２Ａ＆Ｂ）を均一に撹拌混合し、常温に硬化させた。鱗片状フィラーと繊維状または略球状フィラーの添加量は、合計で全質量に対して７０質量％とした。
【００５８】
導電性フィラー入りのシリコーンゲルについて、その成型性を目視にて評価した。また導電性は以下のように測定した。
【００５９】
絶縁物で作製された内径１０ｍｍの円筒内に測定試料を２ｇ詰め込み、ステンレス製の円柱を前記円筒の両側から押し込んで、測定資料を挟み込み、さらにその上下を２枚のステンレス製の板を介して一定の圧力をかけて、デジタルマルチメーターを用いて、測定資料の比抵抗を測定した。図２にその測定原理図を示す。
【００６０】
表２には、鱗片状フィラーと繊維状フィラーの組み合わせで、その混合比率を順次変えて測定した結果を示す。鱗片状フィラーと繊維状フィラーの組み合わせをサンプル１シリーズとし、サンプル番号（Ｓ１−Ｎ）で表す。
【００６１】
また表３には、鱗片状フィラーと略球状フィラーの組み合わせで、その混合比率を順次変えて測定した結果を表３に示す。鱗片状フィラーと略球状フィラーの組み合わせをサンプル２シリーズとし、サンプル番号（Ｓ２−Ｎ）で表す。なお、Ｓ２−５はＳ１−５と同じである。
【００６２】
【表２】
2004189938.tif 000004
【００６３】
【表３】
2004189938.tif 000005
【００６４】
以上の結果から、繊維状フィラーのみ（Ｓ１−１）や略球状フィラーのみ（Ｓ２−１）では、樹脂の成型性は良好であるが、充分な導電性が得られていないことがわかった。
【００６５】
これに対して、鱗片状フィラーと繊維状フィラーを混合することにより（Ｓ１−２〜４）、また鱗片状フィラーと略球状フィラーを混合することにより（Ｓ２−２〜４）、樹脂の成型性が良好で、かつ導電性の優れた樹脂成型物品の作製が可能であることがわかった。
【００６６】
また、鱗片状フィラーのみ（Ｓ１−５（＝Ｓ２−５））では、樹脂の成型性が悪く、かつ充分な導電性が得られていない。
【００６７】
鱗片状フィラーに組み合わせるフィラーとしては、略球状フィラーよりも繊維状フィラーの方が、その効果の大きいことがわかった。
【００６８】
以上の説明では、樹脂成型物品について説明してきたが、本発明の特徴である導電性フィラーの組み合わせを、導電性塗料に適用することも可能である。
すなわち、樹脂バインダーと、溶剤と、少なくとも２種類の形状の異なる導電性フィラーを含んでなる導電性塗料において、前記導電性フィラーは、絶縁性の無機質基材に金属被覆が施されており、その形状が鱗片状と繊維状または略球状である、少なくとも２種類の形状の異なる導電性フィラーである導電性塗料である。
【００６９】
以上、本発明の実施例を用いて説明してきたが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
【００７０】
【発明の効果】
本発明によれば、鱗片状導電性フィラーと、繊維状または略球状導電性フィラーを混合して用いるため、樹脂成型物品の成形性を損なうことなく、その導電性を飛躍的に向上させることができる。
【００７１】
そのため、高価な貴金属を使用せずに導電性フィラーの金属被覆量を低減することができ、同時にフィラー基材の比重を小さくすることで、樹脂中での沈みこみを防ぎ、分散性を向上させた安価な導電性フィラーを提供することができる。
【００７２】
これらの導電性フィラーを用いた導電性樹脂成型物品は、様々な分野での電磁波シールド、帯電防止などの性能向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による導電性樹脂成型物品における導電性のメカニズムを説明する模式図である。
【図２】導電性の測定方法を説明する模式図である。
【符号の説明】
１：導電性樹脂成型物品
２：樹脂
３：鱗片状フィラー
４：略球状または繊維状フィラー
５：測定試料
６：絶縁性円筒
７：ステンレス製の円柱
８：ステンレス製の板
９：デジタルマルチメーター
【図１】
2004189938.tif 000006
【図２】
2004189938.tif 000007