(57)【要約】【課題】  膜被覆粉体の新しい用途を見出すことを目的とするものであり、具体的には膜被覆粉体を用いた高付加価値のあるもの、更に詳細には、誘導加熱を生じ、加熱組成物、シールド組成物、医療用組成物、高導電性形成体、電子回路用組成物等として用いられる導電性組成物を提供する。【解決手段】  媒体物質中に、基体粒子上に導電性膜を有する膜被覆粉体を含有し、体積抵抗率が１０−１Ω／ｃｍ以下であることを特徴とし、該膜被覆粉体の体積分率が２０〜６６％であることが好ましく、該基体粒子が磁性体であることが好ましく、該導電性膜が金属銀からなることが好ましく、媒体物質が樹脂を含有するものが好ましく、該樹脂が熱可塑性であることが好ましい。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体物質中に、基体粒子上に導電性膜を有する膜被覆粉体を含有し、体積抵抗率が１０−１Ω／ｃｍ以下である導電性組成物。
【請求項２】
前記膜被覆粉体の体積分率が２０〜６６％である請求項１記載の導電性組成物。
【請求項３】
基体粒子が磁性体である請求項１記載の導電性組成物。
【請求項４】
前記導電性膜が金属銀からなる請求項１記載の導電性組成物。
【請求項５】
媒体物質が樹脂を含有するものである請求項１記載の導電性組成物。
【請求項６】
樹脂が熱可塑性である請求項５記載の導電性組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性組成物に関し、詳細には、基体粒子上に導電性膜を有する膜被覆粉体が媒体物質中に充填されたものであり、加熱組成物あるいはシールド組成物、医療用組成物、あるいは高導電性形成体、電子回路用組成物として用いられる誘導加熱を示す導電性組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉体の表面を他の物質の膜で被覆することにより、その粉体の性質を改善したり、その性質に多様性を与えることが知られ、従来そのための方法として種々の手段が提案されている。その中でも、金属粉体などは種々の用途がある関係で多く使用されているが、金属粉体又は金属酸化物粉体の表面に金属の被覆膜を形成する方法については、金属コバルト、金属ニッケル、金属鉄などの金属、あるいはフェライト、酸化クロムなどの金属酸化物の粉体の表面に湿式で水溶性コバルト塩を還元して金属コバルトの被覆膜を形成する方法が提示されている（例えば、特許文献１参照。）。
しかしながら、従来金属あるいは金属酸化物からなる粉体表面に、異種の金属酸化物を厚く均一にコーティングすることは工業的には不可能であった。
【０００３】
また、本発明者らは、金属粉体又は金属酸化物粉体を金属アルコキシド溶液中に分散し、該金属アルコキシドを加水分解するとにより、金属酸化物の皮膜を形成する方法を発明し、特許出願した（例えば、特許文献２参照。）。また、本発明者は、フェライトや酸化クロムなどの磁性体粉末の表面に金属酸化物の被覆膜を形成し、その上に金属コバルトや金属銀の被覆膜を形成して、十分に白色の磁性粉体を得ること、および金属銀や金属銅のような熱伝導性の良い金属粉体に金属酸化物膜を設けることにより熱伝導性の良い絶縁性粉体を得る等、金属粉体又は金属酸化物粉体の表面に金属膜と金属酸化物膜を交互に複数層設けることにより、機能性の高い粉体を開発し特許出願した（例えば、特許文献３参照。）。また、同様に金属又は金属化合物粉体の表面に金属酸化物の多層膜を形成させるが、金属酸化物膜を多層被覆した粉体を熱処理して、より緻密で安定した金属酸化物多層膜を有する粉体を製造することに関する特許を出願した（例えば、特許文献４参照。）。
【０００４】
前記したように、本発明者は金属粉体又は金属化合物粉体の表面に金属又は金属酸化物の皮膜を形成して、核になる金属又は金属化合物粉体が備えている性質の他に別の性質を付与して機能性の高い金属又は金属化合物粉体を開発することに努めてきた。
【０００５】
また、上記のような膜被覆粉体は、様々な用途が期待され、試みられている。
例えば、膜被覆粉体を、その被覆膜で、または、接着剤により相互に固着した被覆粉体固結物とし、磁気ヘッド、磁気記録材料などの磁気材料、電気部品、ガラス・セラミックス材料など、特に非線形材料の製品に適用することが開示されている（例えば、引用文献５参照。）。
【０００６】
【特許文献１】特開平３−２７１３７６号公報
【特許文献２】特開平６−２２８６０４号公報
【特許文献３】特開平７−９０３１０号公報
【特許文献４】国際公開第９６／２８２６９号パンフレット
【特許文献５】特開平１０−６８００２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前記背景技術に記載の膜被覆粉体の、更なる新しい用途を見出すことを目的とするものであり、具体的には、膜被覆粉体を用いた高付加価値のあるものを提供しようとするものであり、更に詳細には、誘導加熱を生じ、加熱組成物、シールド組成物、医療用組成物、高導電性形成体、電子回路用組成物等として用いられる導電性組成物を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、鋭意検討の結果、基体粒子上に金属銀等の導電性膜を有する膜被覆粉体を、互いに接触した状態で樹脂等の媒体物質中に充填することにより、優れた誘導加熱等を示す新しい用途を見出すことができ、本発明を成すに至った。
即ち本発明は以下の通りである。
（１）媒体物質中に、基体粒子上に導電性膜を有する膜被覆粉体を含有し、体積抵抗率が１０−１Ω／ｃｍ以下である導電性組成物。
（２）前記膜被覆粉体の体積分率が２０〜６６％である前記（１）記載の導電性組成物。
（３）基体粒子が磁性体である前記（１）記載の導電性組成物。
（４）前記導電性膜が金属銀からなる前記（１）記載の導電性組成物。
（５）媒体物質が樹脂を含有するものである前記（１）記載の導電性組成物。
（６）樹脂が熱可塑性である前記（５）記載の導電性組成物。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の導電性組成物は、媒体物質中に、基体粒子上に導電性膜を有する膜被覆粉体を、体積抵抗率が１０−１Ω／ｃｍ以下となるように含有することにより、誘導加熱を生じさせることができた。例えば、本発明の導電性組成物を電子回路用組成物として用いることにより、これまで困難であった０．１μｍから１０μｍの回路配線や結線等が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に本発明の導電性組成物について詳細に説明する。
従来、高周波誘導過熱は、電場の変化によって電気伝導体内の生じる渦電流により加熱される。この際、粉体だけを加熱しても温度上昇は僅かである。これを解決する手段として導電性粉体を、樹脂やガラスなどの媒体物質中に、該導電性粉体同士が接触して、全体として通電可能となるように含有した組成物とすることにより発熱させることができるようになった。
上記組成物中の導電性粉体に代えて、白金、金や銀などの金属粉等、これまで導電ペーストなどに用いられてきた金属を用いることで高い誘電加熱効率を得ることができが、これらの貴金属は高価であるので、核（基体粒子）に鉄等の比較的安価な粒子を用い、銀被覆鉄粉あるいは銅被覆鉄粉などの複合材料とすることにより誘電加熱効率を落とさずに製品価格より安価にすることが可能である。
【００１１】
本発明の導電性組成物は、媒体物質中に、基体粒子上に導電性膜を有する膜被覆粉体を含有し、体積抵抗率が１０−１Ω／ｃｍ以下であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の導電性組成物中の導電性膜を有する膜被覆粉体の核となる基体粒子としては、その材質、粒径および形状は特に限定されず、材質としては無機性物質、有機性物質のいずれでも良く、粒径も特に限定されず、さらに形状も球形、楕円形の他星形で表されるような形のもの、あるいは場合によっては多孔性の粉体であっても良い。
【００１３】
本発明において、無機性物質からなる粉体を構成する無機性物質としては鉄、ニッケル、クロム、チタン、アルミニウム等の金属、鉄・ニッケルや鉄・コバルト合金等の金属合金、鉄・ニッケル合金窒化物や鉄・ニッケル・コバルト合金窒化物、また金属酸化物としては例えば鉄、ニッケル、クロム、チタン、アルミニウム、ケイ素等の他カルシウム、マグネシウム、バリウム等の酸化物あるいはこれらの複合酸化物、粘土類、ガラス類等が挙げられる。特に、粉体を構成する物質として、鉄、ニッケルなどの金属、鉄・ニッケルや鉄・コバルト合金等の金属合金として、磁性体を用い、或いは金属酸化物として酸化鉄や酸化クロムなどの磁性体を用いることが好ましい。
磁性粉体を基体粒子とすると、渦電流とともに、交流磁界も同時に生じていることによって、磁気によるヒステリシス損失による加熱効果も生じ、発熱量の大きい粉体を提供できるようになる。
【００１４】
本発明においては、有機性物質からなる粉体を構成する有機性物質としては、天然および合成の高分子化合物が挙げられる。合成の高分子化合物としては、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリルエステル、ポリメタアクリルエステル、これらを構成するモノマーと他のモノマーとの共重合物が挙げられる。また、天然高分子化合物としては、でんぷん、アガロース、セルロース、ゼラチンなどが挙げられる。その他、アセチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等の半合成の高分子化合物も使用できる。前記有機高分子化合物の粉体は不均一な形状の粉体でも良いが、懸濁重合法やシード重合法を用いて形成される、あるいは溶液分散法等で形成される球形の粉体であることが好ましい。
【００１５】
本発明の導電性組成物中の膜被覆粉体の導電性膜は、上記基体粒子の表面に金属皮膜を析出させ形成する。その金属としては、銀、白金、金、銅、パラジウム、ロジウム、アルミニウムをはじめ、比抵抗の低い導電体が好ましい。さらに鉄、ニッケル、コバルト、マンガン等を複合化して用いることができる。より好ましい導電性膜は銀からなるものである。
【００１６】
本発明において、基体粒子の表面に上記金属膜等の導電性膜を被覆する方法としては、
ａ．液相中での金属塩の還元法
金属塩水溶液中で金属塩を還元して金属を析出させて金属膜を形成する、いわゆる化学メッキ法や紫外線による分解析出法などが使用される。
ｂ．気相中での製膜法（ＣＶＤ）（ＰＶＤ）
金属の真空蒸着などにより、粒子の表面に金属膜を形成することができる。
【００１７】
金属膜の被覆厚さとしては、基体粒子の粒径、適用する手段に応じて異なるが、１０〜２００ｎｍの範囲が好ましく、より好ましくは１０〜１００ｎｍの範囲である。
金属膜の厚さが１０ｎｍ未満では導電性付与が十分でなく、２００ｎｍを超えて厚くしても導電性は変化しなくなり、共に不適である。
【００１８】
本発明の導電性組成物内の導電性粉末は、表面が導電性でありかつ導電性粉末同士がパーコレーションにより連続的に付着接触して隣接する粒子同士が導通している必要がある。渦電流が生じるためには、交流磁場により生じる渦電流がある程度の距離流れそれにより発熱が起るためである。これにより金属塊と同様の効果が得られる。
したがって、本発明の導電性組成物は、前記方法によって導電性膜を被覆した膜被覆粉体を、互いに接触するように媒体物質中に含有させて得られる。該膜被覆粉体が互いに接触するように媒体物質中に含有されることにより、本発明の導電性組成物は、必要な導電性を有する、通電可能なものとなる。
【００１９】
本発明の導電性組成物において、必要な導電性とは、体積抵抗率が１０−１Ω／ｃｍ以下、好ましくは１０−２Ω／ｃｍ以下である。
本発明の導電性組成物の体積抵抗率が１０−１Ω／ｃｍ以下とするには、様々の手段を採ることができるが、該導電性組成物中に上記膜被覆粉体を体積分率として２０〜６６％含有させることが有効である。この場合使用される粉体の導電率は、４５０ｋｇｆ/ｍで加圧成型したぺレットの体積抵抗値が、１０−３Ω／cm以下で、さらには１０−４Ω／cm以下であることが望ましい。
前記膜被覆粉体の導電性組成物中の体積分率が２０％未満では膜被覆粉体の粒子の連結接触が状態が悪く発熱しなくなることがあり、６６％を超えて大きくなると物理的に充填できなくなることがある。
また、本発明の導電性組成物として、流動性熱可塑性を利用する場合には、前記膜被覆粉体の導電性組成物中の体積分率は、低く流動あるいは加工できる範囲である２０〜５０％が好ましい。
【００２０】
本発明の導電性組成物に使用することができる媒体物質としては、特に限定されないが、熱可塑性樹脂、紫外線等光硬化樹脂、エポキシ樹脂、高分子モノマー、とくにポリペンタジエン、ポリブタジエンなどのジエン類、ポリエチレングリコール等のアルコール類、ポリアミド類、ワックス類あるいはこれらの共重合体変性体を挙げることができる。
【００２１】
本発明の導電性組成物に使用することができる媒体物質である樹脂としては、特に限定されないが、樹脂、樹脂および溶剤の混合物、高分子原料モノマーなどが挙げられる。
【００２２】
本発明の導電性組成物の媒体物質として熱可塑性樹脂、紫外線等光硬化樹脂、を用いる場合、上記膜被覆粉体を樹脂原料モノマー中に分散し重合することによつて、上記膜被覆粉体を均一に分散した導電性組成物を得ることができる。
【００２３】
上記樹脂モノマーの具体例としては、高分子モノマー、特にポリペンタジエン、ポリブタジエンなどのジエン類、ポリエチレングリコール類、ポリアミド類、ワックス類あるいはこれらの共重合体変性体を挙げることができる。また有機溶媒に溶解する樹脂ポリマーとしては、オレフィン系ポリマー類、シアノアクリレートやオリゴエステルアクリレート等のアクリル系樹脂類、ポリエステル類、ポリアミド類、ポリイソシアネート類、アミノ樹脂類、キシレン樹脂類、ケトン樹脂類、ジエン樹脂類、ワックス類あるいはこれらの変性体や共重合体挙げられる。高分子原料モノマーとしては、スチレン、エチレン、ブタジエン、プロピレン、アクリルモノマーなどを挙げることができる
【００２４】
本発明の導電性組成物の、液状、ペースト状、常温で形状可変の固形状、常温で形状不変の固形状等のいずれであっても良い。
本発明の導電性組成物を、常温で形状不変の固形状のものとする際には、媒体物質中に膜被覆粉体を均一に分散して成形し、加圧、熱処理して固結することができる。
【００２５】
また、本発明の導電性組成物は、媒体物質として低温昇化性樹脂などを用いることによって、スラリー状にすることができ、これを電子基板状に配線した後、誘導加熱により低温で樹脂を蒸発させ、導電性粒子が連続した回路あるいは結線を形成することも可能である。
また、これに使用する導電性粉体の導電性膜は銀や白金など熱融着性の良い金属であることが好ましい。
【実施例】
【００２６】
以下に本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、勿論本発明の範囲は、これらによって限定されるものではない。
（１）銀被覆鉄粉の調整
熱した純水１０００ｍｌに対し、ブドウ糖４５ｇ、酒石酸５ｇを添加し、これを冷却した後、エタノール１００ｍｌを添加して還元液を調製した。
硝酸銀７０ｇと水酸化ナトリウム１５ｇを、アンモニア水３６ｇと水７２０ｇの混合溶液中で溶解し、銀液とした。この銀液に平均粒径４μｍの球状鉄粉体１５ｇを加え、超音波分散機で十分分散した後、混合液を攪拌しながら予め準備した還元液３６０ｇを加え、２時間反応させた。
反応後、蒸留水でデカンテーションを行い洗浄を５回繰り返した後、固液分離を行い、固形分を乾燥機で１２０℃で８時間、乾燥し銀被覆鉄粉Ａを得た。
比表面積と化学分析値から算出した金属銀膜の膜厚値は、５３ｎｍだった。
【００２７】
（２）導電性組成物原料
誘導加熱用試料としてポリスチレン樹脂に銀被覆鉄粉Ａを均一に分散させた固結物を作成するため表１の原料を使用した。
【００２８】
【表１】
2005132915.tif 000002
【００２９】
（３）導電性組成物の形成方法
樹脂原料であるスチレンモノマー（粘性液状）８．２ｇを容器に入れ、手で攪拌しながら、銀被覆鉄粉Ａ１９．２ｇと重合開始剤９滴（０．９ｇ）を入れ、十分分散混合した。スチレンが重合しポリスチレンに成り始めると（２０分から３０分間で）粘性が上がり、銀被覆粉沈降がない程度になるので、この状態で誘導加熱装置に入る大きさの型枠に入れ固結させる。完全に重合を終了させるため８時間放置した。
得られた導電性組成物試料１を４端子探針法測定器（三菱化学株式会社製  ＬｏｒｅｓｔａＨＰ  ＭＣＰ−Ｔ４１０）で測定した体積抵抗率の値は１．５７×１０−３Ω／ｃｍであった。
【００３０】
【表２】
2005132915.tif 000003
【００３１】
得られた導電性組成物Ａを誘導加熱した。
加熱方法はセキスイメディカル電子（株）製、高周波加熱装置ＭＵ１７００−Ｄを用いて、コイル内径φ６０ｍｍ５回巻、高さ４５ｍｍのワークから発信周波数４２０ｋＨｚで出力１ｋＷで加熱した。温度は熱電対で測定した。
その結果、ポリスチレンの軟化点である１００℃には３秒で達した。融点である２００℃には１０秒で達した。
即ち、上記の手順により、導電性組成物を作製することにより、満足すべき結果を得ることができた。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の導電性組成物を用いることにより、加熱組成物あるいはシールド組成物、医療用組成物、あるいは高導電性形成体、電子回路用組成物等の誘導加熱を用いた様々な形成体を形成することが可能となった。例えば、これまで困難であった０．１μｍから１０μｍの回路配線や結線が容易になる。