(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子径が１００ミクロン以下で、ＢＥＴ法比表面積値が３０００ｃm2／ｇ以上の片状銅粉に対して、０．１重量パーセント以上の脂肪酸を混合被覆し、しかる後に還元性雰囲気中で、２００℃から５００℃の温度で還元処理することを特徴とする導電塗料用片状銅粉の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電塗料用片状銅粉の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般にポリマー型導電塗料と言えば、銀粉を合成樹脂バインダーに分散させたタイプが主流であり、プリント基板のスルーホールやジャンパー線、電磁波シールド用等に多量に使用されている。しかし、銀粉を使用したものは高価格でありマイグレーションの問題があるなどからポリマー型銅塗料あるいはペーストの開発が待たれていた。
このような要求に対して「導電塗料用銅粉」（特公昭63-51471号公報）、「導電塗料用銅粉およびその製造方法」（特公平1-39693号公報）等が提案され、電磁波シールド用に近年使用されてきた。しかし、最近では電子機器の小型化傾向により、吹き付け塗装方法では、より薄い塗膜が必要となり、スクリーン印刷方法では、より細線パターンに対応出来る導電塗料用銅粉が必要になってきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の導電塗料用銅粉は銅粉同士の接触点数を増すために電解銅粉を出発原料としているものが多い。従って、形状が樹枝状あるいは棒状であるため最近の薄膜化あるいはファインパターン化等の加工技術に対応する事が出来なくなっている。銀粉のように粒状でも粒子径を１ミクロン程度まで細かくすれば良いが、銅粉は常に酸化の問題があり粒子径をあまり細かくする事が出来ない。形状を片状にすれば薄膜化などの要求性能を満足させることが解っている。
しかし、片状銀粉は導電性が得られるが、片状銅粉は導電性が出ないため、まだ実用化されていない。片状銅粉に導電性が出ない理由としては、片状にすると銅粉同士がうまく絡まり合わず接触点が少なくなる、表面酸化膜が悪影響を与え銀のような導電性が出ない、導電機構が銀とは違う等の意見が出されている。
現在、片状銅粉では導電性を出すのが無理なため、片状銅粉に銀メッキして一部の用途に使用されている。
そこで、本発明者等はポリマー型導電塗料用として使用できる片状銅粉の研究を重ねた結果、特定の片状銅粉を脂肪酸で被覆し、しかる後に還元性雰囲気中で還元処理すれば、最近の加工技術に対応出来る導電塗料用片状銅粉が出来ることを見いだした。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明に関する導電塗料用片状銅粉の製造方法とは、粒子径が１００ミクロン以下で、ＢＥＴ法比表面積値が３０００ｃm2／ｇ以上の片状銅粉に対して、０．１重量パーセント以上の脂肪酸を混合被覆し、しかる後に還元性雰囲気中で２００℃から５００℃の温度で還元処理することを特徴とするものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の構成を詳しく説明すれば次の通りである。
本発明の出発原料である片状銅粉は機械的に片状に加工した銅粉であればよい。たとえば、アトマイズ銅粉あるいは電解銅粉をボールミルなどの粉砕機で粉砕加工したものが使用できる。
片状銅粉の粒子径は１００ミクロン以下が良い。それより荒い粒子径だとスプレーノズルを詰まらせたり、スクリーンの目詰まりを生じたりするため良くない。吹き付け塗装用には７５ミクロン以下、スクリーン印刷用には４５ミクロン以下の粒子径が好ましい。
ＢＥＴ法比表面積値とはガス吸着により粉体の比表面積を測定する値で、片状化の程度あるいは粉末の隠蔽する力を知ることが出来る。
【０００６】
ＢＥＴ法比表面積値が３０００ｃm2／ｇ以上としたのはこれよりも少ない値だと、片状化率が悪く、印刷あるいは塗装において隠蔽力が劣り良くない。好ましいＢＥＴ法比表面積値は４０００から１５０００ｃm2／ｇが良い。それ以上であると粒子径が細かくなり還元処理中に凝集し好ましくない。
脂肪酸の量は、銅粉に対して０．１重量パーセント以上必要である。それより少ないと銅粉が還元処理中に強く凝集し再分散出来ず導電塗料用片状銅粉とならない。好ましくは０．１５から１パーセントである。脂肪酸量があまり多いと還元処理時間が長くかかり好ましくない。
脂肪酸で混合被覆する方法は、ボールミルあるいはミキサーなどで片状銅粉と脂肪酸を機械的に混合すればよい。
脂肪酸はラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸など高級脂肪酸が良い。低級脂肪酸は還元処理中に悪臭が出るため好ましくない。
還元性雰囲気は、水素、一酸化炭素、天然ガス、アンモニア分解ガスなど還元性気体を流す方法が良い。
還元処理する温度は２００℃から５００℃が良い。それより低温であると非常に長時間かかるとともに優れた導電性を有する片状銅粉が得られない。それより高い温度であると脂肪酸で混合被覆した効果が得られず、塗装性、印刷性、導電性も悪くなり、導電塗料用片状銅粉として使用できないものとなる。工業的には２５０℃から４５０℃が好ましい。
【０００７】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、これにより本発明の範囲が限定されるものではない。
（実施例１）
粒子径が１００ミクロン以下で、ＢＥＴ法比表面積値が３０００cm2／ｇの片状銅粉１０００ｇに対して、１ｇのステアリン酸をミキサーにて混合被覆した。しかる後、水素雰囲気の還元炉で３００℃１０分間還元処理して導電塗料用片状銅粉を製造した。
このようにして得た銅粉を７５重量部、アクリル樹脂２５重量部になるように混合し、トルオールで希釈して吹き付け塗料を作成した。作成した塗料をＡＢＳ樹脂板に２.５kg／cm2にて吹き付け塗装をし膜厚３０ミクロンの塗膜を作成し、比抵抗値を測定した。その結果４×１０ー4Ω・cmの良好な導電性を示した。
【０００８】
（実施例２）
粒子径が７５ミクロン以下で、ＢＥＴ法比表面積値が４０００cm2／ｇの片状銅粉１０００ｇに対して、２ｇのステアリン酸をミキサーにて混合被覆した。
しかる後、水素雰囲気の還元炉で３００℃２０分間還元処理して導電塗料用片状銅粉を製造した。
このようにして得た銅粉を７５重量部、アクリル樹脂２５重量部になるように混合し、トルオールで希釈して吹き付け塗料を作成した。作成した塗料をＡＢＳ樹脂板に２.５kg／cm2にて吹き付け塗装をし膜厚３０ミクロンの塗膜を作成し、比抵抗値を測定した。その結果３×１０ー4Ω・cmの良好な導電性を示した。
【０００９】
（実施例３）
粒子径が４５ミクロン以下で、ＢＥＴ法比表面積値が１００００cm2／ｇの片状銅粉１０００ｇに対して、５ｇのステアリン酸をボールミル混合被覆した。
しかる後、水素雰囲気の還元炉で３００℃６０分間還元処理して導電塗料用片状銅粉を製造した。
このようにして得た銅粉を７５重量部、アクリル樹脂２５重量部になるように混合し、トルオールで希釈して吹き付け塗料を作成した。作成した塗料をＡＢＳ樹脂板に２.５kg／cm2にて吹き付け塗装をし膜厚３０ミクロンの塗膜を作成し、比抵抗値を測定した。その結果３×１０ー4Ω・cmの良好な導電性を示した。
【００１０】
（実施例４）
粒子径が４５ミクロン以下で、ＢＥＴ法比表面積値が１５０００cm2／ｇの片状銅粉１０００ｇに対して、１０ｇのステアリン酸をボールミル混合被覆した。しかる後、水素雰囲気の還元炉で３００℃８０分間還元処理して導電塗料用片状銅粉を製造した。
このようにして得た銅粉を７５重量部、アクリル樹脂２５重量部になるように混合し、トルオールで希釈して吹き付け塗料を作成した。作成した塗料をＡＢＳ樹脂板に２.５kg／cm2にて吹き付け塗装をし膜厚３０ミクロンの塗膜を作成し、比抵抗値を測定した。その結果４×１０ー4Ω・cmの良好な導電性を示した。
【００１１】
（実施例５）
粒子径が４５ミクロン以下で、ＢＥＴ法比表面積値が６０００cm2／ｇの片状銅粉１０００ｇに対して、３ｇのラウリン酸をボールミル混合被覆した。
しかる後、水素雰囲気の還元炉で３００℃３０分間還元処理して導電塗料用片状銅粉を製造した。
このようにして得た銅粉を７５重量部、アクリル樹脂２５重量部になるように混合し、トルオールで希釈して吹き付け塗料を作成した。作成した塗料をＡＢＳ樹脂板に２.５kg／cm2にて吹き付け塗装をし膜厚３０ミクロンの塗膜を作成し、比抵抗値を測定した。その結果３×１０ー4Ω・cmの良好な導電性を示した。
【００１２】
（実施例６）
粒子径が４５ミクロン以下で、ＢＥＴ法比表面積値が６０００cm2／ｇの片状銅粉１０００ｇに対して、３ｇのパルミチン酸をボールミル混合被覆した。しかる製造した。
このようにして得た銅粉を７５重量部、アクリル樹脂２５重量部になるように混合し、トルオールで希釈して吹き付け塗料を作成した。作成した塗料をＡＢＳ樹脂板に２.５kg／cm2にて吹き付け塗装をし膜厚３０ミクロンの塗膜を作成し、比抵抗値を測定した。その結果３×１０ー4Ω・cmの良好な導電性を示した。
【００１３】
（実施例７）
粒子径が４５ミクロン以下で、ＢＥＴ法比表面積値が６０００cm2／ｇの片状銅粉１０００ｇに対して、３ｇのステアリン酸をボールミル混合被覆した。
しかる後、水素雰囲気の還元炉で３００℃３０分間還元処理して導電塗料用片状銅粉を製造した。
このようにして得た銅粉を７５重量部、アクリル樹脂２５重量部になるように混合し、トルオールで希釈して吹き付け塗料を作成した。作成した塗料をＡＢＳ樹脂板に２.５kg／cm2にて吹き付け塗装をし膜厚３０ミクロンの塗膜を作成し、比抵抗値を測定した。その結果３×１０ー4Ω・cmの良好な導電性を示した。
【００１４】
（実施例８）
粒子径が４５ミクロン以下で、ＢＥＴ法比表面積値が６０００cm2／ｇの片状銅粉１０００ｇに対して、３ｇのオレイン酸をボールミル混合被覆した。
しかる後、水素雰囲気の還元炉で３００℃３０分間還元処理して導電塗料用片状銅粉を製造した。
このようにして得た銅粉を７５重量部、アクリル樹脂２５重量部になるように混合し、トルオールで希釈して吹き付け塗料を作成した。作成した塗料をＡＢＳ樹脂板に２.５kg／cm2にて吹き付け塗装をし膜厚３０ミクロンの塗膜を作成し、比抵抗値を測定した。その結果３×１０ー4Ω・cmの良好な導電性を示した。
【００１５】
（実施例９）
粒子径が４５ミクロン以下で、ＢＥＴ法比表面積値が６０００cm2／ｇの片状銅粉１０００ｇに対して、５ｇのステアリン酸をボールミル混合被覆した。
しかる後、アンモニア分解ガス雰囲気の還元炉で２００℃８０分間還元処理して導電塗料用片状銅粉を製造した。
このようにして得た銅粉を７５重量部、エポキシ樹脂１０重量部、エチルカルビトール１５重量部及び硬化剤、反応促進剤を適量添加し銅ペーストを作成した。作成したペーストを３５０メッシュのスクリーンを使用してスクリーン印刷方法で塗膜を作成し、比抵抗値を測定した。その結果２×１０ー4Ω・cmの良好な導電性を示した。
【００１６】
（実施例１０）
粒子径が４５ミクロン以下で、ＢＥＴ法比表面積値が６０００cm2／ｇの片状銅粉１０００ｇに対して、５ｇのステアリン酸をボールミル混合被覆した。
しかる後、アンモニア分解ガス雰囲気の還元炉で３００℃５０分間還元処理して導電塗料用片状銅粉を製造した。
このようにして得た銅粉を７５重量部、エポキシ樹脂１０重量部、エチルカルビトール１５重量部及び硬化剤、反応促進剤を適量添加し銅ペーストを作成した。作成したペーストを３５０メッシュのスクリーンを使用してスクリーン印刷方法で塗膜を作成し、比抵抗値を測定した。その結果２×１０ー4Ω・cmの良好な導電性を示した。
【００１７】
（実施例１１）
粒子径が４５ミクロン以下で、ＢＥＴ法比表面積値が６０００cm2／ｇの片状銅粉１０００ｇに対して、５ｇのステアリン酸をボールミル混合被覆した。
しかる後、水素雰囲気の還元炉で４００℃３０分間還元処理して導電塗料用片状銅粉を製造した。
このようにして得た銅粉を７５重量部、エポキシ樹脂１０重量部、エチルカルビトール１５重量部及び硬化剤、反応促進剤を適量添加し銅ペーストを作成した。作成したペーストを３５０メッシュのスクリーンを使用してスクリーン印刷方法で塗膜を作成し、比抵抗値を測定した。その結果２×１０ー4Ω・cmの良好な導電性を示した。
【００１８】
（実施例１２）
粒子径が４５ミクロン以下で、ＢＥＴ法比表面積値が６０００cm2／ｇの片状銅粉１０００ｇに対して、５ｇのステアリン酸をボールミル混合被覆した。
しかる後、水素雰囲気の還元炉で５００℃３０分間還元処理して導電塗料用片状銅粉を製造した。
このようにして得た銅粉を７５重量部、エポキシ樹脂１０重量部、エチルカルビトール１５重量部及び硬化剤、反応促進剤を適量添加し銅ペーストを作成した。作成したペーストを３５０メッシュのスクリーンを使用してスクリーン印刷方法で塗膜を作成し、比抵抗値を測定した。その結果３×１０ー4Ω・cmの良好な導電性を示した。
【００１９】
【比較例】
（比較例１）
本発明の処理をしない実施例１から実施例４までの片状銅粉を、実施例１と同じ方法でアクリル樹脂と混合して、吹き付け塗装し、塗膜を作成しても比抵抗値が１０6Ω・cm以上で導電膜として使用出来ないものであった。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の導電塗料用片状銅粉は従来の樹枝状あるいは粒状銅粉と異なり、片状であるため多くの利点を有する塗料あるいはペーストを製造することが出来る。具体的には、吹き付け塗装については沈降が遅く、比表面積が大きいため非常に塗装しやすく、しかも塗膜表面が平滑で、かつ塗膜厚も薄くできる。スクリーン印刷方法で使用する場合には、単位体積あたりの銅粉個数が増えるため樹脂の中に銅粉が均一に分散した状態となり導電性の安定したペースト組成物の製造が可能となり、スクリーン印刷性の向上、塗膜表面の平滑性、細線が必要なファインパターン用に使用できるばかりか、ディスペンサー用にも対応できるものとなった。このような導電塗料用片状銅粉が提供出来るようになることで、安価な導電塗料、ペーストの使用範囲が広がり、本発明の産業上への利用性は非常に大きいと言える。