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JP2001200163A - 導電性樹脂組成物およびその成形体 - Google Patents

導電性樹脂組成物およびその成形体

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Publication number
JP2001200163A
JP2001200163A JP2000012250A JP2000012250A JP2001200163A JP 2001200163 A JP2001200163 A JP 2001200163A JP 2000012250 A JP2000012250 A JP 2000012250A JP 2000012250 A JP2000012250 A JP 2000012250A JP 2001200163 A JP2001200163 A JP 2001200163A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
metal
resin composition
thermoplastic resin
conductive resin
metal powder
Prior art date
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Pending
Application number
JP2000012250A
Other languages
English (en)
Inventor
Satoru Yamauchi
哲 山内
Wataru Tanaka
田中  渉
Shinji Noguchi
晋治 野口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP2000012250A priority Critical patent/JP2001200163A/ja
Publication of JP2001200163A publication Critical patent/JP2001200163A/ja
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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱可塑性樹脂、金属粉末または金属繊維、低
融点金属から構成される導電性樹脂組成物の電気伝導性
が、1.0×10-4Ω・cm以下の樹脂組成物、もしく
はその成形体を硫化水素ガス雰囲気下で長期間使用した
り、アルカリ性洗浄剤を塗布して洗浄しても電気伝導性
が低下することなく、長期間安定して通電機能を確保す
ることができる導電性樹脂組成物およびその成形体を提
供することにある。 【解決手段】 スズ、銅、ニッケルからなる低融点金属
と、金属粉末または金属繊維、熱可塑性樹脂から構成さ
れる導電性樹脂組成物において、上記熱可塑性樹脂とし
て、金属粉末または金属繊維と配位結合して金属錯体を
形成する樹脂を使用してなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、導電性樹脂組成物
およびその成形体に関し、具体的には、熱可塑性樹脂と
金属を混練して熱可塑性樹脂中に金属を細かく分散さ
せ、かつ、分散させた金属を相互に接続させることによ
り、低抵抗値を有して電気伝導性に優れた樹脂組成物お
よびその成形体を提供するとともに、特殊環境下で長期
間使用しても安定した導電性を得ることが可能な導電性
樹脂組成物およびその成形体を提供する材料技術に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来の導電性樹脂組成物としては、特開
平10−237331号公報に開示されているごとく、
熱可塑性樹脂と金属繊維や金属粉末、低融点金属から構
成される樹脂組成物があげられる。この樹脂組成物は、
熱可塑性樹脂と低融点金属(鉛フリーハンダ)を低融点
金属の半溶融状態下、または、完全溶融状態下で溶融し
ない金属粉末とともに混練を行ない、熱可塑性樹脂中に
金属粉末を細かく分散させ、金属を相互に接続させて、
低抵抗値を有するものを得ることを特徴としていたもの
であった。
【0003】この導電性樹脂組成物は、射出成形方法や
圧縮成形方法等により任意の形状に賦形することがで
き、電気伝導性に優れた成形体が容易に形成できること
も特徴の1つであった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この導
電性樹脂組成物および導電性樹脂組成物を任意の形状に
成形して得られる成形体においては、同成形体を温泉地
などの硫化水素ガス雰囲気下で長期間使用したり、アル
カリ性の洗浄剤等を吹きつけて洗浄した場合、上記成形
体の電気伝導性が低下して通電不良が発生し、所望する
機能が発現しなくなるといった問題があった。
【0005】本発明は、上述の事実に鑑みてなされたも
のであって、その目的とするところは、熱可塑性樹脂、
金属粉末または金属繊維、低融点金属から構成される導
電性樹脂組成物の電気伝導性が、1.0×10-4Ω・c
m以下の樹脂組成物、もしくはその成形体を硫化水素ガ
ス雰囲気下で長期間使用したり、アルカリ性洗浄剤を塗
布して洗浄しても電気伝導性が低下することなく、長期
間安定して通電機能を確保することができる導電性樹脂
組成物およびその成形体を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
導電性樹脂組成物は、スズ、銅、ニッケルからなる低融
点金属と、金属粉末または金属繊維、熱可塑性樹脂から
構成される導電性樹脂組成物において、上記熱可塑性樹
脂として、金属粉末または金属繊維と配位結合して金属
錯体を形成する樹脂を使用してなることを特徴とする。
【0007】本発明の請求項2に係る導電性樹脂組成物
は、上記熱可塑性樹脂が、エステル結合を有するもので
あることを特徴とする。
【0008】本発明の請求項3に係る導電性樹脂組成物
は、上記熱可塑性樹脂が、ポリブチレンテレフタレート
(PBT)樹脂であることを特徴とする。
【0009】本発明の請求項4に係る導電性樹脂組成物
は、上記金属粉末または金属繊維が、銅であることを特
徴とする。
【0010】本発明の請求項5に係る導電性樹脂組成物
の成形体は、請求項1ないし請求項4いずれか記載の導
電性樹脂組成物を用いて、成形してなることを特徴とす
る。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施形態に係る図
面に基いて詳しく説明する。
【0012】本発明において開示する導電性樹脂組成物
は、少なくとも熱可塑性樹脂、金属粉末または金属繊
維、鉛フリーハンダ等の低融点金属から構成され、これ
らの材料を予め溶融混練したものから構成されている。
【0013】なお、この導電性樹脂組成物が有する体積
固有抵抗値は、導電物質(金属粉末または金属繊維、低
融点金属)の配合割合により可変である。検討結果によ
ると、熱可塑性樹脂45vol%、金属粉末または金属
繊維40vol%、低融点金属15vol%の割合で混
入した場合、体積固有抵抗値が、1.0×10-4Ω・c
m以下の導電性樹脂組成物の製造が安定して可能である
ことが判明しているが、特にこの配合割合に限られるも
のではないものである。
【0014】また、ここで述べる熱可塑性樹脂は、金属
粉末または金属繊維と配位結合して金属錯体を形成する
ものであれば、特に限定するものではない。このような
熱可塑性樹脂の例としては、エステル結合を有するポリ
エステル樹脂、ポリブチレンテレフタレート(PBT)
樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、ポ
リカーボネート(PC)樹脂がある。
【0015】このように、上記熱可塑性樹脂として、金
属粉末または金属繊維と配位結合して金属錯体を形成す
る樹脂を使用してなるものであると、熱可塑性樹脂と金
属粉末または金属繊維を導電性樹脂組成物の生成過程に
おいて、意図的に反応させることで配位結合させ、いか
なる環境下で使用した場合であっても、熱可塑性樹脂、
金属粉末または金属繊維、および、第3物質の反応を抑
制して導電性の低下を防止することができるものであ
る。
【0016】そして、上記熱可塑性樹脂が、エステル結
合を有するものであると、金属粉末または金属繊維と結
合反応をより一層容易に行なわせて、導電性の低下を確
実に防止することができるものである。なお、エステル
結合は、いわゆる、C=Oの結合をいうものである。
【0017】また、上記熱可塑性樹脂が、ポリブチレン
テレフタレート(PBT)樹脂であると、このポリブチ
レンテレフタレート(PBT)樹脂にて金属粉末または
金属繊維と結合反応をより一層容易に行なわせて、導電
性の低下をより一層確実に防止することができるもので
ある。
【0018】金属粉末または金属繊維の材質は、銅(C
u)、ニッケル(Ni)、鉄(Fe)、アルミニウム(Al)
など、および、それらの合金が挙げられるが、特に限定
されるものではないものである。
【0019】特に、上記金属粉末または金属繊維が、銅
であると、上記熱可塑性樹脂との結合反応をより一層容
易に行なわせて、導電性の低下をより一層確実に防止す
ることができるものである。
【0020】低融点金属としては、スズ(Sn)、ビスマ
ス(Bi)、亜鉛(Zn)、最も好ましくは、Sn−Cu,Sn−
Znなどの低融点合金が挙げられるが、特にこれらに限定
されるものではないものである。
【0021】本発明において開示する導電性樹脂組成物
を溶融混練する製造装置としては、樹脂やゴム、セラミ
ック用の一般的な混練装置を用いることができるもので
ある。この混練装置は、あらかじめ所定温度に設定され
た混合槽内に材料を投入し、混合槽内に設置された2本
のローターを所定の回転数で回転させることにより投入
された材料を熱と圧力により溶融、可塑化させるもので
ある。この混練装置を用いることで、比重が極端に異な
る熱可塑性樹脂と銅粉末、および低融点金属を分散させ
るものである。
【0022】また、上記混練装置で溶融、混練された混
練体は一般的に塊状で取り出されるものである。この塊
状の組成物を再度溶融させて、任意の形状に賦形する成
形工程においてより安定して成形品を製造するために、
ペレットと言われる粒状の組成物を作製する(造粒工
程)ものである。
【0023】上記造粒に用いた装置としては、造粒機が
挙げられる。この造粒機は、所定温度に設定された2軸
テーパースクリューにより、材料を溶融させながら前方
に押し出す。この押し出された材料は、先端に設けられ
たダイス(φ3mm、12ヶ)から吐出し、金属製のカ
ッターにより切断、冷却されて所定形状のペレットに加
工されるものである。
【0024】上記導電性樹脂組成物を、任意の形状に成
形するものである。任意の形状に成形する手法として
は、射出成形方法、圧縮成形方法などが可能であるが、
形状をより精度よく再現でき、生産性が高いことから、
射出成形方法が一般的に用いられているものである。本
発明では、導電性樹脂組成物を射出成形方法により所定
の形状に成形するものである。
【0025】また、上記射出成形機を用いて成形した形
状は、平板であり、本発明では、導電性樹脂組成物をす
べてこの平板状に成形し、体積固有抵抗値の測定などを
行うものである。
【0026】導電性樹脂組成物の体積固有抵抗値は、す
べて、上述した手法で得られた導電性樹脂組成物のペレ
ットを射出成形して平板を成形し、各成形品の体積固有
抵抗値を測定するものである。
【0027】なお、体積固有抵抗値を測定する方法は、
JIS K -7194に定められた四短針法に準拠し、測定には
抵抗率計(ロレスタAP MCP-T400,三菱油化(株))を
用いているものである。
【0028】
【実施例】(実施例1および比較例1)下記の表1に導
電性樹脂組成物の実施例1および比較例1を示した。
【0029】
【表1】
【0030】具体的には、本発明で使用した導電性樹脂
組成物としては、a)熱可塑性樹脂であるPBT樹脂
(ジュラネックス751SA、ポリプラスチックス(株)
製)と、b)銅粉末(FCC-115、福田金属箔粉工業
(株)製)と、c)鉛フリーハンダである(Sn-Cu-Ni-A
tW-150、福田金属箔粉工業(株)製)を用い、その材料
組成としては、上記a)45vol%、b)40vol
%、c)15vol%で構成されており、体積抵抗値と
しては、1.0×10-5Ω・cmであった。
【0031】また、本発明で使用した具体的な混練装置
および混練条件として、まず、混練装置は、加圧型ニー
ダー(DS3-10,(株)モリヤマ)であり、混練条件は、
混合槽温度が200℃であり、ロータ回転数が48rp
m(2本とも)であり、混練時間が5minであった。
【0032】なお、上記に示す混練条件において溶融状
態となるのは、熱可塑性樹脂と低融点金属のみである。
【0033】そして、本発明で使用した具体的な造粒装
置および造粒条件として、まず、造粒装置は2軸1軸押
出機(2TR-50,(株)モリヤマ)であった。次に、造粒
条件は、ホッパー温度が170℃であり、スクリュー温
度が170℃であり、ダイス温度が170℃であり、ス
クリュー回転数が20rpm(2本とも)であった。
【0034】さらに、本発明で使用した具体的な射出成
形装置としては、射出成形機(FE120,日精樹脂工業
(株))であった。また、本発明で使用した具体的な成
形品の形状としては、長さ80mm、幅50mm、肉厚
2mmであった。
【0035】上記表1に示す導電性樹脂組成物を上述し
たように射出成形法にて80mm×50mm×2mmの
平板状成形体に賦形した。この成形体を下記手法にて評
価を行った。
【0036】(1)硫化水素(H2S)ガス試験 デシケーター中に上記平板成形体を設置し、濃度10p
pmの硫化水素ガスを充満させ、密封した。この状態に
て480時間(20日間)放置し、試験終了後にそれぞ
れの成形体の体積固有抵抗値を測定し、通電特性を評価
した。
【0037】(2)アルカリ試験 濃度5wt%の水酸化ナトリウム水溶液が満たされたガ
ラスビーカー中に、上記成形体をそれぞれ24時間浸漬
した。試験終了後に、それぞれの成形体を取り出し、体
積固有抵抗値を測定した後、通電特性を評価した。
【0038】そして、下記の表2に硫化水素ガス試験,
アルカリ試験前後における各成形体の体積固有抵抗値を
示しておいた。
【0039】
【表2】
【0040】この表2を見てわかるように、実施例1の
成形体は、硫化水素ガス試験後、アルカリ試験後とも
に、試験前と比較して抵抗値は変化しなかった。それに
対して、比較例1の成形体は、試験前と比較して抵抗値
が大幅に増大して、通電することが不可能となった。
【0041】以上のことから、本発明は、スズ、銅、ニ
ッケルからなる低融点金属と、金属粉末または金属繊
維、熱可塑性樹脂から構成される導電性樹脂組成物にお
いて、上記熱可塑性樹脂として、金属粉末または金属繊
維と配位結合して金属錯体を形成する樹脂を使用してな
るので、熱可塑性樹脂、金属粉末または金属繊維、低融
点金属から構成される導電性樹脂組成物の電気伝導性
が、1.0×10-4Ω・cm以下の樹脂組成物、もしく
はその成形体を硫化水素ガス雰囲気下で長期間使用した
り、アルカリ性洗浄剤を塗布して洗浄しても電気伝導性
が低下することなく、長期間安定して通電機能を確保す
ることができるものであるといえるのである。
【0042】
【発明の効果】本発明の請求項1に係る導電性樹脂組成
物によると、金属並みの体積固有抵抗値を有し、成形に
より通電部品などの製造が可能な導電性樹脂組成物にお
いて、硫化水素ガス雰囲気下で長期間使用しても成形体
の抵抗値が低下して、通電特性が損なわれることがない
ものであるとともに、アルカリ性洗浄剤などを塗布して
も成形体の抵抗値が低下して通電特性が損なわれること
が確実にないものである。
【0043】すなわち、本発明は、熱可塑性樹脂、金属
粉末または金属繊維、低融点金属から構成される導電性
樹脂組成物の電気伝導性が、1.0×10-4Ω・cm以
下の樹脂組成物、もしくはその成形体を硫化水素ガス雰
囲気下で長期間使用したり、アルカリ性洗浄剤を塗布し
て洗浄しても電気伝導性が低下することなく、長期間安
定して通電機能を確保することができるものである。
【0044】本発明の請求項2ないし請求項4に係る導
電性樹脂組成物によると、請求項1記載の場合に加え
て、金属並みの体積固有抵抗値を有し、成形により通電
部品などの製造が可能な導電性樹脂組成物において、硫
化水素ガス雰囲気下で長期間使用しても成形体の抵抗値
が低下して、通電特性がより一層確実に損なわれること
がないものであるとともに、アルカリ性洗浄剤などを塗
布しても成形体の抵抗値が低下して通電特性が損なわれ
ることがより一層確実にないものである。
【0045】本発明の請求項5に係る導電性樹脂組成物
の成形体によると、金属並みの体積固有抵抗値を有し、
成形により通電部品などの製造が可能な導電性樹脂組成
物において、硫化水素ガス雰囲気下で長期間使用しても
成形体の抵抗値が低下して、通電特性が損なわれること
がないものであるとともに、アルカリ性洗浄剤などを塗
布しても成形体の抵抗値が低下して通電特性が損なわれ
ることが確実にないものである。
【0046】すなわち、本発明は、熱可塑性樹脂、金属
粉末または金属繊維、低融点金属から構成される導電性
樹脂組成物の電気伝導性が、1.0×10-4Ω・cm以
下の樹脂組成物、もしくはその成形体を硫化水素ガス雰
囲気下で長期間使用したり、アルカリ性洗浄剤を塗布し
て洗浄しても電気伝導性が低下することなく、長期間安
定して通電機能を確保することができるものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01B 1/22 H01B 1/22 Z // C08L 69/00 C08L 69/00 (72)発明者 野口 晋治 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 Fターム(参考) 4F071 AA45 AA46 AA50 AB06 AB07 AB08 AB09 AB10 AB12 AE15 AF38 BB03 BB05 BC03 4J002 AA051 CF061 CF071 CG001 DA076 DA086 DA096 DA107 DA117 DC006 DC007 FA046 FD116 FD117 5G301 DA02 DA06 DA10 DA13 DA42 DA53 DD08

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スズ、銅、ニッケルからなる低融点金属
    と、金属粉末または金属繊維、熱可塑性樹脂から構成さ
    れる導電性樹脂組成物において、上記熱可塑性樹脂とし
    て、金属粉末または金属繊維と配位結合して金属錯体を
    形成する樹脂を使用してなることを特徴とする導電性樹
    脂組成物。
  2. 【請求項2】 上記熱可塑性樹脂が、エステル結合を有
    するものであることを特徴とする請求項1記載の導電性
    樹脂組成物。
  3. 【請求項3】 上記熱可塑性樹脂が、ポリブチレンテレ
    フタレート(PBT)樹脂であることを特徴とする請求
    項1または請求項2記載の導電性樹脂組成物。
  4. 【請求項4】 上記金属粉末または金属繊維が、銅であ
    ることを特徴とする請求項1ないし請求項3いずれか記
    載の導電性樹脂組成物。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし請求項4いずれか記載の
    導電性樹脂組成物を用いて、成形してなることを特徴と
    する導電性樹脂組成物の成形体。
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