JP2004027097A

JP2004027097A - 熱可塑性樹脂組成物

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Publication number: JP2004027097A
Application number: JP2002187916A
Authority: JP
Inventors: Takashi Fujimoto; 藤元　隆; Yuji Ikezawa; 池沢　勇司; Kenichi Azuma; 東　賢一
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2002-06-27
Filing date: 2002-06-27
Publication date: 2004-01-29

Abstract

【課題】電磁波シールド性、強度、外観ともに優れた成形品を製造し得る熱可塑性樹脂組成物を提供する。
【解決手段】［１］繊維径が５〜１００μｍである導電性繊維１０〜５０重量％を含有してなることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。
［２］導電性繊維の長さが３ｍｍ〜１５ｍｍである［１］記載の組成物。
［３］導電性繊維が、スズまたはスズ合金により被覆された導電性繊維である［１］または［２］記載の組成物。
［４］導電性繊維が、ＭＦＲが１０ｇ／１０ｍｉｎ以上４００ｇ／１０ｍｉｎ以下の熱可塑性樹脂により被覆された導電性繊維である［１］〜［３］記載の組成物。
［５］導電性繊維に加えて、無機フィラーを１〜４０重量％含有する［１］〜［４］記載の組成物。
【選択図】　　　　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性樹脂組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱可塑性樹脂は絶縁性を有する物質であるが、自動車や家電製品等における電気、電子部品用途に使用されるときには、電磁波をシールドするために導電性が要求される場合が多い。
【０００３】
従前の熱可塑性樹脂を用いた部品において、電磁波シールド性を付与する方法としては、導電塗料、電磁波遮蔽メッキ、亜鉛溶射等により表面を処理する方法、熱可塑性樹脂中に金属粉、カーボンブラック、金属フレーク等の導電性充填剤を配合して成形する方法などが知られている。
【０００４】
しかしながら、表面処理による方法では、成形された筐体成形品表面に導電処理するために煩雑な加工工程が必要である上に、導電層が剥離し易い等の問題があった。
【０００５】
一方、導電性充填剤を配合して成形する方法では、電磁波シールド性を付与するために、カーボンブラック、金属粉、金属フレーク等の粒子状導電性充填剤を多量に添加する必要があり、多量に充填剤を添加すると樹脂組成物から得られる成形品の強度が低下したり、外観が悪くなるなどの問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、電磁波シールド性、強度、外観ともに優れた成形品を製造し得る熱可塑性樹脂組成物を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記したような問題がない熱可塑性樹脂組成物を見出すべく、鋭意検討を重ねた結果、繊維径が５〜１００μｍである導電性繊維１０〜５０重量％を含有してなる熱可塑性樹脂組成物が、成形品とした場合、電磁波シールド性に優れており、しかも強度、外観も優れていることを見出し、本発明を完成させるに至った。
即ち、本発明は、繊維径が５〜１００μｍである導電性繊維１０〜５０重量％を含有してなることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、繊維径が５〜１００μｍである導電性繊維１０〜５０重量％を含有してなる。
【０００９】
本発明で用いられる導電性繊維の種類は特に限定されないが、例えば、長繊維状の金属繊維、表面に金属層を有する有機繊維、表面に金属層を有する無機繊維等が挙げられる。
長繊維状の金属繊維、有機繊維や無機繊維の表面金属層に用いられる金属種としては、例えば、ステンレス、黄銅、銅、アルミニウム、鉄、金、銀、ニッケル、チタン、錫、亜鉛、マグネシウム、白金、ベリリウムなどが挙げられる。該金属種は、２種類以上を組み合わせて合金とする、該金属種を主体とする合金とする、該金属種とリンとの化合物であってもよい。該金属種の中で、黄銅、銅、アルミニウム、鉄、金、銀、ニッケル、チタンが好ましく使用される。
有機繊維としては、例えば、カーボン繊維などが挙げられ、無機繊維としては、例えば、ガラス繊維などが挙げられる。
長繊維状の金属繊維は、上記した金属を原材料として、伸線引き抜き法、溶融紡糸法、コイル材切削法、ワイヤ切削法等の方法により製造することができる。有機繊維または無機繊維に金属層を付与する方法は、繊維の種類や導電性付与材料に応じて適宜選択すればよいが、例えば、蒸着、メッキ、スパッタリング、イオンプレーティング等の方法が挙げられる。
また、導電性繊維は、シランカップリング剤またはチタネートカップリング剤等のカップリング剤またはトリアジンチオール化合物等の表面処理剤で表面処理されていてもよい。
【００１０】
本発明において使用される導電性繊維は、体積抵抗値が５０μΩｃｍ以下であることが好ましい。
導電性繊維の体積抵抗値が５０μΩｃｍを超えると熱可塑性樹脂に含有させて成形した場合、十分な導電性を得ることができない傾向がある。
導電性繊維の含有量は、１０重量％〜５０重量％であることが必要であり、１０重量％〜４０重量％であることが好ましい。導電性繊維の含有量が１０重量％未満では導電性が低く、５０重量％を超えると熱可塑性樹脂組成物の流動性が低下し、該組成物から得られる成形品の重量が増大する上、コスト高となる。
【００１１】
導電性繊維の断面形状は特に限定されないが、略円形であることが好ましい。ここで、導電性繊維の繊維径は、同じ断面積を有する円に換算した時の繊維径を意味する。
導電性繊維の繊維径は、５〜１００μｍの範囲にあることが必要であり、１０〜８０μｍであることが好ましい。
繊維径が５〜１００μｍの範囲にあると、樹脂組成物中での導電性繊維同士の接触が効率的に起こるため、少ない含有量で充分な導電性が得られる。
繊維径が５μｍ未満では、繊維が切れやすくなるため、樹脂組成物の製造時や成形時に繊維長が短くなり、十分な導電性が得られなくなる。
一方、繊維径が１００μｍを超えると、繊維の絡み合いが起こりにくくなる傾向にあり、十分な導電性が得られなくなる。
【００１２】
本発明に用いられる導電性繊維の長さは、３〜１５ｍｍであることが好ましく、より好ましくは５〜１０ｍｍである。高い電磁波シールド効果を効率よく得るためには、繊維の長さが長いほど好ましいが、繊維の長さが１５ｍｍを超えると得られる成形品の表面に導電性繊維が露出するため、成形品の外観、成形性、分散性などが劣る傾向がある。一方、繊維の長さが３ｍｍ未満であると、導電性繊維同士の接触が起こりにくくなり、電磁波シールド効果が低下する傾向がある。
【００１３】
本発明において用いられる導電性繊維は、耐腐食性の観点からスズまたはスズ合金によって被覆されることが好ましい。
スズ合金としては、例えば、スズ−鉛合金、スズ−鉛−銀合金、スズ−鉛−ビスマス合金などが挙げられる。
【００１４】
また、導電性繊維、またはスズやスズ合金によって被覆された導電性繊維は、ＭＦＲが１０ｇ／１０ｍｉｎ以上４００ｇ／１０ｍｉｎ以下の熱可塑性樹脂によって被覆することが好ましい。
ＭＦＲが１０ｇ／１０ｍｉｎ未満の熱可塑性樹脂によって被覆された導電性繊維を用いると、熱可塑性樹脂によって被覆された導電性繊維の分散性が低下し、得られる成形品の電磁波シールド性が十分得られない傾向がある。またＭＦＲが４００ｇ／１０ｍｉｎを超える熱可塑性樹脂によって被覆した導電性繊維を用いると、得られる成形品の強度が低下する傾向がある。
ＭＦＲが１０ｇ／１０ｍｉｎ以上４００ｇ／１０ｍｉｎ以下の熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などのオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリメチルメタアクリレート樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、これらの混合物などが挙げられる。
【００１５】
導電性繊維は、繊維束として用いることが好ましく、導電性繊維１０〜１０００００本を束ねて用いることが好ましく、５０〜３００００本を束ねて用いることがより好ましく、８０〜１０００本を束ねて用いることがさらに好ましい。
【００１６】
本発明に用いる熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などのオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリメチルメタアクリレート樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、これらの混合物などが挙げられる。
【００１７】
また、本発明の熱可塑性組成物には、１〜４０重量％の無機フィラーが含まれていることが好ましく、３〜３０重量％の無機フィラーが含まれていることがより好ましい。無機フィラーの含有量が上記範囲にあると、高い電磁波シールド効果を得るために必要である導電性繊維の良好な分散を得ることができ、強度、耐熱性、寸法安定性、成形性、軽量化の観点からも好ましい。
無機フィラーの含有量が１重量％未満では、電磁波シールド効果が得られない傾向があり、一方、無機フィラーの含有量が４０重量％を超えると、流動性が低下し、製品重量が重くなる傾向がある。
無機フィラーとしては、例えば、タルク、炭酸カルシウム、マイカ、硫酸バリウム、珪酸カルシウム、クレー、炭酸マグネシウム、アルミナ、シリカ、ガラス繊維強化剤などが挙げられる。
【００１８】
また、本発明においては、特にアルミニウムを含有する必要はないが、電磁波シールド性の観点から、アルミニウムを０．５〜５重量％を含有していてもよい。用いられるアルミニウムは、特に限定されないが、燐片状またはフレーク状であることが好ましい。
【００１９】
本発明の熱可塑性樹脂組成物の製造方法は、特に限定されないが、例えば、導電性繊維を束ねて得られる繊維束を熱可塑性樹脂と共に押出機のダイスを通して押し出し、溶融被覆することによって導電性繊維の表面に熱可塑性樹脂層を形成し、次いで適当な大きさに切断してペレット状にしてマスターバッチペレットを製造する。このマスターバッチペレットは、通常、断面が円形でも偏平でもその他の形状でもよく、特にその形状は限定されない。また、マスターバッチペレットにおける導電性繊維の含有量は、特に限定されないが、経済性の観点から、１０〜９９重量％が好ましく、さらに好ましくは１５〜９５重量％である。マスターバッチペレットの製造工程は連続的に行うことが経済的に有利であるが、連続的でなくバッチ方式で製造してもよい。このマスターバッチペレットに、熱可塑性樹脂のみからなるペレットを配合して電磁波シールドに優れた熱可塑性樹脂組成物を製造する。熱可塑性樹脂のみからなるペレットは、その成形品に要求される特性に応じて、熱可塑性樹脂の種類を適宜選択することができる。熱可塑性樹脂の配合量は、得られる熱可塑性樹脂組成物中の導電性繊維の含有量が１０〜５０重量％となるように適宜、調整すればよい。
【００２０】
このようにして製造された熱可塑性樹脂組成物を熱可塑性樹脂の融点以上の温度で射出成形して、成形品とすることができる。
得られた成形品は、電磁波シールド性を評価する方法の一つであるアドバンテスト法による磁界波１００ＭＨｚにおける１０ｄＢを越える電磁波シールド性を備えた電磁波シールド性に優れたものである。
このような成形品は、電磁波シールド性を必要とする電子機器、計測機器、通信機器等のハウジングや部品；ラジオ、テレビなどの電磁波ノイズを発生する電気関連機器のケース、ハウジング、筐体等；車両に搭載される電子部品、例えば、エンジン制御系、安全系、操舵系、駆動系、照明系および空調系等の電子制御ユニット；センサー、アクチュエータ等に用いられる電磁波シールドケースなどに好適に使用することができる。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明を実施例を用いて説明するが、本発明が実施例により限定されるものではないことは言うまでもない。
なお、実施例で使用した射出成形機、金型、成形品形状及び評価法は、以下のとおりである。
【００２２】
電磁波シールド性を評価するための試験片の成形、電磁波シールド性の評価は以下のようにして実施した。
（１）射出成形機および金型、成形条件
射出成形機：日本製鋼所製　Ｊ１５０Ｅ　型締力　１５０トン
成形温度：２５０℃
金型：成形品外寸１５０ｍｍｘ１５０ｍｍｘ３ｍｍｔ、フィルムゲート。
形状は図１参照。
金型温度：４０℃
得られた成形品の外観の目視判定により、繊維の分散性を以下のように３段階評価した。
非常に良い：開繊していない繊維の束が全く見られない。
良い：開繊していない繊維の束がわずかに見られるが、問題ないレベルである。
悪い：開繊していない繊維の束が多く見られる。
（２）電磁波シールド性の測定
アドバンテスト法を用いた。
測定装置：アドバンテスト社製　スペクトラムアナライザＴＲ４１７２、シールド測定用治具ＴＲ１７３０１Ａ
測定周波数：０〜１０００ＭＨｚ
１００ＭＨｚにおける電界および磁界のシールド効果（ｄＢ）で各サンプルの比較を行った。
【００２３】
実施例１
スズ（Ｓｎ）で被覆した繊維径５０μｍの銅繊維の束を、ＭＦＲ５０ｇ／１０ｍｉｎのポリプロピレンで被覆した長さ９ｍｍのマスターバッチペレットを得た。このマスターバッチペレットを無機フィラーとしてタルクを含有したポリプロピレンと混合し、最終的に２０重量％の銅繊維、２２．２重量％のタルク、５７．８重量％のポリプロピレンから成る電磁波シールド用熱可塑性樹脂組成物を得た。得られた熱可塑性樹脂組成物を用いて、１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×３ｍｍの試験片を作成し、繊維の分散性、およびアドバンテスト社製スペクトラムアナライザＴＲ４１７２およびシールド測定用治具ＴＲ１７３０１Ａを用いて１００ＭＨＺの電磁波に対するシールド効果を評価した。結果を表１に示す。
【００２４】
実施例２
実施例１と同様に得たマスターバッチペレットをポリプロピレンと混合し、最終的に３０重量％の銅繊維、７０重量％のポリプロピレンから成る電磁波シールド用熱可塑性樹脂組成物を得た。実施例１と同様にして、繊維の分散性、および電磁波に対するシールド効果を評価した。結果を表１に示す。
【００２５】
実施例３
スズ（Ｓｎ）で被覆した繊維径５０μｍの銅繊維の束を、ＭＦＲ１００ｇ／１０ｍｉｎのポリプロピレンで被覆した長さ９ｍｍのマスターバッチペレットを得た。このマスターバッチペレットをポリプロピレンと混合し、最終的に３０重量％の銅繊維、７０重量％のポリプロピレンから成る電磁波シールド用熱可塑性樹脂組成物を得た。実施例１と同様にして、繊維の分散性、および電磁波に対するシールド効果を評価した。結果を表１に示す。
【００２６】
実施例４
実施例３と同様にして得たマスターバッチペレットをポリプロピレンと混合し、最終的に３０重量％の銅繊維、１７．８重量％のタルク、５２．２重量％のポリプロピレンから成る電磁波シールド用熱可塑性樹脂組成物を得た。実施例１と同様にして、繊維の分散性、および電磁波に対するシールド効果を評価した。結果を表１に示す。
【００２７】
実施例５
スズ（Ｓｎ）で被覆した繊維径５０μｍの銅繊維の束を、ＭＦＲ１００ｇ／１０ｍｉｎのポリプロピレンで被覆した長さ６ｍｍのマスターバッチペレットを得た。このマスターバッチペレットをポリプロピレンと混合し、最終的に３０重量％の銅繊維、７０重量％のポリプロピレンから成る電磁波シールド用熱可塑性樹脂組成物を得た。実施例１と同様にして、繊維の分散性、および電磁波に対するシールド効果を評価した。結果を表１に示す。
【００２８】
実施例６
スズ（Ｓｎ）で被覆した繊維径５０μｍの銅繊維の束を、ＭＦＲ１００ｇ／１０ｍｉｎのポリプロピレンで被覆した長さ９ｍｍのマスターバッチペレットを作成した。このマスターバッチペレットをポリプロピレンと混合し、最終的に１０重量％の銅繊維、９０重量％のポリプロピレンから成る熱可塑性樹脂組成物を得た。実施例１と同様にして、繊維の分散性、および電磁波に対するシールド効果を評価した。結果を表１に示す。
【００２９】
比較例１
スズ（Ｓｎ）で被覆した繊維径５０μｍの銅繊維の束を、ＭＦＲ１００ｇ／１０ｍｉｎのポリプロピレンで被覆した長さ６ｍｍのマスターバッチペレットを得た。このマスターバッチペレットをポリプロピレンと混合し、最終的に７重量％の銅繊維、９３重量％のポリプロピレンから成る熱可塑性樹脂組成物を得た。実施例１と同様にして、繊維の分散性、および電磁波に対するシールド効果を評価した。結果を表１に示す。
【００３０】
【表１】

【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、電磁波シールド性、強度、外観ともに優れた成形品を提供し得る熱可塑性樹脂組成物を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、実施例において使用した熱成形型の斜視図である。

Claims

繊維径が５〜１００μｍである導電性繊維１０〜５０重量％を含有してなることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。
導電性繊維の長さが３ｍｍ〜１５ｍｍである請求項１記載の熱可塑性樹脂組成物。
導電性繊維が、スズまたはスズ合金により被覆された導電性繊維である請求項１または２記載の熱可塑性樹脂組成物。
導電性繊維が、ＭＦＲが１０ｇ／１０ｍｉｎ以上４００ｇ／１０ｍｉｎ以下の熱可塑性樹脂により被覆された導電性繊維である請求項１〜３のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
導電性繊維に加えて、無機フィラーを１〜４０重量％含有する請求項１〜４のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。