JPS62238709A - 導電性成形材料の製造方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分腎〕 本発明は金属繊維を含有する導電性成形材料の製造方法
および装置に関するものである。

〔従来の技術〕

熱可塑性樹脂に金属繊維を配合して、電磁波シールド材
（以下、シールド材という）として用いられる導電性成
形材料を製造する方法として、連続金属繊維束に溶融樹
脂を被覆し、これを冷却後、切断してペレットにする方
法が知られている（特開昭５１−５９９４４号公報）。

しかしながら、この方法で得られたペレット又はこのペ
レットと熱可塑性樹脂とから成形品をつくるとき、金属
繊維を樹脂中に均一に分散させることが困難であって、
シールド効果あるいは外観等の点で不満足なものであっ
た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、成形品としたときの熱可塑性樹脂中への金属
繊維の分散が改善された導電性成形材料の製造方法及び
装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は溶融状態の熱可塑性樹脂に連続金属繊維束を４
人し、金属繊維を樹脂被覆した導電性成形材料を製造す
る方法において、金属繊維束をダイス内又はダイス出口
部において、被覆される溶融樹脂に対し少なくとも１回
軸方向と直角方向に変位させることによセ導電性成形材
料を製造する方法である。

また、第２番目の発明はダイス流路に少なくとも１つの
屈曲部を設けたダイスである。

本発明で使用する熱可塑性樹脂には特に制限はなく、ポ
リスチレン、Ａｓ樹脂、ＡＢＳ樹脂等のスチレン系樹脂
、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、ポリカーボネ
ート、ポリアミド、ポリエステル等の各種の樹脂が使用
できる。

金属繊維としては導電性を有するものであれば特に制限
はなく、例えばステンレス鋼繊維、銅繊維などが使用で
きる。金属繊維は断面形状が円形又は楕円形状で、直径
が８〜２５μｍのものが望ましい。直径が８μｍ未満で
あると溶融した熱可塑性樹脂の金属繊維への含浸が困難
となり、分散が不良となる。また、直径が２５μｍを越
えると単位重量当たりの表面積が低下するためシールド
効果が低下する。金属繊維は例えば５００〜５０００本
程度を束状としたものが原料として使用される。金属繊
維の使用量は熱可塑性樹脂と金属繊維の合計量に対し５
０〜８５重量％が望ましい。

金属繊維束は熔融熱可塑性樹脂で被覆される。

熱可塑性樹脂を溶融するための装置としては、樹脂な可
塑化、溶融することのできる装置であればどのようなも
のでもよく、樹脂類の押出成形などに使用されている押
出機等が適当である。また金属繊維束に溶融熱可塑性樹
脂を被覆するための装置としては従来公知のものが使用
できる。例えば、電線被覆等に用いられるｖＬ置を使用
することができる。このような装置としては、金属繊維
束を導入するためのマンドレル、マンドレルを出た金属
繊維束の周囲から溶融熱可塑性樹脂を連続的に流入させ
て被覆するための手段および溶融熱可塑性樹脂で被覆さ
れた金属繊維束をストランド状に成形するためのダイス
からなるものがある。ここで、金属繊維束は溶融樹脂で
被覆する際に金属繊維束の表面で溶融樹脂が冷却されず
、内部に浸透しやすくするようにするため、加熱装置を
設置し、ここで事前に予熱することが望ましい。また、
マンドレルは入口形状が金ｒ％ｔａ維束の断面より若干
大きめの偏平形状とすることが好ましく、そして出口の
先端は入口部で偏平状とされた金属繊維束が熔融熱可塑
性樹脂の粘性によりまるまるのを防止するため、偏平状
金属繊維束の偏平面の上下方向からだけ溶融熱可塑性樹
脂を流入させるようにするための長い側壁を設けた形状
であることが好ましい。

本発明においては金属繊維束がダイス内又はダイス出口
部において被覆される溶融熱可塑性樹脂に対し、少なく
とも１回軸方向と直角方向に変位させられる力を加えら
れる。従って、ダイスは流路が直線状となった通常のも
のでもよいが、流路に少なくとも１つの屈曲部を設けた
構造が好ましい。すなわち、ダイスから押出されたスト
ランド状等の金属繊維束樹脂被覆体は引張りローラー等
で連続的に引取られるためその引張り力がダイス内にも
及ぶ。そこで、ダイス内に屈曲部があれば金属繊維束は
直線状になろうとして溶融熱可塑性樹脂に対し軸方向と
直角方向に変位することとなる。そして屈曲部の大きさ
が大きいほど変位する力は強まるので、ダイス内の抵抗
が高まる。しかし、なめらかな屈曲部であれば屈曲を大
きくしても抵抗はさほど生じないので、太き（すること
ができる。屈曲部の大きさ、即ち屈曲部の最大変位幅は
ダイス２ｊｉＬ路の種以上、好ましくは径の２倍以上で
あることが好ましい、更に、屈曲部を２以上設ければ金
属繊維束の変位が２回以上起こり、又、屈曲の方向を変
えて２以上を設ければ、変位による金属繊維束中への溶
融熱可塑性樹脂の付着、含浸効果がより向上する。

また、金属繊維束への溶融熱可塑性樹脂の含浸、混合を
促進するため、ダイス入口部および／又は出口部の流路
形状を偏平状又は楕円状とすることが好ましく、人口部
から出口部に至る流路が順次狭くなる形状が好ましい。

更に、ダイス流路の長さは一定の滞留時間を確保するた
め１０ｍｍ以上であることがよい。

金属繊維束を変位させるためには、ダイス流路に屈曲部
を設ける他、ダイス出口から押出される金属繊維束樹脂
被覆体が可塑性を有している間にこれをダイス出口から
直線上とはならない位置にローラ等を介して引き取るよ
うにすれば、出口部コーナにおいて変位が生ずるので、
屈曲部を設けたと同様の効果を生ずる。

ダイスから押出された金属繊維束樹脂被覆体はダイス内
又はダイス出口で充分に金属繊維束に溶融熱可塑性樹脂
が含浸、付着されたのち、ローラー等で引取られ、次い
で必要に応じてペレタイザーでペレット化される。なお
、屈曲部等を設けたため、抵抗が大きい場合は、ペレタ
イザーの前に上下ロールを設置し、引張補助装置とする
ことが望ましい。このペレットは単独で、好ましくは同
種の又は他種の溶融熱可塑性樹脂と混合されて、成形さ
れ、成形品とされる。

以下、図面により本発明を説明する。

熱可塑性樹脂は押出機ｌのホッパー２より装入され、ス
クリュー３で溶融、押出され、樹脂被覆装置４に供給さ
れる。金属繊維束５は加熱装置６で予熱された後、樹脂
被覆装置４に供給される。

樹脂被覆装ｒＩＬ４は金属繊維束５の導入のためのマン
ドレル７、溶融熱可塑性樹脂槽８とダイス９からなる。

樹脂被覆装置４において金属繊維束５は熱可塑性樹脂に
含浸、被覆され、ダイス９から金属繊維束樹脂被覆体１
０がストランド状に押出され、冷却後ペレタイザー１１
で切断され、ペレットとされる。

第２図および第３図は、本発明に用いられるダイス９の
形状の例を示すものである。第２図は滑らかに且つ大き
く屈曲した屈曲部１２をダイス流路１３に有するダイス
９を示している。そして、このダイス流路１３は出口部
へ向かって流路が狭くなっている。第３図は比較的鋭く
且つ小さな屈曲部１２を３個ダイス流路１３に有するダ
イス９を示している。第２図あるいは第３図のダイスを
使用する場合に、ダイス出口部１４から押出されるスト
ランドを水平方向に引取れば、金属繊維束は各屈曲部１
２において軸方向とは直角方向に移動する力が与えられ
、変位することになる。

第４図は本発明の他の実施の１例を示すものであり、溶
融熱可塑性樹脂はダイス入口１６から供給され、金属繊
維束５は導入口１５から供給され、熱可塑性樹脂で含浸
、被覆されたストランドはダイス出口１８から押出され
る。この場合も、ダイス９の中央部付近で溶融熱可塑性
樹脂で被覆された金属繊維束５は導入口１５の出口部１
９に押し付けられるように変位する力を与えられる。

第５図は本発明の他の１例を示す図であり、屈曲部を有
さないダイス９から押し出されたストランド１０をダイ
ス９の出口とは水平とはならない位置に配置されたロー
ラー１７により曲げて引き取る構造になっている。この
場合ストランド１０の熱可塑性樹脂は可塑性を有してい
るため、ストランド中の金属繊維束はダイス出口部にお
いて軸方向とは直角方向に変位する力を与えられる。

尚、第５図の場合、ダイス９は屈曲部を有するものを使
用することも可能であることは勿論である。

〔作用〕

金属繊維束の変位が生ずると、金属繊維束は溶融熱可塑
性樹脂の中を軸と直角方向に移動することになるため、
金属繊維束中への溶融熱可塑性樹脂の浸透が促進され、
また金属繊維束が流路に押しつけられる際、東が広がっ
たり、内部に含まれる気泡を放出したりするため、溶融
熱可塑性樹脂の付着、浸透を容易にする。そして、この
ようにして得られた金属繊維束樹脂被覆体または金属繊
維束樹脂被覆体と熱可塑性樹脂を用いて成形品を成形す
ると、金属繊維束中の１本１本の金属繊維に熱可塑性樹
脂が良好に付着しているため、金属繊維の分散が良好と
なる。

〔実施例〕

実施例１ 第１図に示す構成の装置を用いた。ホッパー２からＡＳ
樹脂（新日鐵化学（Ｉｉｔ製、エスチレンＡＳ−３０）
を供給し、金属繊維束供給用のマンドレル７からは連続
ステンレス鋼繊維束５　（フィラメント直径１５μｍ、
１５００本、日本晴線■製）を供給した。

押出機はシリンダ一温度１７０〜２００℃、ダイス部温
度を２６０℃としスクリュー回転数は１０ｒｐｍとした
。押出機から吐出した樹脂と加熱装置６で２３０℃〜２
７０℃にあたためられたステンレス鋼繊維束が一体とな
り、第２図に示すダイス通過時に引張力により凸部に押
しつけられ、樹脂が繊維束に含浸付着し、ストランド状
の金属繊維束樹脂被覆体が得られた。このダイスの入口
部はクチ１Ｏ１−×ヨコ６龍の楕円形状で、出口部はタ
テ０．　７１×ヨコ６龍の楕円形状であり、そして屈曲
部の最大変位幅は８鶴である。このストランドを冷却後
ペレタイザー１１で６ｆｉ長に剪断し、ペレット化した
。ペレタイザー１１における剪断状況は良好であった。

このベレ７）におけるステンレス鋼繊維の含存率は約７
０％であった。得られたベレットとＡＢＳ樹脂とをステ
ンレス鋼繊維が８ｗｔ％になるようトライブレンドし、
射出成形機にて１５０ｍＸ１５０酊×３鶴厚の試験片を
調整しシールド効果の測定と外観観察を行った。

シールド効果 電界　　　磁界 実施例！　　（１００ＭＨｚ）５０ｄＢ　　２２ｄＢ参
考３龍鋼板（１００ＭＨｚ）５８ｄＢ　　４９ｄＢ上記
の如く良好なシールド効果を示すと共に、試験片表面に
は繊維のかたまり等は観察されずほとんど良好な外観で
あった。

実施例２ Ａｓ樹脂のかわりに、ｃｐ−ｐｓ樹脂（新日鐵化学■製
、エスチレンＧ−３２）を用い、ＡＢＳ樹脂のかわりに
ＨＩ　−Ｐ　Ｓ樹脂（新日鐵化学側製、エスチレンＨ−
６５）を用いた他は実施例１と同様に製造し、測定した
。その結果シールド効果は電界、磁界とも実施例１の結
果と同様に良好であった。しかし外観は銀条が多く、全
体として実施例１よりもやや劣っていた。

実施例３ 実施例１と同様の原材料、装置を用い、ダイスを第３図
に示すダイスを採用した。このダイスは屈曲部を３個有
するダイスであり、入口形状はタテｌＯ龍×ヨコ６蘭、
出口形状はタテ０．７ｎｘヨコ６ｆｉである。その結果
、シールド性、外観性とも実施例１と同様に良好であっ
た。

実施例４ 実施例１と同様の原材料を用い、押出機の先端部に第４
図に示すダイスを採用した。

その結果、シールド効果は１００ＭＨｚで電界５１ｄＢ
、磁界２３ｄＢで実施例１と同様に良好であり、外観性
も良好であった。

比較例１ マンドレルおよびダイス形状が円形でダイスに屈曲部を
有しない以外は実施例１及び２と同様の原材料、装置を
用い実施例１と同様シールド効果の測定と外観観察を行
った。

シールド効果 電界　　磁界 Ａｓ／ＡＢ３　３３ｄＢ　　４ｄＢ ＣＰ／Ｈ１３４ｄＢ　　５ｄＢ 上記の如く、シールド効果は劣り、外観性も成形物中に
繊維の偏在が認められ、一様でなくやや不良の状態であ
った。

〔発明の効果〕

本発明の製造方法による電磁波シールド材料は樹脂量が
少なくかつ金属繊維束に樹脂を含浸付着させることが出
来、少ない金属繊維の充填率で電磁波シールド性、分散
性、外観性の効果に優れた成形材料を得ることが出来る
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するための１例を示す製造方法の
装置の概略図、第２図、第３図および第４図はダイスの
部分断面図、第５図は本発明を実施するための他の１例
を示す概略図である。 ５・・・金属繊維束 ９・・・ダイス １２・・・屈曲部 １３・・・ダイス流路 １４・・・ダイス出口部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶融状態の熱可塑性樹脂に連続金属繊維束を導入
   し、金属繊維を樹脂被覆した導電性成形材料を製造する
   方法において、金属繊維束をダイス内又はダイス出口部
   において、被覆される溶融樹脂に対し少なくとも１回軸
   方向と直角方向に変位させることを特徴とする導電性成
   形材料の製造方法。
2. （２）ダイス流路に少なくとも１つの屈曲部を設けたダ
   イスを使用する特許請求の範囲第１項記載の導電性成形
   材料の製造方法。
3. （３）金属繊維束を導入する前に予熱する特許請求の範
   囲第１項記載の導電性成形材料の製造方法。
4. （４）ダイス流路に少なくとも１つの屈曲部を設けたこ
   とを特徴とするダイス。