「合金分散高導電性プラスチックの製造技術」

本新技術の背景、内容、効果は次の通りである。

　プラスチックは軽量で成形性が高く、射出成形により様々な形状に加工できることが知られている。また、プラスチックは一般に絶縁性が高い材料であるが、逆に金属並に高い導電性をたすことができれば、射出成形により自在に部品を製作することができ、これまでの技術では製造が難しい立体配線や家電製品の内部配線のプラスチックケースとの一体化が簡単にできるようになると期待できる。
　しかし、従来の導電性プラスチックは体積固有抵抗が１０^−２Ω･ｃｍ以上と大きいため、通電した場合に発熱して導電性プラスチックが溶解するので、電磁波シールドとしての使用には充分であっても通電用途には利用できなかった。また、プラスチックと金属成分の熱膨張差があるため、高温になると樹脂の膨張に伴い、金属の接触箇所が減少し、その結果として導電性が劣化するといった問題が生じていた。そのため、金属並に高い導電性を持つプラスチックの出現が望まれていた。

　本新技術は、熱可塑性プラスチック、錫合金及び分散助剤となる金属微粉末を混練することにより、射出成形が可能な高電導性プラスチックを製造する技術に関するものである。
　プラスチックに高い導電性を付与するためには、プラスチック中に低融点の金属が細かく分散し、連続して接続した状態である必要がある。しかし、溶融した金属と熱可塑したプラスチックは分離してしまうため、両者を混練することはできないと考えられていた。本研究者らは、まず、鉛合金を用い、液層と固層が混在する半溶融状態であれば、熱可塑性プラスチックと充分に混練できることを見いだした。通常、プラスチックに固体の粉末を混練することは容易である。半溶融状態の鉛合金では、微細に晶出した合金成分が熱可塑したプラスチックとの分散性を高めるため、混練できるものと推測される。しかしながら、鉛合金は環境上の問題から工業的に使用することができない。このため、熱可塑性プラスチックが熱分解しない温度域で溶融する低融点合金として錫合金を使用する必要があるが、錫合金はほぼ液層のみとなる状態しか存在しない。そこで、本研究者らは銅粉等の金属微粉末を分散補助剤として混入することにより、固相と液相が共存する半溶融状態となり、均一に混練されることで、プラスチック中に錫基合金を均一に分散した構造とすることができる。

本技術による導電性プラスチックの製造工程は以下の通りである。

　本技術による高導電性プラスチックは、射出成形が可能であるとともに、体積固有抵抗が１０^−５Ω･ｃｍオーダーであり、導電材料として充分に高い導電性を有するため、自動車・家電製品等の電気系統におけるプラスチック筐体との一体配線、電気電子機器の三次元配線基板等における導電材料等として利用されることが期待される。

本新技術による高導電性プラスチックは、

などの特徴を有するため、

などに利用されることが期待される。