合金分散高導電性プラスチックの製造技術

　プラスチックは、軽量で比強度が高い、安価である等、優れた特徴を有する材料であるが、その中でも射出成形ができることが大きな特徴の一つである。射出成形は、粒状の熱可塑性プラスチックを溶融し、金型に高い圧力で注入して成形品を製作する加工法であり、自動化が可能で大量生産に適する、一次加工を経ずに直接成形品を製作できる等の長所があるため、精密機器部品等の小型部品から冷蔵庫のキャビネットのような大型部品の製造まで、広く利用されている。また、絶縁性に優れていることもプラスチックの大きな特徴であるが、逆に高い導電性をもつプラスチックが開発されれば、射出成形で自在に配線を作製でき、これまでの技術では製造が難しい立体配線基板や、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。このため、金属並みに高い導電性をもつプラスチックが望まれていた。

　本新技術は、熱可塑性プラスチック、錫合金及び金属微粉末を250℃程度で混練し、プラスチック中に錫合金が細かく連続して分散させた導電性プラスチックを製造するものである。錫合金としては、錫に銅やニッケルを少量加えたものを、金属微粉末としては銅粉等を用いる。
　プラスチックに導電性を付与する方法として、プラスチック中に導電性材料を混入する方法があり、繊維状の銅やステンレスを混入したものが実用化されている。しかしながら、銅やステンレスを多量に混入すると成形性が劣化して射出成形ができなくなる。このため、混入量に限界があり、10^-3Ω・cmオーダーの体積固有抵抗しか得られず、電磁シールド用として使用することはできても、通電用途に利用することができない。
　本新技術においては、成形性を劣化させないため、混入する導電材として射出成形温度で溶融する低融点の錫合金を用いた。この場合、錫合金はプラスチック中に細かく連続して分散していなければならない。しかしながら、錫合金を溶融させて熱可塑性プラスチックと混練しても、両者は分離して錫合金が大きな塊となってしまう。本研究者らは、このような問題を少量の金属微粉末を添加して混練することで解決した。このような技術を見出すに至った研究経緯は以下の通りである。

本新技術による高導電性プラスチックは、

などの特徴を持つため、

などに利用されることが期待される。