樹脂に銀粉末を配合して得られる物性

樹脂に銀粉末(Agパウダー)を配合すると、一般的な無機フィラーとは

少し違い、導電、熱、抗菌　等　特殊機能を付与できます。

以下、主な物性変化を整理します。

■樹脂に銀粉末を配合する事で得られる物性

①電気伝導性（導電性)

●銀は金属中でもっと電気伝導率が高い材料の一つです。

　その為、樹脂に配合すると導電性樹脂となります。

・効果

→表面抵抗低下

→体積抵抗低下

→静電気防止(ESD対策)

→電磁波シールド(EMIシールド)

※銀粉末が連続導電ネットワーク(パーコレーション)

　を形成すると導電化。

・目安配合

→10～20wt％　→　半導電

→30～60wt％　→　高導電

・用途

→導電接着剤

→タッチパネル電極

→センサー

→回路印刷材料

②熱伝導性向上

●銀は金属中で最高クラスの熱伝導率を持っています。

　熱伝導率　銀　→　約430w/mk

　その為、樹脂に配合すると放熱性が向上します。

・効果

→ヒートシンク代替

→LED放熱

→半導体パッケージ

→電子部品の熱拡散

※ただし、樹脂の熱伝導率は通常

　樹脂　→　0.1～0.3W/mk　なので

　銀粉末を配合しても　1～10W/mk程度(高充填)

　になります。

③抗菌性

●銀は、銀イオン(Ag)を放出し、細菌の増殖を抑制します。

・メカニズム(銀イオンが)

→細胞膜破壊

→酵素阻害

→DNA複製阻害

を起こします。

・効果

→抗菌

→防カビ

→防臭

・用途

→医療機器

→食品包装

→家電

→衛生部品

※抗菌はナノ銀の方が強いです。

④電磁波シールド(EMIシールド)

●銀粉末が樹脂内で導電ネットワークを形成すると

　電磁波を反射、吸収します。

・シールド効果

→40～90dB程度(高充填)

・用途

→電子機器筐体

→通信機器

→車載ECU

⑤機械強度の変化

●銀は延伸金属なので、セラミックフィラーとは

　少し挙動が違います。

・引張強度

→少し低下する場合あり

・弾性率

→上昇

・耐衝撃

→充填量が多いと低下

※樹脂連続相が減る為

⑥密度上昇

●銀の密度は　10.49g/㎤

　樹脂は　　　0.9～1.4g/㎤

　なので、重量は大きく増加します。

・例

→30wt％銀配合　→　比重　約2～3

⑦光学特性

●銀は金属なので強い反射性があります。

・影響

→金属光沢

→不透明

→光反射材料

・用途

→反射フィルム

・LED反射部材

⑧耐熱性への影響

●銀自体は融点961℃と高いですが、樹脂の耐熱自体は

　大きく変化しません。

　ただし、熱拡散向上、補遺っとスポット低減

　効果があります。

⑨摩擦、摺動特性

●銀はやわらかい金属なので、潤滑効果を持つ事があります。

・効果

→摩擦係数低下

→摺動性改善

※特に、高温摺動部品に使用されます。

⑩加工性への影響

●溶融粘度

・高充填になると粘度上昇、流動性低下

●摩擦

・金属粉末なので、スクリュー摩耗、金属摩耗

　の可能性あり

⑪コスト

●銀は非常に高価です。

　金属粉末の中では、銀＞金＞銅＞ニッケル＞アルミ

　その為、地齋の材料では、

・銀メッキ銅粉

・銀コートガラス

等を

使用する事が多いです。

■樹脂×銀粉末コンパウンド設計の重要ポイント

ポイント①：銀粉末の「形状」

●銀粉末は形状で導電性が大きく変化します。

・主な種類

　　形状　　　　　　　　特徴　　　　　　導電性

・球状銀粉　　　　：　分散性が良い　：　△

・フレーク銀粉　　：　面接触が多い　：　◎

・デンドライト銀　：　枝状　　　　　：　◎◎

・ナノ銀　　　　　：　微粒子　　　　：　◎◎

※なぜ形状が重要か？

・導電性は粒子同士が接触するかで決まります。

　接触しやすい順として、

　「デンドライト＞フレーク＞球状」

　その為、同じ導電性を出す場合

・球状　　　：　50wt％

・フレーク　：　30wt％

等、差が出ます。

ポイント②：パーコレーション(導電ネットワーク)

●導電樹脂では非常に重要です。

　樹脂中で、銀粒子がネットワークを作る瞬間があります。

　これをパーコレーション閾値と言います。

●      ●      ●

   ●        ●

導電しない

↓

閾値到達

●─●─●

│ 　│

●─●

導電する

　フィラー　　　　パーコレーション

・銀フレーク　：　15～30wt％

・銀球状　　　：　40～60wt％

ポイント③：粒径(Particle size)

●粒径も非常に重要となります。

・粒径の影響

　　粒径　　　　　特徴

・大粒子　　：　導電性良い

・小粒子　　：　分散性良い

・ナノ粒子　：　表面活性高い

※導電材料では、大小ミックスがよく使用されます。

　理由は「大粒子の隙間を小粒子が埋める」

　結果→導電回路が増える。

ポイント④：表面処理(界面設計)

●銀粉末はそのままだと樹脂との相性が悪いです。

　その為、表面処理剤を使用します。

・例

→シランカップリング

→チタン酸エステル

→有機酸

・効果

→分散性向上

→凝集防止

→機械強度改善

ポイント⑤：分散(混錬条件)

●銀粉末は凝集しやすいです。

　その為、混錬が重要！！

・よく使用される装置

→二軸押出機

→三本ロール

→プラネタリーミキサー

●重要パラメーター

・条件　　：　影響

・せん断　：　分散

・温度　　：　粘度

・回転数　：　分散

※しかし過度なせん断は「フレーク破壊→導電性低下」

　に繋がります。

二軸混錬コンパウンド