JPH06316701A - 金属粉末を利用した金属繊維の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は金属粉末を機械的加工によって延伸
加工することで、もっと低廉で経済的な方法で金属繊維
を製造する方法に関するものである。 【構成】 本発明による金属繊維の製造方法は所定の大
きさの金属粉末を、最終的に得られる金属繊維間の分離
が容易するように予備処理する段階、上記の予備処理さ
れた金属粉末を圧縮、成形して所定の加工比で延伸加工
して線材を得る段階及び上記の加工線材から延伸された
金属繊維を分離して得る段階を含むし、塑性変形時の金
属粉末の接合を防止するための処理法も併せて提示し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金属粉末を機械的に変形
させて金属繊維を製造する方法に関するものであり、特
に導電性塗料、導電性ペ−スト及び導電性プラスチック
等に導電性を付与する金属充填材と広い接触面積が要求
される金属触媒や電極材料に適合した金属の製造方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、一般家庭や企業の生産現場で電子
機器の使用が急増しによって、各々の電子機器から放出
される電磁波干渉による作動攪乱の問題が深刻に台頭さ
れているし、従って電子機器からの電磁波放出程度につ
いての規制が日毎に強化されている。電磁波放出の程度
は回路設計の変更や放出を抑制する特殊な素子の採択を
通じて減少させることもできる。

【０００３】しかし、機器のケ−ス自体から電磁波を遮
弊させてくれない限り、外部からの電磁波の流入を防ぐ
ことは難しい。機器のケ−スが電磁波の出入を遮弊させ
るようにするためにはケ−スがどのくらいの導電性を持
っていなければならない。このための方法ではケ−スの
内壁に亜鉛や導電性塗料をコ−ティングする方法と導電
性プラスチックでケ−ス自体を成形する方法が施行され
ているし、現在は後者の両様の方法が主流を成してい
る。導電性塗料と導電性プラスチックは塗料や樹脂に導
電性充填材を混合させたものであり、充填材としては金
属粉末、金属フレ−ク、金属繊維、金属被覆ガラス繊維
等が利用されてきた。しかし、導電性は充填材間の連結
性によって変わるため、連結性がもっとも優れる繊維形
態の充填材が漸次普遍化されている。一方、触媒と電極
として利用される金属等は反応速度の上昇のため高い比
表面積を持つことが要求されるし、比表面積は触媒を繊
維状とすることで極大化できる。従って、細い繊維形状
の金属が製造できる色々なプロセスが開発されてきた。

【０００４】金属繊維を導電性充填材として利用するた
めには繊維の直径をできる限り小さく（一般的に５０μ
ｍ以下）しなければならない。なぜなら、直径が小さい
ほど樹脂や塗料に混合させる充填材分率を低めることが
できるからである。従って、一般的な線材加工法である
単純な伸線法では、要求される金属繊維が製造できない
し、次のような特殊な方法等が採用されてきた。

【０００５】導電性充填材用金属繊維を製造する重要な
方法としては、束伸線法（ｂｕｎｄｌｅ ｄｒａｗｉｎ
ｇ）、振動切削法、回転水の中で溶湯放射法（ｉｎ−ｒ
ｏｔａｔｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｍｅｌｔ ｓｐｉｎｎｉ
ｎｇ）等が上げられる。束伸線法は金属線材束を十分に
小さい直径まで伸線した後、伸線されたものを更に束に
固めて伸線する過程を反復する方法である。この方法は
主にステンレススチ−ルを素材とし、直径１０μｍ内外
の長繊維を製造するに利用されている。振動切削法は旋
盤で素材を切削させる際バイトに周期的な振動を加えて
繊維状の切削物を得る方法であり、太さが５０μｍ内外
である銅合金、アルミニウム合金、鉄合金等の繊維が製
造できる。回転水の中で溶湯放射法とは、回転する水に
細いノズル通じて金属溶湯を噴射する方法であり、直径
７０μｍ以上の連続長繊維や直径３０−５０μｍほどの
短繊維が製造できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、束伸線法は繊
維の直径を１０μｍ以下まで減少させることが可能であ
り、繊維の長さを今後の切断過程を通じて自由自在に変
化させることができるという利点がある反面に、線材の
束化、反復伸線過程及び最終伸線の後、線材の分離等の
過程でかなりの費用が要求されるという欠点がある。か
つ、振動切削法はプロセスが簡単であり、すべての材料
に適用可能であるという利点にもかかわらず、工程制御
上５０μｍ以下の直径を持つ金属繊維の製造が困難だと
いう限界を持っている。たとえば、束伸線法で製造した
１０μｍ直径の繊維はものの５重量％のみをプラスチッ
クに混合しても十分な導電性が得られる反面に、振動切
削法で製造した繊維は最小限３５重量％以上混合しなけ
れば要求される導電性が得られない。回転水の中で溶湯
放射法は前の両様の方法よりも低廉な工程であるが、噴
射される溶湯筋の表面張力に基づいて、その直径が３０
μｍ以上で制限される。以上のように既存の金属繊維の
製造技術は繊維直径の限界や製造費用上の問題を避けに
くい。

【０００７】一般的に要求される最適の導電性充填材は
長さ１００−２００００μｍ，直径１０−２０μｍ内外
（導電性プラスチック、触媒、電極の場合）である。ま
たは、長さ１０−２０μｍ，直径５μｍ内外（導電性塗
料）である。本発明の着眼点は噴霧法で製造される金属
粉末の直径が３０−３００μｍほどであり、そのほか化
学的な方法で製造される金属粉末の直径は一般的に１−
１０μｍであるし、一方、金属の圧出によった線材製造
時、圧出比は最大、数百対一までできることである。こ
れは適当な大きさの金属粉末を適当な比率で圧出等の延
伸加工によって延ばすことで、導電性プラスチック、触
媒、電極等に適当な直径５−５０μｍ，長さ１０−５０
０００μｍほどの金属繊維が製造できることを意味す
る。

【０００８】従って、本発明の目的は上述した従来の金
属繊維の製造方法が持っている問題を解決し、また、製
造単価が低廉のみならず従来にはその製造が困難であっ
た銀、銅、アルミニウム等を含んだ塑性変形が可能な大
部分の金属が金属繊維に製造できる方法を提供するもの
である。

【０００９】しかし、金属粉末の圧出加工で金属繊維を
製造する際の難しいことは圧出途中で金属粒子間の接合
が起こって、圧出の後、個々の繊維間の分離が困難だと
いうものである。

【００１０】かつ、本発明のほかの目的は金属粉末の塑
性変形中においての金属粒子間の接合を防止して延伸加
工の後、個々の繊維間の分離を容易にする金属繊維の製
造方法を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述のような本発明の目
的を達成するための本発明による金属繊維の製造方法は
所定の大きさの金属粉末を最終的に得られる金属繊維間
の分離が容易するように予備処理する段階、上記の予備
処理された金属粉末を圧縮、成形して所定の加工比で延
伸加工し、線材を得る段階及び上記の加工線材から延伸
された金属繊維を分離して得る段階を含む。

【００１２】かつ、本発明によると、金属粉末の塑性変
形工程時においての金属粒子間の接合を防止して延伸加
工の後にも、金属繊維間の分離が容易に行われる処理方
法としては、 （１）金属粉末の表面を予め酸化させる方法 （２）金属粉末の表面に違う金属を鍍金させる方法 （３）金属粉末と塩、酸化物またはカ−ボンブラックを
混合する方法 等があるし、以下では上記の各方法等に関して具体的に
説明しよう。

【００１３】（１）の場合には適当な大きさの表面酸化
された金属粉末を常温で圧縮成形した後要求される長さ
と直径を考慮した圧出比を選んで圧出する。圧出された
線材を、金属は酸化させないけれども、金属酸化物は選
択的に酸化させる酸溶液に浸けて金属繊維間に残存する
酸化物を沈出させる。その結果、個々の金属繊維は分離
して沈んだ。（２）の場合には（１）と同じ過程を経る
が、最終の繊維分離過程で鍍金された層が優先的に沈出
させられる溶液を選択する。（３）の場合には圧出の
後、塩または酸化物を選択的に溶解させる溶液で処理す
るとか、カ−ボンブラックの場合にはこれを酸化させて
ＣＯ，ＣＯ_２等に変換させることで、容易に金属繊維が
分離できる。

【００１４】以上の方法は圧出比の調整と投入される粉
末直径の選択によって結果的な金属繊維の直径と長さが
任意に調節できるし、また単純な圧出及び分離工程によ
って簡単に金属繊維が製造できるという点で、既存の製
造工程による形状の制限や製造費用の問題点等が克服で
きるという利点を持っている。

【００１５】本明細書上で言及している「金属粉末」と
いうものは“単体金属または、その合金粉末を含むも
の”と用いているし、かつ、粉末の製造方法それ自体に
は、ある制限もない。併せて、本発明では延伸加工とし
て圧出による場合のみを提示しているけれども、これは
予示されたことに過ぎないし、他の延伸加工、たとえ
ば、引き抜き、圧延等を除外することではもっともな
い。

【００１６】

【実施例】

実施例１：粉末の表面酸化と圧出を利用した銅繊維の製
造 １）高圧噴霧装置で製造した銅粉末を粉級機で分類して
３０−３００μｍ大きさを持つ粉末を摂氏８００度で３
０分間酸化させて、粉末の表面に５μｍほどの酸化銅
（ＣｕＯ，Ｃｕ_２Ｏ）層を形成させる。 ２）１）の方法で製造した表面酸化された銅粉末を金型
に入れて圧縮、成形する。金型の大きさは直径７０ｍ
ｍ，高さ１５０ｍｍであり、成形圧力は１０Ｋｇｆ／ｍ
ｍ^２であった。 ３）２）の方法で作った表面酸化された銅粉末の圧縮成
形体を圧出比２００で圧出する。このように製造された
圧出材の直径は５ｍｍである。 ４）３）で圧出した圧出材を０．２Ｍの硫酸（Ｈ_２ＳＯ
_４）水溶液に浸けて置くと、直径２−２０μｍ，長さ６
−５０ｍｍの銅繊維が抽出されて出る。

【００１７】実施例２：無電解鍍金と圧出を利用した銀
繊維の製造 １）高圧噴霧装置で製造した銀粉末を粉級機で分類して
３０−３００μｍ大きさを持つ粉末に、無電解鍍金法で
ニッケルを鍍金する。無電解鍍金の際、鍍金液の濃度は
硫酸ニッケル（ＮｉＳＯ_４）０．１Ｍ，次亜リンサンナ
トリウム（ＮａＨ_２ＰＯ_２）０．３Ｍ，ラクサン０．２
Ｍとし、溶液の温度は摂氏９０度、鍍金の時間は４時間
とする。鍍金層の厚さを増加させるため鍍金は同じ条件
で２回行う。このような方法で鍍金したニッケル層は約
８μｍの厚さを持つ。 ２）１）の方法で製造したニッケル被覆は粉末を金型に
入れて圧縮、成形する。 ３）２）の方法で作ったニッケル被覆は粉末の圧縮成形
体を圧出比２００で圧出する。このように製造された圧
出材の直径は５ｍｍである。 ４）３）で圧出した圧出材を両極と用いて０．２Ｍ硫酸
ニッケル水溶液の中で電気分解すると、直径２−２０μ
ｍ，長さ６−３０ｍｍである銀繊維が抽出されて出る。

【００１８】実施例３：溶融の塩化ナトリウムを利用し
た銀繊維の製造 １）塩化ナトリウム（ＮａＣｌ，純度８８％以上）を黒
鉛製るつぼで溶融させた後、摂氏９４０度に維持させ
る。るつぼは内径５０ｍｍ，高さ４５０ｍｍの大きさと
し、凝固の後、凝固体の離脱を容易にするため内部は５
度を傾けた。ここに高圧噴霧装置を利用して製造した１
００μｍ程の銀粉末を予め摂氏５００度に予熱して、溶
融の塩化ナトリウムの重さの２倍ほど添加した後、３０
分間維持させた後凝固させて銀粉末が塩化ナトリウムの
中に分散された形態の棒を作る。 ２）１）で作った棒を圧出比２００で圧出する。このよ
うに製造された圧出材の直径は５ｍｍである。 ３）２）で圧出した圧出材を摂氏８０度の水に浸けて置
くと、塩化ナトリウムが水に溶解されて、直径１５−２
０μｍ，長さ１０−３０ｍｍである銀繊維が分離されて
出る。

【００１９】実施例４：粉末形態の塩化ナトリウムと銀
粉末の混合体を利用した銀繊維の製造 １）塩化ナトリウム（ＮａＣｌ，純度８８％以上）をボ
−ルミ−ル（ｂａｌｌｍｉｌｌ）で１０時間ぐらい粉砕
し、平均直径３０μｍの粉末形態に作る。 ２）１）で作った塩化ナトリウム粉末と高圧ガス噴霧機
で製造した平均直径１００μｍの銀粉末を重量比で１：
２の比率で混合して、Ｖ−ｃｏｎｅ形混練機で５時間ぐ
らい混練させる。 ３）２）の方法で製造した塩化ナトリウムと銀粉末の混
合体を金型に入れて圧縮、成形する。 ４）３）で作った塩化ナトリウムと銀粉末の混合成形体
を圧出比２００で圧出する。このように製造された圧出
材の直径は５ｍｍである。 ５）４）で圧出した圧出材を摂氏８０度の水に浸けて置
くと、塩化ナトリウムが水に溶解されて直径１５−２０
μｍ，長さ１０−３０ｍｍである銀繊維が分離されて出
る。

【００２０】実施例５：カ−ボンブラックと銀粉末の混
合体を利用した銀繊維の製造 １）カ−ボンブラックと高圧ガス噴霧機で製造した平均
直径１００μｍの銀粉末を重量比で１：４の比率で混合
して、Ｖ−ｃｏｎｅ形混練機で５時間ぐらい混練させ
る。この際、混練促進材としてエチルアルコ−ル（Ｃ_２
Ｈ_５ＯＨ）をカ−ボンブラック重さの１／２ほど添加さ
せる。 ２）１）の方法で製造したカ−ボンブラックと銀粉末の
混合体を金型に入れて圧縮、成形する。 ３）２）で作ったカ−ボンブラックと銀粉末の混合成形
体を圧出比２００で圧出する。このように製造された圧
出材の直径は５ｍｍである。 ４）３）で圧出した圧出材を摂氏５５０度に加熱する
と、炭素が酸化されて一酸化炭素（ＣＯ）あるいは、二
酸化炭素（ＣＯ_２）で気化し、直径１５−２０μｍ，長
さ１０−３０ｍｍである銀繊維が分離されて出る。

【００２１】

【発明の効果】本発明のように金属粉末の塑性変形を利
用して金属繊維を製造すると、製造単価が既存の金属繊
維を作る方法に割に著しく低廉のみならず、今までは製
造が困難であった銀、アルミニウム、銅等を含んだ塑性
変形の可能な大部分の金属を金属繊維に作ることが可能
である。かつ、金属繊維においての繊維の長さと直径の
比が自由自在に調節できることに基づいて今まで金属粉
末を用いてきた導電性塗料等、多くの分野で金属粉末を
金属繊維を以て代替し、最終製品の特性を向上させるこ
とができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 594071642 キム ミュン−ジン 大韓民国，ソウル，ソダエムン−ク，ヨン ヒ−ドン，182，ホンギョン エーピーテ ィー 21−403 (71)出願人 594071653 キム キ−ホン 大韓民国，キョンギー−ドウ，ユイジョン ブ−シ，ヨンギュンードン，241，ヨンギ ュン エーピーティー 205−307 (72)発明者 キム ドン−イク 大韓民国，ジュンラプク−ドウ，クンサン −シ，ナウン−ドン，ロッテ エーピーテ ィー 102−1105（番地なし) (72)発明者 キム スン−キュン 大韓民国，ジュンラプク−ドウ，クンサン −シ，ナウン−ドン，ロッテ エーピーテ ィー 101−1003（番地なし) (72)発明者 キム ミュン−ジン 大韓民国，ソウル，ソダエムン−ク，ヨン ヒ−ドン，182，ホンギョン エーピーテ ィー 21−403 (72)発明者 キム キ−ホン 大韓民国，キョンギー−ドウ，ユイジョン ブ−シ，ヨンギュンードン，241，ヨンギ ュン エーピーティー 205−307

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定大きさの金属粉末を最終的に得られる
   金属繊維間の分離が容易するように予備処理する段階、
   上記の予備処理された金属粉末を圧縮、成形して所定の
   加工比で延伸加工して線材を得る段階及び上記の加工線
   材から延伸された金属繊維を分離して得る段階を含む金
   属繊維の製造方法。
2. 【請求項２】請求項１において、上記の延伸加工は圧出
   加工であるのを特徴とする金属粉末を利用した金属繊維
   の製造方法。
3. 【請求項３】請求項２において、上記の金属粉末はＡｌ
   及びＡｌ合金粉末、Ａｇ及びＡｇ合金粉末、Ｎｉ及びＮ
   ｉ合金粉末、Ｃｕ及びＣｕ合金粉末、Ｔｉ及びＴｉ合金
   粉末、Ｃｏ及びＣｏ合金粉末、Ｆｅ及びＦｅ合金粉末、
   並びにこれら粉末にＮｉ，Ａｇ，Ｃｕ，Ａｕ，Ｐｔを鍍
   金した粉末の中、あるひとつあるいはふたつ以上の混合
   粉末であるのを特徴とする金属粉末を利用した金属繊維
   の製造方法。
4. 【請求項４】請求項１，請求項２または請求項３におい
   て、上記の予備処理は金属粉末の表面を酸化させて金属
   酸化物層を形成するものであって、上記の線材から最終
   的に金属繊維を分離するために上記の金属酸化物層が選
   択的に沈出させられる溶液で処理するのを特徴とする金
   属粉末を利用した金属繊維の製造方法。
5. 【請求項５】請求項１，請求項２または請求項３におい
   て、上記の予備処理は金属粉末の表面に上記の粉末金属
   とは相違な異種金属を鍍金するのであって、上記の線材
   から最終的に金属繊維を分離するために上記の異種金属
   の鍍金層が選択的に沈出させられる溶液で処理するのを
   特徴とする金属粉末を利用した金属繊維の製造方法。
6. 【請求項６】請求項１，請求項２または請求項３におい
   て、上記の予備処理は金属粉末と塩、酸化物またはカ−
   ボンブラックを混合するのを特徴とする金属粉末を利用
   した金属繊維の製造方法。
7. 【請求項７】請求項６において、上記の予備処理は熔融
   状態の塩に所定の比率の金属粉末を添加して一定時間維
   持の後凝固させて金属粉末を固体の塩の中に分散された
   状態とするのであって、上記の線材から金属繊維を分離
   するために上記の塩が選択的に溶解させられる溶液で処
   理するのを特徴とする金属粉末を利用した金属繊維の製
   造方法。
8. 【請求項８】請求項６において、上記の予備処理は金属
   粉末と塩、酸化物またはカ−ボンブラックの粉末を所定
   の比率で混合して混合粉末とするのを特徴とする金属粉
   末を利用した金属繊維の製造方法。
9. 【請求項９】請求項６において、上記の塩は塩化ナトリ
   ウム、塩化バリウム、塩化カリウム、炭酸カリウム、炭
   酸ナトリウムの中で、あるひとつであるのを特徴とする
   金属粉末を利用した金属繊維の製造方法。
10. 【請求項１０】請求項７または請求項８において、上記
    の塩は塩化ナトリウム、塩化バリウム、塩化カリウム、
    炭酸カリウム、炭酸ナトリウムの中で、あるひとつであ
    るのを特徴とする金属粉末を利用した金属繊維の製造方
    法。