JPH0682947B2 - 導電性複合体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高分子材料を用いた基材上に分散した導電性
繊維を一体に融着してなり、電磁波シールド性、制電性
等に優れた導電性複合体を製造しうる導電性複合体の製
造方法に関する。

〔従来の技術〕

近年、コンピュータ、通信機器など、各種の電子機器に
おいては、外部からの電磁波による障害を防止し又内部
で生じる電磁波の放散を防ぎかつ静電気などによる障害
を防止するために、その筐体を導電化させることが必要
となる。又筐体は、成形の容易さ、見映えの向上のため
に、その多くは合成樹脂などの高分子材料を用いて形成
しており、従ってこの高分子材料に導電性素材を混入す
ることによって導電性を付与することが行なわれてい
る。

このような導電性材料として、カーボンブラツク、炭素
繊維などがあるが、とりわけ、ステンレス鋼、銅、アル
ミニウムなどからなる金属繊維が、優れた導電性を示す
ものとして近年認識されつつある。

このような金属繊維においても、小径かつアスペクト比
が大なるものを用いるときには、それらを均一にしかも
互いに当接しつつ分散させることによって、金属繊維の
使用量を低減しつつ優れた導電性を発揮することが判明
しており、又このような金属繊維は、高分子材料に均一
かつ互いに当接させて分散することが肝要となる。

他方、このような高分子材料に導電性繊維を混入する方
法として、例えば特開昭58-150203号公報が開示するよ
うな、導電性繊維を混合した長さ３〜5mm程度のペレツ
トを形成したうえ、成形に際して母材料と所定の比率で
混合、混練するもの、又は特開昭59-109537号公報など
が開示するごとく、ペレツトに成形することなく導電性
繊維を直接、高分子材料中に混入、混練する方法などが
提案されている。なおいずれの方法においても、混合、
混練した溶融状の素材を、射出成形機、押出し成形機、
カレンダロール等を用いて成形し、前記した筐体の他、
シート状等に成形している。なおシート状のものはその
まま使用するか又は適宜熱変形を加えて所定形状のもの
に成形する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし前記したペレツトを用いるもの又直接混合、混練
する従来のものでは、 （ａ）ペレツト状のものを予め成形するものは勿論のこ
と、直接混練するものも、混合、混練作業の困難さから
使用される導電性繊維の長さが5mm程度以下となり、従
って長い導電性材料が使用しえず、成形物の導電性に劣
る。

（ｂ）しかも混合、混練作業は繊維に強い力を作用させ
ることにより、大半の導電性繊維が切断して粉末に近い
短繊維となりやすく、特に前記した小径の金属繊維を用
いるときにこの傾向が著しくなる。

（ｃ）又ペレツトを予め成形するものは、そのペレツト
が長尺体から切断することにより形成しているため、切
断に際して内部の導電性繊維の端部に生じるだれ等によ
って、導電性繊維同志の結合、からみが生じやすく、従
って繊維を折損なく均一分散せしめ所望の導電性を得る
には高度の技術を必要とする。

（ｄ）そしてその後の成形工程によって成形された製品
は、その内部で導電性繊維が偏在しがちであり、又射
出、押出しなどの成形に際して導電性繊維が一方向に配
列しやすいことと相俟って、良好な導電性が得られな
い、 などの問題点が存在している。

さらに前記した各種の成形方法では、例えば厚さ数十ミ
クロンメータ以下という薄厚のフイルム状のものを成形
するのは困難である他、所望の導電性を得がたい。従っ
て希望の導電性をうるためには、導電性材料を多量に混
入することが必要であり、強度、色彩を悪くし、又とき
に必要となる透明性を阻害するという問題があった。

本発明は、抄紙状に導電性繊維を均一に分散でき、又小
径かつ比較的長い導電性繊維を用いるときにもその折損
を減じうるとともに、該導電性繊維の混入比率を低減さ
せつつ導電性を高めることができ、前記問題点を解決し
うる導電性複合体及びその製造方法の提供を目的として
いる。

又導電性繊維として、小径かつアスペクト比の大なる金
属繊維を用いた導電性複合体の製造方法の提供を目的と
している。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、連続的に移送される高分子材料の基材上に、
導電性繊維を不規則に湾曲、屈曲させつつ飛散させ落下
させることにより、この導電性繊維が抄紙状に均一に分
散する長尺の積層体を形成する積層体形成工程と、この
積層体を加熱及び加圧することによって、前記基材と導
電性繊維とを結合する結合工程とを含んでなる導電性複
合体の製造方法であって、例えば第１図、第２図に例示
する導電性複合体を製造しうる。

第１図に示す導電性複合体１は、上層面に散在する導電
性繊維３を基材２上に融着した一体な２層構造状の例え
ば薄厚の結合体４を形成している。又第２図の導電性複
合体１は、導電性繊維３にさらに他の基材７を添設する
ことにより、導電性繊維３を基材２、７により挟んだ三
層構造状の結合体４を構成する。

基材２は、例えばABS、ポリエチレン、ナイロン、塩化
ビニール、ポリスチレン、ポリプロピレンなどの熱可塑
性合成樹脂の他、合成ゴムなどの各種のゴム材などから
なりかつ加熱によって軟化し互いに融着しうる高分子材
料を用いて形成される。

前記導電性繊維３は、金属繊維の他、炭素繊維、さらに
はガラス繊維、高分子材料からなる繊維などの高分子繊
維に金属膜をメツキ、蒸着等により付着することによっ
て導電性を発揮させたもの、又はカーボンブラツク、金
属粉などの粉体を混入した繊維を用いることができる。
なお高分子材料に導電処理を施したものは、前記基材２
による融着によっても、導電性を保持しうるものを選択
する。

又金属繊維は、鉄、ニツケル、アルミニウム、銅、チタ
ン等の金属もしくはステンレス鋼、黄銅などの各種の合
金を用いて形成しうる。

導電性繊維３は、繊維径が２〜100μｍ程度、繊維長さ
２〜200mm程度の、抄紙状に効率よく分散しうる長さ、
太さのものを選定する。又アスペクト比（L/D）、混入
率については、成形品の用途、目的を考慮して決定され
るが、好ましい例としては、アスペクト比は通常200以
上、又混合率は結合体４に対して体積比0.1〜50％程
度、より好ましくは0.3〜15％程度混入する。なお50％
以上を含ませてもよい。又金属繊維などの良導電性のも
のを用いるときには、混入比率を低減でき、又好ましく
は小径、例えば２〜30μｍ程度、アスペクト比200以上
のものを使用することにより混入比率を下げつつ導電性
等の向上を果たしうる。

又金属繊維の成形には、例えば特開昭55-157443号公報
が開示するごとく、金属棒を工具により、びびり振動を
生じさせつつ切削するいわゆるびびり切削法、又は引き
抜き、押出しなどにより単線づつ成形する連続した金属
線をうる単線線引き法、さらには特公昭50-39069などに
より提案された、外管内に外部を被覆した多数本の単線
を挿入した複合体を引抜き等により小径化したのち、被
覆材、外管を除去する、いわゆる集束伸線法の他、各種
の方法を用いうる。又連続した繊維は、例えば特公昭51
-4314などが開示する、周速の異なるローラを用いて繊
維を切断する連続的切断方法又カツタを用いて直切りす
ることによりいわゆるスライバー、チヨツプドストラン
ドなどの金属短繊維状に切断する。なお金属繊維は、か
らみ合わせを良好化するために、端部にだれ等がないの
が好ましい。

又各導電性繊維３は、基材２の融着によって、該導電性
繊維３が連続して順次接するごとく、ほぼ全面に亘って
均一に抄紙状に分散し各導電性繊維３は好ましくは少な
くともその１個所で、他の導電性繊維３と接触する。

なお導電性繊維３は、第３図に示すごとく、導電性複合
体１において、不規則に湾曲、屈曲する押曲げ部６…が
形成され、この押曲げ部６は導電性繊維３、３間の接触
個所を増し、導電性複合体１の導電性を向上する。又導
電性繊維３は、基材２の熱溶着により一体な前記結合体
４を形成している。なお導電性繊維３は、その折損によ
る粉末部分の発生が抑制されて抄紙状に均一に分散して
いる。なお「抄紙状」とは、一般の紙抄き法で得られる
程度の分散状態をいう。

又導電性繊維３は、平面方向の他、厚さ方法にも分散さ
せることもできる。

又第２図に示した三層構造状のものは、導電性繊維３に
基材７を添設することにより、導電性繊維３は、基材
２、７に挟持されることによって導電性繊維３が表面を
露出することなく高分子材料内に装填され、従って表面
での導電性繊維によるケバ立ちを防ぎ、又電磁波シール
ド用として好適に利用できる。基材７は、基材２と同じ
又は異種の高分子材料からなる。

第１図に示すものは、導電性繊維３が部分的に表面に露
出し、この導電性複合体１は帯電防止用として使用する
のがよい。なお第１図のものも、導電性繊維３の露出を
防ぐこともできる。

又第１図、第２図に示す結合体４は、夫々厚さが1mm以
下のフイルム状の長尺テープ体として形成されている。

なお導電性複合体１は、フイルム状、シート状の他、厚
肉にも形成でき、又基材２の溶融に際して、各種の形状
のもの、例えば箱状体など各種の形状のものに成形でき
る。

このような導電性複合体を製造しうる本発明の導電性複
合体の製造方法の一実施例を第４〜５図に基づき説明す
る。

本実施例では、導電性繊維３として例えばステンレス鋼
からなる金属短繊維を用いるとともに、基材２は高分子
材料を繊維化した高分子繊維５からなるウエブ状のもの
を用いている。

導電性繊維３は、表面の微細な凹凸による繊維間のから
まり、切断時のダレ等による結合を除く為、例えば第４
図に示す分散装置10を用いて分散する。

この分散装置10例えば、搬入コンベヤ11と、成形ロール
12と、送り出しロール13と、空気吹出しノズル14とを具
えるとともに、分散装置10は、巻取られた基材２を供給
する供給装置15と、加圧、加熱装置16とを連設すること
によって、導電性複合体１を連続的に成形する成形装置
20を構成する。

前記搬入コンベヤ11、成形ロール12、送り出しロール13
の各表面には、各周回方向に少し傾いた無数の針体11
A、12A、13Aが植設されており、また搬入コンベヤ11と
成形ロール12は同方向に、送出しロール13は逆方向かつ
比較的高速で回転する。

導電性繊維３は、搬入コンベヤ11上に載置され、移動と
ともに成形ロール12に移し換えられる。

その際、接触部において導電性繊維３は互いに逆行する
２本の針体11A、12Aで引張り力を受け、不規則な三次元
に屈曲する折曲げ部６が付与され、又同時に繊維間のか
らまりや結合が除去される。

なお搬入コンベヤ11、成形ロール12の回転速度は、導電
性繊維３の長さ、からまり状況に応じて適宜調整し、例
えばからまりの強い繊維に対しては、できるだけ低速で
送り、繊維材料の切断や折損を防止することが好まし
い。

なおこのような分散工程は、導電性繊維３の折損が伴う
ため、充分な分散が得られる最小限度の処理回数にとど
める。

成形ロール12上に付着した導電性繊維３は、高速で逆回
転する送り出しロール13上に同様に移された後、その下
方の空気吹出しノズル14からの空気流によって空中に飛
散される。又飛散した導電性繊維３は、供給装置15から
送給される基材２上に均一に抄紙状に分散して落下する
ことにより積層体８を形成する。

なお基材２は、前記のごとく高分子繊維５からなり、分
散装置10と同様な装置によって予め長尺のウエブ体2Aに
形成されかつ巻取られたコイル状をなし、前記供給装置
15は、このウエブ体2Aを巻戻すことにより、基材２を連
続的に供給し、連続した前記長尺の積層体８を形成しう
る。

このように、分散装置10は、供給装置15とともに、基材
２に導電性繊維３を均一に分散させ積層した積層体８を
うる積層体形成工程をなしうる。さらに、前記のごと
く、分散装置10は、湾曲、屈曲された導電性繊維３を貯
留することなく、湾曲、屈曲と同時に変形しつつ基材２
上に分散でき、従って、貯留によるからみなどを抑制し
て均一分散に役立つ。又高分子繊維５は、押出しなど通
常の繊維形成方法により形成したものの他、高分子材料
からなるシート体を裁断したものをも利用でき、又種類
の異なる高分子材料からなる複数種類の高分子繊維５を
混在して用いることもできる。

又高分子繊維５は、連続繊維を切断した、長さ、10〜20
0mm程度の短繊維が好適に使用でき、又より短寸のもの
をも使用できる。さらに高分子繊維５は、５〜500μmm
程度の繊維径のものさらにはより小径又は大径のものが
適宜利用できる。又その断面形状も、円形、楕円形形状
の他、多角形形状などの非円形のものなど各種のものが
利用できる。このような高分子繊維５の長さ、直径、断
面形状、材質等は目的とする導電性複合体１の特性に応
じて、又生産性を考慮して任意に定めうる。

加圧、加熱装置16は、前記結合工程を行うものであっ
て、例えば上下に配するヒートロール17、17を具えてお
り、該ヒートロール17、17は前記積層体８を加熱しつつ
挟圧、搬送できる。

又ヒートロール17は、基材２を形成する高分子材料の軟
化温度をこえて加温する。例えば高分子材料がポリエチ
レンの場合には、通常120〜200度程度に加温する。加温
状態において、ヒートロール17は積層体８を挟圧するこ
とにより、高分子繊維５は互いに融着し、厚さを減じた
シート状に結合する。なお導電性繊維３は、分散状態を
維持でき、又結果導電性繊維３は、三次元的湾曲が厚さ
方向に圧縮された平面的湾曲形状となり、基材２の片面
側に混入するとともに、その一面に前記繊維３が方向性
なく均一に分散し抄紙状分布となった導電性複合体１を
形成しうる。

なお加熱、加圧条件の選択により前記導電性繊維３を基
材２内部に完全に露出することなく潜入させ、あるいは
その一部が露出するように混入させることもできる。

又基材２を半溶融状態にて加圧力を増すことにより、該
基材２の流動に伴って導電性繊維３も移動でき、従って
導電性繊維３の目付量、混入率の調整を厚さの調整で行
うこともできる。又厚さ調整に際して、導電性繊維３を
互いに強固に当接させ導電性を高めることもできる。な
お温度が比較的低温であるとき又はヒートロール17との
接触時間が短いときには、繊維状部分を残した通気性の
導電性複合体１が形成される。

第６図は、第２図に示す導電性複合体１を製造する他の
成形装置20を略示する。

本実施例では、基材２、基材７は高分子材料を予めシー
ト2B、7Bに形成しており、そのロールから巻戻したシー
ト2Bに前記分散装置10を用いて導電性繊維３を均一な抄
紙状に散布する。又他のシート7Bを導電性繊維３上に重
ねて添設したのち、加圧、加熱装置16を用いて基材２、
７を融着することにより、導電性繊維３をサンドイツチ
状に挟む三層構造体を形成している。

なお加圧、加熱装置16として、いわゆるホツトプレスを
用いるもの、又高温空気流によって加温しつつロールを
用いて加圧するものなどを用いるなど、種々変形しう
る。

〔実施例〕

集束線引き法により形成した繊維径８μｍのステンレス
鋼繊維（SUS 316L）を長さ15mmに切断した導電性繊維を
ポリエチレン樹脂の繊維径20μｍ、繊維長さ20mmの高分
子繊維からなるウエブに、導電性繊維混入率が2VO1％、
10VO1％となるように分散した上、加熱温度180℃にてゆ
っくりと加熱しながら第１図のような厚さ0.1mmの結合
体からなる実施例品１、２を作成し、導電特性、制電特
性等を測定した。その結果を第２ なお、導電性は抵抗計により、印加電圧100mV（DC）で
の内部電気抵抗を測定した。

非折損比率とは、繊維平均長さを元の繊維長さで除した
比率を示す。

表に示している。なお実施例品１、実施例品２は比較例
品１、比較例品２に較べて導電性繊維２の分散性はよく
又その折損が低減しているとともに、導電特性、制電特
性に優れている。なお各測定は、10cm角、５枚の試験片
を作成したうえ測定した。なお比較例品１、２は、繊維
径８μｍのステンレス鋼SUS（316L）の、集束線引き法
により形成した導電性繊維10000本を、樹脂でサイジン
グし、直径3mm、長さ5mmのペレツトを形成した。又同じ
樹脂のみからなるペレツトに、導電性繊維３の混入比率
が、体積％で２、10％となるように混合した。又加熱、
混練処理を行うとともに、充分に分散、混合した状態で
カレンダーロールを用いて、厚さ1mmの板状の複合体を
成形している。

〔発明の効果〕

叙上のごとく、本発明の導電性複合体の製造方法は、高
分子材料からなる基材上に、導電性繊維を抄紙状に分散
しつつ高分子材料の融着により一体化するものであるた
め、混練工程を省略でき、導電性繊維を折損することな
く、均一に方向性を有することなく分散でき、えられる
導電性複合体の導電性、静電性などの諸特性を向上でき
る。又導電性繊維として金属繊維を用いたときにも、そ
の折損を減じ又小径かつ長さの大なるものをも採用しう
る。又混入比率を減じ、生産コストの低減にも役立つ。

又導電性繊維と基材とを自在に組合せることができ、筐
体状の厚肉品の他、フイルム、シート状等の薄厚品にも
形成でき、又基材として透明な素材を用いたときには、
導電性繊維の混入比率を低下しうることと相俟って導電
性複合体は優れた透明性を発揮し、例えばブラウン管等
の電磁波シールド用のスクリーンとしての他、静電防止
用の包装紙などとして広い範囲で利用できる。又基材は
連続して供給されかつ導電性繊維は、湾曲、屈曲すると
同時に飛散によって散布されるため、その製品も簡易化
でき生産性を高め、かつ製品コストを低減するととも
に、均一な散布が可能となり、導電性を高め製品品質を
向上する。さらに高分子材料として従来複合化の困難で
あったゴム材料を用いても導電性複合体を製造しうるな
ど、各種素材の複合化に役立ち、工業性に優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法により生産される導電性複合
体を例示する斜視図、第２図は他の例を示す断面図、第
３図は導電性繊維を例示する平面図、第４図は分散装置
を略示する斜視図、第５図は成形装置を例示する線図、
第６図は成形装置の他の例を示す斜視図である。 ２……基材、３……導電性繊維、４……結合体、５……
高分子繊維、６……折曲げ部、７……基材、10……分散
装置、16……加圧、加熱装置、20……成形装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｂ 13/00 ＨＣＡ Ｐ 7244−5Ｇ ５０１ Ｐ 7244−5Ｇ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】連続的に移送される高分子材料の基材上
   に、導電性繊維を不規則に湾曲、屈曲させつつ飛散させ
   落下させることにより、この導電性繊維が抄紙状に均一
   に分散した長尺の積層体を形成する積層体形成工程と、
   この積層体を加熱及び加圧することによって、前記基材
   と導電性繊維とを結合する結合工程とを含んでなる導電
   性複合体の製造方法。
2. 【請求項２】前記導電性繊維は鉄、ニッケル、アルミニ
   ウム、銅、若しくはチタンである金属、又はステンレス
   鋼若しくは黄銅である合金金属からなる金属繊維である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の導電性複
   合体の製造方法。
3. 【請求項３】前記積層体形成工程は、前記基材上に分散
   された導電性繊維上に、前記基材と同種又は異種の高分
   子材料の他の基材を重置する工程を含むことを特徴とす
   る請求項１又は２記載の導電性複合体の製造方法。