JP2700927B2 - 金属短繊維植毛金属板の連続製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自動車関係や電気・電子機器などにおける熱
交換部材や摺動部材などに好適な金属短繊維植毛金属板
の連続製造法に関するものである。

〔従来の技術及びその技術的課題〕

短繊維植毛体を得る方法として静電植毛法は古くから
知られている。しかし、従来では被植毛体（布、シート
等）とこれに植毛される短繊維および接着剤がほとんど
高分子系材料である。そのため、用途が服飾品や装飾品
あるいはプラスチック製品の装飾、保護、弾性付与に限
られ、導電性、熱伝導性などのよい短繊維植毛板は得ら
れなかった。

この対策としては、基材に金属短繊維を静電植毛する
ことが考えられるが、接着剤としてホットメルト、エマ
ルジョン、接着テープなどの合成樹脂系のものを用いる
ことになるため、熱伝導性、導電性、耐熱性等の特性が
劣り、実用的とはいえない。

本発明は前記のような問題点を解消するために創案さ
れたもので、その目的とするところは、熱伝導性や導電
性にすぐれた金属短繊維植毛金属板を能率良く安価に連
続生産することができる方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため本発明は、コイル状に巻いた
金属板を繰出しつつ表面にはんだ箔を接合してはんだ層
を形成し、次いではんだ層にフラックスをコーティング
した後、静電植毛装置中を移動させながらしかも静電植
毛中に金属短繊維に微小振動を付与しつつ前記フラック
ス層に金属短繊維を静電植毛し、続いて加熱手段により
連続加熱したのち冷却する構成としたものである。

前記金属板にはんだ箔を接合する方法としては、金属
板にはんだ箔を圧着し、これに続き適宜な加熱手段によ
り加熱融着する手法が好適である。金属短繊維として
は、円換算直径10〜200μｍ、アスペクト比10〜200のも
のが好適である。ここで、金属短繊維の「円換算直径」
とは、繊維の太さであり、断面積を測定し、同断面積の
円の直径に換算した値を意味する。また、「アスペクト
比」とは、繊維の長さと太さの比（長さ／太さ）を意味
する。

〔作 用〕

本発明は、コイル状に巻いた金属板を繰出しつつ表面
にはんだ箔を接合してはんだ層を形成するものであり、
はんだ箔２を用い、これを帯状金属板１に接合一体化す
るため、厚い金属はんだ層を自在に得ることができると
ともに金属はんだ層の厚みを均一にすることができる。
すなわち、はんだ箔２の厚さにより最終的に得られる金
属短繊維固定層の厚みをコントロールすることができる
ため、ムラのない植毛層を形成することができる。

本発明と異なり、金属板に溶融はんだメッキを施して
その上にフラックスを塗布する方法では、はんだメッキ
厚さの調整が難しく、厚さはも制約を受ける。このた
め、短繊維の接着強度が弱くなる。また、しかもめっき
厚さのばらつきが±５μｍ程度生ずるため、その上に塗
布されるフラックス膜厚の厚さも不均一化し、次工程の
静電植毛時に植毛ムラが生じやすい。このような不具合
を本発明は回避することができる。

また、本発明においては、はんだ層にフラックスをコ
ーティングした後の静電植毛工程において、金属短繊維
に微小振動を付与して前記フラックス層に金属短繊維を
静電植毛する。このように金属短繊維に微小な振動を付
与することにより、比重の大きい金属短繊維に良好な飛
翔力が与えられ、植毛効率がよくなる。また、この方法
は、金属短繊維を破損したり、曲げたりすることがな
く、かつ金属短繊維を一ケ所で自動補給しても電極板全
体に広げることができる利点もある。

〔発明の実施の態様〕 以下本発明を添付図面に基き詳細に説明する。

第１図と第1a図および第２図（ａ）〜（ｆ）は本発明
方法を示している。第２図（ａ）において、１はコイル
状に巻回された帯状金属板（ストリップ、テープ）であ
り、予め脱脂、洗浄工程により表面が洗浄にされ、この
実施例では、表面に所要厚さではんだめっき２′が層着
されている。帯状金属板１の材質は任意であり、銅、黄
銅、青銅、ステンレス、アルミニウムおよびその合金、
鉄、ニッケルなどが用いられる。２はコイル状に巻かれ
たはんだ箔である。

帯状金属板１は、第１図と第1a図のように、ピンチロ
ーラまたは巻取り機10の駆動により繰り出され、これと
同時にコイル状に巻いたはんだ箔２も繰出される。この
繰出し領域の下流には、圧着手段３が配置されている。
圧着手段３としては、たとえば上下一対からなる圧着ロ
ールが用いられ、この圧着ロールにより厚さ方向に圧下
が加えられることにより、帯状金属板１のはんだめっき
層２′とはんだ箔２は第２図（ｂ）のように機械的に張
り合わされ、厚いはんだ層20を持つ基材Ａとなる。

この場合、はんだめっき層２′とはんだ箔２は同質で
柔らかな金属同士のため馴染が良く、はんだ層20の厚み
は、使用するはんだ箔２の厚さの選定でいかようにも形
成できる。帯状金属板１に予めショットブラスト等によ
り凹凸を付しておくことでより圧着性をよくすることが
できる。

ただ、植毛金属板が、後に打抜きや強曲げなどの強加
工が施される場合には、前記圧着だけでは剥離する可能
性がある。このような場合には、圧着手段３の下流に加
熱手段６を配し、前記圧着状態のはんだ層20を加熱し、
はんだ箔２を溶融して融着させることが好ましい。

加熱手段６は接触型、非接触型のいずれでもよい。た
とえば、バーナ、発熱体内蔵のトンネル炉、雰囲気加熱
炉、ロールヒータなど任意であるが、加熱時間を短くで
きる点から、高周波誘導加熱も効果的である。この工程
で第２図（Ｃ）のような一体化した厚いはんだ層20を持
つ基材Ａ′となる。必要に応じ、加熱手段６の下流に接
触式または非接触式の冷却手段18を配して、はんだを確
実に固相とする。

上記のようにして得られた基材ＡまたはＡ′は、続い
て第１図や第1a図の如く、搬送ラインに設置されている
塗布手段12によりフラックス４がたとえば30〜150μｍ
厚さでコーティングされる。これが第２図（ｄ）の状態
である。

フラックスコーティング方法は、はけ塗り、ローラ塗
り、吹付け、ドクタブレード法、スクリーン印刷など任
意である。スクリーン印刷を採用すれば、任意の模様、
図柄等のパターンが得られるため、パターン状の植毛領
域を形成できる。実施例では、塗布手段12として一対か
らなるコーティングロール120,121と絞り出し器122を用
いている。

フラックス４は、表面浄化性、酸化保護性などフラッ
クス本来の機能のほか、塗布後に必要以上に広がらず
（ダレが少ない）、かつ、金属短繊維が飛翔したときに
突き刺さり、比重の大きい金属短繊維を確実に保持し得
るに十分な粘度ないしタック性を有していることが必要
である。この粘度はたとえばチクソトロピー現象試験に
おいて、25℃、ブラツクフィールドHBT型、No.7スピン
ドル、10rpmで３分後の値で、たとえば４×10⁵cP以上で
あることが望ましく、外観性状としては、少なくとも飴
状、さらに好適にはクリーム状ないしペースト状であ
る。フラックスは材質的にはロジン系、無機系、有機系
のいずれでもよい。

フラックス４をコーティングされた基材ＡまたはＡ′
は、続いて反コーティング面に接するガイドローラ13に
より静電植毛装置14に装入される。この静電植毛装置14
はアップ法、ダウン法など任意である。図示するもので
はアップ法の形式のものが用いられており、電気絶縁性
のボックス140内の上部域に、少なくとも１つのガイド
ロール141と、他のガイドロールを兼ねたアースロール1
42が配され、下方には高電圧電極板143が配されてい
る。高電圧電極板143の上には予め分散処理された金属
短繊維５が散布されている。

ここで、金属短繊維５の材質は、銅、黄銅、青銅、ア
ルミニウム、ステンレス、ニツケル、チタンなど任意で
ある。金属短繊維５としては、円換算径:10〜200μｍ、
アスペクト比:10〜200のものが、絡み合いが少なく、過
度に大電圧をかけずに確実に飛昇させることができるた
め好適である。「円換算径」とは繊維の太さを示す用語
であり、繊維の断面が必ずしも円になっている場合に限
られないため、その場合に直径に換算する必要があるた
め汎用されている。この円換算径とは、繊維の断面積を
測定し、同じ断面積の円の直径に換算した値を意味す
る。また、「アスペクト比」は繊維の寸法を表す用語と
して汎用されており、繊維の長さと太さとの比（長さ／
太さ）を意味する。

かかる特性の金属短繊維５としては、びびり振動切削
法により得られたもの、溶融紡糸、集束伸線により得た
長繊維を所定長さに切断したものなどがある。なお、
「びびり振動切削法」とは、特公昭56−51050号公報に
記載されているように、金属ブロックを直接切削して繊
維軸線方向が切削方向と直角な短繊維を製造する方法で
ある。すなわち、金属ブロックを回転させながらこれに
接する弾性切削工具に自励振動を起こさせ、工具の再生
びびりに伴う刃先の背分力（送り分力）方向の変位によ
りブロック表面層を強制的にせん断破壊させ、微細な短
繊維を創成する方法である。

帯状金属板１はフラックス層40を下向きにした状態で
ガイドロール141とアースロール142に案内され、これと
併行して、図示しない外部の直流高圧電源から高電圧電
極板143にマイナスの高電圧が印加される。これにより
金属短繊維５はアースロール142に近い端面に−電荷、
遠い方に＋電極が生じて起立し、下端の電荷が高電圧電
極板143との間の導電により中和するため、アースロー
ル側に吸引、飛昇され、各金属短繊維５の端部50がフラ
ックス層40に突き刺さり、フラックスの粘着力により投
錨状態が保持される。

上記静電植毛工程において、好ましくは、高電圧電極
板143に微小振動を加えるか、または、金属短繊維５を
攪拌する。第１図は前者の方法を採用している。すなわ
ち、ボックス140内に振動発生装置17を配置し、振動部1
70の上に高電圧電極板143を取付けている。この方法に
よれば、静電植毛時に高電圧電極板143に微小振動が持
続的に付加されこれにより金属短繊維５に振動が付与さ
れるため、比重の大きい金属短繊維５に良好な飛翔力が
与えられ、植毛効率がよくなる。また、この方法は、金
属短繊維５を破損したり、曲げたりすることがなく、か
つ金属短繊維５を一ケ所で自動補給しても電極板全体に
広げることができる利点もある。この場合の振動条件と
しては、振幅0.3〜3mm、周波数20〜100Hz（1200〜6000V
PM）程度が好適であり、振動発生装置としては、電磁
式、機械式、低周波振動モータ、油圧式のものなど任意
である。

第1a図は後者の金属短繊維５を攪拌する方法を採用し
た場合を示している。すなわち、高電圧電極板143に対
し、電気絶縁性材質（金属短繊維がアルミニウムのよう
な導電性の低い場合は導電性を有していてもよい）の攪
拌バー（あるいは板）144を回転自在に配し、これの下
部にノコギリ歯状ないしこれに類する攪拌羽根145を設
けている。この手法を用いた場合には、攪拌バー144の
回転に伴い攪拌羽根145により金属短繊維５が攪拌され
るためファイバーボールとならず、かつ、攪拌羽根145
の通過により金属短繊維５が山形状に盛り上がるため、
より飛翔しやすくなる。しかも、攪拌バー144が高圧側
とアース側の間で回転することにより瞬間に電位が遮断
され、したがって金属短繊維５がチェーン状に連鎖する
現象も的確に回避される。

本発明者等の実験によれば、太さ90μｍ、長さ3mmの
銅短繊維を、負荷電圧42000V一定とし、植毛面積５×30
cmに静電植毛してみた。振動なしと、電磁振動発生装置
により高電圧電極板全体を振動周波数50Hzで微小振動さ
せた植毛速度を比較すると下記第１表のとおりである。
この第１表から金属短繊維に振動を付与した場合に著し
く植毛効率がよくなることがわかる。

以上のようにして金属短繊維５は帯状金属板１のフラ
ックス層40に順次投錨、保持され、第２図（ｅ）のよう
に繊維投錨基材Ｂが連続的に作られる。そして、帯状の
繊維投錨基材Ｂはそのまま加熱装置15に装入され、はん
だ溶融点以上の温度に連続加熱される。この加熱により
フラックス層40は本来の働きにより金属板母材表面や金
属短繊維表面の清浄化とぬれおよび流動性を促進し、は
んだ層20は溶融し、その溶融はんだに金属短繊維端末部
が浸漬される。

ここで、加熱方式は、全体加熱、局部加熱、接触加熱
（たとえば加熱ローラ）、非接触加熱のいずれでもよい
が、この加熱工程前ではフラックスの粘着力だけで金属
短繊維を保持しているため、振動により脱落させない非
接触方式が好ましい。この意味から、トンネル式加熱炉
などによる雰囲気加熱、抵抗加熱、赤外線、レーザ法、
ホットガス吹付け法、さらには高周波誘導加熱などが好
適である。高周波誘導加熱は短時間に加熱でき、連続製
造時の条件設定が容易である利点がある。第１図の例で
は高周波誘導加熱コイルを用いており、第1a図では雰囲
気加熱炉を用いている。

加熱後、繊維投錨基材Ｂは直ちに加熱装置15に附属し
た冷却部を通過する過程で冷却されるか、または図示の
ようにガイドロールを兼ねた水冷または空冷式の冷却ロ
ール16を通過することで連続的に冷却される。これによ
り溶融はんだは固化して金属はんだ層21となり、帯状金
属板１に強固に接合する。それとともに、金属短繊維５
は金属はんだ層21に端部50が投錨された状態でしっかり
と接合され、第２図（ｆ）の金属短繊維植毛帯板Ｃとな
り、巻取り機10によりコイル状に巻取られる。

なお、帯状金属板１ははんだ箔と反対側の面にもはん
だめっき層を有していても良く、これも本発明に含まれ
る。

〔実 施 例〕

次に本発明の実施例を示す。

帯状金属板として、350μｍ厚×50mm幅の銅板に溶融
メッキ法により20μｍ厚のはんだメッキを施したものを
用い、金属短繊維としてびびり振動切削により製造した
銅繊維（70μｍ、3mm長）を用いた。はんだ箔は50μｍ
厚×50mm幅のものを使用した。はんだは錫63%：鉛37%の
合金組成である。

第１図のように前記帯状金属板とはんだ箔を1m/minで
繰出しながら、直径100mmφの一対の圧着ロールにより
圧下してはんだ圧着層を形成し、続いてラインに配した
高周波誘導加熱装置により出力2.5KW、300KHzで加熱し
てはんだ箔を融着し、これで45μｍ厚の短層のはんだ層
を得た。

続いて、コーティングロールにより粘度５×10⁵cPの
ロジン系フラックスを50μｍ厚さに塗布し、静電植毛装
置内に導入し、移動しさせながらに下部電極に負荷電圧
42000Vを印加して静電植毛した。電極間距離は90mmであ
る。このときに上部電極板全体を電磁振動発生装置で振
幅1mm、振動周波数50Hzで微小振動させた。その結果、
３分の植毛時間で9.7%の植毛密度が得られた。銅繊維は
しっかりと保持され、脱落しなかった。

次いで、繊維仮付け銅板を高周波誘導加熱装置により
出力2.5KW、300KHzで加熱し、そして続いて直径300mmφ
の水冷ロールにより強制冷却した。

これにより得られた銅繊維植毛帯状銅板は銅繊維と銅
板とがはんだによりきわめて強固に接合されていた。そ
の接合強度を試験したところ、繊維長手方向の平均破断
荷重に対し、はんだ層と銅繊維の平均引き抜き荷重の比
（端末定着効率）は85%であった。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明の請求項１によれば、コイル状に
巻いた金属板を移動させつつその表面にはんだ箔を接合
し、続いてはんだ層の表面にフラックスを塗布し、静電
植毛装置中を移動させながら前記フラックス層に金属短
繊維を静電植毛し、続いて加熱手段により連続加熱した
のち冷却する方法を採用したため、接着層として枢要な
金属はんだ層の厚さの調整が容易であるとともに厚みも
均一化できるため、接着強度が高く植毛ムラのない植毛
層を形成することができ、しかも前記静電植毛時に金属
短繊維を微小振動させるため、比重の大きい金属短繊維
を円滑に効率良く飛昇させることができ、これにより植
毛時間を短縮することができるとともに、連続植毛時の
板長手方向の植毛率を均一に制御できる。このようなこ
とから、機械的強度、熱伝導性、導電性等の特性のすぐ
れた金属短繊維植毛金属板を一貫連続して安価に能率良
く製造することができるというすぐれた効果が得られ
る。

請求項２によれば、金属板とはんだ箔とを圧着するだ
けでなく、融着するため後加工でも剥離しない良好な厚
い植毛用母層を形成することができるというすぐれた効
果が得られる。

請求項３によれば、絡み合いが少なく、過度に大電圧
をかけずに確実に飛昇させることができるというすぐれ
た効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による金属短繊維植毛金属板連続製造法
の一実施例を示す断面図、第1a図は本発明による金属短
繊維植毛金属板連続製造法の別の実施例を示す断面図、
第２図（ａ）〜（ｆ）は本発明における金属短繊維植毛
金属板の製造過程の各状態を示す拡大断面図である。 １……帯状金属板、２……はんだ箔、２′……はんだめ
っき、20……はんだ層、３……圧着手段、４……フラッ
クス、５……金属短繊維、６……加熱手段、14……植毛
金属板、15……加熱装置、16……冷却装置、40……フラ
ックス層

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コイル状に巻いた帯状金属板を繰出しつつ
   これの表面にはんだ箔を接合し、次いではんだ層にフラ
   ックスをコーティングした後、静電植毛装置中を移動さ
   せながらしかも静電植毛中に金属短繊維に微小振動を付
   与しつつ前記フラックス層に金属短繊維を静電植毛し、
   続いて加熱手段により連続加熱したのち冷却することを
   特徴とする金属短繊維植毛金属板の連続製造法。
2. 【請求項２】金属板にはんだ箔を接合する方法が、圧着
   とこれに続く加熱である請求項１に記載の金属短繊維植
   毛金属板の連続製造法。
3. 【請求項３】金属短繊維が円換算直径10〜200μｍ、ア
   スペクト比10〜200である請求項１に記載の金属短繊維
   植毛金属板の製造法。