JP6850388B2 - 銅繊維不織布及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、銅繊維間が結着されて成る銅繊維不織布に関する。
本願は、２０１６年９月２６日に、日本に出願された特願２０１６−１８７２３２号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

従来から銅繊維は、シート形状に加工され、その導電性、殺菌性、通気性等の特性を生かしてフィルタ用途、電磁波シールド用途等に利用され、またはその利用が検討されている。

このようなフィルタ用途として、縦方向の重合部を溶接している内側の筒状金網と、金属繊維のフェルトシートを内側の筒状金網に所定の厚みに巻き付け、且つ耐熱性樹脂を含浸・乾燥させたフィルタ本体と、縦方向の重合部を溶接している外側の筒状金網とで構成し、濾取すべき高温ガス中の不純物の大きさに応じてフィルタ本体の密度と厚みを調整する筒状の金属フィルタが提案されている（例えば、特許文献１）。

前記フィルタ本体の製造には、ニードルパンチおよびプレス等での加工が想定されており、フィルタ本体の素材としては、塑性変形可能な金属繊維を使用することが好ましいことが提案されている。このような金属繊維として、銅繊維についても使用可能とされている。

また、押圧部材と濾過部材との間に弾性部材を設置することで濾過部材の破損等を防止し得るシール構造のフィルタ装置が提案されており、弾性部材として使用できる金属の例示として、ニッケル、クロムあるいはこれらの合金、ステンレス鋼、チタン合金が提案されている（例えば、特許文献２）。

特開平９−２７６６３６号公報 特開２００４−３０５９６４号公報

金属に応力を加えると、最初に弾性変形が生じ、次に、塑性変形が生じることが一般的に知られている。「弾性変形」とは、物体に外力を加えて変形させ、その後、外力を取り去ると元の形状に戻る場合の変形をいう。一方、「塑性変形」とは、物体に外力を加えて変形させ、その後、外力を取り去っても残る変形をいう。
しかし、金属が有する導電性、耐久性及び靭性等に注目し、金属を素材等として使用すると、上述した特性、すなわち、最初に弾性変形が生じ、次に、塑性変形が生じるという特性に支配されてしまっていた。また、前記弾性変形は、例えば圧縮応力に比例してひずみを蓄えるというものであった。したがって、金属であるにもかかわらず、金属が一般的に有する特性とは異なる特性であるところの、最初に塑性変形が生じ、次に、弾性変形が生じるという特性を有する素材や、弾性変形領域内で、例えば圧縮応力に対してのひずみが変化する素材等が望まれていた。とりわけ、狭小箇所への配置性等、形状の自由度を考慮した場合、上記特性を有したシート状の素材が望まれていた。

しかしながら、特許文献１では、未結着の金属繊維から成るフィルタ本体を使用している。また、特許文献１では塑性変形可能な金属繊維を用いると記載されているが、その意図については明確な記載が無く、弾性変形についての記載も無い。

特許文献２は、支持体２Ｂと弾性部材の圧縮弾性率を利用して、シール性を高めようとする提案であり、塑性変形に関する記載は無い。また、弾性変形領域内でひずみが変化することに関する記載もない。更には、特許文献２には、銅繊維に関する記述も示唆も無いが、これは、弾性部材用途において、銅繊維が強度、耐食性、耐熱性、靭性を満足し得る金属として好適ではないからである。

これらに対して、本発明の銅繊維不織布は、銅繊維間に結着部を有し、圧縮応力とひずみとの関係において、塑性変形を示す第一の領域と、前記第一の領域よりも圧縮応力が高い領域で現れる、弾性変形を示す第二の領域とを具備する。
又は、銅繊維間に結着部を有し、圧縮応力とひずみとの関係において、弾性変形を示す領域を有し、弾性変形を示す領域は、変曲部ａよりも前の弾性変形領域、変曲部ａ、変曲部ａよりも後ろの弾性変形領域を有する。
本発明は、これらにより高い形状追従性を有しながらも、クッション性をも有する銅繊維不織布を提供することを目的とする。

本発明者らは鋭意検討した結果、銅繊維間に結着部を設けることで、圧縮応力とひずみとの関係において、塑性変形を示す第一の領域と、前記第一の領域よりも圧縮応力が高い領域に、弾性変形を示す第二の領域を有することを見出した。あるいは、銅繊維間に結着部を設けることで、圧縮応力とひずみとの関係において、弾性変形を示す領域を有し、弾性変形を示す領域は、変曲部ａよりも前の弾性変形領域、変曲部ａ、変曲部ａよりも後ろの弾性変形領域を有することを見出し、本銅繊維不織布を発明するに至った。

すなわち、本発明は、下記の通りである。
（１）銅繊維間に結着部を有し、圧縮応力とひずみとの関係において、塑性変形を示す第一の領域と、前記第一の領域よりも圧縮応力が高い領域で現れる、弾性変形を示す第二の領域とを具備する、銅繊維不織布。

（２）前記弾性変形を示す第二の領域に圧縮応力に対するひずみの変曲部ａを有する、（１）に記載の銅繊維不織布。

（３）銅繊維間に結着部を有し、圧縮応力とひずみとの関係において、弾性変形を示す領域を有し、前記弾性変形を示す領域は、変曲部ａよりも前の弾性変形領域、変曲部ａ、変曲部ａよりも後ろの弾性変形領域を有する、銅繊維不織布。

本発明の銅繊維不織布は、圧縮応力とひずみとの関係において、塑性変形を示す第一の領域と、前記第一の領域よりも圧縮応力が高い領域で現れる、弾性変形を示す第二の領域を有する。あるいは、本発明の銅繊維不織布は、弾性変形を示す領域を有し、前記弾性変形を示す領域は、変曲部ａよりも前の弾性変形領域、変曲部ａ、変曲部ａよりも後ろの弾性変形領域を有する。これにより、形状追従性を有しながらも、適度なクッション性をも発揮することができる。

すなわち、本発明の銅繊維不織布が圧縮応力を受けた場合、第一の領域である塑性変形、変曲部ａよりも前の弾性変形領域によって、圧縮対象物の形状に追従し、第二の領域である弾性変形、変曲部ａよりも後ろの弾性変形領域によって、本発明の銅繊維不織布は、良好なクッション性をも発揮することが出来る。

銅繊維不織布のＳＥＭ断面を示す写真である。 銅繊維同士が結着している様子を示す写真である。 本発明の銅繊維不織布の圧縮応力とひずみの関係を測定した際のグラフである。（一実施形態） 本発明に係わる弾性変形を示す領域、（弾性変形を示す第二の領域）を詳細に説明するためのグラフである。 本発明の別の実施形態の銅繊維不織布の圧縮応力とひずみの関係を測定した際のグラフである。 本発明の別の実施形態の銅繊維不織布の圧縮応力とひずみの関係を測定した際のグラフである。 本発明の別の実施形態の銅繊維不織布の圧縮応力とひずみの関係を測定した際のグラフである。 本発明の別の実施形態の銅繊維不織布の圧縮応力とひずみの関係を測定した際のグラフである。 本発明の別の実施形態の銅繊維不織布の圧縮応力とひずみの関係を測定した際のグラフである。 銅板の圧縮応力とひずみの関係を測定した際のグラフである。 本発明の銅繊維不織布のクッション性を確認するためのプレス装置の概略図である。 プレス装置にセットされる被圧縮体の詳細を説明するための概略図である。 実施例１の銅繊維不織布のプレス試験後の感圧シートの状態を示す写真である。 実施例５の銅繊維不織布のプレス試験後の感圧シートの状態を示す写真である。 比較例１の銅箔のプレス試験後の感圧シートの状態を示す写真である。

以下、本発明の銅繊維不織布について詳細に説明するが、本発明の銅繊維不織布の実施形態はこれに限られるものではない。

本明細書において、不織布とは繊維がランダムに交絡したシート状物を指し、銅繊維不織布とは、少なくとも銅からなる繊維を含む不織布をいう。本発明の銅繊維不織布は、銅繊維のみから構成されていても良いし、銅繊維以外を有していても良い。銅繊維間の結着部とは、銅繊維が物理的に固定されている部位をいう。銅繊維同士は直接固定されていても良いし、前記銅繊維の金属成分とは異なる金属成分を有する第二の金属成分によって固定されていても良いし、銅繊維の一部同士が金属成分以外の成分によって固定されていても良い。これらのうち、銅繊維不織布に良好な形状追従性とクッション性を与え易い点において、銅繊維同士が直接固定されていることが好ましい。図１は、銅繊維を用いて作製した銅繊維単独から成る不織布のＳＥＭ断面を示す写真である。また、図２は、銅繊維間が結着している様子の一例を示した写真である。

前記第二の金属成分としては、特に限定されないが、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、青銅、黄銅、ニッケル、クロムなどが例示でき、金、白金、銀、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム等の貴金属であっても良い。

前記金属成分以外の成分としては、ポリエチレンテレフタレ−ト（ＰＥＴ）樹脂、ポリビニルアルコ−ル（ＰＶＡ）、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル樹脂、アラミド樹脂、ナイロン、アクリル系樹脂やこれらの繊維状物等の結着性、担持性を有する有機物等を結着部を含む部分において使用することが出来る。

本発明に係わる銅繊維の平均繊維径は、不織布形成に支障が無い範囲で任意に設定可能であるが、好ましくは１μｍ〜７０μｍであり、更に好ましくは１５μｍ〜３０μｍである。１μｍ未満であると、不織布とする際に銅繊維がいわゆるダマになりやすくなる傾向があり、７０μｍを越えると、銅繊維の剛性が繊維交絡の妨げに働く恐れがある。また、銅繊維の断面形状は円形、楕円形、略四角形、不定形等いずれであっても良いが、好ましくは少なくとも円形断面の銅繊維を含む。円形断面の銅繊維は、例えば、角柱断面を有する繊維よりも、応力に対して曲がり（曲部）が生じやすく、かつ応力を受ける箇所に対して、銅繊維の曲がり度合いに差が生じ難いため、曲がり度合いも均質化する傾向がある。曲部を有する銅繊維同士が適度に交絡することで、形状追従性、クッション性を高めやすくなる傾向がある。ここで円形断面とは、真円断面である必要はなく、通常の銅繊維不織布の生産を実施する上で受ける応力において、適度な曲部を生じ易い程度の円断面形状であれば良い。尚、本明細書における「平均繊維径」とは、顕微鏡で撮像された銅繊維不織布の任意の場所における垂直断面に基づき銅繊維の断面積を算出し（例えば、公知ソフトにて）、前記断面積と同一面積を有する円の直径を算出することにより導かれた面積径の平均値（例えば、２０個の繊維の平均値）である。

本発明に係わる銅繊維の繊維長は、１ｍｍ〜５０ｍｍの範囲であることが好ましく、更に好ましくは、３ｍｍ〜２０ｍｍの範囲である。平均繊維長が前記範囲内であると、例えば、抄造によって本発明の銅繊維不織布を作製する場合に、いわゆる銅繊維のダマを生じにくく、分散を適度に調整しやすくなる効果が期待できると共に、銅繊維同士の交絡によるシート強度向上効果をも発揮しやすくなる。本明細書における「平均繊維長」とは、顕微鏡で例えば、２０本を測定し、測定値を平均した値である。また、「抄造」とは、原料をすいて紙等を製造することをいう。

銅繊維不織布の厚みは、任意の厚みに調整可能であるが、例えば５０μｍ〜１．５ｍｍの範囲であることが好ましく、１５０μｍ〜３５０μｍがより好ましい。尚、本明細書における「シートの厚み」とは、空気による端子落下方式の膜厚計（例えば、ミツトヨ社製：デジマチックインジケータＩＤ−Ｃ１１２Ｘ）で例えば、銅繊維不織布の任意の数測定点を測定した場合のそれらの平均値をいう。

本発明の銅繊維不織布の占積率は、５〜６０％の範囲であれば良く、５％〜４０％が好ましく、１０％〜２５％がより好ましい。占積率が５％未満の場合には、繊維量が不足するため、形状追従性やクッション性が低下する恐れがあり、６０％を越えると銅繊維不織布が剛直になり、形状追従性やクッション性が低下する恐れがある。本明細書における占積率とは、銅繊維不織布の体積に対して繊維が存在する部分の割合で、銅繊維不織布の坪量と厚み、及び銅繊維の真密度から以下の式により算出される。（銅繊維のみから銅繊維不織布が構成される場合）
占積率(％）＝（銅繊維不織布の坪量／（銅繊維不織布の厚み×銅繊維の真密度）×１００

以下、本発明の銅繊維不織布が作製後に外力を受けていない場合について説明する。

本発明の銅繊維不織布は、圧縮・開放のサイクルで圧縮試験を行うことにより、応力−ひずみ曲線から塑性変形と弾性変形を確認することが出来る。すなわち、一回目の圧縮・開放の動作により本発明の銅繊維不織布は塑性変形し、２回目の圧縮時には銅繊維不織布の厚みが減じているため、ひずみのスタート（圧縮プローブスタート位置）が未圧縮時よりも下がる。（例えば図３のグラフでは、横軸の起点が未圧縮の銅繊維不織布の塑性変形開始点となっているため、２回目以降のひずみがプラスの数値として表示されている。）本明細書では、圧縮試験において、既圧縮時（２回目または３回目の圧縮時）のひずみスタート値（圧縮プローブスタート位置）を境として、低ひずみ側を塑性変形領域（塑性変形を示す第一の領域）とし、塑性変形領域以降（高ひずみ側）のひずみを弾性変形領域（弾性変形を示す第二の領域、又は弾性変形を示す領域）と定義している。尚、低ひずみ側の塑性変形領域は、塑性変形のみで構成される必要はなく、低ひずみ側の塑性変形領域には、塑性変形に加え弾性変形が存在してもよい。

図３は、本明細書の実施例１に記載した本発明の銅繊維不織布の、圧縮応力とひずみの関係を測定した際のグラフである。グラフ中、１回目〜３回目は圧縮回数を示し、１回目が初回圧縮時の測定値、次いで２回目圧縮時の測定値、更に３回目圧縮時の測定値をプロットしている。これによると、本発明の銅繊維不織布は、塑性変形を示す第一の領域Ａ、前記第一の領域よりも圧縮応力が高い領域で現れる弾性変形を示す第二の領域Ｂを有していることが判る。すなわち、図１０の銅板の測定値には、塑性変形を示す第一の領域Ａが無いことに対して、図３等に示す本発明の銅繊維不織布には、第一の領域として塑性変形が出現し、その後第二の領域として弾性変形が出現する。

更には、弾性変形を示す第二の領域Ｂは、圧縮応力に対してのひずみに変曲部ａを有することが好ましい。「変曲部ａ」とは、応力−ひずみ曲線において、接線の傾きが急激に変化する部分をいう。図４は、本発明に係わる弾性変形を示す第二の領域（弾性変形を示す領域）を詳細に説明するためのグラフであり、データ値は図３と同一である。図４に示す変曲部ａよりも前の弾性変形を示す領域Ｂ１（領域Ａと変曲部ａの間）は、いわゆるバネ弾性領域と解され、変曲部ａよりも後ろの弾性変形を示す領域Ｂ２は金属内部に歪を溜め込むいわゆる歪弾性領域であると解される。すなわち、本発明の銅繊維不織布は、弾性変形を示す第二の領域Ｂ（弾性変形を示す領域）に、変曲部ａよりも前の弾性変形を示す領域Ｂ１と変曲部ａよりも後ろの弾性変形を示す領域Ｂ２を有する。これにより、形状追従性とクッション性を更に高め易いという効果を奏する。尚、図１０の銅板の測定値には、変曲部ａ及び、変曲部ａよりも前の弾性変形を示す領域Ｂ１が存在しない。

次に、本発明の銅繊維不織布が作製後、既に外力を受けている場合について説明する。

本発明の銅繊維不織布が作製後、外力（例えば、圧縮応力等）を既に受けている場合には、前記塑性変形を示す第一の領域は基本的に消失している（図４の例で言えば、１回目の圧縮・開放のサイクルが終わった段階）。しかしながら、本発明の銅繊維不織布は、塑性変形を示す領域が存在しないとしても、前記の通り弾性変形を示す領域に、変曲部ａよりも前の弾性変形領域、変曲部ａ、変曲部ａよりも後ろの弾性変形領域を有する。これにより、一般的な金属よりも優れた形状追従性とクッション性を示すことが出来る。また、本発明の銅繊維不織布は、既に外力を受けた後である場合にも、その作製時には、塑性変形を示す第一の領域が存在した筈である。

本明細書における圧縮応力とひずみとの関係を測定する方法は引張・圧縮応力測定試験機を使用して行う。まず、３０ｍｍ角の試験片を準備する。ミツトヨ製、デジマチックインジケータＩＤ−Ｃ１１２Ｘを用いて、準備した試験片の厚みを圧縮試験前の厚みとして測定する。このマイクロメーターは空気によってプローブの上げ下げを行うことができ、また、その速度も任意に調節することができる。試験片は微量の応力により潰れやすい状態であるため、測定プローブを降ろす際にはなるべくプローブの自重のみが試験片にかかるようにゆっくり降ろす。且つ、プローブを当てる回数は１度のみとする。このとき測定した厚みを「試験前厚み」とする。

続いて、試験片を用いて圧縮試験を行う。１ｋＮのロードセルを用いる。圧縮試験に使用する冶具は、ステンレス製の直径１００ｍｍの圧縮プローブを使用する。圧縮速度は１ｍｍ／ｍｉｎとし、試験片の圧縮・開放動作を続けて３回行う。これにより本発明の銅繊維不織布他の塑性変形、弾性変形を確認することが出来る。

加えて、圧縮試験により得られた応力−ひずみ曲線から、応力に対する実際のひずみを計算し、以下の式にしたがって塑性変形量を算出することが出来る。
塑性変形量＝（１回目の立ち上がり部のひずみ）−（２回目の立ち上がり部のひずみ）
このとき、立ち上がり部とは、２．５Ｎのときのひずみのことを指す。
試験後の試験片の厚みを前述と同様の方法で測定を行い、これを「試験後の厚み」とする。

また、本発明の銅繊維不織布は、塑性変形率が所望範囲内であることが好ましい。塑性変形率とは、銅繊維不織布の塑性変形の程度を示す。塑性変形率（例えば、０ＭＰａ〜１ＭＰａまで荷重を徐々に増加させながら加えた際の塑性変形率）は以下のように規定される。
塑性変形量（μｍ）＝Ｔ０−Ｔ１
塑性変形率（％）＝（Ｔ０−Ｔ１）／Ｔ０×１００
上記Ｔ０は、荷重を加える前の銅繊維不織布の厚みであり、
上記Ｔ１は、荷重を加え、解放した後の銅繊維不織布の厚みである。
本発明の銅繊維不織布は、第一の領域として塑性変形を生じるもの、あるいは弾性変形を示す領域に、変曲部ａよりも前の弾性変形領域、変曲部ａ、変曲部ａよりも後ろの弾性変形領域を有するものであればよい。第一の領域として塑性変形を生じる場合には、塑性変形率は、１％〜９０％であることが好ましく、４％〜７５％であることがさらに好ましく、３０％〜６０％であることが特に好ましく、４７％〜６０％であることが最も好ましい。１％以上であることで、塑性変形に起因する形状追従性を好適に確保でき好ましい。一方、９０％以下であることで塑性変形し過ぎず、弾性変形の余地を残すことで、弾性変形に起因するクッション性を確保できるため好ましい。

本発明の銅繊維不織布の伸び率は、３％〜２０％の範囲であることが好ましく、より好ましくは、３％〜１０％、更に好ましくは５％〜１０％である。３％未満であると、追従対象物面等が平坦でない場合等に、形状追従性が低下する恐れがある。２０％を越えると、不織布の形態安定性が低下する恐れがある。

本発明の銅繊維不織布の引張強度は、２Ｎ／ｍｍ〜２０Ｎ／１０ｍｍであることが好ましく、より好ましくは、２Ｎ／１０ｍｍ〜１０Ｎ／１０ｍｍ、更に好ましくは５Ｎ／１０ｍｍ〜１０Ｎ／１０ｍｍである。２Ｎ／１０ｍｍ未満であると使用様態によっては、銅繊維不織布が破断する恐れがあり、２０Ｎ／１０ｍｍを越えると形状追従性が低下する恐れがある。

本発明の銅繊維不織布のクラークこわさ（ＪＩＳ Ｐ ８１４３：２００９）は、３〜１５であることが好ましく、３〜１２がより好ましく、６〜１２が更に好ましい。クラークこわさが３以下であっても良いが、銅繊維不織布のハンドリングの点で、シワ等が生じやすくなる恐れがある。また、クラークこわさが１５以上であると、追従対象物の形状、径等によっては座屈を生じる恐れがある。クラークこわさ試験機法は、自重たわみの指標となる測定法であり、測定値の大きさは、試料のいわゆるコシの強さを表す。従って、シート状物の測定値が一定範囲であれば、しなやかさとコシのバランスが取れ、例えば、曲部を有する追従対象物への追従性に優れるものと言える。

本発明の銅繊維焼結不織布のシート抵抗値には特に限定がないが、好ましくは０．８ｍΩ／□〜１．５ｍΩ／□である。シート抵抗値は、例えばｖａｎ ｄｅｒ Ｐａｕｗ法で求めることが出来る。

（銅繊維不織布の作製）
本発明の銅繊維不織布を得る方法としては、銅繊維または銅繊維を主体としたウェブを圧縮成形する方法や、銅繊維または銅繊維を主体とする原料を湿式抄造法で抄紙すること等により、得ることが出来る。

圧縮成形により、本発明の銅繊維不織布を得る場合には、カード法、エアレイド法等により得られた銅繊維または銅繊維を主体とするウェブを圧縮成形することが出来る。この時、繊維間の結合を付与するために繊維間にバインダーを含浸させてもよい。かかるバインダーとしては、特に限定されないが、例えば、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤などの有機系バインダーの他に、コロイダルシリカ、水ガラス、ケイ酸ソーダなどの無機質接着剤を用いることができる。バインダーを含浸する代わりに、繊維の表面に熱接着性樹脂を予め被覆しておき、銅繊維または銅繊維を主体とする集合体を積層した後に加圧・加熱圧縮しても良い。

また、銅繊維等を水中に分散させて、これを抄き上げる湿式抄造法により本発明の銅繊維不織布を作製することも出来る。具体的には、銅繊維または銅繊維を主体としたスラリーを調製し、これに填料、分散剤、増粘剤、消泡剤、紙力増強剤、サイズ剤、凝集剤、着色剤、定着剤等を適宜添加出来る。また、銅繊維以外の繊維状物としてポリエチレンテレフタレ−ト（ＰＥＴ）樹脂、ポリビニルアルコ−ル（ＰＶＡ）、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル樹脂、アラミド樹脂、ナイロン、アクリル系樹脂等の加熱溶融により結着性を発揮する有機繊維等をスラリー中に添加することも出来る。例えば焼結によって銅繊維間に結着部を設ける場合には、銅繊維間に有機繊維等の存在が無い方が、結着部を確実に設けやすく（結着点数を増加させやすく）、塑性変形を示す第一の領域と、前記第一の領域よりも圧縮応力が高い領域で現れる、弾性変形を示す第二の領域、加えて弾性変形を示す領域に、変曲部ａよりも前の弾性変形領域、変曲部ａ、変曲部ａよりも後ろの弾性変形領域をより得易い。そのため、本発明の銅繊維不織布に形状追従性とクッション性を与えやすくなる点において、銅繊維間に有機繊維等の存在が無い方が好ましい。

上記のように有機繊維等の存在無くして、銅繊維を抄造する場合、水と銅繊維の真密度差、銅繊維の過交絡により、いわゆるダマ等の凝集物を生じやすい。このため、適宜増粘剤等を使用することが好ましい。また、攪拌ミキサー中のスラリーは、真密度の大きな銅繊維がミキサー底面に沈降しやすい傾向にある。このため、銅繊維比率が比較的安定している底面付近を除いたスラリーを抄造スラリーとして用いることが好ましい。このような操作を実施することにより、面内バラツキ等の小さい、より緻密な形状追従性とクッション性を銅繊維不織布に付与しやすくする効果を奏する。

次に前記スラリーを用いて、抄紙機にて湿式抄造を実施する。抄紙機としては、円網抄紙機、長網抄紙機、短網抄紙機、傾斜型抄紙機、これらの中から同種又は異種の抄紙機を組み合わせてなるコンビネーション抄紙機などを用いることができる。エアードライヤー、シリンダードライヤー、サクションドラムドライヤー、赤外方式ドライヤー等を用いて、抄紙後の湿紙を脱水・乾燥し、シートを得ることができる。

また、脱水時には、脱水の水流量（脱水量）を抄造網の面内、幅方向等で均一化することが好ましい。水流量を一定にすることで、脱水時の乱流等が抑えられ、銅繊維が抄造網へ沈降する速度が均一化されるため、均質性の高い銅繊維不織布を得易くなる。脱水時の水流量を一定にするためには、抄造網下の水流の障害となる可能性のある構造物を排除する等の方策を取ることができる。これにより、面内バラツキ等の小さい、より緻密な形状追従性とクッション性を銅繊維不織布に付与しやすくする効果を奏する。

湿式抄造法を用いる際には、網上の水分を含んだシートを形成している銅繊維または銅繊維を主体とした成分を互いに交絡させる繊維交絡処理工程を経て製造されることが好適である。ここで、繊維交絡処理工程としては、例えば、湿体シート面に高圧ジェット水流を噴射する繊維交絡処理工程を採用するのが好ましい。具体的には、シートの流れ方向に直交する方向に複数のノズルを配列し、この複数のノズルから同時に高圧ジェット水流を噴射することにより、シート全体に亘って銅繊維または銅繊維を主体とする繊維同士を交絡させることが可能である。前記工程を経た後、湿体シートは、ドライヤー工程を経て巻取り等される。

前記工程により作製された本発明の銅繊維不織布は、例えば銅繊維同士を結着させる前にプレス（加圧）工程を実施しても良い。結着前にプレス工程を実施することによって、その後の結着工程に於いて結着部を確実に設けやすく（結着点数を増加させやすく）、塑性変形を示す第一の領域と、前記第一の領域よりも圧縮応力が高い領域で現れる、弾性変形を示す第二の領域、加えて弾性変形を示す領域に、変曲部ａよりも前の弾性変形領域、変曲部ａ、変曲部ａよりも後ろの弾性変形領域をより得易い。そのため、本発明の銅繊維不織布に形状追従性とクッション性を与えやすくなる点において、結着前にプレス工程を実施することが好ましい。また、プレスは加熱下で実施しても、非加熱下で実施しても良いが、本発明の銅繊維不織布が加熱溶融により結着性を発揮する有機繊維等を含んでいる場合には、その溶融開始温度以上での加熱が有効であり、銅繊維単独又は、第二の金属成分を含んで構成される場合には、加圧のみでも良い。更に加圧時の圧力は、銅繊維不織布の厚みを考慮して適宜設定すれば良いが、例えば厚み１７０μｍ程度の銅繊維不織布の場合、線圧３００ｋｇ／ｃｍ未満、好ましくは２５０ｋｇ／ｃｍ未満で実施することで、本発明の銅繊維不織布に形状追従性とクッション性を与え易くなるため好ましい。また、このプレス工程により、銅繊維不織布の占積率を調整することも出来る。

このように調整された銅繊維不織布の銅繊維同士を結着させる方法は、銅繊維不織布を焼結する方法、化学エッチングにより結着する方法、レーザー溶着する方法、ＩＨ加熱を利用して結着する方法、ケミカルボンド法、サーマルボンド法等を用いることが出来る。塑性変形を示す第一の領域と、前記第一の領域よりも圧縮応力が高い領域で現れる、弾性変形を示す第二の領域、加えて弾性変形を示す領域に、変曲部ａよりも前の弾性変形領域、変曲部ａ、変曲部ａよりも後ろの弾性変形領域をより得易く、本発明の銅繊維不織布に形状追従性とクッション性を与え易くなるという点において、上記の方法のうち、銅繊維不織布を焼結する方法が好ましい。図２は、銅繊維を焼結により結着させた銅繊維不織布の断面をＳＥＭ観察した図である。

銅繊維不織布を焼結させるには、真空中または非酸化雰囲気中で銅繊維の融点以下の温度で焼結する焼結工程を含むことが好ましい。焼結工程を経た銅繊維不織布は有機物が焼失しており、このように銅繊維のみから成るシートの銅繊維同士の接点が結着することで、より良好な形状追従性とクッション性を金属繊維シートに与えることが可能となる。

更に、焼結された銅繊維不織布は、焼結後にプレス（加圧）工程を実施することで更に均質性を高めることができる。繊維がランダムに交絡した銅繊維不織布は、厚み方向に圧縮されることで厚み方向だけではなく、面方向にも繊維のシフトが生じる。これにより、焼結時には空隙だった場所にも銅繊維が配置しやすくなる効果が期待でき、その状態は銅繊維の有する塑性変形特性によって維持される。これにより、面内バラツキ等の小さい、より緻密な形状追従性とクッション性を銅繊維不織布に付与しやすくする効果を奏する。プレス（加圧）時の圧力は、銅繊維不織布の厚みを考慮して適宜設定すれば良い。

（銅繊維不織布の用途）
次に、本発明の銅繊維不織布の用途について説明する。本発明の銅繊維不織布は、特に限定されるものではないが、例えば、全音響透過材としてマイクロホンの風防や、電磁波抑制等を目的とした電子回路基板に用いる電磁波ノイズ対策部材、半導体の発熱対策として半導体チップ接合用の半田中に用いる銅繊維不織布伝熱材等、これらに留まらず建材、車両、航空機、船舶用部材等の放熱、加熱、電磁波対策用途等に幅広く使用することができる。

（実施例１）
繊維の直径が１８．５μｍ、繊維長が１０ｍｍ、断面形状が略円環状の銅繊維を水中に分散し、増粘剤を適宜添加して抄造スラリーとした。この抄造スラリーを用いて、坪量３００ｇ／ｍ_２を目安に抄き網上に投入し、脱水、乾燥して銅繊維不織布を得た。その後、同不織布を、常温で線圧２４０ｋｇ／ｃｍでプレス後、水素ガス７５％、窒素ガス２５％の雰囲気中で１０２０℃、４０分間加熱し、実施例１の銅繊維不織布を得た。得られた銅繊維不織布の厚みは１６６．９μｍ、占積率は１９．４％であった。
実施例１の銅繊維不織布の圧縮応力とひずみの関係を測定した際のグラフを図３、図４に示す。

（実施例２）
厚みを２１３．８μｍ、占積率を１５．８％に調整したこと以外は、実施例１と同様にして実施例２の銅繊維不織布を得た。
実施例２の銅繊維不織布の圧縮応力とひずみの関係を測定した際のグラフを図５に示す。

（実施例３）
厚みを３３２．８μｍ、占積率を１０．３％に調整したこと以外は、実施例１と同様にして実施例３の銅繊維不織布を得た。
実施例３の銅繊維不織布の圧縮応力とひずみの関係を測定した際のグラフを図６に示す。

（実施例４）
繊維の直径が３０μｍ、繊維長が１０ｍｍの銅繊維を用いて、厚み１４９μｍ、占積率２４％に調整したこと以外は、実施例１と同様にして実施例４の銅繊維不織布を得た。
実施例４の銅繊維不織布の圧縮応力とひずみの関係を測定した際のグラフを図７に示す。

（実施例５）
繊維の直径が４０μｍ、繊維長が１０ｍｍの銅繊維を用いて、厚み１７７μｍ、占積率１８．８％に調整したこと以外は、実施例１と同様にして実施例５の銅繊維不織布を得た。
実施例５の銅繊維不織布の圧縮応力とひずみの関係を測定した際のグラフを図８に示す。

（実施例６）
繊維の直径が５０μｍ、繊維長が１０ｍｍの銅繊維を用いて、厚み１７９μｍ、占積率２０．４％に調整したこと以外は、実施例１と同様にして実施例６の銅繊維不織布を得た。
実施例６の銅繊維不織布の圧縮応力とひずみの関係を測定した際のグラフを図９に示す。

（比較例１）
厚み４０μｍの粗面加工銅箔を準備した。この銅箔の占積率は８０％であった。
比較例１の銅箔の圧縮応力とひずみの関係を測定した際のグラフを図１０に示す。

（シート厚の測定）
実施例で得られた銅繊維不織布、比較例の銅箔の厚みは、ミツトヨ製デジマチックインジケータＩＤ−Ｃ１１２Ｘを用いて、直径１５ｍｍの測定端子にて測定した。得られたシートの厚み９点を測定し、その平均値を厚みとした。

（シート寸法の測定）
実施例で得られた銅繊維不織布、比較例の銅箔の短辺と長辺の寸法は、ＪＩＳ１級の金尺を用いて測定した。

（占積率）
実施例で得られた銅繊維不織布は以下の通り算出した。
占積率(％）＝（銅繊維不織布の坪量／（銅繊維不織布の厚み×銅繊維の真密度）×１００
比較例の銅箔の占積率は以下の通り算出した。
占積率（％）＝シートのかさ密度／材質の真比重×１００

（塑性／弾性変形の確認）
実施例、比較例で準備したシート状物（銅繊維不織布等）の圧縮応力とひずみとの関係を以下に示す方法で測定した。
前記シート状物を３０ｍｍ角に裁断し、引張・圧縮応力測定試験機（エー・アンド・ディー社製、製品名：ＲＴＣ−１２１０Ａ）にセットする。圧縮試験前のシート状物の厚みは、前記シート厚の測定方法を用いて測定した値である。シート状物は微量の応力でも潰れてしまう可能性があるため、測定プローブを降ろす際にはなるべくプローブの自重のみがシート状物にかかるようにゆっくりと降下させる。且つ、プローブを当てる回数は１度のみとする。このように測定した厚みを「試験前厚み」とする。
続いて、シート状物を用いて圧縮試験を行う。１ｋＮのロードセルを用いる。圧縮試験に使用する冶具は、ステンレス製の直径１００ｍｍの圧縮プローブを使用する。圧縮速度は１ｍｍ／ｍｉｎとし、シート状物の圧縮・開放動作を続けて３回行う。これによりシート状物の塑性変形、弾性変形を確認することが出来る。試験により得られた「応力-ひずみ曲線チャート」から、応力に対する実際のひずみを計算し、以下の式にしたがって塑性変形量と塑性変形率を算出する。
塑性変形量（μｍ）＝Ｔ０−Ｔ１
塑性変形率（％）＝（Ｔ０−Ｔ１）／Ｔ０×１００
上記Ｔ０は、荷重を加える前の銅繊維不織布の厚みであり、
上記Ｔ１は、荷重を加え、解放した後の銅繊維不織布の厚みである。
試験後の試験片の厚みを前述と同様の方法で測定を行い、これを「試験後の厚み」とする。試験後の厚み測定は、試験終了から３時間後に実施した。

（伸び率の測定）（引張強度の測定）
ＪＩＳ Ｐ８１１３に準拠し、試験片の面積を１５ｍｍ×１８０ｍｍとなるように調整し、引張速度３０ｍｍ／ｍｉｎにて、実施例の銅繊維不織布、比較例の銅箔の伸び率、引張強度を測定した。

（プレス試験）
実施例、比較例で準備したシート状物（銅繊維不織布等）の形状追従性、クッション性を以下に示す方法で確認した。
前記シート状物を１００ｍｍ×１５０ｍｍに裁断し、図１２に示すように、上からＳＵＳ板９（厚み１ｍｍ）、弾性体１１（厚み１ｍｍ）、鏡面ＳＵＳ板１０（厚み１ｍｍ）、樹脂板１２（厚み０．９７ｍｍ）、シート状物１３（銅繊維不織布等）、感圧シート１４（厚み０．１８ｍｍ）、鏡面ＳＵＳ板１０（厚み１ｍｍ）、弾性体１１（厚み１ｍｍ）、ＳＵＳ板９（厚み１ｍｍ）の順に重ね合わせて被圧縮体７を形成した。次に、被圧縮体を図１１に示す、電源４及びヒータ５を備えたプレス装置３の固定板６と可動板８の間にセットして、１２０℃、０．５ＭＰａ、２ｍｉｎの条件で熱プレスを施した後、０．５ＭＰａ、３ｍｉｎの条件で水冷プレスを実施した。その後、圧力を開放して、感圧シート１４の変色度合いを観察・評価した。
感圧シート１４は、プレスケール超低圧用（富士フィルム製、２シートタイプ）を使用した。
評価基準は以下の通りである。
◎：圧力を感知していない白色部がほぼ見られない。
○：低感知を示す白色部が若干見受けられるが、面内感圧差が明確ではない。
×：低感知を示す白色部が顕著で、面内感圧差が顕著。
図１３は実施例１、図１４は実施例５、図１５は比較例１のプレス試験後の感圧シートの写真である。

（クラークこわさ試験）
実施例、比較例で準備したシート状物（銅繊維不織布等）の形状追従性をＪＩＳ Ｐ ８１４３：２００９のクラークこわさ試験機法で確認した。

表１に実施例の銅繊維不織布、比較例の銅板の塑性変形、弾性変形の有無、プレス試験結果、クラークこわさ等について示す。
表２に実施例の銅繊維不織布、比較例の銅板の物性値等について示す。

以上、本発明の銅繊維不織布は、実施例に示す通り、プレス試験における結果から面内圧力差を均一にする効果を有しており、クラークこわさ試験機法においても銅箔よりもしなやかさを有していることが判る。すなわち、本発明の銅繊維不織布は、圧縮応力とひずみとの関係において、塑性変形を示す第一の領域と、前記第一の領域よりも圧縮応力が高い領域で現れる、弾性変形を示す第二の領域を有する、又は弾性変形を示す領域を有し、前記弾性変形を示す領域は、変曲部ａよりも前の弾性変形領域、変曲部ａ、変曲部ａよりも後ろの弾性変形領域を有する。これにより、高い形状追従性と適度なクッション性を発揮することができる。

高い形状追従性を有しながらも、クッション性をも有する銅繊維不織布を提供することができる。

１ 銅繊維
２ 結着部
Ａ 塑性変形を示す第一の領域
Ｂ 弾性変形を示す第二の領域（弾性変形を示す領域）
Ｂ１ 変曲部ａよりも前の弾性変形領域
Ｂ２ 変曲部ａよりも後ろの弾性変形領域
ａ 変曲部
３ プレス装置
４ 電源
５ ヒータ
６ 固定板
７ 被圧縮体
８ 可動板
９ ＳＵＳ板
１０ 鏡面ＳＵＳ板
１１ 弾性体
１２ 樹脂板
１３ シート状物
１４ 感圧シート

Claims (10)

1. 銅繊維の平均繊維長が、１ｍｍ〜５０ｍｍの範囲であり、
   前記銅繊維間に結着部を有し、
   圧縮応力とひずみとの関係において、
   塑性変形を示す第一の領域と、
   前記第一の領域よりも圧縮応力が高い領域で現れる、弾性変形を示す第二の領域とを具備し、
   前記銅繊維が、少なくとも円形断面の銅繊維を含む、銅繊維不織布。
2. 銅繊維の平均繊維長が、１ｍｍ〜５０ｍｍの範囲であり、
   前記銅繊維間に結着部を有し、
   圧縮応力とひずみとの関係において、
   塑性変形を示す第一の領域と、
   前記第一の領域よりも圧縮応力が高い領域で現れる、弾性変形を示す第二の領域とを具備する、銅繊維不織布であって、
   前記銅繊維不織布の伸び率が、３％〜２０％の範囲である、銅繊維不織布。
3. 前記弾性変形を示す第二の領域に圧縮応力に対するひずみの変曲部ａを有する、請求項１又は２に記載の銅繊維不織布。
4. 銅繊維の平均繊維長が、１ｍｍ〜５０ｍｍの範囲であり、
   前記銅繊維間に結着部を有し、
   圧縮応力とひずみとの関係において、弾性変形を示す領域を有し、
   前記弾性変形を示す領域は、変曲部ａよりも前の弾性変形領域、変曲部ａ、変曲部ａよりも後ろの弾性変形領域を有し、
   前記銅繊維が、少なくとも円形断面の銅繊維を含む、銅繊維不織布。
5. 銅繊維の平均繊維長が、１ｍｍ〜５０ｍｍの範囲であり、
   前記銅繊維間に結着部を有し、
   圧縮応力とひずみとの関係において、弾性変形を示す領域を有し、
   前記弾性変形を示す領域は、変曲部ａよりも前の弾性変形領域、変曲部ａ、変曲部ａよりも後ろの弾性変形領域を有する、銅繊維不織布であって、
   前記銅繊維不織布の伸び率が、３％〜２０％の範囲である、銅繊維不織布。
6. 前記銅繊維の繊維径が、１８．５μｍ〜５０μｍの範囲である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の銅繊維不織布。
7. 前記銅繊維不織布の厚みが、１４９μｍ〜３３２．８μｍの範囲である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の銅繊維不織布。
8. 前記銅繊維不織布のクラークこわさが、３〜１５の範囲である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の銅繊維不織布。
9. 前記銅繊維不織布の引張強度が、２Ｎ／ｍｍ〜８Ｎ／１０ｍｍの範囲である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の銅繊維不織布。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の銅繊維不織布の製造方法であって、
    銅繊維または銅繊維を主体とする原料を水中に分散させたスラリーから底面付近を除いたスラリーを抄造スラリーとして湿式抄造法で銅繊維不織布を抄紙する抄紙工程と、
    前記抄紙工程により作製された銅繊維不織布に対して、前記銅繊維同士を結着させる前に実施するプレス（加圧）工程と、
    前記銅繊維を焼結により結着させる焼結工程と、
    を有する、銅繊維不織布の製造方法。

Images