JPH02239929A - 金属繊維マツト・ポリマー複合体 - Google Patents

金属繊維マツト・ポリマー複合体

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発明は、任意の方向をもつ金属繊維の不織マットと
、そのようなマットで形成される金属／ポリマー複合体
と、特に熱成形性金属／ポリマー複合体に関する。
発明の背景 さまざまな金属とポリマーの複合体が知られそして多く
のさまざまな応用に使われている。金属／ポリマー複合
体のひとつの重要な用途は電磁波及び電波に対するシー
ルドとしてである。このような電磁波によって電子機器
内にひき起される障害は通常電磁波障害（ＥＭＩ）又は
電波障害（ＲＦＩ）といわれる。（以下まとめてＥＭＩ
という）。ＥＭＩシールドはしばしばＥＭＩ源の周りに
おかれ、放射するＥＭＩを防いで周辺の装置の障害を防
ぐ。又、装置をそれに入ってくる電磁（ＥＭ）波からシ
ールドするために、装置それ自体に有効なＥＭＩシール
ドを備えることもできる。
金属／ポリマー複合体に対するもうひとつの重要な用途
は敏感な電子機器を静電気から保護するためのものであ
る。静電気の蓄積はたとえば表面間の摩擦によって生じ
高電位にまで蓄積されることがある。静電気をもつ表面
に接近又は接触する敏感な電子部品は破壊されたり損害
をうけたりする可能性がある。輸送又は取扱い中におい
て電子部品の静電気からのシールドは、その部品を導電
性金属又は金属／ポリマー容器の中に置き、その金属表
面をどんな静電気でも逃がせるように無電荷にしておく
ことによって達成される。
多くの応用面ではシールドは特定の形状又は構造に熱成
形されることが要求される。熱成形プロセスは材料を加
熱し所望の形状に成形することを含む。例えば、熱成形
はさまざまなタイプの容器やハウジングをつくるのに使
われる。熱成形は通常熱可塑性シートをその軟化点以上
に加熱し、そして真空、空気、又は機械的圧力によって
モールドに対し押しつけることによって達成される。冷
却するとモールドの輪廓が細部まで再現される。
金属はＥＭＩ又は静電気に対し周知の有効なシールドで
ある。金属の連続被覆をもつ金属／ポリマー複合体は既
知である。連続金属被覆は通常、蒸着、スパッタリング
、メッキその他によってつくられる。良好な導電性をえ
るために十分に厚い被覆をもつためには、これらの方法
は時間がががり比較的高価である。金属は又高分子材料
とくらベ重いので、重量が問題になるところでは金属の
量は減らすことが望ましい。
連続金属被覆にかえて、高負荷の、短い、真直ぐな、ス
テーブル金属繊維がＥＭＩシールドに用いられた。この
ようなＥＭＩシールドにおいてはシールドの効果は金属
繊維間の空間寸法に関係する。通常の予測に反し、与え
られた空隙を通過するＥＭＩの量は最も長い寸法をもつ
空隙の長さにより、空隙の総面積にはよらない。例えば
、１　．　　０　ｍｍ　Ｘ　１　．　　０　ｍｍの空隙
（面積１．０ｍｍ”）は３．０ｍｍＸ０．０５ｍｍの空
隙（面積０．１５ｍｍ２）よりも、その面積１．０ｍｍ
　　は０．１５ｍｍ２の空隙面積の６倍より大きいにも
拘らずＥＭＩの通過は少いと信じられている。このこと
は時として“スロット効果”といわれる。
従ってマット部材の間のような極めて薄い空隙であって
も、空隙又は開孔が実質的に長くっなかった寸法をもつ
場合は排除されなければならない。
この目的を達成するためには、ＥＭＩシールドの囲い面
は導電性被覆を含むことが望ましい。囲いは、シールド
囲いの隣接表面の上に導電性表面を備えることにより、
隣接する囲い部分（例えば箱と箱の蓋）の間の薄いクラ
ックを残すことなしに有効にシールが可能である。この
理由でバルクポリマーに対し押出され又は積層される金
属の繊維、粒子又はフレークは、ポリマー全体に亘って
明確にシール表面を含むところまで金属が分布されなけ
れば最適有効とはならない。
ＥＭＩシールドの効果は又ポリマー又はポリマー被覆の
総括電気伝導率に直接関係する。即ち高い電気伝導率は
より良好なＥＭＩシールドを与える。導電性繊維をポリ
マーに混ぜるか又はこのような繊維の被覆を形成するこ
とによって電気伝導性が得られる場合は、総括電気伝導
率は個々の繊維の導電率と繊維間の接触の量による。短
いステープルファイバーは繊維間の十分な接触を得るた
めには、高いバルク負荷を要求し、又は被覆に対しては
高い表面濃度を要求する。接触の数は熱成形プロセスの
間に有意に減少してＥＭＩシールドの効果を減少する。
電気伝導率は繊維間の圧接又はシンター結合によって高
めることができるが、溶接された繊維マットの総合的な
可撓性及び延性はそれにより減少する。シンター又は他
の方法により接合された金属繊維／ポリマー複合体シー
トは、熱成形の応力が繊維間の接合を破壊するのに十分
であり繊維を相互にスリップさせることなしには、熱成
形能力を失う。しかし繊維間の接合が破壊されると、複
合体の電気伝導率及びＥＭＩ又は静電気シールド性能は
激烈に減少する。
電気伝導率は、連続した電気伝導率を維持するために繊
維一繊維接触が少くてすむ長い繊維を使うことによって
高められる。しかし金属繊維はそれらが固体の状態に於
で、熱成形性ポリマーに対し用いられる条件下では、伸
びるとしても少ししか伸びない。従って、繊維は熱成形
の間に破断しないためにはポリマーに対し相対的にスリ
ップしなければならない。カール繊維はそれらが固体の
状態において、真直ぐになることによる若干の歪で適応
するが、ポリマーマトリックスの変形の間にその繊維が
変形するとき尚ポリマーマトリックスに対し相対的な繊
維のスリップ部分がある。このスリップの正味の効果で
複合体のプラスチックの流動に対し必要な熱成形応力が
劇的に増加する。
更に凹面又は隅部において繊維が表面から飛び出すかも
しれない。
従ってここには、導電性被覆として用いられる薄い金属
／ポリマー複合体、導電性被覆に対し高率の電気伝導性
を与える金属繊維を含む複合体のニーズがある。ＥＭＩ
シールドに対しては被覆はＥＭ放射が被覆から洩れない
ように、空隙特に長い狭い空隙のないように、すべての
平面の方向において金属繊維の均一な覆いをもつであろ
う。そこには又、透過性であるために十分な空隙をもつ
細い金属繊維のマットを含む導電性被覆で、その被覆が
静電気シールドを提供するものに対するニーズがある。
そこには又電気的導通性又は、ＥＭＩ又は静電気シール
ド性能の低下なしに熱成形できるような金属／ポリマー
複合体のニーズがある。
そこには又更に、ＥＭ■シールドとして使われる高分子
基板にシンター及び／又は着床することが可能なランダ
ムに配列された細い金属ストランドの不織金属マットを
つくる経済的で簡単な方法のニーズがある。それは又金
属ストランドがカールしていて、絡んだ自己支持ウエブ
であることが望ましいかもしれない。
発明の要約 この発明は高分子基板とそれに着床する任意の方向をも
つ金属繊維のシンターマットを含む金属／ポリマー複合
体であって、その繊維が実質的に円形断面で約１０から
２００μｍの直径をもつものを提供する。高分子基板は
通常一対の平面をもつ薄い、可撓性シ一ト状材料である
。高分子基板は好ましくは熱成形可能である。もし熱成
形性が望ましい場合は金属は高分子基板の熱成形温度よ
り低い融点をもつであろう。この発明の熱成形可能な金
属／ポリマー複合体はその最初の寸法の少くとも２０％
、しばしば少くとも２００％の伸びを、少くともある部
分において電気的導通又はＥＭＩシールド性能の低下な
しに延伸することができる。
この発明はまた以下のステップを含む、細い、任意の方
向性をもつ金属ストランドの絡まった不織マットの製造
方法も提供する。
ａ）　　１又はそれ以上のオリフィスから大気中に溶融
金属の細流を噴出する。
ｂ）少くとも１つの溶融金属流を金属ストランドとして
大気中において固める。
Ｃ）　固った金属ストランドを支持体上に集めて金属ス
トランドの任意の交差パターンをもつ不織マットを形成
する。ルーズマットは金属の融点より低い温度に加熱さ
れた２つのローラーの間を通して、金属ストランドをそ
の交差点において互にシンターし、シンターマットを形
成することができる。もし繊維が曲りくねった又はカー
ルした形態であることが望ましければ、繊維は直線とカ
ールとの転移圧力Ｐｃより高い圧力でオリフィスから噴
出される。
別法として、任意の方向性をもった金属ストランドは直
接高分子基板上に集めることができる。
不織マットと基板は加熱ローラーの間を通され、同時に
基板への着床と金属ストランド相互のその交差点におけ
るシンターが行われる。又、シンターマットは別に形成
されて高分子基板に金属の融点以下の温度で積層するこ
ともできるが、金属マットがポリマーの表面に着床する
のに十分な温度と圧力においてである。金属マットは又
薄いシート状の高分子基板の両平面につけることもでき
る。
ここに用いられるように、“シンター”は２つの金属が
２つの金属の融点以下の温度で相互に結合することを意
味する。
発明の詳細な説明 この発明は細い金属ストランドを含む、ランダムの不織
金属マットの製造方法を提供する。ルーズ金属繊維は金
属マットを加熱ローラーの間を通すことによってそれら
の交差点でシンターされシンター金属マットを形成する
。この発明は又高分子基板に着床する１つ又はそれ以上
のシンターマットを含む金属／ポリマー複合体をも提供
する。
このような金属／ポリマー複合体はＥＭＩシールドに有
用で、好ましくは熱成形可能である。
第１図には平均繊維長さｃｍ対ノズル圧力のプロットが
示される。熔融金属は、内径（１，　Ｄ）が８０μｍで
水平から下向に１２°傾けて保持されたオリフィスを通
して噴出される。第１図に示すようにノズル圧力が増加
するに従って形成される直線繊維の長さは急速に増加し
、５　９　ｋＰａより低いところで連続繊維を形成する
。圧力を増加すると、長いカールした又は曲りくねった
繊維が１３８　ｋＰａの転移圧力Ｐｃにおいて形成しは
じめる。
Ｐｃはシステムのプロセスパラメータによって大きく変
るであろう。例えば、ＰＣは使用する金属、大気の周囲
温度、オリフィスの寸法及びその他の要因によって変わ
るであろう。
第２図に示すように、ジェットの角度は直線とカールが
生じる転移圧力を決定するのに重要である。第２図に示
すようにジェットの角度が水平から下方に向って増加す
るとこの発明のカール繊維を製造するのに必要な圧力も
又増加する。
第４図にはこの発明のルーズマットを描く写真が示され
る。第４図に示されるルーズマットの繊維は複数のオリ
フィスからＰｃ以下の圧力で金属を噴き出すことによっ
て形成される直線の繊維である。第４図に示すマットの
繊維は５８重量％のビスマスと４２重量％のスズとの合
金を５０μｍの直径をもつオリフィスから１　０　０　
ｋＰａの圧力で噴出して形成された。
第３図にはこの発明の絡まったマットを描いた写真が示
される。第３図に示す繊維は、複数のオリフィスからＰ
ｃ以上の圧力で噴出され乍ら自然に任意に曲りくねった
りカールしたものである。第３図に示す繊維は第４図に
記載したのと同じビスマスースズー合金を５０μｍの直
径をもつ複数のオリフィスから２　０　０　ｋＰａの圧
力で噴出して形成された。
第５図にはこの発明の金属／ポリマー複合体の図式的断
面が示されている。金属／ポリマー複合体１０は平面１
４及び１６をもつシート状の高分子基板１２をもつこと
が示されている。平面１４に着床しているのは交差点２
０で相互にシンターされた個々の繊維１９を含む金属繊
維のシンターマット１８である。
第６図にはこの発明の金属／ポリマー複合体の図式的断
面が示されている。複合体３０は平面３４及び３６をも
つ高分子基板３２を含む。面３４及び３６に着床してい
るのはシンター金属マット３８及び３９である。金属マ
ット３８及び３９はおのおの交差点４２及び４３で相互
にシンターした個々の繊維４０及び４１の複数をそれぞ
れ含む。
第７図にはこの発明の金属／ポリマー複合体の図式的断
面が示されている。金属／ポリマー複合体５０は高分子
着床層５２、第２の高分子層５４及び任意の第３の高分
子層５６を含む。高分子層５２は平面５８及び６０をも
つ。面５８に着床しているのはシンター金属マット６２
である。第２の高分子層５４は表面６０を第３の高分子
層５６に対し接着する。シンター金属マット６２は交差
点６４でシンターした個々の繊維６３を含む。
ポリマー 任意の方向性をもつ金属繊維のマットと共に用いられる
高分子の着床層は、金属／ポリマー複合体の最終用途の
希望によって広範囲の高分子材料の種類から選ぶことが
できる。高分子着床層は通常一対の平面をもつ薄いシー
ト状の材料である。
高分子着床層は又不織の又は織られた高分子繊維又はそ
の他の形態の高分子材料も含むことができる。着床層は
又セラミック、ガラス、金属又は他のポリマーのような
その他の材料の上に供給される高分子層を含むこともで
きる。
高分子基板はポリマーにマットを着床することによって
金属繊維マットに容易に着くことが好ましい。金属繊維
マットは高分子基板に、高分子基板を軟化条件まで加熱
しマットと基板とを共に積層するような方法で着床され
る。マットは好ましくは高分子シートに部分的に着床さ
れ表面からせり出した露出金属が残される。露出金属は
高分子基板上に導電面を提供する。
高分子基板は好ましくは熱成形可能である。広範囲の高
分子シート材料が熱成形可能である。熱成形に有用なシ
ート材料は通常顕著な溶融強度をもつ。シート材料の強
度は低圧で成形することを可能にし同時に過度の垂れ下
りを防止するであろう。他の望ましい性質は冷却時の少
い縮みと広い熱成形温度範囲である。その他の大部分の
性質は最終用途と最終製品に必要な性質によって決定さ
れる。
好適な熱成形可能のシート材料は以下を含む。
ボリスチレン特に耐衝撃性ボリスチレン；酢酸セルロー
ス，酢酸酪酸セルロース（ｃＡＢ），及びプロピオン酸
セルロースのようなセルロース材料；アクリロニトリル
ブテネートスチレンポリマー（ＡＢＳ）；高密度ポリエ
チレン，低密度ポリエチレン，エチレンブテン共重合体
，酢酸エチレンビニル共重合体，ポリプロピレン，及び
ポリプロピレン共重合体のようなオレフィンポリマー；
ボリ（メチルメタクリレート），メチルメタクリレート
アクリルニトリル共重合体（アメリカンシアナミド社製
のＸＴポリマーのような），及びアクリル変成ポリ（塩
化ビニル）（ロームアンドノ１一ス社から市販されてい
るＫｙｄｅｘのような）を含むメチルメタクリレートポ
リマー；ポリカーボネート；ボリ（塩化ビニル　コ　酢
酸ビニル），ポリ（塩化ビニル）を含む塩化ビニルポリ
マー；ポリスルホン；及びポリアミド。
熱成形プロセスは加熱基板を引き伸ばすであろう。例え
ば少くとも５０％まで、又しばしばその最初の寸法の少
くとも２００％まで、高分子シートを少くとも部分的に
引き伸ばす。例えば基板の延伸は平面におけるより隅部
周辺においてより大きい。
金属／ポリマー複合体の熱成形を電気導通性又はＭＥＩ
シールド性能を低下させないで行うために、金属の融点
は高分子基板の熱成形温度以下でなければならない。特
定のポリマーの熱成形温度はひとつの温度、又は温度の
範囲であり、それは当業者により決定され、又しばしば
製造者の製品文献により暗示される。
熱成形性を要しないところでは更に広範囲のポリマーを
用いることができる。
熱成形可能な基板であり、それがその特定の高分子基板
に金属マットを着床する場合に容易にシンター金属マッ
トに接着しない基板を含む有用な望ましい高分子基板が
ある。このような場合には金属が接着し易い別の高分子
基板を着床層として使うことができる。もし着床層が容
易に望ましい高分子基板に接着しない場合は、第２の高
分子層又は連絡層を、シンター金属マット／高分子着床
層複合体を望ましい高分子基板又は層に接着又は結合す
るために使うことができる。第２の高分子層又は連絡層
は又シンター金属マット／高分子着床層複合体を金属、
ガラス、又はセラミック材料のような非高分子基板に結
合するのにも用いることができる。
第２の高分子層又は連絡層として有用な材料は以下を含
む。ポリ（エチレンアクリレート），ポリ（エチレンメ
タクリレート），ポリ（エチレン酢酸ビニル），ポリ（
エチレンビニルアルコール）のようなポリエチレンの共
重合体；ボリ（プロピレンアクリレート）のようなポリ
プロピレンのグラフトポリマー；ポリ（プロピレン無水
マレイン酸）；官能性ポリエチレン（ポリエチレンの骨
格にとり込まれた官能性グループ）；アイオノマー樹脂
；１，４ブタンジオール及びテレフタル酸及び／又はイ
ソフタル酸，アジピン酸又はセバチン酸をベースとする
ような共重合エステル；熱可塑性ポリウレタン；ポリ　
（スチレンブタジエン），ポリ（スチレンイソブレン）
，ポリ　（スチレンエチレンブチレン），のようなジブ
ロツク，トリブロック，又はスターブロック共重合体を
含むブロック共重合体：及びポリ（ブタジエンニトリル
）共重合体。
金属 広範囲の金属が使用できる。熱成形性が望まれるところ
ではポリマーの熱成形温度より低い融点をもつ金属が用
いられる。熱成形中に金属は溶融し高分子基板に沿って
曲げられる。それが引き伸ばされる場合は溶融金属スト
ランドは連続性を、そしてその結果導電性を保つ。
金属／ポリマー系及びプロセスのパラメータによって、
高分子基板に対する総括的な繊維の形状及び繊維の位置
は、基板面において２つの直交軸線にそって測定して２
００％を超す基板の２軸方向の歪に順応することができ
る。溶融状態の金属は隣接する基板に従って流動するこ
とができるので、従って繊維に接するポリマー面との相
対的な繊維の滑りはない。繊維一繊維の接触はそのまま
残り、互に溶融し導電性は改善される。金属／ポリマー
系及びプロセスの条件によるある限界以上の歪において
は溶融金属繊維表面の表面張力が金属にその繊維中に電
気的導通の低下を伴うビードアップ（ｂｅａｄ　ｕｐ　
）を生じさせる。
この発明の複合体に用いて好ましい金属の例として、ス
ズ、鉛、ビスマス、カドミウム、インジウム、ガリウム
、それらの混合物、及び亜鉛、アルミニウム、銅、銀、
金、ニッケル、コバルト、及び鉄から成るグループから
選ばれた高融点を持つ金属を含有する合金を含むそれら
との合金とを含む。
金属又は合金は好ましくは実質的に純粋な形で用いられ
る。例えば金属インキ、又はその他の充填材又は添加剤
中に見られる高分子バインダーを含むことは不必要で又
しばしば望ましくない。金属は毛細管又は注射針のよう
な細いオリフィスを通して溶融状態で噴出される。従っ
て金属は典型的な金属の細噴流の流れを妨害したりでな
ければ邪魔したりする可能性のある物質を含まないこと
が好ましい。
方法 この発明は、一般的に高分子基板とそれに着床した任意
の方向性をもつ金属ストランドのシンターマットを含み
、そのストランドは実質的に円形断面で約１０から２０
０μｍの直径を持つ、金属／ポリマー複合体の製造方法
を提供する。高分子基板は通常薄い可撓性の、シート状
の材料で、そして好ましくは熱成形可能である。シンタ
ー金属マットを着床した高分子基板は、別の高分子基板
又は非高分子基板に連絡層として用いられる付加的高分
子層の手段により結合又は接着することができる。
この発明の方法は一般的な項目として以下を含む。（ａ
）細い金属ストランドの形成、（ｈ）細い金属ストラン
ドを任意の方向性をもつ形態で集める、（ｃ）任意の方
向性を持つ金属ストランドのシンタ、及び（［１）任意
に、細い金属ストランドのシンターマットを高分子基板
に着床する。ステップ（ｃ）及び（ｄ）は同時に行うこ
とができる。
金属ストランドは、開放面のような面上に集められ、そ
して加熱ローラの間を加圧下で通され細い金属繊維のシ
ンターマットが形成される。シンター後金属マットは高
分子基板に積層されこの発明の金属／ポリマー複合体が
形成される。別法として金属ストランド又は繊維は直接
高分子基板面に集めてもよい。高分子基板と任意の方向
性をもった金属ストランドのルーズマットはついで加熱
ローラの間を加圧下で通され、同時の金属ストランドの
シンターと高分子基板面へのそれらの着床が行われる。
金属繊維はカール又は曲りくねった性質であり、それら
が集められたとき絡まりが増すことが望ましい。集めら
れたとき絡まったマットは実質的に集積体である。即ち
ひとつのウェブとして取り扱うことができる。
絡まった又はルーズのマットは２つの加熱ローラの間を
金属の融点以下の温度で通されシンターマットが形成さ
れる。金属ストランドはその交差点で互にシンターされ
る。シンターマットは通常自己支持性で可撓性がありそ
して多くの最終用途に有用である。絡まったマットは約
０．５ｃｍから３．０ｃｍの嵩のある厚さをもっであろ
う。シンターマットは約５０−４００μｍのゲージ厚を
もつ。
この発明は、円形断面で約１０−２００μｍ１好ましく
は２５−１００μｍの直径をもつ金属繊維の簡単で経済
的な製造方法を提供する。これらの繊維は通常は直線で
、又は一定のプロセスパラメータによって極端にカール
している。
この発明は以下の制約されない実施例によって更に例示
されるであろう。
実施例　１ この発明の金属繊維マットが以下に従ってっくられた。
１４ｍｍＸ４５ｃｍの石英管の一端が加熱され引張られ
て閉じた毛細管が形成された。閉じた毛細管は注意深＜
＃４００グリット研磨紙を用いて８０μｍの内径（１．
　Ｄ．　）をもつ孔が開くまで磨られた。その管はＳｙ
ｂ＋ｏｎ／Ｔｈｅ＋ｍｏｌｙｎｅ製の抵抗加熱テープが
巻かれついで約２００℃まで加熱された。管の加熱後、
７５重量％のスズと２５重量％のビスマスの溶融合金（
２５０°Ｃ）３００グラムが管に注ぎ込まれ、管はその
ノズル末端を下向きに向けておかれた。上端は閉じられ
アルゴンガスを用いて２　０　７　ｋＰａまで加圧され
た。熔融金属ジェットが形成され、それはノズル端から
ほぼ１ｍのところで固った。得られた金属繊維は一片の
厚紙の上に集められ、厚紙は絡まったカールした繊維で
１．２５ｃｍの厚さに均一に覆われた。絡まった繊維マ
ットはついで１３５℃まで加熱された２つの１５ｃｍ径
Ｘ　３　０　ｃｍ巾のロールをもつラミネータに送られ
た。ラミネータロールは２ｒｐｍで回され１．　　５ｃ
ｍ／ｓｅｃの表面速度が与えられた。
上側のローラはゴムの外被をもち一方下側のロールは鋼
製であった。２つのロールは約９００ニュートンの総力
で共に加圧された。金属繊維はどちらのローラにも固着
せずただ１回の通過が自己支持のシンターマットの形成
に必要であった。マットは２２ｃｍＸ３０ｃｍで８．３
ｇの重さであった。
実施例　２ この発明の金属／ポリマー複合体が以下に従ってつくら
れた。１４ｍｍＸ９２ｃｍの石英ガラス管の中央点が酸
素一アセチレントーチを用いて加熱されついで引張られ
て切り離され、内径が閉じられた毛細管の方向にテーパ
状に縮径した端部をそれぞれもつほぼ同じ長さの２つの
管がつくられた。
ひとつの管の毛細管の端はついで＃４００グリット研磨
紙で毛細管が７０μｍ　（１．　Ｄ．　）の開口オリフ
ィスをもつまで磨ることによって注意深く開孔された。
管はついで抵抗加熱テープ（Ｔｈｅｒｍｏｌｙｎｅ社製
）で巻かれ約２００℃まで電気加熱された。管はオリフ
ィス端を下にして垂直に据えられ、５５重量％のビスマ
ス、３９重量％のスズ、及び６重量％の亜鉛の溶融合金
（２００゜Ｃ）３００ｇが管の上端に注ぎ込まれた。管
の上端はアルゴンガスの流れるゴムホースに巻込まれ次
いでクランプされて２　０　０　ｋＰａまで加圧された
。溶融金属のジェットが管の毛細管の端で形成され管の
約１ｍ下で固化し金属繊維を形成した。金属繊維は２　
０ｃｍＸ　３　０ｃｍＸ　５　０　０　ｐｍ厚のＫｏｄ
ａｋ製のＰＥＴＧ，共重合エステル６７６３の平らなシ
ート上に集められた。ＰＥＴＧシ一トは金属繊維が均一
な厚さにつくように繊維流の下で前後左右に動かされた
。異った金属繊維厚の７つのサンプルが集められた。
サンプルは１３０°Ｃまで加熱されたロールをもつラミ
ネータを通して熱転圧された。ラミネー夕は１５ｃｍ径
Ｘ４１ｃｍのロールをもち、ロールの表面速度ｌｍ／ｍ
ｉｎで運転されほぼ２０００ニュートンの力でロールが
加圧された。ＰＥＴＧがロールに固着しないようにする
ために、ロールは積層に先立って２５μｍ厚のポリイミ
ドのシート（ＤｕＰｏｎｔ社製Ｋａｐｌｏｎ　Ｈ　　フ
イルム）で被覆された。
積層中に金属繊維はＰＥＴＧシ一トの表面に着床した。
サンプルは３００℃の炉中で熱成形の直前に８０秒間加
熱された。但しサンプル７は金属繊維の密度が高いので
１２０秒間加熱された。金属繊維はサンプル＃４を除き
モールドから離れた外側におかれた。サンプルは雄モー
ルドを用いて熱成形され、サンプルに１　０　ｃｍ　Ｘ
　１　２　ｃｍ　Ｘ　２　ｃｍ深さの角形のくぼみが形
成され、それはＰＥＴＧをモールドの隅部で２つの平面
方向に少くとも２００％引き伸ばした。熱成形サンプル
はついでＥＭＩシールド性能をＡＳＴＭテストＥＳ７−
８３と同じ方法に従ってテストされた。結果は表１に要
約される。
実施例　３ この発明の複合体が以下に従ってつくられた。
５７重量％のビスマスと４３重量％のスズの溶融合金（
２５０℃）約３００ｇが実施例１で用いられたのと同じ
石英管に注ぎ込まれた。但しオリフィスは５０μｍ　（
Ｉ．Ｄ，　）であった。管は２７５　ｋＰＡに加圧され
得られた繊維は１枚の厚紙の上に集められた。これらの
条件下では繊維はカールしていて互に絡り合う傾向があ
ったので、少くとも１　ｃｍの厚さに厚紙の表面に集め
られた時には得られたマットの強度はそのままでマット
の集積をくずさないでラミネー夕に滑り込ませることが
できるのに十分の強度をもっていた。
１　ｃｍ厚、約２　０　ｃｍ　Ｘ　３　０　ｃｍのマッ
トは実施例１で用いられたのと同じ条件下でラミネー夕
の加熱ロールに送られた。ラミネータを出たあとマット
は平らで破損することなく容易に取扱いできる十分な強
度をもっていた。そのマットはついで同じ寸法の５００
μｍ厚の１枚のＰＥＴＧＯ上におかれ同じ条件で熱転圧
された。実施例２のように、２５μｍ厚のポリイミドが
ＰＥＴＧがロールに固着しないように熱ロールにおかれ
た。
サンプルは２　．　　５　ａｍ　Ｘ　２　．　　５　ｃ
ｍ　Ｘ　１　ｃｍのポケットをもつ雌型成形ダイを用い
て真空成形された。
ＰＥＴＧサンプルは炉内で２５秒間２９０℃で加熱され
そして金属繊維をもつ面を成形ダイの反対側にして熱成
形された。得られたサンプルは、ＰＥＴＧ／金属繊維複
合体が２００％以上延伸した部分を含めてその表面に連
続の金属繊維ネットワークをもっていた。
実施例　４ 金属／ポリマー複合体が以下に従って調製された。合金
繊維（５８重量％のビスマス、４２重量％のスズ、約７
５μｍの直径）が３つの別々の条件を用いてつくられた
。第１バッチは７５μｍノズルと４　２　０　ｋＰａの
圧力を用いてつくられ比較的短いカールした繊維を含ん
だ。第２は同じノズルで１　４　５　ｋＰａの圧力を用
い極めて長い直線繊維を含んだ。第３バッチは、１１０
ｋＰａの金属ジェットをノズルから７６ｃｍ離れたアル
ミニウム箔で、又３　４　５　ｋＰａでノズルから９９
ｃｍ離れたアルミニウム箔ではね返すことによってつく
られた短い繊維で構成された。
イーストマンコダック製のＫｏｄａｒ　ＰＥＴＧ共重合
エステルの乾燥ペレットが、両者ともＤｕＰｏ＋ｒｔ製
のＢｙｎｅｌ　ＣＸＡ　　１　０　２　５及びＣＸＡ　
　３１０１の混合物と共に押出し成形され０．５から０
．７５ｍｍの厚さのフィルムが形成されそのうち約０．
２５から０．３７５ｍｍがＰＥＴＧであった。
上記３つのバッチのそれぞれから低融点合金繊維が、共
押出されたフィルムのいくつかのピース（約１５ｃｍＸ
７５ｃｍ）のＰＥＴＧ面に手作業で均一に分布された。
異ったバッチの合金繊維はひとのフィルム上では混合さ
れなかった。金属繊維の含量は平方メートル当り約２０
０から６００グラムの範囲であった。金属繊維は、上側
と下側の圧盤が１４０℃である圧盤プレス中で最高圧力
８９６　ｋＰａで、共押出しされたフィルムのＰＥＴＧ
表面に圧入された。圧力は８　９　６　ｋＰａに達した
あと取り除かれた（約１５秒間）。
冷却後、合金繊維を着床した共押出しフィルムは、ポリ
　（アクリロニトリルブタジエンスチレン）（ＡＢＳ）
、ボリカーボネート（ＰＣ）、ポリ（塩化ビニル）（ｐ
ｖｃ）及びポリプロピレン（ｐ　ｐ）の１．５ｍｍ厚の
基板に金属繊維層を外側にしてつけられ、そしてＢｙｎ
ｅｌ　Ｃ　Ｘ　Ａ混合物層が次に基板につけられた。接
着は基板とフィルムをゴムロールの手回しラミネー夕に
送ることによって完了し、その間Ｂｙｎｅｌ層がロール
に入り基板に接触したときに手持ちのヒートガンでＢｙ
ｎｅｌ層に熱を加えた。その温度はＢｙｎｅｌ層が粘ば
っく程度であった。
ＰＰ．ＡＢＳ，ＰＣ又はＰＶＣ，　Ｂｙｎｅｌ層、ＰＥ
ＴＧ層及びＰＥＴＧ層に着床した任意に配列された金属
繊維とを含む複合体はついで１０ｃｍｘ１　２　ｃｍ　
Ｘ　２　ａｍ高の雄モールドを用いて熱成形された。金
属繊維はモールドの次の内側面におかれた。
熱成形サンプルは、ＡＳＴＭテストＥＳ７−８３と同様
の方法に従って電磁気シールド性能がテストされた。結
果は表２に要約される。
【図面の簡単な説明】
第１図は平均繊維長さ口対ノズルの圧力のプロットであ
る。 第２図はジェット角度対繊維の直線とカールとの間の転
移を示す圧力のプロットである。 第３図はこの発明のルーズマットにおける繊維の形状を
描く写真である。 第４図はこの発明のルーズマットにおける繊維の形状を
描く写真である。 第５図はこの発明の金属／ポリマー複合体の図式的断面
である。 第６図はこの発明の金属／ポリマー複合体の図式的断面
である。 第７図はこの発明の金属／ポリマー複合体の図式的断面
である。

Claims (33)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）高分子基板とそれに着床されたシンターされた金
    属マットを含む金属／ポリマー複合体であって、前述の
    マットが交差点においてシンターされた細い任意の方向
    性をもつ複数の金属ファイバーを含み、前述のファイバ
    ーが実質的に円形断面と約１０−２００μｍの直径をも
    つもの。
  2. （２）請求項（１）に記載の複合体であって、前述の基
    板が第１と第２の平面をもつ薄いシート状であり、前述
    のマットが前述の第１面から突出していてそれによって
    導電性の面を提供することを特徴とするもの。
  3. （３）請求項（１）に記載の複合体であって、前述の複
    合体が熱成形可能で、前述の金属繊維が前述の高分子基
    板の熱成形温度より低い融点をもつことを特徴とするも
    の。
  4. （４）請求項（３）に記載の複合体であって、前述の金
    属がスズ、鉛、ビスマス、カドミウム、インジウム、ガ
    リウム、それらの混合物とからなるグループと、そして
    亜鉛、アルミニウム、銅、銀、金、ニッケル、コバルト
    及び鉄からなるグループから選ばれるひとつ又はそれ以
    上の金属を含む前述の金属との合金とから選ばれること
    を特徴とするもの。
  5. （５）請求項（２）に記載の複合体であって、前述の第
    ２の平面上に着床した第２のシンターされた金属マット
    を更に含み、前述の第２のマットが前述の第２面からか
    ら突出し、それによって第２の導電面を提供することを
    特徴とするもの。
  6. （６）請求項（１）に記載の複合体であって、前述の繊
    維が約２５−１００μｍの直径をもつことを特徴とする
    もの。
  7. （７）ａ）１枚の第１のシート状高分子層、ｂ）第２の
    シート状高分子層に着床したシンターされた金属マット
    であって、前述のマットが交差点においてシンターされ
    た細い任意の方向性をもつ金属繊維を含み、前述の繊維
    が実質的に円形断面で約１０−２００μｍの直径をもつ
    ものを含む、 金属／ポリマー複合体であって、 ここに前述の第１の高分子層が前述の第２の高分子層に
    接着されることを特徴とするもの。
  8. （８）請求項（７）に記載の複合体であって、前述のシ
    ンターされた金属マットの一部分が前述の第２のシート
    状の高分子層から突出し、それによって導電面を提供す
    ることを特徴とするもの。
  9. （９）請求項（７）に記載の複合体であって、前述の複
    合体が熱成形可能で、前述の金属繊維が前述の第１及び
    第２の層の熱成形温度より低い融点をもつことを特徴と
    するもの。
  10. （１０）ａ）第１のシート状高分子層 ｂ）第２のシート状高分子層 ｃ）第３のシート状高分子層に着床したシンターされた
    金属マットで、前述のマットが交差点においてシンター
    された細い、任意の方向性をもつ複数の金属繊維を含み
    、前述の繊維が実質的に円形断面で約１０−２００μｍ
    の直径をもつものを含む、 金属／ポリマー複合体であって、 ここに前述の第２のシート状高分子層が前述の第１と第
    ３の層の間におかれ、前述のシンターされた金属マット
    を着床した前述の第３層を第１層に対し接着することを
    特徴とするとするもの。
  11. （１１）請求項（１０）に記載の複合体であって、前述
    のシンターされた金属マットの一部分が前述の第３のシ
    ート状高分子層から突出し、それによって導電面を提供
    することを特徴とするもの。
  12. （１２）請求項（１０）に記載の複合体であって、前述
    の第２の高分子層が、エチレン、ビニルアクリレート、
    酢酸ビニル、ビニルアルコール、プロピレン、無水マレ
    イン酸、スチレン−ブタジエン、イソプレン、及びブチ
    レンよりなるグループから選ばれたモノマーユニットか
    ら誘導されるホモポリマー、共重合体又はオリゴポリマ
    ーを含むことを特徴とするもの。
  13. （１３）任意の方向性をもつ金属繊維の絡まったマット
    であって、前述の繊維が実質的に円形断面で約１０−２
    ００μｍの直径をもつもの。
  14. （１４）請求項（１３）に記載のマットであって、前述
    の繊維が任意に曲りくねっていることを特徴とするもの
    。
  15. （１５）以下のステップを含む細い、任意の方向性をも
    つ金属ストランドの絡まった不織マットの製造方法。 （ａ）少くともひとつのオリフィスから少くともひとつ
    の溶融金属の細流を大気中に噴出する。 （ｂ）前述の少くともひとつの細流を大気中において実
    質的に円形断面で約１０−２００μｍの直径をもつ金属
    ストランドとして固まらせる。 （ｃ）前述の固った金属ストランドを支持体の上に集め
    金属ストランドの任意に交差したパターンのルーズマッ
    トを形成する。
  16. （１６）請求項（１５）に記載の方法であって、前述の
    溶融金属がオリフィスからＰｃより高い圧力で噴出し、
    それによって絡まったマットとして集められた任意に曲
    りくねった金属ストランドを形成することを特徴とする
    方法。
  17. （１７）請求項（１５）に記載の方法であって、前述の
    絡まったマットを加熱ローラの間を金属の融点以下の温
    度で通すステップを更に含み、それによって金属ストラ
    ンドをその交差点において互にシンターし、シンターマ
    ットを形成することを特徴とする方法。
  18. （１８）請求項（１５）に記載の方法であって、前述の
    支持体が耐熱材料を含む開放面であることを特徴とする
    方法。
  19. （１９）請求項（１５）に記載の方法であって、前述の
    ストランドが約２５−１００μｍの直径をもつことを特
    徴とする方法。
  20. （２０）請求項（１７）に記載の方法であって、前述の
    シンターマットが約５０−４００μｍのゲージ厚をもつ
    ことを特徴とする方法。
  21. （２１）請求項（１５）に記載の方法であって、前述の
    絡まったマットが約０．５ｃｍから約３．０ｃｍの平均
    厚さをもつことを特徴とする方法。
  22. （２２）請求項（１５）に記載の方法であって、前述の
    金属がスズ、鉛、ビスマス、カドミウム、インジウム、
    ガリウム、それらの混合物からなるグループと、そして
    亜鉛、アルミニウム、銅、銀、金、ニッケル、コバルト
    、及び鉄からなる金属のひとつ又はそれ以上を含む前述
    の金属との合金とから選ばれることを特徴とする方法。
  23. （２３）以下のステップを含む金属／ポリマー複合体の
    形成方法。 （ａ）高分子基板を用意する。そして （ｂ）溶融金属の少くともひとつの細流を少くともひと
    つのオリフィスから大気中に噴出する。 （ｃ）前述の少くともひとつの流れを複数の金属ストラ
    ンドとして大気中で前述の基板の上で固める。 （ｄ）前述の固化した金属ストランドを基板の上に金属
    ストランドの任意に交差したパターンのルーズマットと
    して集める。 （ｅ）基板とマットを加熱ローラの間を加圧下で前述の
    金属の融点以下の温度で通すことによって、ルーズマッ
    トを基板に着床させそして同時に金属ストランドをその
    交差点において互にシンターさせる。
  24. （２４）請求項（２３）に記載の方法であって、前述の
    溶融金属が前述の少くともひとつのオリフィスからＰｃ
    以上の圧力で噴出することを特徴とする方法。
  25. （２５）請求項（２３）に記載の方法であって、前述の
    基板が熱成形性ポリマーであり、前述の金属が前述の高
    分子基板の熱成形温度より低い融点をもつことを特徴と
    する方法。
  26. （２６）請求項（２３）に記載の方法であって、前述の
    ストランドが約１０−２００μｍの直径をもつことを特
    徴とする方法。
  27. （２７）請求項（２６）に記載の方法であって、前述の
    ストランドが約２５−１００μｍの直径をもつことを特
    徴とする方法。
  28. （２８）請求項（２３）に記載の方法であって、前述の
    金属がスズ、鉛、ビスマス、カドミウム、インジウム、
    ガリウム、それらの混合物からなるグループと、そして
    亜鉛、アルミニウム、銅、銀、金、ニッケル、コバルト
    、及び鉄から選ばれたひとつ又はそれ以上の金属を含む
    前述の金属との合金とから選ばれることを特徴とする方
    法。
  29. （２９）請求項（２５）に記載の方法であって、更に前
    述の複合体の熱成形のステップを含むことを特徴とする
    方法。
  30. （３０）請求項（２９）に記載の方法であって、前述の
    複合体がある部分において熱成形中に本質的な電磁気的
    シールド性能を失うことなしにひとつの方向に少くとも
    ２０％延伸することを特徴とする方法。
  31. （３１）請求項（２９）に記載の方法であって、前述の
    複合体がある部分において熱成形中に本質的な電磁気的
    シールド性能を失うことなしにふたつ以上の方向に少く
    とも２０％延伸することを特徴とする方法。
  32. （３２）以下のステップを含む金属／ポリマー複合体の
    成形方法。 （ａ）溶融金属の少くともひとつの細流を少くともひと
    つのオリフィスから大気中に噴出する。 （ｂ）前述の少くともひとつの流れをひとつの複数の金
    属ストランドとして大気中で基板の上に固める。 （ｃ）前述の固化した金属ストランドを支持体の上に集
    め金属ストランドの任意に交差したパターンのルーズマ
    ットを成形する。 （ｄ）前述のルーズマットを２つの加熱ローラの間を金
    属の融点より低い温度で通し、それによって交差点で金
    属ストランドを互にシンターさせてシンターマットを形
    成する。そして （ｅ）前述のシンターマットを高分子基板に前述の金属
    の融点より低い温度で積層する。
  33. （３３）請求項（３２）に記載の方法であって、前述の
    基板が熱成形性で、前述の金属が前述の基板の熱成形温
    度より低い融点をもつことを特徴とする方法。
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