JPH0693553B2 - 導電性複合体及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、合成樹脂、ゴムなどの高分子材料内に導電性
繊維を均一に分散、混入し、電磁波シールド性、制電性
等を向上しうる導電性複合体及びその製造方法に関す
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、優れた導電性が示す
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、高分子材料中に導入、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与えるこ
とにより、大半の導電性材料が折損して粉末に近い短繊
維となりやすく、得られる成形物の導電性が低下する。
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
には高度の技術が必要となる。

（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、所望の導電性の得がたい。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、導電性繊維を用いるとともに、高分子材料を
予め繊維状に形成することを基本として、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及びそ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〕

本発明の導電性複合体１は、熱により軟化し互いに融着
しうる高分子材料からなる非導電性繊維２と、該非導電
性繊維２に抄紙状に分散される導電性繊維３とを、非導
電性繊維２の繊維状部分を残存させつつ、各繊維２、３
が重なる重なり部の融着によって一体に接着した接合体
４からなり、又導電性複合体の製造方法は、高分子材料
を用いた非導電性繊維と、不規則に湾曲、屈曲させた導
電性繊維とを空気中に飛散させ、かつ連続的に移動する
回収コンベヤ上に落下させることにより、導電性繊維が
抄紙状に均一に分散した長尺の綿状体を形成させる綿状
体形成工程と、この綿状体を加熱及び加圧することによ
って前記非導電性繊維とを導電性繊維とを結合する結合
工程とを含んでいる。

第１図は、導電性繊維３が、一部に繊維状部分2Aを残存
させつつ非導電性繊維２と重なる重なり部Ｃと融着する
ことにより結合体４を形成する本発明の一実施例を、各
繊維２、３の重なり本数を省略して示している。

非導電性繊維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。又非導電性繊維２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
非導電性繊維２を混在して用いることもできる。

又非導電性繊維２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。さらに非導電性繊維２は、５〜500μ
ｍ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。このような非導電性繊維２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。

又非導電性繊維２における非導電性とは、前記導電性繊
維３に比して導電性に劣ることをいい、非導電性繊維２
には、熱により溶融できさえすれば、高分子材料に少量
のカーボンブラツクなどを混入した、ある程度の導電性
を有するものをも包含している。

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非導電性
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、前記非
導電性繊維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、非導電性繊維２と抄紙状に効率よく
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）、混合率については、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体積比
を下げつつ導電性等を向上しうるのである。

このような金属繊維の成形には、例えば特開昭55−1574
43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50−39
069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
等の他、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、又カツタ等
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、非導電性繊維２と重なる重なり部
Ｃとの融着によって、該導電性繊維３が連続して順次接
するごとく、ほぼ全面に亘って略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１図に示すように比較的真直な
ものの他、第３図に示すごとく、導電性複合体１内にお
いて、不規則に湾曲、屈曲する折曲げ部６…を形成する
こともできる。この折曲げ部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。
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、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。

なお第１図は、図面の簡略化のために少本数の非導電性
繊維に、導電性繊維３を結合した場合を示しているが、
実用上は、インキ等を用いてにじみなく描写しうる程度
のフイルム状、シート状となるごとく、非導電性繊維
２、導電性繊維３を集合させることもできる。

又繊維部分を残すことにより、導電性複合体１に通気性
を付与でき、内部熱の放熱に役立つ。なお繊維状部分
は、加圧によって偏平化してもよい。

又導電性繊維３は表面を露出することなく非導電性繊維
２の溶融体内部に注填される場合には、表面での、導電
性繊維３によるケバ立ちを防ぐ。又表面への露出のない
ものは、電磁波シールド用として好適に利用できる。な
お導電性繊維３の露出させてもよくこのとき、導電性複
合体１は帯電防止用として使用するのがよい。

又第１図に示す結合体４は、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、又非導電性繊維２の溶融に際して、各
種の形状のものに形成でき、例えば箱状体など各種の用
途に多用できる。

次に本発明の綿状体形成工程と結合工程とを有する導電
性複合体の製造方法の一例を説明する。

第３図は綿状体形成工程で用いる、導電性繊維３を非導
電性繊維２内に抄紙状に分散させつつ均一に混合する混
合装置７を例示している。なお非導電性繊維２、導電性
繊維３は、長さ、繊維径が同一の場合の他、ときに導電
性繊維３よりも大きな繊維径と長さの非導電性繊維２を
用いるなど、互いに異ならせてもよい。なお導電性繊維
３として、その端部を、カツタなどにより切断した短繊
維を用いるときは、切断だれ等によるからみを充分にほ
ぐし、独立した繊維体に分離させておくことが好まし
い。

第３図は、混合装置７がいわゆるエヤーレード機である
場合を示している。

エヤーレード機30は、夫々周回方向にやや傾斜する針を
具えた搬送コンベヤ31、成形ロール32、送り出しロール
33とを連設しており、又送り出すロール33の下方には該
送り出しロール33を横切る空気吹出し口34を設けてい
る。従って、前記針により非導電性繊維２と導電性繊維
３と均一に混合しつつ搬送でき、又前記空気吹出しノズ
ル34からの空気流によって、送り出しロール33表面の繊
維２、３を空気中に飛散させ、回収コンベヤ35に落下さ
せることにより、従来の混練するものに比して導電性繊
維の折損を減じ、しかも導電性繊維３が抄紙状に均一に
分散し、非導電性繊維２と混合する綿状体13が形成す
る。

なおこのエヤーレード機を用いることによって、連続し
た綿状体の製作が可能となり、又単位面積当りの目付量
等の調整も容易になしうる。又エヤーレード機を用いた
際にも、導電性繊維３の折損を生じない程度の比較的遅
い速度で処理するのがよい。又綿状体13は一層ものの
他、多層に重ね合わせたウエブを形成したのち、前記加
圧、加熱装置15を用いて第１図に示した繊維状部分を残
存させた結合体４又は非導電性繊維を完全に溶解させた
導電性複合体を形成する。

綿状体13は、各繊維２、３の摩擦抵抗等によるからみ合
い等である程度のグリーン強度（green Strength）を有
するのがよい。なおグリーン強度を発揮しえないような
混合体でも用いうる。又導電性繊維３は図に矢印で示す
ように搬送コンベヤ31と、成形ロール32との互いに逆行
する針にて引張られることにより第２図に示すように、
長さ方向に比較的不規則に湾曲した折曲げ部６を形成す
ることもできる。

次に第６図に示す加圧、加熱装置15に綿状体13を搬入す
る。

加圧、加熱装置15は、例えば上下に配するヒートロール
16、16を具えており、該ヒートロール16、16は綿状体13
を加熱しつつ挟圧、搬送できる。

又ヒートロール16は、非導電性繊維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16は綿状体13を挟
圧することにより、非導電性繊維２は互いに融着し、厚
さを減じたシート状に結合する。特に温度が比較的低温
であるとき又はヒートロール16との接触時間が短いとき
には、第１図に示すような、繊維状部分を残した結合体
４が形成される。

又加圧圧力を増すことによって、高分子材料が高粘度で
あるときにも、溶融した高分子材料を導電性繊維３とと
もに流動させ、従って厚さを調整できる。又厚さ調整と
ともに、導電性繊維３の面積当りの混入率を調整でき
る。また例えば非導電性繊維２を介して平面的に交差す
る上下２本の導電性繊維３、３が分布する場合には、加
熱、加圧に伴って、各繊維を押圧し、その結果中間の非
導電性繊維２は、その部分で溶断され、前記２本の導電
性繊維同志３、３は確実に接触して導電性を大きく高め
ることができる。

なお非導電性繊維２を溶融温度を越えて加熱することも
でき、又連続的に抄紙することもできる。

また加圧、加熱装置15として、いわゆるホツトプレスを
用いるものや加熱器等での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を用いることもでき、さ
らに空気中で混合するカード方式によって混合する混合
装置を利用するなど種々なものが利用できる。

〔発明の効果〕

叙上のごとく、本発明の導電性複合体は、導電材と高分
子材料とを予め繊維状に形成し、導電性繊維を抄紙状に
分散したうえ高分子材料の繊維状部分を残存させつつ各
繊維の重なり部の融着により一体化しているため、導電
性繊維はほとんど折損することなく、導電性複合体に通
気性を付与でき、内部熱の放熱に役立つ。又導電性繊維
は、均一に方向性を有することなく分散でき、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、その折損はなく又小径かつ
長さの大なるものを用いることによって、導電性、制電
性の諸特性を向上しうる。又混入比率を減じ、生産コス
トの低下にも役立つ。又導電性繊維は三次元的にランダ
ムに配向させることもできる。

又本発明の製造方法によれば、導電性繊維と非導電性繊
維とを空気中に飛散させ、かつ連続的に移動する回収コ
ンベヤ上に落下させて長尺の綿状体を生成しうる工程を
含むものであるため、筐体状の厚肉品の他、フイルム、
シート状等の薄厚品の連続製作が可能となり生産性を向
上しうる。又非導電性繊維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でき、例えばブ
ラウン管等の電磁液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。又その製造も簡易化でき生産性を高め、かつ製品コ
ストを低減する。

なお本発明の導電性複合体は、自在に重ね合わせて用い
る他、適宜の被膜処理を施すこともできる。又高分子材
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、各種材料の複合化に役
立ち、工業性に優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す平面図、第２図は導電
性繊維を例示する平面図、第３図は混合装置を略示する
斜視図、第４図は綿状体を例示する斜視図、第５図は加
圧、加熱装置を例示する線図である。 ２…非導電性繊維、３…導電性繊維、 ４…結合体、６…折曲げ部、 ７…混合装置、13…綿状体、 15…加圧、加熱装置。

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｄ０４Ｈ 1/42 Ａ 7199−3Ｂ Ｄ２１Ｈ 27/30 Ｈ０１Ｂ 5/16 13/00 ＨＣＡ Ｐ 7244−5Ｇ ５０１ Ｐ 7244−5Ｇ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱により軟化し互いに融着しうる高分子材
   料からなる非導電性繊維と、該非導電性繊維に抄紙状に
   分散させつつ混合された導電性繊維とを、前記非導電性
   繊維の繊維状部分を残存させつつ、各繊維が重なる重な
   り部の融着によって一体に接着した接合体からなる導電
   性複合体。
2. 【請求項２】前記導電性繊維は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。
3. 【請求項３】導電性繊維が結合体中に50％以下の比率で
   混入された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。
4. 【請求項４】前記結合体はフィルム状をなすことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の導電性複合体。
5. 【請求項５】高分子材料を用いた非導電性繊維と、不規
   則に湾曲、屈曲させた導電性繊維とを空気中に飛散さ
   せ、かつ連続的に移動する回収コンベヤ上に落下させる
   ことにより、導電性繊維が抄紙状に均一に分散した長尺
   の綿状体を形成させる綿状体形成工程と、この綿状体を
   加熱及び加圧することによって前記非導電性繊維とを導
   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。
6. 【請求項６】前記導電性繊維は金属繊維であることを特
   徴とする特許請求の範囲第５項記載の導電性複合体の製
   造方法。
7. 【請求項７】導電性繊維が結合体中に50％以下の比率で
   混入されたことを特徴とする特許請求の範囲５又は６項
   記載の導電性複合体の製造方法。