JPH07276557A - 導電性複合材料 - Google Patents
導電性複合材料Info
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- JPH07276557A JPH07276557A JP10074794A JP10074794A JPH07276557A JP H07276557 A JPH07276557 A JP H07276557A JP 10074794 A JP10074794 A JP 10074794A JP 10074794 A JP10074794 A JP 10074794A JP H07276557 A JPH07276557 A JP H07276557A
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- sheet
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 プラスチック、紙、ゴム、布等の絶縁性を有
する工業材料における静電気、電磁波、磁力線等による
問題を解決する。 【構成】 複数の金属繊維がランダムに重なり合った状
態で互いに接触結合した金属繊維シ−トを芯材とし、そ
の表面に絶縁性被覆材層を一体に設けたシ−ト状導電性
複合材料。金属繊維の直径は５〜１００ミクロンである
のが好ましく、その平均長さは５０〜８０ｍｍであるの
が好ましい。また、金属繊維の接触部を互いに燒結させ
ておくと材料の強度が向上する。
する工業材料における静電気、電磁波、磁力線等による
問題を解決する。 【構成】 複数の金属繊維がランダムに重なり合った状
態で互いに接触結合した金属繊維シ−トを芯材とし、そ
の表面に絶縁性被覆材層を一体に設けたシ−ト状導電性
複合材料。金属繊維の直径は５〜１００ミクロンである
のが好ましく、その平均長さは５０〜８０ｍｍであるの
が好ましい。また、金属繊維の接触部を互いに燒結させ
ておくと材料の強度が向上する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電磁波シ−ルド材等と
して使用するに適した導電性複合材料に関するものであ
る。
して使用するに適した導電性複合材料に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】プラスチック、紙、ゴム等の材料は電子
機器の構成材料を含む種々の用途に使用されているが、
これらは体積抵抗値が１０11Ωの絶縁体であるため静電
気が帯電し易く、これを電子機器等に使用した場合に、
急激な放電によって高集積化した半導体装置が破壊され
たり、粉塵を吸着するというような不都合が生じること
があった。
機器の構成材料を含む種々の用途に使用されているが、
これらは体積抵抗値が１０11Ωの絶縁体であるため静電
気が帯電し易く、これを電子機器等に使用した場合に、
急激な放電によって高集積化した半導体装置が破壊され
たり、粉塵を吸着するというような不都合が生じること
があった。
【０００３】また、これらの絶縁材料は電磁波や磁力線
がよく透過する材料でもあるので、例えばプラスチック
製のケ−スに納められた電子機器では、発生した電磁波
がケ−スを透過して人体に悪影響を及ぼしたり、外部か
ら来る磁力線によって誤動作を起こすことがあるという
問題があった。
がよく透過する材料でもあるので、例えばプラスチック
製のケ−スに納められた電子機器では、発生した電磁波
がケ−スを透過して人体に悪影響を及ぼしたり、外部か
ら来る磁力線によって誤動作を起こすことがあるという
問題があった。
【０００４】そこで、プラスチック、紙、ゴム、布等の
絶縁性を有する工業材料では、静電気、電磁波、磁力線
等による上記問題を解決するために、材料その物を導電
体化処理することが試みられている。この導電化処理の
主流をなすものは、これら絶縁材料の中に導電性の粉末
や金属繊維を混合する方法であるが、この方法では、金
属と基材との密度の差による偏析が生じ易い。また、上
記した混合法では、混入した金属粉末や金属繊維等の接
触点の数が不安定で、得ようとする特性を保証するため
には過剰な金属粉末や金属繊維を混入することが必要で
あり、この製法では基材本来の特性が損なわれるという
問題もあった。
絶縁性を有する工業材料では、静電気、電磁波、磁力線
等による上記問題を解決するために、材料その物を導電
体化処理することが試みられている。この導電化処理の
主流をなすものは、これら絶縁材料の中に導電性の粉末
や金属繊維を混合する方法であるが、この方法では、金
属と基材との密度の差による偏析が生じ易い。また、上
記した混合法では、混入した金属粉末や金属繊維等の接
触点の数が不安定で、得ようとする特性を保証するため
には過剰な金属粉末や金属繊維を混入することが必要で
あり、この製法では基材本来の特性が損なわれるという
問題もあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、上記
した従来の絶縁材料の導電化処理法を改良し、金属材料
の混入量を少なく抑えて材料本来の特性をそれほど損な
わず、しかもすぐれた静電気防止効果や、電磁波、磁力
線の遮蔽効果を得ることのできる材料を提供することを
課題としている。
した従来の絶縁材料の導電化処理法を改良し、金属材料
の混入量を少なく抑えて材料本来の特性をそれほど損な
わず、しかもすぐれた静電気防止効果や、電磁波、磁力
線の遮蔽効果を得ることのできる材料を提供することを
課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は次のような構成を採用した。すなわち、本
発明にかかる導電性複合材料は、複数の金属繊維がラン
ダムに重なり合った状態で互いに接触結合した金属繊維
シ−トを芯材とし、その表面に絶縁性被覆材層を一体的
に設けたことを特徴としている。
め、本発明は次のような構成を採用した。すなわち、本
発明にかかる導電性複合材料は、複数の金属繊維がラン
ダムに重なり合った状態で互いに接触結合した金属繊維
シ−トを芯材とし、その表面に絶縁性被覆材層を一体的
に設けたことを特徴としている。
【０００７】本発明は、従来の導電性粉末や導電性繊維
を混入した複合材料の電気抵抗は、これら粉末や繊維の
配合量にも依存するが、決定的な要因は、これら粉末や
繊維の接触点の数であること、すなわち、接触点の数を
多くすれば配合量を少なくしても十分な導電効果が得ら
れるという知見に基づいて完成されたものであり、以
下、具体例を挙げつつ詳細に説明する。
を混入した複合材料の電気抵抗は、これら粉末や繊維の
配合量にも依存するが、決定的な要因は、これら粉末や
繊維の接触点の数であること、すなわち、接触点の数を
多くすれば配合量を少なくしても十分な導電効果が得ら
れるという知見に基づいて完成されたものであり、以
下、具体例を挙げつつ詳細に説明する。
【０００８】本発明に使用する金属繊維としては、求め
る特性を現出する金属または合金繊維であればよく、基
本的には製品の用途によって適宜選択すればよい。
る特性を現出する金属または合金繊維であればよく、基
本的には製品の用途によって適宜選択すればよい。
【０００９】例えば帯電防止を目的とする場合は、導電
性が良く、比較的安価な銅あるいは銅基合金の金属繊維
を用いるのが好ましい。また、電磁波や磁気の遮蔽に
は、鉄、ニッケル、コバルト等の金属や、これらの合金
を使用することができる。
性が良く、比較的安価な銅あるいは銅基合金の金属繊維
を用いるのが好ましい。また、電磁波や磁気の遮蔽に
は、鉄、ニッケル、コバルト等の金属や、これらの合金
を使用することができる。
【００１０】使用する金属繊維の太さは、線径が５〜１
００ミクロンのものが好ましい。本発明における材料の
導電性は、線径を大きくしてもそれほどよくなるわけで
はなく、むしろ線径が大きいと重量が大きくなりコスト
的に不利である。また、線径が５ミクロンよりも小さい
と、取扱に不便で、十分な導電性を得るのが困難とな
り、しかも繊維自体高価になるので好ましくない。
００ミクロンのものが好ましい。本発明における材料の
導電性は、線径を大きくしてもそれほどよくなるわけで
はなく、むしろ線径が大きいと重量が大きくなりコスト
的に不利である。また、線径が５ミクロンよりも小さい
と、取扱に不便で、十分な導電性を得るのが困難とな
り、しかも繊維自体高価になるので好ましくない。
【００１１】金属繊維の長さは、１〜１００ｍｍのもの
が好ましく、３０〜７０ｍｍのものがより好ましい。繊
維の長さが１ｍｍ未満では、繊維の十分な交差が得にく
くなり、金属不織布の材料強度が低くなるので好ましく
ない。また、１００ｍｍを越えると、繊維の分散性、散
布性が悪くなり、分布状態に疎密のムラが生じ易くなる
ので好ましくない。
が好ましく、３０〜７０ｍｍのものがより好ましい。繊
維の長さが１ｍｍ未満では、繊維の十分な交差が得にく
くなり、金属不織布の材料強度が低くなるので好ましく
ない。また、１００ｍｍを越えると、繊維の分散性、散
布性が悪くなり、分布状態に疎密のムラが生じ易くなる
ので好ましくない。
【００１２】金属繊維の断面形状は、円形、角型、楕円
形、不定形等、種々のものが採用され得るが、断面が円
形のものが入手し易く、断面角型のもの、特に四角形の
ものは接触面積を大きくすることができるので有利であ
る。
形、不定形等、種々のものが採用され得るが、断面が円
形のものが入手し易く、断面角型のもの、特に四角形の
ものは接触面積を大きくすることができるので有利であ
る。
【００１３】上記金属繊維は、多数集合して互いに絡み
合ったシ−ト状のウエブとして使用される。金属繊維を
シ−ト状にする方法としては、ランダムに絡み合わせて
加圧する方法や、重ね合わせて加圧し適当な温度で加熱
する方法等がある。加圧、加熱により、金属繊維の接触
部を燒結させると、交差部の結合強化が図れるので有利
である。この場合の燒結温度は、金属繊維の融点の８０
％以上とするのが好ましい。燒結により繊維同士の接触
部が若干肥大化して金属不織布の材料強度が向上する
が、繊維の径が小さ過ぎるとこの肥大化が十分に行われ
ない。燒結時の加圧力は金属の種類にもよるが、３ｇ／
ｃｍ2 以上とするのが好ましい。
合ったシ−ト状のウエブとして使用される。金属繊維を
シ−ト状にする方法としては、ランダムに絡み合わせて
加圧する方法や、重ね合わせて加圧し適当な温度で加熱
する方法等がある。加圧、加熱により、金属繊維の接触
部を燒結させると、交差部の結合強化が図れるので有利
である。この場合の燒結温度は、金属繊維の融点の８０
％以上とするのが好ましい。燒結により繊維同士の接触
部が若干肥大化して金属不織布の材料強度が向上する
が、繊維の径が小さ過ぎるとこの肥大化が十分に行われ
ない。燒結時の加圧力は金属の種類にもよるが、３ｇ／
ｃｍ2 以上とするのが好ましい。
【００１４】シ−トにおける金属繊維の平面上の分散密
度は、線径３０ミクロンの銅繊維を使用した場合で、１
ｃｍ2 につき０．０１〜０．８ｇ程度とするのが一応の
目安である。金属繊維シ−ト（ウエブ）の製造は、例え
ば綿の紡出に使用されるカ−ド機のような装置、すなわ
ち、金属繊維を供給するコンベアと、金属繊維を捕らえ
て開繊しながら掻きとって、次々に移動させながら集団
となった繊維を剥離し、分散させる装置と、仕上げ用の
ロ−ラとを備えた紡出機状のものを用いて能率的に行う
ことができる。
度は、線径３０ミクロンの銅繊維を使用した場合で、１
ｃｍ2 につき０．０１〜０．８ｇ程度とするのが一応の
目安である。金属繊維シ−ト（ウエブ）の製造は、例え
ば綿の紡出に使用されるカ−ド機のような装置、すなわ
ち、金属繊維を供給するコンベアと、金属繊維を捕らえ
て開繊しながら掻きとって、次々に移動させながら集団
となった繊維を剥離し、分散させる装置と、仕上げ用の
ロ−ラとを備えた紡出機状のものを用いて能率的に行う
ことができる。
【００１５】図は本発明の１実施例を表すもので、この
複合材料は、絡み合った金属繊維２，…で構成される金
属繊維シ−ト３を芯材として有しており、この金属繊維
シ−ト３の繊維間には、表裏に通じる透き間４，…がラ
ンダムに点在している。金属繊維シ−トは、このように
薄いものが軽量かつ柔軟であるので実用上好ましい。ま
た、繊維間に透き間があれば、この部分に後述の絶縁材
が侵入して互いの結合が強化されるという利点もある。
なお、金属繊維シ−トとしては、用途によりもっと厚い
ものを使用することも可能である。
複合材料は、絡み合った金属繊維２，…で構成される金
属繊維シ−ト３を芯材として有しており、この金属繊維
シ−ト３の繊維間には、表裏に通じる透き間４，…がラ
ンダムに点在している。金属繊維シ−トは、このように
薄いものが軽量かつ柔軟であるので実用上好ましい。ま
た、繊維間に透き間があれば、この部分に後述の絶縁材
が侵入して互いの結合が強化されるという利点もある。
なお、金属繊維シ−トとしては、用途によりもっと厚い
ものを使用することも可能である。
【００１６】上記金属繊維シ−ト３は、紙、プラスチッ
ク、ゴム等の絶縁材５と一体化して図１に示すような所
望の複合材料１とする。この一体化は、例えば絶縁材料
が紙の場合は上記金属繊維シ−トと共に梳く方法や、金
属繊維シ−トの表面に貼り付ける方法等で行うことがで
きる。また、プラスチックやゴムの場合は、金属繊維シ
−トの表面に射出成形法等で一体的に成形する方法や、
シ−ト表面に貼り付ける方法を採用することができる。
ク、ゴム等の絶縁材５と一体化して図１に示すような所
望の複合材料１とする。この一体化は、例えば絶縁材料
が紙の場合は上記金属繊維シ−トと共に梳く方法や、金
属繊維シ−トの表面に貼り付ける方法等で行うことがで
きる。また、プラスチックやゴムの場合は、金属繊維シ
−トの表面に射出成形法等で一体的に成形する方法や、
シ−ト表面に貼り付ける方法を採用することができる。
【００１７】この複合材料は、絶縁材料のなかに金属繊
維シ−トが埋め込まれた状態のものが一般的であるが、
用途によっては表裏いずれかの表面に金属繊維が露出し
ていてもよい。
維シ−トが埋め込まれた状態のものが一般的であるが、
用途によっては表裏いずれかの表面に金属繊維が露出し
ていてもよい。
【００１８】
【実施例１】２５０×３７０×４．５（厚さ）ｍｍの鉄
板上に離型剤を塗布した後、線径２０ミクロン、線長３
０ｍｍの銅繊維を１８．４ｇ一様に散布し、１０ｇ／ｃ
ｍ2の圧力をかけて、還元性ガス雰囲気中で９００℃に
加熱し燒結した。この燒結により、銅繊維がほぼ均一に
分散した不織布状のシ−トが得られた。このシ−トは、
図２に示すように、金属繊維の間に網状の透き間が分散
して存在する程度に薄いものが軽量で、柔軟であるから
好ましい。また、繊維間に透き間があれば、この部分に
後述の被覆材が侵入して互いの結合が強化されるという
利点もある。
板上に離型剤を塗布した後、線径２０ミクロン、線長３
０ｍｍの銅繊維を１８．４ｇ一様に散布し、１０ｇ／ｃ
ｍ2の圧力をかけて、還元性ガス雰囲気中で９００℃に
加熱し燒結した。この燒結により、銅繊維がほぼ均一に
分散した不織布状のシ−トが得られた。このシ−トは、
図２に示すように、金属繊維の間に網状の透き間が分散
して存在する程度に薄いものが軽量で、柔軟であるから
好ましい。また、繊維間に透き間があれば、この部分に
後述の被覆材が侵入して互いの結合が強化されるという
利点もある。
【００１９】得られた金属繊維シ−トを１０分割してそ
れぞれの電気抵抗を測定したところ、２．８５〜５．５
７×１０-5Ωｃｍであった。このシ−トを厚さ０．１ｍ
ｍの２枚のポリエチレンシ−トの間に挟んで２００℃で
プレスし熱圧着した。これにより、銅繊維の不織布状シ
−トの表面をポリエチレンシ−トでサンドイッチ状に被
覆した複合材が得られた。
れぞれの電気抵抗を測定したところ、２．８５〜５．５
７×１０-5Ωｃｍであった。このシ−トを厚さ０．１ｍ
ｍの２枚のポリエチレンシ−トの間に挟んで２００℃で
プレスし熱圧着した。これにより、銅繊維の不織布状シ
−トの表面をポリエチレンシ−トでサンドイッチ状に被
覆した複合材が得られた。
【００２０】この複合材の体積抵抗率を調べたところ、
４〜６×１０-5Ωｃｍであった。また、同じ厚みのポリ
エチレン板に較べて、耐電性、電磁波遮断性、磁気遮断
性のいずれも大幅に改良されていた。
４〜６×１０-5Ωｃｍであった。また、同じ厚みのポリ
エチレン板に較べて、耐電性、電磁波遮断性、磁気遮断
性のいずれも大幅に改良されていた。
【００２１】
【実施例２】２５０×２５０×５（厚さ）ｍｍのアルミ
ナ板上に線径５０ミクロン、線長５０ｍｍの鉄繊維を３
５０ｇ一様に散布した。散布後、１０ｇ／ｃｍ2 の圧力
をかけて、水素ガス雰囲気中で１１３０℃に加熱した。
加熱を終えたシ−トの繊維交差部分はすべて燒結されて
いた。
ナ板上に線径５０ミクロン、線長５０ｍｍの鉄繊維を３
５０ｇ一様に散布した。散布後、１０ｇ／ｃｍ2 の圧力
をかけて、水素ガス雰囲気中で１１３０℃に加熱した。
加熱を終えたシ−トの繊維交差部分はすべて燒結されて
いた。
【００２２】この金属繊維シ−ト（不織布）を１０分割
してそれぞれの電気抵抗を測定したところ５〜６×１０
-5Ωｃｍであった。つぎに、この不織布を厚さ０．１ｍ
ｍのアクリル板の裏面に貼り付け、鉄繊維とアクリル板
のシ−ト状複合材料を得た。この複合材料も帯電性、電
磁波遮断性に優れたものであった。
してそれぞれの電気抵抗を測定したところ５〜６×１０
-5Ωｃｍであった。つぎに、この不織布を厚さ０．１ｍ
ｍのアクリル板の裏面に貼り付け、鉄繊維とアクリル板
のシ−ト状複合材料を得た。この複合材料も帯電性、電
磁波遮断性に優れたものであった。
【００２３】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
にかかる複合材料は、金属繊維をランダムに分散させ、
互いに接触結合したシ−ト状の芯材の表面を絶縁材料で
被覆したものであるから、金属配合量を少なくしても芯
材の導電性が高くなり、絶縁材料本来の絶縁性、保温
性、感触等の特性をそれほど損なわずに、帯電性、電磁
波遮断性、磁気遮断性等の必要な特性を備えたものとす
ることが可能となった。
にかかる複合材料は、金属繊維をランダムに分散させ、
互いに接触結合したシ−ト状の芯材の表面を絶縁材料で
被覆したものであるから、金属配合量を少なくしても芯
材の導電性が高くなり、絶縁材料本来の絶縁性、保温
性、感触等の特性をそれほど損なわずに、帯電性、電磁
波遮断性、磁気遮断性等の必要な特性を備えたものとす
ることが可能となった。
【図１】本発明の一実施例を模式的に表す断面図であ
る。
る。
【図２】金属繊維シ−トの外観図である。
１ 複合材料 ２ 金属繊維 ３ 金属繊維シ−ト ５ 絶縁材（基材）
Claims (4)
- 【請求項１】 複数の金属繊維がランダムに重なり合っ
た状態で互いに接触結合した金属繊維シ−トを芯材と
し、その表面に絶縁性被覆材層を一体に設けたことを特
徴とするシ−ト状導電性複合材料。 - 【請求項２】 金属繊維の直径が５〜１００ミクロンで
ある請求項１に記載の導電性複合材料。 - 【請求項３】 金属繊維の平均長さが５０〜８０ｍｍで
ある請求項１又は２に記載の導電性複合材料。 - 【請求項４】 金属繊維の接触部が互いに燒結している
請求項１乃至３のいずれかに記載の導電性複合材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10074794A JPH07276557A (ja) | 1994-04-13 | 1994-04-13 | 導電性複合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10074794A JPH07276557A (ja) | 1994-04-13 | 1994-04-13 | 導電性複合材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07276557A true JPH07276557A (ja) | 1995-10-24 |
Family
ID=14282138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10074794A Pending JPH07276557A (ja) | 1994-04-13 | 1994-04-13 | 導電性複合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07276557A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008146044A1 (en) * | 2007-05-31 | 2008-12-04 | Nicholas John Hodgkinson | Novel compositions for providing radiation shielding |
| JP2013515613A (ja) * | 2009-12-28 | 2013-05-09 | プロダクティブ リサーチ エルエルシー． | 複合材料を溶接するプロセス及び該プロセス由来の物品 |
| JP2013540833A (ja) * | 2010-08-06 | 2013-11-07 | プロダクティブ リサーチ エルエルシー． | 剥離耐性を有する、溶接可能で形成可能な軽量複合材 |
| KR101420520B1 (ko) * | 2012-11-07 | 2014-07-17 | 삼성전기주식회사 | 인쇄회로기판 및 이의 제조방법 |
| US9115264B2 (en) | 2010-02-15 | 2015-08-25 | Productive Research Llc | Delamination resistant, weldable and formable light weight composites |
| US9233526B2 (en) | 2012-08-03 | 2016-01-12 | Productive Research Llc | Composites having improved interlayer adhesion and methods thereof |
| US9434134B2 (en) | 2008-08-18 | 2016-09-06 | Productive Research Llc | Formable light weight composites |
| US11338552B2 (en) | 2019-02-15 | 2022-05-24 | Productive Research Llc | Composite materials, vehicle applications and methods thereof |
-
1994
- 1994-04-13 JP JP10074794A patent/JPH07276557A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US9415568B2 (en) | 2010-02-15 | 2016-08-16 | Productive Research Llc | Formable light weight composite material systems and methods |
| US9849651B2 (en) | 2010-02-15 | 2017-12-26 | Productive Research Llc | Formable light weight composite material systems and methods |
| US9981451B2 (en) | 2010-02-15 | 2018-05-29 | Productive Research Llc | Delamination resistant, weldable and formable light weight composites |
| US10457019B2 (en) | 2010-02-15 | 2019-10-29 | Productive Research Llc | Light weight composite material systems, polymeric materials, and methods |
| US10710338B2 (en) | 2010-02-15 | 2020-07-14 | Productive Research Llc | Delamination resistant, weldable and formable light weight composites |
| US11084253B2 (en) | 2010-02-15 | 2021-08-10 | Productive Research Llc | Light weight composite material systems, polymeric materials, and methods |
| US11331880B2 (en) | 2010-02-15 | 2022-05-17 | Productive Research Llc | Delamination resistant, weldable and formable light weight composites |
| JP2013540833A (ja) * | 2010-08-06 | 2013-11-07 | プロダクティブ リサーチ エルエルシー． | 剥離耐性を有する、溶接可能で形成可能な軽量複合材 |
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