JP6590827B2 - 低抵抗金属繊維シート及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、多孔性の金属繊維シートに係り、特に体積固有抵抗が非常に低い多孔性の低抵抗金属繊維シートに関するものである。

多孔性の金属繊維シートは、電磁波シールド材料や燃料電池用電極の構成部材等に広く検討されている。具体的には、電磁波シールド材料としては、金属繊維を含有する多孔性シートを焼結することにより、金属繊維の接触点を確保した電磁波シールド用シートが知られている（例えば特許文献１及び２参照。）。このような電磁波シールド用シートは、例えば金属繊維と樹脂繊維とを湿式抄紙法により抄造し、これを焼結することにより製造される。

また、燃料電池用電極の金属繊維シートとしては、導電性短繊維を含有した熱可塑性樹脂からなり、体積固有抵抗を１０００Ω・ｃｍ以下とし、少なくとも片面に電極活性物質を付着させた電池電極用導電性シートが知られている（例えば特許文献３参照。）。この導電性シートにおいては、導電性短繊維の含有率を高めることにより、短繊維の接触点確率を上昇させて、体積固有抵抗を低減させている。

特開平１１−２２０２８２号公報 特開２０００−１５６５９２号公報 特開２００２−４２８２０号公報

しかしながら、上記の電磁波シールド用シートでは、金属繊維の焼結を真空中又は非酸化性雰囲気下で行う必要があり、製造コストが非常に高く、実用的ではないといった問題を有していた。

そこで、本発明は、上記のような状況に鑑みてなされたもので、簡便な方法により製造することができ、優れた多孔性及び低抵抗性を示す金属繊維シートを提供することを目的としている。

本発明者らは、上記課題を解決するために、複雑な工程及び高価な設備を必要とする焼結のような工程を用いることなく、金属繊維同士の接触点が有効に確保・維持された金属繊維シートの製造について鋭意検討を重ねた結果、特定の金属繊維と樹脂繊維からなるシートを形成し、このシートを加圧・加熱することにより、優れた多孔性及び低抵抗性を発揮する本願発明の低抵抗金属繊維シートを発明するに至った。したがって、本発明の低抵抗金属繊維シートは、少なくとも金属繊維と樹脂成分とからなり、上記樹脂成分は、少なくとも一部が溶融され、上記金属繊維は、金属繊維同士の少なくとも一部が接触するように圧着されつつ、溶融された上記樹脂成分を介して結着固定されており、上記金属繊維の含有率は、７体積％以上、７５体積％未満であり、上記樹脂成分の含有率は、２５体積％を越えて、９３体積％以下であり、ＪＩＳ ８１１７に準拠する方法により測定される透気抵抗度が１００秒以下であることを特徴としている。

また、本発明の低抵抗金属繊維シートにおいては、溶融された樹脂成分は、微多孔膜を形成していることが好ましく、或いは、繊維形状を残しつつも前記金属繊維同士を結着固定していることが好ましい。

さらに、本発明の低抵抗金属繊維シートにおいては、その用途により、体積抵抗値を変更することが可能ではあるが、体積抵抗値が１０⁻²Ω・ｃｍ以下であることが好ましく、金属繊維は、ステンレス繊維、銅繊維、アルミニウム繊維から選ばれる少なくとも１種であり、樹脂成分は、合成樹脂であることが好ましい。また、本発明の金属繊維シートにおいては、少なくとも金属繊維と樹脂成分によって、微多孔が形成されていることが好ましい。また、前記樹脂成分は、ポリエチレン樹脂であることが好ましい。

また、本発明の低抵抗金属繊維シートの製造方法は、上記特徴を有する本発明の低抵抗金属繊維シートを製造する方法であって、少なくとも金属繊維と樹脂繊維とからなるシートを形成する工程と、シートを支持体間に挟んで加圧、加熱処理する工程とを有することを特徴としている。また、本発明の低抵抗金属繊維シートの製造方法においては、少なくとも金属繊維と樹脂繊維とからなるシートを形成する工程は、少なくとも金属繊維と樹脂繊維とを水に分散してスラリーを得る工程と、該スラリーを湿式抄造法により抄造する工程とを有することが好ましい。

本発明の低抵抗金属繊維シートによれば、簡便な方法により製造することが可能で、優れた多孔性及び低抵抗性を発揮することができる。

図１は、金属繊維の接触条件を示す概念図である。 図２は、金属繊維の接触条件を示す概念図である。 図３は、金属繊維の接触条件を示す概念図である。 図４は、本発明の実施例２の低抵抗金属繊維シートの加圧・加熱処理前の電子顕微鏡写真である。 図５は、本発明の実施例２の低抵抗金属繊維シートの加圧・加熱処理後の電子顕微鏡写真である。 図６は、焼結により金属繊維の接触点を確保した金属繊維シートの電子顕微鏡写真である。 図７は、本発明の実施例４の低抵抗金属繊維シートの加圧・加熱処理後の電子顕微鏡写真である。 図８は、本発明の実施例５の低抵抗金属繊維シートの加圧・加熱処理後の電子顕微鏡写真である。 図９は、本発明の実施例６の低抵抗金属繊維シートの加圧・加熱処理後の電子顕微鏡写真である。 図１０は、本発明の実施例７の低抵抗金属繊維シートの加圧・加熱処理後の電子顕微鏡写真である。 図１１は、本発明の実施例８の低抵抗金属繊維シートの加圧・加熱処理後の電子顕微鏡写真である。 図１２は、比較例４の低抵抗金属繊維シートの加圧・加熱処理後の電子顕微鏡写真である。 図１３は、本発明の実施例４〜８及び比較例４の低抵抗金属繊維シートの加圧・加熱前の電界シールド特性を示すグラフである。 図１４は、本発明の実施例４〜８及び比較例４の低抵抗金属繊維シートの加圧・加熱後の電界シールド特性を示すグラフである。 図１５は、本発明の実施例４〜８及び比較例４の低抵抗金属繊維シートの加圧・加熱前の磁界シールド特性を示すグラフである。 図１６は、本発明の実施例４〜８及び比較例４の低抵抗金属繊維シートの加圧・加熱後の磁界シールド特性を示すグラフである。

以下、本発明のより好適な実施の形態について詳細に説明する。
本発明の低抵抗金属繊維シートは、少なくとも金属繊維と樹脂成分とからなり、樹脂成分は、少なくとも一部が溶融され、金属繊維は、金属繊維同士の少なくとも一部が接触するように圧着されつつ、溶融された樹脂成分を介して結着固定されており、金属繊維の含有率は、７体積％以上、７５体積％未満であり、樹脂成分の含有率は、２５体積％を越えて、９３体積％以下であることが必須である。なお、本発明における金属繊維同士の少なくとも一部が接触するとは、金属繊維同士が少なくとも部分的に接触点を有し、低抵抗金属繊維シートの面方向、厚さ方向に渡って導電性が得られる状態を意味する。このように、金属繊維と樹脂成分の含有量を規定することにより、金属繊維の接触点を有効に確保・維持することができ、すなわち、金属繊維が互いに接触する部分を有する構造を確実に形成することができる。これにより、本発明の低抵抗金属繊維シートにおいては、体積抵抗値を１０⁻²Ω・ｃｍ以下に低減することができる。金属繊維が７５体積％以上、樹脂成分が２５体積％以下であると、樹脂成分が、金属繊維の接触を充分に保持することができなくなり、体積固有抵抗が上昇してしまう。一方、金属繊維が７体積％未満であり、樹脂成分が９３体積％を越えると、金属繊維の接触状態の形成が難くなるためであると推察されるが、この場合も体積固有抵抗が上昇してしまう。

本発明の低抵抗金属繊維シートは、溶融された樹脂成分が微多孔膜を形成している構成の第１態様と、溶融された樹脂成分が繊維形状を残しつつも金属繊維同士を結着固定している構成の第２態様とを含む。第１態様は、図５に示されたように、樹脂繊維の樹脂成分の大部分が一旦溶融された後、金属繊維同士の少なくとも一部が接触するように圧着された状態の金属繊維を、溶融された樹脂成分が結着固定しつつ、金属繊維シート面に沿って微多孔膜を形成した構成を有する。また、第２態様は、図７〜１１に示されたように、樹脂繊維の繊維形状を残しつつ樹脂成分の一部が一旦溶融された後、金属繊維同士の少なくとも一部が接触するように圧着された状態の金属繊維を、溶融された樹脂成分が結着固定した構成を有する。

また、本発明の低抵抗金属繊維シートは、坪量が１０〜１０００ｇ／ｍ^２であることが好ましく、更に好ましくは２０〜５００ｇ／ｍ^２である。１０ｇ／ｍ^２よりも坪量が低い場合には、目的とする低抵抗性を発揮できなくなる恐れがあり、かつシート強度が弱くなりすぎてハンドリングに支障をきたす恐れがある。一方、１０００ｇ／ｍ^２を超える場合には、シートとしての屈曲性が損なわれると共に、経済性が低下する恐れがある。

本発明の金属繊維シートに用いられる金属繊維としては、ステンレス繊維、銅繊維、アルミニウム繊維、ニッケル繊維、銀繊維、金繊維、チタン繊維等が挙げられるが、これらの中でも、固有抵抗値と経済性の観点から、ステンレス繊維、銅繊維、アルミニウム繊維が好ましい。

また、これらの金属繊維は、所望の繊維長のものを使用可能であり、繊維長が異なる金属繊維を併用することもできるが、湿式抄紙法によりシートを作製する場合には、地合構成の観点から０．５〜２０．０ｍｍであることが好ましい。さらに、これらの金属繊維の繊維径は５〜５０μｍ、好ましくは５〜２０μｍであることが好適である。この繊維径が５μｍ未満では、高い加工精度が要求されるため、製造コストが高くなってしまう。一方、繊維径が５０μｍを超えると、金属繊維シートの柔軟性が低くなり、用途によっては実用上問題を有することとなる。

本発明における樹脂成分としては、天然樹脂、合成樹脂等を用いることができるが、熱可塑性、熱溶融性、熱軟化性を有する合成樹脂であることが好ましく、湿式抄紙法によりシートを作製する場合には、ポリビニルアルコール繊維、ポリエチレン繊維（ＰＥ繊維）、ポリプロピレン繊維、ポリエチレンテフタレート繊維（ＰＥＴ繊維）、アクリル繊維、アクリルエマルジョン、ナイロンエマルジョン、ポリエチレンエマルジョン、ＮＢＲエマルジョン、ＳＢＲエマルジョン等であることが好ましい。また、繊維状の樹脂成分に加えて、例えば、ＰＶＡ等の粉体状の樹脂成分を添加することも出来る。

また、本発明の低抵抗金属繊維シートの製造方法は、上記のような構成を有する本発明の低抵抗金属繊維シートを好適に製造する方法であり、少なくとも金属繊維と樹脂繊維とからなるシートを形成する工程と、シートを支持体間に挟んで加圧、加熱処理する工程とを有することを必須としている。本発明における少なくとも金属繊維と樹脂繊維とからなるシートを形成する工程は、湿式抄造法、不織布、織布の作製方法等を用いることができるが、多孔性の金属繊維シートの空隙率を精密に制御し、金属繊維と樹脂繊維の接触或いは、交絡を高度に達成し、後工程の加圧、加熱工程で金属繊維同士の接触をより確実にする必要がある場合には、少なくとも金属繊維と樹脂繊維とを水に分散してスラリーを得る工程と、該スラリーを湿式抄造法により抄造する工程とを有することが好ましい。

湿式抄造法による場合について、具体的に説明すると、所望の長さにカットされた金属繊維と樹脂繊維を水中に離解分散させ、必要に応じて助剤等を添加し、混合した後、ワイヤ上で脱水処理し、プレス工程、乾燥工程を得て、金属繊維と樹脂繊維が接触或いは、交絡した金属繊維シートを製造する。なお、助剤としては、一般に湿式抄造法に使用されている分散剤、界面活性剤、消泡剤、紙力剤、サイズ剤等が使用できる。

また、本発明の低抵抗金属繊維シートの製造方法における、シートを支持体間に挟んで加圧、加熱処理する工程は、上記のようにして製造された低抵抗金属繊維シートに対して、金属シート等の熱伝導性に優れた支持体間に挟み込んで厚さ方向に加圧しつつ樹脂成分の融点以上の温度で加熱する工程である。この工程は、具体的には、熱プレス、熱カレンダー等を用いることにより実施することができ、要求に応じて圧力及び温度を制御することができるが、樹脂成分が充分に溶融し、金属繊維同士の接触がより確実に成されるためには、樹脂成分の融点又は、軟化温度よりも、若干余裕を持って高めの加熱温度設定とすることが好ましい。なお、この支持体は、以下の放冷又は、冷却が済んだ後に低抵抗金属繊維シートから剥離することも出来る。

加圧・加熱工程後、本発明の低抵抗金属繊維シートは放冷又は、冷却されることによって、樹脂成分が固化し、金属繊維同士の接触が保持されたままの状態を維持することができる。

上記のようにして製造される本発明の低抵抗金属繊維シートは、少なくとも金属繊維と樹脂成分によって微多孔が形成される。この微多孔の形成により、本発明の低抵抗金属繊維シートにおける、ＪＩＳ Ｐ８１１７に準拠する方法により測定される透気抵抗度を１００秒以下とすることができる。本発明における透気抵抗度は、ガーレー法による透気抵抗度を示し、試験片面積６．４２ｃｍ^２を１００ｍｌの空気が通過する時間により、試験片の通気性を表す指標である。この透気度が３００秒よりも長いと、通気性が悪化する傾向がある。

さらに、本発明の低抵抗金属繊維シートにおいては、金属繊維シートの多孔性の度合を示す空隙率が１０〜９０％であることが好ましい。なお、本発明における空隙率は下記の式により定義される。
空隙率（％）＝｛１−（シートの見掛けの密度／シートの真の密度）｝×１００
式中、シートの見掛けの密度は、シートの坪量と厚さから計算される値である。
シートの真の密度は、下記式で表される。
シートの真密度＝１／｛（０．０１×金属繊維の配合比率（ｗｔ％）／金属繊維の真密度）＋（０．０１×樹脂成分の配合比率（ｗｔ％）／樹脂成分の真密度）｝

この空隙率が１０％未満であると、低抵抗金属繊維シートの密度が高くなり、多孔性が低下する恐れがある。一方、空隙率が９０％を超えると、低抵抗金属繊維シート自体の剛性が低下する恐れがある。

上記のようにして製造された本発明の低抵抗金属繊維シートにおいては、金属繊維同士が良好に電気的接触を達成することによって低抵抗を実現している。この金属繊維の接触については以下のように考察される。金属繊維を、太さを有しない長さｌの剛直な繊維と仮定し、単位面積当たりｍ本の繊維がランダムに平面状に散りばめられている場合の繊維の接触数を計算した。

まず、２本の繊維が平面内で接触する条件を考えてみる。繊維の長さｌとその繊維の中心点間の距離Ｌとの関係が重要であり、ｌ＜Ｌの場合には決して接触することはない。すなわち、接触するためには少なくとも図１に示されたように１本の繊維の中心から半径ｌの円を描いた範囲内に他の繊維の中心点が存在することが必要である。図１においては、直径ｌの描く円は繊維がその中心を固定して回転した場合に描く軌跡を表わしており、２つの円が重なり合うことが接触の必要条件である。

しかしながら、ｌ＞Ｌの条件であっても、２本の繊維の配向方向により接触する場合としない場合とが出てくる。そこで、図２に示したような直径ｌの２つの円ＡとＢの重なりを使って接触の確率を考えてみる。ここで、次の式が成立する。
ｌ／２・cosθ＝Ｌ／２ ⇒ cosθ＝Ｌ／ｌ （式−１）
これを変形すれば次の式が得られる。
θ＝arccos（Ｌ／ｌ） （式−２）

円Ａが円Ｂと重なりを持つためには、図２において２θの角度範囲に繊維が配向している必要がある。角度θをラジアル単位で表わすと、円Ａが円Ｂと重なりを持つための配向の確率は４θ／２π、すなわち２θ／πとなる。円Ｂについても同様であるため、２つの円が実質的に重なりを持つ確率ｐ_１は
ｐ_１＝（２θ／π）^２＝４（θ／π）^２ （式−３）
で表わされる。このｐ_１として、例えば０．２３等の数字が得られた場合、これは本来確率を示すものではあるが、ここでは接触数と解釈することも出来る。

式−２において、２本の繊維の中心間距離Ｌが分かればθを求めることが出来るが、個々のＬは不明である。そこで、Ｌの平均値Ｌ_aveを求めてみることにする。図３に示された半径ｌの円において、円の中心からｘの距離に描いた円周上に厚さｄｘの細い円環領域を考えてみると、この円環領域の面積は２πｘｄｘと表わされる。

なお、図３は図１と同じく半径ｌの円を描いているが、円の中心は１本の繊維の中心点を示す。この繊維の中心点と、半径ｌの円の中に存在する他の繊維の中心点との距離はｘで表わされる。

そうすると、この円環状領域に存在する繊維の数はこの面積にｍを掛けた２πｍｘｄｘになるはずである。更に、円の中心からこの円環状領域まで距離はｘで表わされるため、これを乗じることで円の中心からｘの距離にある円環状領域にある他の繊維の中心までの距離を足し合わせたものが得られる。従って、これを積分することで円の中にある全ての距離を合計したものが得られることになる。

半径ｌの円内に存在する繊維の数ｎは、面積にｍを掛けると良いので、
ｎ＝πｌ^２ｍ （式−５）
となる。式−４を式−５で割ってやれば、２本の繊維の中心間距離の平均値Ｌ_aveが得られることになる。
Ｌ_ave＝（２／３）πｍｌ^３／πｌ^２ｍ＝（２／３）ｌ （式−６）
従ってこれを式−２，３に代入すると
θ_ave＝arccos（Ｌ_ave／ｌ）＝arccos（２／３）＝０．８４１ （式−７）
ｐ_１＝４（θ_ave／π）^２＝０．２８７ （式−８）
が得られることになる。

式−８は半径ｌの円内で２本の繊維が接触する平均確率を表わすものであるが、半径ｌの円内に存在する繊維数ｎのその組み合わせはｎ（ｎ−１）／２となるため、式−８にこの組み合わせ数を乗じたものがこの円内の総接触数Ｐということになる。
Ｐ＝ｐ_１・ｎ（ｎ−１）／２
＝４（θ_ave／π）^２・ｎ（ｎ−１）／２
＝０．２８７πｌ^２ｍ（ｌ^２ｍ−１）／２
＝０．４５ｌ^２ｍ（ｌ^２ｍ−１） （式−９）

この式を見ると接触数を得られるのは下記条件を満たす場合である。
ｌ^２ｍ＞１ ｌ^２＞１／ｍ （式−１０）

この不等号式の右辺は単位面積を繊維の本数ｍに分割した面積を示すものであり、これが繊維長を１辺とする正方形の面積よりも小さくなければならないことになる。この条件は図１からも明らかである。

以下、実施例によって、本発明の構成及び効果を具体的に説明するが、本発明はこれらに何ら限定されるものではない。

Ａ．第１実施形態
まず、溶融された樹脂成分が微多孔膜を形成している構成の本発明の低抵抗金属繊維シートの第１実施形態について説明する。
１．低抵抗金属繊維シートの作製
＜実施例１＞
まず、繊維径８μｍ、繊維長３ｍｍのステンレス鋼繊維（材質：ＳＵＳ３１６Ｌ、商品名：ＢＥＫＩＰＯＲ ＶＧ、ベカルト社製）及び、ポリエチレン繊維（商品名：ＳＷＰ ＥＳＴ２、三井化学社製）からなるスラリーを、手漉き法によって抄造し、脱水プレス、１４０℃での加熱乾燥を行い、坪量５０ｇ／ｍ^２の繊維シートを得た。得られた繊維シートに対して、線圧１５０ｋｇ／ｃｍ、温度１１０℃で熱カレンダー処理を行い、本発明実施例１のステンレス鋼繊維３２体積％、ポリエチレン繊維６８体積％の低抵抗金属繊維シートを作製した。

＜実施例２＞
ステンレス鋼繊維を５２体積％、ポリエチレン繊維を４８体積％としたこと以外は、実施例１と同様にして本発明の実施例２の低抵抗金属繊維シートを作製した。

＜実施例３＞
ステンレス鋼繊維を７体積％、ポリエチレン繊維を９３体積％としたこと以外は、実施例１と同様にして本発明の実施例３の低抵抗金属繊維シートを作製した。

＜比較例１＞
ステンレス鋼繊維を７５体積％、ポリエチレン繊維を２５体積％としたこと以外は、実施例１と同様にして本発明の比較例１の低抵抗金属繊維シートを作製した。

２．評価
上記のようにして得られた実施例及び比較例の金属繊維シートに対して、以下の方法にしたがって、ワイヤ剥離性、ハンドリング性、体積抵抗、並びに、透気抵抗度を評価した。これらの評価結果を表１に示した。

ワイヤ剥離性
ワイヤパートから、下流工程への抄造シートの受け渡し性を確認するため、手漉き抄造時に、脱水プレス後の抄造シートを手作業で、ワイヤシートから乾燥用シートに移す際のワイヤ剥離性を確認した。
○：ワイヤ剥離性に問題なし（ワイヤシートに抄造シートの残りがない）。
△：ワイヤシートからの剥離が可能（ワイヤシートに若干の剥離残りあり）。
×：ワイヤシートからの剥離が困難。

ハンドリング性
抄造シート乾燥後の、例えば巻取り工程等に必要な紙力を有しているかどうかの確認を実施した。
○：乾燥工程後のハンドリングに充分絶え得る紙力を有していた。
△：乾燥工程後のハンドリングに絶え得るレベルではあるが、若干紙力が弱かった。
×：紙力が弱く、乾燥工程後のハンドリングに耐え得ないレベルであった。

体積抵抗
実施例、比較例で得られた金属繊維シートをＪＩＳ Ｋ７１９４導電性プラスチックの四探針法による抵抗率試験方法に従い、ロレスタＡＸＭＣＰ−Ｔ３７０により体積抵抗を求めた。

透気抵抗度
ＪＩＳ Ｐ８１１７に準拠する方法により、実施例、比較例で作製した低抵抗金属繊維シートの透気抵抗度を測定した。
表１から明らかなように、本発明の低抵抗金属繊維シートでは、全ての評価項目で優れた特性を示していた。これに対して、金属繊維が７５体積％、樹脂成分が２５体積％含まれた比較例１の金属繊維シートでは、樹脂成分が少なすぎて、金属繊維同士を接触状態で保持することができず、抄造後のハンドリングに絶え得る金属繊維シートの作製が出来なかった。

３．金属繊維シートの構造
上記のようにして製造された本発明の実施例２の低抵抗金属繊維シートについて、熱カレンダー処理前後の表面の１００倍、４００倍及び９００倍の電子顕微鏡写真を図４及び５に示した。また、比較用として、実施例に用いたステンレス鋼繊維を焼結した従来技術の焼結金属繊維シートの表面の１００倍、４００倍及び９００倍の電子顕微鏡写真を図６に示した。これらの電子顕微鏡写真からも明らかなように、本発明の低抵抗金属繊維シートにおいては、加圧、加熱処理によって、金属繊維が厚さ方向に押圧されて金属繊維同士の接触点が形成され、溶融された樹脂成分が固化することで、比較用の焼結金属繊維シートと同様に金属繊維同士の接触点が保持された状態を、より簡便な方法で実現できることが示された。

Ｂ．第２実施形態
次に、溶融された樹脂成分が繊維形状を残しつつも金属繊維同士を結着固定している構成の本発明の低抵抗金属繊維シートの第２実施形態について説明する。

１．低抵抗金属繊維シートの作製
＜実施例４＞
まず、繊維径８μｍ、繊維長３ｍｍのステンレス鋼繊維（材質：ＳＵＳ３１６Ｌ、商品名：ＢＥＫＩＰＯＲ ＶＧ、ベカルト社製）及び、ポリエチレンテレフタレート繊維（商品名：テピルスＴＫ０８ＰＮ、帝人社製）からなるスラリーを、手漉き法によって抄造し、脱水プレス、１４０℃での加熱乾燥を行い、坪量５０ｇ／ｍ^２の繊維シートを得た。得られた繊維シートに対して、線圧１５０ｋｇ／ｃｍ、温度１７０℃で熱カレンダー処理を行い、本発明実施例１のステンレス鋼繊維６０体積％、ポリエチレンテレフタレート繊維４０体積％の低抵抗金属繊維シートを作製した。

＜実施例５＞
ステンレス鋼繊維及び、ポリエチレンテレフタレート繊維の添加量を変更し、ステンレス鋼繊維４０体積％、ポリエチレンテレフタレート繊維６０体積％の低抵抗金属繊維シートとしたこと以外は、実施例４と同様にして本発明の実施例５の低抵抗金属繊維シートを作製した。

＜実施例６＞
ステンレス鋼繊維及び、ポリエチレンテレフタレート繊維の添加量を変更し、ステンレス鋼繊維１５体積％、ポリエチレンテレフタレート繊維８５体積％の低抵抗金属繊維シートとしたこと以外は、実施例４と同様にして本発明の実施例６の低抵抗金属繊維シートを作製した。

＜実施例７＞
ステンレス鋼繊維及び、ポリエチレンテレフタレート繊維の添加量を変更し、ステンレス鋼繊維１０体積％、ポリエチレンテレフタレート繊維９０体積％の低抵抗金属繊維シートとしたこと以外は、実施例４と同様にして本発明の実施例７の低抵抗金属繊維シートを作製した。

＜実施例８＞
ステンレス鋼繊維及び、ポリエチレンテレフタレート繊維の添加量を変更し、ステンレス鋼繊維７体積％、ポリエチレンテレフタレート繊維９３体積％の低抵抗金属繊維シートとしたこと以外は、実施例４と同様にして本発明の実施例８の低抵抗金属繊維シートを作製した。

＜比較例２＞
ステンレス鋼繊維及び、ポリエチレンテレフタレート繊維の添加量を変更し、ステンレス鋼繊維７５体積％、ポリエチレンテレフタレート繊維２５体積％の低抵抗金属繊維シートとしたこと以外は、実施例４と同様にして比較例２の金属繊維シートを作製した。

＜比較例３＞
ステンレス鋼繊維及び、ポリエチレンテレフタレート繊維の添加量を変更し、ステンレス鋼繊維６体積％、ポリエチレンテレフタレート繊維９４体積％の低抵抗金属繊維シートとしたこと以外は、実施例４と同様にして比較例３の金属繊維シートを作製した。

＜比較例４＞
ステンレス鋼繊維及び、ポリエチレンテレフタレート繊維の添加量を変更し、ステンレス鋼繊維２体積％、ポリエチレンテレフタレート繊維９８体積％の低抵抗金属繊維シートとしたこと以外は、実施例４と同様にして本発明の比較例４の低抵抗金属繊維シートを作製した。

２．評価
上記のようにして得られた実施例及び比較例の金属繊維シートに対して、第１実施形態と同様の方法にしたがって、ワイヤ剥離性、ハンドリング性、体積抵抗、並びに、透気抵抗度を評価した。これらの評価結果を表２に示した。

さらに、以下の方法にしたがって、電界シールド特性及び磁界シールド特性を測定し、これらの測定結果を図１３〜１６に示した。なお、図１３及び１４は実施例４〜８及び比較例４の低抵抗金属繊維シートの加圧・加熱前後の電界シールド特性を示すグラフであり、図１５及び１６は、実施例４〜８及び比較例４の低抵抗金属繊維シートの加圧・加熱前後の磁界シールド特性を示すグラフである。

電磁波シールド特性の測定
電磁波シールド特性はＫＥＣ法を用いて２５℃環境下において評価した。ＫＥＣ法とは、一般社団法人関西電子工業振興センター製の電磁波シールド効果測定装置を用い、電波用・磁波用それぞれ専用の治具の間に、何もはさまない場合の電磁波強度に対する測定サンプルをはさんだ場合の電磁波強度の減衰量をｄＢで測定することができる測定方法である。周波数帯としては、１０〜１０００ＭＨｚの範囲の測定を実施した。

表２から明らかなように、本発明の低抵抗金属繊維シートは、良好な透気抵抗度を示していた。また、図１３〜１６から明らかなように、本発明の低抵抗金属繊維シートでは、熱カレンダー処理後に優れた電磁波シールド特性が発揮されることが示された。これに対して、金属繊維が７５体積％、樹脂成分が２５体積％含まれた比較例２の金属繊維シートでは、樹脂成分が少なすぎて、金属繊維同士を接触状態で保持することができず、抄造後のハンドリングに耐え得る金属繊維シートの作製が出来なかった。また、金属繊維が６体積％、樹脂成分が９４体積％含まれた比較例３の金属繊維シートでは、樹脂成分が多いためか、体積抵抗値が高めの値を示した。更に、金属繊維が２体積％、樹脂成分が９８体積％含まれた比較例４の金属繊維シートでは、体積抵抗値が高く、熱カレンダー処理後の電磁波シールド特性も十分に発揮されないことが示された。

さらに、本発明の低抵抗金属繊維シートの熱カレンダー処理前後の電磁波シールド特性においては、金属繊維と樹脂成分の含有率により異なる挙動が示された。詳細には、金属繊維の含有率が４０体積％以上と高い実施例４及び５では、抄紙後段階における金属繊維の接点が乏しいためと推察されるが、熱カレンダー処理前の電磁波シールド特性が非常に低い。ところが、熱カレンダー処理を行うことにより金属繊維シート中の金属繊維の接点が確保されるためであると推察されるが、電磁波シールド特性の向上が見て取れる。また、金属繊維の含有率が１０体積％以下と低い実施例７及び８であっても、熱カレンダー処理を行うことにより、樹脂繊維が溶融して金属繊維の接点が形成されるためであると推察されるが、特に電界シールド特性が向上する。電磁波は電界、磁界のサイクルで伝わるため、電界又は、磁界のシールド特性が優れていれば電磁波シールド特性は満足される。しかしながら、比較例４では、熱カレンダー処理を経る前の方が電界シールド特性に優れた結果となった。これに関しては、抄紙段階で若干生じていた金属繊維同士の接点が、熱カレンダー処理を実施することにより、接点へ溶融した樹脂繊維成分が流入することにより失われたものと推察される。

３．金属繊維シートの構造
上記のようにして製造された本発明の実施例４〜８及び比較例４の低抵抗金属繊維シートについて、熱カレンダー処理後の表面の３５０倍の電子顕微鏡写真を図７〜１２に示した。これらの電子顕微鏡写真からも明らかなように、本発明の低抵抗金属繊維シートは、溶融された樹脂成分が繊維形状を残しつつも金属繊維同士を結着固定している構成であっても、優れた特性を発揮することが示された。

以上説明したように、本発明の低抵抗金属繊維シートによれば、加圧、加熱処理のような簡便な方法により、優れた多孔性を維持しながら、低抵抗性が発揮されることが示された。

Claims (9)

1. 少なくとも金属繊維と樹脂成分とからなり、
   上記樹脂成分は、少なくとも一部が溶融され、
   上記金属繊維は、金属繊維同士の少なくとも一部が接触するように圧着されつつ、溶融された上記樹脂成分を介して結着固定されており、
   上記金属繊維の含有率は、７体積％以上、７５体積％未満であり、
   上記樹脂成分の含有率は、２５体積％を越えて、９３体積％以下であり、
   ＪＩＳ ８１１７に準拠する方法により測定される透気抵抗度が１００秒以下であることを特徴とする低抵抗金属繊維シート。
2. 前記溶融された樹脂成分は、微多孔膜を形成していることを特徴とする請求項１に記載の低抵抗金属繊維シート。
3. 前記溶融された樹脂成分は、繊維形状を残しつつも前記金属繊維同士を結着固定していることを特徴とする請求項１に記載の低抵抗金属繊維シート。
4. 体積抵抗値は、１０⁻²Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の低抵抗金属繊維シート。
5. 前記金属繊維は、ステンレス繊維、銅繊維、アルミニウム繊維から選ばれる少なくとも１種であり、
   前記樹脂成分は、合成樹脂であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の低抵抗金属繊維シート。
6. 前記樹脂成分は、ポリエチレン樹脂であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の低抵抗金属繊維シート。
7. 前記低抵抗金属繊維シートは、少なくとも金属繊維と樹脂成分によって、微細孔が形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の低抵抗金属繊維シート。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の低抵抗金属繊維シートの製造方法であって、
   少なくとも金属繊維と樹脂繊維とからなるシートを形成する工程と、
   前記シートを支持体間に挟んで加圧、加熱処理する工程とを有することを特徴とする低抵抗金属繊維シートの製造方法。
9. 前記少なくとも金属繊維と樹脂繊維とからなるシートを形成する工程は、
   少なくとも金属繊維と樹脂繊維とを水に分散してスラリーを得る工程と、
   該スラリーを湿式抄造法により抄造する工程とを有することを特徴とする請求項８に記載の低抵抗金属繊維シートの製造方法。