(57)【要約】【課題】本発明は、過剰なヨウ素が繊維から昇華脱離する事が無く、繊維に付着した過剰なヨウ化銅が脱離する粉落ち現象を解消し、かつ、繊維が伸長しても導電性能の低下をきたさない、繊維の表面にヨウ化銅からなる導電層を形成される事を特徴とする伸縮性導電繊維を得ることを目的とする。【解決手段】ヨウ素イオンを含む水溶液にポリエステルエラストマ繊維を浸漬し、前記繊維に対してヨウ素を含浸させた後に、前記繊維をヨウ素還元剤で洗浄し、さらに一価若しくは二価のどちらか一方から選択される銅イオンを含む水溶液に浸漬することを特徴とする伸縮性導電繊維の製造方法。【選択図】図１
2014109086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヨウ素イオンを含む水溶液にポリエステルエラストマ繊維を浸漬し、前記繊維に対してヨウ素を含浸させた後に、前記繊維をヨウ素還元剤で洗浄し、さらに一価若しくは二価のどちらか一方から選択される銅イオンを含む水溶液に浸漬することを特徴とする伸縮性導電繊維の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の製造方法で製造した伸縮性導電繊維。
【請求項３】
定常時での体積抵抗率が８．０×１０５Ω・ｃｍ以下、４０％伸長時の体積抵抗率が１．１×１０６Ω・ｃｍ以下、１００％伸長時の体積抵抗率が１．４×１０６Ω・ｃｍ以下である請求項２に記載の伸縮性導電繊維。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電繊維及びその製造方法に関するもので、特に伸縮して繊維が変形しても安定した導電性能の得られる伸縮性導電繊維及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エラストマ繊維は、その優れた伸縮性能から、アウター、インナー、スポーツ等の衣料用途をはじめ、車のシート地やシューズなどの資材用途、あるいはサポーターやテーピング等の医療用途等にひろく使われている。しかしながら、例えばポリウレタンエラストマ繊維は、他の繊維に比較して導電性が劣ることから、ポリウレタンエラストマ繊維の混率を上げた布帛では、埃の付着や静電気の発生等の問題があった。
【０００３】
特許文献１においては、伸縮性複合弾性糸の芯部を構成する伸縮性弾性糸は、破断伸度が４００％以上で、繊度が７０〜４６０デニールのポリウレタン系弾性糸を使用する。前記伸縮性複合弾性糸の鞘部を構成する導電性複合糸は、鞘部がポリエステル重合体等の熱可塑性重合体、芯部が低融点金属からなる導電性複合糸からなるものである。前記伸縮性弾性糸を芯部に、前記導電性複合糸がまわりをカバリングする伸縮性複合弾性糸を開示している。しかしながら、前記伸縮性複合弾性糸の鞘部を構成する導電性複合糸には伸縮性はないことから、製糸工程や糸加工工程での問題や、使用中に鞘部に亀裂を生じて芯部が表面に露出し、前記伸縮性複合弾性糸の外観品位を低下させたり導電性能の低下を招いてしまうこともあった。また、前記伸縮性複合弾性糸の製造工程が複雑であり、糸のコストが高くなっていた。
【０００４】
また、特許文献２においては、ポリウレタン糸の紡糸液にＢＥＴ比表面積が５０ｍ2／ｇ 以上であるアセチレンブラックを添加することにより導電性ポリウレタン糸を得る技術を開示している。しかしながら、製糸性や糸強度、伸縮性能等の低下の問題や、アセチレンブラックが均一分散しない場合は安定した導電性能が得られない可能性があった。
【０００５】
また、特許文献３においては、銅イオンを含む水溶液に繊維を浸漬し、繊維表面に銅イオンを吸着させ、ヨウ化物イオンを含む水溶液に浸漬し、繊維表面にヨウ化銅を形成せしめ、導電性能を高める技術が開示されている。しかしながら、この方法で得られた繊維は、繊維の伸縮時に、繊維表面上のヨウ化銅に亀裂を生じ、糸の外観品位の低下や、導電性能の低下を招く可能性があった。
【０００６】
また、出願人は特許文献４において、ヨウ素イオンを含む水溶液に繊維を浸漬し、繊維表面近傍にヨウ素を含浸させた後に、繊維を一価の銅イオンを含む水溶液で処理することにより、繊維の表面近傍にヨウ化銅からなる導電層を形成した導電繊維を開示している。しかしながら、この方法で得られた導電繊維を用いた例えば繊維シート（織物、編物、不織布等）を電子機器等に用いた場合に、前記繊維シートから過剰なヨウ素が昇華脱離して、電子機器に悪影響を与える可能性があった。さらに、この方法で得られた導電繊維は、繊維表層に付着している過剰なヨウ化銅が脱離する、いわゆる粉落ちが発生する為、例えば、前記導電繊維を用いた繊維シートとした場合に外観品位の低下や、導電性能の低下を招く可能性があった。なお、例えば、ポリエステルエラストマ９００ｄｔｅｘの場合、繊維重量に対してヨウ化銅付着重量が３０％を超過すると過剰となり、粉落ちが発生する。
【０００７】
また、出願人は、特許文献４の発明を改良し、特許文献５において、ヨウ素イオンを含む水溶液に芯鞘構造の伸縮性繊維を浸漬し、繊維の鞘部にヨウ素を含浸させた後に、繊維を一価の銅イオンを含む水溶液で処理することにより、繊維の鞘部にヨウ化銅からなる導電層を形成した導電繊維を開示している。この方法で得られた導電繊維は、過剰なヨウ素が昇華脱離して、電子機器等に悪影響を与えるという問題を解決させたものの、ヨウ化銅の粉落ちを防止するには十分なものではなかった。
【特許文献１】特開平５−２１４６４６
【特許文献２】特開２００５−２８１８７８
【特許文献３】特開平５−２４７８４２
【特許文献４】特願２００８−１９５９６２
【特許文献５】特願２００９−０５４５１６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はかかる技術的背景に鑑みてなされたものであって、過剰なヨウ素が繊維から昇華脱離する事が無く、繊維に付着した過剰なヨウ化銅が脱離する粉落ち現象を解消し、かつ、繊維が伸長しても導電性能の低下をきたさない、繊維の表面にヨウ化銅からなる導電層を形成される事を特徴とする伸縮性導電繊維を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
【００１０】
[１]  ヨウ素イオンを含む水溶液にポリエステルエラストマ繊維を浸漬し、前記繊維に対してヨウ素を含浸させた後に、前記繊維をヨウ素還元剤で洗浄し、さらに一価若しくは二価のどちらか一方から選択される銅イオンを含む水溶液に浸漬することを特徴とする伸縮性導電繊維の製造方法。
【００１１】
[２]  前項１に記載の製造方法で製造した伸縮性導電繊維。
【００１２】
[３]  定常時での体積抵抗率が８．０×１０５Ω・ｃｍ以下、４０％伸長時の体積抵抗率が１．１×１０６Ω・ｃｍ以下、１００％伸長時の体積抵抗率が１．４×１０６Ω・ｃｍ以下である前項２に記載の伸縮性導電繊維。
【発明の効果】
【００１３】
[１]の発明では、ヨウ素イオンを含む水溶液にポリエステルエラストマ繊維を浸漬し、繊維の表面内部近傍にヨウ素を含浸させる。その後、前記繊維をヨウ素還元剤で洗浄した後、一価若しくは二価のどちらか一方から選択される銅イオンを含む水溶液に浸漬する。ヨウ素を含浸させたポリエステルエラストマ繊維をヨウ素還元剤で洗浄した結果、繊維の外部近傍に付着した過剰なヨウ素が取り除かれる。その為、過剰なヨウ素が昇華離脱する事がなく、更には繊維に付着したヨウ化銅が粉落ちしない伸縮性導電繊維の製造方法とすることができる。更に、ポリエステルエラストマ繊維であるので、ヨウ素の繊維への入り込みが良好で、伸縮性能に優れた伸縮性導電繊維の製造方法とすることができる。
【００１４】
[２]の発明では、前項１に記載の製造方法で製造した為、過剰なヨウ素が内部から昇華脱離せず、かつヨウ化銅が粉落ちしない、更には、ポリエステルエラストマ繊維であるので、ヨウ素の繊維への入り込みが良好で、伸縮性能に優れた伸縮性導電繊維が提供できる。
【００１５】
[３]の発明では、定常時での体積抵抗率が、８．０×１０５Ω・ｃｍ以下、４０％伸長時の体積抵抗率が１．１×１０６Ω・ｃｍ以下、１００％伸長時の体積抵抗率が１．４×１０６Ω・ｃｍ以下である前項２に記載の伸縮性導電繊維であり、伸長時の体積抵抗率が、定常時と比較して同程度の体積抵抗率となることを表し、つまりは、繊維が伸長しても定常時と同程度の導電性能が得られる伸縮性導電繊維とする事ができる。なお、本発明において「体積抵抗率」とは繊維内部及び表面の電気の流れにくさを表す値を意味する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、ポリエステルエラストマ繊維にヨウ素イオン水溶液を浸漬した後に、ヨウ素還元剤で前記繊維を洗浄し、その後、一価若しくは二価どちらか一方から選択される銅イオンを含む水溶液で浸漬する事によって過剰なヨウ素が繊維から昇華脱離する事が無く、繊維に付着した過剰なヨウ化銅が脱離する粉落ち現象を解消し、かつ、繊維が伸長しても導電性能の低下をきたさない伸縮性導電繊維を得ることを目的とするという趣旨である。発明を実施する為の最良の形態は以下の通りである。
【００１７】
本発明の一実施形態では、まず、第一の工程として、ヨウ素イオンを含む水溶液を作成し、ポリエステルエラストマ繊維を浸漬して、前記繊維の表面内部近傍にヨウ素を含浸させた。ヨウ素イオンを含む水溶液は、例えばヨウ化カリウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化リチウム、ヨウ化セシウムを含む水溶液にヨウ素を１０℃〜４０℃で溶解して作成する。
４０℃を上回ると、繊維内部に過剰量のヨウ素が侵入する。また、１０℃を下回ると、繊維内部へ侵入するヨウ素の量が少なくなり、銅と反応させた場合、十分な導電性能を得る事ができない。ヨウ素の濃度は０．１〜３．０ｍｏｌ／Ｌにするのが好ましい。３．０ｍｏｌ／Ｌを上回ると、過剰なヨウ素が繊維に入り込む為、引張強度や伸度が低下し、更には、過剰なヨウ素が昇華脱離するので好ましくない。また、０．１ｍｏｌ／Ｌを下回ると、繊維の表面内部近傍のヨウ素密度が低下し、体積抵抗率を増大させてしまうので、好ましくない。より好ましくは、０．５〜１．５ｍｏｌ／Ｌである。次に前記ヨウ素イオンを含む水溶液に繊維を１〜９０分浸漬し、繊維の表面内部近傍にヨウ素を含浸させる。９０分を上回ると、繊維内部に過剰の量のヨウ素が侵入する。また、１分を下回ると、繊維内部へ侵入するヨウ素の量が少なくなる。伸縮性のある繊維に導電加工を施す場合には、エラストマ繊維が必須で、特にポリエステルエラストマ繊維に導電加工を行なえばその効果は顕著である。
【００１８】
次に、第二の工程として、前記ヨウ素を繊維の表面内部近傍に含浸したポリエステルエラストマ繊維を、ヨウ素水溶液から取り出し、マングルで絞った。
【００１９】
次に、第三の工程として、前記マングルで絞ったポリエステルエラストマ繊維をヨウ素還元剤で濃度０．０１〜０．５ｍｏｌ／Ｌ、温度１０〜４０℃、浸漬時間１〜６０分の条件で洗浄した。濃度が０．５ｍｏｌ／Ｌを上回ると、繊維表面近傍のヨウ素量が少なくなり、銅と反応させた時、十分な導電性能を得ることが出来ない。また、濃度が０．０１ｍｏｌ／Ｌを下回ると、繊維表面近傍に多くのヨウ素が残留する為、銅と反応させた時、繊維表層に分厚いヨウ化銅層が形成するため、粉落ちが発生する。温度が４０℃を上回ると、濃度が０．５ｍｏｌ／Ｌを上回る時と同様、繊維表面近傍のヨウ素量が少なくなり、銅と反応させた場合、十分な導電性能を得る事が出来ない。また、１０℃を下回ると、濃度が０．０１ｍｏｌ／Ｌを下回る時と同様、繊維表面近傍に多くのヨウ素が残留する為、銅と反応させた時に、繊維表層に分厚いヨウ化銅層が形成するため、粉落ちが発生する。浸漬時間が６０分を上回ると濃度が０．５ｍｏｌ／Ｌを上回る時と同様、繊維表面近傍のヨウ素量が少なくなり、銅と反応させた場合、十分な導電性能を得ることが出来ない。また、１分を下回ると濃度が０．０１ｍｏｌ／Ｌを下回る時と同様、繊維表面近傍に多くのヨウ素が残留する為、銅と反応させた時に、繊維表層に分厚いヨウ化銅層が形成するため、粉落ちが発生する。好ましくは１０分〜５０分であり、より好ましくは、２０分〜４０分である。
【００２０】
なお、ヨウ素還元剤は、ヨウ素を還元するものであれば特に限定はなく、例えば、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、次亜硫酸ナトリウムなどがあげることが出来るが、薬剤安定性という観点から、チオ硫酸ナトリウムが好適である。
【００２１】
次に第四の工程として、ヨウ素還元剤で洗浄を施したポリエステルエラストマ繊維をマングルで絞った後、一価若しくは二価のどちらか一方から選択される銅イオンを含む水溶液を６５℃〜８５℃、１０〜９０分で浸漬することによって繊維の表面内部近傍に入り込んだヨウ素イオンと、一価若しくは二価のどちらか一方から選択される銅イオンが反応し、ヨウ化銅からなる導電層を繊維の表面内部近傍に形成させた。温度が６５℃を下回ると、ヨウ化銅を形成しにくくなり、８５℃を上回ると、ヨウ化銅の形成量が増えるわけではなく、徒にコストを増加させるものとなる。浸漬時間が９０分を上回ると繊維が変形し、原型を留めなくなり、１０分を下回ると繊維の表面内部近傍に未反応のヨウ素が残留するため、ヨウ素の脱離が起こる。その後、水洗いし乾燥すれば、繊維の表面内部近傍にヨウ化銅からなる導電層が形成された繊維を製造することができる。
【００２２】
なお、銅イオンを含有する化合物としては、水溶性であれば特に限定はなく、塩化銅、硫酸銅、塩酸銅、硝酸銅などがあげることが出来る。かかる銅イオンは一価でも二価でも良いが、一価の銅イオンとヨウ素イオンとは結合しやすく、被膜を形成しやすい為、好ましくは一価の銅イオンである。
【００２３】
また、第一価又は、第二価の銅イオンの溶解性を向上させる目的で、ヨウ化カリウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化リチウム、ヨウ化アンモニウム、ヨウ化水素、塩酸、アンモニウム、塩化アンモニウム、塩化ナトリウム、塩化カリウムなどの水溶性塩化物を併用すれば、溶液中の塩化イオン濃度が高まり、塩化第一銅、又は塩化第二銅の溶解度を高め、液中の銅イオン濃度を高めることが可能であり、これらを併用しても構わない。
【００２４】
一価の銅イオンを含む水溶液は、例えば塩化第一銅を、アンモニウムイオンを含む水溶液に溶解して作成する。一価の銅イオンの濃度は、０．１〜０．５ｍｏｌ／Ｌ、反応温度は６５℃〜８５℃にするのが好ましい。０．１ｍｏｌ／Ｌを下回ると、十分な量のヨウ化銅を形成する事ができない。また、０．５ｍｏｌ／Ｌを上回っても、ヨウ化銅の形成量が増えるわけではなく徒にコストを増加させるものとなる。更に好ましくは、０．２５〜０．３５ｍｏｌ／Ｌである。また、反応温度が６５℃を下回るとヨウ化銅を形成しにくくなり、８５℃を上回っても、ヨウ化銅の形成量が増えるわけではなく、徒にコストを増加させるものとなる。
【００２５】
導電繊維を製造する繊維がポリエステルエラストマ繊維であるので、伸縮性能に優れた導電繊維を製造することができる。エラストマ繊維は、本来電気抵抗値が大きく、摩擦によって容易に帯電しやすく、塵や埃を吸引して外観を損ねてしまう性質をもっており、制電性や導電性が要求される用途での展開が制限されていた。従来からのエラストマ繊維に導電性を付与する方法として導電性カーボンブラックを配合することで、制電性、導電性を付与することが知られているが、導電性カーボンブラックとの混練にバラツキを生じ、体積抵抗率が一定しなかった。また、黒色系となって意匠的にも限られるものであった。ポリエステル繊維はヨウ素を含浸しやすい性質をもち、繊維の内部に安定的に導電層を形成するので、上述の欠点を解消し、帯電防止性、伸縮性の優れたエラストマ繊維とすることができる。
【００２６】
また、定常時での体積抵抗率が８．０×１０５Ω・ｃｍ以下、４０％伸長時の体積抵抗率が１．１×１０６Ω・ｃｍ以下、１００％伸長時の体積抵抗率が１．４×１０６Ω・ｃｍ以下であるので、例えば、手袋に本発明の伸縮性導電繊維を用いた場合、従来の手袋と比べて、優れたフィット感が得られ、更に繊維が伸長する箇所である可動部分、折れ曲がり部分に対して導電性能の低下をきたさない手袋とする事が出来る。
【実施例】
【００２７】
次に、この発明の実施例を説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、体積抵抗率は以下の測定器にて測定し、ヨウ素の脱離は下記の試験方法によって評価し、ヨウ化銅の粉落ちは以下の評価法により評価した。
【００２８】
＜体積抵抗率＞
抵抗率計（三菱化学株式会社製ロレスターＧＰ）によって測定した。
【００２９】
＜ヨウ素の脱離試験方法＞
１Ｌアクリルボックスに導電繊維を５０ｇ入れ、２０℃の温度環境下で、２４時間放置した後のアクリルボックスの壁面にヨウ素が付着しているか否かを目視で観察し、ヨウ素の脱離について下記判定基準に基づいて評価した。
（判定基準）
「○」  ・・・ヨウ素の脱離は見られなかった。
「×」  ・・・ヨウ素の脱離が見られた。
【００３０】
＜ヨウ化銅の粉落ち評価法＞
１ｋｇの金属製錘の下面に直径５ｍｍの円柱を３本取り付け、円柱が三本足となって立つように足を平面に切断したものを試験器とする。評価サンプル上に黒い紙を載せ、更にその上に試験器を載せて、３点荷重をかけた状態にし、１０ｃｍ／秒の速さで黒紙を５０ｃｍ引張り移動させる。その後、黒紙に転移しているヨウ化銅粉の付着の有無を目視にて観察し、ヨウ化銅の粉落ちについて下記判定基準に基づいて評価した。
（判定基準）
「○」  ・・・ヨウ化銅の粉落ちは見られなかった。
「×」  ・・・ヨウ化銅の粉落ちが見られた。
【００３１】
＜実施例１＞
ポリエステルエラストマ弾性糸（モノフィラ糸９００ｄｔｅｘ）を用意した（体積抵抗率６．８×１０１３Ω・ｃｍ）。次に、ヨウ素イオンを含む水溶液（ヨウ素０．２ｍｏｌ／Ｌ、ヨウ化カリウム３．０ｍｏｌ／Ｌ水溶液、２０℃）に６０分浸漬し、マングルで絞って、伸縮性繊維にヨウ素を含浸させた。次に、ヨウ素を含浸させた伸縮性繊維をチオ硫酸ナトリウム水溶液（０．０６ｍｏｌ／Ｌ、２０℃）に１０分浸漬し、その後、マングルで絞って洗浄し、繊維表面に付着した過剰なヨウ素を取り除いた。その後、マングルで絞って洗浄した伸縮性繊維を、銅イオンを含む水溶液（塩化第一銅０．４ｍｏｌ／Ｌ、塩化アンモニウム１．６ｍｏｌ／Ｌ、７０℃）で６０分間浸漬することによって、伸縮性繊維の表層に存在するヨウ素と銅を反応させてヨウ化銅を形成させた。次に、ヨウ化銅を形成させた伸縮性繊維を水洗し乾燥機で乾燥させ、本発明の伸縮性繊維を得た。ヨウ素を含浸させたポリエステルエラストマ弾性糸を、チオ硫酸ナトリウム水溶液で洗浄する事によって、繊維表面に付着した過剰なヨウ素を取り除いた。その後、ヨウ素と銅と反応させたヨウ化銅が、表面内部近傍に形成されていたことを示していた。（図１、図２に示す。）
【００３２】
＜実施例２＞
実施例１において、ヨウ素イオンを含む水溶液として、ヨウ化ナトリウムを用いた以外は、実施例１と同様にした。
【００３３】
＜実施例３＞
実施例１において、ヨウ素還元剤として、亜硫酸ナトリウム水溶液を用いた以外は、実施例１と同様にした。  
【００３４】
＜実施例４＞
実施例１において、銅イオンを含む水溶液として、塩化第二銅を用いた以外は、実施例１と同様にした。  
【００３５】
＜実施例５＞
実施例１において、銅イオンを含む水溶液として、硝酸第一銅を用いた以外は、実施例１と同様にした。
【００３６】
＜比較例１＞
実施例１において、チオ硫酸ナトリウム水溶液で洗浄しなかった以外は、実施例１と同様にして伸縮性繊維を得た。得られた伸縮性繊維は、ヨウ化銅がポリエステルエラストマ繊維の表面に過剰に形成されていた事を示していた。（図３、図４より示す。）
【００３７】
上記各実施例、比較例の定常時、４０％伸長時、１００％伸長時の各体積抵抗率及び、ヨウ素の脱離有無及び、ヨウ化銅の粉落ち有無の結果を下記表１に記す。
【表１】
2014109086.tif 000003
【００３８】
表１から明らかな様に、本発明の製造方法に係る実施例１〜５では、定常時、４０％伸長時、１００％の伸長時の各体積抵抗率はほぼ同等であり、繊維が伸長しても定常時と同程度の導電性能が得られることを表していた。また、ヨウ素の脱離、ヨウ化銅の粉落ちは見られなかった。一方、比較例１は、体積抵抗率が伸長度合いに比例して、値が大きくなり、繊維の伸長度合いに比例して導電性能が悪化することを表していた。更に、ヨウ素の脱離、ヨウ化銅の粉落ちも見られ、外観品位の低下を招く可能性があるものであった。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明の実施例１に係る伸縮性導電繊維の断面図を示す顕微鏡写真である。（倍率２００倍）
【図２】この発明の実施例１に係る伸縮性導電繊維の断面図を示す顕微鏡写真である。（倍率１０００倍）
【図３】この発明の比較例１に係る伸縮性導電繊維の断面図を示す顕微鏡写真である。（倍率２００倍）
【図４】この発明の比較例１に係る伸縮性導電繊維の断面図を示す顕微鏡写真である。（倍率１０００倍）
【図１】
2014109086.tif 000004
【図２】
2014109086.tif 000005
【図３】
2014109086.tif 000006
【図４】
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