(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属被覆を有し、金属被覆後に該繊維体の結晶化温度以上であって融解温度未満の温度で加熱処理したことを特徴とする金属被覆繊維体。
【請求項２】
上記加熱処理の後に徐冷した請求項１の金属被覆繊維体。
【請求項３】
被覆剥離試験において金属被覆が４等級以上の基準強度を有する請求項１または２に記載する金属被覆繊維体。
【請求項４】
繊維体の結晶化温度以上であって融解温度未満の温度下における伸縮率が±４％以下である請求項１〜３の何れかの金属被覆繊維体。
【請求項５】
繊維体の結晶化温度以上であって融解温度未満の温度下、および繊維体のデニール値の１００分の１に相当するｇ荷重下における伸縮率が±２％以下である請求項１〜３の何れかに記載する金属被覆繊維体。
【請求項６】
金属被覆が銀、金、白金、銅、ニッケル、スズ、亜鉛、バラジウム、またはこれらの混合物ないし合金からなる導電性金属である請求項１〜５の何れかに記載する金属被覆繊維体。
【請求項７】
繊維体１cmについて１デニール当たりの電気抵抗が１０００Ω/cm・テ゛ニール以下である請求項１〜６の何れかに記載する金属被覆繊維体。
【請求項８】
繊維体がポリエステル繊維体、ナイロン繊維体またはアクリル繊維体などの合成繊維体の単繊維体、またはこれら２種以上の成分からなる複合繊維体である請求項１〜７の何れかに記載する金属被覆繊維体。
【請求項９】
金属被覆表面がオレンジピールを呈する請求項１〜８の何れかに記載する金属被覆繊維体。
【請求項１０】
金属被覆に表面処理が施されている請求項１〜９の何れかに記載する金属被覆繊維体。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れかに記載する金属被覆繊維体の少なくとも１種を合成繊維、天然繊維、もしくは合成繊維と天然繊維の混合繊維に混紡したことを特徴とする混合繊維体。
【請求項１２】
金属被覆繊維体を混合した合成繊維または天然繊維がおのおの１種または２種以上である請求項１１の混合繊維体。
【請求項１３】
金属被覆繊維体の混合量が０.１〜５０％である請求項１１または１２の混合繊維体。
【請求項１４】
繊維体１cmについて１デニール当たりの電気抵抗が１００００Ω/cm・デニール以下である請求項１３の導電性混合繊維体。
【請求項１５】
繊維体が短繊維、長繊維、またはこれらの繊維からなる各種の糸である請求項１〜１４の何れかに記載する金属被覆繊維体。
【請求項１６】
請求項１〜１５の何れかに記載する金属被覆繊維体を含む織布または不織布。
【請求項１７】
金属被覆を設けた繊維体を、該繊維体の結晶化温度以上であって融解温度未満の温度で熱処理することを特徴とする金属被覆繊維体の製造方法。
【請求項１８】
繊維体に金属被覆を設けた後に、ポリエステル金属被覆繊維体については１７０〜２４０℃、ナイロン金属被覆繊維体については１１０〜１８０℃、アクリル金属被覆繊維体については１５０〜２００℃の熱処理を施す請求項１７に記載する金属被覆繊維体の製造方法。
【請求項１９】
加熱処理の昇温割合が１分間に０.１〜１０℃である請求項１７または１８に記載する金属被覆繊維体の製造方法。
【請求項２０】
加熱温度を５分以上保持する請求項１７〜１９の何れかに記載する金属被覆繊維体の製造方法。
【請求項２１】
加熱温度の保持時間が５分以上であって２００分以内である請求項２０の金属被覆繊維体の製造方法。
【請求項２２】
加熱処理の後に徐冷する請求項１７〜２１の何れかに記載する金属被覆繊維体の製造方法。
【請求項２３】
１分間に０.１〜１０℃の割合で室温まで徐冷する請求項２２の金属被覆繊維体の製造方法。
【請求項２４】
徐冷温度が１分間に０.２〜２℃である請求項２３の金属被覆繊維体の製造方法。
【請求項２５】
加圧水蒸気下もしくは電気炉内で加熱処理する請求項１７〜２４の何れかに記載する金属被覆繊維体の製造方法。
【請求項２６】
加熱および徐冷を窒素ガスまたはアルゴンガスの不活性雰囲気下で行う請求項１７〜２５の何れかに記載する金属被覆繊維体の製造方法。
【請求項２７】
短繊維、長繊維、またはこれらの繊維からなる各種の糸である繊維体に金属被覆を設けたものを用いる請求項１７〜２６の何れかに記載する金属被覆繊維体の製造方法。
【請求項２８】
請求項１７〜２７の何れかの製造方法によって製造した金属被覆繊維体を合成繊維または天然繊維に混紡することを特徴とする製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維体に設けた金属被覆の密着性に優れ、加熱下での耐久性に優れた金属被覆繊維体とその用途および製造方法に関する。詳しくは、例えば、ナイロン繊維体やポリエステル繊維体などの合成繊維や天然繊維などの表面に金属被覆をコーテングした金属被覆繊維体において、金属被覆が優れた密着強度を有すると共に加熱下での外力に対して優れた耐久性を有する金属被覆繊維体とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ナイロン繊維やポリエステル繊維などの高分子材料からなる合成繊維表面に金属薄膜をコーテングした導電性繊維ないし導電性糸が従来から知られており、金属コーテング膜の密着性を高めるために種々の方法が試みられている。例えば、硫化銅をコーテングする場合に、銅イオン捕捉基を有する染料で高分子材料を前処理し、これに銅イオンを結合させた後に硫化する方法(特公平01-37513号)や、アルカリ処理して粗面化した繊維表面に銅イオン捕捉基を付着させ、これに硫化銅を結合させる方法(特開平06-298973号)などが知られている。また、アラミド繊維などのように金属メッキを施し難いものについては、ポリビニルピロリドン(ＰＶＰ)を利用して金属イオンを付着させ、これを還元して金属メッキを形成する方法(特表平06-506267号)などが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記ＰＶＰを利用するメッキ方法は繊維の種類が限られるので一般的ではない。また、銅イオン捕捉基を導入するコーテング方法は金属被覆が銅やその化合物に限られ、しかも金属被覆の付着強度が必ずしも十分ではないと云う問題がある。なお、繊維をアルカリ処理して粗面化すれば概ね金属被覆の付着強度を高めることができるが、粗面化の程度と金属被覆の状態が適切ではないと十分な効果が得られない。しかも、金属被覆繊維を衣類等に使用する場合には洗濯や摩耗などの過酷な使用条件に耐える必要がある。さらに導電性の観点からは、金属被覆の部分的剥離によっても断線状態を招くので、金属被覆は信頼性の高い密着強度を有することが求められる。本発明は、従来の金属被覆繊維におけるこのような問題を解決したものであり、優れた被覆強度を有する金属被覆繊維体とその製造方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決する手段】
本発明者等は、金属被覆を有する繊維体に加熱処理を施して繊維体の組織を整えることにより、具体的には、例えば繊維体を加熱処理して結晶化すれば金属被覆の被覆強度が飛躍的に向上することを見出した。また、この加熱処理において昇温および冷却を徐々に行うことによって金属被覆の強度が一層向上すると共に耐久性が高まり、繊維体の伸縮率が大幅に小さくなることを見出した。本発明はかかる知見に基づくものである。
【０００５】
すなわち、本発明は（１）金属被覆を有し、金属被覆後に該繊維体の結晶化温度以上であって融解温度未満の温度で加熱処理したことを特徴とする金属被覆繊維体に関する。本発明の金属被覆繊維体は、好ましくは（２）上記加熱処理の後に徐冷した金属被覆繊維体、（３）被覆剥離試験において金属被覆が４等級以上の基準強度を有する金属被覆繊維体、（４）繊維体の結晶化温度以上であって融解温度未満の温度下における伸縮率が±４％以下である金属被覆繊維体、（５）繊維体の結晶化温度以上であって融解温度未満の温度下、および繊維体のデニール値の１００分の１に相当するｇ荷重下における伸縮率が±２％以下である金属被覆繊維体である。（６）金属被覆が銀、金、白金、銅、ニッケル、スズ、亜鉛、バラジウム、またはこれらの混合物ないし合金からなる導電性金属である金属被覆繊維体、（７）繊維体１cmについて１デニール当たりの電気抵抗が１０００Ω/cm・デニール以下である金属被覆繊維体、（８）繊維体がポリエステル繊維体、ナイロン繊維体またはアクリル繊維体などの合成繊維体の単繊維体、またはこれら２種以上の成分からなる複合繊維体である金属被覆繊維体、（９）金属被覆表面がオレンジピールを呈する金属被覆繊維体、（１０）金属被覆に表面処理が施されている金属被覆繊維体である。
【０００６】
また、本発明は、（１１）上記何れかに記載する金属被覆繊維体の少なくとも１種を合成繊維、天然繊維、もしくは合成繊維と天然繊維の混合繊維に混紡したことを特徴とする混合繊維体、（１２）金属被覆繊維体を混合した合成繊維または天然繊維がおのおの１種または２種以上である混合繊維体、（１３）金属被覆繊維体の混合量が０.１〜５０％である混合繊維体、（１４）繊維体１cmについて１デニール当たりの電気抵抗が１００００Ω/cm・デニール以下である導電性混合繊維体、（１５）繊維体が短繊維、長繊維、またはこれらの繊維からなる各種の糸である金属被覆繊維体、（１６）上記何れかに記載する金属被覆繊維体を含む織布または不織布に関する。
【０００７】
さらに、本発明は（１７）金属被覆を設けた繊維体を、該繊維体の結晶化温度以上であって融解温度未満の温度で熱処理することを特徴とする金属被覆繊維体の製造方法に関する。本発明は（１８）繊維体に金属被覆を設けた後に、ポリエステル金属被覆繊維体については１７０〜２４０℃、ナイロン金属被覆繊維体については１１０〜１８０℃、アクリル金属被薇繊維体については１５０〜２００℃の熱処理を施す金属被覆繊維体の製造方法、（１９）加熱処理の昇温割合が１分間に０.１〜１０℃である金属被覆繊維体の製造方法、（２０）加熱温度を５分以上保持する金属被覆繊維体の製造方法、（２１）加熱温度の保持時間が５分以上であって２００分以内である金属被覆繊維体の製造方法、（２２）加熱処理の後に徐冷する金属被覆繊維体の製造方法、（２３）１分間に０.１〜１０℃の割合で室温まで徐冷する金属被覆繊維体の製造方法、（２４）徐冷温度が１分間に０.２〜２℃である金属被覆繊維体の製造方法、（２５）加圧水蒸気下もしくは電気炉内で加熱処理する金属被覆繊維体の製造方法、（２６）加熱および徐冷を窒素ガスまたはアルゴンガスの不活性雰囲気下で行う金属被覆繊維体の製造方法、（２７）短繊維、長繊維、またはこれらの繊維からなる各種の糸である繊維体に金属被覆を設けたものを用いる金属被覆繊維体の製造方法、（２８）上記何れかの製造方法によって製造した金属被覆繊維体を合成繊維または天然繊維に混紡することを特徴とする製造方法を含む。
【０００８】
【発明の実施の態様】
以下、本発明を実施態様に基づいて詳細に説明する。
本発明の金属被覆繊維体は、金属被覆を設けた繊維体を該繊維体の結晶化温度以上であって融解温度未満の温度で加熱処理し、好ましくは、この加熱処理後にさらに徐冷したことを特徴とする金属被覆繊維体である。なお、本発明において繊維体とは、短繊維(ステープル)、長繊維(フィラメント)、これらの繊維からなる各種の加工糸(フィラメント糸、紡績糸など)を云い、これらを広く含めて繊維体と云う。
【０００９】
一般に合成繊維はその結晶化温度以上に加熱すると、繊維および加工糸の何れの場合にも、繊維の再結晶化によって繊維長さが約１０％程度も収縮することが知られている。繊維体の表面に金属被覆を設けることによって、この加熱による繊維の収縮をある程度は抑制できるが、金属被覆後の処理が適切でないと熱収縮を抑制する効果は十分ではない。
【００１０】
本発明は、金属被覆を設けた繊維体について、繊維体の結晶化温度以上および融解温度未満の温度範囲で加熱処理し、好ましくは加熱処理後に所定の割合で徐冷することによって、繊維体の組織を整え、具体的には、例えば繊維体の再結晶化を進め、金属被覆の被覆強度を格段に高めると共に加熱による収縮を大幅に抑制したことを特徴とする金属被覆繊維体である。
【００１１】
一般に、ポリエステル、ナイロン、ポリアクリル等の合成繊維を加熱すると、加熱温度に応じてガラス転移、結晶化、融解(溶融)と次第に状態が変化し、多くの場合にはガラス転移によって軟化し、続いて結晶化の段階で大きく収縮する。本発明は例えばこの現象を利用して金属被覆の密着強度を高めたものである。すなわち、金属被覆繊維体をその繊維体の結晶化温度以上に加熱して繊維体表面を軟化させる。軟化した繊維体の表面は金属被覆との接触面の微細な凹凸に入り込み、アンカー効果によって金属被覆と繊維体との密着性を高める。具体的には、例えば、ポリエステル繊維については１７０〜２４０℃、ナイロン繊維については１１０〜１８０℃、アクリル繊維については１５０〜２００℃に加熱処理するのが好ましい。この加熱処理においては、繊維体が十分に軟化するように昇温後の温度を５〜２００分程度保持するのが好ましい。なお、加熱温度が繊維体の融解温度を上回ると繊維体全体が溶融して結晶性が低下すると共に繊維体を破壊して金属被覆を保持できなくなるので好ましくない。
【００１２】
繊維体を軟化した後に冷却する過程で繊維体の組織が整えられる。例えば、加熱により繊維の分子配列が揃って結晶化し、金属被覆に密着した状態で繊維体が収縮し、徐冷工程で金属被覆が繊維体との一体性を保って収縮することにより被覆強度が向上する。この冷却工程において、金属被覆繊維体の冷却速度が適切でないと十分な被覆強度が得られない。すなわち、合成繊維は金属よりも線膨張係数が大きく、例えば、ポリエステル繊維やアクリル繊維などの線膨張係数は銀や銅などの約２倍であり、冷却収縮する度合いが大きい。このため、冷却速度が早いと繊維体の収縮に対して金属被覆の収縮が追従できず、加熱処理によって密着していた繊維体と金属被覆の接触面が部分的に剥離して被覆強度が向上しない場合がある。
【００１３】
本発明は、好ましくは加熱処理後の冷却を一定割合の温度内で徐々に行うことにより金属被覆の密着(被覆)強度を更に高める。すなわち、金属被覆繊維体を加熱処理後に徐冷することによって冷却工程での繊維体と金属被覆の接触面の剥離を防止し、金属被覆と繊維体の密着性を高めた状態で繊維体と金属被覆とを一体に冷却して金属被覆の密着強度を高める。また、適切な徐冷を行うことによってその後に加熱しても殆ど収縮を生ぜず、伸縮率が大幅に小さくなる。
【００１４】
徐冷速度は、具体的には、例えば１分間あたり０.１〜１０℃の割合が適当であり、好ましくは１分間あたり０.１〜５℃の割合、更に好ましくは０.２〜２℃の割合で徐冷するのが良い。なお、徐冷速度が０.１℃/分より小さいと処理時間が長くなり、また、１０℃/分より大きいと冷却速度が早すぎ、繊維体の再結晶化が不十分になるので好ましくない。
【００１５】
加熱処理手段は加熱炉、熱風炉などの他に赤外線による加熱でも良い。また、メッキ槽内での加圧水蒸気による加熱処理でも良い。加熱処理雰囲気は空気中でも良いが、金属被覆の酸化による変色を防止するには、窒素やアルゴン等の不活性ガス雰囲気下で加熱処理するのが好ましい。
【００１６】
以上のように、本発明の金属被覆繊維体は、例えば、ポリエステル繊維体は１７０〜２４０℃、ナイロン繊維体は１１０〜１８０℃、アクリル繊維体は１５０〜２００℃に加熱し、好ましくは、昇温後の温度を５〜２００分保持した後、１分間あたり０.２〜２℃の割合で徐冷することによって製造される。
【００１７】
本発明は、第一段階として金属被覆繊維体を繊維体の結晶化温度以上に加熱して繊維体の再結晶化を促すと共に、この温度を一定時間保持することによって軟化した繊維体の表面と金属被覆との接触面に十分に入り込ませて隙間を無くし、密着性を高めた後に、好ましくは、さらに第二段階として設定温度から室温まで冷却する際に十分に徐冷することによって再結晶化した繊維体と金属被覆の冷却収縮時の局部的な剥離を防止し、繊維体に対する金属被覆の被覆強度を大幅に高め、かつ繊維体の伸縮性を大幅に抑制する。
【００１８】
本発明の金属被覆繊維体はこのような加熱冷却処理によって優れた被覆強度と非伸縮性を有する。すなわち、先に述べたように、一般に合成繊維は結晶化温度以上に加熱されると結晶構造が変化するので１０％以上の熱収縮を生じることがあるが、金属被覆を有する繊維体を一度、加熱処理して繊維体の結晶構造を整えたものは、その後に加熱しても結晶構造が変化し難く、熱収縮を殆ど生じない。むしろ場合によっては僅かな伸びを示す傾向を有するようになる。
【００１９】
具体的には、例えば、繊維体の結晶化温度以上であって融解温度未満の温度下において、荷重を加えないときの伸縮率が±４％以下、好ましくは±３％以下の金属被覆繊維体を得ることができる。また、加熱荷重下においても、例えば、繊維体の結晶化温度以上であって融解温度未満の温度下において、繊維体のデニール値の１００分の１に相当するｇ荷重を加えたときの伸縮率が±２％以下、好ましくは伸縮率±１.５％以下、さらに好ましくは伸縮率±１％以下の金属被覆繊維体を得ることができる。なお、繊維体のデニール値の１００分の１に相当するｇ荷重とは、例えば１００デニールの繊維体について１ｇの荷重を加えることを云う。
【００２０】
本発明の金属被覆繊維体はこのように繊維体の伸縮性が格段に抑制されたものである。因みに、金属被覆を設けない繊維体(原糸)が、繊維体の結晶化温度以上であって融解温度未満の温度下で、繊維体のデニール値の１００分の１に相当するｇ荷重を加えたときの加熱収縮が１０〜１５％程度である場合に、本発明のように金属被覆を設け、かつ上記加熱処理を施すことによって、この加熱収縮を生ぜず、むしろ０.３％程度の伸びの傾向を示す金属被覆繊維体を得ることができる。
【００２１】
また、本発明の金属被覆繊維体は、以上の加熱冷却処理を行うことにより、規格(JIS L 0849)に基づく剥離強度試験において４等級以上の剥離強度(単に４等級以上の強度と云う)を有することができる。因みに、上記規格試験(JIS L 0849)は繊維体や布の染色堅ろう度を示す試験であり、染色布に白色布を重ね、所定荷重下で規定回数擦り合わせた場合に生じる白色布の汚染度によって染色の付着性が判定される。汚染度の高い順（付着性の低い順）に１等級から５等級までの基準が定められており、５等級の汚染度が最も低く、従って染色の密着性が最も高い。上記加熱処理を施した金属被覆繊維体について、この剥離試験における白色布の汚染度によって金属被覆の付着強度(被覆強度)を同様に判定することができる。加熱処理前は３等級以下の被覆強度を有する金属被覆繊維体について、本発明の加熱徐冷処理を行うことによって４等級以上の高い被覆強度を有するものを得ることができる。
【００２２】
本発明に用いる繊維体としては、ポリエステル、ポリアミド、アクリル、ポリオレフィン、ナイロンなどの高分子材料を主成分とした合成繊維、木綿などの天然繊維、レーヨンなどのセルロース系繊維、これらの有機繊維のほかにガラスファイバーなどの無機繊維、またはこれらの複合繊維体などが挙げられる。これらの繊維体は二種以上を混紡したものでも良く、合成繊維と天然繊維を混紡したものでも良い。このうち、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ナイロン繊維などの合成繊維を用いたものについて本発明は特に有用である。
【００２３】
なお、ポリエステルの長繊維は従来から金属被覆を施すのが難しいが、本発明によれば密着強度の大きい金属被覆繊維体を得ることができる。これらの繊維は単繊維の太さが０.１〜１５ｄ(デニール)のものが適当である。この繊維径が０.１ｄより細いと繊維の強度が不足するので好ましくなく、また、１５ｄより太いと金属被覆を施した際に繊維体が硬くなり可撓性が失われるので適当ではない。
【００２４】
繊維体表面に被覆する金属の種類は限定されない。例えば、銀、金、白金、銅、ニッケル、スズ、亜鉛、パラジウム、およびこれらの混合物や合金などを用いることができる。なお、被覆方法ないし手段も制限されない。電解メッキ、化学メッキ、あるいは真空蒸着などにより金属被覆を設けた繊維体について本発明を広く適用することができる。また、上記加熱冷却処理を妨げない範囲であれば他の施工条件も限定されない。
【００２５】
本発明は金属被覆がオレンジピール(ユズ肌ないし梨地肌)を有する金属被覆繊維体についても更に被覆強度を高めることができる。金属被覆の表面がオレンジピールの状態になるように金属被覆を設けることによって被覆強度の高い金属被覆を得ることができるが、本発明の加熱処理を施すことによって、さらに被覆強度を向上させることができる。
【００２６】
本発明によれば導電性に優れた金属被覆繊維体を得ることができる。具体的には、例えば、繊維体１cmについて１デニール当たりの電気抵抗が１００００Ω/cm・デニール以下、好ましくは１０００Ω/cm・デニール以下、さらに好ましくは１００Ω/cm・デニール以下の導電性繊維体を得ることができる。なお、金属被覆量を低減することによって電気抵抗が１万Ω/cm・デニール以上の繊維体とすることもできる。また、特に銀や白金、ニッケル、スズなどの白色光沢金属を被覆したものは白色度(Ｌ値)５０以上の白色度の高い導電性繊維体を得ることができる。なお、白色度はハンターの式に基づくＬａｂ法によって測定される。
【００２７】
本発明の金属被覆繊維体は加熱徐冷処理後にさらに表面処理を施すことにより更に効果を高めることができる。表面処理としては、反応性表面処理剤、金属表面と親和性のある界面活性剤、あるいはパラフィンやワックスによる防錆処理ないしオイル処理(オイリング)などを施すことができる。なお、この防錆処理によって白色度の経時的な低下や密着性(剥離強度)の低下を防止することができる。また、オイル処理を施すことにより繊維体表面の滑り性が向上する。このオイル処理は繊維体を織機や編機によって加工する際にその滑りを良くするので金属被覆の密着性の保護にもなる。金属被覆繊維体は実際に使用する際に、摩擦、剪断力、曲げ等の物理的な力を受け、その強さや頻度によって金属被覆の剥離や欠落が生じる。それらの度合いは直接的には金属被覆と繊維体との密着強度に基づくが、上記表面処理を施すことによって摩擦や剪断力などが緩衝され、その結果として金属被覆の剥離が防止される。また、金属表面は一般に一部が酸化して水酸基を有しているので、表面処理によって酸化を防止し防錆するのが好ましい。表面処理剤の使用量は金属の種類や加熱冷却処理の条件等にもよるが、概ね０.１〜２０wt％の範囲が有効である。
【００２８】
本発明の金属被覆繊維体は短繊維や長繊維、あるいは紡績糸や加工糸など各種の糸にして用いられる。また、金属被覆繊維を単独に用いる他に、合成繊維や天然繊維、あるいは合成繊維と天然繊維の混合繊維に混紡した混合繊維として用いることができる。この混合繊維における金属被覆繊維体の含有量は用途にもよるが、通常、０.１〜５０％以上が適当であり、この混合量に応じて、混合繊維体１cmについて１デニール当たりの電気抵抗が１００００Ω/cm・デニール以下、好ましくは１０００Ω/cm・デニール以下の混合導電性繊維体を得ることができる。
【００２９】
さらに、本発明の金属被覆繊維体は織布または不織布などの布地材料や編物材料などとして用いることができる。この場合、銀やスズ、ニッケルなどを用いたものは高い白色度を有するので染色した際に発色性に優れ、テキスタイルや衣料品の布材に適する。さらに、銀などをコーテングしたものは抗菌繊維体および抗菌衣料として利用することができる。具体的な用途としては、抗菌性の靴下、下着、上着、白衣、寝具、シーツ、ナプキン、手袋、シャツ、ズボン、絨毯、マット、あるいは作業衣などが挙げられる。
【００３０】
また、本発明の金属被覆繊維体は布地材料等に限らず、その導電性を利用して電磁波シールド材、無塵服や手袋、靴、カバー、作業衣など静電防止材料、あるいは電極や電線の軽量化を図る代替材料などに用いることができる。さらに、導電性有機材料への表面被覆による複合導電材料や繊維体強化プラスチックの導電性補強材などに用いることができる。
【００３１】
〔製造方法〕
本発明の金属被覆繊維体は、上記有機繊維体などの繊維体(原糸)の表面に電解メッキあるいは化学メッキなどによって金属被覆を設け、上記温度範囲で加熱処理し、冷却することによって得られる。なお、この金属被覆を設ける際に、予め繊維体表面をアルカリ等によってエッチング処理し、粗面化すれば被覆されるメッキ金属がこの繊維体表面の粗面に入り込んでアンカー効果を発揮するので更に好ましい。
【００３２】
繊維体(原糸)に金属被覆を設ける際、図１および図２に示す製造(メッキ)装置を利用すると良い。この製造装置は、図示するように、メッキ槽１０、メッキ液の貯槽２０、メッキ槽１０と貯槽２０を連通する送液管３１と３２、送液管に介在した送液ポンプ４０を有する。メッキ槽１０の上面は蓋１３によって閉じられている。このメッキ槽１０の内部には原糸をチーズ巻の状態にした巻糸体５０を装着するための固定軸１１が設けられている。固定軸１１は中空の管材によって形成されており、その管壁に多数の通液孔１２が設けられている。固定軸１１はメッキ槽１０の底部に立設されており、頂部は栓１６によって塞がれている。なお、固定軸１１は巻糸体５０を容易に装着できるように、また巻糸体５０の巻芯５１の径が異なる場合でも対応できるように、着脱自在に槽底に取り付けられている。この固定軸１１に連通して給液用の送液管３１が接続されている。この送液管３１を通じて送液ポンプ４０によって貯槽２０からメッキ液が固定軸１１に送られ、固定軸１１の管壁に設けた多数の通液孔１２からメッキ液が槽内に供給される。また、メッキ槽１１の上側と下側の側部にはおのおの貯槽２０に至る排液用の送液管３２が接続されており、これら送液管３１、３２によってメッキ液の循環路が形成されている。送液管３１、３２には適宜な箇所に開閉弁３３が設けられている。
【００３３】
一方、原糸は透水性の中空な巻芯５１にチーズ巻の状態に巻着された巻糸体５０を形成されており、固定軸１１がこの巻芯５１を貫くように、巻糸体５０が固定軸１１に差し込まれてメッキ槽１１に装着される。巻糸体５０は必要に応じて上下複数段に装着することができる。巻糸体５０が装着された固定軸１１の頭部には固定板１４が設けられており、この固定板１４を固定軸１１の軸頭にネジ込むことによって巻糸体５０を上下に押圧し、固定板１４および巻糸体相互の隙間をなくしてメッキ液がこれらの隙間から漏れ出すのを防止している。さらに、上下の巻糸体５０の間、および下側の巻糸体５０とメッキ槽底部との間にはスペーサ１５が介設されており、これらの部分の液漏れを防止している。
【００３４】
上記装置構成において、巻糸体５０をメッキ槽１０の固定軸１１に差し込んで装着し、送液管３１を通じて固定軸１１にメッキ液を通液する。メッキ液は固定軸１１から通液孔１２を通じて巻糸体５０に向かって流れ、透水性の巻芯５１を通過して巻糸体内部に浸透し、この巻糸体内部を経てメッキ槽１０に流れ出す液流を形成する。この液流下で無電解メッキを行う。メッキ液はメッキ槽１０から流れ出す液量とメッキ槽に供給される液量が一致するように循環される。具体的には、例えば、ポリエステル長繊維体などをチーズ巻きにした巻糸体５０をメッキ槽１０に装入し、脱脂液を循環させて繊維体表面を脱脂処理した後に水洗し、さらに、アルカリ液を通じてエッチング処理を行い、水洗する。次いで、濃塩酸ないし硫酸の溶液を通じて中和処理した後に、スズ系あるいはパラジウム系の一種または二種の混合溶液によって活性化処理する。この後、銀等のメッキ液を通じて無電解メッキを行い、メッキ後、水洗する。なお、アルカリ処理に代えて塩化第一スズ溶液等によって処理しても良い。
【００３５】
このような製造装置ないし製造方法によれば、メッキ液は固定軸を通じて巻糸体の内側から供給され、巻糸体の外部に向かって流れるので、繊維体間の間隙がメッキ液によって外側に押し広がられた状態となり、繊維体間の細部にまでメッキ液が浸透するので、チーズ巻きの状態でも繊維体の表面に金属メッキが均一に形成される。
【００３６】
金属被覆(メッキ)を施した後にこの繊維体を乾燥し、上記温度範囲の加熱冷却処理を施す。この加熱処理はメッキ槽内に加圧水蒸気を導入して行っても良い。またはメッキ槽から巻糸体を取り出して、電気炉などに移して加熱処理しても良い。なお、加熱処理雰囲気は空気中でも良いが、金属被覆の酸化による変色を防止するためには窒素やアルゴン等の不活性雰囲気下で加熱処理を行うと良い。
【００３７】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって具体的に示す。
〔実施例１〕
図示するメッキ装置を用い、表１に示す高分子材料からなる繊維体を巻取軸にワインデングしてチーズ巻の巻糸体とし、これをメッキ槽に入れて以下の(イ)脱脂処理、(ロ)アルカリ処理・中和処理および(ハ)活性化処理を行った後、表１の金属について(ニ)無電解メッキを施し、さらに(ホ)加熱処理を施した。各処理は薬液を加圧循環して行った。
【００３８】
(イ)脱脂処理：脱脂液(エースクリーンA-220:奥野製薬工業社製品)の５wt％溶液を５５℃でメッキ槽に５分間循環させた後、イオン交換水を通じて十分に洗浄した。
(ロ)アルカリ処理：脱脂処理後に２０wt％水酸化ナトリウム溶液を７０℃でメッキ槽に２０分間循環させ、さらにイオン交換水を通じて十分に洗浄した後に５wt％濃塩酸溶液を室温でメッキ槽に２分間循環させた。
(ハ)活性化処理：アルカリ処理後に濃塩酸溶液と塩化パラジウム混合溶液(キャタリストC:輿野製薬工業社製品)をメッキ槽に室温で３分間循環させた後にイオン交換水を通じて十分に洗浄した。さらに１０wt％硫酸溶液をメッキ槽に４５℃で３分間循環させて活性化した。
(ニ)メッキ工程：以上の前処理によって繊維体表面に触媒を付着させた後に、表１に示す金、銀およびニッケルについて、各々のメッキ液をメッキ槽に循環させて金属被覆を形成した。
(ホ)加熱処理：金属被覆を形成した巻糸体を電気炉に装入し、表１に示す温度条件で加熱冷却処理した。
【００３９】
これらの金属被覆繊維体について被覆の密着(剥離)強度を測定した。この結果を表１に示した。また金属被覆後に加熱処理を施さないものについて同様の試験結果を比較例として表１に示した。この密着強度は繊維体や布の染色堅ろう度を示す規格試験(JIS L 0849)に準じた剥離強度試験に基づいて測定した。具体的には、試験試料の金属被覆繊維体の束に白色布を重ね、２００ｇの荷重を加え、毎分３０回の往復速度で１００回往復摩擦を行い、白色布に付着した汚染度に基づき、汚染度の高い順(付着性の低い順)に１等級から５等級までの基準に従って剥離強度(密着強度)を判定した。また、導電性を測定した。導電性は繊維体の中央部１０cm間の電気抵抗を測定し、１５０デニールの繊維体１cmについて、１デニール当たりの抵抗値（Ω/cm・デニール）を求めた。この結果を表１に示した。表１の結果に示すように、金属被覆後に加熱処理を施した本発明の試料(A1,A2,A3)は何れも剥離強度が４等級以上であり、加熱処理を施さない比較試料より金属被覆が格段に大きな密着性を有する。また導電性も理論値に近い値が得られた。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
〔実施例２〕
無電解メッキ法によって表面に２０wt％のニッケルを被覆したアクリル繊維体を３０分かけて１５０℃に加熱し、この温度を１時間保持した後に１５０分かけて室温(25℃)まで冷却して本発明の金属被覆繊維体を得た(No.A20)。また、同様の加熱処理した後に３０分で室温まで冷却したものを加熱比較試料(No.B21)とした。また、メッキ処理後に加熱しないものを非加熱比較試料(No.B22)とした。これらの金属被覆繊維体について実施例１と同様にして金属被覆の付着強度と導電性を測定した。この結果を表２に示した。
非加熱比較試料(No.B22)は３回の摩擦によっても金属被覆の剥離が多く、繊維体１cm当たりの電気抵抗が初期値１５Ωから１MΩ以上に急増した。また、加熱比較試料(No.B21)は５０回の摩擦によって金属被覆が部分的に剥離し、電気抵抗が初期値１５Ωから１MΩ以上に増加した。一方、本発明の金属被覆繊維体(No.A20)は１５０回の摩擦によっても電気抵抗が初期値１５Ωから１０００Ωに留まっており、金属被覆の密着性が保たれていた。次に、この加熱徐冷繊維体についてオイル処理(日華化学社製品MKオイル１５wt％使用)を施したところ、３００回の摩擦後の電気抵抗は１５０Ωであり、抵抗値の増加が著しく低下し、金属被覆の剥離が大福に減少することが確認された。
【００４２】
〔実施例３〕
無電解メッキ法によって表面に２０wt％の銀を被覆したポリエステル繊維体を６０分かけて２００℃に加熱し、この温度を２時間保持した後に３００分かけて室温(25℃)まで冷却して本発明の金属被覆繊維体を得た(No.A30)。また同様の加熱処理した後に３０分で室温まで冷却したものを加熱比較試料(No.B31)とした。さらに、メッキ処理後に加熱しないものを非加熱比較試料(No.B32)とした。これらの金属被覆繊維体について金属被覆の付着強度を実施例１と同様にして測定した。この結果を表２に示した。
非加熱比較試料(No.B32)は５回の摩擦でも金属被覆の剥離が大きく、電気抵抗の初期値１Ωから１MΩ以上に急増した。また、加熱比較試料(No.B31)は１００回の摩擦によって金属被覆が部分的に剥離し、電気抵抗が初期値１Ωから１８０Ωに増加した。一方、本発明の金属被覆繊維体(No.A30)は３００回の摩擦によっても電気抵抗の初期値１Ωから２５Ωに留まっており、金属の密着性が保持されていることが確認された。さらに、この加熱徐冷繊維体についてオイル処理(日華化学社製品MKオイル５wt％使用)を施したところ、３００回の摩擦後の電気抵抗は９Ωであり、抵抗値の増加が著しく低下し、金属被覆の剥離が大福に減少することが確認された。
【００４３】
〔実施例４〕
実施例３の本発明試料(No.A30)と非加熱比較試料(NoB32)についてＸ線回折によって結晶化を測定した。この回折グラフを図３に対比して示した。このグラフに示すように加熱処理を行わない比較試料は回折強度が低く結晶化の程度が小さいが、加熱徐冷処理を行った本発明の試料は回折強度が高く結晶化の程度が大きいことが判る。
【００４４】
〔実施例５〕
実施例２〜３の試料(No.A20、No.B22、No.A30、No.B32)について、１５mm長の繊維体を用い、１.５ｇの加重を加え、２００℃における繊維体の伸縮率を測定した。この結果を表２に示す。伸縮率は室温時の長さに対する比である。また、金属被覆を設けず加熱処理も行わない原糸についての伸縮率を表２に対比して示した。原糸(No.B23、No.B33)は何れも１０％以上の熱収縮を生じている。また、金属被覆を設けたものでも被覆後に加熱処理を行わないもの(No.B21、No.B32)は３％台の収縮を生じている。一方、金属被覆後に加熱徐冷処理を行ったもの(No.A20、No.A30)は加熱による収縮を生ぜず、むしろ０.３％の伸びを示しており、従って伸縮率は何れも０.５％以下である。
【００４５】
【表２】
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【００４６】
【発明の効果】
本発明の金属被覆繊維体は優れた被覆強度を有しており、具体的には被覆の剥離強度試験において４等級以上の基準強度を有することができる。また、加熱下でも伸縮率が小さく、外力に対する耐久性に優れる。従って、金属被覆の密着性や耐久性が十分でないために従来は適用できなかった分野にも本発明の金属被覆繊維体を用いることできる。また、本発明の金属被覆繊維体は金属被覆を設けた後に特定温度での加熱徐冷処理を施すことによって得られるので容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  メッキ装置の概略を示す概念図
【図２】  巻糸体の巻装状態を示す説明図
【図３】  実施例４のＸ線回折グラフ
【符号の説明】
１０−メッキ槽、１１−固定軸、１２−通液孔、１３−蓋、１４−固定板、１５−スペーサ、１６−栓、２０−貯槽、３１，３２−送液管、３３−開閉弁、４０−送液ポンプ、５０−巻糸体、５１−透水性巻芯。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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