(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクリル繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、高強度ナイロン系繊維、ポリフェニレンサルファイド系繊維、ポリカーボネート系繊維、またはアラミド系繊維からなる基体繊維の表面に金属被覆を有し、さらに該金属被覆の表面にフッ素化合物被覆を有し、該金属被覆を設けた後に基体繊維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されており、上記フッ素化合物被覆が基体繊維の結晶化温度以下で形成されていることを特徴とする金属被覆繊維体。
【請求項２】
フッ素化合物被覆が金属被覆繊維体重量の０.０１〜５％である請求項１に記載する金属被覆繊維体。
【請求項３】
フッ素化合物被覆の表面がパラフィン処理またはワックス処理されている請求項１または２に記載する金属被覆繊維体。
【請求項４】
金属被覆が金、銀、銅、ニッケル、錫またはこれらの合金の一種または二種以上からなる導電性金属被覆である請求項１〜３の何れかに記載する金属被覆繊維体。
【請求項５】
アクリル繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、高強度ナイロン系繊維、ポリフェニレンサルファイド系繊維、ポリカーボネート系繊維、またはアラミド系繊維からなる基体繊維の表面に金属被覆を設け、さらに基体繊維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、次いで、この金属被覆表面にフッ素化合物被覆を基体繊維の結晶化温度以下で形成する金属被覆繊維体の製造方法。
【請求項６】
基体繊維の表面に金属被覆を設けた後に、該金属被覆繊維体を基体繊維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、次いで、タンクに入れ、フッ素系化合物溶液を循環して接触させた後に、加圧水蒸気を導入し、基体繊維の結晶化温度以下で乾燥加熱処理して金属被覆表面にフッ素化合物被覆を形成する請求項５に記載する金属被覆繊維体の製造方法。
【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および耐腐蝕性に優れると共に軽量であって低価格で製造でき、しかも人の皮膚への影響も少ない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た後に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。また、金属被覆繊維とりわけ銀被覆繊維は大気中に酸化物や洗剤等によって表面腐食や変色を生じる問題がある。
【０００４】
本発明は従来の金属被覆繊維における上記問題を解決したものであって、優れた耐食性と被覆強度を有する金属被覆繊維体を提供する。一般に金属被覆繊維体は塩素や硫化物による表面腐食が多く見られる。これを防止するため、下地の金属被覆の上側に防食用金属被覆を設ける二重金属被覆繊維体があるが、これは金属量が多く、コスト高を招くことが懸念される。本発明は金属被覆表面にフッ素化合物被覆を設けることによって、被覆金属量が少なく、耐腐食性に優れ、皮膚への刺激も少ない金属被覆繊維体を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決する手段】
本発明は、金属被覆を有する繊維体において、繊維体表面に設けた金属被覆を下地とし、その上にフッ素化合物の表面被覆を設けたものであり、下地に導電性金属被覆を設けることによって優れた導電性を有すると共に表面のフッ素化合物被覆によって耐腐食性を高め、皮膚への刺激が少なく比較的軽量であって製造コストも低い金属被覆繊維体を提供する。
【０００６】
本発明は以下の構成からなる金属被覆繊維体とその製造方法に関する。
（１）アクリル繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、高強度ナイロン系繊維、ポリフェニレンサルファイド系繊維、ポリカーボネート系繊維、またはアラミド系繊維からなる基体繊維の表面に金属被覆を有し、さらに該金属被覆の表面にフッ素化合物被覆を有し、該金属被覆を設けた後に基体繊維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されており、上記フッ素化合物被覆が基体繊維の結晶化温度以下で形成されていることを特徴とする金属被覆繊維体。
（２）フッ素化合物被覆が金属被覆繊維体重量の０.０１〜５％である上記(１)に記載する金属被覆繊維体。
（３）フッ素化合物被覆の表面がパラフィン処理またはワックス処理されている上記(１)または上記(２)に記載する金属被覆繊維体。
（４）金属被覆が金、銀、銅、ニッケル、錫またはこれらの合金の一種または二種以上からなる導電性金属被覆である上記(１)〜上記(３)の何れかに記載する金属被覆繊維体。
（５）アクリル繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、高強度ナイロン系繊維、ポリフェニレンサルファイド系繊維、ポリカーボネート系繊維、またはアラミド系繊維からなる基体繊維の表面に金属被覆を設け、さらに基体繊維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、次いで、この金属被覆表面にフッ素化合物被覆を基体繊維の結晶化温度以下で形成する金属被覆繊維体の製造方法。
（６）基体繊維の表面に金属被覆を設けた後に、該金属被覆繊維体を基体繊維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、次いで、タンクに入れ、フッ素系化合物溶液を循環して接触させた後に、加圧水蒸気を導入し、基体繊維の結晶化温度以下で乾燥加熱処理して金属被覆表面にフッ素化合物被覆を形成する上記(５)に記載する金属被覆繊維体の製造方法。
【０００７】
さらに、本発明は以下の製造方法に関する。
（７）  基体繊維の表面に金属被覆を設けた後に、これを基体繊維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、次いで、この金属被覆表面にフッ素化合物被覆を基体繊維の結晶化温度以下で形成する金属被覆繊維体の製造方法。
（８）  フッ素系化合物被覆の形成溶液として、有機フッ素系界面活性剤またはアルコキシシラン系フッ素化合物溶液を用いる上記(7)に記載する金属被覆繊維体の製造方法。
【０００８】
【発明の実施の態様】
以下、本発明を実施態様に基づいて具体的に説明する。
本発明の金属被覆繊維体は、基体繊維の表層に下地の金属被覆とその上にフッ素化合物被覆を有することを特徴とするものである。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】
本発明の金属被覆繊維体の基体となる繊維（基体繊維と云う）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。
【００１０】
さらに、本発明は基体繊維として高強度ナイロン系繊維、ポリフェニレンサルファイド系繊維、ポリカーボネート系繊維、またはアラミド系繊維を用いたものを含む。高強度ナイロン系繊維とはザイロンの商品名で市販されている高重合ナイロン繊維などである。これらの繊維は高重合体であり溶融温度が高く耐熱性に優れており、この基体繊維を用いた金属被覆単繊維を配合した導電性樹脂は高温環境下での使用に適する。
【００１１】
基体繊維の表面に設ける下地の金属被覆は、例えば、金、銀、銅、ニッケル、錫、またはこれらの合金の一種または二種以上からなる導電性金属被覆が好ましい。なお、被覆方法ないし手段は限定されない。電解メッキや化学(無電解)メッキ、あるいは真空蒸着などを利用することができる。基体繊維表面に電解メッキあるいは化学メッキなどによって上記金属の被覆を設けると良い。なお、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好ましい。この金属被覆は一層でも二層以上でも良い。
【００１２】
上記金属被覆は、その表面にオレンジピールを有するものが好ましい。金属被覆がオレンジピールを有することによって密着強度が向上する。オレンジピール(orange peel)とはオレンジの皮に似た状態であって、表面粗さが概ね０.０１〜１μmの表面状態を云い、ユズ肌ないし梨地肌と称されている。金属被覆の層厚が概ね数百ナノメータ(nm)以下であるとき、金属被覆がオレンジピールを有するものは被覆の裏側まで粗面状態になっており、基体繊維の表面がこの粗面状態の金属被覆裏面に入り込んでアンカー効果を発揮するので基体繊維と金属被覆との接着強度が向上する。さらに、金属被覆表面がオレンジピールを有することにより、その上側のフッ素化合物被覆との接着強度も向上する。
【００１３】
本発明の金属被覆繊維体は上記金属被覆の表面にフッ素化合物被覆を有する。金属被覆繊維体におけるフッ素系化合物被覆の量は５重量％以下、好ましくは０.０１〜５重量％が適当である。このフッ素化合物被覆によって優れた撥水が得られる。長期間持続的な撥水性を有するにはフッ素化合物被覆の量は０.５重量％以上が好ましい。なお、この被覆量が５重量％を上回っても撥水性は大きく変わらないので、被覆量は５重量％以下が適当である。
【００１４】
このフッ素化合物被覆は有機フッ素系界面活性剤、あるいはアルコキシシラン系フッ素化合物などを用いて形成すると良い。例えば、上記化合物を含む溶液を金属被覆表面に塗布し、あるいはこれらの溶液に金属被覆繊維体を浸して金属被覆表面にフッ素化合物溶液を付着させ、これを乾燥し加熱処理してフッ素系界面活性剤を反応させ、あるいはアルコキシシコンの加水分解などにより金属被覆表面にフッ素化合物被覆を形成する。
【００１５】
フッ素化合物溶液としては市販のフッ素系界面活性剤を用いることができる。この一例として、１〜１０％濃度のフッ素系界面活性剤、０.１〜１％濃度のメラミン樹脂、および０.０５〜１％の触媒化合物を混合した水溶液が知られている。なお、フッ素系界面活性剤の濃度が１０％より濃いと金属被覆繊維体の表面が茶色に変色するので好ましくない。また、この濃度が１％未満であると撥水効果が低く、塩素や硫黄化合物に対する変色防止効果も低くなる。
【００１６】
本発明の金属被覆繊維体は、その表面にフッ素系化合物被覆を有し、これが下地の金属被覆の保護層となるので耐腐蝕性が向上する。具体的には、例えば、この金属被覆繊維体を塩素系洗浄剤で洗濯した場合、この表面被覆によって塩素系洗浄剤の浸透を防止するので塩素系洗浄剤に対する耐腐蝕性に優れる。また、塵埃や汗などに含まれる硫化物等による硫化反応、あるいは空気中での酸化反応等による腐食に対しても優れた耐食性を示す。さらに、下地の金属被覆が外部に露出しないので皮膚に対する刺激が殆どなく、金属アレルギーなどを生じる虞がない。また、これらフッ素化合物被覆は透明性が高いので適度な膜厚下において下地の金属被覆の色調が被覆表面に表れる。従って、白色系の導電性金属被覆を設けることにより、耐腐食性に優れ、かつ金属アレルギーを生じない白色導電性繊維体を得ることができる。
【００１７】
本発明の金属被覆繊維体はフッ素系化合物被覆の表面にさらに表面処理を施したものを含む。表面処理としては、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。
【００１８】
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。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、カーテンあるいは作業衣などが挙げられる。
【００１９】
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、手袋、靴、カバー、作業衣などの静電防止材料、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、有機材料との混錬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。
【００２０】
なお、本発明の金属被覆繊維体を製造する手段として、基体繊維をチーズ巻の状態でタンク内に設置し、チーズ巻の内側から外側に向かってメッキ液が流れるようにしてメッキすると良い。具体的には、タンク内に基体繊維を支える軸を設け、軸の周面にはメッキ液が流れ出す多数の小孔を設け、軸にはメッキ液の導入管を接続する。この軸にチーズ巻の基体繊維を差し込み、メッキ液を供給する。メッキ液は軸の内部を流れて小孔から外部に流れ出し基体繊維を内側から外側に向かって通過する。このような製造手段によれば、繊維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、繊維相互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。
【００２１】
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（基体繊維の結晶化温度以上であって融解温度未満の温度）の加熱処理を施す。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。金属被覆を形成した後に、さらにフッ素化合物被覆を基体繊維の結晶化温度以下で形成する。金属被覆(メッキ)、加熱処理を終えた繊維体を再びメッキ工程のタンクに入れ、フッ素系化合物溶液を循環して接触させた後に、加圧水蒸気を導入し、乾燥、加熱処理を施すことによって金属被覆の上層に均一にフッ素化合物を被覆することができる。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって具体的に示す。
前述のメッキ手段を用い、基体繊維(１５０デニール)をメッキ槽に入れ、以下の処理工程(イ)〜(ホ)を経て金属被覆繊維体を得た。
(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)第一層金属被覆の形成：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、この基体繊維を銀、ニッケル、銅の各メッキ液に浸し、無電解メッキによって下地の第一層金属被覆を形成した。
(ホ)加熱処理：以上の工程を経て製造した金属被覆繊維体の一部を電気炉に装入し、基体繊維の結晶化温度以上および融解温度未満の温度条件で加熱冷却処理した。
【００２３】
〔実施例１〕
上記(イ)〜(ホ)の工程によって得た金属被覆繊維体を、フッ素系界面活性剤(０.０５％濃度、１％濃度、３％濃度、５％濃度)、メラミン樹脂(０.３％濃度)、有機アミン(０.１％濃度)を含む水溶液に浸漬し、取り出して乾燥後、４時間加熱処理した。
【００２４】
〔実施例２〕
上記(イ)〜(ホ)の工程によって得た金属被覆繊維体を、アルコキシシラン系界面活性剤(０.０５％濃度、１％濃度、３％濃度、５％濃度)、酢酸(０.１％濃度)を含む水溶液に浸漬し、取り出して乾燥後、４時間加熱処理した。
【００２５】
これらの金属被覆繊維体について、白色度および塩素漂白試験を行い腐蝕の有無を調べた。塩素漂白試験は塩素水溶液(商品名ハイター５０％を含む水溶液)１００ccの中に試料の銀被覆繊維を室温下で１０分間浸し、発生する気泡を観察して３段階評価を行った。白色度は室温で大気下に放置(１ヶ月、３ヶ月)した後、ハンターの式に基づいてＬ値を求めた。これらの結果を表１に示した。また、比較例としてフッ素化合物被覆を形成しない繊維体を対比して示した。
【００２６】
この結果に示すように、本発明の好ましい範囲に属する金属被覆繊維体は何れも塩素腐蝕に対して優れた耐食性を有しており、さらに耐変色性も高く、銀被覆においては白色度も高い。一方、比較例は何れも塩素による腐食がみられ、また白色度も低下した。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の金属被覆繊維体は耐腐食性に優れると共に被覆強度が大きい。具体的には、塩素漂白試験において優れた耐塩素腐蝕性を有している。さらに、大気中に放置しても変色せずに白色度を保つ。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、これまでは金属被覆の密着性や耐変色性が十分でないために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。
【００２８】
【表１】
0003972127.tif 000002