CN112996957A - 纱线材料、纱线、织物以及纱线材料的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及纱线材料(10)，为了使纱线材料(10)的导电性和热传导性优异，并且使纱线材料(10)能够为更简单的结构且更廉价地进行制造，纱线材料(10)构成为表面用合成树脂膜层(11)、含有碳材料(12a)的含碳树脂粘合层(12)、基材层(13)。

Description

纱线材料、纱线、织物以及纱线材料的制造方法

技术领域

本发明涉及纱线材料、纱线、织物和纱线材料的制造方法。

背景技术

近来，提出各种碳纤维作为含有碳材料的纱线材料并实施。碳纤维具有较轻且强度高的特性，开发了许多利用这些特性的工业产品等。此外，还提出有形成使用了碳纳米管的捻线的技术(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5699387号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

然而，在着眼于作为导电性纱线使用的情况下，碳纤维称不上是优异的。此外，虽然也实施了含有碳材料的导电性涂料浸渍纱线，但存在纱线变硬而重量增加的缺点。此外，还有一种在纺线时混合碳材料来制造导电性纱线的方法，但是根据碳材料的混合比例的不同，有可能损害作为纱线的特性。

本发明是考虑上述情形而提出的，其目的在于提供一种导电性和热传导性优异、能够形成更简单的结构并且能够更廉价地制造的纱线材料、基于该纱线材料制造的纱线、基于该纱线材料制造的织物，进而还提供该纱线材料的制造方法。

用于解决上述技术问题的方案

为了达到上述目的，本发明的纱线材料的特征在于，具有：表面用合成树脂膜层、含有碳材料的含碳树脂粘合层以及基材层。

发明效果

由于本发明的纱线材料为上述的构成，因此能够将纱线材料作为导电性和热传导性优异的材料，能够形成更简单的构造并且能够更廉价地进行制造。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的纱线材料的说明图。图1中的(a)是示出纱线材料的制造方法中的片材成形工序的概略局部剖视图，图1中的(b)是由片材成形工序成形而得的片材件以及由其后的裁断工序得到的纱线材料的概略局部剖视图，图1中的(c)是纱线材料的制造方法中的裁断工序的示意立体图。

图2是本发明的另一实施方式的纱线材料的说明图。图2中的(a)是示出纱线材料的制造方法中的片材成形工序的概略局部剖视图，图2中的(b)是由片材成形工序成形而得的片材件以及由其后的裁断工序得到的纱线材料的概略局部剖视图。

图3是使用纱线材料形成的纱线的示意说明图。

图4是相对于多种碳材料的混合比例的电阻值的图表。

图5是使用纱线材料形成的织物的示意说明图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在本说明书、本专利的权利要求书中，纱线材料10为带状、线状或者纤维状，基于该纱线材料10加工、制造成为捻线等产品的纱线16。当然，也可以使纱线材料10本身是作为产品的纱线16。

以下的实施方式所涉及的纱线材料10至少具有：表面用合成树脂膜层11、含有碳材料12a的含碳树脂粘合层12、基材层13。

即，本纱线材料10是至少包含上述3层的层结构，也可以如以下各种实施方式所涉及的纱线材料10那样具有更多的层而为4层以上的层结构。

这样的层结构的纱线材料10期望如下所示地形成与作为目的的纱线材料10为相同层结构的片材件1，并通过裁断该片材件1来制造。

本实施方式的纱线材料的制造方法执行以下工序：利用含有碳材料的含碳树脂剂12使表面用合成树脂膜11和基材片材13成形为片材件1的片材成形工序(参照图1的(a)、图1的(b))；将片材件1裁断为带状的纱线材料10的裁断工序(参照图1的(c))。

该方法中使用的表面用合成树脂膜11被作为形成纱线材料10中的表面用合成树脂膜层11的材料，含碳树脂剂12被作为形成纱线材料10中的含碳树脂粘合层12的材料，基材片材13被作为形成纱线材料10的基材层13的材料。

图1所示的片材件1设为4层结构，基材片材13设为具有基材用合成树脂膜层13a与和纸层13b的2层结构。

片材成形工序设为以下步骤：在基材片材13的2层中的基材用合成树脂膜层13a的表面用辊等涂布含有碳材料的含碳树脂剂12，在其上贴合表面用合成树脂膜11，形成上述4层状。

裁断工序是将如上所述地形成的片材件1裁断而形成带状的纱线材料10的步骤。期望将裁断宽度尺寸设为0.1mm～5mm左右从而将片材件1裁断成条状，但不限于此。作为纱线材料10，可以是宽度尺寸较小的线状或纤维状的纱线材料，也可以是更宽的纱线材料。

作为片材件1的构成材料即表面用合成树脂膜11以及基材用合成树脂膜13a可以例举聚酯膜和尼龙膜。此外，可以使表面用合成树脂膜11和基材用合成树脂膜13a为相同的原材料，也可以为相互不同的原材料。此外，期望使各自的厚度为6～9μm，但不限于此。

表面用合成树脂膜11可以是透明的或者半透明的，在基于该纱线材料10制造的纱线16、织物20等中，使表面用合成树脂膜11的表面露出的情况下也可以将其染色成符合其目的的颜色。

此外，由于基材用合成树脂膜13a配置在和纸片材13b和含碳树脂粘合层12之间，其颜色不直接显现在表面，但优选使用透明、半透明或者浅色的基材用合成树脂膜13a，使其不会通过浅色系的和纸片材13b而透出颜色。

作为被设为含碳树脂剂12的主剂12b的树脂剂，可例举羧甲基纤维素(CMC)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、釉质油性涂料、清漆(Lacquer)涂料等，但不限于此。另外，清漆涂料容易使混入的碳材料12a分散，而期望被作为主剂12b。

作为主剂12b所含有的碳材料12a，期望使用3～10μm的石墨粒子(石墨粉末)，例如，期望使用结晶度较高的5～10μm的鳞片状石墨。也能够用土状石墨、人造石墨来代替鳞片状石墨。此外，也可以进一步附加粒径较小而导电性较高的乙炔黑(粒径在1微米以下)、科琴黑、炉黑等炭黑作为其他的碳材料12a，并将其配置在石墨粒子之间的间隙中以提高导电性。也可以使用比鳞片状石墨晶体度差的鳞状石墨。

此外，根据实验等表明，比起单独使用石墨(graphite)和炭黑的任意一种，将两者混合使用能使电阻值变得更小(导电性变高)。图4是表示与鳞片状石墨(graphite)和乙炔黑(炭黑)的混合物的混合比例相对应的电阻值的概略图表，从该图表可知，石墨约70％、炭黑约30％的混合比例时电阻值成为最小值。

因此，为了形成导电性较高的纱线材料10，期望将石墨和炭黑的混合比例设为9：1～1：9的范围，进一步期望设为5：5～8：2的范围。当然，也可以仅由任一方来构成碳材料12a。

作为碳材料12a，不限于上述材料，还能够使用碳纳米管(单层、多层)或石墨烯、碳纳米纤维。

此外，作为碳材料12a的含有率(重量％)，在使用清漆涂料作为主剂12b的情况下，期望在含碳树脂剂12的状态下设为5～50％，在含碳树脂剂12中的溶剂挥发并固化形成含碳树脂粘合层12时，期望含有率达到50～90％。此外，考虑到制造的纱线材料10的作为纱线的柔软性和作为导电性纱线使用时的导电性的平衡，期望形成的含碳树脂粘合层12的厚度为3～15μm，优选为10μm以下。

这样的含碳树脂剂12如本实施方式所示，由于被夹在表面用合成树脂膜11、基材用合成树脂膜13a之间，因此在片材成形工序中含碳树脂剂12、特别是粒径小的碳材料12a不会脱出至表面侧背面侧。当然，在含碳树脂剂12成为含碳树脂粘合层12后，由于整体固化使碳材料12a几乎不会有移动的可能。

此外，也可以使含碳树脂剂12中含有抗菌剂。作为抗菌剂能够使用无机类的抗菌剂，只要使用由无机类载体携带具有抗菌作用的金属或金属离子而构成的物质即可。作为这种无机类的抗菌剂，例如，可以使用作为粉末的银基的无机抗菌剂(例如，NOVARON(注册商标))。由此，能够使片材件1(纱线材料10)具有杂菌难以繁殖等抗菌效果，能够防止片材件1(纱线材料10)的劣化。

可预先用接合剂或粘着剂将基材用合成树脂膜13a与和纸片材13b相互粘贴，也可以用含碳树脂剂12将表面用合成树脂膜11和基材用合成树脂膜13a贴合后，将和纸片材13b粘贴到该基材用合成树脂膜13a的背面。另外，对于将基材用合成树脂膜13a与和纸片材13b接合而得的接合层省略图示。

此外，对于和纸片材13b能够使用各种和纸片材，但期望使用对水抗性较强的和纸片材。和纸片材13b也可以预先染色为各种颜色。和纸片材13b的厚度期望设为5～30μm。

通过使用这样的和纸片材13b，即使在使用透明的基材用合成树脂膜13a的情况下，也能够使含碳树脂粘合层12的颜色不从背面露出而隐藏。此外，和纸的伸缩性低于聚酯等合成树脂膜，能够抑制合成树脂膜的伸缩性。

此外，如图2的(a)、图2的(b)所示，片材件1(纱线材料10)可以是5层的层结构。图2是将在表面用合成树脂膜11的背面形成金属薄膜14而得的结构经由含碳树脂剂12粘贴于基材片材13。

该金属薄膜14例如通过蒸镀形成即可。由于蒸镀膜能够形成20～50nm左右的薄度，从而有助于较薄地形成片材件。也可以粘贴金属箔来代替蒸镀膜。

作为金属薄膜14的原材料，可例举金、银、铝、铜等。为了在表面显现这些金属的颜色，只要将表面用合成树脂膜11设为透明的膜即可。

通过如上所述地设置金属薄膜层14，即使在使用透明的表面用合成树脂膜11的情况下，也能够使含碳树脂粘合层12的颜色不从表面侧露出而隐藏。当然，也能够使金属薄膜层14的颜色通过透明的表面用合成树脂膜层11显现出来。

此外，在表面用合成树脂膜层11的表面还可以形成金属薄膜层14。在这种情况下，也可以用含碳树脂剂12将表面用合成树脂膜11和基材用合成树脂膜13a粘贴后，将金属薄膜层14设置在表面用合成树脂膜层11的表面。

也可以使用氧化钛等染料或颜料在透明的表面用合成树脂膜11的表面着色以隐藏含碳树脂粘合层12的颜色来代替形成这种金属薄膜层14。

如上所述地形成的带状的纱线材料10可以直接作为纱线产品，也可以加工成其它产品。可以使用纱线材料10形成纱线16(捻线)，也可以例如图3所示，将纱线材料10卷绕于芯线17形成捻线16。

作为本图例的芯线17的原材料，可例举铜氨丝、人造丝、仿毛尼龙。在该情况下，使表面用合成树脂膜层11在表面露出，并且将对水分抗性较差(遇水容易破裂)的和纸层13b作为卷绕面即内侧，将纱线材料10卷绕至芯线17即可。在卷绕纱线材料10后对整体用蒸汽蒸即可，通过这样操作从而难以发生纱线材料10的绽开和剥落。

另外，也可以使用遇水难以破裂的和纸片材13b，以使和纸层13b露出的方式将其卷绕于芯线17来形成捻线16。在像这样使和纸层13b的表面露出的情况下，也可以在该和纸层13b的显现面设置金属蒸镀膜、金属箔等装饰层。

此外，如上所述，由于和纸对水的抗性较差，也可以使用丝绸或木棉、麻等天然纤维原材料或者使用与基材用合成树脂膜13a所使用的原材料不同的化学纤维原材料来代替和纸片材13b。在使用对水的抗性较强的天然纤维原材料片材来代替和纸片材13b的情况下，将纱线材料10卷绕于芯线16，以使该天然纤维原材料片材的背面(基材片材13的背面)在表面露出即可。

进而，在制造具有伸缩性的纱线16的情况下，使用具有伸缩性的尼龙等作为芯线17，使用比和纸更具有伸缩性的上述天然纤维原材料或化学纤维原材料来代替和纸作为基材层13即可。

此外，也能够使用该纱线材料10通过环缠捻(圆形式)、条纹捻(羽衣式)、交叉捻、卷绕捻、蛇腹捻、心绞捻、交叉捻(双向式)等其它各种捻线方法来形成各种捻线16。

根据如上所述地形成的纱线材料10和纱线16，通过将它们用于经纱21、纬纱22的至少一方，能够形成如图5所示的织物20。

例如，将金属薄膜层14的金或银的颜色显现在表面用合成树脂膜层11的表面的纱线材料10以该表面用合成树脂膜层11在表面露出的方式卷绕于芯线17形成捻线16，只要将该捻线16用于织物20的经纱21或者纬纱22，就能够制造在两面显现装饰性丰富的颜色的织物20。当然，也可以使用将基材层13(和纸层13b)的背面染色，使其背面在表面露出而形成的捻线16。

如上所述，由于如上所述地制造的纱线材料10含有碳材料12a，因此能够将纱线材料20和基于它形成的纱线16等作为导电性材料使用，能够在工业领域等各个领域使用。另外，纱线材料10虽然是含有碳材料12a的含碳树脂粘合层12被夹在其它2层之间的构成，但可确保作为整体的导电性。

此外，由于纱线材料10的导电性优异，因此能够基于该纱线材料10制造需要导电性的服装、例如导电性工作服等。此外，也可以基于纱线材料10制造衬衣等，通过穿着该衬衣还能够简易地测量心电图。

此外，由于该纱线材料10含有和纸，因此能够使纱线材料10和基于它制造的纱线16变得强韧。特别是由于和纸与合成树脂膜相比难以伸缩，从而还作为所制造的纱线材料10、纱线16的防伸缩材料起作用。

此外，还已知碳材料12a的热传导性高且热吸收性好，还有远红外线的放射性较高。因此，也能够利用这样的热传导性较高、远红外线的放射性较高的特性。

接着，对碳材料12a带来的远红外线效果的机制进行说明。

当碳原材料接触或接近人体的皮肤时，人体吸收远红外线而被加温。即，在这些碳原材料与人体之间互相发射相同波长的远红外线，碳原材料维持约36.5℃的同时身体中水分子剧烈碰撞，该振动成为动能，转化为热从而使身体被加温。

其结果是，远红外线作用于皮下组织、血管等使血液流动得到改善。根据本发明人等确认到具有对末梢、中枢的血液流动有15％的提升效果。此外，认为有这些碳原材料发生α波从而有助于治愈身体、减轻疲劳、促进健康。

因此，通过使用纱线材料10来制造例如织物20(参照图5)、床单、内衣等衣物，并将这些供人使用，能够提高健康促进效果。进而，在床单、内衣等衣物中，只要在纱线材料10的含碳树脂粘合层12中掺混抗菌剂，就能够利用其抗菌作用防止汗等的氧化臭味的产生。

如上所述，本纱线材料10被设为层结构这样简易的结构，能够通过上述那样简易的步骤形成，能够廉价地制造。此外，由于碳材料12a配置于覆盖片材件1的整个面的接合层内，也就是说全面地配置在纱线材料10的整个长度上，因此在使用了使用该纱线材料10的纱线16、使用纱线材料10的织物20、使用纱线材料10的工业产品等的情况下，能够活用纱线材料10所包含的碳材料12a具有的各种特征(导电性、热传导性、远红外线的放射性等)。

此外，由于含碳树脂粘合层12是含碳树脂剂12固化形成的层，该层内的碳材料12a几乎不可能脱出至表面用合成树脂膜层11侧或基材层13侧。因此，也不存在碳材料12a的黑色显现在纱线材料10的表面侧、或者因此而使周围被污染的可能。

进而，由于该纱线材料10的含碳树脂粘合层12可形成为足够薄至10μm以下等，因此基于此形成的纱线16不会变硬，不会有作为纱线的特性被损害的可能。

在以上所示的各种实施方式中，作为含碳树脂粘合层12所所含的碳材料12a，也可以使用活性炭。可以使用活性炭来代替上述石墨粒子，也可以附加活性炭来使用。此外，也可以不将活性炭作为含碳树脂粘合层12的碳材料12a，而是以使其混合在基材片材13中的方式配置。为了使纱线材料10的层结构更薄，例如使用更微细的球状微粒活性炭、或以塑料瓶作为原材料生成的约7μm左右的活性炭粉末作为活性炭即可。

在以上内容中，作为纱线材料10例示了4层(参照图1)和5层(参照图2)的纱线材料，如上所述，只要是将含碳树脂粘合层12至少在内部配置了3层以上的层结构的纱线材料即可。例如，基材层13可以仅由基材用合成树脂膜层13a这一层构成，或者仅由和纸层13b这一层构成。

附图标记说明

1 片材件

10 纱线材料

11 表面用合成树脂膜、表面用合成树脂膜层

12 含碳树脂剂、含碳树脂粘合层

12a 碳材料

12b 主剂

13 基材片材、基材层

13a 基材用合成树脂膜、基材用合成树脂膜层

13b 和纸片材、和纸层

14 金属薄膜、金属薄膜层

16 纱线、捻线

17 芯线

20 织物。

Claims (10)

1.一种纱线材料，其特征在于，具有：

表面用合成树脂膜层、含有碳材料的含碳树脂粘合层以及基材层。

2.如权利要求1所述的纱线材料，其特征在于，

所述基材层具有作为与所述含碳树脂粘合层相接的层的基材用合成树脂膜层。

3.如权利要求2所述的纱线材料，其特征在于，

所述基材层在所述基材用合成树脂膜层的背面侧具有和纸层。

4.如权利要求1～3的任一项所述的纱线材料，其特征在于，

所述碳材料由石墨粒子与炭黑的混合物形成。

5.如权利要求1～4的任一项所述的纱线材料，其特征在于，

所述表面用合成树脂膜层被设为透明或者半透明的层，

在所述表面用合成树脂膜层与所述含碳树脂粘合层之间配置有金属薄膜层。

6.如权利要求1～5的任一项所述的纱线材料，其特征在于，

所述含碳树脂粘合层通过含有所述碳材料的树脂粘合剂的固化而形成。

7.一种纱线，其特征在于，

将如权利要求1～6的任一项所述的纱线材料卷绕于芯线而形成。

8.一种织物，其特征在于，

使用了如权利要求1～6的任一项所述的纱线材料。

9.一种纱线材料的制造方法，制造如权利要求1～6的任一项所述的纱线材料，该纱线材料的制造方法具备：

片材成形工序，利用含有碳材料的含碳树脂剂将表面用合成树脂膜与基材片材粘合从而成形为片材件；

裁断工序，将所述片材件裁断为带状，形成所述纱线材料。

10.如权利要求9所述的纱线材料的制造方法，其特征在于，

所述基材片材具备涂布有所述含碳树脂剂的基材用合成树脂膜。

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