JP2001234468A

JP2001234468A - 金属被覆繊維とその用途

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Publication number: JP2001234468A
Application number: JP2000040879A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Imai; 浩之今井; Masahiro Yokomizo; 昌弘横溝; Takesuke Maeda; 雄亮前田; Nobuo Furuya; 暢男古谷; Makoto Tsunashima; 真綱島
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp; Jemco Inc
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp; Mitsubishi Materials Electronic Chemicals Co Ltd
Priority date: 2000-02-18
Filing date: 2000-02-18
Publication date: 2001-08-31
Anticipated expiration: 2020-02-18
Also published as: JP4560750B2; TW469448B

Abstract

(57)【要約】【課題】被膜の密着性に優れた金属被覆繊維の提
供【解決手段】繊維体に被覆した金属被膜表面がオレン
ジピールを呈し、好ましくは表面粗さ０.０１〜１μmの
オレンジピールを有することを特徴とする金属被覆繊
維。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、繊維体に対する金属被膜の密着
性に優れた導電性金属被覆繊維に関する。詳しくは、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
る繊維体表面に金属被膜をコーテングした金属被覆繊維
において、金属被膜が優れた密着強度と導電性を有し、
かつ金属被膜として銀などをコーテングしたものは白色
度が高く、かつ抗菌性に優れた金属被覆繊維に関する。
本発明の金属被覆繊維は導電性ないし抗菌性を有する各
種の布材や衣料品の材料として用いることができ、また
電磁波シールド材、静電防止材料、電極ないし電線の代
替材料などの産業材料として用いることができる。

【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繊維表面に金属薄膜をコーテングし
た導電性繊維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、高分子材
料を銅イオン捕捉基を有する染料で前処理し、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】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膜が
銅やその化合物に限られ、しかも金属被膜の付着強度が
必ずしも十分ではないと云う問題がある。なお、繊維体
をアルカリ処理して粗面化すれば概ね金属被膜の付着強
度を高めることができるが、粗面化の程度と金属被膜の
状態が適切ではないと十分な効果が得られない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】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り、金属被
膜が優れた密着強度を有し、従って導電性に優れ、さら
に金属被覆として銀等を施したものは白色度が高く、抗
菌性に優れる金属被覆繊維を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決する手段】本発明は、表面がオレンジピー
ル(ユズ肌ないし梨地肌)を呈する金属被膜が高い密着強
度を有することを見出し、この知見に基づいて金属被膜
の密着性に優れた金属被覆繊維を達成したものである。
すなわち、本発明によれば以下の構成からなる金属被覆
繊維とその用途が提供される。

【０００６】（１）繊維体に金属被膜を設けた繊維にお
いて、この金属被膜表面がオレンジピールを呈すること
を特徴とする金属被覆繊維。（２）金属被膜が表面粗さ０.０１〜１μmのオレンジピ
ールを有する上記(1)の金属被覆繊維。（３）金属被膜が剥離強度試験において３等級以上の基
準強度を有する上記(1)または(2)の金属被覆繊維。（４）繊維体がポリエステル繊維、ナイロン繊維また
はアクリル繊維であり、金属被膜が銀、金、白金、銅、
ニッケル、スズ、亜鉛、パラジウム、またはこれらの合
金からなる導電性金属である上記(1)〜(3)の何れかに記
載する金属被覆繊維。（５）単繊維の比抵抗が０.０１Ω・cm以下である上記
(1)〜(4)の何れかに記載する金属被覆繊維。（６）金属被膜が銀、白金、ニッケル、スズ、またはこ
れらの合金であり、白色度(Ｌ値)が５０以上である上記
(1)〜(5)の何れかに記載する金属被覆繊維。（７）金属被膜が銀であり、銀イオンによる抗菌性を有
する上記(1)〜(6)の何れかに記載する金属被覆繊維。（８）金属被覆にさらに表面処理が施されている上記
(1)〜(7)の何れかに記載する金属被覆繊維。（９）表面処理が防錆処理および/またはオイル処理で
ある上記(8)の金属被覆繊維。（１０）上記(1)〜(9)の何れかの金属被覆繊維からな
る織布ないし不織布、編物、抗菌衣料、電磁波シールド
材、静電防止材、電極ないし電線の代替材料、または繊
維強化プラスチックの導電性補強材。

【０００７】

【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は、繊維体に
被覆した金属被膜の表面がオレンジピールを呈すること
を特徴とする。オレンジピール(orange peel)とはオレ
ンジの皮に似た肌の粗い表面状態を云い、ユズ肌ないし
梨地肌と称されている。金属被膜表面がオレンジピール
を呈するとはこの金属被膜表面がオレンジピールの状態
であることを云う。金属被膜表面がこのオレンジピール
の状態を有し、好ましくは後述する適度な粒径の金属粒
によって形成されているものであるとき、この金属被膜
は高い密着強度を有し、従って耐久性に優れる。

【０００８】このオレンジピールは金属被膜表面の微細
な金属粒によって形成されている。本発明に係る金属被
膜のオレンジピールは粒径０.０１〜１μmの金属粒によ
って形成されたもの、すなわち０.０１〜１μmの表面粗
さを有するものが好ましく、さらに０.０５〜０.５μm
の表面粗さを有するものがより好ましい。なお、金属被
膜の表面粗さが０.０１μmよりも小さいと被膜表面が滑
らかな外観を有するようになり、かつ金属被膜が厚くな
って剥がれ易くなる。一方、表面粗さが１μmを上回る
ものは金属粒が剥離し易くなるので好ましくない。

【０００９】繊維体に被覆した金属被膜が０.０１μm〜
１μmの表面粗さを有するオレンジピールの状態である
とき、この金属被膜は高い密着強度を有する。具体的に
は、金属被膜のメッキ方法等にもよるが、規格(JIS L 0
849)に準じた剥離強度試験において、汚染判定基準が３
等級以上の剥離強度(３等級以上の強度)を有する。因み
に、上記規格試験(JIS L 0849)は繊維や布の染色堅ろう
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を判定する。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、従って密着性が
最も高い。本発明の金属被覆繊維は３等級以上、概ね４
等級ないし５等級の高い密着強度を有する。

【００１０】このオレンジピールの金属被膜はそのメッ
キ条件、とくにメッキの成長速度を調整することによっ
て形成される。金属メッキはメッキ開始直後に下地(繊
維表面)に金属粒子の核が生成し、これが成長すること
によって被膜になる。このとき、メッキ温度が高すぎた
り、触媒の量が多すぎるとメッキの成長速度が早すぎて
下地表面に超微粒子の金属粒子核が同時に多数成長して
しまい(結果的には表面が平坦に見える)、密着性に優れ
た緻密な金属被膜になり得ない。一方、適度な成長速度
でメッキしたものはメッキ開始直後に下地表面に生成し
た金属粒子を核として、その金属粒子の形状を保って徐
々に成長するので、密着性に優れた緻密な金属被膜とな
る。なお、既に述べたように、金属被膜表面のオレンジ
ピールの状態はその施工条件等によって異なり、金属被
膜の膜厚によって一義的に定まるものではないので、金
属被膜は膜厚に拘わらずオレンジピールの状態を有する
ことが重要である。もっとも金属被膜が厚すぎると剥が
れ易くなることに変わりない。ただし、同程度の膜厚を
有するものでもオレンジピールの被膜は密着強度が大き
く平滑な表面の被膜より剥離し難い。

【００１１】本発明の金属被覆繊維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するも
の。および木綿やレーヨンなどのセルロース系材料。こ
れら高分子材料およびセルロース系材料からなる有機繊
維のほかにガラスファイバーなどの無機繊維、あるいは
金属繊維を含めたこれらの材料を複合した繊維などが挙
げられる。このうち、ポリエステル繊維、アクリル繊
維、ナイロン繊維について有用である。特に、ポリエス
テルの長繊維は従来から金属被覆が難しいが、本発明に
よれば密着強度の大きい金属被覆繊維が得られる。これ
らの繊維は単繊維の太さが０.１〜１５ｄ(テ゛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
いと金属被膜を施した際に繊維が硬くなり可撓性が失わ
れるので適当ではない。

【００１２】繊維体表面に被覆する金属の種類は特に限
定されない。具体的には、例えば、銀、金、白金、銅、
ニッケル、スズ、亜鉛、パラジウム、およびこれらの合
金などを用いることができる。このうち白色導電繊維を
得るには銀、白金、スズ、ニッケルおよびこれらの合金
などの白色光沢を有する導電性の高い金属が用いられ
る。これらの金属は電解メッキ、化学メッキ、あるいは
真空蒸着などにより繊維体表面に被覆することができ
る。この金属被膜が上記オレンジピールを有する条件な
いし方法であれば他の施工条件は限定されない。

【００１３】本発明によれば、繊維体にオレンジピール
を有する金属被膜を被覆することにより、好ましくは上
記表面粗さのオレンジピールを有する金属被膜を被覆す
ることによって密着強度に優れた導電性繊維を得ること
ができる。具体的には、単繊維の比抵抗が０.０１Ω・cm
以下、好ましくは０.００１Ω・cm以下、さらに好ましく
は１０^-4〜１０^-5Ω・cm程度の導電性繊維を得ることが
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。

【００１４】従来、種々の白色導電繊維が知られている
が、繊維材料自体に導電性の白色成分を混入して製造し
たものは比抵抗が１０⁴〜１０⁶Ω・cm以上と高く、電磁
波シールド材等の用途には導電性が十分ではない。ま
た、染料を用いて繊維を前処理した後に金属被膜をコー
テングすることにより０.０１Ω・cm程度の導電性を有す
るようにした繊維も知られているが、これは青味や緑色
味を帯びた繊維であって白色度の高い導電性繊維は得ら
れていない。一方、本発明の金属被覆繊維はオレンジピ
ールの金属被膜とすることによってその密着性を高めた
ものであるので染料による着色がなく、従って高い白色
度を有し、かつ被膜の剥離強度(密着強度)が大きいので
優れた導電性を有する。

【００１５】さらに、本発明の金属被覆繊維は被膜金属
として銀を用いることにより、白色性および導電性と共
に銀イオンによる優れた抗菌性を有することができる。
本発明に係る銀被覆繊維は長期間にわたって銀イオンが
定常的に微量(例えば１ppb〜１ppm)放出されるので、抗
菌性を長く持続することができる。

【００１６】本発明の金属被覆繊維は金属被覆にさらに
表面処理を施したものでも良い。表面処理としては防錆
処理やオイル処理(オイリング)が施される。防錆処理を
施すことにより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表面の滑り性が向上する。また、
このオイル処理は繊維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膜の密着性の保護にも
なる。

【００１７】これらの表面処理は前工程で行われる繊維
の脱脂処理や活性化処理と同様に、図２のメッキ装置を
用い、処理液を加圧循環することにより施すことができ
る。防錆剤としては、銀用水溶性変色防止剤（商品名:キ
レスライトACW-1、キレスト社製品）、金銀変色防止剤（商品名:フ
゜レコートAG、日本高純度化学社製品）、銀変色防止剤（商
品名:ＥＬ、日進化成社製品）などを用いることができ
る。また、オイル処理剤としては市販品(竹本油脂工業
社製品)のデリオン480(商品名)とＳＭＡ−２(商品名)の
混合物等が推奨される。

【００１８】本発明の金属被覆繊維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、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
塵服や手袋ないし靴、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、繊維強化プラスチックの
導電性補強材として用いることができる。

【００２０】製造方法本発明の金属被覆繊維は、上記有機繊維などの繊維体
(原糸)の表面に上記金属をオレンジピールとなるように
電解メッキあるいは化学メッキなどによって被着させる
ことによって得られる。なお、この金属被膜を被着する
際に、あらかじめ繊維体表面をアルカリ等によってエッ
チング処理し、粗面化することにより、被覆されるメッ
キ金属がこ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。

【００２１】繊維体(原糸)に金属被膜を被着させる際、
特願平１１−１４５５３７号に記載されている製造方法
および装置を利用すると良い。この製造方法は、図２に
示すように、多数の通液孔(11)を有する巻取軸(10)に原
糸(12)をチーズ巻の状態に巻装して巻糸体(20)を形成
し、この巻糸体(20)をメッキ槽(30)に装入し、上記巻取
軸(10)を通じてメッキ液(31)を巻糸体内部に浸透させる
ことにより、巻取軸から巻糸体内部を経てメッキ槽に流
れ出す液流を形成し、この液流下で原糸に無電解メッキ
を施すことを特徴とする製造方法である。この方法によ
れば、メッキ液は巻取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間の間隙
がメッキ液によって外側に押し広げた状態となり、繊維
間の細部にまでメッキ液が浸透するので、長繊維の連続
糸をチーズ巻きの状態にしたものでも繊維表面に金属メ
ッキが均一に形成される。

【００２２】なお、このメッキ方法において、巻取軸へ
のメッキ液の導入を一時的に停止して、メッキ槽に貯留
したメッキ液を巻糸体内部に浸透させ、巻取軸を通じて
排出することにより、最初の液流とは逆にメッキ槽から
糸巻体内部を経て巻取軸に向かう液流を一時的に形成
し、これにより金属メッキの均一性を更に向上させるこ
とができる。

【００２３】巻糸体をメッキ槽に装入後、アルカリ処
理、中和処理および活性化処理の後に銀、白金またはニ
ッケル、スズなどの無電解メッキを施すことにより白色
度(Ｌ値)５０以上、比抵抗０.０１Ω・cm以下、好ましく
は０.００１Ω・cm以下の高導電性白色連続繊維を得るこ
とができる。また、これに防錆処理を施すことにより上
記白色度を長期間維持することができる。

【００２４】

【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２のメッキ装置を用い、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)表面処理[防錆処理]を施した。なお各処理は薬液
を加圧循環して行った。

【００２５】(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表面に触媒
を付着させた後に、表１に示す白金、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オレ
ンジピールを有する金属被膜を形成した。また、比較例
として各金属についてオレンジピールを有しない他は略
同一の条件で金属被覆を形成した。 (ホ)表面処理[防錆処理]：防錆剤(キレスライトACW-1,キレスト社
製品)を水で３倍に希釈したものをメッキ槽に入れ、こ
れに上記処理工程によって金属被膜を施した繊維を浸し
て表面処理を施した。

【００２６】これらの金属被覆繊維について被膜の密着
(剥離)強度、導電性および白色度を測定した。この結果
を表１に示した。また、市販品を比較例として示した。
なお、本発明に係る実施試料No.Ａ1の金属被膜(Ag)につ
いて、オレンジピールを呈する被膜表面の状態を図１の
顕微鏡写真に示した。

【００２７】密着強度は繊維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。導電性は約１０cm長さの金属被覆繊維の両端
に電極を接続し、デジタルマルチメータで端子間抵抗値
(Ω)を測定し、繊維の長さ(cm)と断面積(cm²)から比抵
抗(Ω・cm)を算出した。白色度はハンターの式に基づき
Ｌａｂ法によってＬ値を測定した。Ｌ値が大きいほど白
色度が高い。

【００２８】図１の顕微鏡写真に示すように、本発明に
係る金属被膜表面は概ね粒径０.０５〜１μmの金属粒に
よって形成されたオレンジピールを有している。このオ
レンジピールを有する金属被覆は、表１に示すように、
剥離強度が３等級以上、大部分は４等級、５等級であり
従来のものより格段に大きな密着性を有する。さらに比
抵抗は５×１０^-5〜１０^-3Ω・cmであり優れた導電性を
有する。また、白色度は６０以上、一部は６５〜７０で
あり、優れた白色性を有する。一方、市販品および金属
被膜の表面が平滑な比較例(B1〜B3)は何れも剥離強度が
１〜２等級であり、密着性が悪く、白色度も低い。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【発明の効果】本発明の金属被覆繊維は繊維表面に被着
された金属被膜が高い密着性を有するので耐久性が良
く、かつ優れた導電性を有する。さらに、金属被膜とし
て銀やニッケルなどの白色金属を被覆したものは高い白
色性を有する。また金属被膜として銀メッキを施したも
のはその銀イオンによって優れた抗菌性を示す。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の金属被膜についてオレンジピールの状
態を示す顕微鏡写真。

【図２】本発明の金属被覆繊維を製造する装置例を示す
概念図。

【符号の説明】

１０−巻取軸、１１−通液孔、１２−繊維体(原糸)、２
０−巻糸体、３０−メッキ槽、３１−メッキ液等

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者横溝昌弘埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地三菱マテリアル株式会社総合研究所内 (72)発明者前田雄亮秋田県秋田市茨島３丁目１番18号株式会社ジェムコ内 (72)発明者古谷暢男秋田県秋田市茨島３丁目１番18号株式会社ジェムコ内 (72)発明者綱島真東京都千代田区内神田２丁目８番４号株式会社ジェムコ内Ｆターム(参考） 4F072 AA01 AA04 AB04 AB05 AB06 AB18 AB27 AB28 AB29 AB30 AC04 AC16 AE08 AF02 AL01 4L031 AA17 AA18 AA20 AB01 AB32 AB33 AB34 BA04 CB12 DA12 DA15 4L047 AA17 AA18 AA21 AA23 AA26 CB10 4L048 AA16 AA20 AA24 AA42 AA52 AA56 AC00 AC13 CA00 CA05 DA01 5G307 BA03 BA07 BB09 BC01 BC02 BC03 BC06 BC07 BC09 BC10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】繊維体に金属被膜を設けた繊維におい
て、この金属被膜表面がオレンジピールを呈することを
特徴とする金属被覆繊維。
【請求項２】金属被膜が表面粗さ０.０１〜１μmのオ
レンジピールを有する請求項１の金属被覆繊維。
【請求項３】金属被膜が剥離強度試験において３等級
以上の基準強度を有する請求項１または２の金属被覆繊
維。
【請求項４】繊維体がポリエステル繊維、ナイロン繊
維またはアクリル繊維であり、金属被膜が銀、金、白
金、銅、ニッケル、スズ、亜鉛、パラジウム、またはこ
れらの合金からなる導電性金属である請求項１〜３の何
れかに記載する金属被覆繊維。
【請求項５】単繊維の比抵抗が０.０１Ω・cm以下であ
る請求項１〜４の何れかに記載する金属被覆繊維。
【請求項６】金属被膜が銀、白金、ニッケル、スズ、
またはこれらの合金であり、白色度(Ｌ値)が５０以上で
ある請求項１〜５の何れかに記載する金属被覆繊維。
【請求項７】金属被膜が銀であり、銀イオンによる抗
菌性を有する請求項１〜６の何れかに記載する金属被覆
繊維。
【請求項８】金属被覆にさらに表面処理が施されてい
る請求項１〜７の何れかに記載する金属被覆繊維。
【請求項９】表面処理が防錆処理および/またはオイ
ル処理である請求項８の金属被覆繊維。
【請求項１０】請求項１〜９の何れかの金属被覆繊維
からなる織布ないし不織布、編物、抗菌衣料、電磁波シ
ールド材、静電防止材、電極ないし電線の代替材料、ま
たは繊維強化プラスチックの導電性補強材。