JP2010065327A - 導電体被覆繊維集合体及びその製造方法 - Google Patents

導電体被覆繊維集合体及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】従来よりも高い特性を有し様々な用途において好適に用いることのできる導電体被覆繊維集合体を提供する。
【解決手段】平均直径が５０ｎｍ〜８００ｎｍのポリマー繊維２０の表面に導電体３０が被覆された導電体被覆繊維１０の集合体からなり、各導電体被覆繊維１０間に空隙が残存している導電体被覆繊維集合体１。本発明の導電体被覆繊維集合体１においては、各導電体被覆繊維１０間に残存している空隙の単位体積に占める割合が４０％〜９０％の範囲内にあり、ポリマー繊維２０の表面のうち導電体３０に被覆されていない部分の面積割合が２０％以下である。本発明の導電体被覆繊維集合体１は、例えば、保温材、電磁波シールド材、電磁波吸収材などの様々な用途において好適に用いることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、導電体被覆繊維集合体及びその製造方法に関する。
従来、ポリマー繊維の表面に導電体が被覆された導電体被覆繊維の集合体からなる導電体被覆繊維集合体が知られている（例えば、特許文献１〜６参照。）。
特許文献１に記載の導電体被覆繊維集合体は、例えばメルトブロウン法により形成されたポリマー繊維からなるエラストマー不織布と、当該エラストマー不織布の表面を覆う金属コーティング（アルミニウム、銅、すず、亜鉛、ニッケル、鉄、金、銀、銅系合金、アルミニウム系合金、チタニウム系合金及び鉄系合金）を備える導電体被覆繊維の集合体からなるものである。このため、特許文献１に記載の導電体被覆繊維集合体は、豪華な外観、各種の物理的性質（導電性、静電抵抗、化学的抵抗、熱反射性、熱放射性、光学的反射性）、望ましい柔軟性、弾性、柔らかさ及びドレープを有するようになる。
特許文献２に記載の導電体被覆繊維集合体は、通気性を有するポリエステル製生地に真空蒸着法によりアルミニウム、ステンレス、銅、金、銀、チタン等からなる金属層を設けた導電体被覆繊維の集合体からなるものである。このため、特許文献２に記載の導電体被覆繊維集合体からなる表地と、吸臭性を有する綿状の芯とを積層した繊維製品用素材を寝装品、敷物等の繊維製品に用いることにより、当該繊維製品は、通気性、脱臭性に加えて保温性、殺菌性を備えることとなるので、衛生上又は健康上好ましい環境を保つことができ、特に、老人や病人等に快適な環境を与えることができるようになる。
特許文献３に記載の導電体被覆繊維集合体は、ナイロンの表面に銀めっきした構造を有する導電体被覆繊維の集合体からなるものである。このため、特許文献３に記載の導電体被覆繊維集合体を含有する不織布等からなる布帛を電気敷毛布の裏面側に設置することにより、電気敷毛布の裏面側に熱が逸散し難くなり、高い省エネルギー効果をもった電気敷毛布となる。
特許文献４に記載の導電体被覆繊維集合体は、熱可塑性合成繊維からなる嵩高な原料不織布にステンレス、チタン、ニッケルなどの耐食性金属が、物理蒸着により両面から被覆された導電体被覆繊維の集合体からなるものである。このため、特許文献４に記載の導電体被覆繊維集合体は、繊維のほぼ全面が蒸着膜で被覆されることとなるため、十分な保温性を有し、軽量化可能であり、柔軟性に優れ、抗菌性に優れ、衣服や布団の中綿として好適に用いることができるようになる。
特許文献５に記載の導電体被覆繊維集合体は、ＰＡＮ系炭素繊維を含むポリエステル繊維の表面にステンレスなどの金属が、無電解めっき、電気めっき、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングなどにより被覆された導電体被覆繊維の集合体からなるものである。このため、特許文献５に記載の導電体被覆繊維集合体は、不織布の柔軟性を損なわず、満足しうる電磁波シールド性を有するようになる。
特許文献６に記載の導電体被覆繊維集合体は、ポリエステル繊維の表面に銀、金、白金、銅、ニッケル、スズ、亜鉛、パラジウム、これらの合金などが電解めっき、化学めっき、真空蒸着などにより表面粗さ０．０１〜１μｍで被覆された導電体被覆繊維の集合体からなるものである。このため、特許文献６に記載の導電体被覆繊維集合体は、金属被膜の表面がオレンジピールを呈するようになり、優れた密着強度を有し耐久性に優れたものとなる。その結果、抗菌衣料、電磁波シールド材、静電防止材、電極・電線の代替材料、繊維強化プラスチックの導電性補強材となる。
特開平６−１０２６２号公報 特開平７−１２６９７６号公報 特開２０００−３３６５４６号公報 実用新案登録第３１２０５７１号公報 特開平６−２９４０９３号公報 特開２００１−２３４４６８号公報
ところで、繊維業界においては、従来よりも高い特性を有し様々な用途において好適に用いることのできる繊維が常に求められており、導電体被覆繊維集合体においても例外ではない。
そこで、本発明は、そのような事情に鑑みてなされたもので、従来よりも高い特性を有し様々な用途において好適に用いることのできる導電体被覆繊維集合体及びその製造方法を提供することを目的とする。
（１）本発明の導電体被覆繊維集合体は、平均直径が５０ｎｍ〜８００ｎｍのポリマー繊維の表面に導電体が被覆された導電体被覆繊維の集合体からなり、各導電体被覆繊維間に空隙が残存していることを特徴とする。
このため、本発明の導電体被覆繊維集合体は、平均直径が５０ｎｍ〜８００ｎｍのポリマー繊維の表面に導電体が被覆された導電体被覆繊維の集合体からなり、各導電体被覆繊維間に空隙が残存しているため、通気性、耐水性、保温性及び柔軟性をバランスよく高くすることが可能となり、従来よりも高い特性を有し様々な用途において好適に用いることのできる導電体被覆繊維集合体となる。
ここで、ポリマー繊維の平均直径を５０ｎｍ以上としたのは、ポリマー繊維の平均直径が５０ｎｍ未満となるとポリマー繊維を高い生産性で製造することが困難となるからであり、ポリマー繊維の平均直径を８００ｎｍ以下としたのは、ポリマー繊維の平均直径が８００ｎｍを超えると、通気性、耐水性、保温性及び柔軟性をバランスよく高くすることが困難となるからである。これらの観点から言えば、ポリマー繊維の平均直径は、７０ｎｍ〜７００ｎｍであることがより好ましく、１００ｎｍ〜６００ｎｍであることがさらに好ましい。
（２）本発明の導電体被覆繊維集合体においては、各導電体被覆繊維間に残存している空隙の単位体積に占める割合が４０％〜９０％の範囲内にあることが好ましい。
このように、各導電体被覆繊維間に残存している空隙の単位体積に占める割合が４０％以上であることにより、さらに高い柔軟性を有するようになる。この観点から言えば、各導電体被覆繊維集合体間に残存している空隙の単位体積に占める割合が５０％以上であることがより好ましく、６０％以上であることがさらに好ましい。また、各導電体被覆繊維間に残存している空隙の単位体積に占める割合が９０％以下であることにより、繊維にしたときの機械的強度を維持することが可能となる。この観点から言えば、各導電体被覆繊維集合体間に残存している空隙の単位体積に占める割合が８５％以下であることがより好ましく、８０％以下であることがさらに好ましい。
（３）本発明の導電体被覆繊維集合体においては、前記ポリマー繊維の表面のうち前記導電体に被覆されていない部分の面積割合が２０％以下であることが好ましい。
このように、ポリマー繊維の表面のうち前記導電体に被覆されていない部分の面積割合が２０％以下であることにより、導電体被覆繊維集合体としてさらに高い特性を有するようになる。この観点から言えば、前記ポリマー繊維の表面のうち前記導電体に被覆されていない部分の面積割合が１０％以下であることがより好ましく、５％以下であることがさらに好ましい。
（４）本発明の導電体被覆繊維集合体においては、前記導電体は、金属からなることが好ましい。
このような構成とすることにより、本発明の導電体層被覆繊維集合体は、金属被覆繊維集合体となる。
（５）本発明の導電体被覆繊維集合体においては、前記導電体は、カーボンからなることが好ましい。
このような構成とすることにより、本発明の導電体層被覆繊維集合体は、カーボン被覆繊維集合体となる。
（６）本発明の保温材は、本発明の導電体被覆繊維集合体からなるものである。
本発明の保温材によれば、後述する実施例からも明らかなように、高い保温性を備える保温材となる。また、本発明の保温材によれば、高い通気性、耐水性及び柔軟性をさらに兼ね備え、使用範囲が広く使い勝手のよい保温材となる。
（７）本発明の電磁波シールド材は、本発明の導電体被覆繊維集合体からなるものである。
本発明の電磁波シールド材によれば、後述する実施例からも明らかなように、高い電磁波シールド性を備える電磁波シールド材となる。また、本発明の電磁波シールド材によれば、高い通気性、耐水性、保温性及び柔軟性をさらに兼ね備え、使用範囲が広く使い勝手のよい電磁波シールド材となる。
（８）本発明の電磁波吸収材は、本発明の導電体被覆繊維集合体からなるものである。
本発明の電磁波吸収材によれば、導電体（導電体層）の表面積を極めて大きくすることが可能となるため、高い電磁波吸収性を備える電磁波吸収材となる。また、本発明の電磁波吸収材によれば、高い通気性、耐水性、保温性及び柔軟性をさらに兼ね備え、使用範囲が広く使い勝手のよい電磁波吸収材となる。
（９）本発明の導電体被覆繊維集合体の製造方法は、本発明の導電体被覆繊維集合体を製造するための導電体被覆繊維集合体の製造方法であって、長尺の可撓性基材を準備する可撓性基材準備工程と、前記可撓性基材における一方の面上に、平均直径が５０ｎｍ〜８００ｎｍのポリマー繊維の集合体からなるポリマー繊維層を形成するポリマー繊維層形成工程と、気相法によって前記ポリマー繊維層を構成する各ポリマー繊維の表面に導電体を被覆する導電体被覆工程とをこの順序で含むことを特徴とする。
このため、本発明の導電体被覆繊維集合体の製造方法によれば、本発明の導電体被覆繊維集合体を製造することができる。
（１０）本発明の導電体被覆繊維集合体の製造方法においては、前記ポリマー繊維層形成工程と前記導電体被覆工程との間に、前記可撓性基材から前記ポリマー繊維層を分離するポリマー繊維層分離工程をさらに含むことが好ましい。
このような方法とすることにより、可撓性基材を有しない単体としての導電体被覆繊維集合体を製造することが可能となり、可撓性基材を有する積層体としての導電体被覆繊維集合体の場合とは異なる様々な用途に好適に用いることが可能となる。
（１１）本発明の導電体被覆繊維集合体の製造方法において、前記導電体被覆工程においては、前記ポリマー繊維層の両面から各ポリマー繊維の表面に導電体を被覆することが好ましい。
このような方法とすることにより、ポリマー繊維の表面のうち導電体に被覆されていない部分の面積割合をさらに低くすることが可能となり、様々な用途において好適に用いることのできる導電体被覆繊維集合体を製造することが可能となる。
（１２）本発明の導電体被覆繊維集合体の製造方法において、ポリマー繊維層形成工程においては、エレクトロスピニング法又はメルトブロウン法によってポリマー繊維層を形成することが好ましい。
このような方法とすることにより、平均直径が５０ｎｍ〜８００ｎｍのポリマー繊維の集合体からなるポリマー繊維層を高い生産性で製造することが可能となる。
以下、本発明の導電体層被覆繊維集合体及びその製造方法について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
［実施形態１］
１．実施形態１に係る導電体被覆繊維集合体１の構成
図１は、実施形態１に係る導電体被覆繊維集合体１の構成を説明するために示す図である。図１（ａ）は導電体被覆繊維集合体１を構成する導電体被覆繊維１０の断面構造を拡大して示す図であり、図１（ｂ）は導電体被覆繊維集合体１からなる導電体被覆繊維集合体層１１２を備える導電体被覆繊維集合体積層シート１０４の断面構造を示す図である。
実施形態１に係る導電体被覆繊維集合体１は、図１に示すように、平均直径が５０ｎｍ〜８００ｎｍのポリマー繊維２０の表面に導電体（導電体層）３０が被覆された導電体被覆繊維１０の集合体からなるものである。実施形態１に係る導電体被覆繊維集合体１においては、後述する図１０〜図１３からも明らかなように、各導電体被覆繊維１０間に空隙が残存している。そして、各導電体被覆繊維１０間に残存している空隙の単位体積に占める割合は４０％〜９０％の範囲内にあり、ポリマー繊維２０の表面のうち導電体３０に被覆されていない部分の面積割合は２０％以下である。
ポリマー繊維２０は、エレクトロスピニング法によって形成されたものである。導電体３０は、気相法（例えばスパッタリング法）によってポリマー繊維２０の表面に被覆されたものであり、導電体層３０の平均厚さは、例えば１０ｎｍ〜５００ｎｍである。
実施形態１に係る導電体被覆繊維集合体１は、図１（ｂ）に示すように、可撓性基材１００上に導電体被覆繊維集合体層１１２として形成することができる。この明細書においては、可撓性基材１００上に導電体被覆繊維集合体層１１２が形成されたものを導電体被覆繊維集合体積層シート１０４ということとする。
ポリマー繊維２０の材料としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリウレタン（ＰＵＲ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリ乳酸グリコール酸（ＰＬＧＡ）など各種の材料を用いることができる。用途に応じて最適なものを選択すればよい。
導電体３０としては、金属からなる導電体及びカーボンからなる導電体を好適に用いることができる。金属としては、例えば、アルミニウム、銅、すず、亜鉛、ニッケル、クロム、チタン、シリコン、鉛、モリブデン、鉄、金、銀、白金、パラジウム、銅系合金、アルミニウム系合金、チタニウム系合金及び鉄系合金など各種の金属を用いることができる。用途に応じて最適なものを選択すればよい。例えば、用途が保温材の場合には、銀、銅、アルミニウムなどを好適に用いることができ、用途が電磁波吸収シールド材の場合には、金、白金、銀、銅、ニッケルなどを好適に用いることができ、用途が電磁波吸収材の場合には、カーボン、アルミニウムなどを好適に用いることができる。
２．実施形態１に係る導電体被覆繊維集合体の製造方法
図２は、実施形態１に係る導電体被覆繊維集合体の製造方法を説明するために示す図である。図２（ａ）〜図２（ｃ）は各工程において導電体被覆繊維集合体１が製造されていく様子を示す断面図である。また、図３は、実施形態１における可撓性基材準備工程の内容を模式的に示す図である。また、図４は、実施形態１におけるポリマー繊維形成工程の内容を模式的に示す図である。また、図５は、実施形態１における導電体被覆工程の内容を模式的に示す図である。
実施形態１に係る導電体被覆繊維集合体１は、以下の、可撓性基材準備工程と、ポリマー繊維形成工程と、導電体被覆工程とをこの順序で実施することにより作製することができる。
（１）可撓性基材準備工程
まず、図２（ａ）及び図３に示すように、長尺の可撓性基材１００を準備する。可撓性基材１００の厚さは、例えば５０μｍ〜３ｍｍである。また、可撓性基材１００は、例えば、ポリエステル繊維の不織布からなる。
（２）ポリマー繊維形成工程
次に、図２（ｂ）及び図４に示すように、エレクトロスピニング法によって可撓性基材１００における一方の面上にポリマー繊維層１１０を形成し、ポリマー繊維積層シート１０２を形成する。ポリマー繊維層１１０の厚さは、例えば、３０μｍ〜５００μｍである。ポリマー繊維層１１０を構成するポリマー繊維２０は、例えば、平均直径が５０ｎｍ〜８００ｎｍのポリマー繊維からなる。ポリマー繊維形成工程は、ロールツーロール方式のエレクトロスピニング装置２００を用いる。なお、図４において、符号２０２は繰り出し側ロールを示し、符号２０４は送りローラを示し、符号２０８は巻き取り側ロールを示し、符号２２０は樹脂原料タンクを示し、符号２２２はバルブを示し、符号２２４はノズルを示し、符号２２６は対向電極を示し、符号２２８は高圧電源を示し、符号２３０はポリマー繊維の軌跡を示す。
ポリマー繊維形成工程においては、まず、ポリマー繊維の原料を、溶媒に溶解して液体とした状態で樹脂原料タンク２２０に供給する。その後、可撓性基材１００を移動させながら、ポリマー繊維の原料をノズル２２４から可撓性基材１００に向けて飛ばすことにより、可撓性基材１００における一方の面上にポリマー繊維層１１０を形成する。このとき、溶媒は、ポリマー原料がノズル２２４から可撓性基材１００に向かう途中で蒸発する。なお、対向電極２２６は、図示しないヒータにより加熱されており、ポリマー繊維２０中に残存することがある溶媒も、ヒータからの熱によって蒸発する。
（３）導電体被覆工程
次に、図２（ｃ）及び図５に示すように、気相法（スパッタリング法）によって可撓性基材１００における一方の面上に形成されたポリマー繊維層１１０を構成する各ポリマー繊維２０の表面に導電体（各種）３０を被覆する。導電体３０の厚さは、例えば、１０ｎｍ〜５００ｎｍである。導電体被覆工程は、ロールツーロール方式のスパッタリング装置３００を用いる。なお、図５において、符号３０２は繰り出し側ロールを示し、符号３０４は送りローラを示し、符号３０６は冷却ローラを示し、符号３０８は巻き取り側ロールを示し、符号３１０，３２０はスパッタ室を示し、符号３１２，３２２はスパッタリングユニットを示し、符号３１４，３２４はプラズマを示す。
以上の工程を行うことにより、実施形態１に係る導電体被覆繊維集合体１を製造することができる。
３．実施形態１に係る導電体被覆繊維集合体１の効果
実施形態１に係る導電体被覆繊維集合体１は、平均直径が５０ｎｍ〜８００ｎｍのポリマー繊維２０の表面に導電体３０が被覆された導電体被覆繊維１０の集合体からなり、各導電体被覆繊維１０間に空隙が残存しているため、通気性、耐水性、保温性及び柔軟性をバランスよく高くすることが可能となり、従来よりも高い特性を有し様々な用途において好適に用いることのできる導電体被覆繊維集合体となる。
また、実施形態１に係る導電体被覆繊維集合体１によれば、各導電体被覆繊維１０間に残存している空隙の単位体積に占める割合が４０％〜９０％の範囲内にあるため、さらに高い柔軟性を有するようになり、また、繊維にしたときの機械的強度を維持することが可能となる。
また、実施形態１に係る導電体被覆繊維集合体１によれば、ポリマー繊維２０の表面のうち導電体３０に被覆されていない部分の面積割合が２０％以下であるため、導電体被覆繊維としてさらに高い特性を有するようになる。
［実施形態２］
図６は、実施形態２に係る導電体被覆繊維集合体の製造方法を説明するために示す図である。図６（ａ）〜図６（ｄ）は各工程において導電体被覆繊維集合体２が製造されていく様子を示す断面図である。また、図７は、実施形態２におけるポリマー繊維形成工程の内容を模式的に示す図である。また、図８は、実施形態２における導電体被覆工程の内容を模式的に示す図である。
実施形態２に係る導電体被覆繊維集合体２は、基本的には実施形態１に係る導電体被覆繊維集合体１と同様の繊維構造を有するが、導電体被覆繊維集合体の層構造が実施形態１に係る導電体被覆繊維集合体１の場合とは異なる。すなわち、図６（ｄ）に示すように、実施形態２に係る導電体被覆繊維集合体２は、可撓性基材を有しない単層構造を有する。
このように、実施形態２に係る導電体被覆繊維集合体２は、導電体被覆繊維集合体の層構造が実施形態１に係る導電体被覆繊維集合体１とは異なるが、実施形態１に係る導電体被覆繊維集合体１と同様に、平均直径が５０ｎｍ〜８００ｎｍのポリマー繊維２０の表面に導電体３０が被覆された導電体被覆繊維１０の集合体からなり、各導電体被覆繊維１０間に空隙が残存しているため、通気性、耐水性、保温性及び柔軟性をバランスよく高くすることが可能となり、従来よりも高い特性を有し様々な用途において好適に用いることのできる導電体被覆繊維集合体となる。
また、実施形態２に係る導電体被覆繊維集合体２は、可撓性基材を有しない単層構造を有するため、可撓性基材を有する積層構造を有する場合（実施形態１に係る導電体被覆繊維集合体１参照。）とは異なる様々な用途に好適に用いることが可能となる。
なお、実施形態２に係る導電体被覆繊維集合体２は、実施形態１に係る導電体被覆繊維集合体１と同様の繊維構造を有するため、実施形態１に係る導電体被覆繊維集合体１が有する効果のうち該当する効果を有する。
実施形態２に係る導電体被覆繊維集合体２は、以下の、可撓性基材準備工程と、ポリマー繊維形成工程と、導電体被覆工程とをこの順序で実施することにより作製することができる。
（１）可撓性基材準備工程
まず、図６（ａ）に示すように、実施形態１の場合と同様に、長尺の可撓性基材１００を準備する。
（２）ポリマー繊維形成工程
次に、図６（ｂ）及び図７に示すように、実施形態１の場合と同様に、エレクトロスピニング法によって可撓性基材１００における一方の面上にポリマー繊維層１１０を形成し、ポリマー繊維積層シート１０２を形成する。その後、図６（ｃ）及び図７に示すように、実施形態１の場合とは異なり、可撓性基材１００からポリマー繊維層１１０を分離する。
（３）導電体被覆工程
次に、図６（ｄ）及び図８に示すように、可撓性基材１００を有しない単体としてのポリマー繊維層１１０を用い、気相法（スパッタリング法）によってポリマー繊維層１１０を構成する各ポリマー繊維２０の表面に導電体層３０を被覆する。
以上の工程を行うことにより、実施形態２に係る導電体被覆繊維集合体２を製造することができる。
［実施形態３］
図９は、実施形態３における導電体被覆工程の内容を模式的に示す図である。
実施形態３に係る導電体被覆繊維集合体３は、基本的には実施形態２に係る導電体被覆繊維集合体２と同様の繊維構造を有するが、導電体の被覆のされ方が実施形態２に係る導電体被覆繊維集合体２の場合と異なる。すなわち、図９に示すように、実施形態３に係る導電体被覆繊維集合体３においては、導電体被覆繊維集合体３は、ポリマー繊維層１１０の両面から各ポリマー繊維２０の表面に導電体３０が被覆された構成を有する。
このように、実施形態３に係る導電体被覆繊維集合体３は、導電体の被覆のされ方が実施形態２に係る導電体被覆繊維集合体２の場合とは異なるが、実施形態２に係る導電体被覆繊維集合体２と同様に、平均直径が５０ｎｍ〜８００ｎｍのポリマー繊維２０の表面に導電体３０が被覆された導電体被覆繊維１０の集合体からなり、各導電体被覆繊維１０間に空隙が残存しているため、通気性、耐水性、保温性及び柔軟性をバランスよく高くすることが可能となり、従来よりも高い特性を有し様々な用途において好適に用いることのできる導電体被覆繊維集合体となる。
また、実施形態３に係る導電体被覆繊維集合体３は、ポリマー繊維層１１０の両面から各ポリマー繊維２０の表面に導電体３０が被覆された構成を有するため、ポリマー繊維の表面のうち導電体に被覆されていない部分の面積割合をさらに低くすることが可能となり、様々な用途において好適に用いることのできる導電体被覆繊維集合体となる。
なお、実施形態３に係る導電体被覆繊維集合体３は、実施形態２に係る導電体被覆繊維集合体２と同様の繊維構造を有するため、実施形態２に係る導電体被覆繊維集合体２が有する効果のうち該当する効果を有する。
実施形態３に係る導電体被覆繊維集合体３は、以下の、可撓性基材準備工程と、ポリマー繊維形成工程と、導電体被覆工程とをこの順序で実施することにより作製することができる。
（１）可撓性基材準備工程
まず、実施形態１の場合と同様に、長尺の可撓性基材１００を準備する。
（２）ポリマー繊維形成工程
次に、実施形態２の場合と同様に、ポリマー繊維層１１０を形成する。
（３）導電体被覆工程
次に、図９に示すように、気相法（スパッタリング法）によってポリマー繊維層１１０の両面から各ポリマー繊維２０の表面に導電体を被覆する。
以上の工程を行うことにより、実施形態３に係る導電体被覆繊維集合体３を製造することができる。
以下、実施例を参照しながら、本発明の導電体被覆繊維集合体の効果を説明する。
１．試料の調整
［実施例１］
以下の可撓性基材準備工程と、ポリマー繊維形成工程と、導電体被覆工程とをこの順序で実施することにより、実施例１に係る導電体被覆繊維集合体１ａを作製した。
（１）可撓性基材準備工程
ポリエステル繊維の不織布からなる長尺の可撓性基材１００を準備する。可撓性基材１００の厚さは２００μｍである。可撓性基材１００の１ｍ２当たりの重量は５０ｇである。
（２）ポリマーナノ繊維形成工程
次に、上記したエレクトロスピニング装置２００を用いて、エレクトロスピニング法によって可撓性基材１００における一方の面上にポリウレタンからなるポリマー繊維層１１０を形成する。ポリマー繊維層１１０の厚さは１０μｍであり、ポリマー繊維層１１０の１ｍ２当たりの重量は５ｇである。また、ポリマー繊維層１１０を構成するポリマー繊維２０の平均直径は３００ｎｍである。なお、「ポリマー繊維２０の平均直径」は、電子顕微鏡写真（図１３（ｂ）参照。）に写っている多数のポリマー繊維における測定箇所を無作為に１００点抽出し、その箇所における繊維幅を測定し、測定された繊維幅を平均することよって算出した。
（３）導電体被覆工程
次に、上記したスパッタリング装置３００を用いて、気相法（スパッタリング法）によって、可撓性基材１００における一方の面上に形成されたポリマー繊維層１１０を構成する各ポリマー繊維２０の表面に銀からなる導電体３０ａを形成する。導電体３０ａの平均厚さは５０ｎｍである。得られた導電体被覆繊維集合体１ａ及び可撓性基材１００の１ｍ２当たりの重量は９０ｇである。なお、導電体被覆繊維集合体１ａにおいては、各導電体被覆繊維間に残存している空隙の単位体積に占める割合は６０％であり、ポリマー繊維２０の表面のうち導電体３０に被覆されていない部分の面積割合は５％である。
なお、「導電体３０ａの平均厚さ」は、断面顕微鏡写真を撮影する箇所を導電体被覆繊維から無作為に１０点抽出し、その箇所における断面電子顕微鏡写真から導電体の厚さを測定し、測定された導電体の厚さを平均することによって算出した。
また、「各導電体被覆繊維間に残存している空隙の単位体積に占める割合」は、ポリマー繊維層１１０の厚さ及び１ｍ２当たりの重量から計算して得られるポリマー繊維層１１０の嵩密度と、ポリマーの比重とから空隙の体積を算出する方法で算出した。
また、「ポリマー繊維２０の表面のうち導電体３０に被覆されていない部分の面積割合」は、無作為に選んだ電子顕微鏡写真（図１０（ｂ）参照。）から、被覆部及び未被覆部の面積を測定し、これらの比率から算出した。
［実施例２］
以下の可撓性基材準備工程と、ポリマー繊維形成工程と、導電体被覆工程とをこの順序で実施することにより、実施例２に係る導電体被覆繊維集合体１ｂを作製した。このうち、可撓性基材準備工程及びポリマー繊維形成工程は、実施例１と同じであり、導電体被覆工程は、実施例１とは異なる。導電体被覆工程は以下のとおりである。
（３）導電体被覆工程
次に、上記したスパッタリング装置３００を用いて、気相法（スパッタリング法）によって、可撓性基材１００における一方の面上に形成されたポリマー繊維層１１０を構成する各ポリマー繊維２０の表面に銅からなる導電体３０ｂを形成する。導電体３０ｂの平均厚さは５０ｎｍである。得られた導電体被覆繊維集合体１ｂ及び可撓性基材１００の１ｍ２当たりの重量は７５ｇである。なお、導電体被覆繊維集合体１ｂにおいては、各導電体被覆繊維間に残存している空隙の単位体積に占める割合は６０％であり、ポリマー繊維２０の表面のうち導電体３０に被覆されていない部分の面積割合は５％である。
［実施例３］
以下の可撓性基材準備工程と、ポリマー繊維形成工程と、導電体被覆工程とをこの順序で実施することにより、実施例３に係る導電体被覆繊維集合体１ｃを作製した。このうち、可撓性基材準備工程及びポリマー繊維形成工程は、実施例１と同じであり、導電体被覆工程は、実施例１とは異なる。導電体被覆工程は以下のとおりである。
（３）導電体被覆工程
次に、上記したスパッタリング装置３００を用いて、気相法（スパッタリング法）によって、可撓性基材１００における一方の面上に形成されたポリマー繊維層１１０を構成する各ポリマー繊維２０の表面にアルミニウムからなる導電体３０ｃを形成する。導電体３０ｃの平均厚さは５０ｎｍである。得られた導電体被覆繊維集合体１ｃ及び可撓性基材１００の１ｍ２当たりの重量は６３ｇである。なお、導電体被覆繊維集合体１ｃにおいては、各導電体被覆繊維間に残存している空隙の単位体積に占める割合は６０％であり、ポリマー繊維２０の表面のうち導電体３０に被覆されていない部分の面積割合は５％である。
［比較例１］
以下の可撓性基材準備工程と、ポリマー繊維形成工程とをこの順序で実施することにより、比較例１に係る繊維１ｄを作製した。なお、可撓性基材準備工程及びポリマー繊維形成工程は、実施例１と同じである。すなわち、比較例１においては、ポリマー繊維形成工程で作製されたポリマー繊維１１０をそのまま用いて繊維１ｄとした。繊維１ｄの１ｍ２当たりの重量は６．７ｇである。また、繊維１ｄ及び可撓性基材１００の１ｍ２当たりの重量は５７ｇである。
［比較例２］
市販のポリエステル繊維（株式会社クラレ製、商品名Ｐ−８００）をそのまま比較例２に係る繊維１ｅとした。繊維１ｅの１ｍ２当たりの重量は１２９ｇである。なお、繊維１ｅの平均直径は１４μｍである。
［比較例３］
天然の綿をそのまま比較例３に係る繊維１ｆとした。繊維１ｆの１ｍ２当たりの重量は１５５ｇである。なお、繊維１ｆの平均直径は１８μｍである。
［比較例４］
市販の導電性ファイバ（株式会社クラレ製、商品名クラカーボ）をそのまま比較例５に係る繊維１ｈとした。繊維１ｈの１ｍ２当たりの重量は１３５ｇである。なお、繊維１ｈの平均直径は１４μｍである。
［比較例５］
市販の金属メッキファイバ（株式会社クラレ製、商品名セルメック）をそのまま比較例４に係る導電体被覆繊維集合体１ｇとした。繊維１ｇの１ｍ２当たりの重量は３２１ｇである。なお、繊維１ｇの平均直径は２０μｍである。
２．試料の評価方法
（１）電子顕微鏡写真
実施例１〜３に係る導電体被覆繊維集合体１ａ〜１ｃ及び比較例１に係る繊維１ｄについて、電子顕微鏡写真を撮影した。
（２）保温性
実施例１〜３に係る導電体被覆繊維集合体１ａ〜１ｃ及び比較例１〜３に係る繊維１ｄ〜１ｆを試料として用いて、保温性を評価した。保温性の評価は、ＪＩＳ−Ｌ１０９６（恒温法）に準拠して行った。すなわち、各試料を３０ｃｍ×３０ｃｍの大きさにした後、各試料の導電体蒸着側の面を空気に向けた状態で各試料を、表面温度を３６℃とした恒温発熱体に取り付け、２時間後の消費電力をブランク（試料のない裸状態）での消費電力と比較することにより行った。
（３）通気性
実施例１〜３に係る導電体被覆繊維集合体１ａ〜１ｃ及び比較例１に係る繊維１ｄを試料として用いて、通気性を評価した。通気性の評価は、フラジール法に準拠して行った。すなわち、フラジール試験機における円筒の一端に２０ｃｍ×２０ｃｍの大きさの各試料を取り付けた後、加減抵抗器によって傾斜形気圧計が１２５Ｐａの圧力を示すように吸い込みファンを調整し、そのときの垂直形気圧計の示す圧力と、使用した空気孔の種類とから、試験機に付属の表によって各試料を通過する空気量（ｃｍ３／ｃｍ２・ｓ）を求めることにより行った。
（４）電磁波シールド性
実施例１〜３に係る導電体被覆繊維集合体１ａ〜１ｃ及び比較例１，４，５に係る繊維１ｄ，１ｇ，１ｈを試料として用いて、電磁波シールド性を評価した。電磁波シールド性の評価は、ＫＥＣ（関西電子工業振興センター）法に準拠して行った。すなわち、各試料を１２ｃｍ×１２ｃｍの大きさにした後、電磁波シールド測定室の高周波信号発生器と高周波信号強度測定器との間に各試料を配置した状態で、周波数を変化させながら（１０ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚ）高周波信号の通過量を測定することにより行った。
３．試料の評価結果
図１０は、実施例１に係る導電体被覆繊維集合体１ａを説明するために示す図である。図１０（ａ）は導電体被覆繊維集合体１ａの電子顕微鏡写真であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の場合よりも高倍率で撮影した導電体被覆繊維集合体１ａの電子顕微鏡写真である。
図１１は、実施例２に係る導電体被覆繊維集合体１ｂを説明するために示す図である。図１１（ａ）は導電体被覆繊維集合体１ｂの電子顕微鏡写真であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）の場合よりも高倍率で撮影した導電体被覆繊維集合体１ｂの電子顕微鏡写真である。
図１２は、実施例３に係る導電体被覆繊維集合体１ｃを説明するために示す図である。図１２（ａ）は導電体被覆繊維集合体１ｃの電子顕微鏡写真であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）の場合よりも高倍率で撮影した導電体被覆繊維集合体１ｃの電子顕微鏡写真である。
図１３は、比較例１に係る繊維１ｄを説明するために示す図である。図１３（ａ）は繊維１ｄの電子顕微鏡写真であり、図１３（ｂ）は図１３（ａ）の場合よりも高倍率で撮影した繊維１ｄの電子顕微鏡写真である。
図１４は、実施例１〜３に係る導電体被覆繊維集合体１ａ〜１ｃ及び比較例１〜５に係る繊維１ｄ〜１ｈの各種特性についての評価結果を示す図である。
図１５は、実施例１〜３に係る導電体被覆繊維集合体１ａ〜１ｃ及び比較例１，４，５に係る繊維１ｄ，１ｇ，１ｈの電磁波シールド特性についての評価結果を示す図である。
（１）電子顕微鏡写真
図１３に示すように、比較例１に係る繊維１ｄは平均直径が３００ｎｍのポリマー繊維であることが確認できた。従って、実施例１〜３に係る導電体被覆繊維集合体１ａ〜１ｃにおいても、ポリマー繊維の平均直径は３００ｎｍとなる。また、図１０〜図１２に示すように、実施例１〜３に係る導電体被覆繊維集合体１ａ〜１ｃは、ポリマー繊維１本１本に導電体が被覆されており、ポリマー繊維の繊維構造が維持されてていることが確認できた。また、実施例１〜３に係る導電体被覆繊維集合体１ａ〜１ｃにおいては、各導電体被覆繊維間に空隙が残存していること、各導電体被覆繊維間に残存している空隙の単位体積に占める割合が６０％であること、そしてポリマー繊維の表面のうち導電体に被覆されていない部分の面積割合が５％であることが確認できた。
（２）保温性
図１４に示すように、実施例１〜３に係る導電体被覆繊維集合体１ａ〜１ｃはいずれも、比較例１〜３に係る繊維１ｄ〜１ｆよりも優れた保温特性（高いＡＳＴＭ保温率）を有することが確認できた。従って、実施例１〜３に係る導電体被覆繊維集合体１ａ〜１ｃは、防寒衣服の用途に好適に用いることができる。
（３）通気性
図１４に示すように、実施例３に係る導電体被覆繊維集合体１ｃは、比較例１に係る繊維１ｄとほぼ同等の優れた通気性を有することが確認できた。従って、実施例３に係る導電体被覆繊維集合体１ｃは、スキーウェアその他の衣服の用途に好適に用いることができる。
（４）電磁波シールド性
図１４及び図１５に示すように、実施例１〜３に係る導電体被覆繊維集合体１ａ，１ｂ，１ｃはいずれも、比較例１に係る繊維１ｄよりも高い電磁波シールド特性を有することがわかった。また、実施例２に係る導電体被覆繊維集合体１ｂは、比較例４に係る繊維１ｈと同等の電磁波シールド特性を有することがわかった。また、実施例１に係る導電体被覆繊維集合体１ａは、比較例５の繊維ｇには及ばないものの比較例４に係る繊維１ｈよりも高い電磁波シールド特性を有することがわかった。従って、実施例１に係る導電体被覆繊維集合体１ａは、電磁波シールド材として好適に用いることができる。
以上、本発明の導電体被覆繊維集合体を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
（１）上記各実施形態においては、エレクトロスピニング法を用いてポリマー繊維層１１０を形成することとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、メルトブロウン法によってポリマー繊維層１１０を形成することとしてもよい。
（２）上記各実施形態においては、スパッタリング法を用いて導電体３０を形成することとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。図１６は、変形例１に係る導電体被覆繊維集合体の製造方法における導電体被覆工程を説明するために示す図である。図１６に示すように、真空蒸着法によって導電体３０を形成することとしてもよい。なお、図１６において、符号４０２は繰り出し側ロールを示し、符号４０４は送りローラを示し、符号４０６は冷却ローラを示し、符号４０８は巻き取り側ロールを示し、符号４１０は真空蒸着室を示し、符号４１２は真空蒸着ユニットを示し、符号４１４は金属蒸気を示す。
（３）上記各実施形態においては、ポリマー繊維の原料を溶媒に溶解して液体としているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ポリマー繊維の原料を加熱して液体としてもよい。
（４）上記各実施例においては、保温性、通気性、電磁波シールド性を例にとって本発明の導電体層被覆繊維集合体を説明したが、本発明の導電体層被覆繊維集合体は、これに限定されるものではない。例えば、本発明の導電体層被覆繊維集合体は、優れた電磁波吸収特性その他の高い特性を有するため、電磁波吸収材はじめ様々な用途において好適に用いることができる。
なお、電磁波吸収材を製造する場合には、用いる導電体としては、カーボン、アルミニウムなどを好ましく例示することができる。
実施形態１に係る導電体被覆繊維集合体１の構成を説明するために示す図である。 実施形態１に係る導電体被覆繊維集合体の製造方法を説明するために示す図である。 実施形態１における可撓性基材準備工程の内容を模式的に示す図である。 実施形態１におけるポリマー繊維形成工程の内容を模式的に示す図である。 実施形態１における導電体被覆工程の内容を模式的に示す図である。 実施形態２に係る導電体被覆繊維集合体の製造方法を説明するために示す図である。 実施形態２におけるポリマー繊維形成工程の内容を模式的に示す図である。 実施形態２における導電体被覆工程の内容を模式的に示す図である。 実施形態３における導電体被覆工程の内容を模式的に示す図である。 実施例１に係る導電体被覆繊維集合体１０ａの電子顕微鏡写真である。 実施例２に係る導電体被覆繊維集合体１０ｂの電子顕微鏡写真である。 実施例３に係る導電体被覆繊維集合体１０ｃの電子顕微鏡写真である。 比較例１に係る繊維１０ｄの電子顕微鏡写真写真である。 実施例１〜３に係る導電体被覆繊維集合体１ａ〜１ｃ及び比較例１〜５に係る繊維１ｄ〜１ｈの各種特性についての評価結果を示す図である。 実施例１〜３に係る導電体被覆繊維集合体１ａ〜１ｃ及び比較例１，４，５に係る繊維１ｄ，１ｇ，１ｈの電磁波シールド特性についての評価結果を示す図である。 変形例１に係る導電体被覆繊維集合体の製造方法における導電体被覆工程を説明するために示す図である。
符号の説明
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈ，２，３，４…導電体被覆繊維集合体、１０…導電体被覆繊維、２０…ポリマー繊維、３０…導電体、１００…可撓性基材、１０２…ポリマー繊維積層シート、１０４…導電体被覆繊維集合体積層シート、１１０…ポリマー繊維層、１１２…導電体被覆繊維集合体層、２００，２００ａ…エレクトロスピニング装置、２０２，３０２，４０２…繰り出し側ロール、２０４，３０４，４０４…送りローラ、３０６，３０６ａ，３０６ｂ，４０６…冷却ローラ、２０８，２０８ａ，２０８ｂ，３０８，４０８…巻き取り側ロール、２２０…樹脂原料、２２２…バルブ、２２４…ノズル、２２６…対向電極、２２８…高圧電源、２３０…ポリマー繊維の軌跡、３００，３００ａ…スパッタリング装置、３１０，３１０ａ，３２０，３２０ａ…スパッタ室、３１２，３１２ａ，３２２，３２２ａ…スパッタリングユニット、３１４，３１４ａ，３２４，３２４ａ…プラズマ、４００…真空蒸着装置、４１０…真空蒸着室、４１２…真空蒸着ユニット、４１４…金属蒸気

Claims (12)

  1. 平均直径が５０ｎｍ〜８００ｎｍのポリマー繊維の表面に導電体が被覆された導電体被覆繊維の集合体からなり、各導電体被覆繊維間に空隙が残存していることを特徴とする導電体被覆繊維集合体。
  2. 請求項１に記載の導電体被覆繊維集合体において、
    各導電体被覆繊維間に残存している空隙の単位体積に占める割合が４０％〜９０％の範囲内にあることを特徴とする導電体被覆繊維集合体。
  3. 請求項１又は２に記載の導電体被覆繊維集合体において、
    前記ポリマー繊維の表面のうち前記導電体に被覆されていない部分の面積割合が２０％以下であることを特徴とする導電体被覆繊維集合体。
  4. 請求項１〜３のいずれかに記載の導電体被覆繊維集合体において、
    前記導電体は、金属からなることを特徴とする導電体被覆繊維集合体。
  5. 請求項１〜３のいずれかに記載の導電体被覆繊維集合体において、
    前記導電体は、カーボンからなることを特徴とする導電体被覆繊維集合体。
  6. 請求項１に記載の導電体被覆繊維集合体からなることを特徴とする保温材。
  7. 請求項１に記載の導電体被覆繊維集合体からなることを特徴とする電磁波シールド材。
  8. 請求項１に記載の導電体被覆繊維集合体からなることを特徴とする電磁波吸収材。
  9. 請求項１に記載の導電体被覆繊維集合体を製造するための導電体被覆繊維集合体の製造方法であって、
    長尺の可撓性基材を準備する可撓性基材準備工程と、
    前記可撓性基材における一方の面上に、平均直径が５０ｎｍ〜８００ｎｍのポリマー繊維の集合体からなるポリマー繊維層を形成するポリマー繊維層形成工程と、
    気相法によって前記ポリマー繊維層を構成する各ポリマー繊維の表面に導電体を被覆する導電体被覆工程とをこの順序で含むことを特徴とする導電体被覆繊維集合体の製造方法。
  10. 請求項９に記載の導電体被覆繊維集合体の製造方法において、
    前記ポリマー繊維層形成工程と前記導電体被覆工程との間に、前記可撓性基材から前記ポリマー繊維層を分離するポリマー繊維層分離工程をさらに含むことを特徴とする導電体被覆繊維集合体の製造方法。
  11. 請求項１０に記載の導電体被覆繊維集合体の製造方法において、
    前記導電体被覆工程においては、前記ポリマー繊維層の両面から各ポリマー繊維の表面に導電体を被覆することを特徴とする導電体被覆繊維集合体の製造方法。
  12. 請求項９〜１１のいずれかに記載の導電体被覆繊維集合体の製造方法において、
    ポリマー繊維層形成工程においては、エレクトロスピニング法又はメルトブロウン法によってポリマー繊維層を形成することを特徴とする導電体被覆繊維集合体の製造方法。
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