JP2013227694A - Conductive three-dimensional fiber structure and method for producing the same - Google Patents

Conductive three-dimensional fiber structure and method for producing the same Download PDF

Info

Publication number
JP2013227694A
JP2013227694A JP2012099798A JP2012099798A JP2013227694A JP 2013227694 A JP2013227694 A JP 2013227694A JP 2012099798 A JP2012099798 A JP 2012099798A JP 2012099798 A JP2012099798 A JP 2012099798A JP 2013227694 A JP2013227694 A JP 2013227694A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fiber structure
rubber
dimensional fiber
dimensional
lining material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2012099798A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5915901B2 (en
Inventor
Hiroyuki Umemoto
博之 梅本
Naoya Fujiwara
直哉 藤原
Fumiji Furuzuki
文志 古月
Akifumi Hirasawa
暁史 平澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MITSUUMA KK
Hokkaido University NUC
Hokkaido Railway Co
Original Assignee
MITSUUMA KK
Hokkaido University NUC
Hokkaido Railway Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MITSUUMA KK, Hokkaido University NUC, Hokkaido Railway Co filed Critical MITSUUMA KK
Priority to JP2012099798A priority Critical patent/JP5915901B2/en
Publication of JP2013227694A publication Critical patent/JP2013227694A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5915901B2 publication Critical patent/JP5915901B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Knitting Of Fabric (AREA)
  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a conductive three-dimensional fiber structure, more specifically: a three-dimensional fiber structure that is composed of a surface cloth, a lining cloth, and connecting thread connecting the surface cloth and the lining cloth, and includes carbon nanotubes which are dispersed and attached on the fiber composing the three-dimensional fiber structure; a conductive three-dimensional fiber structure which is composed of a surface cloth, a lining cloth, and connecting thread connecting the surface cloth and the lining cloth, and includes rubber in which carbon nanotubes are dispersed and which covers fibers composing the three-dimensional fiber structure; and a method for producing them.SOLUTION: The three-dimensional fiber structure is composed of a surface cloth, a lining cloth, and connecting thread connecting the surface cloth and the lining cloth. The three-dimensional fiber structure has conductivity formed by carbon nanotubes which are dispersed and attached to fibers comprising the three-dimensional fiber structure.

Description

本発明は、導電性を有する立体繊維構造体およびその製造方法に関し、より詳細には、表地、裏地ならびに表地および裏地を連結する連結糸から構成される立体繊維構造体であって、その立体繊維構造体を構成する繊維にカーボンナノチューブが分散して付着してなる導電性を有する立体繊維構造体、表地、裏地ならびに表地および裏地を連結する連結糸から構成される立体繊維構造体であって、その立体繊維構造体を構成する繊維にカーボンナノチューブが分散したゴムが被覆してなる導電性を有する立体繊維構造体、およびそれらを製造する方法に関する。   The present invention relates to a three-dimensional fiber structure having conductivity and a method for producing the same, and more specifically, a three-dimensional fiber structure including a surface material, a lining material, and a connecting yarn that connects the surface material and the lining material, and the three-dimensional fiber material. A three-dimensional fiber structure composed of a conductive three-dimensional fiber structure formed by dispersing and adhering carbon nanotubes to the fibers constituting the structure, a surface material, a lining material, and a connecting thread that connects the surface material and the lining material, The present invention relates to a conductive three-dimensional fiber structure formed by coating a rubber in which carbon nanotubes are dispersed on fibers constituting the three-dimensional fiber structure, and a method of manufacturing them.

立体編物や立体織物などの立体繊維構造体は、クッション性や通気性を有し、軽量であることなどから、敷き布団やマット、座席シート、靴の中敷き、土木建築分野における排水材や緑化資材など、多様な用途に使用されている。また、クッション性や通気性のほかに新たな機能を付与した立体繊維構造体が開発されており、特許文献1には、表裏の織編物地組織部とそれらを連結糸で連結する連結組織部からなる立体構造を有する繊維構造体に、静電気が帯電しにくい高分子化合物、並びに稀有元素を含む鉱物、および少なくともトルマリン若しくは遠赤外線セラミックのいずれか一方を含む樹脂組成物を塗布加工した立体繊維構造体が、特許文献2には、パイル糸と表裏地組織とを備え、かつカーボンニュートラルを重要視して二酸化炭素発生量を低減した立体繊維構造体が、それぞれ開示されている。   Three-dimensional fiber structures such as three-dimensional knitted fabrics and three-dimensional woven fabrics have cushioning and breathability and are lightweight, so mattresses, mats, seat sheets, insoles, drainage materials and greening materials in the field of civil engineering and construction, etc. It is used for various purposes. In addition, a three-dimensional fiber structure having a new function in addition to cushioning and breathability has been developed. Patent Document 1 discloses a woven and knitted fabric structure part on the front and back sides and a connected structure part that connects them with a connecting thread. A three-dimensional fiber structure obtained by coating a fiber structure having a three-dimensional structure with a polymer composition that is not easily charged with static electricity, a mineral containing a rare element, and at least one of tourmaline or far-infrared ceramic. Patent Document 2 discloses a three-dimensional fiber structure that includes a pile yarn and a front and back fabric structure, and that reduces carbon dioxide generation with emphasis on carbon neutral.

一方、カーボンナノチューブは、炭素原子が網目状に結合して形成される、直径数nm、長さ数十μmの微小な円筒(チューブ)である。カーボンナノチューブは優れた機械的特性や導電性、帯電防止性、電磁波遮蔽性、熱安定性などを有することから、様々な用途や製品への利用が試みられており、特許文献3には、合成繊維の表面を被覆し、かつカーボンナノチューブを含む導電層を有する導電性繊維を用いて形成された導電性繊維構造体が開示されている。   On the other hand, a carbon nanotube is a minute cylinder (tube) having a diameter of several nanometers and a length of several tens of micrometers formed by bonding carbon atoms in a network. Since carbon nanotubes have excellent mechanical properties, electrical conductivity, antistatic properties, electromagnetic wave shielding properties, thermal stability, etc., they have been used for various applications and products. A conductive fiber structure is disclosed that is formed using a conductive fiber that covers a fiber surface and has a conductive layer containing carbon nanotubes.

特開2006−161186号公報JP 2006-161186 A 特開2008−240197号公報JP 2008-240197 A 特開2010−59561号公報JP 2010-59561 A

しかしながら、特許文献1および特許文献2に記載の立体繊維構造体は、いずれも、立体繊維構造体を構成する繊維にカーボンナノチューブが分散して付着してなる、あるいはカーボンナノチューブが分散したゴムが被覆してなる導電性を有する立体繊維構造体ではない。また、特許文献3に記載の導電性繊維構造体は、ポリエステル加工糸や市販のポリエステル織布(平織)にカーボンナノチューブを付着してなる導電性繊維構造体であり、表地、裏地ならびに表地および裏地を連結する連結糸から構成される立体繊維構造体にカーボンナノチューブを分散して付着してなる、あるいはカーボンナノチューブが分散したゴムが被覆してなる導電性を有する立体繊維構造体とは、解決すべき課題が異なるうえ、下記に示されるようにその効果も異なっている。   However, each of the three-dimensional fiber structures described in Patent Document 1 and Patent Document 2 is formed by dispersing and adhering carbon nanotubes to the fibers constituting the three-dimensional fiber structure, or covering with rubber in which carbon nanotubes are dispersed. This is not a three-dimensional fiber structure having conductivity. The conductive fiber structure described in Patent Document 3 is a conductive fiber structure formed by attaching carbon nanotubes to a polyester processed yarn or a commercially available polyester woven fabric (plain weave). The three-dimensional fiber structure is formed by dispersing and adhering carbon nanotubes to a three-dimensional fiber structure composed of connecting yarns that connect the two, or by covering with a rubber in which carbon nanotubes are dispersed. The issues to be solved are different, and the effects are different as shown below.

本発明は、これらの課題を解決するためになされたものであって、導電性を有する立体繊維構造体を提供することを目的とし、より詳細には、表地、裏地ならびに表地および裏地を連結する連結糸から構成される立体繊維構造体であって、その立体繊維構造体を構成する繊維にカーボンナノチューブが分散して付着してなる導電性を有する立体繊維構造体、表地、裏地ならびに表地および裏地を連結する連結糸から構成される立体繊維構造体であって、その立体繊維構造体を構成する繊維にカーボンナノチューブが分散したゴムが被覆してなる導電性を有する立体繊維構造体、およびそれらを製造する方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve these problems, and an object thereof is to provide a conductive three-dimensional fiber structure, and more specifically, the outer material, the lining material, and the outer material and the lining material are connected. A three-dimensional fiber structure composed of connecting yarns, and a conductive three-dimensional fiber structure, a surface material, a lining material, and a surface material and a lining material, in which carbon nanotubes are dispersed and adhered to the fibers constituting the three-dimensional fiber structure A three-dimensional fiber structure composed of connecting yarns for connecting the three-dimensional fiber structure, wherein the fibers constituting the three-dimensional fiber structure are coated with rubber in which carbon nanotubes are dispersed, and the three-dimensional fiber structure having the conductivity The object is to provide a method of manufacturing.

本発明者らは、鋭意研究の結果、表地、裏地ならびに表地および裏地を連結する連結糸から構成される立体繊維構造体の繊維にカーボンナノチューブを分散して付着させることにより、または表地、裏地ならびに表地および裏地を連結する連結糸から構成される立体繊維構造体の繊維にカーボンナノチューブが分散したゴムを被覆させることにより、導電性を有する立体繊維構造体が得られることを見出し、下記の各発明を完成した。   As a result of intensive research, the inventors have dispersed carbon nanotubes on the fibers of a three-dimensional fiber structure composed of a surface material, a lining material, and a connecting thread that connects the surface material and the lining material, or the surface material, the lining material, and the surface material. It has been found that a three-dimensional fiber structure having conductivity can be obtained by coating a rubber in which carbon nanotubes are dispersed on the fibers of a three-dimensional fiber structure composed of connecting yarns that connect the outer material and the lining. Was completed.

(1)表地、裏地ならびに表地および裏地を連結する連結糸から構成される立体繊維構造体であって、前記立体繊維構造体を構成する繊維にカーボンナノチューブが分散して付着してなる導電性を有する立体繊維構造体。 (1) A three-dimensional fiber structure composed of a surface material, a lining material, and a connecting thread that connects the surface material and the lining material, wherein the carbon nanotubes are dispersed and adhered to the fibers constituting the three-dimensional fiber structure. A three-dimensional fiber structure.

(2)表地、裏地ならびに表地および裏地を連結する連結糸から構成される立体繊維構造体であって、前記立体繊維構造体を構成する繊維にカーボンナノチューブが分散したゴムが被覆してなる導電性を有する立体繊維構造体。 (2) A three-dimensional fiber structure composed of a surface material, a lining material, and a connecting thread that connects the surface material and the lining material, wherein the fibers constituting the three-dimensional fiber structure are coated with rubber in which carbon nanotubes are dispersed. Three-dimensional fiber structure having

(3)ゴムがニトリルゴム、クロロプレンゴムおよび天然ゴムからなる群から選択されるゴムである、(2)に記載の立体繊維構造体。 (3) The three-dimensional fiber structure according to (2), wherein the rubber is a rubber selected from the group consisting of nitrile rubber, chloroprene rubber, and natural rubber.

(4)ニトリルゴムが水素添加ニトリルゴムである、(3)に記載の立体繊維構造体。 (4) The three-dimensional fiber structure according to (3), wherein the nitrile rubber is a hydrogenated nitrile rubber.

(5)表地、裏地ならびに表地および裏地を連結する連結糸から構成される立体繊維構造体が立体編物である、(1)から(4)のいずれかに記載の立体繊維構造体。 (5) The three-dimensional fiber structure according to any one of (1) to (4), wherein the three-dimensional fiber structure including the outer material, the lining material, and the connecting yarn that connects the outer material and the lining material is a three-dimensional knitted fabric.

(6)表地、裏地ならびに表地および裏地を連結する連結糸から構成される立体繊維構造体であり、導電性を有する立体繊維構造体を製造する方法であって、下記(a)または(b)の工程を有する前記方法;(a)表地、裏地ならびに表地および裏地を連結する連結糸から構成される立体繊維構造体とカーボンナノチューブ分散液とを接触させて、前記立体繊維構造体を構成する繊維にカーボンナノチューブを分散して付着させる工程、(b)表地、裏地ならびに表地および裏地を連結する連結糸から構成される立体繊維構造体とカーボンナノチューブ分散液およびゴムラテックスを混合してなる被覆剤とを接触させて、前記立体繊維構造体を構成する繊維にカーボンナノチューブが分散したゴムを被覆させる工程。 (6) A three-dimensional fiber structure composed of a surface material, a lining material, and a connecting yarn that connects the surface material and the lining material, and a method for producing a three-dimensional fiber structure having conductivity, the following (a) or (b) (A) a fiber constituting the three-dimensional fiber structure by contacting a three-dimensional fiber structure composed of a surface material, a lining material, and a connecting yarn that connects the surface material and the lining material, and a carbon nanotube dispersion. A step of dispersing and adhering carbon nanotubes to (b), a coating formed by mixing a three-dimensional fiber structure composed of a surface material, a lining material, and a connecting thread that connects the surface material and the lining material, a carbon nanotube dispersion and a rubber latex; And contacting the rubber constituting the three-dimensional fiber structure with rubber in which carbon nanotubes are dispersed.

(7)カーボンナノチューブ分散液が、多級アルコール、ポリエチレンポリビニルアルコール、アルキルアミン、ポリアクリル酸、デオキシリボ核酸(DNA)およびこれらの塩からなる群から選択される安定剤、カーボンナノチューブ、界面活性剤ならびに水系溶媒を含んでなるカーボンナノチューブ分散液である、(6)に記載の方法。 (7) a stabilizer in which the carbon nanotube dispersion is selected from the group consisting of polyhydric alcohol, polyethylene polyvinyl alcohol, alkylamine, polyacrylic acid, deoxyribonucleic acid (DNA) and salts thereof, carbon nanotube, surfactant, and The method according to (6), which is a carbon nanotube dispersion liquid containing an aqueous solvent.

(8)ゴムラテックスがニトリルゴムラテックス、クロロプレンゴムラテックスおよび天然ゴムラテックスからなる群から選択されるゴムラテックスである、(6)または(7)に記載の方法。 (8) The method according to (6) or (7), wherein the rubber latex is a rubber latex selected from the group consisting of nitrile rubber latex, chloroprene rubber latex and natural rubber latex.

(9)ニトリルゴムラテックスが水素添加ニトリルゴムラテックスである、(8)に記載の方法。 (9) The method according to (8), wherein the nitrile rubber latex is a hydrogenated nitrile rubber latex.

(10)表地、裏地ならびに表地および裏地を連結する連結糸から構成される立体繊維構造体が立体編物である、(6)から(9)のいずれかに記載の方法。 (10) The method according to any one of (6) to (9), wherein the three-dimensional fiber structure composed of the outer material, the lining material, and the connecting yarn that connects the outer material and the lining material is a three-dimensional knitted fabric.

本発明に係る導電性を有する立体繊維構造体やその製造方法によれば、水に浸漬したり、表面を固い物で摩擦したりしても高い導電性を維持することができる、耐水性および摩擦耐性を有する立体繊維構造体を得ることができる。また、本発明に係る導電性を有する立体繊維構造体やその製造方法によれば、水中でもみ洗いをしても高い導電性を維持することができる、水中における摩擦耐性を有する立体繊維構造体を得ることができる。また、本発明に係る導電性を有する立体繊維構造体やその製造方法によれば、特にカーボンナノチューブが分散したゴムが被覆してなる場合、当該立体繊維構造体を構成する繊維からカーボンナノチューブが脱落し難く、仮に脱落したとしても飛散し難い、安全な立体繊維構造体を得ることができる。また、本発明に係る導電性を有する立体繊維構造体やその製造方法によれば、デスモジュール処理やリーチング処理、浸漬乾燥操作の回数にかかわらず、高い導電性を有する立体繊維構造体を得ることができることから、作業上の手間やコストを抑えて、簡便に、あるいは用途などに応じて任意の高い導電性能を備えた立体繊維構造体を製造することができる。そのような用途としては、例えば、静電気を防止することができる靴中敷や衣料裏地、帯電防止トレー、定期的に通電して不要な海藻や微生物などを除去し、選択的に特定の海藻を養殖することができる海藻着床ベルトや漁礁の他、立体繊維構造ゆえの排水性を利用した、積雪に被覆して通電して用いることができる融雪ヒーター、ジオグリッドなどの建築資材、ネットなどの農業資材を挙げることができる。さらに、カーボンナノチューブ分散液およびゴムラテックスはいずれもエマルジョンであるため、混合に際して相性が良く、有機溶剤を用いずとも良好に混合されることから、本発明に係る導電性を有する立体繊維構造体やその製造方法によれば、火災などの危険性を抑制しつつ繊維に被覆することができ、あるいは環境に対する負荷が小さいカーボンナノチューブ分散液やゴムラテックスが混合してなる被覆剤を用いることができるため、環境上の負担を抑えつつ、安全かつ容易に、導電性を有する立体繊維構造体を得ることができる。   According to the three-dimensional fiber structure having conductivity according to the present invention and the method for producing the same, it is possible to maintain high conductivity even when immersed in water or rub the surface with a hard object. A three-dimensional fiber structure having friction resistance can be obtained. Further, according to the three-dimensional fiber structure having conductivity according to the present invention and the method for producing the same, the three-dimensional fiber structure having friction resistance in water that can maintain high conductivity even when washed in water. Can be obtained. Further, according to the conductive three-dimensional fiber structure and the manufacturing method thereof according to the present invention, particularly when the carbon nanotube-dispersed rubber is coated, the carbon nanotubes are dropped from the fibers constituting the three-dimensional fiber structure. It is difficult to obtain a safe three-dimensional fiber structure that is difficult to scatter even if it falls off. Moreover, according to the three-dimensional fiber structure having conductivity according to the present invention and the manufacturing method thereof, a three-dimensional fiber structure having high conductivity can be obtained regardless of the number of death module treatment, leaching treatment, and immersion drying operation. Therefore, it is possible to manufacture a three-dimensional fiber structure having arbitrary high conductive performance in a simple manner or depending on the application, etc., while reducing labor and cost during work. Such applications include, for example, shoe insoles, clothing linings, antistatic trays, anti-static trays that can prevent static electricity, and periodic energization to remove unwanted seaweeds and microorganisms. In addition to seaweed landing belts and fishing reefs that can be cultivated, the use of drainage due to the three-dimensional fiber structure, snow melting heaters that can be used by energizing snow cover, building materials such as geogrids, nets, etc. Agricultural materials can be listed. Furthermore, since both the carbon nanotube dispersion liquid and the rubber latex are emulsions, they have good compatibility during mixing and are mixed well without using an organic solvent. Therefore, the three-dimensional fiber structure having conductivity according to the present invention and According to the manufacturing method, it is possible to coat a fiber while suppressing the risk of a fire or the like, or a coating agent formed by mixing a carbon nanotube dispersion or rubber latex with a low environmental load can be used. A three-dimensional fiber structure having conductivity can be obtained safely and easily while suppressing environmental burdens.

サンプル19番を光学顕微鏡により観察した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having observed sample 19 with the optical microscope. サンプル19番を走査型電子顕微鏡により観察した結果を示す図である。図中、CNTの先端部分が観察された主な箇所を矢印で示す。It is a figure which shows the result of having observed the sample 19 with the scanning electron microscope. In the figure, main portions where the tip portion of the CNT is observed are indicated by arrows. サンプル1および4番における、リーチング前後の電気抵抗値、リーチングに用いた水道水の色調、およびリーチング後の表面の色調を示す図である。It is a figure which shows the electrical resistance value before and after leaching, the color tone of the tap water used for leaching, and the color tone of the surface after leaching in samples 1 and 4.

以下、本発明に係る導電性を有する立体繊維構造体およびその製造方法について詳細に説明する。本発明に係る導電性を有する立体繊維構造体は、表地、裏地ならびに表地および裏地を連結する連結糸から構成されている。   Hereinafter, the conductive three-dimensional fiber structure according to the present invention and the manufacturing method thereof will be described in detail. The conductive three-dimensional fiber structure according to the present invention is composed of a surface material, a lining material, and a connecting yarn that connects the surface material and the lining material.

本発明において「導電性を有する」とは、表面電気抵抗値が10MΩ(10メガオーム;10Ω)以下であることをいう。後述する実施例の表3〜5および図3に示すように、本発明に係る導電性を有する立体繊維構造体は、10MΩよりも極めて小さい電気抵抗値を示しており、高い導電性を有することが確認されている。 In the present invention, “having conductivity” means that the surface electric resistance value is 10 MΩ (10 megaohms; 10 7 Ω) or less. As shown in Tables 3 to 5 of Examples described later and FIG. 3, the three-dimensional fiber structure having conductivity according to the present invention has an electric resistance value extremely smaller than 10 MΩ and has high conductivity. Has been confirmed.

本発明における「表地」や「裏地」は、繊維を板状に加工した構造であればよく、具体的には、例えば、平編み(天竺編み)やゴム編み(リブ編み)、パール編み(ガーター編み)、両面編み、鹿の子編み、テレコ、なわ編み、ジャカードなどの緯編み地、チュール布やラッセル(ラッシェル)、トリコット、パワーネットなどの経編み地、平織や綾織、朱子織りなどの織り地、不織布、フェルト、レースなどを挙げることができる。また、本発明における「連結糸」は、繊維からなる糸が表地および裏地を連結する構造であればよく、具体的には、例えば、表地と裏地とを垂直に連結する構造のほか、筋交い構造やクロス構造、トラス構造、これらがランダムに混じった構造などを挙げることができる。   The “outer fabric” and “lining” in the present invention may be a structure in which fibers are processed into a plate shape. Specifically, for example, flat knitting (tempered knitting), rubber knitting (rib knitting), pearl knitting (garter) Knitting), double-sided knitting, deer knitting, weft knitting such as teleco, waving, jacquard, warp knitting such as tulle, raschel, tricot, power net, woven fabric such as plain weave, twill weave and satin weave , Nonwoven fabric, felt, lace and the like. In addition, the “connecting yarn” in the present invention may be any structure as long as the yarn made of fibers connects the outer material and the lining material. Specifically, for example, the structure in which the outer material and the lining material are connected vertically, as well as the bracing structure. And a cross structure, a truss structure, and a structure in which these are randomly mixed.

ここで、本発明における「繊維」としては、例えば、天然繊維、合成繊維、半合成繊維、再生繊維、無機繊維などを挙げることができる。具体的には、天然繊維としては、木綿、麻、絹、ウール、羊毛、麻などを、合成繊維としては、ポリエステル、ポリアミド、セルロース、ビニロン、ナイロン、アクリル、塩化ビニル、ウレタン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレン、アラミド、ポリアクリロニトリルなどを、半合成繊維としては、アセテート、プロミックスなどを、再生繊維としては、レーヨン、キュプラなどを、無機繊維としては、フッ素繊維、ガラス繊維、ステンレス繊維などを、それぞれ挙げることができる。また、繊維からなる糸としては、例えば、紡績糸、モノフィラメント糸、マルチフィラメント糸、混紡糸、混繊糸などを挙げることができる。なお、本発明において、立体繊維構造体を構成する繊維は、表地、裏地および連結糸の各部分が同種のものであってもよく、各部分ごとに異なる種のものであってもよい。   Here, examples of the “fiber” in the present invention include natural fiber, synthetic fiber, semi-synthetic fiber, regenerated fiber, and inorganic fiber. Specifically, cotton, hemp, silk, wool, wool, hemp, etc. are used as natural fibers, and polyester, polyamide, cellulose, vinylon, nylon, acrylic, vinyl chloride, urethane, polyethylene, polyethylene terephthalate are used as synthetic fibers. Polytrimethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polypropylene, aramid, polyacrylonitrile, etc., semi-synthetic fibers such as acetate and promix, regenerated fibers such as rayon and cupra, and inorganic fibers such as fluorine fibers , Glass fiber, stainless steel fiber and the like. Examples of the yarn made of fibers include spun yarn, monofilament yarn, multifilament yarn, blended yarn, and blended yarn. In the present invention, the fibers constituting the three-dimensional fiber structure may be of the same type in each part of the outer material, the lining and the connecting yarn, or may be different types for each part.

本発明における「表地、裏地ならびに表地および裏地を連結する連結糸から構成される立体繊維構造体」の厚み、表地、裏地および連結糸の各部分の厚み、編み目や織り目、連結糸の密度などは、本発明に係る導電性を有する立体繊維構造体に必要な強度や柔軟性などの性質、コストパフォーマンスなどに応じて、適宜設定することができる。   The thickness of the three-dimensional fiber structure composed of the outer material, the lining material and the connecting yarn connecting the outer material and the lining material, the thickness of each part of the outer material, the lining material and the connecting yarn, the stitches, the weave, the density of the connecting yarn, etc. Depending on the properties such as strength and flexibility required for the conductive three-dimensional fiber structure according to the present invention, cost performance, and the like, it can be set as appropriate.

本発明における「表地、裏地ならびに表地および裏地を連結する連結糸から構成される立体繊維構造体」として、例えば、立体織物や立体編物などを挙げることができるが、平織の繊維構造体は含まれない。なお、立体編物は、表地、裏地ならびに表地および裏地を連結する連結糸から構成される立体繊維構造体のうち、表地および裏地が編み地であるものをいい、定法に従い、ダブルラッセル機やダブルニット丸編み機などを用いて製造することができる。   Examples of the “three-dimensional fiber structure composed of the outer material, the lining material, and the connecting yarn that connects the outer material and the lining material” include a three-dimensional woven fabric and a three-dimensional knitted fabric, but a plain woven fiber structure is included. Absent. The three-dimensional knitted fabric is a three-dimensional fiber structure composed of the outer material, the lining material, and the connecting yarns that connect the outer material and the lining material, and the outer material and the lining material are knitted fabrics. It can be manufactured using a circular knitting machine.

本発明に係る導電性を有する立体繊維構造体の一つの態様は、上述の表地、裏地ならびに表地および裏地を連結する連結糸から構成される立体繊維構造体を構成する繊維に、カーボンナノチューブが分散して付着してなる立体繊維構造体である。   In one aspect of the three-dimensional fiber structure having conductivity according to the present invention, carbon nanotubes are dispersed in the fibers constituting the three-dimensional fiber structure composed of the above-described outer material, the lining material, and the connecting yarn that connects the outer material and the lining material. It is a three-dimensional fiber structure formed by adhering.

カーボンナノチューブは、炭素原子の六員環が網の目状に配列して形成されたシート状グラファイト(グラフェンシート)が円筒状に巻かれた構造を基本構造とし、1枚のグラフェンシートからなる単層カーボンナノチューブ(SWCNT)の他、円筒状に巻かれたグラフェンシートが軸直角方向に複数積層した多層カーボンナノチューブ(MWCNT)、SWCNTの端部が円錐状に閉じた形状のカーボンナノコーン、内部にフラーレンを内包するカーボンナノチューブなどがある。また、グラフェンシートにおける炭素原子の六員環配列には、アームチェア型構造、ジグザグ型構造、カイラル(らせん)型構造などがある。さらに、炭素原子の六員環配列に五員環または七員環が組み合わさって形成されたグラフェンシートからなるカーボンナノチューブも存在しうる。本発明における「カーボンナノチューブ」の構造は特に限定されず、これらの構造を有するカーボンナノチューブのうちのいずれであってもよいが、本明細書の実施例においては、多層カーボンナノチューブ(MWCNT)が好適に用いられている。   A carbon nanotube has a basic structure in which a sheet-like graphite (graphene sheet) formed by arranging six-membered rings of carbon atoms in a mesh pattern is wound in a cylindrical shape, and is composed of a single graphene sheet. In addition to single-walled carbon nanotubes (SWCNT), multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) in which a plurality of graphene sheets wound in a cylindrical shape are stacked in the direction perpendicular to the axis, carbon nanocones with SWCNT ends closed in a conical shape, There are carbon nanotubes that contain fullerenes. In addition, the six-membered ring arrangement of carbon atoms in the graphene sheet includes an armchair structure, a zigzag structure, a chiral structure, and the like. Further, there may be a carbon nanotube formed of a graphene sheet formed by combining a five-membered ring or a seven-membered ring with a six-membered ring arrangement of carbon atoms. The structure of the “carbon nanotube” in the present invention is not particularly limited, and any of the carbon nanotubes having these structures may be used. In the examples of the present specification, a multi-walled carbon nanotube (MWCNT) is preferable. It is used for.

なお、カーボンナノチューブの直径や平均長は、溶媒の組成や本発明に係る導電性を有する立体繊維構造体に必要な導電性能、カーボンナノチューブを付着させる繊維の種類などに応じて適宜設定することができるが、例えば、0.5nm〜1μm、0.5〜500nm、0.6〜300nm、0.8〜100nm、1〜80nmなどと設定することができ、単層カーボンナノチューブの場合には、0.5〜10nm、0.7〜8nm、1〜5nm程度、多層カーボンナノチューブの場合には、5〜300nm、10〜100nm、20〜80nm程度などと設定することができる。また、カーボンナノチューブの平均長としては、例えば、1〜1000μm、5〜500μm、10〜300μm、20〜100μm程度などと設定することができる。   The diameter and average length of the carbon nanotubes may be appropriately set according to the composition of the solvent, the conductive performance required for the conductive three-dimensional fiber structure according to the present invention, the type of fiber to which the carbon nanotubes are attached, etc. For example, it can be set to 0.5 nm to 1 μm, 0.5 to 500 nm, 0.6 to 300 nm, 0.8 to 100 nm, 1 to 80 nm, and the like. In the case of a multi-walled carbon nanotube, it can be set to 5 to 300 nm, 10 to 100 nm, 20 to 80 nm, etc. Moreover, as an average length of a carbon nanotube, it can set to 1-1000 micrometers, 5-500 micrometers, 10-300 micrometers, about 20-100 micrometers etc., for example.

本発明において、「繊維にカーボンナノチューブが分散して付着してなる」とは、複数のカーボンナノチューブが主として1本ずつバラバラになった状態で繊維に付着していることをいうが、ところどころ、複数本のカーボンナノチューブが束になった状態で繊維に付着している場合も含まれる。また、本発明に係る立体繊維構造体を構成する繊維の全体にカーボンナノチューブが付着している場合のほか、本発明に係る立体繊維構造体が導電性を有する限りにおいて、立体繊維構造体を構成する繊維の一部分に付着している場合も含まれる。   In the present invention, “the carbon nanotubes are dispersed and attached to the fiber” means that the plurality of carbon nanotubes are attached to the fiber mainly in a state of being separated one by one. The case where the carbon nanotubes of the book are attached to the fiber in a bundled state is also included. Further, in addition to the case where carbon nanotubes are attached to the entire fibers constituting the three-dimensional fiber structure according to the present invention, the three-dimensional fiber structure is configured as long as the three-dimensional fiber structure according to the present invention has conductivity. The case where it adheres to a part of the fiber to do is also included.

立体繊維構造体を構成する繊維にカーボンナノチューブを分散して付着させる方法は、定法に従い行うことができるが、例えば、カーボンナノチューブ分散液を用いて行うことができる。カーボンナノチューブ分散液では、その液中において、カーボンナノチューブが主として1本ずつバラバラになった状態で存在していることから、表地、裏地ならびに表地および裏地を連結する連結糸から構成される立体繊維構造体とカーボンナノチューブ分散液とを接触させることにより、当該立体繊維構造体を構成する繊維にカーボンナノチューブを分散して付着させることができる。立体繊維構造体とカーボンナノチューブ分散液との接触は、定法に従って行うことができ、例えば、カーボンナノチューブ分散液を立体繊維構造体に噴霧または塗布することや、カーボンナノチューブ分散液に立体繊維構造体を浸漬することにより行うことができる。さらに、カーボンナノチューブ分散液に繊維を浸漬し、またはカーボンナノチューブ分散液を繊維に噴霧もしくは塗布した後、定法に従い、これら繊維を用いて表地、裏地ならびに表地および裏地を連結する連結糸から構成される立体繊維構造体を製造することにより、当該立体繊維構造体を構成する繊維にカーボンナノチューブを分散して付着させることができる。   The method of dispersing and attaching the carbon nanotubes to the fibers constituting the three-dimensional fiber structure can be performed according to a conventional method, and for example, can be performed using a carbon nanotube dispersion. In the carbon nanotube dispersion liquid, since the carbon nanotubes exist in the liquid in a state of being separated one by one, the three-dimensional fiber structure composed of the outer material, the lining material, and the connecting yarn that connects the outer material and the lining material. By bringing the body into contact with the carbon nanotube dispersion liquid, the carbon nanotubes can be dispersed and adhered to the fibers constituting the three-dimensional fiber structure. The contact between the three-dimensional fiber structure and the carbon nanotube dispersion can be performed according to a conventional method. For example, the three-dimensional fiber structure is sprayed or applied to the three-dimensional fiber structure, or the three-dimensional fiber structure is applied to the carbon nanotube dispersion. It can be performed by dipping. Furthermore, after immersing the fiber in the carbon nanotube dispersion liquid, or spraying or applying the carbon nanotube dispersion liquid to the fiber, it is composed of a surface material, a lining material, and a connecting yarn that connects the surface material and the lining material using these fibers according to a conventional method. By producing a three-dimensional fiber structure, carbon nanotubes can be dispersed and adhered to the fibers constituting the three-dimensional fiber structure.

本発明における「カーボンナノチューブ分散液」は、その液中においてカーボンナノチューブが主として1本ずつバラバラになった状態で存在しているものであればよい。カーボンナノチューブ分散液は、例えば、親水性および疎水性を有する一または二以上の界面活性剤からなる単一組成ミセルまたは混合ミセル水溶液に、用途に応じた適量のカーボンナノチューブを添加し、分散処理することにより調製することができる他、例えば、国際公開パンフレット第2005/110594号明細書、特開2007−330848号公報、特開2010−13312号公報、特開2010−59561号公報、特開2010−192218号公報、国際公開パンフレット第2011/074125号明細書などに記載のものを挙げることができる。これらのうちで好ましくは、安定剤、カーボンナノチューブ、界面活性剤ならびに水系溶媒を含んでなるカーボンナノチューブ分散液である。なお、国際公開パンフレット第2005/110594号明細書、特開2007−330848号公報、特開2010−13312号公報、特開2010−59561号公報、特開2010−192218号公報、国際公開パンフレット第2011/074125号明細書に係る明細書の記載は、本願明細書に包含される。   The “carbon nanotube dispersion liquid” in the present invention may be any carbon nanotube in the liquid in a state where the carbon nanotubes are mainly separated one by one. The carbon nanotube dispersion is, for example, added to a single composition micelle or mixed micelle aqueous solution composed of one or two or more surfactants having hydrophilicity and hydrophobicity, and an appropriate amount of carbon nanotubes depending on the application is added and dispersed. In addition, for example, International Publication Pamphlet No. 2005/110594, JP 2007-330848 A, JP 2010-13312 A, JP 2010-59561 A, JP 2010- No. 192218, International Publication Pamphlet No. 2011/074125, and the like. Among these, a carbon nanotube dispersion liquid containing a stabilizer, carbon nanotubes, a surfactant, and an aqueous solvent is preferable. International Publication Pamphlet No. 2005/110594, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-330848, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-13312, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-59561, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-192218, International Publication Pamphlet No. 2011. The description of the specification relating to / 074125 is included in the present specification.

ここで、本発明における「安定剤」は、水素結合を形成する物質であればよいが、多級アルコール、ポリエチレンポリビニルアルコール、アルキルアミン、ポリアクリル酸、デオキシリボ核酸(DNA)およびこれらの塩からなる群から選択されることが好ましい。多級アルコールとしては、例えば、2−プロパノール、2−ブタノールなどの第二級アルコールや2−メチル−2−プロパノールなどの第三級アルコールを挙げることができる。また、本発明における「水系溶媒」は、極性溶媒を主体とした溶媒をいい、例えば、水、メタノール、エタノール、酢酸、ギ酸、1−ブタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、クエン酸水溶液、重曹水溶液や、これらのうち2種以上を混合したものなどを挙げることができる。   Here, the “stabilizer” in the present invention may be any substance that forms a hydrogen bond, and is composed of a polyhydric alcohol, polyethylene polyvinyl alcohol, alkylamine, polyacrylic acid, deoxyribonucleic acid (DNA), and salts thereof. Preferably it is selected from the group. Examples of the polyhydric alcohol include secondary alcohols such as 2-propanol and 2-butanol, and tertiary alcohols such as 2-methyl-2-propanol. The “aqueous solvent” in the present invention refers to a solvent mainly composed of a polar solvent, such as water, methanol, ethanol, acetic acid, formic acid, 1-butanol, 1-propanol, 2-propanol, aqueous citric acid solution, sodium bicarbonate. Examples thereof include an aqueous solution and a mixture of two or more of these.

また、界面活性剤は、一般に、疎水部位と親水部位とを併せ持つ物質であり、親水部位の電荷の種類によりアニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、両性イオン系界面活性剤、非イオン系界面活性剤に大別されるが、本発明における「界面活性剤」はこれらのうちのいずれでもよい。また、本発明における界面活性剤の疎水部位としては、例えば、鎖状や環状の脂肪族や芳香族、あるいはピラノースやフラノースなどの環状構造を挙げることができる。本発明における界面活性剤は、具体的には、例えば、アニオン系界面活性剤として、コール酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、ドデシルフェニルエーテルスルホン酸塩、ステアリン酸塩、胆汁酸塩などを、カチオン系分散剤として、トリメチルセチルベンゼンアンモニウム塩、塩化ジステアリルジメチルアンモニウム塩、塩化ベンザルコニウム、デカリニウムカチオンなどを、両性イオン系界面活性剤として、3−[(3−コールアミドプロピル)ジメチルアンモニオ]−1−プロパンスルホネート、3−[(3−コールアミドプロピル)ジメチルアンモニオ]−2−ヒドロキシプロパンスルホネート(、n−ドデシル−N,N’−ジメチル−3−アンモニオ−1−プロパンスルホネート、n−ヘキサデシル−N,N’−ジメチル−3−アンモニオ−1−プロパンスルホネート、n−オクチルホスホコリン、n−ドデシルホスホコリン、n−テトラデシルホスホコリン、n−ヘキサデシルホスホコリン、ジメチルアルキルベタイン、パーフルオロアルキルベタイン、レシチンなどを、非イオン系界面活性剤として、ポリエチレングリコール、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンドデシルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックポリマー、ポリオキシエチレンアルキルアミン、アルキルポリグルコシド、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステルなどを、それぞれ挙げることができる。   The surfactant is generally a substance having both a hydrophobic site and a hydrophilic site, and an anionic surfactant, a cationic surfactant, an amphoteric surfactant, a nonionic surfactant depending on the type of charge in the hydrophilic site. Although roughly classified into surfactants, the “surfactant” in the present invention may be any of these. In addition, examples of the hydrophobic portion of the surfactant in the present invention include chain-like or cyclic aliphatic or aromatic, or cyclic structures such as pyranose and furanose. Specifically, the surfactant in the present invention includes, for example, cholic acid salt, dodecyl benzene sulfonic acid salt, dodecyl phenyl ether sulfonic acid salt, stearic acid salt, bile acid salt and the like as anionic surfactant. As a dispersant, trimethylcetylbenzeneammonium salt, distearyldimethylammonium chloride, benzalkonium chloride, decalinium cation and the like are used as a zwitterionic surfactant and 3-[(3-cholamidopropyl) dimethylammonium. O] -1-propanesulfonate, 3-[(3-cholamidopropyl) dimethylammonio] -2-hydroxypropanesulfonate (, n-dodecyl-N, N′-dimethyl-3-ammonio-1-propanesulfonate, n-Hexadecyl-N, N′-dimethyl-3- Non-ionic interfaces such as nmonio-1-propanesulfonate, n-octylphosphocholine, n-dodecylphosphocholine, n-tetradecylphosphocholine, n-hexadecylphosphocholine, dimethylalkylbetaine, perfluoroalkylbetaine, lecithin Activators include polyethylene glycol, polyoxyethylene nonylphenyl ether, polyoxyethylene dodecyl ether, polyoxyethylene octyl phenyl ether, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene fatty acid ester, polyoxyethylene polyoxypropylene block polymer, polyoxy Ethylene alkylamine, alkylpolyglucoside, glycerin fatty acid ester, sorbitan fatty acid ester, sucrose fatty acid ester, propylene group Etc. Call fatty acid ester, it can be mentioned, respectively.

本発明における「カーボンナノチューブ分散液」は、定法に従って調製することができるが、例えば、界面活性剤およびカーボンナノチューブを水系溶媒に加えて高温高圧下(例えば、110℃、1.2気圧など)で一定時間濡れ処理をした後、室温まで冷却し、続いて、ビーズミルやロールミルを用いて分散処理し、安定剤を加えてさらに一定時間分散処理することにより調製することができる。また、「カーボンナノチューブ分散液」の組成や濃度、カーボンナノチューブの含有割合などは、必要な導電性能などに応じて適宜設定することができる。   The “carbon nanotube dispersion liquid” in the present invention can be prepared according to a conventional method. For example, a surfactant and carbon nanotubes are added to an aqueous solvent under high temperature and high pressure (eg, 110 ° C., 1.2 atmospheres, etc.). After a wet treatment for a certain period of time, it can be prepared by cooling to room temperature, followed by a dispersion treatment using a bead mill or a roll mill, and adding a stabilizer for a further dispersion treatment for a certain time. In addition, the composition and concentration of the “carbon nanotube dispersion liquid”, the content ratio of the carbon nanotubes, and the like can be appropriately set according to the necessary conductive performance.

次に、本発明に係る導電性を有する立体繊維構造体の異なるもう一つの態様は、上述の表地、裏地ならびに表地および裏地を連結する連結糸から構成される立体繊維構造体の繊維に、カーボンナノチューブが分散したゴムが被覆してなる立体繊維構造体である。   Next, another embodiment of the three-dimensional fiber structure having conductivity according to the present invention is a carbon fiber in the three-dimensional fiber structure composed of the above-described outer material, the lining material, and the connecting yarn that connects the outer material and the lining material. It is a three-dimensional fiber structure formed by coating a rubber in which nanotubes are dispersed.

本発明において、「カーボンナノチューブが分散したゴム」とは、複数のカーボンナノチューブが主として1本ずつバラバラになった状態でその表面あるいは中に存在しているゴムをいうが、ところどころ、複数のカーボンナノチューブが束になった状態で存在している場合も含まれる。また、本発明において、「繊維にカーボンナノチューブが分散したゴムが被覆してなる」という場合、本発明に係る立体繊維構造体を構成する繊維の全体にカーボンナノチューブが分散したゴムが被覆している場合のほか、本発明に係る立体繊維構造体が導電性を有する限りにおいて、本発明に係る立体繊維構造体を構成する繊維の一部分にカーボンナノチューブが分散したゴムが被覆している場合も含まれる。   In the present invention, “rubber dispersed with carbon nanotubes” refers to a rubber in which a plurality of carbon nanotubes are mainly present in a state of being separated one by one. It also includes the case where exists in a bundle. Further, in the present invention, when “the rubber in which the carbon nanotubes are dispersed in the fiber is coated” is used, the rubber in which the carbon nanotubes are dispersed is coated on the entire fiber constituting the three-dimensional fiber structure according to the present invention. In addition to the case, as long as the three-dimensional fiber structure according to the present invention has conductivity, the case where a part of the fibers constituting the three-dimensional fiber structure according to the present invention is coated with rubber dispersed with carbon nanotubes is also included. .

立体繊維構造体を構成する繊維にカーボンナノチューブが分散したゴムを被覆させる方法は、定法に従い行うことができるが、例えば、立体繊維構造体とカーボンナノチューブ分散液およびゴムラテックスを混合してなる被覆剤とを接触させることにより行うことができる。立体繊維構造体と被覆剤との接触は、上述した立体繊維構造体とカーボンナノチューブ分散液とを接触させる方法と同様の方法により行うことができる。立体繊維構造体とカーボンナノチューブ分散液およびゴムラテックスを混合してなる被覆剤とを接触させた後に、必要に応じて、乾燥、リーチング、塩素化、水洗などを行うことにより、立体繊維構造体を構成する繊維にカーボンナノチューブが分散したゴムを被覆させることができる。さらに、カーボンナノチューブ分散液およびゴムラテックスを混合してなる被覆剤に繊維を浸漬し、またはカーボンナノチューブ分散液およびゴムラテックスを混合してなる被覆剤を繊維に噴霧もしくは塗布した後、定法に従い、これら繊維を用いて表地、裏地ならびに表地および裏地を連結する連結糸から構成される立体繊維構造体を製造することにより、当該立体繊維構造体を構成する繊維にカーボンナノチューブが分散したゴムを被覆させることができる。なお、「カーボンナノチューブ分散液およびゴムラテックスを混合してなる被覆剤」において、カーボンナノチューブ分散液とゴムラテックスとの配合割合やカーボンナノチューブの含有割合、重合体、固形分あるいは乾燥ゴム分の含有割合などは、ゴムラテックスの種類、カーボンナノチューブ分散液の組成、必要な導電性能などに応じて、適宜設定することができる。   The method of coating the rubber constituting the three-dimensional fiber structure with rubber in which carbon nanotubes are dispersed can be performed according to a conventional method. For example, a coating agent formed by mixing a three-dimensional fiber structure with a carbon nanotube dispersion and rubber latex Can be carried out by bringing them into contact with each other. The contact between the three-dimensional fiber structure and the coating agent can be performed by a method similar to the method of bringing the three-dimensional fiber structure and the carbon nanotube dispersion liquid into contact with each other. After bringing the three-dimensional fiber structure into contact with the coating agent formed by mixing the carbon nanotube dispersion and the rubber latex, the three-dimensional fiber structure is obtained by performing drying, leaching, chlorination, washing with water, etc. as necessary. The constituent fibers can be coated with rubber in which carbon nanotubes are dispersed. Further, after immersing the fiber in a coating formed by mixing the carbon nanotube dispersion and the rubber latex, or spraying or coating the coating formed by mixing the carbon nanotube dispersion and the rubber latex on the fiber, these are applied according to a conventional method. By manufacturing a three-dimensional fiber structure composed of a surface material, a lining material, and a connecting yarn that connects the surface material and the lining material using fibers, the fibers constituting the three-dimensional fiber structure are coated with rubber in which carbon nanotubes are dispersed. Can do. In addition, in the “coating agent comprising a mixture of carbon nanotube dispersion and rubber latex”, the mixing ratio of carbon nanotube dispersion and rubber latex, the content ratio of carbon nanotubes, the content ratio of polymer, solid content or dry rubber content And the like can be set as appropriate according to the type of rubber latex, the composition of the carbon nanotube dispersion, the required conductivity, and the like.

本発明における「ゴム」は特に限定されず、例えば、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエン・メタクリレートゴム(MRB)、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、カルボキシル化スチレン・ブタジエンゴム(変成SB)、ブタジエンゴム(BR)、クロロプレンゴム(CR)、ブチルゴム(IIR)、ニトリルゴム(NBR)、エチレン・プロピレンゴム(EPM、EPDM)、クロロスルホン化ポリエチレン(CSM)、エピクロロヒドリンゴム(CO、ECO)、アクリルゴム(ACM)、多硫化ゴム(T)、シリコーンゴム(VMQ)、フロロシリコーンゴム(FVMQ)、フッ素ゴム(FKM、FEPM)、ウレタンゴム(AU、EU)、塩素化ポリエチレン(CPE)などを挙げることができるが、ニトリルゴム(NBR)、天然ゴム(NR)またはクロロプレンゴム(CR)であることが好ましい。   The “rubber” in the present invention is not particularly limited. For example, natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), butadiene / methacrylate rubber (MRB), styrene / butadiene rubber (SBR), carboxylated styrene / butadiene rubber (modified) SB), butadiene rubber (BR), chloroprene rubber (CR), butyl rubber (IIR), nitrile rubber (NBR), ethylene / propylene rubber (EPM, EPDM), chlorosulfonated polyethylene (CSM), epichlorohydrin rubber (CO) , ECO), acrylic rubber (ACM), polysulfide rubber (T), silicone rubber (VMQ), fluorosilicone rubber (FVMQ), fluoro rubber (FKM, FEPM), urethane rubber (AU, EU), chlorinated polyethylene ( CPE), etc., but Nitori Rubber (NBR), is preferably a natural rubber (NR) or chloroprene rubber (CR).

なお、上述した各種のゴムには、水素添加をしたものや、主となるモノマー単位以外のモノマーを構成単位として有するものが含まれる。例えば、ニトリルゴムには、水素添加をしていないニトリルゴムや、アクリロニトリル・ブタジエン二元共重合体からなるニトリルゴムのほか、水素添加をしたニトリルゴム(水素添加ニトリルゴム;HNBR)やアクリロニトリル・ブタジエン・メタクリル酸三元共重合体からなるニトリルゴムが含まれる。なお、本発明におけるニトリルゴムは、水素添加ニトリルゴム(HNBR)が好ましい。   The various rubbers described above include those that are hydrogenated and those that have monomers other than the main monomer units as constituent units. For example, nitrile rubber includes nitrile rubber not hydrogenated, nitrile rubber made of acrylonitrile-butadiene binary copolymer, hydrogenated nitrile rubber (hydrogenated nitrile rubber; HNBR), and acrylonitrile-butadiene. -Nitrile rubber made of methacrylic acid terpolymer is included. The nitrile rubber in the present invention is preferably hydrogenated nitrile rubber (HNBR).

本発明における「ゴムラテックス」もまた、特に限定されないが、具体的には、上述したゴムのラテックスを挙げることができ、ニトリルゴム(NBR)ラテックス、天然ゴム(NR)ラテックスまたはクロロプレンゴム(CR)ラテックスであることが好ましく、ニトリルゴム(NBR)ラテックスとしては、水素添加ニトリルゴム(HNBR)ラテックスルであることが好ましい。   The “rubber latex” in the present invention is also not particularly limited, and specific examples thereof include latexes of the rubbers described above, such as nitrile rubber (NBR) latex, natural rubber (NR) latex, or chloroprene rubber (CR). Latex is preferable, and nitrile rubber (NBR) latex is preferably hydrogenated nitrile rubber (HNBR) latex.

次に、本発明は、導電性を有する立体繊維構造体の製造方法を提供する。本発明に係る導電性を有する立体繊維構造体の製造方法は、表地、裏地ならびに表地および裏地を連結する連結糸から構成される立体繊維構造体であり、導電性を有する立体繊維構造体を製造する方法であって、
(a)表地、裏地ならびに表地および裏地を連結する連結糸から構成される立体繊維構造体とカーボンナノチューブ分散液とを接触させて、前記立体繊維構造体を構成する繊維にカーボンナノチューブを分散して付着させる工程、
(b)表地、裏地ならびに表地および裏地を連結する連結糸から構成される立体繊維構造体とカーボンナノチューブ分散液およびゴムラテックスを混合してなる被覆剤とを接触させて、前記立体繊維構造体を構成する繊維にカーボンナノチューブが分散したゴムを被覆させる工程、
以上(a)または(b)の工程を有する。なお、本発明に係る導電性を有する立体繊維構造体の製造方法において、上述した本発明に係る導電性を有する立体繊維構造体の構成と同等または相当する構成については、再度の説明を省略する。
Next, this invention provides the manufacturing method of the solid fiber structure which has electroconductivity. The method for producing a three-dimensional fiber structure having conductivity according to the present invention is a three-dimensional fiber structure composed of a surface material, a lining material, and a connecting yarn that connects the outer material and the lining material, and produces a three-dimensional fiber structure having conductivity. A way to
(A) A three-dimensional fiber structure composed of a surface material, a lining material, and a connecting yarn that connects the surface material and the lining material is brought into contact with the carbon nanotube dispersion liquid, and the carbon nanotubes are dispersed in the fibers constituting the three-dimensional fiber structure. A process of attaching,
(B) contacting a three-dimensional fiber structure composed of a surface material, a lining material, and a connecting yarn that connects the surface material and the lining material, with a coating formed by mixing a carbon nanotube dispersion and a rubber latex; A step of covering the constituent fibers with rubber in which carbon nanotubes are dispersed,
The step (a) or (b) is included. In addition, in the manufacturing method of the three-dimensional fiber structure having conductivity according to the present invention, the description of the same or equivalent to the structure of the three-dimensional fiber structure having conductivity according to the present invention described above will not be repeated. .

本発明に係る導電性を有する立体繊維構造体の製造方法には、本発明に係る導電性を有する立体繊維構造体の製造方法の特徴を損なわない限り、他の工程を有してもよく、例えば、デスモジュール処理工程、リーチング工程、水洗工程、浸漬工程、攪拌工程、乾燥工程、冷却工程、耐水加工工程、塩素化工程などを有してもよい。   The method for producing a three-dimensional fiber structure having conductivity according to the present invention may have other steps unless the characteristics of the method for producing the three-dimensional fiber structure having conductivity according to the present invention are impaired. For example, you may have a death module process, a leaching process, a water washing process, a dipping process, a stirring process, a drying process, a cooling process, a water-resistant processing process, a chlorination process, etc.

以下、本発明に係る導電性を有する立体繊維構造体およびその製造方法について、実施例に基づいて説明する。なお、本発明の技術的範囲は、これらの実施例によって示される特徴に限定されない。   Hereinafter, the three-dimensional fiber structure having conductivity according to the present invention and the manufacturing method thereof will be described based on examples. Note that the technical scope of the present invention is not limited to the features shown by these examples.

<実施例1>CNT付着剤および被覆剤の調製と評価
(1)CNT付着剤および被覆剤の調製
まず、カーボンナノチューブ(CNT)分散液を調製した。具体的には、平均長約10μmの多層CNTs(nanocyl社)40gと、アニオン系界面活性剤であるコール酸ナトリウム5gとを1Lの超純水に混合した後、110℃、1.2気圧の条件下で2時間濡れ処理をした。その後室温まで冷却した後、ビーズミル(直径0.65mmジルコニアビーズ;Dyno−mill社)を用いて1時間分散処理をした。続いて、安定剤としてポリエチレンポリビニルアルコール3gを加え、さらに1時間分散処理をすることにより、CNT含有量が2%(w/w)であるアニオン系CNT分散液(以下「アニオン系2%」という)を調製した。
<Example 1> Preparation and evaluation of CNT adhesive and coating (1) Preparation of CNT adhesive and coating First, a carbon nanotube (CNT) dispersion was prepared. Specifically, 40 g of multilayer CNTs having an average length of about 10 μm (Nanocyl) and 5 g of sodium cholate as an anionic surfactant were mixed in 1 L of ultrapure water, and then 110 ° C. and 1.2 atm. Wet treatment was performed for 2 hours under the conditions. Then, after cooling to room temperature, it was subjected to dispersion treatment for 1 hour using a bead mill (diameter 0.65 mm zirconia beads; Dyno-mill). Subsequently, 3 g of polyethylene polyvinyl alcohol was added as a stabilizer, and further dispersed for 1 hour, whereby an anionic CNT dispersion having a CNT content of 2% (w / w) (hereinafter referred to as “anionic 2%”). ) Was prepared.

また、平均長約10ミクロンの多層CNTs(Bayer社)100gと、両性イオン系界面活性剤である3−[(3−コールアミドプロピル)ジメチルアンモニオ]−1−プロパンスルホネート10gとを1Lの超純水に混合した後、110℃、1.2気圧の条件下で2時間濡れ処理をした。その後室温まで冷却した後、ビーズミル(直径0.65mmジルコニアビーズ;Dyno−mill社)を用いて1時間分散処理をした。続いて、安定剤としてDNAナトリウム塩5gを加え、さらに1時間分散処理をすることにより、CNT含有量が10%(w/w)である「両性イオン系CNT分散液(以下「両性イオン系10%」という)を調製した。また、両性イオン系10%を超純水を用いて2倍に希釈することにより、CNT含有量が5%(w/w)である「両性イオン系CNT分散液(以下「両性イオン系5%」という)を調製した。   Further, 100 g of multi-layer CNTs (Bayer) having an average length of about 10 microns and 10 g of zwitterionic surfactant 3-[(3-cholamidopropyl) dimethylammonio] -1-propanesulfonate are more than 1 L. After mixing with pure water, wetting treatment was performed for 2 hours at 110 ° C. and 1.2 atm. Then, after cooling to room temperature, it was subjected to dispersion treatment for 1 hour using a bead mill (diameter 0.65 mm zirconia beads; Dyno-mill). Subsequently, 5 g of DNA sodium salt was added as a stabilizer, and further dispersed for 1 hour to obtain a “zwitter ion-based CNT dispersion (hereinafter referred to as“ zwitter ion-based 10 ”having a CNT content of 10% (w / w). % ") Was prepared. Further, by diluting 10% of the zwitterionic system with ultrapure water twice, a “zwitterionic CNT dispersion liquid (hereinafter referred to as“ zwitterionic system 5% ”) having a CNT content of 5% (w / w). Was prepared).

続いて、ゴムラテックスを3種類用意した。ゴムラテックスとCNT分散液とを、表1に示す配合で混合することにより被覆剤を調製して、被覆剤1番〜31番とした。混合は、ポリ容器にCNT分散液とゴムラテックスとを計り入れた後、攪拌羽を取り付けたボール盤を用いて、120rpmで30秒間攪拌することにより行った。また、「アニオン系2%」をCNT付着剤とし、ゴムラテックスを対照剤1〜3番とした。なお、表1中、「総量中の総固形分量」は、CNT分散液に含まれるCNTの重量とゴムラテックスに含まれる重合体、固形分または乾燥ゴム分の重量とをあわせた重量である。下記に3種類のゴムラテックスを示す。   Subsequently, three types of rubber latex were prepared. A coating agent was prepared by mixing the rubber latex and the CNT dispersion in the formulation shown in Table 1, and the coating agents No. 1 to No. 31 were prepared. The mixing was performed by measuring the CNT dispersion and rubber latex in a plastic container and then stirring at 120 rpm for 30 seconds using a drilling machine equipped with stirring blades. In addition, “anionic 2%” was used as the CNT adhering agent, and rubber latex was used as the control agents 1 to 3. In Table 1, the “total solid content in the total amount” is the total weight of the CNT contained in the CNT dispersion and the polymer, solid, or dry rubber contained in the rubber latex. Three types of rubber latex are shown below.

水素添加ニトリルゴムラテックス(水素化アクリロニトリル・ブダジエン・メタクリル酸三元共重合体ラテックス「Zetpolラテックス ZLX−B」;日本ゼオン社;重合体の含有量 約40%(w/w);以下「HNBRラテックス」という。)
クロロプレンゴムラテックス(クロロプレン・2,3−ジクロロ−1,3−ブタジエン共重合体ラテックス「ショウプレン400」;昭和電工社;固形分の含有量 約50%(w/w);以下「CRラテックス」という。)
天然ゴムラテックス(ALMAR INTERNATIONAL(PVT)LTD.;乾燥ゴム分の含有量 約60%(w/w);以下「NRラテックス」という。)
Hydrogenated nitrile rubber latex (hydrogenated acrylonitrile / budadiene / methacrylic acid terpolymer latex “Zetpol latex ZLX-B”; Nippon Zeon Co., Ltd .; polymer content of about 40% (w / w); hereinafter referred to as “HNBR latex ")
Chloroprene rubber latex (chloroprene-2,3-dichloro-1,3-butadiene copolymer latex “Showprene 400”; Showa Denko KK; solid content: about 50% (w / w); hereinafter referred to as “CR latex” .)
Natural rubber latex (ALMAR INTERNATIONAL (PVT) LTD. Content of dry rubber approximately 60% (w / w); hereinafter referred to as “NR latex”)

その結果、被覆剤1〜31番のすべてについて、均一に混合することができた。これらの結果から、「アニオン系2%」、「両性イオン系5%」および「両性イオン系10%」のいずれについても、ゴムラテックスと良好に混合して被覆剤を調製することができることが明らかになった。   As a result, all of the coating materials 1 to 31 could be mixed uniformly. From these results, it is clear that any of “anionic 2%”, “zwitterionic 5%” and “zwitterionic 10%” can be well mixed with rubber latex to prepare a coating agent. Became.

(2)被覆剤の評価
[2−1]ゴムシートの作成
水平に保った台の上にガラス板を置き、その上に、攪拌終了から24時間静置した本実施例1(1)の被覆剤1〜15番、18〜31番およびに対照剤1〜3番を、それぞれ約1mmの厚さとなるよう流し込んだ。これを室温(10℃〜23℃)にて5日間静置して乾燥させた後、ガラス板から剥がして段ボールの上に載せた。これを、室温にてさらに7日間静置して乾燥させることにより、ゴムシートを作成した。その後、製品品質への悪影響を最小限にするため、当該被覆剤および対照剤中に残存している界面活性剤、凝固剤あるいは水溶性ゴム薬品などを除去する目的とするリーチングを行った。具体的には、水道水に約12時間浸漬することにより行った。
(2) Evaluation of coating agent [2-1] Preparation of rubber sheet A glass plate was placed on a leveled table, and the coating of Example 1 (1) was allowed to stand for 24 hours after completion of stirring. Agents 1 to 15 and 18 to 31 and Controls 1 to 3 were poured into each to a thickness of about 1 mm. This was allowed to stand at room temperature (10 ° C. to 23 ° C.) for 5 days to dry, and then peeled off from the glass plate and placed on the cardboard. This was allowed to stand for another 7 days at room temperature and dried to prepare a rubber sheet. Thereafter, in order to minimize the adverse effect on product quality, leaching was performed for the purpose of removing the surfactant, coagulant, water-soluble rubber chemicals, etc. remaining in the coating agent and the control agent. Specifically, it was performed by immersing in tap water for about 12 hours.

[2−2]電気抵抗値の測定
本実施例1(2)[2−1]のゴムシートについて、日本工業規格(JIS)C61340−4−3に準拠し、50V、100V、250Vおよび500Vにおける電気抵抗値を測定した。ただし、被覆剤4〜8番を用いて作成したゴムシートについては、250Vにおける電気抵抗値のみを測定した。測定条件は、室温24℃、湿度58%、3.13kgの鉛粒負荷、陽極は厚さ0.03mm、縦90mmおよび横90mmのアルミ箔、陰極は厚さ1mm、縦300mmおよび横400mmのステンレス304製板とした。なお、被覆剤15番、23番、30番および31番を用いて作成したゴムシートについてはリーチング後に、被覆剤1〜14番、18〜22番、24〜29番および対照剤1〜3番を用いて作成したゴムシートについてはリーチング前に、それぞれ測定を行った。
[2-2] Measurement of electrical resistance value The rubber sheet of Example 1 (2) [2-1] is compliant with Japanese Industrial Standard (JIS) C61340-4-3, and at 50V, 100V, 250V and 500V. The electrical resistance value was measured. However, only the electric resistance value at 250 V was measured for the rubber sheets prepared using the coating materials Nos. 4 to 8. Measurement conditions were room temperature 24 ° C., humidity 58%, 3.13 kg lead particle load, anode 0.03 mm thick, 90 mm long and 90 mm wide aluminum foil, cathode 1 mm thick, 300 mm long and 400 mm wide stainless steel 304 plate was used. In addition, about the rubber sheet created using the coating | covering agent No.15, No.23, No.30 and No.31, after leaching, the coating | covering agents 1-14, 18-22, 24-29, and the contrast agents 1-3 Each of the rubber sheets prepared using was measured before leaching.

[2−3]切断時引張強さ(T)、切断時伸び(E)、所定伸び引張応力および硬さ(HS)の測定
本実施例1(2)[2−1]のゴムシートについて、JIS K6251に準拠して、ダンベル状試験片を作成し、切断時引張強さ(T)、切断時伸び(E)および所定伸び引張応力を測定した。所定伸び引張応力は、300%の伸びを与えた時の引張応力(300%モジュラス;M300)について測定した。また、JIS K6253に準拠して、タイプAデュロメータのデュロメータ硬さ試験を行い、硬さ(HS)を測定した。なお、被覆剤3番を用いて作成したゴムシートについてはリーチング後に、被覆剤1番、2番、4〜15番、18〜31番および対照剤1番、2番を用いて作成したゴムシートについてはリーチング前に、それぞれ測定を行った。対照剤3番を用いて作成したゴムシートについては、シートの成型状態が不良であったため、測定を行わなかった。また、被覆剤29番を用いて作成したゴムシートについては、HSの測定は行わなかった。
[2-3] Measurement of tensile strength at break (T B ), elongation at break (E B ), predetermined elongation tensile stress and hardness (HS) Rubber sheet of Example 1 (2) [2-1] In accordance with JIS K6251, dumbbell-shaped test pieces were prepared, and tensile strength at break (T B ), elongation at break (E B ), and predetermined elongation tensile stress were measured. The predetermined elongation tensile stress was measured for a tensile stress (300% modulus; M 300 ) when 300% elongation was given. Moreover, based on JISK6253, the durometer hardness test of the type A durometer was done and hardness (HS) was measured. In addition, about the rubber sheet created using the coating agent No. 3, the rubber sheet created using the coating agent No. 1, No. 2, No. 4 to No. 15, No. 18 to 31 and the control agent No. 1 and No. 2 after leaching. Each was measured before reaching. The rubber sheet prepared using the control agent No. 3 was not measured because the molded state of the sheet was poor. Moreover, HS measurement was not performed on the rubber sheet prepared using the coating material No. 29.

本実施例1(2)[2−2]および[2−3]の結果を表2に示す。なお、以下の実施例における表(表2〜6)では、測定値が測定機器の測定限界以上であった場合を「OL」で、測定を行わなかった場合を斜線で、それぞれ示す。   The results of Example 1 (2) [2-2] and [2-3] are shown in Table 2. In the tables (Tables 2 to 6) in the following examples, the case where the measured value is equal to or greater than the measurement limit of the measuring device is indicated by “OL”, and the case where the measurement is not performed is indicated by hatching.

表2に示すように、ゴムシートの電気抵抗値は、対照剤1〜3番を用いた場合はいずれも検出限界以上(OL)であったのに対して、総固形分中のCNTの割合が比較的低い被覆剤である被覆剤4〜8番を用いた場合は29MΩ〜168MΩであり、総固形分中のCNTの割合が比較的高い被覆剤である被覆剤1〜3番、9〜15番および18〜31番を用いた場合は、1.355MΩより小さい値であった。また、リーチング前に測定した場合(被覆剤1〜14番、18〜22番および24〜29番を用いたゴムシート)も十分に小さい値であったが、リーチング後に測定した場合(被覆剤15番、23番、30番および31番を用いたゴムシート)は、0.001MΩ〜0.003MΩと極めて小さい値であった。これらの結果から、ゴムラテックスのみを用いて作成したゴムシートが導電性を有さないのに対して、CNT分散液およびゴムラテックスを混合してなる被覆剤を用いて作成したゴムシートは、リーチング処理の有無にかかわらず高い導電性を有すること、ならびにリーチング処理を行うことで、より高い導電性を有する傾向であることが示された。   As shown in Table 2, the electrical resistance value of the rubber sheet was higher than the detection limit (OL) in the case where the control agents No. 1 to No. 3 were used, whereas the ratio of CNT in the total solid content When coating No. 4-8, which is a relatively low coating, is used, it is 29 MΩ to 168 MΩ, and coating Nos. 1-3, 9-9 are coatings with a relatively high proportion of CNT in the total solid content. When No. 15 and No. 18-31 were used, the value was smaller than 1.355 MΩ. Further, when measured before leaching (rubber sheets using coating materials 1 to 14, 18 to 22 and 24 to 29) were also sufficiently small values, when measured after leaching (coating material 15 No., No. 23, No. 30, and No. 31 rubber sheets) were extremely small values of 0.001 MΩ to 0.003 MΩ. From these results, the rubber sheet prepared using only rubber latex does not have conductivity, whereas the rubber sheet prepared using a coating obtained by mixing CNT dispersion and rubber latex is leaching. It was shown that it has a high conductivity regardless of the presence or absence of the treatment, and that it tends to have a higher conductivity by performing the leaching treatment.

また、ゴムシートのT、E、M300およびHSを、対照剤1および2番を用いた場合と被覆剤1〜15番および18〜31番を用いた場合とで比較すると、概ね同程度または被覆剤1〜15番および18〜31番を用いた場合の方が高い傾向であった。これらの結果から、CNT分散液およびゴムラテックスを混合してなる被覆剤を用いて作成したゴムシートは、ゴムラテックスのみを用いて作成したゴムシートと比較して、概ね同程度もしくは高値のT、E、M300およびHSを有することが示された。 In addition, the rubber sheets T B , E B , M 300 and HS are almost the same when compared with the cases where the control agents 1 and 2 are used and the cases where the coating agents 1 to 15 and 18 to 31 are used. The degree or the case of using coating agents 1 to 15 and 18 to 31 tended to be higher. These results, the rubber sheet is made using a coating agent obtained by mixing CNT dispersions and rubber latices, as compared to the rubber sheets prepared using only rubber latex, generally comparable or higher T B , E B , M 300 and HS.

[2−4]熱老化後のT、EおよびHSの測定
本実施例1(2)[2−1]のゴムシートのうち、被覆剤11番、15番、22番および31番を用いて作成したゴムシートについて、JIS K6257に準拠し、ギヤー式熱老化試験機を用いて100℃、96時間の条件下で熱老化させた。熱老化の前後に、本実施例1(2)[2−3]に記載の方法によりゴムシートのT、EおよびHSを測定した。続いて、下記式1および2により、T、EおよびHSの熱老化変化率を算出した。すなわち、熱老化変化率は、熱老化によるT、EおよびHSの変化の大きさを示す値であり、正(プラス)の値であれば、熱老化によりT、EおよびHSが増大したことを、負(マイナス)の値であれば、熱老化によりT、EおよびHSが低下したことを、それぞれ意味する。熱老化変化率の算出結果を表3に示す。
[2-4] T B after thermal aging, among rubber sheet E B and measuring the Example 1 (2) [2-1] of HS, coating 11th, 15th, 22 th and 31 th The rubber sheet produced by using was subjected to heat aging under the conditions of 100 ° C. and 96 hours using a gear type heat aging tester in accordance with JIS K6257. Before and after heat aging, T B , E B and HS of the rubber sheet were measured by the method described in Example 1 (2) [2-3]. Subsequently, the following equation 1 and 2 were calculated T B, the heat aging rate of change of E B and HS. That is, heat aging rate of change, T B by heat aging, is a value indicating the magnitude of the change in the E B and HS, if the value of the positive (plus), T B by heat aging, the E B and HS If it is a negative (minus) value, it means that T B , E B and HS have decreased due to heat aging. Table 3 shows the calculation results of the heat aging change rate.

式1;TおよびEの熱老化変化率(%)=100×(熱老化後の測定値−熱老化前の測定値)/熱老化前の測定値
式2;HSの熱老化変化率(ポイント)=熱老化後の測定値−熱老化前の測定値
Formula 1; T B and the thermal aging rate of change of E B (%) = 100 × ( measured value after heat aging - measured value before heat aging) / thermal aging prior to measurement type 2; heat aging rate of change of HS (Points) = measured value after heat aging-measured value before heat aging

表3に示すように、被覆剤11番を用いた場合と被覆剤22番を用いた場合との、ゴムシートの熱老化変化率を比較すると、被覆剤11番ではTが増大し、Eが低下して、HSがほとんど変化しなかったのに対し、被覆剤22番ではTおよびEが低下し、HSがほとんど変化しなかった。すなわち、被覆剤にHNBRラテックスを用いた場合は、CRラテックスを用いた場合と比較して、熱老化によるTの低下を抑制することができることが明らかになった。なお、熱老化によるEの低下は、HNBRラテックスを用いた場合の方がCRラテックスを用いた場合よりもわずかに大きいものの、実用上許容できる範囲であることが明らかになった。また、ゴムシートの熱老化変化率を、被覆剤15番を用いた場合と被覆剤31番を用いた場合とで比較すると、被覆剤15番ではTおよびHSがほとんど変化せず、Eがやや低下したのに対し、被覆剤31番ではT、EおよびHSがいずれも低下し、特にTおよびEは顕著に低下した。すなわち、被覆剤にHNBRラテックスを用いた場合は、NRラテックスを用いた場合と比較して、熱老化によるT、EおよびHSの変化が小さいことが明らかになった。 As shown in Table 3, the case of using the case with coating No. 22 using the coating 11th, when comparing the thermal aging change of the rubber sheet, the T B increases in coating No. 11, E B is lowered, HS contrast is hardly changed, the number coating 22 reduces the T B and E B, HS is hardly changed. That is, when a HNBR latex coatings, as compared with the case of using a CR latex, revealed that it is possible to suppress a decrease in T B by heat aging. Incidentally, lowering of the E B by heat aging, although slightly larger than the person in the case of using the HNBR latex with CR latex, it was found to be a practically allowable range. Moreover, the heat aging change of the rubber sheet, when compared with the case of using the case with coating No. 31 using the coating 15th, hardly change T B and HS in coating 15th, E B There whereas a slightly reduced, T B is the coating agent number 31, reduced both E B and HS are decreased significantly, especially T B and E B. That is, when a HNBR latex coatings, as compared with the case of using the NR latex, T B by heat aging, that change in E B and HS small revealed.

これらの結果から、CNT分散液およびゴムラテックスを混合してなる被覆剤にHNBRラテックスを用いた場合は、熱老化に対して安定性が高い、CNTが分散したゴムが得られることが明らかになった。   From these results, it is clear that when HNBR latex is used as a coating material obtained by mixing a CNT dispersion and rubber latex, a rubber in which CNT is dispersed and which has high stability against thermal aging can be obtained. It was.

<実施例2>導電性を有する立体繊維構造体の製造と評価
(1)導電性を有する繊維構造体の製造
繊維構造体として、下記のa〜dを用意した。aおよびbは、表地、裏地ならびに表地および裏地を連結する連結糸から構成される立体繊維構造体であり、cおよびdは、表地、裏地ならびに表地および裏地を連結する連結糸から構成されず、1層の布地からなる繊維構造体(以下、「平面的繊維構造体」という。)である。
<Example 2> Manufacture and evaluation of three-dimensional fiber structure having conductivity (1) Manufacture of fiber structure having conductivity As the fiber structure, the following a to d were prepared. a and b are a three-dimensional fiber structure composed of a surface yarn, a lining material, and a connecting yarn that connects the outer material and the lining material, and c and d are not composed of the outer material, the lining material, and the connecting yarn that connects the outer material and the lining material, It is a fiber structure made of a single layer of fabric (hereinafter referred to as “planar fiber structure”).

a:立体編物「フュージョンAKE64010」(旭化成社)
b:立体編物「フュージョンAKE64150」(旭化成社)
c:ポリエステル製メッシュ「E7532」(東洋染工社)
d:ナイロン210d平織(新東京旭社)
a: Solid knitted fabric “Fusion AKE64010” (Asahi Kasei Corporation)
b: Solid knitted fabric "Fusion AKE64150" (Asahi Kasei Corporation)
c: Polyester mesh “E7532” (Toyo Denko Co., Ltd.)
d: Nylon 210d plain weave (New Tokyo Asahisha)

室温18℃、湿度46%の環境下で、実施例1(1)のCNT付着剤、被覆剤1番、2番、12番、14番、15番、17番、18番、23番、29番、31番および対照剤1〜3番に、a〜dを2分間浸漬した。続いて、タレ切りした後、室温20〜26℃、湿度40〜50%の環境下に24時間置くことにより、1次乾燥を行った。その後、ギアーオーブンを用いて100℃の環境下に1時間置くことにより2次乾燥を行った。以上の、被覆剤または対照剤への繊維構造体の浸漬、1次乾燥および2次乾燥の一連の操作(以下、「浸漬乾燥操作」という。)は1回、2回または3回行った。以上の方法において、浸漬乾燥操作にCNT付着剤を用いることにより、繊維にCNTが分散して付着してなる繊維構造体を製造し、これらをサンプル1〜3番とした。また、浸漬乾燥操作に被覆剤被覆剤1番、2番、12番、14番、15番、17番、18番、23番、29番、31番を用いることにより、繊維にCNTが分散したゴムが被覆してなる繊維構造体を製造し、これらをサンプル4〜45番とした。また、対照剤1〜3番を用いることにより、繊維にゴムが被覆してなる繊維構造体を製造し、これらを対照サンプル1〜6番とした。なお、繊維構造体と被覆剤との接着を高めることを目的として、サンプル11番、13番、15番、17番、34番、36番、38番および40番については、上述した実施例1(1)の2分間の浸漬処理の前に、デスモジュールREとトルエンとを重量比3:7で混合した混合液にa〜dを浸漬した後、タレ切りして80℃で1時間乾燥させることにより、デスモジュール処理を行っている。サンプル1〜45番および対照サンプル1〜6番における、繊維構造体とCNT付着剤、被覆剤または対照剤との組み合わせ、デスモジュール処理の有無および浸漬乾燥操作の回数を表4に示す。なお、タレ切り、1次乾燥および2次乾燥では、立体繊維構造体(立体編物)を用いた場合の方が、平面的繊維構造体(平織またはメッシュ)を用いた場合よりも短時間で各操作を完了することができた。   Under the environment of room temperature of 18 ° C. and humidity of 46%, the CNT adhesive and coating agent of Example 1 (1) No. 1, No. 2, No. 12, No. 14, No. 15, No. 17, No. 18, No. 23, No. 29 No. 31 and No. 31 and Nos. 1-3 were immersed in ad for 2 minutes. Subsequently, after sagging, primary drying was carried out by placing it in an environment of room temperature 20 to 26 ° C. and humidity 40 to 50% for 24 hours. Then, secondary drying was performed by placing it in an environment of 100 ° C. for 1 hour using a gear oven. The series of operations of immersing the fiber structure in the coating agent or the control agent, primary drying and secondary drying (hereinafter referred to as “immersion drying operation”) was performed once, twice or three times. In the above method, by using a CNT adhering agent for the dip-drying operation, a fiber structure in which CNTs are dispersed and adhered to the fiber was produced, and these were designated as samples 1 to 3. In addition, the CNTs were dispersed in the fibers by using the coating materials No. 1, No. 2, No. 12, No. 14, No. 15, No. 17, No. 18, No. 23, No. 29, and No. 31 in the immersion drying operation. A fiber structure formed by coating with rubber was produced, and these were designated as samples Nos. 4 to 45. Further, by using the control agents 1 to 3, fiber structures in which the fibers were covered with rubber were produced, and these were designated as control samples 1 to 6. For the purpose of enhancing the adhesion between the fiber structure and the coating material, the samples No. 11, No. 13, No. 15, No. 17, No. 34, No. 36, No. 38, and No. 40 are the same as those of the above-described Example 1. Before dipping treatment of (1) for 2 minutes, ad is dipped in a mixed solution in which death module RE and toluene are mixed at a weight ratio of 3: 7, then sliced and dried at 80 ° C. for 1 hour. As a result, death module processing is performed. Table 4 shows the combination of the fiber structure and the CNT adhering agent, the coating agent or the control agent, the presence or absence of the desmodulation treatment, and the number of immersion drying operations in Samples 1 to 45 and Control Samples 1 to 6. In the sagging, primary drying, and secondary drying, each of the three-dimensional fiber structure (three-dimensional knitted fabric) is used in a shorter time than when the planar fiber structure (plain woven or mesh) is used. I was able to complete the operation.

(2)評価
[2−1]電気抵抗値の測定
本実施例2(1)のサンプル1〜45番および対照サンプル1〜6番について、実施例1(2)[2−2]に記載の方法により電気抵抗値を測定した。ただし、鉛粒の重量は3.13kgに代えて1.6kg、アルミ箔の厚さは0.03mmに代えて0.06mmとした。その結果を表4右欄に示す。表4右欄に示すように、電気抵抗値は、繊維にゴムが被覆してなる繊維構造体(対照サンプル1〜6番)では検出限界以上(OL)であったのに対して、繊維にCNTが分散して付着してなる繊維構造体(サンプル1〜3番)および繊維にCNTが分散したゴムが被覆してなる繊維構造体(サンプル4〜45番)では、いずれも0.220MΩ以下であった。これらの結果から、繊維にゴムが被覆してなる繊維構造体が導電性を有さないのに対して、繊維にCNTが分散して付着してなる繊維構造体および繊維にCNTが分散したゴムが被覆してなる繊維構造体は、高い導電性を有することが示された。
(2) Evaluation [2-1] Measurement of electric resistance value Samples 1-45 and Control samples 1-6 of Example 2 (1) are described in Example 1 (2) [2-2]. The electric resistance value was measured by the method. However, the weight of the lead grains was 1.6 kg instead of 3.13 kg, and the thickness of the aluminum foil was 0.06 mm instead of 0.03 mm. The results are shown in the right column of Table 4. As shown in the right column of Table 4, the electrical resistance value was higher than the detection limit (OL) in the fiber structure (control sample Nos. 1 to 6) in which the fiber was coated with rubber, whereas in the fiber, The fiber structure (samples 1 to 3) in which CNTs are dispersed and adhered and the fiber structure (samples 4 to 45) in which the fibers are coated with rubber in which CNTs are dispersed (samples 4 to 45) are both 0.220 MΩ or less. Met. From these results, the fiber structure in which the fiber is coated with rubber does not have conductivity, whereas the fiber structure in which the CNT is dispersed and adhered to the fiber and the rubber in which the CNT is dispersed in the fiber. It was shown that the fiber structure formed by coating has high conductivity.

また、電気抵抗値を、デスモジュール処理を行ったもの(サンプル11番、13番、15番、17番、34番、36番、38番および40番)と、行っていないもの(サンプル10番、12番、14番、16番、33番、35番、37番および39番)とでそれぞれ比較すると、いずれも小さい値であったが、デスモジュール処理を行ったものの方が小さい値である傾向であった。この傾向は、HNBRラテックスを用いた被覆剤12番を用いた場合(サンプル10〜17番)の方が、CRラテックスを用いた被覆剤である被覆剤23番を用いた場合(サンプル33〜40番)よりも顕著に認められた。これらの結果から、繊維にCNTが分散したゴムが被覆してなる繊維構造体は、その製造過程におけるデスモジュール処理の有無にかかわらず、高い導電性を有すること、およびデスモジュール処理を行うことで、より高い導電性を有する傾向であることが示された。   In addition, the electrical resistance values were subjected to death module processing (samples 11, 13, 15, 17, 34, 36, 38, and 40) and those that were not performed (sample 10). No. 12, No. 14, No. 16, No. 33, No. 35, No. 37 and No. 39) are all smaller values, but those subjected to death module processing have smaller values. It was a trend. This tendency is observed when the coating material No. 12 using the HNBR latex (samples 10 to 17) is used and the coating agent No. 23 which is a coating material using the CR latex is used (samples 33 to 40). Number). From these results, the fiber structure formed by coating rubber with CNT dispersed in the fiber has high conductivity regardless of whether or not the death module treatment is performed in the manufacturing process, and by performing the death module treatment. It was shown that there is a tendency to have higher conductivity.

また、電気抵抗値を、浸漬乾燥操作が2回のもの(サンプル4および6番)と3回のもの(サンプル5番および7番)、ならびに1回のもの(サンプル18番、20番および22番)と2回のもの(サンプル19番、21番および23番)とでそれぞれ比較すると、いずれも小さい値であったが、浸漬乾燥操作の回数が多いものの方がより小さい傾向であった。これらの結果から、繊維にCNTが分散したゴムが被覆してなる繊維構造体は、その製造過程における浸漬乾燥操作の回数にかかわらず、高い導電性を有すること、および浸漬乾燥操作の回数を多くすることで、より高い導電性を有する傾向であることが示された。   In addition, the electrical resistance values were those for which the dipping and drying operation was performed twice (samples 4 and 6), those for which the immersion operation was performed three times (samples 5 and 7), and those for which the immersion resistance operation was performed once (samples 18 and 20 and 22). No.) and two samples (Samples No. 19, No. 21, and No. 23) were all small values, but those with a large number of immersion drying operations tended to be smaller. From these results, the fiber structure formed by coating the rubber in which the CNTs are dispersed in the fiber has high conductivity regardless of the number of immersion drying operations in the manufacturing process, and the number of immersion drying operations is increased. By doing so, it was shown that it tends to have higher conductivity.

[2−2]顕微鏡による観察
光学顕微鏡を用いて本実施例2(1)のサンプル8番を、走査型電子顕微鏡を用いて本実施例2(1)のサンプル24番を、それぞれ定法に従い観察した。それぞれの観察結果を図1および図2に示す。図1に示すように、サンプル8番の立体繊維構造体を構成する繊維には、ゴムが一様に被覆していることが確認された。また、図2に示すように、サンプル24番の立体繊維構造体を構成する繊維に被覆しているゴムの表面上に、多数のCNTの先端部分が観察された。CNTは相互に凝集することなく、1本ずつ分散した状態で、比較的均一に分布していた。これらの結果から、本実施例2(1)に記載の方法において、浸漬乾燥操作にCNT分散液およびゴムラテックスを混合してなる被覆剤を用いて製造した、導電性を有する立体繊維構造体を構成する繊維には、CNTが分散したゴムが被覆していることが確認された。
[2-2] Observation with a microscope Using an optical microscope, observe sample No. 8 of Example 2 (1) and observe a sample No. 24 of Example 2 (1) according to a conventional method using a scanning electron microscope. did. Each observation result is shown in FIG. 1 and FIG. As shown in FIG. 1, it was confirmed that the rubber constituting the cubic fiber structure of Sample No. 8 was uniformly covered with rubber. In addition, as shown in FIG. 2, a large number of CNT tip portions were observed on the surface of the rubber covering the fibers constituting the sample No. 24 three-dimensional fiber structure. The CNTs were relatively uniformly distributed in a state of being dispersed one by one without aggregating with each other. From these results, in the method described in Example 2 (1), a conductive three-dimensional fiber structure produced using a coating agent obtained by mixing a CNT dispersion and a rubber latex in an immersion drying operation. It was confirmed that the constituent fibers were covered with rubber in which CNTs were dispersed.

[2−3]摩擦耐性の検討
〈2−3−1〉染色摩擦堅ろう度試験
本実施例2(1)のサンプル1〜7番、31番、32番、41番、42番および対照サンプル1〜6番について、JIS K6404−16に準拠し、下記の条件下で染色摩擦堅ろう度の乾燥試験および湿潤試験を行って、相手材の汚染度を測定した。その結果を表5の右端の欄に示す。
[2-3] Examination of friction resistance <2-3-1> Dyeing friction fastness test Samples 1-7, 31, 32, 41, 42 and control sample 1 of Example 2 (1) For No. 6 to No. 6, in accordance with JIS K6404-16, a staining friction fastness drying test and a wet test were performed under the following conditions to measure the degree of contamination of the counterpart material. The results are shown in the rightmost column of Table 5.

染色摩擦堅ろう度試験の条件
試験機:学振形摩擦試験機
荷重:500g(金属製摩擦子の自重+錘300g)
相手材:白綿布(3−1号)
往復早さ:毎分30回
試験回数:100往復
室温:23℃
判定:下記の判定基準(JIS K 5101準拠)により相手材の汚染度を等級で表した。
等級 判定基準
5 着色しない
4 わずかに着色する
3 着色する
2 かなり着色する
1 著しく着色する
Condition test machine for dyeing friction fastness test: Gakushin type friction tester Load: 500 g (self-weight of metal friction element + weight 300 g)
Counterpart material: White cotton cloth (3-1)
Round-trip speed: 30 times per minute Number of tests: 100 round-trip room temperature: 23 ° C
Judgment: The degree of contamination of the counterpart material was expressed as a grade according to the following judgment standard (conforming to JIS K 5101).
Grade Criteria 5 Not colored 4 Slightly colored 3 Colored 2 Slightly colored 1 Slightly colored

表5に示すように、汚染度は、乾燥試験および湿潤試験のいずれの場合も同様の傾向であり、概ね、繊維にCNTが分散して付着してなる繊維構造体(サンプル1〜3番)<繊維にCNTが分散したゴムが被覆してなる繊維構造体(サンプル4〜7番、31番、32番、41番および42番)<繊維にゴムが被覆してなる繊維構造体(対照サンプル1〜6番)の順に大きかった。ここで、繊維にゴムが被覆してなる繊維構造体(対照サンプル1〜6番)の汚染度等級が大きいのは、対照剤がCNTを含有せず無色であるためであり、剥落する度合いが小さいためではないと考えられた。すなわち、CNTを含有して黒色であるCNT付着剤または被覆剤を用いたサンプル1〜7番、31番、32番、41番および42番と、CNTを含有せず無色である対照剤を用いた対照サンプル1〜6番とは、剥落する度合いを比較することにより汚染度を比較することはできないといえる。   As shown in Table 5, the degree of contamination has the same tendency in both the dry test and the wet test, and is generally a fiber structure in which CNTs are dispersed and adhered to the fibers (samples 1 to 3). <Fiber structure formed by coating rubber with CNT dispersed in fiber (samples 4-7, 31, 32, 41, and 42) <Fiber structure formed by coating fiber with rubber (control sample) 1-6) in order. Here, the reason why the degree of contamination of the fiber structure (control sample Nos. 1 to 6) formed by coating the fibers with rubber is large is that the control agent does not contain CNT and is colorless, and the degree of peeling off is high. It was thought that it was not because it was small. That is, samples 1-7, 31, 32, 41, and 42 using CNT-containing black CNT adhesive or coating, and a control agent that contains no CNT and is colorless are used. It can be said that the degree of contamination cannot be compared with the control samples No. 1 to No. 6 which have been compared.

一方、繊維にCNTが分散して付着してなる繊維構造体(サンプル1〜3番)の汚染度を繊維構造体の種類間で比較すると、立体編物(サンプル1番)、メッシュ(サンプル2番)および平織(サンプル3番)はいずれも同等の値であった。また、繊維にCNTが分散したゴムが被覆してなる繊維構造体(サンプル4〜7番、31番、32番、41番および42番)および繊維にゴムが被覆してなる繊維構造体(対照サンプル1〜6番)の汚染度を、それぞれ繊維構造体の種類間で比較した場合も同様の傾向であり、立体編物(サンプル4番、5番、31番および41番)および平織(サンプル6番、7番、32番および42番)は同等の値であった。すなわち、繊維に付着したCNT、繊維に被覆したCNTが分散したゴム、または繊維に被覆したゴムが、摩擦されることによって剥落する度合いは、繊維構造体の種類にかかわらず、同程度であることが明らかになった。   On the other hand, when the degree of contamination of the fiber structure (samples 1 to 3) formed by dispersing and adhering CNTs to the fibers is compared between the types of fiber structures, a three-dimensional knitted fabric (sample 1) and a mesh (sample 2) ) And plain weave (sample No. 3) were equivalent values. Also, fiber structures (samples 4-7, 31, 32, 41, and 42) coated with rubber in which CNTs are dispersed in fibers and fiber structures (controls) coated with rubber on fibers. The same tendency is observed when the contamination levels of the sample Nos. 1 to 6 are compared between the types of the fiber structures, and the three-dimensional knitted fabric (Samples No. 4, No. 5, No. 31 and No. 41) and plain weave (Sample No. 6). No. 7, No. 7, No. 32 and No. 42) were equivalent values. That is, the degree to which the CNT adhering to the fiber, the rubber in which the CNT coated on the fiber is dispersed, or the rubber coated on the fiber is rubbed off is the same regardless of the type of the fiber structure. Became clear.

〈2−3−2〉JIS C61340−4−3に準拠した電気抵抗値の測定
本実施例2(2)[2−3]〈2−3−1〉のサンプル1〜7、31番、32番、41番、42番および対照サンプル1〜6番について、染色摩擦堅ろう度の乾燥試験および湿潤試験における摩擦の前後に、電気抵抗値の測定を行った。電気抵抗値の測定は、本実施例2(2)[2−1]に記載の方法により、50Vおよび500Vについて測定した。続いて、摩擦後の電気抵抗値を摩擦前の電気抵抗値で除して百分率で表すことにより、摩擦変化率を算出した(すなわち、次式「摩擦変化率(%)=100×摩擦後の電気抵抗値/摩擦前の電気抵抗値」により算出される)。摩擦変化率は、摩擦による電気抵抗値の変化の大きさを示す値であり、100%より大きい値であれば摩擦により導電性が低下したことを、100%より小さい値であれば摩擦により導電性が増大したことを、それぞれ意味する。電気抵抗値の測定結果および摩擦変化率を表5に示す。
<2-3-2> Measurement of electric resistance value based on JIS C61340-4-3 Example 2 (2) [2-3] Samples 1 to 7, No. 31 and 32 of <2-3-1> With respect to No. 41, No. 42, and No. 1 to 6 of the control sample, electric resistance values were measured before and after the friction in the dyeing friction fastness drying test and the wet test. The electrical resistance value was measured for 50 V and 500 V by the method described in Example 2 (2) [2-1]. Subsequently, the frictional change rate was calculated by dividing the electrical resistance value after friction by the electrical resistance value before friction and expressing it as a percentage (that is, the following formula “frictional change rate (%) = 100 × after friction”). Calculated by “electric resistance value / electric resistance value before friction”). The rate of change in friction is a value indicating the magnitude of change in the electric resistance value due to friction. If the value is greater than 100%, the conductivity is reduced by friction. It means that the sex increased. Table 5 shows the measurement result of the electric resistance value and the friction change rate.

表5に示すように、繊維にCNTが分散して付着してなる繊維構造体(サンプル1〜3番)の摩擦変化率を、繊維構造体の種類間で比較すると、立体編物(サンプル1番)およびメッシュ(サンプル2番)の方が、平織(サンプル3番)よりも顕著に小さい値であった。また、繊維にCNTが分散したゴムが被覆してなる繊維構造体(サンプル4〜7、31番、32番、41番および42番)の摩擦変化率を、繊維構造体の種類間で比較した場合も同様の結果であり、立体編物(サンプル4番、5番、31番および41番)の方が、平織(サンプル6番、7番、32番および42番)よりも顕著に小さい値であった。一方、繊維にゴムが被覆してなる繊維構造体(対照サンプル1〜6番)では、摩擦の前後で電気抵抗値はいずれも検出限界以上(OL)であり、摩擦変化率を算出することができなかった。   As shown in Table 5, when the friction change rate of the fiber structure (samples 1 to 3) formed by dispersing and adhering CNTs to the fibers is compared between the types of fiber structures, a three-dimensional knitted fabric (sample 1) ) And mesh (sample 2) were significantly smaller than plain weave (sample 3). In addition, the friction change rates of the fiber structures (samples 4 to 7, No. 31, No. 32, No. 41, and No. 42) formed by coating rubber in which CNTs are dispersed in the fibers were compared between the types of the fiber structures. The same result was obtained, and the three-dimensional knitted fabric (samples 4, 5, 31, and 41) had a significantly smaller value than the plain weave (samples 6, 7, 32 and 42). there were. On the other hand, in the fiber structure in which the fiber is coated with rubber (control samples 1 to 6), the electric resistance values before and after friction are both above the detection limit (OL), and the friction change rate can be calculated. could not.

〈2−3−3〉JIS K7914に準拠した電気抵抗値の測定
本実施例2(2)[2−3]〈2−3−1〉のサンプル1〜3番、5番、7番、31番、32番、41番および42番ならびに対照サンプル1〜6番について、摩擦堅ろう度の乾燥試験における摩擦の前後に、電気抵抗値の測定を行った。また、本実施例2(1)のサンプル8番および9番について、本実施例2(2)[2−3]〈2−3−1〉に記載の方法により染色摩擦堅ろう度の乾燥試験を行い、同様に、摩擦の前後に電気抵抗値の測定を行った。電気抵抗値の測定は、JIS K7914に準拠し、低抵抗率計ロレスターEP(三菱化学アナリテック社)およびESP幅広プローブを用いて測定した。測定結果に基づいて、本実施例2(2)[2−3]〈2−3−2〉に記載の方法により摩擦変化率を算出した。その結果を表6に示す。
<2-3-3> Measurement of electrical resistance value in accordance with JIS K7914 Example 2 (2) [2-3] Samples 1-3, 5, 7, 7, 31 of <2-3-1> For No., No. 32, No. 41 and No. 42 and the control samples No. 1 to No. 6, the electrical resistance value was measured before and after friction in the dry test for fastness to friction. Moreover, about the samples 8 and 9 of this Example 2 (1), the dyeing friction fastness drying test was done by the method as described in this Example 2 (2) [2-3] <2-3-1>. Similarly, electrical resistance values were measured before and after friction. The electrical resistance value was measured according to JIS K7914 using a low resistivity meter Lorester EP (Mitsubishi Chemical Analytech) and an ESP wide probe. Based on the measurement results, the friction change rate was calculated by the method described in Example 2 (2) [2-3] <2-3-2>. The results are shown in Table 6.

表6に示すように、繊維にCNTが分散して付着してなる繊維構造体(サンプル1〜3番)の摩擦変化率を繊維構造体の種類間で比較すると、立体編物(サンプル1番)の方が、メッシュ(サンプル2番)よりも小さい値であり、平織(サンプル3番)よりも顕著に小さい値であった。また、繊維にCNTが分散したゴムが被覆してなる繊維構造体(サンプル5番、7〜9番、31番、32番、41番および42番)の摩擦変化率を繊維構造体の種類間で比較した場合も同様の結果であり、立体編物(サンプル5番、8番、31番および41番)の方が、平織(サンプル7番、9番、32番および42番)よりも顕著に小さい値であった。一方、繊維にゴムが被覆してなる繊維構造体(対照サンプル1〜6番)では、摩擦の前後で電気抵抗値はいずれも検出限界以上(OL)であり、摩擦変化率を算出することができなかった。   As shown in Table 6, when the friction change rate of the fiber structure (samples 1 to 3) formed by dispersing and adhering CNTs to the fibers is compared between the types of fiber structures, a solid knitted fabric (sample 1) The value was smaller than that of the mesh (sample 2) and significantly smaller than that of the plain weave (sample 3). In addition, the friction change rate of the fiber structure (samples Nos. 5, 7-9, 31, 32, 41, and 42) formed by coating the rubber in which the CNTs are dispersed in the fibers is determined between the types of the fiber structures. The same results are obtained when compared with each other, and the three-dimensional knitted fabric (samples 5, 8, 31, and 41) is more prominent than the plain weave (samples 7, 9, 32, and 42). It was a small value. On the other hand, in the fiber structure in which the fiber is coated with rubber (control samples 1 to 6), the electric resistance values before and after friction are both above the detection limit (OL), and the friction change rate can be calculated. could not.

以上の、本実施例2(2)[2−3]〈2−3−1〉〜〈2−3−3〉の結果から、繊維にCNTが分散して付着してなる平織、メッシュおよび立体編物は、摩擦により被覆剤が剥落する度合いは同程度であるにもかかわらず、平織やメッシュでは、摩擦後に電気抵抗値が上昇してしまうのに対して、立体編物では、電気抵抗値が上昇しないまたは上昇する度合いが小さいことが明らかになった。また、繊維にCNTが分散したゴムが被覆してなる平織および立体編物においても、摩擦により被覆剤が剥落する度合いは同程度であるにもかかわらず、平織では、摩擦後に電気抵抗値が顕著に上昇してしまうのに対して、立体編物では、電気抵抗値の上昇する程度が小さいことが明らかになった。すなわち、繊維にCNTが分散して付着してなる立体繊維構造体および繊維にCNTが分散したゴムが被覆してなる立体繊維構造体は、白綿布で覆った金属製摩擦子という固い物によって摩擦されても、高い導電性を維持することができることが示された。これは、立体繊維構造体では、摩擦により、表地および裏地の繊維に付着したCNTや被覆したCNTが分散したゴムが剥落しても、連結糸の繊維に付着したCNTや被覆したCNTが分散したゴムが維持されて、当該連結糸の部分で導電性が確保されるためと考えられた。   From the results of the above Example 2 (2) [2-3] <2-3-1> to <2-3-3>, plain weave, mesh, and three-dimensional structure in which CNTs are dispersed and adhered to the fibers. In the case of knitted fabrics, the degree of peeling of the coating material by friction is the same, but in plain weave and mesh, the electrical resistance value increases after friction, whereas in solid knitted fabrics, the electrical resistance value increases. It became clear that there was little or no rise. In addition, even in plain weaves and solid knitted fabrics coated with rubber in which CNTs are dispersed in the fibers, although the degree of peeling of the coating material by friction is the same, in plain weaves, the electrical resistance value is remarkable after friction. In contrast, the three-dimensional knitted fabric has a small increase in electrical resistance value. In other words, a three-dimensional fiber structure in which CNTs are dispersed and adhered to the fibers and a three-dimensional fiber structure in which the fibers in which the CNTs are dispersed are coated are rubbed by a hard material called a metal friction element covered with a white cotton cloth. However, it has been shown that high conductivity can be maintained. This is because, in the three-dimensional fiber structure, even if the CNT adhering to the outer and lining fibers and the rubber dispersed with the coated CNT are peeled off due to friction, the CNT adhering to the fibers of the connecting yarn and the coated CNT are dispersed. It was considered that the rubber was maintained and the conductivity was ensured in the connecting yarn portion.

[2−4]耐水性および水中における摩擦耐性の検討
本実施例2(1)のサンプル1番、4番および28〜30番について、11℃の水道水に12時間浸漬することにより1回目のリーチングを行った後、本実施例2(2)[2−1]に記載の方法により電気抵抗値を測定した。続いて、10℃の水道水の流水にサンプル1番および4番を12時間さらすことにより2回目のリーチングを行い、その後、もみ洗いした後に、本実施例2(2)[2−1]に記載の方法により再度電気抵抗値を測定した。また、サンプル1番および4番について、1回目のリーチングに用いた水道水の色調、1回目のリーチング後の表面の色調、ならびに2回目のリーチングおよびもみ洗い後の表面の色調を観察した。それらの結果を図3に示す。
[2-4] Examination of water resistance and friction resistance in water Samples No. 1, No. 4, No. 28 and No. 30 in Example 2 (1) were immersed in tap water at 11 ° C. for 12 hours for the first time. After leaching, the electrical resistance value was measured by the method described in Example 2 (2) [2-1]. Subsequently, the second leaching was performed by exposing samples No. 1 and No. 4 to running water of tap water at 10 ° C. for 12 hours, and then, after washing with fir, this Example 2 (2) [2-1] The electric resistance value was measured again by the method described. Moreover, about the sample No. 1 and No. 4, the color tone of the tap water used for the 1st leaching, the color tone of the surface after the 1st leaching, and the color tone of the surface after the 2nd leaching and the scrub washing were observed. The results are shown in FIG.

図3に示すように、1回目のリーチング後については、電気抵抗値は、サンプル1番、4番および28〜30番のいずれにおいても、リーチング前よりもやや小さくなった。一方、リーチングに用いた水道水は、サンプル1番では黒く着色していたのに対して、サンプル4番ではほとんど着色していなかった。また、表面の色調は、サンプル1番はリーチング前よりも顕著に色落ちして白っぽくなったのに対して、サンプル4番では、顕著な色落ちは見られず、リーチング前と同様の色調であった。なお、リーチング前のサンプル4番の色調は、リーチング前のサンプル1番の色調と同様であった(図示しない)。   As shown in FIG. 3, after the first leaching, the electrical resistance values of Samples Nos. 1, 4 and 28 to 30 were slightly smaller than before leaching. On the other hand, the tap water used for the leaching was colored black in the sample No. 1, whereas it was hardly colored in the sample No. 4. In addition, the surface tone of the sample No. 1 was noticeably discolored and whitish than that before the leaching, whereas the sample No. 4 showed no noticeable color fading and had the same color tone as before the leaching. there were. The color tone of sample 4 before leaching was the same as the color tone of sample 1 before leaching (not shown).

これらの結果から、繊維にCNTが分散して付着してなる立体繊維構造体および繊維にCNTが分散したゴムが被覆してなる立体繊維構造体は、その製造過程において、リーチング処理の有無にかかわらず高い導電性を有すること、およびリーチング処理を行うことで、より高い導電性を有することが示された。また、サンプル28〜30番の結果から、リーチング処理を行うことで、立体繊維構造体の形状に影響を受けることなく、より高い導電性を有することが示された。   From these results, the three-dimensional fiber structure in which the CNTs are dispersed and adhered to the fibers and the three-dimensional fiber structure in which the fibers in which the CNTs are dispersed are coated in the manufacturing process, regardless of whether or not the leaching treatment is performed. It has been shown that it has a higher conductivity and a higher conductivity by performing a leaching treatment. Moreover, it was shown from the result of sample 28-30 that it has higher electroconductivity, without being influenced by the shape of a three-dimensional fiber structure by performing a leaching process.

また、繊維にCNTが分散して付着してなる立体繊維構造体は、水に浸漬することにより多少のCNTが脱離するにも関わらず、高い導電性を維持すること、すなわち、耐水性を有することが明らかになった。一方、繊維にCNTが分散したゴムが被覆してなる立体繊維構造体は、水に浸漬してもCNTが分散したゴムが脱離せず、高い導電性を維持すること、すなわち、顕著に高い耐水性を有することが示された。   In addition, a three-dimensional fiber structure formed by dispersing and adhering CNTs to fibers maintains high conductivity despite the fact that some CNTs are detached when immersed in water. It became clear to have. On the other hand, a three-dimensional fiber structure formed by coating a rubber in which CNTs are dispersed in fibers maintains high conductivity without detaching the rubber in which CNTs are dispersed even when immersed in water, that is, a significantly high water resistance. It was shown to have sex.

次に、図3に示すように、2回目のリーチングおよびもみ洗い後については、電気抵抗値は、サンプル1番ではリーチング前よりも高くなったのに対して、サンプル4番では同程度または小さくなった。また、表面の色調は、サンプル1番はリーチング前よりも顕著に色落ちして白っぽくなったのに対して、サンプル4番では、顕著な色落ちは見られず、リーチング前と同様の色調であった。   Next, as shown in FIG. 3, after the second leaching and rice scrub washing, the electrical resistance value was higher in sample No. 1 than before leaching, whereas in sample No. 4, it was about the same or smaller. became. In addition, the surface tone of the sample No. 1 was noticeably discolored and whitish than that before the leaching, whereas the sample No. 4 showed no noticeable color fading and had the same color tone as before the leaching. there were.

これらの結果から、繊維にCNTが分散して付着してなる立体繊維構造体は、流水にさらした後にもみ洗いをすることによりCNTが脱離して、導電性も低下してしまうのに対して、繊維にCNTが分散したゴムが被覆してなる立体繊維構造体は、流水にさらした後にもみ洗いをしてもCNTが分散したゴムが脱離せず、高い導電性を維持することが明らかになった。すなわち、繊維にCNTが分散したゴムが被覆してなる立体繊維構造体は、顕著に高い耐水性と水中における摩擦耐性とを有することが示された。   From these results, the three-dimensional fiber structure in which the CNTs are dispersed and adhered to the fibers is decontaminated by being washed after being exposed to running water, and the conductivity is also lowered. It is clear that the three-dimensional fiber structure formed by coating the rubber with CNT dispersed in the fiber maintains high conductivity without detaching the rubber dispersed with CNT even if it is rinsed after being exposed to running water. became. That is, it was shown that a three-dimensional fiber structure formed by coating rubber with CNT dispersed in fibers has remarkably high water resistance and friction resistance in water.

Claims (10)

表地、裏地ならびに表地および裏地を連結する連結糸から構成される立体繊維構造体であって、前記立体繊維構造体を構成する繊維にカーボンナノチューブが分散して付着してなる導電性を有する立体繊維構造体。   A three-dimensional fiber structure composed of a surface material, a lining material, and a connecting yarn that connects the surface material and the lining material, wherein the three-dimensional fiber material has conductivity, wherein carbon nanotubes are dispersed and adhered to the fibers constituting the three-dimensional fiber structure. Structure. 表地、裏地ならびに表地および裏地を連結する連結糸から構成される立体繊維構造体であって、前記立体繊維構造体を構成する繊維にカーボンナノチューブが分散したゴムが被覆してなる導電性を有する立体繊維構造体。   A three-dimensional fiber structure composed of a surface material, a lining material, and a connecting yarn that connects the surface material and the lining material, wherein the fibers constituting the three-dimensional fiber structure are coated with rubber in which carbon nanotubes are dispersed. Fiber structure. ゴムがニトリルゴム、クロロプレンゴムおよび天然ゴムからなる群から選択されるゴムである、請求項2に記載の立体繊維構造体。   The three-dimensional fiber structure according to claim 2, wherein the rubber is a rubber selected from the group consisting of nitrile rubber, chloroprene rubber and natural rubber. ニトリルゴムが水素添加ニトリルゴムである、請求項3に記載の立体繊維構造体。   The three-dimensional fiber structure according to claim 3, wherein the nitrile rubber is hydrogenated nitrile rubber. 表地、裏地ならびに表地および裏地を連結する連結糸から構成される立体繊維構造体が立体編物である、請求項1から請求項4のいずれかに記載の立体繊維構造体。   The three-dimensional fiber structure according to any one of claims 1 to 4, wherein the three-dimensional fiber structure composed of the outer material, the lining material, and the connecting yarn that connects the outer material and the lining material is a three-dimensional knitted fabric. 表地、裏地ならびに表地および裏地を連結する連結糸から構成される立体繊維構造体であり、導電性を有する立体繊維構造体を製造する方法であって、下記(a)または(b)の工程を有する前記方法;
(a)表地、裏地ならびに表地および裏地を連結する連結糸から構成される立体繊維構造体とカーボンナノチューブ分散液とを接触させて、前記立体繊維構造体を構成する繊維にカーボンナノチューブを分散して付着させる工程、
(b)表地、裏地ならびに表地および裏地を連結する連結糸から構成される立体繊維構造体とカーボンナノチューブ分散液およびゴムラテックスを混合してなる被覆剤とを接触させて、前記立体繊維構造体を構成する繊維にカーボンナノチューブが分散したゴムを被覆させる工程。
A method for producing a conductive three-dimensional fiber structure comprising a surface material, a lining material, and a connecting yarn that connects the outer material and the lining material, comprising the following step (a) or (b): Said method comprising;
(A) A three-dimensional fiber structure composed of a surface material, a lining material, and a connecting yarn that connects the surface material and the lining material is brought into contact with the carbon nanotube dispersion liquid, and the carbon nanotubes are dispersed in the fibers constituting the three-dimensional fiber structure. A process of attaching,
(B) contacting a three-dimensional fiber structure composed of a surface material, a lining material, and a connecting yarn that connects the surface material and the lining material, with a coating formed by mixing a carbon nanotube dispersion and a rubber latex; A process of covering the fibers constituting the rubber with carbon nanotubes dispersed therein.
カーボンナノチューブ分散液が、多級アルコール、ポリエチレンポリビニルアルコール、アルキルアミン、ポリアクリル酸、デオキシリボ核酸(DNA)およびこれらの塩からなる群から選択される安定剤、カーボンナノチューブ、界面活性剤ならびに水系溶媒を含んでなるカーボンナノチューブ分散液である、請求項6に記載の方法。   The carbon nanotube dispersion includes a stabilizer selected from the group consisting of polyhydric alcohol, polyethylene polyvinyl alcohol, alkylamine, polyacrylic acid, deoxyribonucleic acid (DNA), and salts thereof, carbon nanotubes, a surfactant, and an aqueous solvent. The method according to claim 6, which is a carbon nanotube dispersion liquid. ゴムラテックスがニトリルゴムラテックス、クロロプレンゴムラテックスおよび天然ゴムラテックスからなる群から選択されるゴムラテックスである、請求項6または請求項7に記載の方法。   The method according to claim 6 or 7, wherein the rubber latex is a rubber latex selected from the group consisting of nitrile rubber latex, chloroprene rubber latex and natural rubber latex. ニトリルゴムラテックスが水素添加ニトリルゴムラテックスである、請求項8に記載の方法。   9. The method of claim 8, wherein the nitrile rubber latex is a hydrogenated nitrile rubber latex. 表地、裏地ならびに表地および裏地を連結する連結糸から構成される立体繊維構造体が立体編物である、請求項6から請求項9のいずれかに記載の方法。   The method according to any one of claims 6 to 9, wherein the three-dimensional fiber structure composed of the outer material, the lining material, and the connecting yarn that connects the outer material and the lining material is a three-dimensional knitted fabric.
JP2012099798A 2012-04-25 2012-04-25 Conductive three-dimensional fiber structure and method for producing the same Expired - Fee Related JP5915901B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012099798A JP5915901B2 (en) 2012-04-25 2012-04-25 Conductive three-dimensional fiber structure and method for producing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012099798A JP5915901B2 (en) 2012-04-25 2012-04-25 Conductive three-dimensional fiber structure and method for producing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013227694A true JP2013227694A (en) 2013-11-07
JP5915901B2 JP5915901B2 (en) 2016-05-11

Family

ID=49675588

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012099798A Expired - Fee Related JP5915901B2 (en) 2012-04-25 2012-04-25 Conductive three-dimensional fiber structure and method for producing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5915901B2 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018087391A (en) * 2016-11-28 2018-06-07 株式会社ユニチカテクノス Double raschel knitted fabric having antislip function and antistatic function
JP2020001387A (en) * 2018-06-27 2020-01-09 グッドリッチ コーポレイション Composite panel and method for forming composite panel
KR20200071970A (en) * 2018-12-12 2020-06-22 한국세라믹기술원 Basalt fiber functional reinforced composite and manufacturing method thereof
WO2020175331A1 (en) * 2019-02-28 2020-09-03 日本ゼオン株式会社 Fluorine-containing elastomer composition, fluorine rubber molded article, method for producing fluorine-containing elastomer solution, and method for producing fluorine-containing elastomer composition
CN113089313A (en) * 2021-03-10 2021-07-09 东南大学 RGO/cotton sponge composite material and preparation method thereof
CN113715377A (en) * 2021-08-26 2021-11-30 上海永利输送系统有限公司 Method for manufacturing permanent antistatic light felt conveyer belt
WO2023171604A1 (en) * 2022-03-07 2023-09-14 東レ株式会社 Fabric

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59100764A (en) * 1982-11-25 1984-06-11 旭化成株式会社 Anti-static composition of fiber fabric
JPH0441753A (en) * 1990-06-05 1992-02-12 Asahi Chem Ind Co Ltd Fibrous structural material carried with adsorbent
JPH07216690A (en) * 1994-01-25 1995-08-15 Toray Ind Inc Connected pile web for conductive material
JP2009256858A (en) * 2008-03-24 2009-11-05 Seiren Co Ltd Durable antistatic fabric
JP2010059561A (en) * 2008-09-02 2010-03-18 Hokkaido Univ Electroconductive fibers with carbon nanotubes deposited thereon, electroconductive threads, fiber structure, and process for producing same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59100764A (en) * 1982-11-25 1984-06-11 旭化成株式会社 Anti-static composition of fiber fabric
JPH0441753A (en) * 1990-06-05 1992-02-12 Asahi Chem Ind Co Ltd Fibrous structural material carried with adsorbent
JPH07216690A (en) * 1994-01-25 1995-08-15 Toray Ind Inc Connected pile web for conductive material
JP2009256858A (en) * 2008-03-24 2009-11-05 Seiren Co Ltd Durable antistatic fabric
JP2010059561A (en) * 2008-09-02 2010-03-18 Hokkaido Univ Electroconductive fibers with carbon nanotubes deposited thereon, electroconductive threads, fiber structure, and process for producing same

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018087391A (en) * 2016-11-28 2018-06-07 株式会社ユニチカテクノス Double raschel knitted fabric having antislip function and antistatic function
JP2020001387A (en) * 2018-06-27 2020-01-09 グッドリッチ コーポレイション Composite panel and method for forming composite panel
JP7265425B2 (en) 2018-06-27 2023-04-26 グッドリッチ コーポレイション Composite panel and method of forming composite panel
KR20200071970A (en) * 2018-12-12 2020-06-22 한국세라믹기술원 Basalt fiber functional reinforced composite and manufacturing method thereof
KR102198555B1 (en) * 2018-12-12 2021-01-05 한국세라믹기술원 Basalt fiber functional reinforced composite and manufacturing method thereof
WO2020175331A1 (en) * 2019-02-28 2020-09-03 日本ゼオン株式会社 Fluorine-containing elastomer composition, fluorine rubber molded article, method for producing fluorine-containing elastomer solution, and method for producing fluorine-containing elastomer composition
JPWO2020175331A1 (en) * 2019-02-28 2020-09-03
JP7505480B2 (en) 2019-02-28 2024-06-25 日本ゼオン株式会社 Fluorine-containing elastomer composition, fluororubber molded product, method for producing fluorine-containing elastomer solution, and method for producing fluorine-containing elastomer composition
CN113089313A (en) * 2021-03-10 2021-07-09 东南大学 RGO/cotton sponge composite material and preparation method thereof
CN113089313B (en) * 2021-03-10 2022-03-08 东南大学 RGO/cotton sponge composite material and preparation method thereof
CN113715377A (en) * 2021-08-26 2021-11-30 上海永利输送系统有限公司 Method for manufacturing permanent antistatic light felt conveyer belt
WO2023171604A1 (en) * 2022-03-07 2023-09-14 東レ株式会社 Fabric

Also Published As

Publication number Publication date
JP5915901B2 (en) 2016-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5915901B2 (en) Conductive three-dimensional fiber structure and method for producing the same
JP5557992B2 (en) Conductive fiber, conductive yarn, fiber structure having carbon nanotubes attached thereto, and manufacturing method thereof
JP5512983B2 (en) Planar heating element
JP2008266874A (en) Functional coating method of basalt fiber and basalt fiber core twisted yarn, basalt fiber and basalt fiber core twisted yarn by using the method, and product woven therefrom
CN110714337B (en) Preparation method of CNTs coating sensing fabric based on different fabric textures
JP6087533B2 (en) Heat resistant organic fiber
CN110359272A (en) A kind of preparation method of carbon nanotube polyaniline coating knitted fabric strain transducer
Kokol et al. Screen-printing of microfibrillated cellulose for an improved moisture management, strength and abrasion resistant properties of flame-resistant fabrics
JP2021066122A (en) Industrial sheet material
JP2005256221A (en) Method for coating carbon nanotube onto natural fiber
JP2020180406A (en) Conductive fiber structure and electrode member
JP5993617B2 (en) Synthetic leather
JP3820575B2 (en) Method for coating carbon nanotubes on natural fibers
JP6318347B2 (en) Industrial material sheet made of soft vinyl chloride resin
CN109183392B (en) Graphene modified conductive cellulose fiber and preparation method and application thereof
JP2007100244A (en) Charge-suppressing woven fabric
JP2009249783A (en) Skin material of vehicular seat
JP2008231595A (en) Woven fabric
JP4155701B2 (en) High-strength film body with excellent bending water resistance
JPH06198820A (en) Conductive vinyl chloride resin laminated sheet
EP3978666A1 (en) Method for producing woven fabric of recycled pet and modified with carbon nantubes and such a fabric
WO2018034297A1 (en) Sheet-shaped gasket
JP3421313B2 (en) Antifouling fiber sheet
WO2023181631A1 (en) Bioelectrode and method for manufacturing same
Mukkulath et al. Biodegradation of coir geotextiles attached media in aerobic biological wastewater treatment

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140807

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150727

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150812

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20151009

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20151009

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160309

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160323

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5915901

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees