JP2022058088A

JP2022058088A - 導電性を有する編物又は織物

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Publication number: JP2022058088A
Application number: JP2021023974A
Authority: JP
Inventors: 志郎野木; Shiro Nogi
Original assignee: Ito Intellectual Property Investment Co Ltd; LOGIN KK
Current assignee: Ito Intellectual Property Investment Co Ltd; LOGIN KK
Priority date: 2020-09-30
Filing date: 2021-02-18
Publication date: 2022-04-11
Anticipated expiration: 2040-09-30
Also published as: JP2022057315A; JP6931900B1

Abstract

【課題】伸長させても導電性能が殆ど低下しない編物又は織物を提供すると共に、導電性顔料が樹脂中に練り込まれたタイプの糸を用いた編物又は織物であっても、十分な除電効果を有する編物又は織物を提供する。
【解決手段】構成糸として導電糸が少なくとも用いられている編物又は織物において、前記導電糸が、導電性を有するマルチフィラメント糸であり、前記マルチフィラメント糸が、仮撚糸であり、且つ、前記編物又は前記織物を伸長させた場合、少なくとも一方向にて、前記編物又は前記織物の非伸長時における表面漏洩抵抗（ＪＩＳＬ１０９４：２０１４）に対する、前記編物又は前記織物の最大伸長時における表面漏洩抵抗（ＪＩＳＬ１０９４：２０１４）の変化率が、３０％以内であることを特徴とする編物又は織物。
【選択図】なし

Description

本発明は、導電性を有する編物又は織物に関する。

これまで、各種の、導電性を有する編物又は織物が提案されている。例えば、特許文献１～４等には、導電性顔料を含有する編物又は織物が提案されている。

特開２００９－２１０６５５号公報再表２００８－００４４４８号公報再表２００７－０４６２９６号公報特開２００６－００２２６５号公報

ところで、本発明者が様々な導電糸、特に導電性顔料を含有する糸を用いた編物又は織物を検証したところ、伸長させた際に導電性能が低下するとの知見を得た。該導電性能の低下は、導電性を有する編物又は織物が伸長し得る用途、例えば、該編物又は該織物をウェアラブルの用途に用いた際、極めて不都合である。したがって、本発明は、伸長させても導電性能が殆ど低下しない編物又は織物を提供することを第一の課題とする。更に、本発明者は、表面が金属でコーティングされた糸を用いた編物や織物の場合は別として、導電性顔料が樹脂中に練り込まれたタイプの糸を用いた編物や織物の場合、必ずしも十分な除電効果を有してはいないとの知見も得た。したがって、本発明は、導電性顔料が樹脂中に練り込まれたタイプの糸を用いた編物又は織物であっても、十分な除電効果を有する編物又は織物を提供することを第二の課題とする。

本発明（１）は、構成糸として導電糸が少なくとも用いられている編物又は織物において、
前記導電糸が、導電性を有するマルチフィラメント糸であり、
前記マルチフィラメント糸が、仮撚糸であり、且つ
前記編物又は前記織物を伸長させた場合、少なくとも一方向にて、前記編物又は前記織物の非伸長時における表面漏洩抵抗（ＪＩＳＬ１０９４：２０１４）に対する、前記編物又は前記織物の最大伸長時における表面漏洩抵抗（ＪＩＳＬ１０９４：２０１４）の変化率が、３０％以内であることを特徴とする編物又は織物である。
本発明（２）は、前記編物又は前記織物の帯電性半減期（ＪＩＳＬ１０９４）が、１秒以下である、前記発明（１）の編物又は織物である。
本発明（３）は、前記マルチフィラメント糸を構成するフィラメントの少なくとも一が、前記フィラメントの表面の少なくとも一部に導電部を有しており、
前記導電部が、熱可塑性樹脂に導電性顔料が分散したペレットの溶融体から得られたものであり、
前記ペレットが、更に磁性体を含む、前記発明（１）又は（２）の編物又は織物である。

本発明（１）によれば、伸長させても導電性能が殆ど低下しない編物又は織物を提供することが可能となる。更に、本発明（１）及び（２）によれば、導電性顔料が樹脂中に練り込まれたタイプの糸を用いた編物又は織物であっても、十分な除電効果を有する編物又は織物を提供することが可能となる。

図１は、実施例に係る該導電性マルチフィラメントの全体写真である。図２は、実施例に係る導電性フィラメント糸を構成する一本のフィラメントの断面写真である。

≪導電糸≫
本発明に係る導電糸は、導電性を有するマルチフィラメント糸において、
前記マルチフィラメント糸を構成するフィラメントの少なくとも一本が、前記フィラメントの表面の少なくとも一部に導電部を有しており、
前記導電部が、熱可塑性樹脂に導電性顔料が分散したペレットの溶融体から得られたものであり、
前記ペレットが、更に磁性体を含み、且つ、
前記マルチフィラメント糸が、仮撚糸である
ことを特徴とするマルチフィラメント糸である。以下、本発明に係る導電糸の構造、成分、物性及び製造方法を詳述する。

＜構造＞
（マルチフィラメント糸）
本発明に係る導電糸は、マルチフィラメント糸である。ここで、マルチフィラメント糸は、一般的意義の通り、例えば、化学繊維の長繊維（フィラメント）を複数の孔を有する紡糸口金から複数本（例えば、数十本）の繊維束として紡糸されたものを指す。尚、本発明の導電糸を構成する複数のフィラメントの内、少なくとも一本は導電性を有している（好適には、全フィラメント数を基準として、導電性フィラメントの数が、１０％以上、２０％以上、３０％以上、４０％以上、５０％以上、６０％以上、７０％以上、８０％以上、９０％以上、１００％）。特に、フィラメント糸の外側に位置するフィラメントが導電性であることが好適である。尚、本発明における導電糸とは、導電性を有する限り特に限定されず、例えば、糸長１ｃｍ当たりの抵抗値が１００Ω以下の糸（２５℃）をいう。

（仮撚糸）
本発明に係る導電糸は、仮撚糸である。ここで、仮撚糸は、一般的意義の通り、例えば、化学繊維の熱可塑性を利用してフィラメント糸にクリンプ形態を与えた、嵩高性や伸縮性を付与した糸である。該仮撚糸は、例えば、マルチフィラメント糸に撚りをかけた状態で加熱・冷却することで撚り変形を繊維に固定し撚る方向と逆方向に撚ることで製造可能である。尚、仮撚方式としては、フィラメント糸｛延伸糸；ＦＯＹ（ＦｕｌｌｙＯｒｉｅｎｔｅｄＹａｒｎ）｝を仮撚り専業者が専用の工場で加工する方式；紡糸・延伸工程に引続き仮撚り工程を一貫して行う方式；高速で紡糸することにより、一部の延伸を行いＰＯＹ（半延伸糸；ＰａｒｔｉａｌｌｙＯｒｉｅｎｔｅｄＹａｒｎ)として、そのＰＯＹを延伸・仮撚り工程を経て、ＤＴＹ（延伸加工糸；ＤｒａｗＴｅｘｔｕｒｅｄＹａｒｎ）とする方式；を例示できる。

（内部構造）
マルチフィラメントの少なくとも一部を構成する導電性フィラメントは、すべてが導電部から構成されるものであってもよく、一部が導電部であり他が非導電部（又は本発明での導電部と異なる導電部）から構成されるものであってもよい（例えば、芯鞘構造）。尚、一部が本発明に係る導電部から構成される導電糸の場合、該導電部の少なくとも一部（特に好適には長手方向）又は全部が導電糸表面に存在していることが好適である。

＜成分＞
（導電性フィラメントの構成樹脂）
マルチフィラメントの少なくとも一部を構成する導電性フィラメントの構成樹脂（本発明に係る導電部、前記導電部とは異なる種類の導電部、非導電部）は、熱可塑性樹脂である。熱可塑性樹脂としては、特に限定されず、例えば、ポリエステル樹脂、ポリエステル系共重合体樹脂、ポリアミド樹脂（例えば、ナイロン）、ウレタン樹脂、ウレタン系共重合体樹脂、アクリル樹脂、アクリル系共重合体樹脂、軟質塩化ビニル樹脂、塩化ビニル系共重合体樹脂、オレフィン樹脂、オレフィン系共重合体樹脂、酢酸ビニル樹脂、酢酸ビニル系共重合体樹脂、スチレン樹脂、スチレン系共重合体樹脂、フッ素系共重合体樹脂等を挙げることができる。ここで、該導電性フィラメントが芯鞘構造等複数区画からなるものの場合、区画間で異なる構成樹脂であっても同一の構成樹脂であってもよい。尚、マルチフィラメントが導電性フィラメント以外のフィラメントを含む場合や導電性フィラメントが本発明に係る導電部以外の部位を含む場合には、該フィラメントや該部位の構成樹脂は、特に限定されず、例えば、導電性フィラメントの構成樹脂で挙げたものである。

（導電性顔料）
導電性フィラメントに含まれる導電性顔料は、導電性である限り特に限定されず、導電カーボン（例えば、カーボンブラック、カーボンナノファイバー、グラフェン、カーボンナノチューブ、フラーレン、これらの組み合わせ）、金属、金属酸化物等を挙げることができる。尚、該導電カーボンの電気抵抗率（２５℃）は、特に限定されず、例えば、０．０００１～１Ω・ｃｍである。ここで、電気抵抗率は、粉体抵抗測定システム（ＭＣＰ－ＰＤ５１型：ダイアインスツルメンツ社製）を用いて、炭素粒子に圧力をかけ続けながら抵抗値を測定し、圧力に対して収束した抵抗値Ｒ（Ω）と、圧縮された炭素粒子層の面積Ｓ（ｃｍ^２）と厚みｄ（ｃｍ）から電気抵抗率ρ（Ω・ｃｍ）＝Ｒ×（Ｓ／ｄ）を算出する。

（磁性体）
導電性フィラメントに含まれる磁性体は、好適には強磁性体である。該強磁性体としては、例えば、酸化鉄、酸化クロム、コバルト、フェライト、非酸化金属磁性体（オキサイド）を挙げることができる。但し、軟磁性体であっても、後述する、導電性顔料に磁性体を付着させる工程にて磁場をかけることで、磁性体に磁力を生じさせればよい。ここで、各種磁性体｛酸化鉄、酸化クロム、コバルト、フェライト、非酸化金属磁性体（オキサイド）等の強磁性体｝を導電性フィラメント中に含有させて検証した結果、種類を問わず、該導電性フィラメントを含むマルチフィラメント糸で製造した編物又は織物に対し、（１）該編物又は該織物を伸長させた場合、少なくとも一方向にて、該編物又は該織物の非伸長時における表面漏洩抵抗（ＪＩＳＬ１０９４：２０１４）に対する、該編物又は該織物の最大伸長時における表面漏洩抵抗（ＪＩＳＬ１０９４：２０１４）の変化率を低下させることができ、更に、（２）該編物又は織物の帯電性半減期（ＪＩＳＬ１０９４）を低下させることができた。特に、鉄を含有する磁性体（酸化鉄、フェライト）については、上記の効果が顕著であることが確認されている。

（その他の成分）
本発明に係る導電性フィラメントは、特定用途に適した成分や製造原料由来成分等として、上記以外の成分を含んでいてもよい（例えば、酸化チタン等の顔料）。

＜物性＞
本発明に係る、導電性フィラメントを含むマルチフィラメント糸は、導電性顔料が構成樹脂に練り込まれているにも拘わらず、糸表面に導電性成分が塗布・貼付されているものと比較しても、遜色無い導電性・除電性を有する。また、糸表面に導電性成分が塗布・貼付されているものは、伸縮により導電性成分部分が裂かれたり剥離したりするため、導電性が徐々に劣化する。他方、本発明に係るマルチフィラメント糸は、導電性顔料が構成樹脂に練り込まれているため、伸縮しても導電性の劣化を招かない。更に、該マルチフィラメント糸は、伸縮前後における導電性能が殆ど変わらない。上記特性は、導電性フィラメントが磁性体を含有しているため、マルチフィラメント糸に仮撚加工が施されているため、と理解される。

＜マルチフィラメント糸の製造方法＞
（原料）
本発明に係る導電部を構成するペレットとして、構成樹脂に導電性顔料と磁性体が含まれているペレットを製造する。該ペレットは、例えば、熱可塑性樹脂に導電性顔料と磁性体とを添加する工程、導電性顔料と磁性体とが添加された熱可塑性樹脂を溶融状態にて混錬する工程、により製造される。因みに、導電性顔料と磁性体を添加するに際し、磁性体を予め導電性顔料表面に付着させて添加する態様については、水系にて両親媒性分子を用いることが好適である。具体的には、例えば、導電性顔料として導電性カーボンを用い且つ導電性カーボンに付着させる磁性体として四酸化三鉄を選択する場合、導電性カーボンと両親媒性分子とを水溶液中で混合し、導電性カーボン表面に逆ミセルを形成させる。更に、この混合溶液中に、硫酸鉄（II）（ＦｅＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ）及び塩化鉄（III）（ＦｅＣｌ_３・６Ｈ_２Ｏ）を加え、塩基性環境下で加熱攪拌すると、逆ミセル内で鉄（II）イオン、鉄（III）イオン及び水酸化物イオンが反応し、逆ミセルを鋳型として四酸化三鉄が成長する。その結果、導電性カーボン表面に磁性体である四酸化三鉄を付着させることができる。尚、本発明に係る導電部における導電性顔料の配合量は、求められる除電性（帯電性半減期）や使用する導電性顔料の種類等により変わるが、導電性カーボンを使用する場合には、例えば、構成樹脂１００質量部に対して５～５０質量部である。また、磁性体の配合量は、求められる除電性（帯電性半減期）や引き伸ばした際の表面漏洩抵抗の変化量等により変わるが、導電性カーボンを使用する場合には、例えば、導電カーボン１質量部に対して０．０００１～１質量部である。

（プロセス）
マルチフィラメント糸を構成するフィラメントがすべて導電性フィラメント糸である場合の一製造例を説明する。該導電性フィラメント糸は、例えば、まず、溶融状態にある前記ペレットを押出機の紡糸口金から押出して複数のフィラメントを得る工程、その後、これらに撚りをかけてマルチフィラメント糸とする工程、次いで、加熱・冷却することで撚り変形を繊維に固定する工程、その後、撚る方向と逆方向に撚る工程、にて製造可能である。

≪導電性を有する編物又は織物≫
＜原料糸＞
原料糸としては、本発明に係るマルチフィラメント糸のみでも、本発明に係るマルチフィラメント糸に加え他の糸を使用してもよい。尚、織物又は編物における導電性マルチフィラメント糸は、求められる性質にもよるため特に限定されないが、例えば、混率５％以上、混率１０％以上、混率１５％以上、混率２０％以上、混率２５％以上、混率３０％以上、混率５０％以上、混率５７％以上、混率１００％である。ここで、他の糸としては、特に限定されず、例えば、合成繊維、例えば、ナイロン、ポリエステル、アクリル、ピエロン、ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィン（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン）、ポリウレタン、ベンゾエート、ポリクラール、再生樹脂、例えば、レーヨン、キュプラ、半合成樹脂、例えば、アセテート、プロミックス；天然繊維、例えば、植物繊維、例えば、綿、カボック、黄麻、亜麻、大麻、芋麻、ラミー、マニラ麻、サイザル麻、ヤシ、ビンロウジュ、動物繊維、例えば、絹、羊、ラクダ、アルパカ、カシミア、モヘア；を挙げることができる。ここで、編物又は織物に対してより伸縮性を持たせる観点から、合成繊維を用いる場合には、該合成繊維も仮撚加工が施されたものを使用することが好適である。

＜構造＞
編物の構造としては、特に限定されず、例えば、緯編み、経編み、例えば、丸編み、横編み、天竺編み、サーマル／ワッフル編み、鹿の子編み、リバーシブル鹿の子、フライス編み、スムース編み／インターロック編み、裏パイル、裏起毛を挙げることができる。また、織物の構造としても、特に限定されず、例えば、平織、綾織／斜文織、朱子／繻子織を挙げることができる。

＜物性＞
（表面漏洩抵抗）
本発明に係る編物又は織物は、該編物又は該織物を伸長させた場合、少なくとも一方向にて、該編物又は該織物の非伸長時における表面漏洩抵抗（ＪＩＳＬ１０９４：２０１４）に対する、該編物又は該織物の最大伸長時における表面漏洩抵抗（ＪＩＳＬ１０９４：２０１４）の変化率が、３０％以内、２５％以内、２０％以内、１５％以内、１０％以内、７．５％以内、５％以内、２．５％以内、１％以内であることが好適である。また、本発明に係る編物又は織物は、該編物又は該織物を伸長させた場合、少なくとも一方向にて、該編物又は該織物の非伸長時における表面漏洩抵抗（ＪＩＳＬ１０９４：２０１４）に対する、該編物又は該織物の最大伸長の１／２伸長時における表面漏洩抵抗（ＪＩＳＬ１０９４：２０１４）の変化率が、３０％以内、２５％以内、２０％以内、１５％以内、１０％以内、７．５％以内、５％以内、２．５％以内、１％以内であることが好適である。尚、該物性は、本発明のマルチフィラメント糸のみで達成しなくとも、他の導電糸と組み合わせて実現してもよい。また、表面漏洩抵抗は、好適には、１×１０^１０Ω以下、５×１０^９Ω以下、１×１０^９Ω以下、５×１０^８Ω以下、１×１０^８以下、５×１０^７以下である。下限値は、例えば、１×１０^３Ω、１×１０^４Ω、１×１０^５Ωである。

（帯電性半減期）
本発明に係る編物又は織物の帯電性半減期（ＪＩＳＬ１０９４）は、１秒以下、０．５秒以下、０．１秒以下、０．０７５秒以下、０．０５秒以下であることが好適である。尚、該物性は、本発明のマルチフィラメント糸のみで達成しなくとも、他の導電糸と組み合わせて実現してもよい。

≪用途≫
本発明に係る編物又は織物の用途としては、例えば、ウェアラブルウエア（スマートウエア）用途の生地（例えば、リモート医療用途、人体モニタ、コネテッドカー等のウェアラブル端末、人体内の静電気の除電による効果の利用）、スマートヒーター、通電することで暖かくなる生地（試作完了）・寒冷地用の衣料等を挙げることができる。

≪導電性フィラメント糸の製造≫
ＳＷＣＮＴ（Ｎａｎｏ－Ｌａｂ）０.５ｇを３０％アンモニア水（ＣＨＡＰＳ含有：１ｇ／２０ｍＬ）５０ｍＬに入れ、自動乳鉢で練り、混合した。更に、自動乳鉢で混合しながら、０.７Ｍ硫酸鉄（II）（ＦｅＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ）５０ｍＬ及び１.２Ｍ塩化鉄（III）（ＦｅＣｌ_３・６Ｈ_２Ｏ）６０ｍＬを加え、１５分間攪拌した。その後、界面活性剤として１％ラウリン酸ナトリウム水溶液を加え、８７℃で５０分間加熱攪拌することにより、処理液を得た。得られた処理液中に含まれているＳＷＣＮＴを洗浄及び乾燥することにより、四酸化三鉄が付着したＳＷＣＮＴ分散体を得た。その後、乾燥した該ＳＷＣＮＴ分散体を溶融したポリエステル樹脂に添加し十分に混錬し、ＳＷＣＮＴ分散ポリエステル樹脂ペレットを得た。次いで、慣用手法にて、該ペレットの溶融体を押出機の紡糸口金から押出し、撚りをかけてマルチフィラメント糸とした後、慣用手法にて仮撚加工を施し、実施例に係る導電性マルチフィラメント糸を製造した。また、同様の手法にて、導電部が鞘側である芯鞘型の導電性マルチフィラメント（芯はポリエステル樹脂）も製造した（１６０Ｄ／３２Ｆ）。図１は、該導電性マルチフィラメントの全体写真である。また、図２は、該導電性フィラメント糸を構成する一本のフィラメントの断面写真である。

≪導電性編物の製造≫
前記導電性マルチフィラメント糸を用い、丸編みの編物を製造した（目付：３１０ｇ／ｍ）。この際、導電性マルチフィラメント糸は横方向に用いた。また、導電性マルチフィラメント糸の混率は１７％とした。また、導電性マルチフィラメント糸以外の糸として、綿３０／１（混率７５％）及びポリウレタン糸３０Ｄ（混率８％）を用いた。尚、比較例として、磁性体を含有しないことを除き前記導電性マルチフィラメントと同様の製法にて得られたマルチフィラメントを用いた丸編みの編物も製造した。

≪物性≫
（表面漏洩抵抗）
本実施例に係る導電性編物を縦横両方向に伸長させ、ＪＩＳＬ１０９４：２０１４に基づき、該編物の非伸長時における表面漏洩抵抗に対する、該編物の１／２伸長時及び最大伸長時における表面漏洩抵抗を測定した。その結果、特に導電性フィラメントが配置されている方向における表面漏洩抵抗は、表１に示すように、伸長前後で変わらず、低い値であったと共に、その値もほぼ変わらなかった。他方、本比較例に係る編物は、本実施例に係る導電性編物と比較し、そもそも表面漏洩抵抗の値自体が遥かに高く、導電性が求められる用途に不向きであった。尚、導電性マルチフィラメント糸の混率を変えたもの（下記表２の「２」＝１４％、下記表２の「４」＝１１％）、目付量を変えたもの（下記表２の「３」＝３３７ｇ／ｍ）についても試験し、本実施例（下記表の「１」）とほぼ同等の結果であった。

（帯電性半減期）
本実施例に係る導電性編物の帯電性半減期を、ＪＩＳＬ１０９４に基づき測定した。その結果、表２に示すように、検出限界未満と、極めて短時間で除電できた。尚、本比較例に係る編物は、本実施例に係る導電性編物と比較し、帯電性半減期が遥かに長く、除電が求められる用途に不向きであった。

以上のように、本発明においては、導電性糸に磁性体を含有させることに加え、仮撚加工を施すことで、伸長前後における表面漏洩抵抗の低下抑制を実現できると共に、帯電性半減期を極めて短時間とすることが可能となる。

Claims

構成糸として導電糸が少なくとも用いられている編物又は織物において、
前記導電糸が、導電性を有するマルチフィラメント糸であり、
前記マルチフィラメント糸が、仮撚糸であり、且つ
前記編物又は前記織物を伸長させた場合、少なくとも一方向にて、前記編物又は前記織物の非伸長時における表面漏洩抵抗（ＪＩＳＬ１０９４：２０１４）に対する、前記編物又は前記織物の最大伸長時における表面漏洩抵抗（ＪＩＳＬ１０９４：２０１４）の変化率が、３０％以内であることを特徴とする編物又は織物。
前記編物又は前記織物の帯電性半減期（ＪＩＳＬ１０９４）が、１秒以下である、請求項１記載の編物又は織物。
前記マルチフィラメント糸を構成するフィラメントの少なくとも一が、前記フィラメントの表面の少なくとも一部に導電部を有しており、
前記導電部が、熱可塑性樹脂に導電性顔料が分散したペレットの溶融体から得られたものであり、
前記ペレットが、更に磁性体を含む、請求項１又は２記載の編物又は織物。