JP4733280B2 - 耐光性向上強化繊維材料 - Google Patents

Description

【産業上の利用分野】
本発明は、耐光性に優れた強化繊維布帛に関するものであり、さらに詳しくは芳香族ポリアミド繊維やポリベンザゾール繊維などの強化繊維布帛に無電解メッキにより金属被覆層を形成することにより該強化繊維の耐光性を向上せしめたものである。この耐光性向上強化繊維は、強化繊維の有する優れた強度特性を利用して、且つ、その欠点として指摘される耐光堅牢度を、繊維布帛に形成された金属被覆層によって改善するものであり、工事用布帛、テント地、各種膜材用補強材、気球、飛行船用膜材など、十分な強度と耐久性が求められる主に産業資材用途に適する布帛を提供するものである。
【従来の技術】
近年、繊維製品に対する機能性の要求が高まっており、その中でも耐候性の向上、即ち、繊維製品の光による変態色や強度の低下を抑えたいという要求が強まっている。その為、高分子から成る繊維が、紫外線などの影響により、変色、分解、脆化することを防止するために、紡糸時に紫外線吸収剤や、セラミックスを添加したり、これらを含んだ樹脂をコーティングやパディングなどの手法により布帛に積層したり、また、糸、または、布帛の染色時等に紫外線防止剤を吸尽させたり、更には、アルミニウムなどを蒸着、スパッタリングなどの方法により布帛表面に金属層を形成させることがおこなわれてきた。しかし、紡糸時に紫外線吸収剤やセラミックス等を添加しても、繊維表面付近の繊維高分子に対してはほとんど効果が無く、効果を得るために大量に添加すると、繊維の強度低下を起こす虞があるばかりでなく、製織などの後工程での加工性に影響のでる虞がある。また、繊維布帛に紫外線吸収剤等を含有した樹脂をコーティングにより付与する方法は、繊維一本一本に樹脂皮膜を形成することは難しく、また、少量の塗布ではその性能を十分に発揮できず、そのため、塗布量を多くすると、風合いが堅く、布帛全体の重量も重くなってしまう。また、紫外線吸収剤等を含有した樹脂をパディング法により布帛に付与する方法も、樹脂の付着ムラが起きやすく、少量の付与では性能が十分に発揮されず、また、付与量を多くすると、布帛重量が重くなってしまう。また、染色時になどに紫外線吸収剤を吸着させる方法は、上述の方法における問題点を解決するものであるが、効果は充分であるとはいえない。更に、布帛に、蒸着やスパッタリング法によって金属層を設ける方法において、例えばアルミ蒸着法により形成される金属層は７００Åが限界であり、遮光するには不十分である。更には、繊維一本一本に金属被覆層を設けることができ無い為十分な効果を上げているとは言えない。
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を解決するために、繊維または繊維布帛表面に金属被覆層を形成することにより、太陽光、特に劣化に影響の大きい紫外線を効果的に遮断することにより、繊維の耐光性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
本発明は、第一に、金属被覆層が形成された繊維から成る布帛、または、布帛に金属被覆層が形成されたものであって、金属被覆層が無電解メッキ法及び／又は電気メッキ法により形成されてなることを特徴とする耐光性を向上させた繊維材料に存する。また、第二に、金属被覆層上に電着法により樹脂層が形成されていることを特徴とする第一記載の繊維材料に存する。また、第三に、繊維が芳香族ポリアミド繊維であることを特徴とする第一、第二に記載の繊維材料に存する。また、第四に、繊維がポリベンザゾール繊維であることを特徴とする第一、第二に記載の繊維材料に存する。また、第五に、樹脂層がポリアミン樹脂を主体とする樹脂からなることを特徴とする第二乃至四に記載の繊維材料に存する。また、第六に、樹脂層がカーボンブラックを含むものであることを特徴とする第五に記載の繊維材料に存する。また、第七に、樹脂層に紫外線吸収剤が含まれていることを特徴とする第五、第六に記載の繊維材料に存する。繊維表面に均一に金属被覆層を形成する方法としては、従来公知の無電解メッキ及び、／又は電気メッキによる方法が好ましい。無電解メッキ法のみにより形成してもよく、無電解メッキ法と電気メッキ法の併用によって形成することもできる。この様な方法で形成することにより、繊維一本一本が金属により被覆されるため、繊維が光及び外気から遮断されることになり、繊維の劣化を防止することができる。メッキ液は、周知のように、金属塩、還元剤、緩衝剤、ｐＨ調整剤などからなる。メッキに使用される金属としては、金、銀、銅、ニッケル、コバルト、錫、アルミニウムなどが挙げられ、これらを単独、或いは２種以上を混合、若しくは、積層させて用いることができる。これらの金属は、特に限定されるものではないが、コスト、メッキ液の安定性、操作の容易性から銅及びニッケルが特に好ましい。また、形成される金属皮膜層の厚さは、０．０１μｍ〜１０μｍが好ましい。厚みが０．０１μｍ以下では充分な遮光性が得られず、また、厚みが１０μｍ以上になると、積層した金属がはがれ易くなると共に、遮光性はもはや向上せず、また、コスト的にも高いものになってしまう虞がある。更に、金属被覆層が形成された繊維、或いは布帛の風合いも柔軟性が損なわれたものになってしまう。また、繊維布帛表面に金属被覆層を形成させた後に金属被覆層上に樹脂層を付与することが好ましい。金属樹脂被覆層上に樹脂層を形成することにより、遮光性をさらに向上させることができ、更に、金属被膜層が、酸化などで変質したり、金属被覆層が損傷したり、金属被覆層が繊維布帛から脱落することを防止できるので金属で被覆された繊維材料の耐久性を向上させることができる。樹脂層を形成する方法としては、浸漬法、コーティング法、カチオン型やアニオン型などの電着塗装法などが挙げられる。しかし、浸漬法、コーティング法では薄く均一に繊維上に樹脂層を形成することが困難で塗装ムラやピンホール等の欠点が生じやすい。電着塗装法は、アニオン型、カチオン型のどちらの方法でも可能であるが、アニオン型電着塗装法では、陽極となる金属被覆層が溶出するため、カチオン型電着法が好ましく用いられる。使用される電着塗装樹脂としては、骨格中にアミノ基を有する樹脂（ポリアミン樹脂）が好ましく、より具体的には、アクリル樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂やこれらの変成樹脂を主体としたポリアミン樹脂が好ましく用いられる。塗装する樹脂の厚さは、耐久性を向上させるためには０．１μｍ以上の厚みが必要で、更に柔軟性を必要とする場合、０．１〜５０μｍ、好ましくは１〜３０μｍである。０．１μｍより薄いと金属被覆層保護効果が充分に得られず、また５０μｍより厚いと繊維、或いは布帛の風合いや柔軟性が損なわれ、コスト的にも高いものになってしまう。また、繊維布帛の遮光性や耐久性を向上させるために、樹脂に紫外線吸収剤を添加した樹脂を用いて電着樹脂塗装を行ってもよい。紫外線吸収剤とは、主に４００ｎｍ以下の光、つまり、紫外線を吸収、反射する能力を有する物質、例えば金属酸化物やセラミックスなどの無機物質、具体的には、酸化チタン、酸化セリウム、酸化亜鉛、カーボンブラック等や、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアジン系、ベンゾトリアゾール系、サリチル酸化合物などの有機化合物を用いることができるが、中でも、カーボンブラックが広範囲の光に対し優れた遮光性をも有するので好ましい。用いられる布帛は、織物、編物、不織布など特に限定はされず、用途に応じて適宜に用いることが出来る。
【実施例】
以下に本発明を実施例にて説明する。
〔評価法〕強度保持率：試料布帛をカーボンアークを光源とするフェードメータで８３℃で２００時間紫外線を照射後、糸を一本採取しその破断強度を測定し、照射前の強度に対する照射後の強度を算出した。
【参考例１】
２７８ｄｔｅｘのポリフェニレンベンゾビスオキサゾール（以下ＰＢＯ）繊維から成る平織物（織り密度 経糸、緯糸とも２６本／インチ）を、精練・乾燥後、塩化パラジウム０．３ｇ／Ｌ、塩化第一錫３０ｇ／Ｌ、３６％塩酸３００ｍｌ／Ｌを含む４０℃の水溶液に浸漬後水洗した。続いて、酸濃度０．１Ｎのホウ沸化水素酸に浸漬後、水洗した。次に、硫酸銅７．５ｇ／Ｌ、３７％ホルマリン３０ｍｌ／Ｌ、ロッシェル塩８５ｇ／Ｌから成る無電解銅メッキ液に浸漬後、水洗した。布帛には、銅２５ｇ／ｍ^２の金属被覆層が形成された。金属被覆層が形成された布帛の性能を評価し表１に示す。
【参考例２】
参考例１と同じ２７８ｄｔｅｘのＰＢＯ繊維から成る織物を、精練・乾燥後、塩化パラジウム０．３ｇ／Ｌ、塩化第一錫３０ｇ／Ｌ、３６％塩酸３００ｍｌ／Ｌを含む４０℃の水溶液に浸漬後、水洗した。続いて、酸濃度０．１Ｎのホウ沸化水素酸に浸漬後、水洗した。次に硫酸銅７．５ｇ／Ｌ、３７％ホルマリン３０ｍｌ／Ｌ、ロッシェル塩８５ｇ／Ｌから成る無電解銅メッキ液に浸漬後、水洗した。続いて、スルファミン酸ニッケル３００ｇ／Ｌ、ホウ酸３０ｇ／Ｌ、塩化ニッケル１５ｇ／Ｌ、ｐＨ３．７の電気ニッケルメッキ液に、電流密度５Ａ／ｄｍ^２で浸漬しニッケルを積層させた後水洗した。布帛には、銅２５ｇ／ｍ^２，ニッケル５ｇ／ｍ^２の金属被覆層が形成された。その後、参考例１と同様の評価を行った結果を表１に示す。
【実施例１】
参考例２のメッキ加工布帛に、アミノ基と光硬化性のアクリロイル基を有するアクリル系カチオン電着用樹脂に黒色顔料を混合し、電着塗装法（浴温２５℃、電圧５０Ｖ，通電６０秒）にて４０ｇ／ｍ^２の樹脂皮膜を形成した。以下参考例１と同様の評価を行った結果を表１に示す。
【比較例１】
参考例１と同じ２７８ｄｔｅｘのＰＢＯ繊維の織物を、参考例１と同様の評価を行った結果を表１に示す。
【比較例２】
参考例１と同じ２７８ｄｔｅｘのＰＢＯ繊維の織物に、常法にてアルミ蒸着を施し、以下参考例１と同様の評価を行った結果を表１に示す。
【表１】

【発明の効果】
本発明は以上のように構成されており、繊維本来の強度、弾性率、耐熱性等を維持しつつ、紫外線などによる繊維の劣化を防止でき、繊維の耐光性を向上することが可能になった。また、該布帛は、繊維の一本一本に金属被覆がなされ、更には、金属被覆の上に樹脂皮膜層が形成されているため、繊維が外気から遮断され、劣悪な雰囲気下であっても繊維の劣化を防止することができる。この様な構造をとるため、本発明による繊維材料は耐久性の優れたものになり、厳しい条件下での安定した性能を長期間保持することができる。また、金属被覆層を有するため電磁波シールド性も優れた素材になる。

Claims (3)

1. 金属被覆層が形成された芳香族ポリアミド繊維またはポリベンザゾール繊維から成る布帛、または、芳香族ポリアミド繊維またはポリベンザゾール繊維から成る布帛に金属被覆層が形成されたものであって、金属被覆層が無電解メッキ法及び／又は電気メッキ法により形成され、かつ、金属被覆層上に電着法により、ポリアミン樹脂を主体とする樹脂からなる樹脂層が形成されてなり、カーボンアークを光源とするフェードメータにて８３℃で２００時間の紫外線照射後の破断強度が、紫外線照射前の破断強度に対して９０％以上の強度保持率を有することを特徴とする耐光性向上強化繊維材料。
2. 樹脂層がカーボンブラックを含むものであることを特徴とする請求項１記載の耐光性向上強化繊維材料。
3. 樹脂層が紫外線吸収剤を含むものであることを特徴とする請求項１乃至２記載の耐光性向上強化繊維材料。