JPH07252769A - 顕色繊維物およびその製造方法 - Google Patents

顕色繊維物およびその製造方法

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JPH07252769A
JPH07252769A JP756095A JP756095A JPH07252769A JP H07252769 A JPH07252769 A JP H07252769A JP 756095 A JP756095 A JP 756095A JP 756095 A JP756095 A JP 756095A JP H07252769 A JPH07252769 A JP H07252769A
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JP
Japan
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color
film
fiber material
metal
sputtering
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JP756095A
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Atsushi Hayashi
篤 林
Hiroyuki Fujita
浩之 藤田
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AGC Inc
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Asahi Glass Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】繊維物10上に、酸化物ターゲットをスパッタ
リングすることにより得られる酸化物膜12を設けた顕
色繊維物およびその製造方法。 【効果】従来の染料や顔料を必要とせず、あらゆる色、
特に宝石色や金属調の美しい色を顕色させることがで
き、その顕色に要する工数やコストを低減し得るばかり
ではなく、耐熱性、耐蝕性、耐候性、光や熱や電磁波の
遮断性、撥水性、帯電防止性などに優れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、繊維表面にスパッタリ
ングを行うことにより種々の色を付与した原繊維、糸、
布、最終製品などの顕色繊維物およびその製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、繊維物を着色する場合には、一般
に染料あるいは顔料を用いて着色する方法がとられてい
る。これらは湿式工程であり大量の処理には向いている
が、工程数が多く、また多量の水を必要とする等の問題
がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の染料あるいは顔
料を用いて繊維物を着色する場合には、工程が多く、多
量の水を必要とする等の問題がある。これを解決する方
法として、金属膜をスパッタリングでコーティングした
表面にその金属の酸化膜をスパッタリングでコーティン
グを行い、この2層構造で干渉色を発現する方法が提案
されている(特公平2−15663号公報)。
【0004】しかしながら、この製造方法では、第2層
をスパッタリングで形成する際に金属を酸化反応で酸化
物にするために、ガス成分を切り替える必要があり、か
つこの制御が難しく、安定した透明酸化物膜を安定した
成膜速度で得ることが難しい。また、Ti等の金属にお
いては酸化膜を得る形成速度が非常に小さいという問題
もあり、干渉色を利用する新規顕色繊維物の工業的生産
方法として最良の方法とは考えにくく、従来の着色方法
の湿式法と比較しても生産性、品質安定性、加工コスト
の点で優位性はない。
【0005】本発明は、前述の問題点を解決すべくなさ
れたものであり、工業的に生産可能な方法による顕色繊
維物を提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、繊維物上に、
酸化物ターゲットをスパッタリングすることにより得ら
れる酸化物膜を設けたことを特徴とする顕色繊維物およ
びその製造方法を提供するものである。
【0007】本発明においては、酸化物ターゲットを用
いて酸化物膜を設けることが重要である。酸化物ターゲ
ットの使用により、酸化反応を伴わないスパッタリング
が可能となり、安定した成膜の実現と、基材である繊維
物へのダメージを少なくすることができる。
【0008】本発明に用いられる酸化物ターゲットは特
に限定されず、Ti、Zr、Ta、Nb、Mo、Al、
Sn、Si、In、およびZnからなる群から選ばれる
少なくとも1種の金属の酸化物からなるターゲットなど
を挙げることができる。特に、大型装置への適応、高い
形成速度が期待できる直流スパッタリングに用いること
ができる導電性のターゲットが好ましく、例えば、S
n、In、およびZnからなる群から選ばれる少なくと
も1種の金属の酸化物からなるターゲットが好ましい。
【0009】本発明の顕色繊維物における酸化物膜とし
ては、特に限定されず、干渉色を出すためには、透明で
あればよく、導電性は必要ないが、加工した繊維物を考
えた場合、帯電防止等の作用を付加できる導電性の膜の
方が好ましい。
【0010】しかし、従来より透明導電膜を得るために
は、金属ターゲットを酸素存在下のスパッタリングによ
り反応させて酸化物膜を形成する方法が一般的である
が、この方法では酸化の度合の制御が難しく、光学的、
電気的に安定した透明導電膜を得ることは難しい。
【0011】そこで、透明導電膜を形成するための酸化
物ターゲットを設け、不活性ガス単体あるいはこれに少
量の酸素を添加する程度の雰囲気下で、このターゲット
をスパッタリングすることにより、光学的、電気的な特
性が安定した透明導電膜を得ることを可能にすることが
できる。
【0012】本発明は、特に、前記繊維物の表面と酸化
物膜との間に、金属膜、合金膜および金属窒化物膜から
なる群から選ばれる少なくとも1種を設けたことを特徴
とする前記顕色繊維物およびその製造方法を提供するも
のである。
【0013】図1、図2は、本発明に係る顕色繊維物の
一部断面図を示し、10、20は繊維を示す。繊維とし
ては、ポリエステル、ポリアクリル、ポリアミド、レー
ヨン、綿等の各種天然繊維、合成繊維、その他ガラス繊
維、カーボン繊維等の特殊繊維あるいは、これらの組合
せ等、あらゆる繊維を挙げることができる。
【0014】図1において、11は繊維から数えて第1
層として形成される金属膜、12は第2層としての酸化
物膜を示し、また図2において、21は繊維20面から
数えて第1層としての金属窒化物膜、22は第2層とし
ての酸化物膜を示す。
【0015】本発明の顕色繊維物において、金属膜11
としては、Al、Ag、Ti、Cr、SUS、Zr、N
i、Cu、Co、Sb、Nb、Hf、Ta、Mo、Wお
よびSiからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属
を用いることができる。
【0016】特に、耐食性を重視する場合には、Al、
Ag、Ti、Cr、SUS、Ni、Cu、TaおよびS
iからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属が好ま
しく用いられる。また、低コスト性を重視する場合に
は、Al、Ti、Cr、SUS、Ni、CuおよびSi
からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属が好まし
く用いられる。また、成膜性を重視する場合には、A
l、Ag、Ti、Cr、CuおよびTaからなる群から
選ばれる少なくとも1種の金属が好ましく用いられる。
なお、Cuは、強い赤色を発現するため特定の用途には
好適である。
【0017】また、本発明の金属窒化物膜21の材料と
しては特に限定されないが、膜の安定性に富むものとし
て、Ti、Zr、Ta、Hf、Cr、Si、Alおよび
Nbからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属の窒
化物などを挙げることができる。特に、本発明の顕色繊
維物において、金属光沢を発現させる場合には、Ti、
Zr、Ta、Hf、CrおよびNbからなる群から選ば
れる少なくとも1種の金属の窒化物が好適である。
【0018】以上の金属膜、合金膜、あるいは金属窒化
物膜の製造方法は特に限定されないが、本発明において
は酸化物膜をスパッタリング法により成膜することか
ら、生産性の点などからも、スパッタリング法を用いる
ことが好ましい。
【0019】一方、本発明の顕色繊維物における酸化物
膜12、22は透明導電膜が好ましく、特に酸化物ター
ゲットからスパッタリングにより形成すること、充分な
透明性、導電性が得られることから、SnO2 、In2
3 、またはZnOが主成分であることが望ましく、中
でもGaが含有されたZnOからなる透明導電膜が最も
好ましい。
【0020】Gaが含有されたZnO焼結体のターゲッ
トは、スパッタリングの際にスパッタガスとして酸素を
全く添加する必要がなく、不活性ガスのみで充分な透明
性、導電性を得ることができ、かつ他の透明導電膜と比
較して非常に大きな形成速度を得られ、生産性の向上が
期待できるためである。また、Gaが含有されたZnO
膜は形成の際に基板を加熱しなくても充分に結晶性が良
く、電気伝導度が高いものが得られるので、基板加熱の
ダメージを受けやすい繊維物へのスパッタリングには特
に好適である。
【0021】
【作用】本発明顕色繊維物は、従来の湿式処理では得ら
れない、たとえば、金属光沢のある、宝石調のあるいは
玉虫色の高級感あふれる新しい色調を得ることが可能で
ある。これは、干渉による発色原理に基づき、酸化物
膜、特に、透明導電膜が、固有の大きい屈折率を有する
ために、厚さを可視光の波長の80分の1から4分の1
(20〜2000Å)に形成すると、酸化物膜層で反射
する光と、透過して酸化物膜層と繊維との界面あるいは
酸化物膜層とアンダーコートとして設けた金属膜層など
との界面で反射する光との干渉により、特定色に色づい
て見える。
【0022】この時、酸化物膜層の厚さを適当に設ける
ことにより、任意の波長の可視光線の反射を抑えて様々
な色調を得ることができる。そのほかにもセラミックス
質の膜であることから耐熱性、耐食性、耐候性が得ら
れ、導電性の膜であれば光や熱や電磁波の遮蔽性、帯電
防止効果もある。これらの点から、a)美しい色調を生
かした各種衣服用布地、インテリア等の内装用布地、
b)帯電防止性等を利用した衣服用布地、c)遮光性、
耐候性等を利用したカーテンや包装用布地、d)遮光
性、断熱性、保温性等を利用した自動車等の天井材や防
寒服用布地、e)不燃性、難燃性、耐熱性を利用した自
動車等の内装材、f)電磁遮蔽性を利用したコンピュー
タ等の電子製品誤動作防止用内壁材や電磁波防止服用布
地、g)導電性、帯電防止性等を利用して静電気による
スパークを防止する自動車、室内等の内装ファブリック
材などのような広い用途が考えられる。
【0023】また、本発明顕色繊維物は、酸化物ターゲ
ットのスパッタリングによって安定した特性の酸化物膜
層を充分な形成速度で得られるために、従来技術の湿式
処理方法に比べて乾式方法の長所である工程の短縮化、
生産コスト低減等の真の実現が可能であり、干渉色を利
用した着色のアイデアの工業的実現を可能とする。
【0024】
【実施例】以下に、本発明の実施例および比較例を具体
的に説明する。ただし、本発明は係る実施例により限定
されるものではない。
【0025】図3に、本発明の顕色繊維物を作製する際
に使用するスパッタリング装置の一例を示す。図3にお
いて、真空槽1には、ガスを真空槽に導入、排気するガ
ス導入口2、および排気口3が備えられている。金属タ
ーゲット5および酸化物ターゲット6には、切り替えス
イッチ7を介して直流電源8が接続してあり、金属ター
ゲット5および酸化物ターゲット6と真空槽1との間は
それぞれ絶縁されている。また、顕色する繊維物基材4
は、金属ターゲット5および酸化物ターゲット6と対向
するように移動可能である。繊維物基材の設置方法は、
巻取り方式も可能であり、量産機では巻取り方式が一般
的である。
【0026】[実施例1〜3]図3において説明したス
パッタリング装置の真空槽に、ポリエステルからなる繊
維物4をTiターゲット5に対向するようにセットし、
1×10-5Torrまで排気した。次にアルゴンガスをガス
導入口2から導入し、圧力を1×10-3Torrにして直径
6インチのTiターゲット5を直流マグネトロンスパッ
タして、室温の繊維物4上に約500ÅのTi膜を第1
層として形成した。なお、第1層の厚みは特に限定され
るものではなく、金属色を呈する100Å程度以上であ
れば任意に選択することができる。次に、ポリエステル
からなる繊維物を各種酸化物ターゲット6に対向するよ
うにセットし、表1に示す前記第2層の各形成条件にお
いて、前記第1層上に連続して作製した。このようにし
てポリエステルからなる繊維物基材上に表1に示したよ
うに、色調に特徴のある物理的性質が良好な顕色膜が得
られた。
【0027】[実施例4〜6]図3において説明したス
パッタリング装置の真空槽1に、ポリエステルからなる
繊維物4を金属ターゲット5に対向するようにセット
し、1×10-5Torrまで排気した。次にアルゴンガスを
ガス導入口2から導入し、圧力を1×10-3Torrにして
直径6インチのTiターゲット5を直流マグネトロンス
パッタして、室温の繊維物4上に約500ÅのTi膜を
第1層として形成した。なお、第1層の厚みは特に限定
されるものではなく、金属色を呈する100Å程度以上
であれば任意に選択することができる。次に、ポリエス
テルからなる繊維物をGaが含有されたZnO焼結体タ
ーゲット6に対向するようにセットし、表2に示す前記
第2層の各作製条件において、前記第1層上に連続して
作製した。このようにしてポリエステルからなる繊維物
基材上に表2に示したように、色調に特徴のある物理的
性質が良好な顕色膜が得られた。なお表2におけるGZ
OはGaが含有されたZnOを示す。
【0028】表2に示す通り、第2層の形成条件を変え
て酸化物膜層の厚みを増減するだけで、実施例4では青
色、実施例5では淡赤色、実施例6では黄緑色と、種々
の色を容易に顕色させることができる。本実施例以外の
たとえば金色、黄色、紫色など全ての可視光色も、その
波長が異なるだけであるから第2層の厚みを変えること
により任意に顕色することができる。
【0029】また、実施例1における第2層について、
ZrO2 ターゲットを用い、500Wのパワーで、RF
スパッタリングによりZrO2 膜を1000Å形成した
以外は、実施例1と同様に行った。この場合、実施例1
と同様に青色の顕色膜が得られたが、第2層形成の処理
時間は、800secであり、実施例1〜6に比し遅
く、生産性の面では劣るものであった。
【0030】[比較例1]実施例1における第2層につ
いて、Tiターゲットを用い、反応性スパッタリングに
よりTiO2 膜を形成した以外は、実施例1と同様に行
った場合を比較例1として表2に示す。比較例1では、
第2層の成膜速度が本発明の実施例と比較して100分
の1程度と非常に遅いため、工業的生産方法として劣っ
ており、また、スパッタリングの際の反応性ガスとして
40%ほどの酸素を導入する必要があり、成膜室中にお
ける酸素分圧には偏りが生じやすいことから、品質の安
定性に問題がある。
【0031】
【表1】
【0032】
【表2】
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば繊
維物の表面に、必要に応じて金属膜などをスパッタリン
グにより第1層として設け、この第1層の表面に酸化物
ターゲットをスパッタリングすることにより得られる酸
化物膜、特に透明導電膜よりなる第2層を設けたことに
より、従来の染料や顔料を必要とせず、あらゆる色、特
に宝石色や金属調の美しい色を顕色させることができ、
その顕色に要する工数やコストを低減し得るばかりでは
なく、耐熱性、耐蝕性、耐候性、光や熱や電磁波の遮断
性、撥水性、帯電防止性などに優れる。
【0034】さらに、第1層を形成する際に使用する金
属ターゲットとは別個に透明導電膜を形成するための酸
化物ターゲットを設け、不活性ガス単体の雰囲気下でこ
のターゲットをスパッタリングすることにより、第1
層、第2層の連続成膜が可能となり、また、ガスの混合
の問題も解消され、生産性の向上、特性の安定化が期待
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の具体例に係る顕色繊維物の一部の断面
【図2】本発明の具体例に係る顕色繊維物の一部の断面
【図3】本発明を実施するための装置例を示す説明図
【符号の説明】
10、20:繊維物 11 :金属膜 12、22:酸化物膜 21 :金属窒化物膜 1 :真空槽 2 :ガス導入口 3 :ガス排気口 4 :繊維物基材 5 :金属ターゲット 6 :酸化物ターゲット 7 :スイッチ 8 :直流電源

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】繊維物上に酸化物膜が設けられてなる顕色
    繊維物の製造方法において、該酸化物膜は酸化物ターゲ
    ットをスパッタリングすることにより得られることを特
    徴とする顕色繊維物の製造方法。
  2. 【請求項2】前記繊維物の表面と酸化物膜との間に、金
    属膜、合金膜および金属窒化物膜からなる群から選ばれ
    る少なくとも1種を設けることを特徴とする請求項1に
    記載の顕色繊維物の製造方法。
  3. 【請求項3】繊維物上に、酸化物ターゲットをスパッタ
    リングすることにより得られる酸化物膜を設けたことを
    特徴とする顕色繊維物。
  4. 【請求項4】前記繊維物の表面と酸化物膜との間に、金
    属膜、合金膜および金属窒化物膜からなる群から選ばれ
    る少なくとも1種を設けたことを特徴とする請求項3に
    記載の顕色繊維物。
  5. 【請求項5】前記酸化物膜は、SnO2 、In23
    よびZnOからなる群から選ばれる少なくとも1種を主
    成分とするものであることを特徴とする請求項3または
    4に記載の顕色繊維物。
  6. 【請求項6】前記酸化物膜は、Gaが含有されたZnO
    からなる膜であることを特徴とする請求項3〜5のいず
    れか1項に記載の顕色繊維物。
  7. 【請求項7】前記酸化物膜は、不活性ガス雰囲気下でス
    パッタリングすることにより得られるものであることを
    特徴とする請求項3〜6のいずれか1項に記載の顕色繊
    維物。
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Cited By (4)

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