JPS61102478A - 導電性布帛とその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は導電性布帛の製造法に関し、特に電気部品材料
として工業的に使用するに適する優れた電気的性質を具
備した導電性布帛の製造法に関する。

従来から導電性布帛の製造法としては布帛を構成する繊
維素材、導電性付与方法等に関し多くの提案がなされて
いる。これらのうち非導電性繊維を無電解メッキする方
法は、繊維としての本来的性質に優れた素材を選択でき
るという点で好ましい方法といえる。しかして従来知ら
れまた実用化されている無電解メッキ法は一連のメッキ
処理を糸状態又は布帛状態のいづれかで行なうものであ
ろう（以下、メッキ又はメッキ法と称した場合は触媒附
与、活性化処理を包含した広義の無電解メッキ手法又は
処理を指し、触媒附与、活性化処理後行う狭義の無電解
メッキ工程又は処理については無電解メッキ処理又は簡
略化してメッキ処理と称する）。

たとえば糸状態でメッキするものとして特公昭４７−６
０７８、同４８−１３７６０、同４９−４３５１８、特
開昭４８−４４５９８等があシ、布帛状態でメッキする
ものとして特公昭４０−２７４００を始めとする多数の
文献が見受けられる。

しかし従来の方法によるものは次に討すような問題を内
在しておシミ気部品材料として工業的に使用されるよう
な高い導電性能を持った製品は得られていない。

繊維ｌよシなる布帛でありながら高い導電性能を得るに
は、線維表面にいかに長く連続した金属皮膜を形成しこ
れを堅牢に保持することができるか否かにか＼っている
。

このような観点から見たとき、糸状態でメッキする方法
の決定的な問題は、たとえ糸を構成する繊維表面に均一
で密着性のよい連続金属皮膜を形成できたとしても、糸
状態ではメッキ後編織される迄に加わる比較的小さな外
力によっても容易に変形し表面金属皮膜の固有の伸長限
界を越え破断又は剥離して導電性能が著しく低下してし
まうことにある。

表面金属皮膜の伸長限界は第１図に明らかなように５％
以下３％程度であってこれを越えると電気抵抗値は１０
倍以上に急増する。５％伸長の際の応力はたとえばメッ
キしたポリエステルフィラメント７５〜１５０デニール
のもので１００〜１５０ｆであシ、工程中この程度の微
弱な外力をうけても金属皮膜は破断する。

連続法又はカセやチーズ状態でメッキされた糸は、編織
の際は勿論、編織に到る迄にも巻き上げ、巻き返し、経
糸整経、緯糸管巻きといった工程を経る毎に糸軸方向に
張力　゛をうけると共にリングやロールで表面を強く擦
過されて金属皮膜の破断と剥離を引き起す。

このような状態が糸の全長に渡って発生せず、極く一部
で発生しても電気的性能、特に導電性能にはシビアに影
響し極端に性能は低下してしまう（第２図参照）０糸の
変形が表面金属皮膜に与える悪影響は糸が収縮する場合
も同様であシ、両者の界面に大きな歪を生じ剥離し易く
なる要因となる。

このような現象はメッキ後の工程を経る毎に導電性が変
化し続けるということにもなシ、最終製品の導電性布帛
の性能を、所期の値にコントロールすることを難しくさ
せ安定した品質の製品を工業的に作り出すことが出来々
いことを意味するものである。従って繊維又は糸状態で
メッキされたものは金属が高度に連続化していなくても
よいような分野、即ちメタリックな外観を利用するか、
静電気帯電防止材や静電気除去材の分野に利用されるに
止まっておシ、１、極材、電線材、電ｉ１！被Ｑシール
ド材、電磁波シールド材等高い導電性を要求される分野
には対応できていない。

又従来法では最初から高度な連続皮膜の形成を目的とせ
ず金属化繊維又は金属化すべき繊維を短繊維の状態で少
量混入せしめた混紡糸で布帛を作シ導電性能はなくても
帯電防止材又は静電除去材として使用している例も見受
けられる〇 一方、布帛状態で触媒附与、活性化からメッキ処理迄−
貫して行う方法の問題は、布帛表面と内部の浸透差や経
糸緯糸の交絡点や糸同志がからみ合ってタイトな構造を
とっている個所とルーズな構造の個所への浸透差が脱脂
作用、エツチング作用、触媒附与、活性化、メッキ処理
のすべてに影響し、これらの相乗効果として得られる金
属皮膜の厚み、強度、密着性の差を生ぜしめ不均一な結
果を与えることとなる。

又、布帛状態でのメッキの問題として、布帛全面の金属
化しかできず交織・交編で得られるような部分的な導電
化は不可能という物作りの上での致命的な制約がある。

本発明はか＼る問題を根本的に改善し布帛を構成する繊
維の金属化部分はすべての場所において均一で連続化し
た金属皮膜で覆われることによシ金属固有の大きな導電
性能を示すと共に繊維の持つ特徴が複合化された軽くて
柔軟性と可撓性に富みしかも繊維の大きな強力を具備し
た従来にない全く新しい導電材料を容易に製造すること
のできる方法を提供せんとするものである。

即ち本発明は、天然繊維、合成繊維又は半合成、ＳＵｔ
に糸状態で無電解メッキ用触媒を附与し、次いでこれを
単独又は無電解メッキ用形媒を附与していない糸と共に
編織して布帛とした後、該布帛が熱可塑性繊維から成る
ものにあっては寸法安定化処理をし、次いで該布帛を無
電解メッキ処理することを特徴とする導電性布帛の製造
法を提供するものである◇ 本発明のポイントは変形し易い糸の状態では金属皮膜を
形成させることなくメッキ用触媒を附与するに止めてお
き、所望の組織に編織して、寸法安定性を高めた布帛状
態とした後、始めてメッキ処理を行い、布帛を構成する
繊維側々の表面に金属皮膜を形成させることにある。

触媒は後のメッキ処理において、被処理物表面に金属を
沈着させる際の核と々るべき物質であり触媒が附与され
ていない表面には金属は析出・成長しない。

核となるべき働きをするため触媒は繊維表面に均一に極
微細点状に分布している必要があるが、メッキ処理後の
金属皮膜のごとく連続皮膜として繊維を罹っている必要
はなく、不連続であってよい。

従って、触媒を附与された糸が軸方向に引張られたとし
ても伺ら問題はないわけでらるり 又触媒は金属皮膜のごとく、１０−１〜１０μｍといっ
た厚みで存在するものではなく、単分子層的な極く薄い
層として耐着しているため繊維表面の凹凸構造に保護さ
れて剥離することも°ない。

このような形で糸状態での加工を終り一旦編織された後
の布帛は、一部のルーズな組織を除いて一般には経緯糸
の稠密な交絡又は糸同志のからまシによって外力に対し
非常に安定なものとガる。このように二次元的に安定な
状態にした後メッキ処理を行うことによシはじめて繊維
表面に金属皮膜が形成される。

金属皮膜はあらかじめ均一に附与された触媒を核として
析出・成長するために均一な金属皮膜となシ、タイトな
個所とルーズな個所の金属皮膜の厚みや物性の差は小さ
い。

又、金属皮膜は布帛の寸法安定性によって外力から保護
されているため糸状態でみられたような金属皮膜の破断
剥離は起きず、以後の加工工程における金属性能特に電
気的性能の変化も少い。従って所期の電気的性能を得る
にはメッキ処理条件（温度、時間等〕を管理すればよく
、一定の品質を持った結果を得ることができるわけであ
る。

本発明による方法が特にその特徴を発揮するのは部分的
金属化をはかる場合である。布帛に部分メッキを施す方
法としては特開昭５５−１２８０８６のごとく印刷又は
印捺手法であらかじめレジストを附与するか不活性部分
を形成せしめてこれをメッキ処理する方法があるが印刷
又は印捺手法で得られる精度には限度がある。細線の巾
で云えば５００μｍ以下は難しい。これは布帛がフィル
ムのごとき平滑表面でなく凹凸表面によるためでおる。

これに対し本発明の方法によれば、細線中は用いる糸の
太さによって決るものであシ直径２０μｍ程度の細線を
得ることは十分可能である。

又、本発明による方法は具に必要な個所にしか高価なメ
ッキ液が消費されず、レジスト法に比べ失透コスト的に
も合理的であるといえる。

以下、本発明について詳細に説明するが、無％解メッキ
手法そのものは公知のプラスチック無電解メッキ手法に
立脚しており現在多数提供されている処理剤、処理方法
・条件を活用することができる□ 被処理線維としては合成繊維、天然繊維、半合成綾維等
各種綾維が可能であるが、好ましくは熱的に安定性の高
い繊維が適当であり熱可塑性繊維の場合はヒートセット
により安定化し易いポリエステル、ポリアミドが好まし
い。

処理される糸の形態もモノフィラメント糸、マルチフィ
ラメント糸、短繊維紡績糸、スプリットヤーン、ラープ
ヤーン等いずれの形態のものでもよいが、好ましくはフ
ィラメントヤーンが適当であるっ これは高い導電性能を得るためには長く連続した金属皮
膜の形成が必要であるが、そのためには繊維自体も長繊
維の万がよい。短繊維紡績糸も勿論可能であるが繊度の
不均一性、毛羽の脱落と再付着といった８題を持ってい
る０糸状態での処理装置は連続加工装置を使うことも出
来るが生産性の面から云えばカセ又はチーズでの処理装
置による方法が適当である。

糸状態での処理工程は標準的には脱脂処理−エッチング
処理−触媒処理の順で進められるが、各工程処理後は水
洗更に必要があれば乾燥を行うっ 触媒処理も公知のプラスチック無電解メッキ手法に準じ
て行なえばよいが、本処理には触媒を附与する場合（活
性化は布帛とした彼に行う〕と触媒附与後活性化処理迄
行う場合の二連シするーいずれも使用できるが強いて云
えば次のように使い分けるっ 布帛として全面金属化する場合には前者をとるが部分金
属化を行う場合は後者とする。これは布帛とした後に活
性わしめるためであるう 触媒処理にはたとえば塩化パラジウム塩酸水溶液、塩化
パラジウムと塩化第一錫の保護コロイド等が用いられる
。

触媒処理を行った糸は乾燥後編織に先立って巻き直し、
経糸整経、緯糸管巻き等の準備を行う。この場合の問題
は使用する油剤、糊剤にちり、糸に付着した触媒と結合
したシ触媒としての活性を低下させるようなものを避け
る必要がおる。

布帛の組織としては、平織、綾織、朱子織等の各種織物
、丸編、横編、経編、レース等の各種編物が可能である
。特に部分金属化布帛とする場合は触媒を附与した糸の
他に触媒が附与されていない糸と交織又は交編して模様
状とするかその組織としては前述のごとき基本組織の他
に種々の柄組織を用いることができる。

布帛とした後の処理工程は標準的には、洗滌処理−（活
性化処理〕−無電解メツキ処理、である。しかじ熱可輩
性繊維を用いた場合は洗滌処理を行なう前に寸法安定化
処理を行い以降の工程及び製品使用の際に与えられる熱
に対する寸法安定性を高めておくことが必要である。寸
法安定化処理としては一般に熱セツト処理が行われる。

即ち機械的な外力による変形は布帛としての二次元又は
三次元構造によって抑制されるが、熱による収縮変形を
止めるには経方向のみならず緯方向にも寸法を固定した
状態で使用する繊維に最適の温度範囲に加熱しセットし
なければならない。

特に重要なことは金属皮膜を形成する工程や形成した後
に収縮させてはならず、金属皮膜を形成する前の工程で
熱セットすることである。

洗浄処理は編織のために用いた油剤及び粉剤を除去する
ものであシ、洗剤を用いる必要があれば中性洗剤が適当
である。

活性化処理は繊維上に付着している触媒を活性化させる
処理である。たとえば糸での触媒附与処理の際、塩化パ
ラジウム、塩化第一錫、保護コロイドにて処理した場合
は、塩酸水溶液に浸漬して、活性化させることが好まし
い。糸状態で活性化処理速行っている場合は、布帛での
活性化処理は必要ない。

無ｔ％メッキ処理には、ニッケル、銅、クロム、錫を始
めとする各種金属の無電解メッキ剤及び処方・条件が応
用できるが、一般に使用せられる場合と処方Ｏ条件を変
更しなければならないケースもある。特に部分金属化布
帛を目的にしている場合、触媒を附与していない糸に不
完全な形で微量でも金属が析出するのは抑制せねばなら
ない。メッキ処理においては所期の電気的性能が得られ
るかどうかをチェックし、ｐＨ１温度１時間等をコント
ロールする。又メッキ条件をコントロールすることによ
って、糸の状態で金属化する従来の方法では不可能であ
った再現性おる結果を得ることが出来るわけである。

このような方法によって得られた金属化導電性布帛は次
のような特徴を持つ優れた製品である。

イ）製造ロフト内及び製造ロフト間に渡って製品の品質
特に導電性能のバラツキが少く安定している。

口〕布帛構造のタイトな部分、ルーズな部分を問わず均
一で連続した金属皮膜を形成しておシ大きな導電性能を
示すつ ノ・〕金属と繊維間の密着性がよく耐久性に優れる。

二）部分的金属化布帛については、他の方法では側底達
成することのできない微細な金属細線及びこれよシ成る
微細な図形を得ることができる。

ホ〕金属化したい部分だけメッキ液が消費されるのみで
、レジスト法のごとき無駄がなく、柄によっては大きな
コストダウンが可能である。

へ）繊維の持つ特徴が生かされているため、軽くて柔か
く可撓性に富みしかも綾維特有の大きな強度を持った従
来にない新しい金属材料を得ることができる。

実施例　１ 繊度７５デニール（フィラメント数３６本）、撚シ回数
２００　Ｔ／Ｍのポリエステルフィラメント糸（４）を
チーズ状で脱脂、エツチング後、下記条件にて触媒附与
処理を行った。

液温　　３０℃ 処理時間　　１０分間 十分水洗後、８０℃で熱風乾燥した。

これを用い経密度１２０本／吋、緯密度７５本／吋のり
フタに織り上げた。得られた生材を１８０℃Ｘ２０秒熱
セットした後弱アルカリ浴で精練した。

次いで塩酸２００ｃＣ／ｌの水溶液中で５０℃で３分間
処理し触媒を活性化した後、下記条件にて無電解ニッケ
ルメッキを施した。

ＰＨ１０〜１１ 液温　　５０℃ 時間　　１０分間。　　　　、 得られた製品は表面電気抵抗値が５±０．５０／口の範
囲内に納って幹シ、糸状態で触媒隋与がら無ｔＪ１ｔメ
ッキ処理迄−貫して行った比較例１にくらべて、導電性
及びバラツキ共に優れている。又断面観察によれば経緯
糸交絡個所の内側まで均一な金属皮膜が形成されている
。

比較例　１ 実施例１と同じポリエステルフィラメント糸（４）及び
次のごとき（Ｂ）、（Ｃ）、■なるポリエステルフィラ
メント糸を用いチーズ形状にて、脱脂−エッチングー触
媒附与−活性化−無電解ニッケルメッキの一連の処理を
行った。各々の処理条件は実施例１０条件に同じである
。

０３）　　繊度　１５０デニール（フィラメント数４８
本〕撚シ回数　Ｓ　２００　Ｔ／Ｍ ０　繊度　５００デニール（フィラメント数９６本〕撚
９回数　８２００　Ｔ／Ｍ ０　繊度１０００デニール（フィラメント数２４０本）
撚多回数　Ｓ　２００　Ｔ／Ｍ この金属化糸回を用いて実施例１のごときタフタに製織
じた。

このものの表面電気抵抗値は１０〜３５Ω／口と実施例
１にくらべ非常に大きいのみならずバラツキも大きく安
定した品質を得ることはできなかった。

その原因は糸状態でうけた変形によるものであり、参考
として各々の金属化糸の伸長変形による電気抵抗値の変
化を第１図、電気抵抗値が急激に変化する限界伸長率５
チのときの各々の糸の応力を第１表に示した。

又、５０ｃｆＲ間隔で設けた電極に試料糸両端を取付け
、その表面を綿布で摩擦しく糸軸方向の伸長変形も加わ
る〕、その電気抵抗値の変化を第２図に示した。

これらのデータから糸の状態では糸軸方向に伸び易いた
め金属皮膜の破断が起き、導通が低下すること及び工程
を経る毎に低下し続は品質的に安定しないことが明かで
ある。

これが布帛状態であれば布帛組織体として外力に抵抗す
るため導電性能の耐久性は大きい。いま第２図に参考と
して示したように巾５ｍにスリットした試料であっても
電気抵抗値の変化は７４％さく安定している。

実施例　２ 繊度５０デニール（フィラメント数２４本〕、撚り回数
５０　Ｔ／Ｍのポリエステルフィラメント糸［Ｆ］と繊
維７５デニール（フィラメント数３６本）、撚多回数２
００　Ｔ／Ｍのポリエステルフィラメント糸（Ｑをカセ
状にて実施例１の条件で触媒附与処理を行った後、糸［
Ｆ］を経糸に整経し、糸（０を緯糸に管巻きし、経密度
１７０本／吋、緯密度１００本／吋のタックとした。

これを実施例１のととく熱セット及び精練した後塩酸で
活性化し、下記条件にて無電解銅メッキを施した。

ＰＨ１１，５ 温度　　３０℃ 時間　　２０分間。

得られた製品は表面電気抵抗値が平均０．０２５０／口
という高い導電性を持ちバラツキが±１０％以下に納っ
た電気的性能の優れたものであ広しかも交絡点内部に迄
均−なる金属皮膜を形成した構造とがっている０実施例
　３ 経糸には触媒処理をしない通常のナイロンフィラメント
糸■、緯糸には触媒処理をしたポリエステルフィラメン
ト糸（Ｉ）、及び触媒処理をしないポリエステルフィラ
メント糸（Ｊ）を用いて部分的に金属化した製品の例で
ある。

■としては繊度５０デニール（フィラメント数１７本）
のナイロンフィラメント糸、（工）としては繊度５０デ
ニール（フィラメント数２４本〕のポリエステルフィラ
メント糸をチーズ状にて、次のごとき触媒附与処理を行
った後、塩酸２００ＣＣ／ｌの水溶液で５０℃、３分間
処理して触媒の活性化を行ったものである。

し塩酸　　　　　　　２００　　匡／Ｌ液温　　３０℃ 処匪時間　　１０分。

（Ｊ）は触媒処理をしない（Ｉ）と同種のポリエステル
フィラメント糸である。

布帛は経密度１５０本／吋、緯冨度１００本／吋のタッ
ク組織で、緯糸として糸（Ｉ）と糸（Ｉ）を１本ずつ交
互に打込んだ緯縞状交織品とした。

これを実施例２のごとく熱セット、精練に続いて無電解
鋼メッキを行ったところが経方向には絶縁性で緯方向に
は直径１００μｍの微細導電性糸と絶縁性糸が交互に２
５０μｍおきに配置されｆＣ製品を得ることができた。

なお導電性糸の電気抵抗は１０ｃＷ１ａシ１０Ω±ｌΩ
であった。

実施例　４ 経糸、緯糸共に触媒処理をしたポリエステルフィラメン
ト糸と触媒処理をしていないポリエステルフィラメント
糸を交織し、マトリックス状に導電性糸が配置されてい
、る構造を持った部分的金属化布帛の例であるっジ 経糸には繊度５０デニール（フィラメント数２４本〕の
ポリエステルフィラメント糸（６）、及び同種の糸を実
施例３のどとく触媒附与・活性化処理を行った糸（ト）
を用い、緯糸には繊度７５デニール（フィラメント数３
６本〕のポリエステルフィラメント糸Ｍ及び同種の糸を
実施例３のととく助媒附与・活性化処理を行った糸軸を
用い、経密度１７０本／吋、緯密屓８５本／吋のタフタ
組織に織り上げた。なお、経・綾共に糸■、糸（ト）を
１本交互及び糸Ｍ、糸軸を１本交互に配置した交織品と
した。

これを実施例２のととく熱セット、精練に続いて無電解
鋼メッキを行ったところが、経・緯共に導電性糸と絶縁
性糸が１本置きに配置されしかも経緯マ）　ＩＪラック
ス状導電性糸が配置された製品を得ることかで１鴫 この製品は経方向には直径１００μｍの導電性糸が１５
０μｍおきに、緯方向には直径１８０μ慣の導電性糸が
３００μｍおきに織り込まれている微細線状導電体がマ
トリックスとなったシートである。

実施ＩＦＩＪ　　５ 緯糸には、繊度７５デニール（フィラメント数３６本）
のポリエステルフィラメント糸ａ−を用い、経糸には同
種の糸を実施ガ３の如く触媒付与活性化処理を行った糸
■を用い、経密度１３０本／吋、緯密度９００本置のタ
フタ組織に織り上げ念。これを実施例２の如く熱セット
、精練に続いて無電解銅メッキを行つ九後、経方向に巾
１０ｍのテープに溶融カットし、経方向には導電性を有
し、緯方向には導電性を有しない異方性の導電性テープ
を得た。

このテープの片面に粘着剤を塗布し比ものは経方向にの
み導電性會有する特殊な導電性テープとして活用でき、
また導電性粘着剤を付与したものは経方向にのみ導電性
のある特殊な導電性粘着テープとして使用することがで
きる。

実施例　も 経糸には繊度７５デニール（フィラメント数３６本）の
ポリエステルフィラメント糸峙及び同種の糸を実施例３
の如く触媒付与、活性化処理を行つ次系のを交互に配置
し、緯糸には、該ポリエステルフィラメント糸（Ｑｋ用
いて経密度１３０本／吋、緯密度９００本置のタフタ組
織に織９上げた。これを実施ｆｔ１２の如く熱セット、
精練に続いて無電解鋼メッキを行つ几後、経方向に巾１
〇四のテープに溶融カットし、経方向に導電性の糸と絶
縁性の糸が交互に配置さへしかも経方向にのみ導通會有
する特殊なテープを得九。

このテープは片面又は両面に絶縁性の台底樹脂ｔニアー
ティングするかま九は合成樹脂フィルムを貼り合せるこ
とに工りフラットケーブルとして使用することもできる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は金属化糸の伸長による電気抵抗値の変化を示す
線図であり、ｔＪｌ、２図は金属化糸の伸長摩擦による
電気抵抗値の変化を示す線図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、天然繊維、合成繊維又は半合成繊維に糸状態で無電
   解メッキ用触媒を附与し、次いでこれを単独又は無電解
   メッキ用触媒を附与していない糸と共に編織して布帛と
   した後、該布帛が、熱可塑性繊維から成るものにあつて
   は、寸法安定化処理をし、次いで該布帛を無電解メッキ
   処理することを特徴とする導電性布帛の製造法。 ２、寸法安定化処理を加熱処理によつて行う特許請求の
   範囲第１項に記載の方法。 ３、使用する繊維がフィラメント繊維である特許請求の
   範囲第１項に記載の方法。 ４、該フィラメント繊維がポリエステル系又はポリアミ
   ド系繊維である特許請求の範囲第３項に記載の方法。 ５、無電解メッキ用触媒を附与された糸単独で布帛を構
   成するものにあつては、布帛とした後に活性化処理及び
   無電解メッキ処理を行う特許請求の範囲第１項に記載の
   方法。 ６、無電解メッキ用触媒を附与された糸と無電解メッキ
   用触媒を附与されていない糸を交織又は交編した布帛に
   あつては、無電解メッキ用触媒を附与された糸をあらか
   じめ活性化しておき、布帛とした後に無電解メッキ処理
   を行う特許請求の範囲第１項に記載の方法。