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制電性衣料素材 - ジャパンゴアテックス株式会社
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発明の名称 制電性衣料素材
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−175277
公開日 平成10年(1998)6月30日
出願番号 特願平8−354125
出願日 平成8年(1996)12月18日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】池浦 敏明 (外1名)
発明者 野崎 祐一郎 / 加藤 矩正 / 北浦 堅志
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 多孔質ポリテトラフルオロエチレン樹脂からなる基材層と、該基材層の少なくとも一方の面に形成された導電性物質を含有する多孔質ポリテトラフルオロエチレン樹脂からなる導電層と、該導電層上に形成された樹脂層とからなることを特徴とする制電性衣料素材。
【請求項2】 該樹脂層中の樹脂の一部が、導電層の内部に浸透している請求項1の素材。
【請求項3】 該樹脂層中の樹脂の一部が、導電層を介して基材層の内部に浸透している請求項1の素材。
【請求項4】 該基材層に対する該導電層の厚さ比の比が、0.05〜10である請求項1〜3のいずれかの素材。
【請求項5】 該基材層に対する該樹脂層の厚さの比が、0.01〜2である請求項1〜4のいずれかの素材。
【請求項6】 少なくとも一方の表面に布帛が積層されている請求項1〜5のいずれかの素材。
【請求項7】 該樹脂層が、透湿性樹脂層である請求項1〜6のいずれかの素材。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、帯電防止性にすぐれた制電性衣料素材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】静電気による火災が懸念される場所(例えば、ガソリンスタンド等)において用いられる衣料素材は、その静電気による火災が生じないように、衣料素材としては、制電性(帯電防止性)のものを使用することが必要である。実公平3−8428号公報によれば、繊維布帛の外面にカーボン含有多孔質ポリテトラフルオロエチレン樹脂(以下、単にPTFEとも言う)フイルムからなる導電層を積層した構造の制電性衣料素材が提案されている。この素材は良好な制電性を有するものの、そのカーボン含有多孔質PTFEフイルムからなる導電層自体がもろいために、導電層からそれに含まれる導電性物質の脱落を生じたり、導電層に亀裂や剥離を生じたりする等の欠点を有する。また、実開昭61−180119号公報には、多孔質PTFEフィルム上に導電性物質を混入した樹脂のコーティング層を形成するとともに、このコーティング層の上に織物等を接着した集塵衣用素材が開示されている。この素材のコーティング層は、導電性物質を混入したことにより、ピンホール欠陥を生じやすく、その防水性が低下するという問題があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、防水性を有し、制電性にすぐれるとともに、機械的強度の高められた導電層を有する多層構造の衣料素材を提供することをその課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに到った。即ち、本発明によれば、多孔質ポリテトラフルオロエチレン樹脂からなる基材層と、該基材層の少なくとも一方の面に形成された導電性物質を含有する多孔質ポリテトラフルオロエチレン樹脂からなる導電層と、該導電層上に形成された樹脂層とからなることを特徴とする制電性衣料素材が提供される。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明の衣料素材は、多孔質ポリテトラフルオロエチレン樹脂(PTFE)からなる基材層を有する。この多孔質PTFEは従来公知の物質である。この基材層において、その厚さは5〜100μm、好ましくは25〜60μmであり、その空孔率は65〜85%、好ましくは76〜80%である。また、その平均孔径は、コールターエレクトロニクス社のコールターポロメータで測定した値で、0.16〜1μm、好ましくは0.15〜0.3μmである。この基材層は、強度の大きい衣料素材を与えるとともに、疎水性の多孔質構造であることから、防水透湿性を有する。
【0006】本発明の衣料素材は、導電性物質を含有する多孔質PTFEからなる導電層を有する。導電性物質は、ノード(結節)及びフィブリル(小繊維)からなる多孔構造のPTFEにおいて、主として、そのノード部分に含有又は付着されている。導電性物質としては、炭素粉末(カーボンブラック、グラファイト、活性炭等)、炭素繊維、金属粉末、金属繊維、酸化チタン、硫化銅、酸化スズ及びそれらの混合物等の各種のものを挙げることができる。導電性物質の平均粒径は5μm以下、好ましくは3μm以下であり、その下限値は特に限定されない。この導電層における導電性物質の含有量は、必要とされる制電性や導電性物質を含むことにより低下する導電層の強度等を考慮して決定される。本発明においては、平均粒径が0.05〜0.3μmの炭素粉末の使用が好ましく、その導電層中の含有量は1〜50重量%、好ましくは7〜20重量%である。本発明で用いる導電層は、衣料素材に制電性を付与する。導電層の厚さは、3〜80μm、好ましくは5〜30μmである。また、その基材層に対する厚さの比は、0.05〜10、好ましくは0.05〜1である。導電層の空孔率は基材層の空孔率と同程度かそれより大きくすることができ、その平均孔径も基材層の平均孔径と同程度かそれより大きくすることができる。この導電層も多孔質構造を有することから、透湿性を有する。
【0007】本発明の衣料素材は、樹脂層を有する。この樹脂層は、導電層上に連続被膜として形成される。これにより導電層中の導電性物質の脱落が防止される。また、樹脂層の樹脂の一部が多孔質構造の導電層内部にまで浸透していることが好ましい。これにより機械的強度の向上した導電層を得ることができ、導電性物質の混入によりもろくなっている導電層の亀裂の発生や導電層の部分的剥離等の問題が解決される。さらに、樹脂層の一部は導電層を介して基材層内部にまで浸透しているのが好ましい。これにより、導電層の機械的強度が大幅に向上するとともに、基材層と導電層とが一体に接着された構造となり、その結果、基材層と導電層との間の剥離強度が大きく向上したものとなる。この場合、基材層に含まれる樹脂は、基材層の厚さ方向の一部にまで侵入していてもよいし、また、厚さ方向の全部にわたって侵入していてもよい。樹脂層は導電層上に連続被膜として形成されるが、その連続被膜の厚さは、含浸部分を除いた導電層上に形成された被膜の厚さとして、1〜20μm、好ましくは2〜6μmである。また、その基材層に対する厚さの比は0.01〜2、好ましくは0.05〜0.1である。この連続被膜は、汗や洗剤中の界面活性剤等の汚染により基材層の防水性が損なわれた場合においても、衣料素材に防水性を保持させる役割を果たす。また、樹脂層材料として、例えば親水性ポリウレタン樹脂等の透湿性樹脂を用いることにより、発汗による蒸れの少ない衣料素材とすることができる。本発明の衣料素材は、必要に応じ、その基材層の表面にも樹脂層を有することができる。これにより、基材層の機械的強度の向上が達成されるとともに、基材層の防水性向上等の効果が得られる。
【0008】本発明の衣料素材は、その少なくとも一方の表面に布帛を有することができる。この場合の布帛としては、目的とする衣服の種類に応じて、ナイロン、ポリエステル等からなる織布、不織布、編布等が用いられる。
【0009】本発明による衣料素材を好ましく製造するには、先ず多孔質構造のPTFEシートAと導電性物質含有多孔質PTFEシートBを用意する。シートAは、常法により、ポリテトラフルオロエチレン樹脂(PTFE)のファインパウダー(結晶化度95%以上)に液状潤滑剤(ソルベントナフサ、ホワイトオイル等)を加えて混合し、得られた混合物を押出し装置により押出し成形することにより得ることができる。この場合、混合物中の潤滑剤含有量は、12〜25重量%、好ましくは15〜20重量%である。PTFEファインパウダーの平均粒径は、400〜700μm、好ましくは450〜550μmである。押出し成形温度は22〜70℃、好ましくは25〜50℃である。シートAの厚さは0.1〜5mm、好ましくは0.3〜1mmである。シートBは、導電性物質含有PTFEファインパウダーと潤滑剤との混合物を押出し装置により押出し成形することにより得ることができる。シートBの厚さは0.1〜5mm、好ましくは0.6〜1.5mmである。
【0010】次に、シートAに対し、その一方の面又は両方の面にシートBを重ね、圧延する。この場合、圧延はロール圧延により行うことができる。圧延温度は20〜70℃、好ましくは30〜50℃である。圧延によるシートの延伸倍率は1.5〜10倍、好ましくは3〜5倍である。圧延後の積層シートにおいて、シートAの厚さは0.05〜2mm、好ましくは0.2〜1mmであり、シートBの厚さは0.05〜2mm、好ましくは0.05〜0.3mmである。また、シートAに対するシートBの厚さの比は、0.1〜1.3、好ましくは0.2〜0.5である。
【0011】次に、前記積層シート圧延物を潤滑剤の沸点以上の温度、例えば200〜260℃に加熱して潤滑剤を蒸発除去した後、延伸処理に付す。この延伸処理は、慣用のシート延伸装置を用い、PTFEの融点より20〜150℃程度低い、好ましくは20〜30℃程度低い温度で1軸方向又は2軸方向に延伸する。この場合、延伸速度は10%/秒以上、好ましくは100〜1000%/秒であり、延伸倍率は1〜50倍、好ましくは9〜15倍である。延伸物は、これを327〜380℃の温度で焼成し、その構造を固定化する。このようにして得られる積層シート延伸物は、基材層と導電層とからなる積層シートを形成する。この積層シートにおいて、その導電層には、延伸に際しての張力によりピンホール状あるいは亀裂状の開孔が生じる場合があるが、その全開孔面積の全導電層面積に対する比率は、0〜10%、好ましくは0〜5%の範囲に規定するのがよい。導電層における開孔の発生は、その導電層の厚さを大きくすることにより、あるいはシートAとシートBとの積層体を圧延するときのその圧延回数を少なく、通常2回以下にすることにより防止することができる。
【0012】次に、この積層シート延伸物の導電層(導電性物質含有多孔質PTFE層)の表面に、樹脂を含む塗布液を塗布し、乾燥する。樹脂としては、従来公知の各種の樹脂、例えば、ポリエステル、ポリアミド等が用いられるが、好ましくは透湿性樹脂が用いられる。このような透湿性樹脂には、水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基、アミノ基等の親水基を有する熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂が包含される。このような透湿性樹脂としては、ポリウレタン、ポリフロロスルホン酸樹脂、ポリビニルアルコール、酢酸セルロース、硝酸セルロース、ポリアミノ酸、親水性含フッ素ポリマー、シリコーン樹脂等が挙げられる。塗布液としては、樹脂又はそのプレポリマーを有機溶媒や水性溶媒中に溶解又は分散させたものを用いることができる。本発明で被膜形成成分として用いる前記樹脂は、硬化性又は架橋性を有する透湿性樹脂又はそのプレポリマーであることが好ましい。このような樹脂及び必要に応じてその硬化剤を含む塗布液を用いる場合は、それを導電層上に塗布した後、加熱等の硬化処理を施す。これにより、その樹脂の硬化物を形成することができる。このような硬化物は耐水性、機械的強度等の物性にすぐれたものである。本発明では、特に、親水性ポリウレタン樹脂系塗布液の使用が好ましい。この塗布液は、ポリオールとポリイソシアネート化合物との反応により得られるポリウレタンプレポリマーとその硬化剤からなる熱硬化性のものである。この場合、ポリオールとしては、ポリオキシエチレングリコールやポリオキシアルキレンポリオール等が用いられる。硬化剤としては、ジオールやジアミンが用いられる。また、湿気硬化型の親水性ポリウレタン樹脂を用いることもできる。
【0013】積層シート延伸物の導電層上に樹脂塗布液を塗布すると、その塗布液は、その導電層及び基材層はいずれも多孔質構造であることから、その塗布液の一部は導電層内部に到達するか又は導電層を通って基材層内部に到達し、その導電層内部又は導電層と基材層の両層の内部には塗布液が含浸される。この塗布液を塗布した後の塗布物は乾燥され、塗布液中に溶媒が含まれている場合は、これが蒸発除去される。その結果、導電層自体の組織が強化され、また、導電層と基材層とはその樹脂によって強固に接着され、同時に、その導電層表面には連続した樹脂被膜が形成される。導電層上への樹脂被膜の形成は、樹脂フィルムをラミネート法によりラミネートすることにより行うこともできる。
【0014】本発明の衣料素材は、その一方の面又は両方の面に布帛を積層固定化させることができるが、この布帛の積層固定化は、接着剤を用いる接着法、熱処理による融着法、縫製法等で行うことができる。接着剤を用いて接着する場合、その接着により素材の透湿性が損なわれないように、その接着は、透湿性樹脂からなる接着剤を用いることにより、あるいは部分接着法により行うのが好ましい。融着法により積層する場合も部分融着法によるのが好ましい。また、縫製により行う場合は、縫い目からの雨水の侵入を防止するため、この部分に防水性のシームテープを貼付するのがよい。
【0015】
【発明の効果】本発明の衣料素材は、制電性及び防水性にすぐれるとともに、防風性、耐汚染性及び耐久性の点においてもすぐれたものである。樹脂層として透湿性樹脂層を用いることにより、防水透湿性にすぐれた衣料素材を得ることができる。さらに、本発明の衣料素材の場合、樹脂層を構成する樹脂の一部により、導電層自体が強化され、また、基材層と導電層とが強固に接着されていることから、使用に際し、導電層自体が容易に崩壊、剥離したり、基材層から導電層が容易に剥離するようなこともない。本発明の衣料素材は、静電気による火災が懸念される場所において使用される衣服素材として有利に用いられる。
【0016】
【実施例】次に本発明を実施例により詳述する。
実施例1PTFEファインパウダー100重量部に液状潤滑剤としてソルベントナフサ30重量部を混合した後、ラム押出しにより厚さ0.63mmのPTFE樹脂シート(シートA)を得た。これとは別に、導電性材料として平均粒径3μmのカーボンブラック(商品名:ケッチェンブラック、ライオンアグゾ社製)を用い、これをPTFEディスパージョンに対して12重量%混合した後、共凝集させてカーボンブラック含有PTFE樹脂を得た。この樹脂100重量部に液状潤滑剤としてシートA作製に用いたものと同じソルベントナフサ50重量部を混合した後、ラム押出しにより厚さ0.68mmのカーボンブラック含有PTFEシートを得た。その後このシートを圧延して0.2mmの厚さのシートBとした。次に、シートAとシートBを重ねてさらに2回圧延を行い、厚さ0.33mmの積層シートを得た。この圧延シートにおいて、そのシートAの厚さは0.26mmであり、そのシートBの厚さは0.07mmである。このようにして得られた積層シートを200℃に加熱して液状潤滑剤を除去した後260℃に予熱し、延伸速度100%/秒、延伸倍率5倍の条件で幅方向に延伸し、続いて375℃で焼成することにより、多孔質構造を有する積層シートを得た。次に、この積層シートのシートB側に透湿性樹脂として親水性ポリウレタンプレポリマー(商品名:ハイポールFHP3000、HAMPSHIRE CHEMICAL CORPORATION社製)とジアミン系硬化剤を含む溶液を塗布すると共にその一部を積層シートに含浸させ、その後200℃に加熱して硬化させ、本発明の制電性衣料素材を得た。この素材の断面を電子顕微鏡写真で撮影したところ、透湿性樹脂の一部がシートBを貫通しシートAの厚さ方向の一部にまで浸透していることが確認された。前記のようにして得た積層シートにおいて、その導電層には点在する少数のピンホール(開孔部)が認められた。また、その表面上の7つの点(a点〜g点)における基材層厚さと導電層厚さとを測定した。その結果を表1に示す。
【0017】
【表1】

【0018】この積層シートにおける基材層と導電層との間の接触強度は高く、基材層から導電層を剥離させる際の剥離強度は600g/3cmであった。また、この積層シートの摩擦帯電電荷量をJIS L 1094法により測定したところ、3μC/m2であり、良好な帯電防止性を有することが確認された。なお、前記剥離強度は以下のようにして測定されたものである。試料積層シートの導電層表面に幅3cmの接着テープ(Nashua社製、M442 マスキングテープ)を貼付けた後、このテープを180度方向に屈曲させて200mm/分の速さで引張る。導電層が剥離するときの力を剥離強度(g/3cm)として測定した。
【0019】実施例2実施例1において、シートAとして厚さ0.69mmのPTFEシートを用い、シートBとして厚さ0.3mmのカーボンブラック含有PTFEシートを用いるとともに、圧延(2回)後のシートAとシートBとの積層体の厚さを0.325mmとした以外は同様にして実験を行った。前記のようにして得た積層シートにおいて、その導電層にはピンホールの点在は実質的に認められなかった。また、その透湿性樹脂の一部がシートBを貫通し、シートAの厚さ方向の一部にまで浸透していることが確認された。次に、前記シート表面上の6つの点(a点〜f点)における基材層厚さと導電層厚さとを測定した。その結果を表2に示す。
【0020】
【表2】

【0021】実施例3実施例1において、シートAとして厚さ0.65mmのPTFEシートを用い、シートBとして厚さ0.75mmのカーボンブラック含有PTFEシートを用いるとともに、圧延(1回)後のシートAとシートBとの積層体の厚さを0.25mmとした以外は同様にして実験を行った。前記のようにして得た積層シートにおいて、その導電層にはピンホールの点在は実質的に認められなかった。また、その透湿性樹脂の一部がシートB(導電層)内に浸透していることが確認された。次に、前記シート表面上の5つの点(a点〜e点)における基材層厚さと導電層厚さとを測定した。その結果を表3に示す。
【0022】
【表3】

【0023】比較例1実施例1で得られた樹脂層を形成する直前の積層シートについて、その剥離強度を測定したところ、160g/3cmと低いものであった。




 

 


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