JP2015123741A - 表面に合金層を有する繊維布 - Google Patents

Abstract

【課題】繊維布本来の通気性を維持しつつ、保温性と遮熱性に優れ、時間の経過とともにこれらの性能が低下することを抑えた、耐久性に優れる繊維布を提供することを課題とする。
【解決手段】（Ａ）銅及びニッケルを含む合金を含有する金属層
を含有する繊維布であって、
前記金属層（Ａ）が、少なくとも一方の面に、直接又は一以上の他の層を介して配置されている繊維布。
【選択図】 なし

Description

本発明は、赤外線を効率よく反射し、かつ腐食に強い合金層を表面に有する、遮熱性及び断熱性に優れた繊維布に関する。

衣料品に用いられる織布や不織布などの繊維布に、通気性を確保しつつ気温が変化しても衣服内の温度が著しく上昇しない保温性を付与しようとする試みがなされている。

例えば、寒い環境下においても衣服内の温度を保てるように、表面に赤外線を効率よく反射する金属層を設けた繊維布が提案されている（特許文献１）。これは、人の体温により放出される熱線（赤外線）を金属層が反射することで、衣服内の空気を温かく保つことができるためである。また、このような繊維布は、日光に晒されても衣服内の温度を低く保つことができる。これは、日光に含まれる熱線を繊維布が反射することにより遮熱性を発揮し、体温の上昇を防ぐことができるためである。

特許文献１、２には、熱線を遮蔽できる繊維布として、アルミニウムや銅などをスパッタリングした繊維布が開示されている。しかしながら、時間の経過とともにアルミニウムや銅が腐食していき遮熱性が低下することがあり、耐久性が高くないといった問題点があった。

特開２００６−２０５３６６号公報 特開２００７−２８４８０２号公報

本発明は、繊維布本来の通気性を維持しつつ、保温性と遮熱性に優れ、時間の経過とともにこれらの性能が低下することを抑えた、耐久性に優れる繊維布を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ね、表面に銅とニッケルとを含む合金からなる合金をスパッタリングした繊維布が、課題を解決できることを見出した。本発明はかかる知見に基づきさらなる検討を重ねることにより完成されたものであり、以下の実施態様を含む。

１．繊維布に関する発明
項１−１．
（Ａ）銅及びニッケルを含む合金を含有する金属層
を含有する繊維布であって、
前記金属層（Ａ）が、少なくとも一方の面に、直接又は一以上の他の層を介して配置されている繊維布。
項１−２．
さらに、
（Ｂ）金属下地層
を含有し、
前記金属層（Ａ）が少なくとも前記金属下地層（Ｂ）を介して配置されている、
項１−１に記載の繊維布。
項１−３．
前記金属下地層（Ｂ）が、金、銀、銅、アルミニウム、ステンレス、タングステン、チタン、ニッケル及びスズからなる群より選択される少なくとも一種の金属を含有する、
項１−２に記載の繊維布。
項１−４．
赤外線反射用繊維布である、項１−１〜１−３に記載の繊維布。
項１−５．
項１−１〜１−３に記載の繊維布の、赤外線反射のための使用。
項１−６．
繊維布の表面に、
銅及びニッケルを含む合金を含有する金属層を付着させる工程
を含有する、項１−１〜１−４に記載の繊維布の製造方法。
項１−７．
前記工程が、スパッタリングにより金属層を付着させる工程である、
項１−６に記載の製造方法。

２．糸に関する発明
項２−１．
（ａ）銅及びニッケルを含む合金を含有する金属層
を含有する糸であって、
前記金属層（Ａ）が、直接又は一以上の他の層を介して外側に配置されている糸。
項２−２．
さらに、
（Ｂ）金属下地層
を含有し、
前記金属層（Ａ）が少なくとも前記金属下地層（Ｂ）を介して配置されている、
項２−１に記載の糸。
項２−３．
前記金属下地層（Ｂ）が、金、銀、銅、アルミニウム、ステンレス、タングステン、チタン、ニッケル及びスズからなる群より選択される少なくとも一種の金属を含有する、
項２−２に記載の糸。
項２−４．
赤外線反射用繊維布である、項２−１〜２−３に記載の糸。
項２−５．
項２−１〜２−３に記載の糸の、赤外線反射のための使用。
項２−６．
糸の表面に、
銅及びニッケルを含む合金を含有する金属層を付着させる工程
を含有する、項２−１〜２−４に記載の糸の製造方法。
項２−７．
前記工程が、スパッタリングにより金属層を付着させる工程である、
項２−６に記載の製造方法。

本発明の繊維布は、繊維布本来の通気性が維持されており、保温性と遮熱性に優れ、かつ時間の経過とともにこれらの性能が低下することが抑えられており、耐久性に優れる。

１． 本発明の繊維布
本発明の繊維布は、
（Ａ）銅及びニッケルを含む合金を含有する金属層
を含有する繊維布であって、
前記金属層（Ａ）が、少なくとも一方の面に、直接又は一以上の他の層を介して配置されている繊維布である。

以下、説明箇所において特に明記されていない限り、本発明において、各層の付着量は、市販の蛍光Ｘ線分析装置（株式会社リガク製、商品名：ＺＳＸ ＰｒｉｍｕｓIII＋）、又はその同等品）を用いて求める。又は、代替的に、市販の透過型電子顕微鏡を用いて観察した各層の厚みから付着量を換算して求めてもよい。付着量（ｇ／ｍ^２）は、密度（ｇ／ｍ^３）と膜厚（μｍ）の積により求めることができる。なお、各層の厚みは、具体的には、ミクロトーム又はフォーカスイオンビームなどを用いて繊維布を厚み方向に切断した薄い切片を作り、その断面を観察することにより測定できる。

１．１ 繊維布
本発明において繊維布とは、衣料品を構成する織布や不織布として使用されるものをいう。繊維布としては、特に限定されないが、例えば、衣料品に用いられる布として通常用いられるものを用いることができる。

繊維布の素材は、特に限定されないが、例えば、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリアクリル、ポリウレタン、ポリオキシメチレンエーテル、ポリケトン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ガラス繊維、カーボン繊維及びアラミド繊維等が挙げられる。ポリエステルとしては、特に限定されないが、例えば、ポリアリレート、ポリブチレンテレフタレート及びポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等が挙げられる。繊維布の素材は、ポリエステルが好ましく、特にＰＥＴが好ましい。繊維布の素材は、これらのうちいずれか単独からなるものであってもよいし、複数種からなるものであってもあってもよい。

繊維布の厚さは、特に限定されないが、例えば、２〜１０００μｍの範囲が挙げられる。

１．２ 金属層（Ａ）
金属層（Ａ）は、銅及びニッケルを含む合金を含有する。

銅及びニッケルを含む合金のうち銅の割合は、特に限定されないが、２０重量％〜８０重量％であれば好ましい。また、銅及びニッケルを含む合金を構成する金属のうちニッケルの割合は、特に限定されないが、８０〜２０重量％であれば好ましい。

銅及びニッケルを含む合金には、銅及びニッケルとは異なる他の金属が含まれていてもよく、本発明の効果が失われない限り特に限定されないが、その割合は、１０重量％以内であれば好ましい。他の金属としては、特に限定されないが、例えば鉄等が挙げられる。

なお、銅及びニッケルを含む合金としては、例えば、モネル、白銅又は洋白等を使用できるが、特にこれらに限定されない。

金属層（Ａ）が銅及びニッケルを含む合金を含有していることが、本発明の効果を得るためには重要である。発明の効果が失われない限り、金属層（Ａ）は、さらにその他の成分を含有していてもよい。

本発明の繊維布は、特に限定されないが、通常、金属層（Ａ）は、金属層の付着量が１０〜２００μｇ／ｃｍ^２であることが好ましい。特に、繊維布に対して所望の特性を付与するという点では、金属層（Ａ）の付着量が１０μｇ／ｃｍ^２以上であることが好ましく、５０μｇ／ｃｍ^２以上であることがより好ましい。また、繊維布の風合いを保つためには、本発明の繊維布は金属層（Ａ）の付着量が２０００μｇ／ｃｍ^２以下であることが好ましい。

１．３ 金属下地層（Ｂ）
本発明の繊維布は、さらに、
（Ｂ）金属下地層
を含有し、
前記金属層（Ａ）が少なくとも前記金属下地層（Ｂ）を介して配置されていてもよい。

金属下地層（Ｂ）の素材は、特に限定されないが、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、ステンレス、タングステン、チタン、ニッケル及びスズ等からなる群より選択される少なくとも一種の金属が挙げられる。金属下地層（Ｂ）の素材は、断熱性及び保温性の点で、銅が好ましい。

本発明の繊維布は、特に限定されないが、通常、金属下地層（Ｂ）は、金属層の付着量が１０〜２５０μｇ／ｃｍ^２であることが好ましい。特に、遮熱性及び断熱性の点では、金属下地層（Ｂ）の付着量が１０μｇ／ｃｍ^２以上であることが好ましく、３０μｇ／ｃｍ^２以上であることがより好ましい。

１．４ 金属層（Ｃ）
本発明の繊維布は、さらに、
（Ｃ）金属層（Ａ）とは異なる金属層
を含有し、
前記金属層（Ｃ）が少なくとも前記金属層（Ａ）を介して配置されていてもよい。例えば、金属層（Ａ）の外側の面に金属層（Ｃ）が直接配置されていてもよい。

金属層（Ｃ）の素材は、特に限定されないが、例えば、金（密度１９．３ｇ／ｃｍ^３）、銀、銅、アルミニウム、ステンレス、タングステン（密度１９．２５ｇ／ｃｍ^３）、チタン、ニッケル（密度８．９０８ｇ／ｃｍ^３）及びスズ（密度７．３６５ｇ／ｃｍ^３）等からなる群より選択される少なくとも一種の金属等が挙げられる。金属層（Ｃ）の素材は、断熱性及び遮熱性、並びに洗濯時の金属層の堅牢さという点で、銅等が好ましい。

本発明の繊維布は、特に限定されないが、通常、金属層（Ｃ）は、金属層の付着量が１０〜２５０μｇ／ｃｍ^２であることが好ましい。特に、遮熱性及び断熱性の点では、金属層（Ｃ）の付着量が１０μｇ／ｃｍ^２以上であることが好ましく、３０μｇ／ｃｍ^２以上であることがより好ましい。

１．５ 樹脂層
本発明の繊維布は、必要に応じて、樹脂層が金属層（Ａ）の外側の面に配置されていてもよい。樹脂層を設けることにより、金属層（Ａ）の剥離を防止したり、繊維布に撥水性を付与することができる。

樹脂層の素材は、特に限定されないが、例えば、ポリエステル樹脂、ポリアクリル樹脂、フッ素樹脂及びメラミン樹脂等が挙げられる。樹脂層の素材は、耐久性及び撥水性に優れているという観点から、フッ素樹脂が好ましい。

２． 本発明の糸
本発明の糸は、
（ａ）銅及びニッケルを含む合金を含有する金属層
を表面に含有する糸である。

糸は、衣料品を構成する織布や不織布として使用されるものをいう。糸としては、特に限定されないが、例えば、衣料品に用いられる糸として通常用いられるものを用いることができる。

糸の素材は、特に限定されないが、例えば、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリアクリル、ポリウレタン、ポリオキシメチレンエーテル、ポリケトン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ガラス繊維、カーボン繊維及びアラミド繊維等が挙げられる。ポリエステルとしては、特に限定されないが、例えば、ポリアリレート、ポリブチレンテレフタレート及びポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等が挙げられる。繊維布の素材は、ポリエステルが好ましく、特にＰＥＴが好ましい。繊維布の素材は、これらのうちいずれか単独からなるものであってもよいし、複数種からなるものであってもあってもよい。

糸の太さは、特に限定されないが、例えば、１０〜５００μｍの範囲が挙げられる。

金属層（ａ）についての説明は、本発明の繊維布の金属層（Ａ）についての説明と同様である。

本発明の糸は、さらに金属下地層（ｂ）、及び金属層（ａ）とは異なる金属層（ｃ）を含有していてもよい。金属下地層（ｂ）及び金属層（ｃ）についての説明は、それぞれ本発明の繊維布の金属下地層（Ｂ）及び金属層（Ｃ）についての説明と同様である。

３． 本発明の繊維布の製造方法
本発明の繊維布は、繊維布の表面に前記金属層（Ａ）を付着させる工程により得ることができる。

特に限定されないが、前記付着は、例えば、スパッタリングにより行うことができる。スパッタリング方法は、特に限定されないが、例えば、直流マグネトロンスパッタ、高周波マグネトロンスパッタ及びイオンビームスパッタ等が挙げられる。また、スパッタ装置は、バッチ方式であってもロール・ツー・ロール方式であってもよい。

金属下地層（Ｂ）及び金属層（Ｃ）についても、金属層（Ａ）と同様の方法により付着させてもよい。また、その他の層についても、適当であれば金属層（Ａ）と同様の方法により付着させてもよいし、より他に適当な方法があるのであればその方法により付着させてもよい。

４． 本発明の繊維布又は糸の用途
本発明の繊維布又は糸は、衣料品の布地又はその原料として好ましく用いることができる。特に、水着を含む夏服（北半球の場合であり、南半球では夏服は冬服、あるいはその逆となる；以下同様。）や防寒着を含む冬服などの布地として好ましい。

また、本発明の繊維布又は糸は、断熱性及び遮熱性に優れていることから耐火服の生地や裏地、又はその原料として用いることができる。特に、赤外線を効率よく反射できるので、赤外線反射用途に用いられる繊維布又は糸として幅広く使用できる。例えば、赤外線の透過率を抑制したい衣料品（水着等）に適している。

以下に実施例を掲げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。

（実施例１）
厚さ１００μｍのポリエステル製の織布の片面に、モネル（「Ｍｏｎｅｌ ４００」、ニッケルと銅と鉄の割合が、ニッケル６５重量％、銅３３重量％、鉄２重量％である密度８．８４ｇ／ｃｍ^３）をターゲット材として用いた直流マグネトロンスパッタを行い、合金層（第２層）としてモネル層をスパッタリングした繊維布を作製した。次いで、この繊維布のモネル層側の表面に、銅（密度８．９４ｇ／ｃｍ^３）をターゲット材として用いた直流マグネトロンスパッタを行い、繊維布の上に銅層（第１層）とモネル層（第２層）が、この順でスパッタリングされた繊維布を得た。

なお、モネル層と銅層のスパッタリングにあたっては、スパッタリング装置のチャンバー内にアルゴンガスを導入しておき、チャンバー内のアルゴン分圧を０．２Ｐａに調整し、スパッタリング時間とスパッタ電力を調整して、合金層の付着量を１９μｇ／ｃｍ^２と銅層の付着量を３０μｇ／ｃｍ^２に調整した。

（実施例２）
合金層（第２層）を形成するためのターゲット材を、ニッケル４０重量％と銅６０重量％との合金（密度８．９３ｇ／ｃｍ^３）をターゲット材として用いたこと以外は、実施例１と同様にして繊維布を得た。

（実施例３）
金属層（第１層）を形成するためのターゲット材を、チタン（密度４．５１ｇ／ｃｍ^３）をターゲット材として用いたこと以外は、実施例１と同様にして繊維布を得た。

（実施例４）
金属層（第１層）を形成するためのターゲット材を、ステンレス（「ＳＵＳ３１０」、密度７．９８ｇ／ｃｍ^３）をターゲット材として用いたこと以外は、実施例１と同様にして繊維布を得た。

（実施例５）
厚さ１００μｍのポリエステル製の織布の片面に、モネル（「Ｍｏｎｅｌ ４００」、ニッケルと銅と鉄の割合が、ニッケル６５重量％、銅３３重量％、鉄２重量％である、密度８．８４ｇ／ｃｍ^３）をターゲット材として用いた直流マグネトロンスパッタを行い、合金層（第１層）としてモネル層をスパッタリングして繊維布を得た。

なお、モネル層のスパッタリングにあたっては、スパッタリング装置のチャンバー内にアルゴンガスを導入しておき、チャンバー内のアルゴン分圧を０．２Ｐａに調整し、スパッタリング時間とスパッタ電力を調整して、合金層の付着量を１９μｇ／ｃｍ^２に調整した。

（実施例６）
合金層（第１層）を形成するためのターゲット材を、ニッケル４０重量％と銅６０重量％との合金（密度８．９３ｇ／ｃｍ^３）をターゲット材として用いたこと以外は、実施例５と同様にして繊維布を得た。

（比較例１）
実施例５において合金層（第１層）を形成するためのターゲット材として用いたモネルにかえて、銅（密度８．９４ｇ／ｃｍ^３）をターゲット材として用いたこと以外は、実施例５と同様にして繊維布を得た。

（比較例２）
実施例５において合金層（第１層）を形成するためのターゲット材として用いたモネルにかえて、銀（密度１０．５ｇ／ｃｍ^３）をターゲット材として用いたこと以外は、実施例５と同様にして繊維布を得た。

（比較例３）
実施例５において合金層（第１層）を形成するためのターゲット材として用いたモネルにかえて、アルミニウム（密度２．７ｇ／ｃｍ^３）をターゲット材として用いたこと以外は、実施例５と同様にして繊維布を得た。
実施例と比較例により得た繊維布を評価した結果を表１、表２に示す。

（評価）
（１）断熱性
１００℃に加熱された面状ヒーターに合金層側を向けて繊維布を被せた。面状ヒータに繊維布を被せてから1分後の繊維布の表面温度をサーモカメラにて測定した。サーモカメラは日本アビオニクス株式会社製ＩｎｆＲｅＣ Ｒ300ＳＲを使用した。なお、測定された繊維布の表面温度が低い方が断熱が高い。

（２）遮熱性（保温率）
カトーテック株式会社製サーモラボII型精密迅速熱物性測定装置「KES-F7」を用いて、２０℃、６５％ＲＨの環境下で、熱板温度を３０℃に設定し、熱板の上に試料を置き、熱移動量が平衡になったときの消費電力量Ｗ、試料を置かないで熱板を３０℃に同じ時間保ったときの消費電力量Ｗ０を計測した。得られた消費電力量Ｗと消費電力量Ｗ０の測定値を用い、保温率（Ｗ−Ｗ０／Ｗ０の計算値の百分率）を求めた。熱板は長さ１０ｃｍ、幅１０ｃｍ、試料（繊維布を長さ２０ｃｍ、幅２０ｃｍに切り取ったもの）とした。なお、試料は、熱板の上に高さ５ｍｍのスペーサーを設置して熱板から５ｍｍの空隙を空けて被せた。

（３）通気性（通気度の低下率）
JIS L 1096に基づき、フラジール形法にて評価を行った。合金等をスパッタリングする前の繊維布の通気度を基準とし、合金等の金属をスパッタリングした後の通気度を測定し、合金等の金属を繊維布にスパッタリングしたことによる通気度の低下率が10%以内であれば○、10%より大きければ×とした。

（４）洗濯堅牢度
JIS L 0844 A-2号に基づき、変退色の評価を行った。繊維布に形成された合金等の金属層に変色や退色が見られなかったものを○、変色や退色が見られたものを×とした。

（５）摩擦堅牢度
JIS L 0849に基づき、湿潤条件下で汚染の評価を行った。繊維布に形成された合金等の金属層が剥がれ落ちていないものを○、合金等の金属層が剥がれ落ちたものを×とした。

（６）耐久性（金属腐食に対する耐久性）
８５℃、８５％ＲＨの環境下で、繊維布を３ヶ月間放置し、繊維布に形成された合金等の金属層が腐食しなかったものを○、合金等の金属層が腐食したものを×とした。

Claims (7)

1. （Ａ）銅及びニッケルを含む合金を含有する金属層
   を含有する繊維布であって、
   前記金属層（Ａ）が、少なくとも一方の面に、直接又は一以上の他の層を介して配置されている繊維布。
2. さらに、
   （Ｂ）金属下地層
   を含有し、
   前記金属層（Ａ）が少なくとも前記金属下地層（Ｂ）を介して配置されている、
   請求項１に記載の繊維布。
3. 前記金属下地層（Ｂ）が、金、銀、銅、アルミニウム、ステンレス、タングステン、チタン、ニッケル及びスズからなる群より選択される少なくとも一種の金属を含有する、
   請求項２に記載の繊維布。
4. （ａ）銅及びニッケルを含む合金を含有する金属層
   を含有する糸であって、
   前記金属層（Ａ）が、直接又は一以上の他の層を介して外側に配置されている糸。
5. 赤外線反射用繊維布である、請求項１〜３に記載の繊維布。
6. 繊維布の表面に、
   銅及びニッケルを含む合金を含有する金属層を付着させる工程
   を含有する、請求項１〜３に記載の繊維布の製造方法。
7. 前記工程が、スパッタリングにより金属層を付着させる工程である、
   請求項６に記載の製造方法。