特開 2025-17534 導電繊維の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025017534

(43)【公開日】2025-02-06

(54)【発明の名称】導電繊維の製造方法

(51)【国際特許分類】

   D06M 11/74 20060101AFI20250130BHJP

   D06M 15/37 20060101ALI20250130BHJP

【ＦＩ】

D06M11/74

D06M15/37

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023120624

(22)【出願日】2023-07-25

(71)【出願人】

【識別番号】000229955

【氏名又は名称】日本プラスト株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】502050729

【氏名又は名称】黄 晋二

(71)【出願人】

【識別番号】521495943

【氏名又は名称】渡辺 剛志

(71)【出願人】

【識別番号】522073157

【氏名又は名称】黒松 将

(71)【出願人】

【識別番号】523281711

【氏名又は名称】堀田 唯音

(71)【出願人】

【識別番号】523281722

【氏名又は名称】深瀬 大貴

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100111235

【弁理士】

【氏名又は名称】原 裕子

(74)【代理人】

【識別番号】100170575

【弁理士】

【氏名又は名称】森 太士

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 和幸

(72)【発明者】

【氏名】黄 晋二

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 剛志

(72)【発明者】

【氏名】黒松 将

(72)【発明者】

【氏名】堀田 唯音

(72)【発明者】

【氏名】深瀬 大貴

【テーマコード（参考）】

4L031

4L033

【Ｆターム（参考）】

4L031AA18

4L031AB01

4L031BA02

4L031BA31

4L031DA15

4L033AA07

4L033AB01

4L033AC15

4L033CA32

4L033DA00

(57)【要約】

【課題】合成繊維にカーボンナノチューブ導電膜を強固に付着させた導電繊維の製造方法を提供する。
【解決手段】導電繊維１の製造方法は、合成繊維１０と、合成繊維１０の表面に形成された、単層カーボンナノチューブ２５を含む導電膜２０と、を備える導電繊維１の製造方法であって、非プロトン性溶媒２３に単層カーボンナノチューブ２５を分散させた導電性インク２４を、合成繊維１０に浸漬して付着させる導電性インク浸漬工程と、導電性インク浸漬工程の後に、導電性インク２４が付着した合成繊維１０を乾燥し、非プロトン性溶媒２３を除去する溶媒除去工程と、を有する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

合成繊維と、
前記合成繊維の表面に形成された、単層カーボンナノチューブを含む導電膜と、を備える導電繊維の製造方法であって、
非プロトン性溶媒に前記単層カーボンナノチューブを分散させた導電性インクを、前記合成繊維に浸漬して付着させる導電性インク浸漬工程と、
前記導電性インク浸漬工程の後に、前記導電性インクが付着した前記合成繊維を乾燥し、前記非プロトン性溶媒を除去する溶媒除去工程と、
を有する、導電繊維の製造方法。

【請求項2】

前記合成繊維はポリエステル系繊維である、請求項１に記載の導電繊維の製造方法。

【請求項3】

前記非プロトン性溶媒はＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミドである、請求項１又は２に記載の導電繊維の製造方法。

【請求項4】

前記導電性インク浸漬工程の前に、前記合成繊維をポリドーパミンに浸漬する前処理工程を有する、請求項１又は２に記載の導電繊維の製造方法。

【請求項5】

前記溶媒除去工程の温度は前記合成繊維のガラス転移温度以下である、請求項１又は２に記載の導電繊維の製造方法。

【請求項6】

前記溶媒除去工程は真空乾燥法を使用する、請求項５に記載の導電繊維の製造方法。

【請求項7】

前記導電性インク浸漬工程にはボールミルを使用する、請求項１又は２に記載の導電繊維の製造方法。

【請求項8】

前記導電性インクは界面活性剤を含まない、請求項１又は２に記載の導電繊維の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、導電繊維の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

単層カーボンナノチューブ（ＳＷＣＮＴ：Ｓｉｎｇｌｅ－Ｗａｌｌ Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏｔｕｂｅ）は、優れた機械的、電気的及び熱的特性を有し、また高いフレキシブル性を有する。このため、例えばＳＷＣＮＴを含むＳＷＣＮＴ膜は、次世代のフレキシブル導電材料としての応用が期待されている。

【0003】

合成繊維の表面上にＳＷＣＮＴ導電膜を積層させ、導電布としての機能を付与させるための検討は多方面で研究されている。特許文献１には、ＳＷＣＮＴ、バインダー及びＳＷＣＮＴの分散剤として界面活性剤を含む分散液を用いて合成繊維上にＳＷＣＮＴ導電膜を形成する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０－０５９５６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１では、形成されたＳＷＣＮＴ導電膜の中に、バインダー成分及び分散剤として添加した界面活性剤成分が残存してしまう。これらの成分は非導電性であるため、ＳＷＣＮＴ導電膜の通電性等の電気特性が低下することが考えられる。また、結晶性が高く表面特性が安定しているポリエステル系繊維（ＰＥＴ繊維）に対しては、界面の密着強度が弱く剥離が生じ、ＳＷＣＮＴの特性が活かしきれていないという課題がある。

【0006】

本発明は、このような従来技術が有する課題に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、合成繊維にカーボンナノチューブ導電膜を強固に付着させた導電繊維の製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本実施形態に係る導電繊維の製造方法は、合成繊維と、合成繊維の表面に形成された、単層カーボンナノチューブを含む導電膜と、を備える導電繊維の製造方法であって、非プロトン性溶媒に単層カーボンナノチューブを分散させた導電性インクを、合成繊維に浸漬して付着させる導電性インク浸漬工程と、導電性インク浸漬工程の後に、導電性インクが付着した合成繊維を乾燥し、非プロトン性溶媒を除去する溶媒除去工程と、を有する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、合成繊維にカーボンナノチューブ導電膜を強固に付着させた導電繊維の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施形態に係る導電繊維を概略的に示した断面図である。

【図2】本実施形態に係る合成繊維に、非プロトン性溶媒が浸透した状態を概略的に示した拡大図である。

【図3】本実施形態に係る導電繊維の作製方法を示す概略図である。

【図4A】合成繊維（ＰＥＴ繊維）の表面状態を拡大した、ＳＥＭ写真である。

【図4B】図４Ａの合成繊維から作製した導電繊維の表面状態を拡大した、ＳＥＭ写真である。

【図5A】合成繊維（ＰＥＴ繊維）の表面状態を拡大した、ＳＥＭ写真である。

【図5B】図５Ａの合成繊維から作製した導電繊維の表面状態を拡大した、ＳＥＭ写真である。

【図6A】本実施形態に係る導電繊維を示す光学画像である。

【図6B】丸形断面繊維の表面に導電膜を備えた導電繊維を示す光学画像である。

【図7】シート抵抗を測定する実験概略図である。

【図8】電磁波シールド性を測定する実験概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を用いて本実施形態に係る導電繊維の製造方法について詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率と異なる場合がある。

【0011】

［導電繊維］
図１に示す導電繊維１は、合成繊維１０と、合成繊維１０の表面に形成された、単層カーボンナノチューブ（以下、ＳＷＣＮＴ）２５を含む導電膜２０と、を備える。非プロトン性溶媒２３にＳＷＣＮＴ２５を分散させた導電性インク２４を、合成繊維１０に浸漬して付着させることにより、合成繊維１０に導電膜２０を強固に付着させた導電繊維１となっている。

【0012】

（合成繊維）
合成繊維１０としては特に限定されないが、ポリエステル系繊維、ポリアミド（ナイロン）繊維、ポリオレフィン系繊維、アクリル系繊維、ポリウレタン系繊維、セルロース系繊維からなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。このうち、ポリエステル系繊維の一種であるポリエチレンテレフタレート繊維（以下、ＰＥＴ繊維）は、非プロトン性溶媒２３にＳＷＣＮＴ２５を分散させた導電性インク２４が浸透しやすく、導電膜２０が強固に付着しやすい。そのため、合成繊維１０としてはポリエステル系繊維がより好ましく、ＰＥＴ繊維がさらに好ましい。ＰＥＴ繊維の構造は、化学式１に示す。

【0013】

【化1】

【0014】

（導電膜）
導電膜２０は、ＳＷＣＮＴを含む。導電膜２０に含まれるＳＷＣＮＴ２５の中心直径は、例えば０．５ｎｍ～５ｎｍであり、導電性の観点から１ｎｍ～３ｎｍであることが好ましい。また、導電膜２０に含まれるＳＷＣＮＴ２５の長さは、例えば１μｍ～数１０μｍである。さらに、導電膜２０の厚さは、例えば５０ｎｍ～５００ｎｍであり、合成繊維１０との界面の密着性の観点から１００ｎｍ～２００ｎｍであることが好ましい。

【0015】

非プロトン性溶媒２３にＳＷＣＮＴ２５を分散させた導電性インク２４を、合成繊維１０に浸漬して付着させ、さらに合成繊維１０を乾燥し、非プロトン性溶媒２３を除去することで、合成繊維１０の表面にＳＷＣＮＴを含む導電膜２０が強固に付着される。

【0016】

導電繊維１は、以下に示す導電繊維の製造方法により製造される。

【0017】

［導電繊維の製造方法］
導電繊維の製造方法は、合成繊維１０と、合成繊維１０の表面に形成された、ＳＷＣＮＴ２５を含む導電膜２０と、を備える導電繊維１の製造方法である。導電繊維１の製造方法は、導電性インク浸漬工程と、溶媒除去工程と、を有する。

【0018】

（導電性インク浸漬工程）
導電性インク浸漬工程は、図３に示すように、非プロトン性溶媒２３にＳＷＣＮＴ２５を分散させた導電性インク２４を、合成繊維１０に浸漬して付着させる工程である。

【0019】

導電性インク２４の分散溶媒として非プロトン性溶媒２３を使用する。非プロトン性溶媒２３としては、ＤＭＦ（Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド）、ＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド）、ＤＭＡ（Ｎ－メチルアセトアミド）、アセトニトリルからなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。非プロトン性溶媒２３とＳＷＣＮＴ２５は双方が高極性を有しており、界面活性剤等の分散剤の添加が無くても、非プロトン性溶媒２３中にＳＷＣＮＴ２５が均一に分散し、ＳＷＣＮＴ２５単独の良好な導電性インクが得られる。合成繊維１０がＰＥＴ繊維の場合、ＰＥＴ繊維の内部に浸透し易いという観点から、ＤＭＦであることがより好ましい。

【0020】

ＤＭＦは、ギ酸とジメチルアミンが縮合してできたアミドである。アミド結合は比較的安定な結合であり、求核剤や求電子剤と反応しにくいため有機溶媒として利用される。カルボニル基を持つため分極していて高極性であり、そのため非プロトン性極性溶媒と呼ばれている。一方、ＳＷＣＮＴ２５は高極性で立体規則性が高く分子同士が引き合い凝集し易い特性を示す。ＤＭＦ分子中にはアミド結合を有しており、アミド結合とカーボンが吸着し易いため、界面活性剤等の分散剤の添加が無くても、ＤＭＦ溶媒中にＳＷＣＮＴ２５が均一に分散した導電性インク２４が得られる。

【0021】

ＤＭＦの溶解性パラメータ（ＳＰ値）は１２．０であり、ＰＥＴ繊維の溶解性パラメータ１０．７と近似している。そのため、ＤＭＦは、ＰＥＴ繊維のような表面が安定した結晶性高分子の内部の非晶部分に浸透し易く、ＰＥＴ繊維表面に膨潤及び軟化作用を引き起こし、ＰＥＴ繊維表面は改質される。このＤＭＦによるＰＥＴ繊維の表面状態の変化が、界面の密着性に大きな影響を及ぼす。

【0022】

ＳＰ値とは、物質の分子間力（凝集エネルギー密度）の大きさを表す指標で、１ｃｍ^３の液体が蒸発するために必要な蒸発熱の平方根で表される。ＳＰ値（σ）が近い値の物質同士は混ざりやすく溶解度が大きくなる。ＳＰ値（（ｃａｌ／ｃｍ^３）^１／２）は、以下の数式（１）から算出することができる。
ＳＰ＝（（ΔＨ－ＲＴ）／Ｖ）^１／２＝（ｄ／Ｍ・（ＣＥ））^１／２ （１）

【0023】

上記数式（１）において、化合物の蒸発潜熱ΔＨ（ｃａｌ／ｍｏｌ）、ガス定数をＲ（ｃａｌ／ｍｏｌ）、絶対温度をＴ（Ｋ）、モル容積Ｖ（ｃｍ^３／ｍｏｌ）、密度ｄ（ｇ／ｃｍ^３）、グラム分子量（ｇ／ｍｏｌ）、凝集エネルギーＣＥ（ｃａｌ／ｍｏｌ）を表す。

【0024】

合成繊維１０（ＰＥＴ繊維）は、図２に示すように結晶部分１１と非晶部分１２がミクロ相分離構造を形成している。ここに非プロトン性溶媒２３（ＤＭＦ）が作用すると、ＤＭＦがＰＥＴ繊維の非晶部分１２に侵入し、軟化、膨潤作用を引き起こす。この作用は温度が高くなると分子の動きが活発となりより内部に浸透していく。ＰＥＴ繊維のガラス転移温度は７０℃であるため、７０℃以上になると結晶部分１１の分子の動きも活発となり、結晶部分１１の内部にもＤＭＦが浸透し結晶構造が崩れ、再結晶する際に結晶粒の分散が不安定となり物性低下を引き起こす可能性がある。そのため、ＤＭＦの作用は、ＰＥＴ繊維の物性を維持するために７０℃以下の温度で行う必要がある。

【0025】

また、ＰＥＴ繊維とＳＷＣＮＴの界面は、ＰＥＴ繊維の軟化、膨潤作用により表面層で双方が絡む。そして、ＤＭＦを除去する際にはＰＥＴ繊維が元の状態に復元し、界面の密着強度を向上させることができるため、ＳＷＣＮＴ単独の強固な導電膜を形成できる。

【0026】

上述のように、導電性インク２４には分散剤は不要であり、界面活性剤を含まなくてもよい。従来のように、導電膜の中に分散剤として添加した界面活性剤成分が残存してしまうと、界面活性剤成分は非導電性であるため、導電膜の通電性等の電気特性が低下することが考えられる。よって、導電性インク２４に界面活性剤を含まないことで、従来よりも高い電気特性を有する導電繊維１を作製できる。

【0027】

非プロトン性溶媒２３にＳＷＣＮＴ２５を分散させた導電性インク２４を調製する方法は、特に限定されない。ＳＷＣＮＴ２５の非プロトン性溶媒２３への分散性を良くするため、例えばボールミル、ロータースピードミル、カッティングミル、ホモジナイザー、振動ミル、アトライタ等の粉砕機を用いて粉砕して、非プロトン性溶媒２３に分散させることができる。非プロトン性溶媒２３とＳＷＣＮＴ２５は双方が高極性を有しており、界面活性剤等の分散剤の添加が無くても、非プロトン性溶媒２３中にＳＷＣＮＴ２５が均一に分散することができる。そして、非プロトン性溶媒２３中において、ＳＷＣＮＴ２５の濡れ性が向上し、ＳＷＣＮＴ２５を細かくほぐすことができる。

【0028】

導電性インク２４を合成繊維１０に浸漬して付着させる方法としては、特に限定されず、微振動を与えて処理する方法等の一般的な含浸処理方法を使用することができる。しかしながら、微振動を与えると導電性インク２４の温度上昇を伴い、非プロトン性溶媒２３が合成繊維１０の内部に浸透し易くなり、合成繊維１０へのアタック性が強くなり、合成繊維１０の溶解、結晶構造の変化及び物性低下を引き起こすことが考えられる。

【0029】

そのため、導電性インク２４を合成繊維１０に浸漬して付着させる方法としては、図３に示すように、ボールミル５０を使用することが好ましい。非プロトン性溶媒２３中でのＳＷＣＮＴ２５の分散性を維持した形で合成繊維１０の上に均一な導電膜２０を形成させるために、ボールミル５０内に合成繊維１０と導電性インク２４を投入し、攪拌しながら合成繊維１０の上に導電性インク２４を分散させる。ボールミル５０の円筒容器内には、分散用媒体であるボール５１を一定量投入する。そして、ボールミル５０の水平軸を中心に回転させると、ボール５１は円筒容器の回転と共に、内壁に沿って一定の高さまで持ち上げられ、内壁を滑ったり、転がり落ちたりして円筒容器内で一定方向に循環する。そのボール５１の循環移動中に合成繊維１０の上に均一な導電膜２０を形成させることができる。このようなボールミル５０を使用した方法は、温度上昇はほとんどなく、合成繊維１０の内部まで非プロトン性溶媒２３が浸透することを抑制させ、合成繊維１０の物性低下を抑えながら、導電膜２０を合成繊維１０上に積層させることができる。

【0030】

導電性インク２４中のＳＷＣＮＴ２５の濃度は、導電性インク２４の１００質量％中、０．０１～０．５質量％が好ましく、０．０５～０．２質量％がより好ましく、０．０８～０．１２質量％がさらに好ましい。ＳＷＣＮＴ２５の濃度が上記範囲内にあると、均一な導電膜２０を形成しやすい。

【0031】

導電性インク浸漬工程の前に、合成繊維をポリドーパミン（以下、ＰＤＡ）に浸漬する前処理工程を有してもよい。ＰＤＡは、ムラサキガイ（二枚貝の一種）の足糸と呼ばれるたんぱく質を模倣したもので、カテコール基、アミノ基、ベンゼン環を有し、様々な材料に対して結合するカテコール系高分子である。親水性のコットン繊維や、疎水性のＰＥＴ繊維等の表面特性を変化させ、ＳＷＣＮＴを含む導電膜との密着性を向上させることができる。ＰＤＡは、酸素雰囲気中、アルカリ性条件下でドーパミンが酸化しながら自己重合した高分子であり、化学式３の左側に示すドーパミンが中間体を経て、右側に示すＰＤＡとなる。

【0032】

ＰＤＡに浸漬する前処理工程を実施することで、ドーパミン誘導体との相互作用（水素結合やπ－π相互作用等）により、親水性又は疎水性の繊維の表面改質が可能である。特に、化学式２に示すような、水酸基を有するセルロース系繊維の一種であるコットン繊維は吸水性が高いため、ＰＤＡに浸漬する前処理工程を実施することが好ましい。ＰＤＡによる前処理により、コットン繊維は水酸基同士が水素結合し、表面を疎水性に改質することができ、疎水性のＳＷＣＮＴとの密着性を向上させることができる。

【0033】

【化2】

【0034】

【化3】

【0035】

ＰＥＴ繊維をＰＤＡに浸漬する前処理工程を実施した場合、ＰＥＴ繊維は多少吸水性が有るため、ドーパミン中に存在するベンゼン環との間でπ－π相互作用が働き、疎水性を向上させ、界面の密着性を向上させることができる。

【0036】

（溶媒除去工程）
溶媒除去工程は、導電性インク浸漬工程の後に、導電性インク２４が付着した合成繊維１０を乾燥し、非プロトン性溶媒２３を除去する溶媒除去工程である。上述の通り、合成繊維１０はガラス転移温度以上になると結晶部分の分子の動きも活発となり、結晶内部にも溶媒が浸透し結晶構造が崩れ、再結晶する際に結晶粒の分散が不安定となり物性低下を引き起こす可能性がある。そのため、溶媒除去工程の温度は合成繊維１０のガラス転移温度以下であることが好ましい。

【0037】

合成繊維１０に対する導電膜２０の密着性の観点から、溶媒除去工程は真空乾燥法を使用することが好ましい。例えば、非プロトン性溶媒２３にＤＭＦを使用し、合成繊維１０にＰＥＴ繊維を使用した場合、ＤＭＦの沸点は１５３℃であるため、ＰＥＴ繊維からＤＭＦを除去するためには１５０℃以上の乾燥条件が必要となる。しかしながら、ＰＥＴ繊維のガラス転移温度７０℃以上に加温するとＰＥＴ繊維の結晶組織にＤＭＦが侵入し、ＰＥＴ繊維の物性が低下してしまう。そのため、真空乾燥を採用し、７０℃以下の温度条件で溶媒除去を行うことが好ましい。そして、乾燥する際には、ＤＭＦにより膨潤したＰＥＴ繊維は元の状態に収縮し、この過程で界面の密着性をより強固にさせることができる。

【0038】

上述のように、本実施形態に係る導電繊維１の製造方法は、合成繊維１０と、合成繊維１０の表面に形成された、ＳＷＣＮＴ２５を含む導電膜２０と、を備える導電繊維１の製造方法である。導電繊維１の製造方法は、非プロトン性溶媒２３にＳＷＣＮＴ２５を分散させた導電性インク２４を、合成繊維１０に浸漬して付着させる導電性インク浸漬工程と、導電性インク浸漬工程の後に、導電性インク２４が付着した合成繊維１０を乾燥し、非プロトン性溶媒２３を除去する溶媒除去工程と、を有する。本実施形態に係る導電繊維１の製造方法によれば、合成繊維１０にカーボンナノチューブ導電膜を強固に付着させた導電繊維１の製造方法を提供することができる。

【0039】

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

【0040】

［実施例］
（導電性インク浸漬工程）
合成繊維には、いずれも帝人フロンティア（株）製のＰＥＴ繊維である、カルキュロ（登録商標）、ナノフロント（登録商標）、オクタ（登録商標）及びウェーブロン（登録商標）の４種類を使用した。いずれのＰＥＴ繊維も、吸汗速乾性などを付与する目的で、従来の丸形断面のＰＥＴ繊維とは異なり、繊維の断面形状や繊維径に次のような特徴がある。カルキュロは、深い溝を持った不定型断面形状の断面を有する。ナノフロントは、直径７００ｎｍの超極細繊維であり、通常の繊維の数１０倍の表面積を有する。オクタは、穴の空いた中空糸に８本の突起を放射線状に配列したタコ足型断面を有する。ウェーブロンは、４つの山扁平状の断面を有する。

【0041】

導電性インクの原料として、ＳＷＣＮＴである株式会社名城ナノカーボン製ｅＤＩＰＳ ＥＣ１．５（中心直径１～３ｎｍ）と、非プロトン性溶媒である分散剤無添加のＤＭＦとを用意した。超音波ホモジナイザーを用いて、ＳＷＣＮＴの含有量が０．１質量％になるように、ＤＭＦにＳＷＣＮＴを分散させて導電性インクを調製した。超音波ホモジナイザーの条件はパルス５秒サイクル、振幅制御２００Ｗとし、１時間処理した。

【0042】

ボールミルを使用して、導電性インクをＰＥＴ繊維に浸漬して付着させた。ボールミルの条件は、速度３５０ｒｐｍ、時間３０分とした。

【0043】

（溶媒除去工程）
導電性インクが付着したＰＥＴ繊維について、真空乾燥法によって約２６℃、約６時間乾燥させ、ＤＭＦを除去した。そして、ＰＥＴ繊維の表面にＳＷＣＮＴを含む導電膜が形成された導電繊維が得られた。

【0044】

ＰＥＴ繊維にカルキュロを使用した場合の、導電膜形成前を図４Ａ、導電膜形成後を図４Ｂ、ＰＥＴ繊維にナノフロントを使用した場合の、導電膜形成前を図５Ａ、導電膜形成後を図５Ｂとし、それぞれＳＥＭ写真を示す。

【0045】

図４Ｂに示すように、ＰＥＴ繊維１本ごとにＳＷＣＮＴが絡まって付着している状態が確認できた。ＳＷＣＮＴがＰＥＴ繊維に直接絡まっているため、界面の密着性がより強固になっている。これは、使用したＰＥＴ繊維が表面に深い溝を有する不定形断面形状繊維であり、軸方向にもランダムな単糸断面形状を有していることから、繊維間空隙が大きく、ＳＷＣＮＴと絡みやすくなっているものと考える。また、ＰＥＴ繊維間に空隙があることから、ＤＭＦがＰＥＴ繊維の内部まで染み込み易くなり、導電膜をＰＥＴ繊維全体に覆うことができ、良好な密着性が得られたと考える。

【0046】

一方、図５Ｂでは、凝集した状態のＰＥＴ繊維を覆う形で密に導電膜が積層されていることが確認できた。これは、使用したＰＥＴ繊維が直径７００ｎｍの超極細繊維であり、繊維の表面積が大きく、高い吸着性とグリップ性（高摩擦力）を有する表面特性となっており、繊維表面の微細な凹凸によるアンカー効果により、界面の密着性が向上しているものと推測される。

【0047】

このように、ＰＥＴ繊維の特徴的な断面形状を生かした、アンカー効果と接触面積拡大効果によって界面の密着性を向上させ、ＰＥＴ繊維とＳＷＣＮＴとがより絡み易くして、ＰＥＴ繊維に導電膜を強固に付着させることができた。

【0048】

図６Ａは、ＰＥＴ繊維（ウェーブロン、オクタ、カルキュロ、ナノフロント）を使用して作製した導電繊維を示す光学画像である。一方、図６Ｂは、自動車エアーバッグ展開用カバーとして一般的に使用されている丸形断面のＰＥＴ繊維（繊維径５０μｍ）を使用して、上記と同様に作製した導電繊維を示す光学画像である。図６Ａに示した導電繊維は、図６Ｂに示した導電繊維に比べてＰＥＴ繊維の繊維径が小さく、表面積が大きいため、導電膜がＰＥＴ繊維の全面に均一に積層されていることが分かった。

【0049】

（評価）
得られた導電繊維の試験サンプルについて、以下に示す方法により評価した。

【0050】

＜シート抵抗測定＞
導電繊維の導電膜のシート抵抗をＶａｎ ｄｅｒ Ｐａｕｗ法により測定した。図７に示すように、２端子間に電流電源を繋げたときの電流の大きさと、もう一方の２端子間の電位差による抵抗Ｒ_１、Ｒ_２を求め、抵抗Ｒ_１、Ｒ_２の比（Ｒ_１＞Ｒ_２）によって決まる補正係数ｆを数表より求める。そして、以下の数式（２）を解くことで、シート抵抗Ｒｓ（Ω）を算出した。
Ｒｓ＝（π／ｌｎ２）・（Ｒ_１＋Ｒ_２）／２・ｆ（Ｒ_１／Ｒ_２） （２）

【0051】

【表1】

【0052】

ＰＥＴ繊維（カルキュロ、ナノフロント、オクタ、ウェーブロン）を使用し、ボールミルによる導電性インクの浸漬を１回実施して作製した導電繊維について、シート抵抗の測定結果（ｎ＝５の平均値）を表１に示す。ＰＥＴ繊維にカルキュロを使用した場合に１０．８Ω／ｓｑ．と最も低い値を示し、良好な導電性を有することが分かった。なお、ＰＥＴ繊維にカルキュロを使用した場合のシート抵抗は、１回目１０．８Ω／ｓｑ．、２回目１１．８Ω／ｓｑ．、３回目８．４Ω／ｓｑ．、４回目１１．７Ω／ｓｑ．、５回目５．２Ω／ｓｑ．と、サンプル毎のバラツキが小さく、値が安定していた。これは、図４Ｂに示したように、ＰＥＴ繊維１本ごとにＳＷＣＮＴが絡まって付着しているため、表面の通電性が良く安定した特性が得られたものと思われる。

【0053】

＜電磁波シールド性＞
導電繊維の電磁波シールド性を評価した。具体的には図８に示すように、ベクトルネットワークアナライザ（ＶＮＡ）６０と導波管６３を同軸ケーブル６１で接続し、導波管６３の間に、シールド材６２として導電繊維を挟み込むことでシールド効果（ＳＥ）を測定した。以下の数式（３）から、シールド効果ＳＥ（ｄＢ）を算出することができ、ポート１からの入力波Ｅ_１、ポート２の出力波Ｅ_４の強度比より求めた。
ＳＥ＝２０・ｌｏｇ_１０（Ｅ_４／Ｅ_１） （３）

【0054】

ＰＥＴ繊維（カルキュロ）を使用し、ボールミルによる導電性インクの浸漬を４回繰り返し実施して作製した導電繊維（以下、４回浸漬品）について、シート抵抗及びシールド効果ＳＥを測定した。

【0055】

４回浸漬品のシート抵抗は２．６Ω／ｓｑ．であった。表１の通り、導電性インクの浸漬を１回実施して作製した導電繊維（カルキュロ）のシート抵抗は１０．８Ω／ｓｑ．であったのに対して、４回浸漬品ではさらにシート抵抗を低減することができた。

【0056】

一方、４回浸漬品に対して電磁波シールド性を測定した結果、シールド効果ＳＥは－３３ｄＢであった。一般的にシールド効果ＳＥは－２０ｄＢ以下が推奨されるため、４回浸漬品では良好なシールド効果が得られた。図４Ｂに示したように、導電繊維はＰＥＴ繊維１本ごとにＳＷＣＮＴが絡まって付着している。導電性インクの浸漬を４回実施したことで、ＰＥＴ繊維へのＳＷＣＮＴの付着量がさらに増加し、表面の通電性がさらに良くなり、安定した電磁波シールド効果を有する導電繊維が得られたものと思われる。

【0057】

以上、本実施形態を説明したが、本実施形態はこれらに限定されるものではなく、本実施形態の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。

【符号の説明】

【0058】

１ 導電繊維
１０ 合成繊維
１１ 結晶部分
１２ 非晶部分
２０ 導電膜
２３ 非プロトン性溶媒
２４ 導電性インク
２５ 単層カーボンナノチューブ（ＳＷＣＮＴ）
５０ ボールミル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】