特許 7286140 樹脂構造体及び樹脂構造体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-26

(45)【発行日】2023-06-05

(54)【発明の名称】樹脂構造体及び樹脂構造体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C08J 7/04 20200101AFI20230529BHJP

   D06M 11/74 20060101ALI20230529BHJP

   D06M 11/83 20060101ALI20230529BHJP

   C23C 18/42 20060101ALI20230529BHJP

【ＦＩ】

C08J7/04 Z CFG

D06M11/74

D06M11/83

C23C18/42

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019049831

(22)【出願日】2019-03-18

(65)【公開番号】P2019167529

(43)【公開日】2019-10-03

【審査請求日】2022-02-28

(31)【優先権主張番号】P 2018075054

(32)【優先日】2018-03-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】593021286

【氏名又は名称】ミツフジ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】三寺 秀幸

(72)【発明者】

【氏名】木内 智

【審査官】加賀 直人

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１０１４０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１９２７０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０８Ｊ ７／０４

Ｄ０６Ｍ １１／７４

Ｄ０６Ｍ １１／８３

Ｃ２３Ｃ １８／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

酸性官能基を修飾されたカーボンナノチューブを分散した分散液を用い、ポリイミド合成樹脂またはポリアミド合成樹脂を酸性浴してカーボンナノチューブを結合させた合成樹脂は、少なくとも表面の一部が銀で被覆されている樹脂構造体。

【請求項2】

前記酸性官能基は、カルボキシル基、水酸基、スルホン酸のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の樹脂構造体。

【請求項3】

カーボンナノチューブを結合させた合成樹脂を製造する方法であって、
酸性官能基を修飾されたカーボンナノチューブを分散した分散液を得るステップと、
前記分散液へ、ポリイミド合成樹脂またはポリアミド合成樹脂を浸すステップと、
前記ポリイミド合成樹脂または前記ポリアミド合成樹脂を前記分散液へ浸した後に酸性浴して、カーボンナノチューブを結合させた合成樹脂を製造するステップと、
前記カーボンナノチューブを結合させた合成樹脂に対し、少なくとも表面の一部を銀で被覆するステップと、
を有する樹脂構造体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、カーボンナノチューブを結合させた合成樹脂と、この合成樹脂に銀メッキを施した樹脂構造体に関する。

【背景技術】

【0002】

従来技術として、繊維にカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を結合させた繊維が知られている。この繊維は、ＣＮＴを水に分散したＣＮＴ分散液を用い、染め物の技術を使ってＣＮＴを繊維へ結合させて得られる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１１－４７０９６号公報

【文献】特開２０１１－５８１５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、ＣＮＴは疎水性なので、ポリイミド合成繊維またはポリアミド合成繊維と結合しにくい、という課題がある。

【0005】

本発明の目的の１つは、ポリイミド合成樹脂またはポリアミド合成樹脂へ、従来手法と比べて容易にＣＮＴを結合させた合成樹脂を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、本発明の一態様は、酸性官能基を修飾されたカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を分散した分散液を用い、ポリイミド合成樹脂またはポリアミド合成樹脂を酸性浴してＣＮＴを結合させた合成樹脂である。

【0007】

本発明の別の一態様は、前記カーボンナノチューブを結合させた合成樹脂は、少なくとも表面の一部が導電性物質で被覆されている樹脂構造体である。

【発明の効果】

【0008】

本発明は、ポリイミド合成樹脂またはポリアミド合成樹脂へ、従来手法と比べて容易にＣＮＴを結合させて得られる合成樹脂を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】ナイロンを酸性浴し、ＣＮＴを結合させた合成繊維である。

【図2】ＣＮＴを結合させたナイロンへ、銀メッキを施した繊維構造体である。

【図3】ＣＮＴを結合させたナイロン、およびこのナイロンに銀メッキを施した繊維構造体を作成する手順である。

【図4】試験結果で得られた抵抗率（Ω／ｃｍ）を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図１は合成繊維１０であり、ナイロン１１にカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）１２を結合させて得られる２層の構成からなる。なお、繊維は樹脂の一形態である。樹脂の形態としては、たとえば繊維、板がある。この発明の実施形態では、樹脂の一形態として繊維を例にとって説明する。

【0011】

ＣＮＴ１２は疎水性なので、ナイロン１１と結合するのは難しい。この問題を解決するため、本実施形態の合成繊維１０は、ナイロン１１を、カルボキシル基（ＣＯＯＨ）で修飾されたＣＮＴ１２を水に分散した不図示のＣＮＴ分散液へ浸し、染色する。染色するとは、この場合、酸性浴を行うことである。ＣＮＴ１２は酸性官能基であるカルボキシル基で修飾されているので、ナイロン１１をＣＮＴ分散液へ入れ、酸性浴することで、ＣＮＴ１２とナイロン１１は結合する。染色は、硫酸・ギ酸・酢酸等を用いた酸性浴を行う。

【0012】

ＣＮＴ１２はカルボキシル基を持ち親水性を有するので、水へ均一に分散しやすく、この結果、ＣＮＴ１２はナイロン１１へ均一に結合しやすい。ＣＮＴ１２はカルボキシル基を有するので、ＮＨ２を持つナイロン１１と化学結合しやすい。この結果、ナイロン１１は、従来技術に比べて容易にＣＮＴ１２と結合できる。

【0013】

ナイロン１１は、ＣＮＴ１２が有するカルボキシル基と結合するＮＨ_２を持っていればよく、ポリイミド合成繊維やポリアミド合成繊維を適用できる。

【0014】

ＣＮＴ１２は、ＮＨ_２と反応する極性基で修飾されていればよく、酸性官能基で修飾されればよい。酸性官能基は、カルボキシル基、水酸基、スルホン酸のいずれかだと好ましい。本実施形態では、合成繊維１０へ銀メッキすることを予定しているので、硫化銀が生じるスルホン酸を使う可能性は小さい。だが、合成繊維１０へ他の導電性物質を被覆するなら、スルホン酸を使ってもよい。水酸基は出願時点において、他の酸性官能基と比べて価格が高いため使う可能性は小さいが、価格が下がった場合は使う可能性が出てくる。以上より、本実施形態では、カルボキシル基を使っている。

【0015】

図２は繊維構造体３０であり、図１の合成繊維１０の少なくとも表面の一部が導電性物質３３で被覆されており、３層の構成からなる。合成繊維１０の表面すべてが導電性物質３３で被覆されていてもよい。符号３１はナイロンであり、ポリイミド合成繊維やポリアミド合成繊維を適用できる。符号３２はカルボキシル基で修飾されたＣＮＴである。ＣＮＴ３２を修飾する物質は酸性官能基であればよく、カルボキシル基、水酸基、スルホン酸のいずれかだと好ましい。

【0016】

導電性物質３３は、銀、ニッケル、銅、金などの金属を挙げられるが、導電性を有する物質であればよく、金属に限定されない。銀は導電性に優れ、電磁波シールド、抗菌、防臭、保温、断熱、制電といった効果を有するため、銀を被覆した繊維構造体３０は、様々な製品へ幅広く適用できる。導電性物質３３を合成繊維１０へ被覆する手法の一例として、メッキがある。

【0017】

図２の実施形態で得られる繊維構造体３０は、本特許出願人が保有する、ナイロンへ銀メッキした製品：ＡＧｐｏｓｓ（登録商標）に対して、以下の技術的優位性を持つ。

【0018】

（１）物理的な耐久性が高まる。
ＡＧｐｏｓｓは、表面が滑らかなナイロンへ銀メッキするため、銀が剥がれる恐れが高まる。一方、繊維構造体３０は、表面が滑らかではないＣＮＴを有する合成繊維１０に銀メッキするため、銀とＣＮＴが結合する表面積が大きくなる。この結果、繊維構造体３０において銀メッキが結合する強度は、ＡＧｐｏｓｓより大きくなる。合成繊維１０は、ＣＮＴ層を持つので、メッキしやすい下地を有するといえる。

【0019】

（２）化学的な安定性が高まる。
ＡＧｐｏｓｓは、ナイロン層と銀層の２層から構成される。一方、繊維構造体３０は、ナイロン層・ＣＮＴ層・銀層の３層から構成される。繊維構造体３０は、もっとも外側の銀層が有する電荷が、内側のＣＮＴ層へ引き寄せられる。このため、繊維構造体３０のもっとも外側に位置する銀層は化学的な活性度が弱まり、ＡＧｐｏｓｓと比べて化学的な安定性が高くなる。

【0020】

（３）安定した導電性を得られる。
ＡＧｐｏｓｓは、ナイロン層と銀層の２層から構成される。ＡＧｐｏｓｓの場合は、銀層に欠陥が生じたらこの部分の導電性が落ち、導電性が不安定になる。一方、繊維構造体３０は、ナイロン層・ＣＮＴ層・銀層の３層から構成される。繊維構造体３０は、もっとも外側の銀層に欠陥が生じても、下層のＣＮＴ層が導電性を有するため、ＡＧｐｏｓｓと比べて安定した導電性を得やすい。

【0021】

（４）銀の使用量を減らせる。
繊維構造体３０は、ナイロン層・ＣＮＴ層・銀層の３層から構成される。繊維構造体３０は、ＣＮＴ層が導電性を持つ。下層のＣＮＴ層が導電性を持つ分だけ、繊維構造体３０の銀層を薄くでき、すなわち銀の使用量を減らせるため、ＡＧｐｏｓｓと比べて所定の導電性を確保するのに必要な銀の使用量を減らせる。

【0022】

図３は、ＣＮＴを結合させたナイロン、およびこのナイロンに銀メッキを施した繊維構造体を作成する手順である。

【0023】

ステップＳ１～ステップＳ４は、ＣＮＴを結合させた合成繊維を製造する工程である。

【0024】

ステップＳ１は、カルボキシル基を修飾されたＣＮＴを、水で分散した分散液を得る工程である。カルボキシル基を修飾されたＣＮＴは、ＳＩＧＭＡ－ＡＲＤＬＩＣＨ社の製品番号：７５５１２５-１Ｇを使った。カルボキシル基のかわりに、スルホン酸や水酸基といった酸性官能基を使うことができる。

【0025】

ステップＳ２は、ナイロンを、ステップＳ１で得た分散液へ浸す工程である。ステップＳ２では、ナイロンを用いたが、ポリイミド合成繊維やポリアミド合成繊維を代わりに用いることができる。

【0026】

ステップＳ３は、ステップＳ２で得た、ナイロンを浸した分散液へ、硫酸・ギ酸・酢酸等を投入し、酸性浴を行う工程である。

【0027】

ステップＳ４は、ステップＳ３で得た生産物であり、ＣＮＴを結合させた合成繊維を得る工程である。

【0028】

ステップＳ５は、ステップＳ４で得た合成繊維に銀メッキを施し、繊維構造体を得る工程である。銀メッキを施す方法としては、無電解メッキ法を適用できる。

【0029】

図４は、試験結果で得られた抵抗率（Ω／ｃｍ）を示す図である。被検体としては、３種類の繊維構造体３０と、比較用に１種類の合成繊維とを用いた。３種類の繊維構造体３０は、３回連続して作製したものであり、個体差を見るために３種類用意した。ここでは、繊維構造体３０（１）、（２）、（３）として区別する。

【0030】

試験方法は、ＩＳＯで定義されている５つの試験方法と、ＪＩＳで定義されている摩耗強さ試験であるＪＩＳ Ｌ １０９６ Ｅ法（マーチンデール）を５０回、１００回、２００回、５００回、１０００回、２０００回、５０００回、１００００回、２００００回の９種類の回数で行った。

【0031】

なお、ＩＳＯ試験において斜線を引いてあるところは、試験を行わなかったことを示す。また、ＪＩＳ試験における空欄も試験を行わなかったことを示す。

【0032】

ＪＩＳ試験の結果、繊維構造体３０（１）、（２）、（３）は、繊維構造体３０（２）の塩素漂白試験を除いて比較用合成繊維に比べて抵抗率の変化が少ないことが分かった。

【0033】

また、ＩＳＯ試験の結果、繊維構造体３０（１）、（２）、（３）は、繊維構造体３０（２）の塩素漂白試験を除いて、比較用合成繊維に比べて抵抗率の変化（増大）が少ないことが分かった。

【0034】

ＪＩＳ試験では、主に化学的性質を長期にわたって保持できることが確認でき、ＩＳＯ試験では、主に物理的性質を長期にわたって保持できることが確認できた。

【0035】

以上より、ＣＮＴの下地を施した繊維構造体３０の効果を確認することができた。

【0036】

以上、本発明の例示的な実施の形態のカーボンナノチューブを結合させた合成樹脂、この合成樹脂に銀メッキを施した樹脂構造体について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

【符号の説明】

【0037】

１０ 合成繊維
１１ ナイロン
１２ ＣＮＴ
３０ 繊維構造体
３１ ナイロン
３２ ＣＮＴ
３３ 導電性物質

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】