JP2008179923A

JP2008179923A - 導電性繊維の製造方法

Info

Publication number: JP2008179923A
Application number: JP2007015935A
Authority: JP
Inventors: Seigo Momose; 成悟百瀬
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2007-01-26
Filing date: 2007-01-26
Publication date: 2008-08-07

Abstract

【課題】導電性繊維を簡単に製造することができる導電性繊維の製造方法を提供する。
【解決手段】ガラス繊維２を貯留槽１１内の透明導電性材料液Ｌに浸ける。ガラス繊維２
を透明導電性材料液Ｌに浸けることにより、ガラス繊維２の表面に透明導電性材料液Ｌが
塗布される。透明導電性材料液Ｌが塗布されたガラス繊維２を、焼成炉１２に入れて焼成
する。焼成は大気圧状態で加熱温度が２００℃〜３００℃の範囲で３０分間焼成する。こ
れにより、インジウム‐スズの合金からなる導電性微粒子は焼結体となる。導電性微粒子
は、互いに溶着するとともに酸化されてポーラス構造の焼結ＩＴＯ膜となり、ガラス繊維
２の表面を被覆する。焼結ＩＴＯ膜が表面に被覆されたガラス繊維２は、透明導電性繊維
１となる。透明導電性繊維１は、織機等で透明で導電性のある織布となる。焼結ＩＴＯ膜
は、紫外線を吸収し透過させないことから、織布は紫外線をカットする織布となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、導電性繊維の製造方法に関する。

導電性繊維は、静電障害防止、電磁波遮蔽等に各種用途に使用されている。導電性繊維
は、炭素繊維又は金属繊維の表面を金属膜で被覆したものが一般的であるが、近年、透明
性を有する導電性繊維が注目されている。

透明導電性繊維は、特許文献１において、ガラス繊維に、金属酸化物の前駆体の溶液を
塗布し、そのガラス繊維に塗布した前駆体の溶液に対してレーザー照射を行って、ガラス
繊維の表面に金属酸化被膜を形成することによって製造される。また、特許文献１では、
そのガラス繊維に塗布した前駆体の溶液に対して、窒素雰囲気中で、９００Ｗの低圧水銀
灯を照射しながら４５０℃に加熱し２時間焼成し、さらに、２５０℃窒素雰囲気中で１時
間アニールして、ガラス繊維の表面にＩＴＯ薄膜を形成することによって透明の導電性繊
維の製造方法が提案されている。
特開平１１−１０７１６０号公報

ところで、上記した前者のレーザを照射して透明導電性繊維の製造方法においては、高
価な炭酸ガスレーザを使用することと、レーザ照射の際の高度な焦点制御を必要すること
から、製造コストが高くなっていた。

また、後者の透明導電性繊維の製造方法においても、同様に、窒素雰囲気中で４５０℃
といった、高い温度での焼成等を行っていることから、製造装置の大型でかつ複雑となり
、製造コストが高くなる問題を有していた。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、導電性繊維を
簡単に製造することができる導電性繊維の製造方法を提供することにある。

本発明の導電性繊維の製造方法は、導電性繊維の製造方法であって、コーティング剤に
てコーティングされた導電性微粒子を分散させた導電性材料液を、耐熱性繊維に塗布し、
該導電性材料液が塗布された耐熱性繊維を焼成し、該耐熱性繊維の表面に焼結金属膜を形
成して導電性繊維を製造した。

本発明の導電性繊維の製造方法によれば、導電性材料液を塗布した耐熱性繊維を焼成す
ると、分散媒が蒸発し液状体中の導電性微粒子は、焼結して耐熱性繊維の表面に焼結導電
膜を形成する。従って、耐熱性繊維に塗布し焼成するだけで、簡単に導電性繊維を製造す
ることができる。

この導電性繊維の製造方法において、前記耐熱性繊維はガラス繊維である。
これによれば、ガラス繊維の表面に、簡単に、焼結導電膜を形成することができる。
この導電性繊維の製造方法において、前記導電性微粒子は、インジウムとスズの合金微
粒子である。

これによれば、耐熱性繊維に塗布されたインジウムとスズの合金微粒子を含む導電性材
料液は、焼成することによって、合金微粒子が焼結するとともに酸化して、耐熱性繊維の
表面に焼結ＩＴＯ膜が形成される。従って、耐熱性繊維に塗布し焼成するだけで、簡単に
透明の導電性繊維を製造することができる。

この導電性繊維の製造方法において、前記導電性材料液を塗布した耐熱性繊維は、大気
圧状態で、２００℃〜３００℃の範囲で焼成する。
これによれば、２００℃〜３００℃の範囲の低い温度で導電性膜を形成でき、繊維を損
傷させることがない。

この導電性繊維の製造方法において、前記導電性材料液を塗布した耐熱性繊維は、低圧
状態で乾燥した後に、大気圧状態で、２００℃〜３００℃の範囲で焼成する。
これによれば、前段階で、低圧状態で乾燥を行いことから、次の焼成が効率良く行うこ
とができる。

以下、発明を具体化した透明導電性繊維の一実施形態を図面に従って説明する。
まず、図１は、ガラス繊維にＩＴＯ膜が被覆された状態を示す模式図であって、透明導
電性繊維１は、耐熱性繊維としてのガラス繊維２の表面に焼結ＩＴＯ膜（酸化インジウム
スズ膜）３が被覆されている。

ガラス繊維２の表面に被覆された焼結ＩＴＯ膜３は、図２に示すように、ポーラス構造
になっている。焼結ＩＴＯ膜３は、透明の導電性薄膜であるとともに紫外線及び赤外線を
吸収する。

次に、上記透明導電性繊維１の製造方法を図３に従って説明する。
ガラス繊維２を、貯留槽１１に貯留されている透明導電性材料液Ｌに浸ける。ガラス繊
維２を透明導電性材料液Ｌに浸けることによって、ガラス繊維２の表面に、透明導電性材
料液Ｌが塗布される。

透明導電性材料液Ｌは、本実施形態では、粒径が数ｎｍのインジウムとスズの合金（イ
ンジウム‐スズ合金）よりなる導電性微粒子を分散媒に分散させた分散系金属インクであ
る。このインジウム‐スズの合金よりなる導電性微粒子は、凝集しないようにコーティン
グ剤にてマイクロカプセル化されている。

分散媒としては、上記の導電性微粒子を分散できるもので凝集を起こさないものであれ
ば特に限定されない。例えば、水の他に、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタ
ノールなどのアルコール類、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、デカン、ドデカン、テトラデ
カン、トルエン、キシレン、シメン、デュレン、インデン、ジペンテン、テトラヒドロナ
フタレン、デカヒドロナフタレン、シクロヘキシルベンゼンなどの炭化水素系化合物、ま
たエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレ
ングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレ
ングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、１，２−
ジメトキシエタン、ビス（２−メトキシエチル）エーテル、ｐ−ジオキサンなどのエーテ
ル系化合物、さらにプロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、Ｎ−メチル−２−ピ
ロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノンなどの極性
化合物を例示できる。これらのうち、導電性微粒子の分散性と分散液の安定性、また液滴
吐出法（インクジェット法）への適用の容易さの点で、水、アルコール類、炭化水素系化
合物、エーテル系化合物が好ましく、より好ましい分散媒としては、水、炭化水素系化合
物を挙げることができる。

次に、透明導電性材料液Ｌが塗布されたガラス繊維２を、焼成炉１２に入れて焼成する
。焼成は、大気圧状態で加熱温度が２００℃〜３００℃の範囲で３０分間焼成する。
これによって、インジウム‐スズの合金からなる導電性微粒子は焼結体となる。即ち、
導電性微粒子は、コーティング剤が剥がされ互いに融着するとともに、酸化されてポーラ
ス構造の焼結ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）膜３となって、ガラス繊維２の表面を被覆す
る。焼結ＩＴＯ膜３が表面に被覆されたガラス繊維２は、透明導電性繊維１となる。

このように製造された透明導電性繊維１は、織機等を使って織布となる。従って、透明
で導電性のある織布となる。しかも、焼結ＩＴＯ膜３は、紫外線及び赤外線を吸収し透過
させないことから、織布は、紫外線をカットする織布となる。

従って、上記織布は、静電気防止用の布や、紫外線防止用のアームカバーに加工するこ
とができる。
次に、上記のように構成した実施形態の効果を以下に記載する。

（１）上記実施形態によれば、透明導電性材料液Ｌを塗布した耐熱性繊維を大気状態で
焼成すると、分散媒が蒸発し液状体中の導電性微粒子は、焼結して、耐熱性繊維の表面に
焼結ＩＴＯ膜が形成される。従って、耐熱性繊維に塗布し焼成するだけで、簡単に透明導
電性繊維を製造することができる。また、大気状態で焼成するため、さらに、簡単に透明
導電性繊維を製造することができる。しかも、焼結ＩＴＯ膜は、紫外線及び赤外線を吸収
し、可視光線を透過するため、該繊維の織布は、紫外線防止や赤外線防止のための布製品
を製作することができる。

（２）上記実施形態によれば、透明導電性材料液Ｌが塗布されたガラス繊維２を２００
℃〜３００℃という低い温度で焼成して、ガラス繊維２の表面にポーラス構造の焼結ＩＴ
Ｏを被覆した。従って、２００℃〜３００℃という低い温度で、簡単に製造することがで
きるとともに、ガラス繊維２を損傷させることなく透明導電性膜を形成することができる
。

（３）上記実施形態では、大気状態であって２００℃〜３００℃という低い温度での焼
成であるため、焼成のための装置も大がかりにならず、小型でシンプルにすることができ
る。しかも、２００℃〜３００℃という低い温度で３０分の焼成で製造することができる
ことから、生産効率の良くコストダウンを図ることができる。

尚、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○上記実施形態では、透明導電性材料液Ｌが塗布されたガラス繊維２を、大気圧状態で
加熱温度が２００℃〜３００℃の範囲で焼成するようにしたが、この焼成の前段階で、該
ガラス繊維２を減圧室に入れて、低圧状態で透明導電性材料液Ｌを乾燥した後に、大気圧
状態で２００℃〜３００℃の範囲で焼成するようにしてもよい。前段階で、乾燥を行いこ
とから、最適な焼成が効率良く行うことができる。この前段階の乾燥時においても、合わ
せて焼成を行うようにしてもよい。

○上記実施形態では、焼成は３０分間焼成したが、焼結ＩＴＯ膜３が形成されるならば
、その焼成時間は特に限定されるものではなく、適宜変更して実施してもよい。
○上記実施形態では、ガラス繊維２を、貯留槽１１の透明導電性材料液Ｌに浸けるよう
にしたが、ガラス繊維２の織布を、貯留槽１１の透明導電性材料液Ｌに浸け、透明導電性
材料液Ｌが塗布されたガラス繊維２の織布を、焼成炉１２に入れて焼成するようにして実
施してもよい。

また、織布に透明導電性材料液Ｌを塗布する方法として、液滴吐出装置で液滴を吐出さ
せて塗布したり、ディスペンサーで塗布してもよい。
○上記実施形態では、耐熱性繊維をガラス繊維２で実施したが、焼成時の加熱温度であ
る２００℃〜３００℃の耐える繊維ならば、例えば樹脂繊維等、適宜変更して実施しても
よい。

○上記実施形態では、ガラス繊維２に塗布する透明導電性材料液Ｌは、粒径が数ｎｍの
インジウム‐スズ合金よりなる導電性微粒子を分散媒に分散させた分散系金属インクであ
る。これに限定されるものではなく、導電性微粒子としてインジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓ
ｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、アンチモン（Ｓｂ）、アルミニウム（Ａｌ
）、フッ素（Ｆ）、及びマグネシウム（Ｍｇ）から選ばれる１種以上の元素を含むものを
用いることができる。導電性微粒子の具体的構成材料としては、Ｉｎ‐Ｓｎ合金の他に、
スズ‐アンチモン合金、フッ素‐スズ合金、亜鉛‐アルミニウム合金、ガリウム−スズ合
金、あるいは、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｎ等からなる導電性微粒子を例示することができる。これ
ら導電性微粒子の粒径は、１ｎｍ〜５０ｎｍ程度であることが好ましい。この場合にも、
ガラス繊維２に塗布し焼成するだけで、簡単に透明導電性繊維を製造することができる。

さらに、ガラス繊維２に塗布する透明導電性材料液Ｌに代えて、透明でない導電性材料
液を塗布して、焼結金属膜を被服した導電性繊維を形成してもよい。この場合にも、ガラ
ス繊維２に塗布し焼成するだけで、簡単に導電性繊維を製造することができる。

この場合の導電性材料液は、例えば粒径が数ｎｍの機能材料としての金属微粒子を分散
媒に分散させた分散系金属インクを用いることができる。金属微粒子としては、例えば、
金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、パラジウム（Ｐｄ）、マ
ンガン（Ｍｎ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、及びニッケル（Ｎｉ）などの材料
の他、これらの酸化物、並びに超電導体の微粒子などが用いられる。金属微粒子の粒径は
１ｎｍ以上０．１μｍ以下であることが好ましい。

分散媒としては、上記の金属微粒子を分散できるもので凝集を起こさないものであれば
特に限定されない。例えば水系溶媒のほか、メタノール、エタノール、プロパノール、ブ
タノールなどのアルコール類、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、デカン、ドデカン、テトラ
デカン、トルエン、キシレン、シメン、デュレン、インデン、ジペンテン、テトラヒドロ
ナフタレン、デカヒドロナフタレン、シクロヘキシルベンゼンなどの炭化水素系化合物、
またエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、グリセリン
、1，３−プロパンジオールなどのポリオール類、ポリエチレングリコール、エチレング
リコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコール
メチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコール
ジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、１，２−ジメトキシエ
タン、ビス（２−メトキシエチル）エーテル、ｐ−ジオキサンなどのエーテル系化合物、
さらにプロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジ
メチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノン、乳酸エチルなどの極性
化合物を例示できる。これらのうち、微粒子の分散性と分散液の安定性、点で、水、アル
コール類、炭化水素系化合物、エーテル系化合物が好ましく、より好ましい分散媒として
は、水、炭化水素系化合物を挙げることができる。

ガラス繊維に燒結ＩＴＯ膜が被覆された状態を示す模式図。燒結ＩＴＯ膜の構造を説明するための模式図。透明導電性繊維の製造工程を説明する製造工程図。

符号の説明

１…導電性繊維、２…ガラス繊維、３…燒結ＩＴＯ膜、１１…貯留槽、１２…焼成炉、
Ｌ…透明導電性材料液。

Claims

導電性繊維の製造方法であって、
コーティング剤にてコーティングされた導電性微粒子を分散させた導電性材料液を、耐
熱性繊維に塗布し、該導電性材料液が塗布された耐熱性繊維を焼成し、該耐熱性繊維の表
面に焼結金属膜を形成して導電性繊維を製造したことを特徴とする導電性繊維の製造方法
。
請求項１に記載の導電性繊維の製造方法において、
前記耐熱性繊維は、ガラス繊維であることを特徴とする導電性繊維の製造方法。
請求項１又は２に記載の導電性繊維の製造方法において、
前記導電性微粒子は、インジウムとスズの合金微粒子であることを特徴とする導電性繊
維の製造方法。
請求項１〜３のいずれか１に記載の導電性繊維の製造方法において、
前記導電性材料液を塗布した耐熱性繊維は、大気圧状態で、２００℃〜３００℃の範囲
で焼成することを特徴とする導電性繊維の製造方法。
請求項４に記載の導電性繊維の製造方法において、
前記導電性材料液を塗布した耐熱性繊維は、低圧状態で乾燥した後に、大気圧状態で、
２００℃〜３００℃の範囲で焼成することを特徴とする導電性繊維の製造方法。