CN111691030B - 导电纱线的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种导电纱线的制造方法,其包括以下步骤。提供异型断面纱线,其中所述异型断面纱线的表面具有沟槽。将所述异型断面纱线制成针织布。将所述针织布含浸于导电树脂溶液后,进行压吸步骤及干燥步骤,以形成导电针织布。将所述导电针织布解织,以形成导电纱线。所述导电纱线的制造方法的生产效率高且可制备出具有低电阻变异率的导电纱线。
Description
技术领域
本发明涉及一种纺织技术,尤其涉及一种导电纱线的制造方法。
背景技术
随着科技的发展,纺织品在日常生活中的应用开始由衣物穿着领域扩展至其他领域。人们对纺织品的要求不再局限于保暖的功能,纺织厂商及业者亦希望将纺织品与不同领域的技术结合,进而提高纺织品的附加价值,使得纺织品的应用更为灵活。
近年来,电子纺织品已成为全球物联网及随身数字照护时代的新宠。然而,目前的电子纤维或导电纱线多有导电性不足或电阻变异率过高的问题。此外,现有的真空溅镀银或化学镀银的方法,制程缓慢且容易因张力不均而断纱。因此,需要一种改良的导电纱线的制造方法。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种导电纱线的制造方法,生产效率高且可制备出具有低电阻变异率的导电纱线。
本发明提供一种导电纱线的制造方法,其包括以下步骤。提供异型断面纱线,其中所述异型断面纱线的表面具有沟槽。将所述异型断面纱线制成针织布。将所述针织布含浸于导电树脂溶液后,进行压吸步骤及干燥步骤,以形成导电针织布。将所述导电针织布解织,以形成导电纱线。
在本发明的一实施例中,上述异型断面纱线包括十字型断面纱线、一字型断面纱线、三叶型断面纱线或梅花型断面纱线。
在本发明的一实施例中,上述异型断面纱线的材质包括聚酯或尼龙。
在本发明的一实施例中,上述针织布包括单面平纹针织布。
在本发明的一实施例中,上述导电树脂溶液包括25重量份至45重量份的水性树脂分散液、50重量份至70重量份的导电材料以及1重量份至5重量份的具异氰酸酯(NCO)基团的架桥剂。
在本发明的一实施例中,上述水性树脂分散液包括水性聚氨酯树脂分散液或水性压克力树脂分散液,且所述导电材料包括纳米银粉、银线、银片或其组合。
在本发明的一实施例中,上述导电树脂溶液的黏度介于10,000cps至30,000cps之间。
在本发明的一实施例中,上述压吸步骤的施加压力介于2kg/cm2至4kg/cm2之间。
在本发明的一实施例中,上述导电纱线的线电阻的变异率为10%以下。
在本发明的一实施例中,还包括在将上述针织布含浸于导电树脂溶液之前,对异型断面纱线或针织布进行表面改质。
基于上述,本发明的导电纱线的制造方法的生产效率高,优于现有的真空溅镀银或化学镀银的方法。此外,本发明的方法所制备出的导电纱线具有良好的导电性以及低电阻变异率,满足使用者的需求。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂,下文特举实施例,并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1为根据本发明一实施例所示出的一种导电纱线的制备方法的流程图。
图2至图5为根据本发明各种实施例所示出的多种异型断面纱线的剖面示意图。
图6至图9为根据本发明各种实施例所示出的多种导电纱线的剖面示意图。
附图标号说明:
100、101、102、103、104、106:步骤
10a、10b、10c、10d:导电纱线
G:沟槽
R:导电树脂
Y:异型断面纱线
具体实施方式
图1为根据本发明一实施例所示出的一种导电纱线的制备方法的流程图。图2至图5为根据本发明各种实施例所示出的多种异型断面纱线的剖面示意图。图6至图9为根据本发明各种实施例所示出的多种导电纱线的剖面示意图。
首先,请参照图1,进行步骤100,提供异型断面纱线,其中异型断面纱线的表面具有沟槽。在一实施例中,异型断面纱线的材质包括聚酯或尼龙(nylon)。聚酯的成分可包括聚对苯二甲酸乙二酯(PET)。尼龙的成分可包括聚酰胺(PA)。在本发明中,异型断面纱线定义为纱线的剖面不为完整圆形的纱线。例如,图2中的异型断面纱线Y具有十字型断面,图3中的异型断面纱线Y具有一字型断面,图4中的异型断面纱线Y具有三叶型断面,而图5中的异型断面纱线Y则是具有梅花型断面。图2至图5中的异型断面纱线Y的表面均具有多个沟槽G。
本领域技术人员应了解,图2至图5所示出的异型断面纱线仅仅用于说明,并不用以限定本发明。换言之,其他形状的异型断面纱线(例如,具有C形断面的异型断面纱线)也是可行的,只要此种异型断面纱线具有沟槽,可以容纳后续形成的导电树脂。
接着,视情况进行步骤101,对异型断面纱线进行表面改质。表面改质步骤是使异型断面纱线的表面具有亲水性(例如具有氢氧(OH)基团),以加强后续形成的导电树脂与异型断面纱线之间的固着力。在一实施例中,可使用10%至20%的NaOH溶液,于70℃至80℃下进行表面改质步骤。
然后,进行步骤102,将异型断面纱线制成针织布。在一实施例中,针织布包括适合解织的针织布,例如单面平纹针织布。
继之,视情况进行步骤103,对针织布进行表面改质。表面改质步骤是使针织布中异型断面纱线的表面具有亲水性(例如具有OH基团),以加强后续形成的导电树脂与异型断面纱线之间的固着力。在一实施例中,可使用10%至20%的NaOH溶液,于70℃至80℃下进行表面改质步骤。
特别要说明的是,在本发明中,步骤101与步骤103是择一进行的,可以视需要选择合适的制程阶段对异型断面纱线进行亲水性改质步骤。
接着,进行步骤104,将针织布含浸于导电树脂溶液后,进行压吸步骤及干燥步骤,以形成导电针织布。
含浸步骤是为了使导电树脂通过架桥剂而固着于异型断面纱线的表面。在一实施例中,导电树脂溶液包括25重量份至45重量份的水性树脂分散液、50重量份至70重量份的导电材料以及1重量份至5重量份的具异氰酸酯(NCO)基团的架桥剂。导电树脂溶液又称为含浸液,且含浸步骤的含浸时间为1秒至10秒。在一实施例中,水性树脂分散液包括水性聚氨酯树脂分散液或水性压克力树脂分散液,且其中聚氨酯或压克力的固含量例如介于5wt%至20wt%之间。在一实施例中,导电材料包括纳米银粉、银线、银片或其组合。在一实施例中,导电树脂溶液中的银浓度(简称含银浓度)例如介于50wt%至70wt%之间。在一实施例中,导电树脂溶液的黏度(简称树脂黏度)介于10,000cps至30,000cps之间,例如12,000cps、15,000cps、18,000cps、20,000cps、25,000cps、28,000cps或上述数值之间的范围。在一实施例中,上述黏度是通过回转式黏度计所测量,其中回转式黏度计的型号为DV-II+Pro Viscometer,由美国Brookfield制造。
压吸步骤是为了去除多余的导电树脂,并且使导电树脂更佳地附着在用于形成针织布的异型断面纱线上。在一实施例中,压吸步骤的施加压力介于2kg/cm2至4kg/cm2之间,例如2.5kg/cm2、3kg/cm2、3.5kg/cm2或上述数值之间的范围。
干燥步骤是为了移除多余的溶剂。在一实施例中,干燥步骤是在温度80℃至150℃下进行5分钟至60分钟。
经上述的表面改质步骤、含浸步骤、压吸步骤、干燥步骤后,导电树脂会固着在异型断面纱线的沟槽中。更具体地说,表面改质步骤使异型断面纱线的表面产生OH基,可与导电树脂中的具NCO基团的架桥剂键结,以提高导电树脂与异型断面纱线之间的固着力。
然后,进行步骤106,将导电针织布解织,以形成导电纱线。至此,完成本发明的本质型导电纱线的制作。在此,本发明的“解织”是将上述针织布重新拆解为多根异型断面纱线的还原步骤。由于针织布在含浸导电树脂溶液后(如步骤104所述)已成为导电针织布,且其上的异型断面纱线亦附着有导电树脂而具有导电性,因此,在将导电针织布解织后,具有导电性的异性断面纱线可成为导电纱线。
例如,图6中的导电纱线10a包括异型断面纱线Y以及导电树脂R,异型断面纱线Y具有十字型断面,导电树脂R固着在异型断面纱线Y的表面的沟槽G中。图7中的导电纱线10b包括异型断面纱线Y以及导电树脂R,异型断面纱线Y具有一字型断面,导电树脂R不仅固着在异型断面纱线Y的表面的沟槽G中,更固着于沟槽G外的表面上。图8中的导电纱线10c包括异型断面纱线Y以及导电树脂R,异型断面纱线Y具有三叶型断面,导电树脂R固着在异型断面纱线Y的表面的沟槽G中。图9中的导电纱线10d包括异型断面纱线Y以及导电树脂R,异型断面纱线Y具有梅花型断面,导电树脂R固着在异型断面纱线Y的表面的沟槽G中。
本发明的方法可大幅提升导电纱线中导电树脂的附着性,故可使导电纱线具有好的导电特性及低的电阻变异度。在一实施例中,导电纱线的线电阻的变异率或变异系数(CV)为10%以下。线电阻的变异率定义为多个(例如100个或以上)电阻数据的标准差除以平均数的百分比值。
以下,将列举多个实验例与比较例以验证本发明的功效。
<导电纱线的线电阻的变异率测试>
首先,参照表一的实施例1的参数,提供具有沟槽的异型断面纱线,其纤维态样及规格为聚酯十字纱75d/48f。接着,将异型断面纱线制成针织布,其织物规格(基重)为80g/m2。然后,将针织布含浸于导电树脂溶液,进行压吸步骤及干燥步骤,以形成导电针织布。含浸步骤的导电树脂溶液包括35重量份的水性树脂分散液、60重量份的导电材料以及5重量份的架桥剂,其中水性树脂分散液为水性聚氨酯树脂(型号9080,长兴公司提供),导电材料为银粉(伊必艾公司提供),且架桥剂为异氰酸盐架桥剂(型号CA100,拜耳公司提供)。含浸步骤的含银浓度为60wt%,树脂黏度为28,000cps,含浸时间为10秒。含浸量定义为含浸后与含浸前的织物重量差除以含浸前的织物重量。压吸步骤的压吸压力为3kg/cm2。干燥步骤是在温度100℃下进行5分钟。继之,将导电针织布解织,以形成实施例1的导电纱线。然后,对实施例1的导电纱线进行线电阻测量并计算变异率。
依据表一的参数以及实施例1的实验步骤,可制作出实施例2~5以及比较例1的导电纱线。然后,对实施例2~5以及比较例1的导电纱线进行线电阻测量并计算变异率。
表一
由表一可得知,本发明的压吸压力较佳落在2kg/cm2至4kg/cm2之间,可使导电纱线的线电阻的变异率控制在10%以下。当压吸压力过低,会使得导电树脂溶液残留在导电针织布上,而使得无法顺利对导电针织布进行解织。当压吸压力过高,会使得导电纱线的线电阻过高,且导电树脂在导电纱线上分布不均而使得变异率高达12%。此外,根据实验例1~5的结果,不管是聚酯导电纱线或尼龙导电纱线、十字型断面或一字型断面,所制备出的导电纱线均具有良好的导电性以及低的电阻变异率。
<导电纱线的超音波震荡测试和水洗测试>
将实验例2的聚酯导电纱线进行超音波震荡测试和水洗测试,其中超音波震荡测试是使用超音波洗净机(型号 Ultrasonic Cleaner DC200H,德记仪器提供)来进行,而水洗标准为CNS 15140(8B柔洗),其结果如表二所示。
表二
股数 | 单股 | 双股合捻 |
线电阻 | 96 | 45 |
超音波震荡0.5小时后的线电阻 | 98 | 48 |
超音波震荡1小时后的线电阻 | 105 | 49 |
水洗5次后的线电阻 | 101 | 50 |
水洗10次后的线电阻 | 116 | 53 |
水洗20次后的线电阻 | 126 | 64 |
由表二可得知,实验例2的聚酯导电纱线经超音波震荡测试和水洗测试后,其线电阻的差异不大,代表导电树脂与异型断面纱线之间的固着力优异,导电树脂不会因为超音波震荡或水洗而脱附异型断面纱线的表面。
将实验例4的尼龙导电纱线进行水洗测试,其中水洗标准为CNS 15140(8B柔洗),其结果如表三所示。
表三
股数 | 单股 | 双股合捻 |
线电阻 | 97 | 46 |
水洗5次后的线电阻 | 103 | 48 |
水洗10次后的线电阻 | 112 | 52 |
由表三可得知,实验例4的尼龙导电纱线经水洗测试后,其线电阻的差异不大,代表导电树脂与异型断面纱线之间的固着力优异,导电树脂不会因为水洗而脱附异型断面纱线的表面。
此外,本发明的导电纱线依据CNS 1494L3027测试耐洗牢度,其变褪色4级、染污4~5级。本发明的导电纱线依据CNS 1496L3029测试耐汗牢度,其酸性变褪色4~5级、染污4~5级;碱性变褪色4~5级、染污4~5级。本发明的导电纱线依据CNS 1499L3032测试耐磨擦牢度,干磨擦牢度4~5级、湿磨擦牢度3级。
综上所述,本发明的导电纱线的制造方法的生产效率高,优于现有的真空溅镀银或化学镀银的方法。此外,本发明的方法所制备出的导电纱线具有良好的导电性以及低电阻变异率,满足使用者的需求。此外,本发明的导电纱线耐水洗、耐汗及耐摩擦,相当具有市场竞争力。
虽然本发明已以实施例揭示如上,然其并非用以限定本发明,任何所属技术领域中技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作些许的更改与润饰,故本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。
Claims (6)
1.一种导电纱线的制造方法,其特征在于,包括:
提供异型断面纱线,其中所述异型断面纱线的表面具有沟槽;
将所述异型断面纱线制成针织布;
将所述针织布含浸于导电树脂溶液后,进行压吸步骤及干燥步骤,以形成导电针织布;以及
将所述导电针织布解织,以形成导电纱线;
其中所述导电树脂溶液包括:
25重量份至45重量份的水性树脂分散液;
50重量份至70重量份的导电材料;以及
1重量份至5重量份的具异氰酸酯基团的架桥剂,其中所述水性树脂分散液包括水性聚氨酯树脂分散液或水性压克力树脂分散液,所述导电材料包括纳米银粉、银线、银片或其组合,且所述导电树脂溶液的黏度介于10,000cps至30,000cps之间,以及其中所述压吸步骤的施加压力介于2kg/cm2至4kg/cm2之间。
2.根据权利要求1所述的导电纱线的制造方法,其中所述异型断面纱线包括十字型断面纱线、一字型断面纱线、三叶型断面纱线或梅花型断面纱线。
3.根据权利要求1所述的导电纱线的制造方法,其中所述异型断面纱线的材质包括聚酯或尼龙。
4.根据权利要求1所述的导电纱线的制造方法,其中所述针织布包括单面平纹针织布。
5.根据权利要求1所述的导电纱线的制造方法,其中所述导电纱线的线电阻的变异率为10%以下。
6.根据权利要求1所述的导电纱线的制造方法,还包括在将所述针织布含浸于所述导电树脂溶液之前,对所述异型断面纱线或所述针织布进行表面改质。
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