JP2010021736A

JP2010021736A - 通信用シート構造体

Info

Publication number: JP2010021736A
Application number: JP2008179496A
Authority: JP
Inventors: Machiko Ouchida; 真智子大内田; Hiroyuki Mori; 裕之森; Kenichi Tezuka; 謙一手塚
Original assignee: Teijin Fibers Ltd
Current assignee: Teijin Frontier Co Ltd
Priority date: 2008-07-09
Filing date: 2008-07-09
Publication date: 2010-01-28

Abstract

【課題】効率よく情報伝送、電力伝送を行うことができ、壁面や、台の上や下、床面に容易に設置することができる通信用シート構造体を提供する。
【解決手段】電磁波を伝播することによって通信を行う通信用シート構造体であって、該通信用シート構造体が、周波数８００ＭＨｚから１０ＧＨｚにおける比誘電率が１．０から１５．０である平面状の基材からなり、該基材の一方の面には、導電体Ａが存在する部分と存在しない部分があり、該基材の他方の面には９０％以上に亘って導電体Ｂが存在し、かつ該他方の面に粘着剤層を有することを特徴とする通信用シート構造体とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、電磁波を伝播することによって通信を行う通信シートに関するものである。さらに詳しくは、二次元的な広がりを持つ通信用シート構造体であって、情報通信機器がその表面に接触もしくは近接することで、当該通信機器との間で通信を行ったり、複数の情報通信機器がその表面に接触もしくは近接している場合に、これらの間の通信を中継するのに最適な、通信用シート構造体に関するものである。

近年、インターネットに代表されるコンピューター通信網や情報ネットワークの利用が一般家庭・企業などを問わずに普及、一般化し増加してきている。最も一般的な利用形態は、パソコンなどにＬＡＮケーブルを直接接続したり、無線を用いて接続したりしてＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）を形成し、ＬＡＮ内のコンピューターからインターネットなどのネットワークへのアクセスを可能としている。そのような中にあって、ＬＡＮケーブルを用いる場合は、このケーブルが家屋やオフィス内に引き回され、歩行の妨げになったり、美観上の問題となる。また、無線ＬＡＮを用いる場合、電波の放射を用いて通信を行うため、情報漏洩や不正アクセスなどのセキュリティ上の問題がある。

そこで、通信手段を二次元にし、二次元状の通信媒体を用いることで、これら問題を解決できることが、特許文献１（特開２００４−７４４８号公報）、特許文献２（特開２００６−１９９７９号公報）に示されている。

また、近年、情報ネットワーク社会の発展によって、会社内、店舗内、工場内、倉庫内、自宅内、医療現場等に通信ネットワーク網が拡がりつつある。例えば、店舗内において、ＲＦＩＤタグと本通信用シート構造体とを組合せ、商品管理や物流管理を行ったり、工場内において、本通信用シート構造体をセンサーシートとして利用し品質管理を行ったり、自宅内の壁面や床面に本通信用シート構造体を設置し、簡単にホームネットワークの設定を行ったりすることなどが考えられる。そのような中で、上記場所の壁面及び床面、各作業台や棚の上などに通信用シート構造体を設置することは情報ネットワークの構築に大きく役立つものである。上記用途において、通信用シート構造体は、施工者及び使用者の利便性を考慮し、持ち運びや設置に便利であることが望ましい。
特に、壁面や台の上や下、床面に設置する場合、従来提案されている通信用シート構造体では、実用性の点で未だ十分なものとは言えず、さらなる改良が必要である。

特開２００４−７４４８号公報特開２００６−１９９７９号公報

本発明は、効率よく情報伝送、電力伝送を行うことができ、壁面や、台の上や下、床面に容易に設置することができる通信用シート構造体を提供することにある。

本発明者らは、上記課題について検討した結果、次の通信用シート構造体によりこれを解決することができることを見出した。
すなわち、本発明は、電磁波を伝播することによって通信を行う通信用シート構造体であって、該通信用シート構造体が、周波数８００ＭＨｚから１０ＧＨｚにおける比誘電率が１．０から１５．０である平面状の基材からなり、該基材の一方の面には、導電体Ａが存在する部分と存在しない部分があり、該基材の他方の面には９０％以上に亘って導電体Ｂが存在し、かつ該他方の面に粘着剤層を有することを特徴とする通信用シート構造体である。

本発明の通信用シート構造体を用いることで、効率よく情報伝送、電力伝送を行うことができ、容易に、壁面や台の上や下、床面に設置することができるため、会社内、店舗内、工場内、倉庫内、自宅内、医療現場等での配線の簡略化に役立つ。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の通信用シート構造体は、電磁波を伝播することによって通信を行う通信用シート構造体であって、該通信用シート構造体が、平面状の基材からなり、該基材の一方の面と他方の面に、それぞれ導電性能を有する導電体Ａ及びＢが存在するシート構造を有している。二次元で通信を行うには、このシート構成にて、シート媒体内に電磁波を閉じ込める必要がある。

本発明においては、基材が、周波数８００ＭＨｚから１０ＧＨｚでの比誘電率が１．０から１５、好ましくは１．０から５．０、より好ましくは１．０から３．０である平面状の基材である必要がある。上記特性をもつ基材を用いることで、通信用シート構造体は、シート内に伝播する電磁波の減衰を少なくすることができ、きわめて優れた二次元通信性能を発揮する。

上記条件を満たす基材としては、加工性や上記の比誘電率を満足し、巻取り性等をも実現する上では、シート、フィルムや、繊維構造体であることが好ましい。ここで、繊維構造体とは、織物、編物および不織布などが挙げられ、特に織物が好ましい。

上記のシート、フィルムや繊維構造体を構成する素材としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）などのポリエステル、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２などの脂肪族ポリアミド、ポリパラフェニレンテレフタルアミド、ポリメタフェニレンテレフタルアミドなどの芳香族ポリアミド、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）を例示することができる。

また、基材として織物、編物、不織布を用いる場合は、１本のフィラメントの繊度が、０．５ｄｔｅｘから３０ｄｔｅｘであることが好ましく、０．５ｄｔｅｘから１０ｄｔｅｘであることがより好ましい。また、基材が織物、編物の場合は、総繊度が好ましくは３０ｄｔｅｘから１５００ｄｔｅｘ、より好ましくは３０ｄｔｅｘから８００ｄｔｅｘのマルチフィラメント糸を用いることが好ましい。さらに、基材が織物の場合は、織物密度が、経糸密度、緯糸密度が共に、１５本／ｉｎｃｈから２００本／ｉｎｃｈであることが好ましく、１５本／ｉｎｃｈから１５０本／ｉｎｃｈであることがより好ましい。なお、経糸密度と緯糸密度は、同じであっても異なっていてもよい。

基材が繊維構造体、特に織物であり、これに後述するように導電体Ａのペーストを基材表面にプリントする場合には、織物の表面が樹脂でコーティングされていることが好ましい。

また、基材の一方の面には、導電体Ａが存在する部分と存在しない部分がある必要があり、特に該導電体Ａが存在する部分が、導電体Ａが存在しない部分を囲繞していることが好ましい。このような形状を有する導電体Ａが基材の一方の面に存在することにより、導電体Ａが存在しない部分から電磁波がシート外部に漏れ、該通信用シート構造体に近接した外部の通信機器が電磁波を受信させることができる。

導電体Ａの電気抵抗値は、５Ω／□以下であることが好ましく、０．０００１Ω／□から１Ω／□であることがより好ましい。導電体Ａの電気抵抗値を、５Ω／□以下とすることにより、シート内を伝播する電磁波の減衰をより小さく抑えることができ、良好な二次元での通信を行うことができる。このため、導電体Ａとしては、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、ステンレスを含んだ素材を使用することが好ましい。

基材の一方の面に上記のような導電体Ａを形成する手法としては、導電体Ａをプリント、めっき、蒸着、ラミネートすれば良い。特に銅、銀、アルミニウム、ニッケルなどの金属を含んだものをめっきもしくはラミネートすれば、導電体Ａの金属膜を厚く作製することができる。

上記のような導電体Ａが存在する部分と存在しない部分がある形態、特に該導電体Ａが存在する部分が、導電体Ａが存在しない部分を囲繞している形態としては、通信性能や加工性を考えた場合、図１から図７に示す形態を好ましく例示することができ、中でも図１に示すような格子状の形態が好ましい。導電体Ａの形状が、図１、および、図３から図７のような線状である場合、線幅が０．５ｍｍから５．０ｍｍであることが好ましく、０．５ｍｍから１．５ｍｍであることがより好ましい。また、図１に示すような格子状である場合は、格子線間隔が３ｍｍから５０ｍｍであることが好ましく、３．０ｍｍから１０．０ｍｍであることが特に好ましい。本発明においては、少なくとも一部に、該導電体Ａが存在する部分が、導電体Ａが存在しない部分を囲繞していればよく、例えば図１に示すようにシートの端部等において、該導電体Ａが存在する部分が、導電体Ａが存在しない部分を囲繞していない部分があってもよい。

また、導電体Ａの厚みは、通信用シート構造体を伝播する電磁波の周波数に対応する導電体表皮深さよりも厚いことが好ましく、これにより電磁波を通信シート構造体内に閉じ込めやすくなる。したがって、導電体Ａの厚みは０．００００１μｍ以上であることが好ましい。また、通信用シート構造体をロール状に巻き取って運搬や使用することを考慮した場合は、導電体Ａの厚みは５０μｍ以下とすることが好ましい。

一方、基材の他方の面においては、９０％以上、好ましくは９５％以上に亘り導電体Ｂが存在している必要があり、これにより良好な通信状態を保つことができる。また、基材の他方の面は、導電体Ｂで全面、すなわち１００％覆れていてもよい。

導電体Ｂの電気抵抗値としては、好ましくは５Ω／□以下、より好ましくは０．００１Ω／□から３Ω／□であればよい。ここで、電気抵抗値を１Ω／□以下とし、通信用シート構造体製造時の加工性を考えた場合、導電体Ａとして、金、銀、銅、アルミニウム、ステンレス、ニッケルを含んだ素材を使用することが好ましい。

樹脂層に上記のような導電性能を付与する手法としては、導電性を有する素材をプリント、めっき、蒸着、ラミネートすれば良い。特に銅、銀、アルミニウム、ニッケルなどの金属を含んだものをめっきもしくはラミネートすれば、金属膜を厚く作製することができるため良い。

なお、導電体Ｂの厚みは０．００００１μｍ以上であることが好ましい。また、通信用シート構造体をロール状に巻き取って運搬や使用することを考慮した場合は、導電体Ｂの厚みは５０μｍ以下とすることが好ましい。

本発明においては、通信用シート構造体の耐久性を向上させるため、一方の面において、導電体Ａ及び基材が、保護層Ａによって覆われているか、または、他方の面において、少なくとも導電体Ｂが、保護層Ｂによって覆われていることが好ましい。

保護層ＡまたはＢは、樹脂、シート、フィルムであってもよい。ＰＥＴやＰＥＮなどのポリエステルフィルム、ＰＥやＰＰなどのポリオレフィンフィルム、ポリイミドフィルム、エチレン−ビニルアルコールフィルムなどのフィルムや、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂などの樹脂が含まれる。

また、保護層ＡまたはＢは、織物、編物、不織布等の繊維構造体であってよい。該繊維の構成する樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）などのポリエステル、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２などの脂肪族ポリアミド、ポリパラフェニレンテレフタルアミド、ポリメタフェニレンテレフタルアミドなどの芳香族ポリアミド、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）を例示することができる。

前述したようにエラストマー樹脂やエラストマー不織布であってもよい。また、保護層ＡとＢとは、同じものであっても異なっていても良い。
この保護層Ａ及びＢの厚みは、好ましくは０．０５ｍｍから５．０ｍｍ、より好ましくは０．１ｍｍから０．３ｍｍである。

このように、保護層Ａを設ける場合は、前述したように、基材に直接導電体Ａを、形成し、さらに保護層Ａをその上から被覆してもよいが、基材と接合する面に導電体Ａが形成された保護層Ａと、基材とを接合して成形してもよい。
一方、保護層Ｂを設ける際にも、基材と接合する面に導電体Ｂが形成された保護層Ｂを作成しておき、これと基材とを接合し、通信用シート構造体を製造してもよい。

本発明の通信用シート構造体は、壁面や、台の上や下、床面に設置、固定できるよう、通信用シート構造体の導電体Ｂが存在する面に粘着層が形成されている必要がある。上記のように、導電体Ｂの上に保護層Ｂがある場合は、さらに保護層Ｂの上にさらに粘着層を形成することが好ましい。

粘着剤は、産業用粘着剤として公知のものが使用でき、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ウレタン系粘着剤、合成ゴム系粘着剤、天然ゴム系粘着剤、半合成粘着剤、ビニルエーテル粘着剤などが利用できる。これらの粘着剤の厚みは、通常、５μｍから１００μｍとすることが好ましい。粘着剤厚みが５μｍ未満の場合、充分な粘着効果が得られず、壁面、台の上下、床面に通信用シート構造体を設置し難くなる。一方、粘着剤厚みが１００μｍを超える場合、シート構造体をロール状に巻いた際にシワが入りやすく、外観不良となりやすい。また、上記粘着剤層は導電体Ｂの存在する面、あるいは保護層Ｂの存在する面の全面を覆うように形成することもできるが、パターン塗工などすることにより部分的に成形することも可能である。パターン塗工としては、具体的にはスジ状、ドット状、格子状など所望のパターンを任意に選択することができる。また、粘着剤層の保護のために、例えばポリエチレンやポリプロピレンなどのプラスチックフィルムや紙、紙の片面または両面にポリプロピレンなどのプラスチックフィルムを積層してなる積層フィルムなどの片面もしくは両面にシリコーン樹脂やフッ素樹脂、または長鎖アルキル系の剥離処理剤を塗布してなるセパレータを貼り合わせておくことが好ましい。

また、通信用シート構造体の厚みは０．１〜５．０ｍｍとすることが好ましい。厚みが０．１ｍｍ未満では以上に説明した構成の通信用シート構造体を得ることが難しくなる。一方、厚みが５．０ｍｍを超える場合は、通信用シート構造体が重くなるために容易に持ち運ぶことが難しくなり、ロール状に巻き取った場合にシワになり易い。

以下、実施例より本発明をさらに詳細に説明する。なお、実施例、比較例中の物性は下記の方法で測定した。
（１）電気抵抗値
三菱化学製「ロレスタＭＰＭＣＰ−Ｔ３５０」を用いて、導電体Ａおよび導電体Ｂの電気抵抗値を測定した。
（２）比誘電率
５．２ＧＨｚでの比誘電率をアジレント社製、ネットワークアナライザーを用いて、円筒空胴共振器法にて測定した。
（３）粘着性能
ＪＩＳＺ０２３７に基づき測定した。
（４）通信性能評価判定
図３に示したように、通信用シート構造体上に置かれた２つの近接コネクターを距離ｒだけ離して配置し、アジレント社製、ネットワークアナライザーを用いて、２．４５ＧＨｚにおける透過係数Ｘを計測する。ここで、近接コネクターの距離は、１ｃｍ間隔とし１０ｃｍから８０ｃｍまで計測を行った。また、使用した近接コネクターは、通信用シート構造体で２．４５ＧＨｚにピークを持つものを使用した。計測した透過係数Ｘの平均値（Ｘａｖ.）を計測した。透過係数Ｘの平均値（Ｘａｖ．）が−３０ｄＢ以上のものを〇、−３０ｄＢ以下のものを×とした。
（５）シワ評価判定
通信用シート構造体を直径１５０ｍｍの大きさに巻き、通信用シート構造体内側の状態変化を観察した。通信用シート構造体内側にシワが発生しなかった場合をＡとし、シワが発生した場合をＢとした。

［実施例１］
基材には厚さ２ｍｍの低密度ポリエチレン（ＰＥ）シート（下関パッキング社製、硬質ポリエチレンシート、以下同じ）を用い、導電体Ａとして、基材の片面に格子状に打ち抜いた９μｍのアルミニウム箔をラミネートした。導電体Ａの格子形状は、線幅を１ｍｍ、線間隔を７ｍｍとした。導電体Ｂとして、基材のもう一方の面には全面を１００％覆うよう９μｍのアルミニウム箔をラミネートし通信用シート構造体を作製した。次に、アクリル酸２−エチルヘキシルエステル９０重量部と、アクリル酸２−ヒドロキシエチルエステル１０重量部を、酢酸エチルを重合溶媒に用いて不活性ガス雰囲気下で共重合させて、アクリル系粘着剤を得た。次いで、得られた粘着剤を固形分１００重量部とし、これに対して、トリオレイン酸ソルビタン６０重量部と、架橋剤としての三官能性イソシアネート（商品名：コロネートＬ、日本ポリウレタン社製）０．１６重量部を配合し、これをセパレータの剥離処理面に塗付、８０℃で乾燥して、厚み４０μｍの粘着剤層を形成した。得られた粘着剤層を、基材の導電体Ｂの面に貼りあわせて、通信用シート構造体を作製した。結果を表１に示す。

［実施例２］
保護層Ａ及び導電体Ａとして、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）織物にウレタン樹脂をラミネート加工したＰＥＴ布帛（川島織物セルコン社製「ニューシェルフII」）に、線幅１．４ｍｍ、線間隔５．０ｍｍの格子状に銀ペーストをプリントして目付け２００ｇ／ｍ^２のＰＥＴ布帛を得た。基材には厚さ２．０ｍｍ、繊度１８ｄｔｅｘ、目付け１１０ｇ／ｍ^２のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）不織布（帝人製のニードルパンチ不織布）、導電体Ｂ及び保護層Ｂにはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）織物に銅・ニッケルをメッキした、繊度５７ｄｔｅｘ、目付け８５ｇ／ｍ^２の電磁波シールド布帛（帝人ファイバー社製「ＳＴ２０５０」）を使用した。導電体Ａの格子形状は、線幅を１．０ｍｍ、線間隔を７．０ｍｍとした。これらを、ポリエステルミシン糸を用い縫製によって貼り合わせた。縫製はＪＵＫＩ製ＤＤＬ−５５３０の本縫いミシン台を使用し、ミシン針ＤＢ×１＃１４にて縫目長さを３ｃｍ／１３針として行い、積層体を作製した。次にこれに、実施例１と同じ方法にて粘着剤層を設け、通信用シート構造体を作製した。結果を表１に示す。

［実施例３］
保護層Ａ及び導電体Ａにはステンレス繊維を格子状に織り込んだ目付２００ｇ／ｍ^２のＰＥＴ織物、基材には厚さ２．０ｍｍ、目付け１１０ｇ／ｍ^２のＰＥＴ不織布（オーツカ社製のニードルパンチ不織布）、導電体Ｂ及び保護層ＢにはＰＥＴ織物に銅・ニッケルをメッキ処理した、目付け８５ｇ／ｍ^２の電磁波シールド布帛（帝人ファイバー社製「ＳＴ２０５０」）を使用した。導電体Ａの格子形状は、線幅が１．３ｍｍ、線間隔が８．０ｍｍとした。導電体の織物に使用したステンレス繊維は、ベカルト東綱メタルファイバー社製で、繊度２,２００ｄｔｅｘ、ＰＥＴ繊維は帝人ファイバー社製「テトロン（登録商標）」で、繊度２８０ｄｔｅｘ、経にＰＥＴ繊維１４本毎にステンレス繊維を２本の繰り返しとし、緯はＰＥＴ繊維１２本毎にステンレス繊維２本の繰返しとした。これらを実施例１と同じ方法にて縫製し、積層体を作製した。次にこれに、実施例１と同じ方法にて粘着剤層を設け、通信用シート構造体を作製した。結果を表１に示す。

［実施例４］
通信用シート基材を、厚さ２．０ｍｍの基材に代えて、厚さ８．０ｍｍ、繊度１８ｄｔｅｘ、目付け４４０ｇ／ｍ^２のＰＥＴ不織布（帝人ファイバー製のニードルパンチ不織布）の基材に代えた以外は実施例１と同様にした。結果を表１に示す。

本発明の通信用シート構造体は、周波数が８００ＭＨｚから１０ＧＨｚの周波数帯で、二次元での通信が可能であり、会社内、店舗内、工場内、倉庫内、自宅内、医療現場等の壁面もしくは床面、台の上、下に設置し、無線ＬＡＮ代替やセンサーシートとして利用することができる。

本発明の一実施態様で、通信用シート構造体の導電体Ａの正面図である。本発明の他の実施態様で、通信用シート構造体の導電体Ａの正面図である。本発明の他の実施態様で、通信用シート構造体の導電体Ａの正面図である。本発明の他の実施態様で、通信用シート構造体の導電体Ａの正面図である。本発明の他の実施態様で、通信用シート構造体の導電体Ａの正面図である。本発明の他の実施態様で、通信用シート構造体の導電体Ａの正面図である。本発明の他の実施態様で、通信用シート構造体の導電体Ａの正面図である。本発明の通信性能評価方法をするための通信用シート構造体上層の正面図である。

Claims

電磁波を伝播することによって通信を行う通信用シート構造体であって、該通信用シート構造体が、周波数８００ＭＨｚから１０ＧＨｚにおける比誘電率が１．０から１５．０である平面状の基材からなり、該基材の一方の面には、導電体Ａが存在する部分と存在しない部分があり、該基材の他方の面には９０％以上に亘って導電体Ｂが存在し、かつ該他方の面に粘着剤層を有することを特徴とする通信用シート構造体。
通信用シート構造体の厚みが０．１から５．０ｍｍである、請求項１記載の通信用シート構造体。
導電体Ａが存在する部分が、導電体Ａが存在しない部分を囲繞している、請求項１記載の通信用シート構造体。
導電体Ａおよび導電体Ｂの電気抵抗値が５Ω／□以下である、請求項１記載の通信用シート構造体。
導電体Ａが格子に配されている、請求項１記載の通信用シート構造体。
格子の線幅が０．５ｍｍから５．０ｍｍであり、線間隔が３ｍｍから５０ｍｍである、請求項５記載の通信用シート構造体。
粘着剤層がアクリル系粘着剤である、請求項１記載の通信用シート構造体。
導電体Ｂが存在する基材の他方の面に保護層が形成され、さらに該保護層の上に粘着層が形成されている請求項１記載の通信用シート構造体。