JP2014221953A - 導電糸 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の物品をたとえば布地などに用いた場合、外部との摩擦等により、当初得られていた導電性が維持出来ない、という問題や、設計通りの導電性が繊維素材全般にわたり均一に得られにくい、という問題を解消すべく、充分な導電性を当初から呈すると同時にこれを維持し、さらには繊維が有する柔軟性も失うことのない、導電性を有した導電糸と、これを用いた種々の織物、布地を提供する。
【解決手段】 少なくとも、支持体の片面又は両面に導電性層を積層してなる積層体を３ｍｍ幅以下にマイクロスリットしてなるスリット糸と、任意の糸条と、を撚り合わせて得られてなること、を特徴とした導電糸とした。
【選択図】 なし

Description

本発明は導電糸に関する発明であって、具体的には導電性層を積層した積層体をマイクロスリットして得られるスリット糸を撚糸の材料として用いることにより得られる導電糸に関する。

従来より、導電糸は例えば静電気対策を施した布地の材料として広く求められる所であり、今まで種々のものが提供されてきている。

例えば、繊維素材又は糸そのものを導電性物質に浸漬することで繊維素材等に導電性物質をコーティングすることで、導電糸を得る、ということが行われている。

しかしただ単純にコーティングするだけでは容易にこれが剥がれ落ちることも考えられるので、繊維素材に導電性皮膜を形成し、これが容易に剥離しないように、例えば特許文献１に見られるように、まずタンニン被覆層を繊維素材表面に形成し、ついでさらにその表面に導電性物質による被覆層を形成することで、剥離等を出来るだけ防ぐ、ということが提案されている。

特開２０１３−０６７９０８号公報

この特許文献１にて開示された発明は、まず繊維素材を加水分解型タンニン酸を溶解した第１処理液に浸漬してその表面にタンニン被覆層を形成し、ついで導電性高分子モノマーを主成分とする液に浸漬して導電性高分子モノマー重合被覆層を形成するものである。

この発明では、タンニン被覆層を設けることにより導電性を向上させ、また耐久性も向上させることが可能である、とされている。

確かにそれらの点が従来に比して向上したかもしれないが、一方で複数の積層を設けることにより繊維に求められる柔軟性が失われることになり、これを布地等に用いようとしても求められる柔軟性を充分に呈することができなくなり、問題である。また繊維素材の表面に導電性物質をコーティングしているだけなので、いわゆる層間密着力を充分に得ることが出来ないため、実際にこれを布地などに用いた場合、外部との摩擦等によりかかるコーティング部分が容易に欠落していき、その結果当初得られていた導電性が維持出来ない、という問題も考えられる。さらに浸漬によりコーティングを行うことより、導電性層の厚みが均一とし難いことより、設計通りの導電性が繊維素材全般にわたり均一に得られにくい、という問題も考えられる。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、充分な導電性を当初から呈すると同時にこれを維持し、さらには繊維が有する柔軟性も失うことのない、導電性を有した導電糸と、これを用いた種々の織物、布地を提供することである。

上記課題を解決するため、本願発明の請求項１に記載の導電糸に関する発明は、少なくとも、支持体の片面又は両面に導電性層を積層してなる積層体を３ｍｍ幅以下にマイクロスリットしてなるスリット糸と、任意の糸条と、を撚り合わせて得られてなること、を特徴とする。

本願発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の導電糸であって、前記導電性層が、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ（Ｐｏｌｙ（３，４−Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｄｉ Ｏｘｙ Ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）−（Ｐｏｌｙ（４−Ｓｔｙｒｅｎｅ Ｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄ））であること、を特徴とする。

本願発明の請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の導電糸であって、前記導電性層が、ウェットコーティング法により積層されてなること、を特徴とする。

本願発明の請求項４に記載の発明は、請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の糸であって、前記導電性層の厚みが、０．０１μｍ以上１０μｍ以下であること、を特徴とする。

本願発明の請求項５に記載の発明は、請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の導電糸であって、前記支持体と前記導電性層との間に、アンカーコート層が予め積層されてなること、を特徴とする。

本願発明の請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の導電糸であって、前記アンカーコート層がポリエステル系樹脂又はアクリル系樹脂の何れかもしくは複数であること、を特徴とする。

本願発明の請求項７に記載の発明は、請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載の導電糸であって、前記支持体が紙、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリアミドフィルム、ポリアセタールフィルム、変性ポリフェニレンエーテルフィルム、ポリイミドフィルム、又はポリブチレンテレフタレートフィルム、のいずれか若しくは複数であること、を特徴とする。

本願発明の請求項８に記載の織物又は編地に関する発明は、請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の糸を用いてなること、を特徴とする。

以上のように、本願発明にかかる導電糸であれば、導電性を呈する部分は導電性物質を積層した積層体をスリットして得られるスリット糸にあり、これを例えば一般的な糸条と共にスリット糸表面の導電層が内側になるように丸撚りすることで、外部との摩擦により導電層が剥離等することを防ぐことができ、即ち導電性を長期間にわたり維持しやすくなる。またこの導電層はスリット糸の支持体と強固に密着しているため、仮にこれが外側となるように丸撚りしたとしても、従来の単純なコーティングの場合に比してはるかに摩擦による剥離脱落が生じにくいものとなる。さらにスリット糸における導電性層が均一な厚みであることより繊維素材全般にわたり略均一な導電性を得ることができ、即ち安定した性能を得ることができる。さらに繊維素材に直接コーティングするものではないので、繊維素材従来の柔軟性を大きく損なうこともなく、即ちこの導電糸を用いても従来通りの柔軟性を持つ織物、布地を得ることができる。

以下、本願発明の実施の形態について説明する。尚、ここで示す実施の形態はあくまでも一例であって、必ずもこの実施の形態に限定されるものではない。

（実施の形態１）
本願発明にかかる導電糸について第１の実施の形態として説明する。
本実施の形態にかかる導電糸は、少なくとも、支持体の片面又は両面に導電性層を積層してなる積層体を３ｍｍ幅以下にマイクロスリットしてなるスリット糸と、任意の糸条と、を撚り合わせて得られてなること、を特徴とするものである。

以下、順次説明をしていく。
まず本実施の形態にかかるスリット糸につき説明をする。
このスリット糸に用いられる支持体としては、従来の撚糸に用いられるスリット糸用の支持体であって構わない。例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリアミドフィルム、ポリアセタールフィルム、変性ポリフェニレンエーテルフィルム、ポリイミドフィルム、又はポリブチレンテレフタレートフィルム、のいずれか若しくは複数などである。

尚、支持体の破断強度は本実施の形態において５０ｇ／ｍｍ以上であることがこのましい。さらに本実施の形態においては支持体の厚みを特段厳格に限定するものではなく、むしろ前述の破断強度を満たすだけの厚みがあればそれで良いが、例えばＰＥＴフィルムであれば、６μｍ以上７５μｍ以下であれば好ましいと言える。これは厚みが７５μｍ以上であると本実施の形態にかかる糸の厚みが増してしまい、糸としての柔軟性を確保することができないからであり、６μｍ以下であると上述の破断強度を確保できないからである。そして本実施の形態では厚みが６μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを用いることとする。

次に、この支持体表面に積層する導電層につき説明する。
この導電層は、例えばタングステン、モリブテン、チタン、クロム、ニッケル、コバルト、アルミニウム、鉄、金、銀、銅、錫、又は鉛、のいずれか若しくは複数、若しくはいずれか単体の酸化物若しくはいずれか単体の酸化物を複数、による金属箔とすることも考えられる。この場合の厚みは３μｍ以上であることが好ましい。この場合の金属箔は、従来公知の手法、例えば圧延によるものであったり、打ちによるものであったり、電解によるものであったりする手法により得られるもので良く、得られた金属箔を支持体表面に貼着することで積層する、ということでも構わない。また選択された支持体によっては、いわゆるドライコーティング法と称される手法により直接積層することとしても構わない。

しかし、本実施の形態においては後述する理由もあり、以下、本実施の形態で用いる導電性層はＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ（Ｐｏｌｙ（３，４−Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｄｉ Ｏｘｙ Ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）−（Ｐｏｌｙ（４−Ｓｔｙｒｅｎｅ Ｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄ）であるものとし、これをグラビアコーティング法やダイコーティング法、バーコーティング法、スリットコーティング法等の、いわゆるウェットコーティング法と称される手法により支持体の片面に塗布、積層されてなることとする。

またこの手法により積層される導電性層の厚みは０．０１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましく、また、コスト面や導電機能及び塗工作業性を考慮すると０．１μｍ〜５μｍがより好ましい。本実施の形態では０．５μｍであるものとする。

本実施の形態でＰＥＤＯＴ−ＰＳＳを選択する理由は次の通りである。
導電層は材料自身が持つ導電性が高ければ高いほど好ましく、かつ略均一な厚みで積層するためには上述の通りウェットコーティング法により積層出来る、即ち溶液で塗布できる物質であることが好ましく、かつ空気中に暴露しても導電性が変化しない材料であることが望ましいからであり、その観点においてＰＥＤＯＴ−ＰＳＳが最も好ましいと言えるのである。同様の理由でポリアニリン、ポリピロール等を用いても構わない。
また、導電層を金属層をとした場合は透明性がない上に、金属層とした場合、金属に酸化や腐食が起こり、また経時変化がしょうじるので導電層が安定しないが、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳを用いると経時変化もなく透明性のある導電層が得られる。また透明であるため、他のカラー糸条と組み合わせると色のバリエーションを付与することが出来る。

そしてこれをウェットコーティング法により積層することで、得られる導電層の厚みはスリット糸表面において略均一とすることが出来るが、これはウェットコーティング法により積層するからこそ実現出来るものであり、上述したような、金属箔を別途製造しこれを貼着するような手法や、さらにはいわゆるドライコーティング法と称される手法により積層する場合に比して、より良好に略均一な層厚みを得ることが出来るのである。故に本実施の形態ではウェットコーティング法により積層することとしたものである。

尚、本実施の形態では厚みが１２μｍのＰＥＴフィルムの表面にグラビアコーティング法によりＰＥＤＯＴ−ＰＳＳを厚みが０．５μｍとなるように積層したものをスリット糸として用いるのであるが、支持体と積層する物質との相性によっては、層間密着力をより確固たるものとするために、支持体と導電性層との間に、アンカーコート層を予め積層することも考えられる。この場合、アンカーコート層としてポリエステル系樹脂又はアクリル系樹脂の何れかもしくは複数を用いることが好適であり、それらもまたウェットコーティング法により積層されることが好適であると言えるが、ここではこれ以上の詳述は省略する。

以上のようにして得られたスリット糸を、任意の糸条と共に撚糸とすることによって、本実施の形態における導電糸が得られる。

ここでこの糸条を用いた撚糸につき、簡単に説明する。
撚糸を得るための手法としては丸撚り、蛇腹撚り、羽衣撚り等の多彩な手法があり、本願発明において特定の手法に固定するものではないが、ここでは丸撚りを行うものとして説明をする。

丸撚りを行う場合、芯糸と、その周囲に平糸を芯糸が見えない程に巻き付ける、という構成になるが、ここでは芯糸にはレーヨン、ポリエステルなどの糸を用い、平糸として上述のスリット糸を用いる。

上述のスリット糸において、支持体表面に導電層を積層したものとして説明をしたが、この導電層が片面にのみ積層されている場合、導電層を内面となるように丸撚りを行うことで、導電層は支持体に保護される形となり、即ち得られた導電糸を後述するような織物に用いても、外部との接触による摩擦が理由で導電層が剥離脱落することがない。また導電層を外側となるように丸撚りを行っても、従来のものに比べて導電層と支持体との間の層間密着力が充分に確保されているので、本実施の形態にかかる導電糸であれば、これが容易に薄利脱落することがない。

また本実施の形態にかかる導電糸であれば、スリット糸表面に設けた導電層が略均一な層厚みを有しているので、導電糸のどの部分をとってもほぼ同等の導電性を得ることが出来る。

故に、例えばこの導電糸を部分的に用いた手袋であれば、昨今普及しているスマートフォンの操作が手袋を付けたまま操作可能となり、やはりこの導電糸を部分的に用いたベストとすれば医療用ベストとして利用することも考えられる。ちなみに、スマートフォンの操作は導電性が必須であるが、従来の手袋であれば絶縁してしまうため、手袋を付けたままでは操作ができず、仮に湿式メッキ糸を使用した場合は使用部分に茶や黒など特有の色が出ているために、色数が限定されてしまう。

また医療用というのは、例えば心拍数を２４時間モニタリングする際、従来は心臓付近などの人体に直接電極を貼着していたものであるところ、この医療用ベストであれば、心臓付近やその他従来電極を貼着していた部分に対応する部分に導電糸を織り込んでおけば、このベストを着用することで人体に直接電極を貼着せずともモニタリングが可能となり、不快さを解消することが出来る。

また導電性を有することより、これを一種の発熱体と捉えれば、導電糸を織り込んだ編地を椅子の座面や背面に用いれば弱暖房を得ることが考えられるし、そもそも導電糸それ自体を単純に各種電極として利用することが考えられる。

さらに本実施の形態ではＰＥＤＯＴ−ＰＳＳを用いていることより、単に導電性を呈するだけではなく、赤外線反射という機能も有するので、これを例えばカーテンなどの生地に用いれば熱線反射機能を有したカーテンとなすことが出来るので、省エネ等が言われて久しい昨今にあって有益な商品を得ることも出来る、と言える。そして支持体と導電層も透明である場合で芯糸も透明なナイロン糸を用いると、得られる導電糸も透明なものとすることが出来るので、この透明な導電糸を用いて例えばカーテン地などに用いる織物、編み地を得れば、透明であるものの断熱性を有するカーテンやロールシェードを得ることができる。

尚、このような撚糸に用いるスリット糸とするので、そもそもの積層体をマイクロスリット（微裁断）する際の幅としては３ｍｍ以下であることが望ましいが、３ｍｍ以下とすることで、このスリット糸を用いて得られる導電糸の幅も略３ｍｍ以下程度となるので、これを用いた織物・編み地も色々な種類のものを得られるようになる。

尚、マイクロスリットの手法については従来公知のものであって良く、特段の制限をするものではない。

以上のようにして得られた糸は、支持体の表面にＰＥＤＯＴ−ＰＳＳによる導電性層が積層されているので、導電性を備えた導電糸を得ることができる。得られる糸には導電性があり電線、電磁波シールド等の用途に使うことができる。

また本実施の形態では支持体の片面に導電性層を積層した場合につき説明したが、支持体の両面に導電性層を積層した積層体とし、これをマイクロスリットして導電性を有した糸を得ることとしても良い。また両面に導電層を積層する場合では、それら両面に用いる素材は同一のものであっても良く、異なるものであっても良いが、この点に関してこれ以上の詳細な説明を省略する。

さらに本実施の形態により得られた糸を芯糸として、撚り糸又は組紐糸とすることも考えられるが、この場合は芯糸即ち本実施の形態にかかる糸の有する機能を発揮した撚り糸又は組紐糸とすることができる。さらに本実施の形態により得られた糸を用いた織物又は編地とすれば、やはり本実施の形態にかかる糸の有する機能を発揮した織物又は編地とすることができるが、これらに関してもこれ以上の詳細な説明を省略する。

以上説明した導電糸であれば、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ等による導電層を備えたスリット糸とナイロン糸などの糸条とを丸撚りすることにより得られたものであるので、どの部分を取り出してもほぼ均一な導電性を呈する導電糸とすることができ、さらにその性能を長期間にわたり維持することが可能となる。そしてこれを織り込んだ織物、編地とすれば、例えば手袋の指先等にこれを部分的に用いることで導電性を有した手袋とすることが出来るし、それ以外にも導電性を有する織物、編地ということで従来の織物などの製品に導電性を普遍的に付与することが出来るようになる。

Claims (8)

1. 少なくとも、
   支持体の片面又は両面に導電性層を積層してなる積層体を３ｍｍ幅以下にマイクロスリットしてなるスリット糸と、
   任意の糸条と、
   を撚り合わせて得られてなること、
   を特徴とする、導電糸。
2. 請求項１に記載の導電糸であって、
   前記導電性層が、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ（Ｐｏｌｙ（３，４−Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｄｉ Ｏｘｙ Ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）−（Ｐｏｌｙ（４−Ｓｔｙｒｅｎｅ Ｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄ））であること、
   を特徴とする、導電糸。
3. 請求項１又は請求項２に記載の導電糸であって、
   前記導電性層が、ウェットコーティング法により積層されてなること、
   を特徴とする、導電糸。
4. 請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の糸であって、
   前記導電性層の厚みが、０．０１μｍ以上１０μｍ以下であること、
   を特徴とする、導電糸。
5. 請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の導電糸であって、
   前記支持体と前記導電性層との間に、アンカーコート層が予め積層されてなること、
   を特徴とする、導電糸。
6. 請求項５に記載の導電糸であって、
   前記アンカーコート層がポリエステル系樹脂又はアクリル系樹脂の何れかもしくは複数であること、
   を特徴とする、導電糸。
7. 請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載の導電糸であって、
   前記支持体が紙、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリアミドフィルム、ポリアセタールフィルム、変性ポリフェニレンエーテルフィルム、ポリイミドフィルム、又はポリブチレンテレフタレートフィルム、のいずれか若しくは複数であること、
   を特徴とする、導電糸。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の糸を用いてなること、
   を特徴とする、織物又は編地。