JP2016061006A - 複合導電性繊維 - Google Patents

Abstract

【課題】ミシンがけの様に高速で鋭角に連続した運動に耐え、安定した導電性を提供する。【解決手段】有機繊維を芯に丸撚りしたアルミ箔導電性繊維に、他種の導電糸を、アルミ箔導電糸０．１ｍｍ〜５ｍｍ間隔に巻きつけることにより、アルミ箔の亀裂、剥離による断線を防ぎ、しなやかで屈曲性の良い導電繊維を得る。【選択図】なし

Description

本発明は、導電性繊維とその製造方法に関するものであり、特にミシンがけの様に高速で鋭角に連続した運動に耐え、安定した導電性を有した複合導電性繊維とその製造方法に関する。

導電性繊維は、従来からガソリン給油、油系のホースの静電除去などの工業用用途に利用されているが、近年では多岐の用途への応用が期待されている。安定した導電性と肌触り、優れた屈曲性、加工性、洗濯耐久性が付与できれば、おむつや肌着のセンサーとして使用できる。シャツ等、人体に触れておけば人命センサーとして使用でき、血圧、心拍、内臓などの電極としても利用できる。またセンサーによるユニフォームや、個別のユニフォーム管理、資材のアンテナとしても利用できる。その他にも、シールドメッシュや織物、更には軽量化が求められるロケットや飛行機、車等の資材としての利用も期待されている。

導電性繊維の製造技術についても、その用途に応じて様々な方法が提案されている。例えば特許文献１では、健康効果および抗菌効果を有効に引き出す材料として、「２本の線状アルミニウム箔を１本の芯糸に交絡させて交絡糸を形成し、該アルミ箔交絡糸と銅繊維とを縦横方向に交互に織り込むと共に、その織り込む間隔をアルミニウムと銅とのイオン化傾向の差異から人肌を介して圧電可能な１０〜２０ｍｍの範囲とすることを特徴とする導電性繊維縫製生地」を提案している。また特許文献２では、電磁波シールド、熱伝導体用途として、「繊維表面に金属を被覆加工した捲縮のない導電性繊維を含む樹脂を、コーティング法により布帛に塗布したことを特徴とする導電性繊維布帛」を提案している。

特許第４３０４０８８号公報 特開２０１２−２５１２５８号公報

しかしながら、有機繊維に導電加工、例えば金属メッキを施した物や、カーボンを練りこんだり、表面に塗った物には電気抵抗にむらがあり、導電性も薄くのばした金属板と比べると不安定であった。一方薄くのばした金属板は導電性は導電繊維より安定して良かったものの、比重が重く、折り曲げに弱かった。金属の中でもアルミニウムは比重も軽く電機導電率も良かったが、薄くのばしたアルミ箔は折り曲げに弱く、特に０．６〜２０μｍでは裂けやすかった。
本発明の目的は、上記の従来技術の問題を解決し、ミシンがけの様に高速で鋭角に連続した運動に耐え、安定した導電性を発揮する導電性繊維とその製造方法を提供する。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、有機繊維を芯に丸撚りしたアルミ箔導電性繊維に、他種の導電糸を、アルミ箔導電糸０．１ｍｍ〜５ｍｍ間隔に巻きつけることを特徴としている。

請求項２の発明は、請求項１の複合導電糸に、有機繊維を巻きつけることを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項１、２の複合導電糸において、アルミ箔導電糸に巻きつける導電糸が銀を含有していることを特徴としている。

請求項４の発明は、請求項１〜３の複合導電糸において、アルミ箔導電糸への他種導電糸の巻き方がたすき掛けであることを特徴としている。

請求項５の発明は、請求項１〜４の複合導電糸を２本以上合撚することを特徴としている。

請求項１の発明は、有機繊維を芯に丸撚りしたアルミ箔導電性繊維に、他種の導電糸を、アルミ箔導電糸０．１ｍｍ〜５ｍｍ間隔に巻きつけることで、各繊維を単純に合撚した場合からは得られない、予想外に高い導電性と安定した導電性を発揮するという効果を奏する。

請求項２の発明は、請求項１の複合導電糸に有機繊維を巻きつけることで、アルミ箔導電性繊維を保護し、ミシンがけの様に高速で鋭角に連続した運動への耐久性と屈曲性を向上させるという効果を奏する。

請求項３の発明は、請求項１、２の複合導電糸において、アルミ箔導電糸に巻きつける導電糸に銀を含有させることで、錆びに対する耐久性を向上させ、長期間安定した導電性を発揮するという効果を奏する。

請求項４の発明は、請求項１〜３の複合導電糸において、アルミ箔導電糸への他種導電糸の巻き方がたすき掛けであることによって、アルミ箔導電糸と他種導電糸の密着性が向上し、導電性と耐久性を向上させるという効果を奏する。

請求項５の発明は、請求項１〜４の複合導電糸を２本以上合撚することで、断線に対する耐久性が向上し、安定した導電性を維持させるという効果を奏する。

本発明の複合導電糸１本をマイクロスコープで観察した実像である。 本発明の複合導電糸を３本合撚したものをマイクロスコープで観察した実像である。

次に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

本発明による複合導電性繊維は、図１に示すように、有機繊維を芯に丸撚りしたアルミ箔導電性繊維に、他種の導電糸を、アルミ箔導電糸０．１ｍｍ〜５ｍｍ間隔に巻きつけることを特徴としている。
ここで、導電糸をアルミ箔導電糸に巻き付ける間隔が１ｃｍ以上では十分な効果が得られないため、０．１ｍｍ〜５ｍｍの間隔で巻き付けるのが好適である。
芯となる有機繊維としては、アラミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリエチレン、アクリル、レーヨンなどの合成繊維、および綿、麻、絹などの天然繊維が使用できる。

ここで、アルミ箔導電性繊維を保護し、ミシンがけの様に高速で鋭角に連続した運動への耐久性と屈曲性を向上させるため、図１に示すように、複合導電糸に有機繊維を巻きつけることが好ましい。巻きつける有機繊維としては、アラミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリエチレン、アクリル、レーヨンなどの合成繊維、および綿、麻、絹などの天然繊維が使用できる。

アルミ箔導電糸に巻きつける導電糸の素材としては、金、銀、銅、鉄、亜鉛、白金、パラジウム、ニッケル、錫、クロム、コバルト、イリジウム、タングステン、モリブデンなどが考えられるが、錆び等に対する耐久性、人体への安全性、導電性、経済性の観点から、銀を含有していることが好ましい。

アルミ箔導電糸への他種導電糸の巻き方は、Ｓ撚りあるいはＺ撚りなどのシングル巻き、またはたすき掛けなどのダブル巻きが考えられるが、導電性と耐久性を向上させる観点からは、たすき掛けであることが好ましい。

また、本発明の複合導電繊糸は１本でも優れた性能を発揮するが、導電性と耐久性を向上させる観点からは２本以上合撚することが好ましく、性能と経済性の両方の観点から、図２に示すような３本合撚が最適である場合が多い。

次に、本発明の複合導電性繊維の実施例について説明するが、本発明は、本実旋例に特に限定されるものではない。

［アルミ箔導電性繊維と有機繊維の丸撚り例］
ポリエステルフィルム、又は、紙にアルミ箔を貼り合わせ０．２５ｍｍ〜０．５ｍｍにスリットしたアルミ箔を、有機繊維を芯に、らせん状に巻いたもの（京都府ミツワ産業社製）を準備した。有機繊維には、ナイロン（５０Ｄ）に巻いた物（以下、「Ｎ−５０」と記す）とレーヨン（１００Ｄ）に巻いたもの（以下、「Ｂ−１００」と記す）をそれぞれ以下の手順で調製した。尚、１デニール（Ｄ）は９０００ｍの糸の質量をｇ単位で表したものである。
Ｎ−５０の調製では、ナイロン（５０Ｄ）を芯に、アルミ箔１２μｍとポリエステルフィルム１２μｍを貼り合わせ、約０．２５４ｍｍにスリットしたもの物を、らせん状に巻いた。出来上がりは約６１，０００ｍ／ｋｇ（１４７Ｄ）であった。
Ｂ−１００の調製の調製では、ベンベルグ１００Ｄ（旭化成製）を芯に、アルミ箔１０μｍとポリエステルフィルム１２μｍを貼り、伸縮を止めるためにポリエステル側に紙を貼り合わせ、約０．４１３ｍｍにスリットしたもの物を、ベンベルグにらせん状に巻いた。出来上がりは約２７，３００ｍ／ｋｇ（３３０Ｄ）であった。

［複合導電性繊維の製造例］

１本のＮ−５０に、導電糸として銀メッキ繊維（ＡＧＰＯＳＳ、この場合、米国製ＸＳＴＡＴＩＣ、１００Ｄ）２本を、アルミ箔導電糸０．１ｍｍ〜５ｍｍ間隔で、たすき掛けをして巻きつけ、複合導電糸を製造した。

１本のＢ−１００に、実施例１と同様の銀メッキ繊維２本を、アルミ箔導電糸０．１ｍｍ〜５ｍｍ間隔で、シングル巻きにより巻きつけ、複合導電糸を製造した。

（比較例１）
比較のため、実施例１において、アルミ箔導電糸に巻き付ける間隔を２ｃｍ、巻きつけ方をシングル巻きにかえたものを製作した。

（比較例２）
比較のため、実施例１において、アルミ箔導電糸に巻き付ける間隔を１ｃｍ、巻きつけ方をシングル巻きにかえたものを製作した。

（比較例３）
比較のため、実施例２において、アルミ箔導電糸に巻き付ける間隔を２ｃｍにかえたものを製作した。

（比較例４）
比較のため、実施例２において、アルミ箔導電糸に巻き付ける間隔を１ｃｍにかえたものを製作した。

（比較例５）
比較のため、実施例１、２に用いた銀メッキ繊維２本のみを撚糸したものを製作した。

［通電試験］
上記で製作した導電糸１ｍにおける電気抵抗値を、テスターで測定した結果を下記表１に示す。

尚、表１には含めなかったが、Ｎ−５０およびＢ−１００のみでの通電テストも行った。Ｎ−５０単独での通電テストでは、１ｃｍ間隔の通電テストにおいては、通電しない箇所があったが、通電した部分では約０．２Ωであった。ただし１ｍ間隔の通電テストでは、全く通電しなかった。
Ｂ−１００単独での通電テストでは、１ｃｍ間隔の通電テストにおいては通電しない箇所があったが、通電した部分では０．２５Ω以下であった。ただし１ｍ間隔の通電テストでは、通電した部分では１０〜１５Ωを示したものの、通電しない部分が多かった。
１ｃｍ間隔では通電していたものが１ｍ間隔で通電しなくなる理由として、測定間におけるクラック（ひび割れ）の存在による断線が考えられる。上記表１の結果とあわせて考えると、本発明の実施によって、断線を防ぎ安定した導電性が担保できるとともに、導電糸の電気抵抗値を劇的に減少させ、比較例からは予期できないほどの顕著な導電性を付与できることが確認された。

［耐久試験］
次に、耐久性を検討するため、１００〜５００回のねじり試験（１８０度ねじり）を行い、通電性の確認を行った。
Ｎ−５０やＢ−１００の場合は、屈曲したがアルミ箔に亀裂が生じ、導電性を失った。またアルミ箔とポリエステルは、伸縮の違いから製造時に亀裂が入った。アルミ箔と紙を貼り合わせた物は、亀裂は入りにくくなったものの、折り曲げると亀裂が生じ、また水分に弱かった。加えて、Ｎ−５０及びＢ−１００は、表面を摩擦するとアルミ箔が剥がれてしまった。耐久性向上のためにＢ−１００を３本撚糸させたものでも、ねじり回数１００回未満で通電性を失った。一方で、本発明の複合導電糸（実施例１）では、ねじり回数５００回後でも、導電性が保持されていた。

本発明により安定した導電性と肌触り、優れた屈曲性、加工性、洗濯耐久性が付与できるため、前記の通り、おむつや肌着のセンサー、人命センサー、血圧、心拍、内臓などの電極、センサーによるユニフォーム管理、資材のアンテナ、シールドメッシュや織物、更には軽量化が求められるロケット、飛行機、車等の資材など産業上広範な利用が期待される。

１ 有機繊維の芯
２ アルミ箔導電性繊維
３ アルミ箔とは他種の導電性繊維
４ アルミ箔保護用の有機繊維

Claims (5)

1. 有機繊維を芯に丸撚りしたアルミ箔導電性繊維に、他種の導電糸を、アルミ箔導電糸０．１ｍｍ〜５ｍｍ間隔に巻きつけることを特徴とする複合導電糸。
2. 請求項１の複合導電糸に、有機繊維を巻きつけることを特徴とする複合導電糸。
3. アルミ箔導電糸に巻きつける導電糸が銀を含有していることを特徴とする、請求項１、２の複合導電糸。
4. アルミ箔導電糸への他種導電糸の巻き方がたすき掛けであることを特徴とする、請求項１〜３の複合導電糸。
5. 請求項１〜４の複合導電糸を２本以上合撚することを特徴とする、複合導電糸。