JP2019036548A - 導電性布帛、及び導電性布帛の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
測装置とを提供することにある。
本発明の導電性布帛は、布帛の上に、第一絶縁層と導電層と第二絶縁層とを含む配線が設けられたものである。
布帛は、特に制限されるものではなく、従来公知の各種天然繊維、合成繊維、半合成繊維から構成された織編物または不織布を用いることができるが、好ましくは合成繊維から構成された編物で、より好ましい編物は2WAYトリコットである。布帛の厚みは用途に応じて適宜設定すればよいが、好ましくは1200〜300μm、より好ましくは1000〜500μmである。また、布帛の目付も用途に応じて適宜設定すればよいが、好ましくは250〜150g/m2、より好ましくは220〜170g/m2である。
本発明においては、前記布帛の上に、第一絶縁層が形成されている。これにより、導電性布帛により作製された衣服を着用したときに衣服の外側からの水分が布帛を通して導電層に達することを防ぐ。また、本発明における後述の導電層は良好な伸長性を有するものであるが、布帛が導電層の伸長性を超えた伸び性に富む素材である場合、布帛に追随して導電層が伸ばされ、その結果クラックが発生することも考えられる。第一絶縁層は、布帛の伸びを抑制し、導電層が過度に伸長されるのを防ぐ、伸び止めの役割も担っている。
本発明においては、前記第一絶縁層の上に、導電層が形成されている。この導電層により導通が確保される。
導電層は、導電性フィラーと樹脂とを含有することが好ましい。
また、カーボンナノチューブをスルフィド結合および/またはニトリル基を含有するゴムで表面処理する方法には、上記のいずれかの方法で表面に導入された官能基と反応性基を含有する所定のゴムとを反応させればよく、これにより、カーボンナノチューブ表面に所定のゴムを付着させることができる。
割合が多すぎると、樹脂中で凝集し易くなることがあり、また一般に上述のような粒子径の小さい金属ナノ粒子は高価であることからも、上記範囲に使用量を抑えることが望ましい。
点:247℃)、ジエチレングリコールジブチルエーテル(沸点:255℃)、ジエチレングリコールモノアセテート(沸点:250℃)、トリエチレングリコールジアセテート(沸点:300℃)、トリエチレングリコール(沸点:276℃)、トリエチレングリコールモノメチルエーテル(沸点:249℃)、トリエチレングリコールモノエチルエーテル(沸点:256℃)、トリエチレングリコールモノブチルエーテル(沸点:271℃)、テトラエチレングリコール(沸点:327℃)、テトラエチレングリコールモノブチルエーテル(沸点:304℃)、トリプロピレングリコール(沸点:267℃)、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル(沸点:243℃)、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールモノイソブチレート(沸点:253℃)等が挙げられる。また、石油系炭化水素類としては、新日本石油社製のAFソルベント4号(沸点:240〜265℃)、5号(沸点:275〜306℃)、6号(沸点:296〜317℃)、7号(沸点:259〜282℃)、および0号ソルベントH(沸点:245〜265℃)等も挙げられる。これら有機溶剤は、1種のみを用いてもよいし2種以上を併用してもよい。有機溶剤の使用量は、導電性ペーストが印刷などに適した粘度となるように適宜設定すればよい。
本発明においては、前記導電層の上に、第二絶縁層が形成されている。これにより、例えば、導電性布帛を配線が衣服の内側(身体側)に配されるよう用いて作製した衣服を着用した際に、身体側から生じる汗等の水分が導電層に触れるのを防ぐ。
本発明の導電性布帛は、前記配線(第一絶縁層、導電層、第二絶縁層を含む)の長手方向に伸長率100%まで伸長率10%ずつ段階的に伸長する伸長試験において、伸長率0%のときの抵抗値をR0、伸長率100%伸長時の抵抗値をR100としたときに式:R100/R0(倍)で表される100%伸長時抵抗変化倍率が100倍以下であり、好ましくは95倍以下、より好ましくは90倍以下である。従来の導電性布帛は、通常、伸長率が100%になるまでの段階で断線したり、伸長率100%まで伸長できたとしても、抵抗変化倍率が1万倍を超えるほど著しい導電性の低下を生じる。それに対して、本発明の導電性布帛は、導電層を形成する樹脂として硫黄原子を含有するゴムおよび/またはニトリル基を含有するゴムを用いることにより、100%まで伸長しても抵抗変化率を100倍以下に抑えることができるという特徴を奏する。また、本発明の導電性布帛の導電性は、上記のように過酷な条件(100%まで)の伸長に耐えるだけでなく、繰り返しの伸長にも耐えうるものである。本発明における上記伸長試験の詳細は実施例に記載の通りである。
本発明のウエアラブル生体情報計測装置は、上記本発明の導電性布帛を用いて作製されたものである。好ましくは、上記本発明の導電性布帛を用いて衣服に作製されるのがよい。このとき、導電性布帛は、配線が衣服の内側(身体側)に配されるよう用いてもよいし、衣服の外側に配されるよう用いてもよい。このようなウエアラブル生体情報計測装置は、通常の衣服と同様の装着性を有し、着用するだけで簡便に各種生体情報を測定することができる。
(導電性ペースト)
表1に示す樹脂をジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテートに溶解させて、この溶液に、銀粒子(DOWAエレクトロニクス社製「凝集銀粉G−35」、平均粒径5.9μm)と、必要に応じて後述の方法で作製した表面処理カーボンナノチューブ(CNT)とを均一に分散した液を、各成分が表1に示す配合となるように加え、3本ロールミルにて混練して、導電ペーストとした。
・ニトリル基含有ゴム:日本ゼオン社製「Nipol(登録商標)1042」(アクリロニトリル含量33.3質量%)
・硫黄含有ゴム:東レ・ファインケミカル社製「チオコール(登録商標)LP−23」(硫黄含量21.5質量%)
・ポリエステル:東洋紡社製「バイロン(登録商標)RV630」
(表面にアクリロニトリルブタジエンオリゴマーを有するCNTの作製)
50mgの多層カーボンナノチューブ(SWeNT MW100、South West Nano Technologies社製、直径6〜9nm、長さ5μm、アスペクト比556〜833)を0.006mol/Lのo−フェニルフェニルグリシジルエーテルのエタノール溶液100mLに添加し、超音波処理を30分間行った。PTFE膜を用いてろ過し、エタノールで数回洗浄した後、乾燥させて表面にグリシジル基を有するカーボンナノチューブを作製した。
表1に示すポリウレタン樹脂9質量部に、増粘剤(センカ社製「アクトゲルAP200」、アクリル酸系重合物)1質量部と水10質量部との混合液4質量部を混合して、絶縁層形成用樹脂とした。
・ポリウレタンA:荒川化学工業社製「ユリアーノ(登録商標) W600」(ポリエステル系アニオン性水性ポリウレタン、ウレタン樹脂含有量35質量%、イソプロピルアルコール5質量%、粘度300〜30mPa・s(25℃))
・ポリウレタンB:荒川化学工業社製「ユリアーノ(登録商標) W321」(ポリエステル系アニオン性水性ポリウレタン、ウレタン樹脂含有量35質量%、イソプロピルアルコール9質量%、粘度1000〜500mPa・s(25℃))
布帛として、2WAYトリコット(グンセン(株)製「KNZ2740」、ナイロンヤーン:ウレタンヤーン=63%:37%(混率)、目付け194g/m2)を用意し、これを縦15cm、横5cmに裁断した。
<伸長試験>
幅2.5cmのチャックを2個備えた伸長試験機(手回し延伸機)を用いて、チャック間距離5cmで導電性布帛を挟み、導電性布帛を配線の長手方向に伸長率100%まで伸長した。このとき、伸長率10%に当たる変位量(5cm×10%=0.5cm)毎に、デジタルマルチメータ(横河メータ&インスツルメンツ社製「YOKOGAWA TY530」)を用い、対向する2個のチャックの外側にて抵抗値(Ω)を測定した(測定距離10cm)。抵抗値の測定は伸長直後(3秒以内)に実施し、次いで行う伸長は3分後に再開することとした。なお、伸長率10%毎に抵抗値を確認し、100%伸長までのいずれかの段階で導通が断線した場合には、以降の測定を中止した。
各伸長率x%での抵抗変化倍率は、伸長率0%のときの抵抗値(R0)に対する、伸長率x%のときの抵抗値(Rx)の割合(すなわち、抵抗変化倍率=Rx/R0(倍))であり、上記伸長試験を10回行ったときの平均値を採用した(ただし、10回の伸長試験のうち、導通が断線した回の試験については、抵抗値(Rx)が測定できないのでカウントしないこととした。すなわち、例えば10回のうち1回断線した場合には、9回の試験の平均値が伸長率x%での抵抗変化倍率となる。
不良率は、上記伸長試験を10回行い、伸長率100%までのいずれかの段階で導通が断線した場合の試験回数aが全試験回数(10回)に占める割合(すなわち、不良率=(a/10)×100(%))である。
Claims (7)
- 布帛の上に配線が設けられた導電性布帛であって、
前記配線は、前記布帛の上に形成された第一絶縁層と、前記第一絶縁層の上に設けられた導電層と、前記導電層の上に設けられた第二絶縁層とを含み、
前記第一絶縁層、及び前記第二絶縁層は水性ポリウレタン樹脂を含むことを特徴とする導電性布帛。 - 前記水性ポリウレタン樹脂がポリエステル系アニオン性水性ポリウレタン樹脂である請求項1に記載の導電性布帛。
- 前記導電層は、導電性フィラーと樹脂とを含有するものである請求項1または2に記載の導電性布帛。
- 前記導電層は、硫黄原子を含有するゴムおよび/またはニトリル基を含有するゴムを55〜85体積%含有するものである請求項1〜3のいずれかに記載の導電性布帛。
- 前記布帛は2WAYトリコット生地である請求項1〜4のいずれかに記載の導電性布帛。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の導電性布帛を製造する方法であって、
水性ポリウレタン樹脂と増粘剤を含有する絶縁層形成用樹脂を布帛に塗布し、乾燥して第一絶縁層を形成する工程を含むことを特徴とする導電性布帛の製造方法。 - 前記増粘剤がアクリル酸系共重合物である請求項6に記載の導電性布帛の製造方法。
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