JP2019179877A - Piezoelectric fiber, piezoelectric fiber structure, piezoelectric fabric, piezoelectric knitted fabric, piezoelectric device, force sensor and actuator - Google Patents
Piezoelectric fiber, piezoelectric fiber structure, piezoelectric fabric, piezoelectric knitted fabric, piezoelectric device, force sensor and actuator Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019179877A JP2019179877A JP2018069091A JP2018069091A JP2019179877A JP 2019179877 A JP2019179877 A JP 2019179877A JP 2018069091 A JP2018069091 A JP 2018069091A JP 2018069091 A JP2018069091 A JP 2018069091A JP 2019179877 A JP2019179877 A JP 2019179877A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric
- region
- piezoelectric fiber
- helical chiral
- chiral polymer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 187
- 239000004744 fabric Substances 0.000 title claims abstract description 82
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 129
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 20
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 claims description 39
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 claims description 10
- UQDJGEHQDNVPGU-UHFFFAOYSA-N serine phosphoethanolamine Chemical compound [NH3+]CCOP([O-])(=O)OCC([NH3+])C([O-])=O UQDJGEHQDNVPGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000002759 woven fabric Substances 0.000 claims description 5
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 abstract description 19
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 33
- JVTAAEKCZFNVCJ-REOHCLBHSA-N L-lactic acid Chemical compound C[C@H](O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-REOHCLBHSA-N 0.000 description 32
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 description 23
- 238000009940 knitting Methods 0.000 description 20
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 description 18
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 18
- 229930182843 D-Lactic acid Natural products 0.000 description 17
- JVTAAEKCZFNVCJ-UWTATZPHSA-N D-lactic acid Chemical compound C[C@@H](O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UWTATZPHSA-N 0.000 description 17
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 17
- 229940022769 d- lactic acid Drugs 0.000 description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 15
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 15
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 15
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 12
- -1 carbodiimide compound Chemical class 0.000 description 9
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 9
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 9
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 8
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 6
- JJTUDXZGHPGLLC-UHFFFAOYSA-N lactide Chemical compound CC1OC(=O)C(C)OC1=O JJTUDXZGHPGLLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 5
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 5
- 238000002074 melt spinning Methods 0.000 description 5
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 5
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 5
- WHBMMWSBFZVSSR-UHFFFAOYSA-N 3-hydroxybutyric acid Chemical compound CC(O)CC(O)=O WHBMMWSBFZVSSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N butane-1,4-diol Chemical compound OCCCCO WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VPKDCDLSJZCGKE-UHFFFAOYSA-N carbodiimide group Chemical group N=C=N VPKDCDLSJZCGKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 4
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 4
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 4
- IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N isocyanate group Chemical group [N-]=C=O IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- RTBFRGCFXZNCOE-UHFFFAOYSA-N 1-methylsulfonylpiperidin-4-one Chemical compound CS(=O)(=O)N1CCC(=O)CC1 RTBFRGCFXZNCOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 3
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- JFCQEDHGNNZCLN-UHFFFAOYSA-N anhydrous glutaric acid Natural products OC(=O)CCCC(O)=O JFCQEDHGNNZCLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000037396 body weight Effects 0.000 description 3
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 3
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 3
- 229920001184 polypeptide Polymers 0.000 description 3
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 3
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 3
- 239000012488 sample solution Substances 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 3
- PUPZLCDOIYMWBV-UHFFFAOYSA-N (+/-)-1,3-Butanediol Chemical compound CC(O)CCO PUPZLCDOIYMWBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FKTHNVSLHLHISI-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(isocyanatomethyl)benzene Chemical compound O=C=NCC1=CC=CC=C1CN=C=O FKTHNVSLHLHISI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- REKYPYSUBKSCAT-UHFFFAOYSA-N 3-hydroxypentanoic acid Chemical compound CCC(O)CC(O)=O REKYPYSUBKSCAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ALRHLSYJTWAHJZ-UHFFFAOYSA-N 3-hydroxypropionic acid Chemical compound OCCC(O)=O ALRHLSYJTWAHJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FMHKPLXYWVCLME-UHFFFAOYSA-N 4-hydroxy-valeric acid Chemical compound CC(O)CCC(O)=O FMHKPLXYWVCLME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 2
- LCFVJGUPQDGYKZ-UHFFFAOYSA-N Bisphenol A diglycidyl ether Chemical compound C=1C=C(OCC2OC2)C=CC=1C(C)(C)C(C=C1)=CC=C1OCC1CO1 LCFVJGUPQDGYKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-N Glycolic acid Chemical compound OCC(O)=O AEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Malonic acid Chemical compound OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N Terephthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=C(C(O)=O)C=C1 KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N adipic acid Chemical compound OC(=O)CCCCC(O)=O WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001400 block copolymer Polymers 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 2
- 239000003484 crystal nucleating agent Substances 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- GAEKPEKOJKCEMS-UHFFFAOYSA-N gamma-valerolactone Chemical compound CC1CCC(=O)O1 GAEKPEKOJKCEMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 229920000578 graft copolymer Polymers 0.000 description 2
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 description 2
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- BDJRBEYXGGNYIS-UHFFFAOYSA-N nonanedioic acid Chemical compound OC(=O)CCCCCCCC(O)=O BDJRBEYXGGNYIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920003986 novolac Polymers 0.000 description 2
- WLJVNTCWHIRURA-UHFFFAOYSA-N pimelic acid Chemical compound OC(=O)CCCCCC(O)=O WLJVNTCWHIRURA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 2
- 229920013716 polyethylene resin Polymers 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- CXMXRPHRNRROMY-UHFFFAOYSA-N sebacic acid Chemical compound OC(=O)CCCCCCCCC(O)=O CXMXRPHRNRROMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DNIAPMSPPWPWGF-VKHMYHEASA-N (+)-propylene glycol Chemical compound C[C@H](O)CO DNIAPMSPPWPWGF-VKHMYHEASA-N 0.000 description 1
- QBYIENPQHBMVBV-HFEGYEGKSA-N (2R)-2-hydroxy-2-phenylacetic acid Chemical compound O[C@@H](C(O)=O)c1ccccc1.O[C@@H](C(O)=O)c1ccccc1 QBYIENPQHBMVBV-HFEGYEGKSA-N 0.000 description 1
- DNIAPMSPPWPWGF-GSVOUGTGSA-N (R)-(-)-Propylene glycol Chemical compound C[C@@H](O)CO DNIAPMSPPWPWGF-GSVOUGTGSA-N 0.000 description 1
- VGHSXKTVMPXHNG-UHFFFAOYSA-N 1,3-diisocyanatobenzene Chemical compound O=C=NC1=CC=CC(N=C=O)=C1 VGHSXKTVMPXHNG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YPFDHNVEDLHUCE-UHFFFAOYSA-N 1,3-propanediol Substances OCCCO YPFDHNVEDLHUCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ALQLPWJFHRMHIU-UHFFFAOYSA-N 1,4-diisocyanatobenzene Chemical compound O=C=NC1=CC=C(N=C=O)C=C1 ALQLPWJFHRMHIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RKDVKSZUMVYZHH-UHFFFAOYSA-N 1,4-dioxane-2,5-dione Chemical compound O=C1COC(=O)CO1 RKDVKSZUMVYZHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ALVZNPYWJMLXKV-UHFFFAOYSA-N 1,9-Nonanediol Chemical compound OCCCCCCCCCO ALVZNPYWJMLXKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KXJGSNRAQWDDJT-UHFFFAOYSA-N 1-acetyl-5-bromo-2h-indol-3-one Chemical compound BrC1=CC=C2N(C(=O)C)CC(=O)C2=C1 KXJGSNRAQWDDJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFSYUSUFCBOHGU-UHFFFAOYSA-N 1-isocyanato-2-[(4-isocyanatophenyl)methyl]benzene Chemical compound C1=CC(N=C=O)=CC=C1CC1=CC=CC=C1N=C=O LFSYUSUFCBOHGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QFGCFKJIPBRJGM-UHFFFAOYSA-N 12-[(2-methylpropan-2-yl)oxy]-12-oxododecanoic acid Chemical compound CC(C)(C)OC(=O)CCCCCCCCCCC(O)=O QFGCFKJIPBRJGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RBMHUYBJIYNRLY-UHFFFAOYSA-N 2-[(1-carboxy-1-hydroxyethyl)-hydroxyphosphoryl]-2-hydroxypropanoic acid Chemical compound OC(=O)C(O)(C)P(O)(=O)C(C)(O)C(O)=O RBMHUYBJIYNRLY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SEFYJVFBMNOLBK-UHFFFAOYSA-N 2-[2-[2-(oxiran-2-ylmethoxy)ethoxy]ethoxymethyl]oxirane Chemical compound C1OC1COCCOCCOCC1CO1 SEFYJVFBMNOLBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NYHNVHGFPZAZGA-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxyhexanoic acid Chemical compound CCCCC(O)C(O)=O NYHNVHGFPZAZGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BWLBGMIXKSTLSX-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxyisobutyric acid Chemical compound CC(C)(O)C(O)=O BWLBGMIXKSTLSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JRHWHSJDIILJAT-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxypentanoic acid Chemical compound CCCC(O)C(O)=O JRHWHSJDIILJAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QTWJRLJHJPIABL-UHFFFAOYSA-N 2-methylphenol;3-methylphenol;4-methylphenol Chemical compound CC1=CC=C(O)C=C1.CC1=CC=CC(O)=C1.CC1=CC=CC=C1O QTWJRLJHJPIABL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HPMGFDVTYHWBAG-UHFFFAOYSA-N 3-hydroxyhexanoic acid Chemical compound CCCC(O)CC(O)=O HPMGFDVTYHWBAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SXFJDZNJHVPHPH-UHFFFAOYSA-N 3-methylpentane-1,5-diol Chemical compound OCCC(C)CCO SXFJDZNJHVPHPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 4,4'-Diphenylmethane Diisocyanate Chemical compound C1=CC(N=C=O)=CC=C1CC1=CC=C(N=C=O)C=C1 UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SJZRECIVHVDYJC-UHFFFAOYSA-N 4-hydroxybutyric acid Chemical compound OCCCC(O)=O SJZRECIVHVDYJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940006015 4-hydroxybutyric acid Drugs 0.000 description 1
- YHTLGFCVBKENTE-UHFFFAOYSA-N 4-methyloxan-2-one Chemical compound CC1CCOC(=O)C1 YHTLGFCVBKENTE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YDCRNMJQROAWFT-UHFFFAOYSA-N 5-hydroxyhexanoic acid Chemical compound CC(O)CCCC(O)=O YDCRNMJQROAWFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PHOJOSOUIAQEDH-UHFFFAOYSA-N 5-hydroxypentanoic acid Chemical compound OCCCCC(O)=O PHOJOSOUIAQEDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNAJBOZYCFSQDJ-UHFFFAOYSA-N 7-hydroxyheptanoic acid Chemical compound OCCCCCCC(O)=O PNAJBOZYCFSQDJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229920002972 Acrylic fiber Polymers 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 1
- 235000012766 Cannabis sativa ssp. sativa var. sativa Nutrition 0.000 description 1
- 235000012765 Cannabis sativa ssp. sativa var. spontanea Nutrition 0.000 description 1
- KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-N Carbamic acid Chemical class NC(O)=O KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000288673 Chiroptera Species 0.000 description 1
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- ABIKNKURIGPIRJ-UHFFFAOYSA-N DL-4-hydroxy caproic acid Chemical compound CCC(O)CCC(O)=O ABIKNKURIGPIRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QOSSAOTZNIDXMA-UHFFFAOYSA-N Dicylcohexylcarbodiimide Chemical compound C1CCCCC1N=C=NC1CCCCC1 QOSSAOTZNIDXMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 241001331845 Equus asinus x caballus Species 0.000 description 1
- 239000005058 Isophorone diisocyanate Substances 0.000 description 1
- 229910001252 Pd alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- ALQSHHUCVQOPAS-UHFFFAOYSA-N Pentane-1,5-diol Chemical compound OCCCCCO ALQSHHUCVQOPAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FQYUMYWMJTYZTK-UHFFFAOYSA-N Phenyl glycidyl ether Chemical compound C1OC1COC1=CC=CC=C1 FQYUMYWMJTYZTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001609 Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Polymers 0.000 description 1
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- IWYDHOAUDWTVEP-UHFFFAOYSA-N R-2-phenyl-2-hydroxyacetic acid Natural products OC(=O)C(O)C1=CC=CC=C1 IWYDHOAUDWTVEP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N Succinic acid Natural products OC(=O)CCC(O)=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000722921 Tulipa gesneriana Species 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000001361 adipic acid Substances 0.000 description 1
- 235000011037 adipic acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000001371 alpha-amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000008206 alpha-amino acids Nutrition 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 1
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000007767 bonding agent Substances 0.000 description 1
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 1
- 235000019437 butane-1,3-diol Nutrition 0.000 description 1
- OWBTYPJTUOEWEK-UHFFFAOYSA-N butane-2,3-diol Chemical compound CC(O)C(C)O OWBTYPJTUOEWEK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N butanedioic acid Chemical compound O[14C](=O)CC[14C](O)=O KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N 0.000 description 1
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 1
- 235000009120 camo Nutrition 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N carbonic acid Chemical class OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 235000005607 chanvre indien Nutrition 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 229930003836 cresol Natural products 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 125000005442 diisocyanate group Chemical group 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 1
- 239000011487 hemp Substances 0.000 description 1
- XXMIOPMDWAUFGU-UHFFFAOYSA-N hexane-1,6-diol Chemical compound OCCCCCCO XXMIOPMDWAUFGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052588 hydroxylapatite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004790 ingeo Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 description 1
- NIMLQBUJDJZYEJ-UHFFFAOYSA-N isophorone diisocyanate Chemical compound CC1(C)CC(N=C=O)CC(C)(CN=C=O)C1 NIMLQBUJDJZYEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 1
- 229960002510 mandelic acid Drugs 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N monopropylene glycol Natural products CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 125000001971 neopentyl group Chemical group [H]C([*])([H])C(C([H])([H])[H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;hydroxide;triphosphate Chemical compound [OH-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D 0.000 description 1
- IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N phthalocyanine Chemical compound N1C(N=C2C3=CC=CC=C3C(N=C3C4=CC=CC=C4C(=N4)N3)=N2)=C(C=CC=C2)C2=C1N=C1C2=CC=CC=C2C4=N1 IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001434 poly(D-lactide) Polymers 0.000 description 1
- 229920006122 polyamide resin Polymers 0.000 description 1
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 1
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920005594 polymer fiber Polymers 0.000 description 1
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 description 1
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229920005990 polystyrene resin Polymers 0.000 description 1
- 229920000123 polythiophene Polymers 0.000 description 1
- 229920000166 polytrimethylene carbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920006306 polyurethane fiber Polymers 0.000 description 1
- 229920005749 polyurethane resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 235000013772 propylene glycol Nutrition 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000002964 rayon Substances 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 238000007151 ring opening polymerisation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N toluene 2,4-diisocyanate Chemical compound CC1=CC=C(N=C=O)C=C1N=C=O DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RUELTTOHQODFPA-UHFFFAOYSA-N toluene 2,6-diisocyanate Chemical compound CC1=C(N=C=O)C=CC=C1N=C=O RUELTTOHQODFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FRGPKMWIYVTFIQ-UHFFFAOYSA-N triethoxy(3-isocyanatopropyl)silane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN=C=O FRGPKMWIYVTFIQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N triethylene glycol Chemical compound OCCOCCOCCO ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006312 vinyl chloride fiber Polymers 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
- 238000009941 weaving Methods 0.000 description 1
- 230000002087 whitening effect Effects 0.000 description 1
- 230000037303 wrinkles Effects 0.000 description 1
- PAPBSGBWRJIAAV-UHFFFAOYSA-N ε-Caprolactone Chemical compound O=C1CCCCCO1 PAPBSGBWRJIAAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
- Biological Depolymerization Polymers (AREA)
- Knitting Of Fabric (AREA)
- Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
- Multicomponent Fibers (AREA)
- Woven Fabrics (AREA)
Abstract
Description
本発明は、圧電繊維、圧電繊維構造体、圧電織物、圧電編物、圧電デバイス、力センサー及びアクチュエータに関する。 The present invention relates to a piezoelectric fiber, a piezoelectric fiber structure, a piezoelectric fabric, a piezoelectric knitted fabric, a piezoelectric device, a force sensor, and an actuator.
近年、ヘリカルキラル高分子を含む圧電体を、センサー、アクチュエータ等の圧電デバイスへ応用をすることが検討されている。このような圧電デバイスには、フィルム形状の圧電体が用いられている。 In recent years, the application of piezoelectric materials containing helical chiral polymers to piezoelectric devices such as sensors and actuators has been studied. In such a piezoelectric device, a film-shaped piezoelectric body is used.
上記圧電体に含まれるヘリカルキラル高分子として、ポリペプチド、ポリ乳酸系高分子等の光学活性を有する高分子を用いることが着目されている。中でも、ポリ乳酸系高分子は、機械的な延伸操作のみで圧電性を発現することが知られている。ポリ乳酸系高分子を用いた圧電体では、ポーリング処理が不要であり、また、圧電性が数年にわたり減少しないことが知られている。 Attention has been focused on the use of polymers having optical activity such as polypeptides and polylactic acid-based polymers as the helical chiral polymer contained in the piezoelectric body. Among these, it is known that polylactic acid polymers exhibit piezoelectricity only by mechanical stretching operation. It is known that a piezoelectric body using a polylactic acid-based polymer does not require poling treatment and the piezoelectricity does not decrease for several years.
例えば、ポリ乳酸系高分子を含む高分子圧電材料として、圧電定数d14が大きく、透明性に優れる高分子圧電材料が報告されている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。
また、最近、圧電性を有する材料を、導体に被覆して利用する試みもなされている。
例えば、中心から外側に向って順に同軸状に配置された中心導体、圧電材料層、外側導体及び外被から構成される、ピエゾケーブルが知られている(例えば、特許文献3参照)。
また、ポリフッ化ビニリデン又はポリ乳酸を含む圧電性高分子からなる繊維を導電性繊維に被覆してなる圧電素子が知られている(例えば、特許文献4参照)。
更に、中心糸に圧電性L型ポリ乳酸(PLLA)の糸、スリットリボン等を巻回し、圧電性を有し、かつ、抗菌性を示す圧電性抗菌ファブリックが知られている(例えば、非特許文献1参照)。
For example, a polymeric piezoelectric material containing a polylactic acid polymer, large piezoelectric constant d 14 is polymeric piezoelectric materials have been reported that excellent transparency (for example, see Patent Documents 1 and 2).
Recently, an attempt has been made to use a material having piezoelectricity by covering a conductor.
For example, a piezo cable is known that includes a center conductor, a piezoelectric material layer, an outer conductor, and a jacket that are coaxially arranged in order from the center to the outside (see, for example, Patent Document 3).
Also known is a piezoelectric element obtained by coating a conductive fiber with a fiber made of a piezoelectric polymer containing polyvinylidene fluoride or polylactic acid (for example, see Patent Document 4).
Furthermore, a piezoelectric antibacterial fabric having a piezoelectric property and antibacterial properties by winding a piezoelectric L-type polylactic acid (PLLA) yarn, a slit ribbon or the like around a center yarn is known (for example, non-patented) Reference 1).
ところで、特許文献1及び特許文献2に記載のフィルム形状の高分子圧電材料を圧電体として、凹凸が大きい場所、変形量が大きい場所等で使用した場合(例えば、ウェアラブル製品の一部又は全部として使用した場合)、変形により圧電体中に折れ、シワ等の損傷が生じるおそれがある。その結果、圧電体の圧電感度(例えば、圧電体をセンサーとして用いた場合のセンサー感度、及び、圧電体をアクチュエータとして用いた場合の動作感度が挙げられる。以下同じ。)が低下する場合がある。 By the way, when the film-shaped polymeric piezoelectric material described in Patent Document 1 and Patent Document 2 is used as a piezoelectric body in a place with a large unevenness, a place with a large amount of deformation, etc. (for example, as part or all of a wearable product) When used), deformation may cause breakage in the piezoelectric body, resulting in damage such as wrinkles. As a result, the piezoelectric sensitivity of the piezoelectric body (for example, the sensor sensitivity when the piezoelectric body is used as a sensor and the operation sensitivity when the piezoelectric body is used as an actuator may be mentioned; the same applies hereinafter) may be reduced. .
また、非特許文献1では、抗菌性を有する圧電繊維構造体について記載されているが、非特許文献1以外の構成にて抗菌性に優れた圧電繊維構造体が求められている。 Further, Non-Patent Document 1 describes a piezoelectric fiber structure having antibacterial properties, but a piezoelectric fiber structure excellent in antibacterial properties is required in a configuration other than Non-Patent Document 1.
そこで、本発明は、抗菌性に優れた圧電繊維構造体を製造可能な圧電繊維、並びに抗菌性に優れた圧電繊維構造体、圧電織物、圧電編物、圧電デバイス、力センサー及びアクチュエータを提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a piezoelectric fiber capable of producing a piezoelectric fiber structure excellent in antibacterial properties, and a piezoelectric fiber structure, piezoelectric fabric, piezoelectric knitted fabric, piezoelectric device, force sensor, and actuator excellent in antibacterial properties. With the goal.
前記課題を達成するための具体的手段は、以下の通りである。
<1> 光学活性を有するヘリカルキラル高分子(A)を含む領域(A)と、前記ヘリカルキラル高分子(A)とキラリティが異なり、光学活性を有するヘリカルキラル高分子(B)を含む領域(B)を含む領域(B)と、を有する圧電繊維。
<2> 前記領域(A)及び前記領域(B)が圧電繊維の長さ方向に沿って位置している<1>に記載の圧電繊維。
<3> 中空繊維であり、前記領域(A)及び前記領域(B)が前記中空繊維の筒部を構成する<1>又は<2>に記載の圧電繊維。
<4> 前記ヘリカルキラル高分子(A)及び前記ヘリカルキラル高分子(B)は、下記式(1)で表される繰り返し単位を含む主鎖を有するポリ乳酸系高分子である<1>〜<3>のいずれか1つに記載の圧電繊維。
Specific means for achieving the above object are as follows.
<1> Region (A) containing a helical chiral polymer (A) having optical activity, and a region containing a helical chiral polymer (B) having optical activity and different in chirality from the helical chiral polymer (A) ( A piezoelectric fiber having a region (B) including B).
<2> The piezoelectric fiber according to <1>, wherein the region (A) and the region (B) are located along the length direction of the piezoelectric fiber.
<3> The piezoelectric fiber according to <1> or <2>, which is a hollow fiber, and wherein the region (A) and the region (B) constitute a cylindrical portion of the hollow fiber.
<4> The helical chiral polymer (A) and the helical chiral polymer (B) are polylactic acid polymers having a main chain containing a repeating unit represented by the following formula (1) <1> to <3> The piezoelectric fiber according to any one of the above.
<5> 前記ヘリカルキラル高分子(A)は、構造単位としてL体成分を50モル%超含み、前記ヘリカルキラル高分子(B)は、構造単位としてD体成分を50モル%超含む<1>〜<4>のいずれか1つに記載の圧電繊維。
<6> 前記ヘリカルキラル高分子(A)は、構造単位としてL体成分を90モル%以上含み、前記ヘリカルキラル高分子(B)は、構造単位としてD体成分を90モル%以上含む<1>〜<5>のいずれか1つに記載の圧電繊維。
<5> The helical chiral polymer (A) contains more than 50 mol% of L-form components as structural units, and the helical chiral polymer (B) contains more than 50 mol% of D-form components as structural units <1 > To <4> The piezoelectric fiber according to any one of the above.
<6> The helical chiral polymer (A) contains 90 mol% or more of L-form components as structural units, and the helical chiral polymer (B) contains 90 mol% or more of D-form components as structural units <1 The piezoelectric fiber according to any one of> to <5>.
<7> <1>〜<6>のいずれか1つに記載の圧電繊維が螺旋状に巻回されてなる圧電繊維構造体。
<8> 前記領域(A)及び前記領域(B)は、螺旋軸に対して15°〜75°の角度で巻回されている<7>に記載の圧電繊維構造体。
<9> 螺旋状に巻回されて隣り合う前記領域(A)と前記領域(B)とが接している<8>に記載の圧電繊維構造体。
<7> A piezoelectric fiber structure in which the piezoelectric fiber according to any one of <1> to <6> is spirally wound.
<8> The piezoelectric fiber structure according to <7>, wherein the region (A) and the region (B) are wound at an angle of 15 ° to 75 ° with respect to the helical axis.
<9> The piezoelectric fiber structure according to <8>, in which the region (A) and the region (B) that are wound in a spiral are adjacent to each other.
<10> 縦糸及び横糸からなる織物構造体を備え、前記縦糸及び前記横糸の少なくとも一方が、<7>〜<9>のいずれか1つに記載の圧電繊維構造体を含む圧電織物。 <10> A piezoelectric fabric comprising a fabric structure composed of warp and weft, wherein at least one of the warp and weft includes the piezoelectric fiber structure according to any one of <7> to <9>.
<11> <7>〜<9>のいずれか1つに記載の圧電繊維構造体を含む編物構造体を備える圧電編物。 <11> A piezoelectric knitted fabric comprising a knitted fabric structure including the piezoelectric fiber structure according to any one of <7> to <9>.
<12> <10>に記載の圧電織物又は<11>に記載の圧電編物を備える圧電デバイス。 <12> A piezoelectric device comprising the piezoelectric fabric according to <10> or the piezoelectric knitted fabric according to <11>.
<13> <7>〜<9>のいずれか1つに記載の圧電繊維構造体を備える力センサー。 <13> A force sensor including the piezoelectric fiber structure according to any one of <7> to <9>.
<14> <7>〜<9>のいずれか1つに記載の圧電繊維構造体を備えるアクチュエータ。 <14> An actuator comprising the piezoelectric fiber structure according to any one of <7> to <9>.
本発明によれば、抗菌性に優れた圧電繊維構造体を製造可能な圧電繊維、並びに抗菌性に優れた圧電繊維構造体、圧電織物、圧電編物、圧電デバイス、力センサー及びアクチュエータを提供することができる。 According to the present invention, there are provided a piezoelectric fiber capable of producing a piezoelectric fiber structure excellent in antibacterial property, and a piezoelectric fiber structure, piezoelectric fabric, piezoelectric knitted fabric, piezoelectric device, force sensor and actuator excellent in antibacterial property. Can do.
以下、本開示の実施形態について説明する。
本開示において、「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。本開示に段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
また、本開示において、「フィルム」は、一般的に「フィルム」と呼ばれているものだけでなく、一般的に「シート」と呼ばれているものをも包含する概念である。
Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described.
In the present disclosure, numerical ranges indicated using “to” indicate ranges including numerical values described before and after “to” as the minimum value and the maximum value, respectively. In a numerical range described in stages in the present disclosure, an upper limit value or a lower limit value described in a numerical range may be replaced with an upper limit value or a lower limit value in another numerical range. Further, in the numerical ranges described in the present disclosure, the upper limit value or the lower limit value described in a certain numerical range may be replaced with the values shown in the examples.
Further, in the present disclosure, the “film” is a concept including not only what is generally called “film” but also what is generally called “sheet”.
〔圧電繊維〕
本開示の圧電繊維は、光学活性を有するヘリカルキラル高分子(A)を含む領域(A)と、前記ヘリカルキラル高分子(A)とキラリティが異なり、光学活性を有するヘリカルキラル高分子(B)を含む領域(B)と、を有する。この圧電繊維を用いることにより、後述するように抗菌性に優れた圧電繊維構造体を製造することができる。
[Piezoelectric fiber]
The piezoelectric fiber of the present disclosure includes a region (A) containing a helical chiral polymer (A) having optical activity, and a helical chiral polymer (B) having optical activity that is different in chirality from the helical chiral polymer (A). And a region (B) including By using this piezoelectric fiber, a piezoelectric fiber structure excellent in antibacterial properties can be produced as described later.
本開示の圧電繊維では、領域(A)及び領域(B)が圧電繊維の長さ方向に沿って位置することが好ましい。また、圧電繊維は、領域(A)及び領域(B)からなる繊維であることが好ましい。 In the piezoelectric fiber of the present disclosure, the region (A) and the region (B) are preferably located along the length direction of the piezoelectric fiber. Moreover, it is preferable that a piezoelectric fiber is a fiber which consists of an area | region (A) and an area | region (B).
本開示の圧電繊維は、中空繊維であり、領域(A)及び領域(B)が中空繊維の筒部を構成することが好ましい。例えば、領域(A)となるヘリカルキラル高分子(A)を含む樹脂材料及び領域(B)となるヘリカルキラル高分子(B)を含む樹脂材料を2C形状の紡糸口金から押し出すことにより、長さ方向にて、中空円筒形状の半分を構成する領域(A)及び中空円筒形状の残り半分を構成する領域(B)を備える中空繊維が得られる。圧電繊維を中空繊維とすることにより、屈曲性及び可撓性(しなやかさ)に優れる傾向にある。 The piezoelectric fiber of the present disclosure is a hollow fiber, and it is preferable that the region (A) and the region (B) constitute a hollow fiber cylindrical portion. For example, by extruding a resin material containing the helical chiral polymer (A) to be the region (A) and a resin material containing the helical chiral polymer (B) to be the region (B) from the 2C-shaped spinneret, In the direction, a hollow fiber is obtained comprising a region (A) constituting half of the hollow cylindrical shape and a region (B) constituting the remaining half of the hollow cylindrical shape. When the piezoelectric fiber is a hollow fiber, it tends to be excellent in flexibility and flexibility (flexibility).
(圧電繊維の具体的態様)
以下、図1を用いて圧電繊維の具体的態様の一例について説明する。
図1に示すように、圧電繊維100は、中空部3を有する中空繊維であり、長さ方向において、領域(A)1及び領域(B)2が中空繊維の筒部を構成している。このような圧電繊維100を螺旋状に巻回することにより、図2及び図3に示すような圧電繊維構造体を得ることができる。
(Specific embodiment of piezoelectric fiber)
Hereinafter, an example of a specific aspect of the piezoelectric fiber will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the piezoelectric fiber 100 is a hollow fiber having a hollow portion 3, and in the length direction, the region (A) 1 and the region (B) 2 constitute a hollow fiber cylindrical portion. By winding such a piezoelectric fiber 100 in a spiral shape, a piezoelectric fiber structure as shown in FIGS. 2 and 3 can be obtained.
(ヘリカルキラル高分子(A)及びヘリカルキラル高分子(B))
領域(A)は光学活性を有するヘリカルキラル高分子(A)を含み、領域(B)はヘリカルキラル高分子(A)とキラリティが異なり、光学活性を有するヘリカルキラル高分子(B)を含む。
ここで、「光学活性を有するヘリカルキラル高分子」とは、分子構造が螺旋構造であり分子光学活性を有する高分子を指す。
(Helical Chiral Polymer (A) and Helical Chiral Polymer (B))
The region (A) includes the helical chiral polymer (A) having optical activity, and the region (B) includes the helical chiral polymer (B) having chirality different from that of the helical chiral polymer (A).
Here, the “helical chiral polymer having optical activity” refers to a polymer having a helical structure and a molecular optical activity.
上記ヘリカルキラル高分子(A)及びヘリカルキラル高分子(B)(以下、「ヘリカルキラル高分子」ともいう)としては、例えば、ポリペプチド、セルロース誘導体、ポリ乳酸系高分子、ポリプロピレンオキシド、ポリ(β―ヒドロキシ酪酸)等が挙げられる。
上記ポリペプチドとしては、例えば、ポリ(グルタル酸γ−ベンジル)、ポリ(グルタル酸γ−メチル)等が挙げられる。
上記セルロース誘導体としては、例えば、酢酸セルロース、シアノエチルセルロース等が挙げられる。
Examples of the helical chiral polymer (A) and the helical chiral polymer (B) (hereinafter also referred to as “helical chiral polymer”) include polypeptides, cellulose derivatives, polylactic acid polymers, polypropylene oxide, poly ( β-hydroxybutyric acid) and the like.
Examples of the polypeptide include poly (glutaric acid γ-benzyl), poly (glutaric acid γ-methyl), and the like.
Examples of the cellulose derivative include cellulose acetate and cyanoethyl cellulose.
ヘリカルキラル高分子(A)及びヘリカルキラル高分子(B)は、圧電繊維の圧電性を向上する観点から、光学純度が95.00%ee以上であることが好ましく、96.00%ee以上であることがより好ましく、99.00%ee以上であることが更に好ましく、99.99%ee以上であることが更により好ましい。望ましくは100.00%eeである。ヘリカルキラル高分子(A)及びヘリカルキラル高分子(B)の光学純度を上記範囲とすることで、圧電性を発現する高分子結晶のパッキング性が高くなり、その結果、圧電繊維の圧電性が高くなるものと考えられる。 From the viewpoint of improving the piezoelectricity of the piezoelectric fiber, the helical chiral polymer (A) and the helical chiral polymer (B) preferably have an optical purity of 95.00% ee or more, and 96.00% ee or more. More preferably, it is more preferably 99.00% ee or more, and even more preferably 99.99% ee or more. Desirably, it is 100.00% ee. By setting the optical purity of the helical chiral polymer (A) and the helical chiral polymer (B) within the above range, the packing property of the polymer crystal expressing the piezoelectricity is enhanced, and as a result, the piezoelectricity of the piezoelectric fiber is improved. It is considered to be high.
ここで、ヘリカルキラル高分子の光学純度は、下記式にて算出した値である。
光学純度(%ee)=100×|L体量−D体量|/(L体量+D体量)
すなわち、ヘリカルキラル高分子の光学純度は、
『「ヘリカルキラル高分子のL体の量〔質量%〕とヘリカルキラル高分子のD体の量〔質量%〕との量差(絶対値)」を「ヘリカルキラル高分子のL体の量〔質量%〕とヘリカルキラル高分子のD体の量〔質量%〕との合計量」で割った(除した)数値』に、『100』をかけた(乗じた)値である。
Here, the optical purity of the helical chiral polymer is a value calculated by the following formula.
Optical purity (% ee) = 100 × | L body weight−D body weight | / (L body weight + D body weight)
That is, the optical purity of the helical chiral polymer is
“The amount difference (absolute value) between the amount of L-form [mass%] of the helical chiral polymer and the amount of D-form [mass%] of the helical chiral polymer” is “the amount of L-form of the helical chiral polymer [ It is a value obtained by multiplying (multiplying) "numerical value" divided by "total amount of D-form [mass%] of helical chiral polymer" by "100".
なお、ヘリカルキラル高分子のL体の量〔質量%〕とヘリカルキラル高分子のD体の量〔質量%〕は、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)を用いた方法により得られる値を用いる。具体的な測定の詳細については後述する。 In addition, the value obtained by the method using a high performance liquid chromatography (HPLC) is used for the quantity [mass%] of the L form of a helical chiral polymer, and the quantity [mass%] of the D form of a helical chiral polymer. Details of the specific measurement will be described later.
ヘリカルキラル高分子(A)は、構造単位としてL体成分を50モル%超含むことが好ましく、70モル%以上含むことがより好ましく、80モル%以上含むことが更に好ましく、90モル%以上含むことが特に好ましい。ヘリカルキラル高分子(A)におけるL体成分の含有率の上限値はとくに制限されず、100モル%以下であればよく、99モル%以下であってもよい。 The helical chiral polymer (A) preferably contains more than 50 mol% of the L-form component as a structural unit, more preferably contains 70 mol% or more, more preferably contains 80 mol% or more, and more preferably contains 90 mol% or more. It is particularly preferred. The upper limit of the content of the L-form component in the helical chiral polymer (A) is not particularly limited, and may be 100 mol% or less, or 99 mol% or less.
ヘリカルキラル高分子(B)は、構造単位としてD体成分を50モル%超含むことが好ましく、70モル%以上含むことがより好ましく、80モル%以上含むことが更に好ましく、90モル%以上含むことが特に好ましい。ヘリカルキラル高分子(B)におけるD体成分の含有率の上限値はとくに制限されず、100モル%以下であればよく、99モル%以下であってもよい。 The helical chiral polymer (B) preferably contains more than 50 mol% of the D-form component as a structural unit, more preferably contains 70 mol% or more, more preferably contains 80 mol% or more, and more preferably contains 90 mol% or more. It is particularly preferred. The upper limit of the content of the D-form component in the helical chiral polymer (B) is not particularly limited, and may be 100 mol% or less, or 99 mol% or less.
上記ヘリカルキラル高分子(A)及びヘリカルキラル高分子(B)としては、光学純度を上げ、圧電性を向上させる観点から、下記式(1)で表される繰り返し単位を含む主鎖を有するポリ乳酸系高分子が好ましい。 As the helical chiral polymer (A) and the helical chiral polymer (B), from the viewpoint of increasing the optical purity and improving the piezoelectricity, a polymer having a main chain containing a repeating unit represented by the following formula (1): Lactic acid polymers are preferred.
ここで、ポリ乳酸系高分子とは、「ポリ乳酸(L−乳酸及びD−乳酸から選ばれるモノマー由来の繰り返し単位のみからなる高分子)」、「L−乳酸又はD−乳酸と、該L−乳酸又はD−乳酸と共重合可能な化合物とのコポリマー」、あるいは、両者の混合物をいう。
ヘリカルキラル高分子(A)及びヘリカルキラル高分子(B)は、ポリ乳酸系高分子の中でも、ポリ乳酸が好ましい。また、ヘリカルキラル高分子(A)は、L−乳酸のホモポリマー(PLLA、単に「L体」ともいう)がより好ましく、ヘリカルキラル高分子(B)は、D−乳酸のホモポリマー(PDLA、単に「D体」ともいう)がより好ましい。
Here, the polylactic acid polymer is “polylactic acid (polymer consisting only of repeating units derived from a monomer selected from L-lactic acid and D-lactic acid)”, “L-lactic acid or D-lactic acid, and L -Copolymer of lactic acid or a compound copolymerizable with D-lactic acid "or a mixture of both.
The helical chiral polymer (A) and the helical chiral polymer (B) are preferably polylactic acid among polylactic acid polymers. The helical chiral polymer (A) is more preferably a homopolymer of L-lactic acid (PLLA, also simply referred to as “L-form”), and the helical chiral polymer (B) is a homopolymer of D-lactic acid (PDLA, More simply, also referred to as “D-form”).
ポリ乳酸は、乳酸がエステル結合によって重合した高分子である。
ポリ乳酸は、ラクチドを経由するラクチド法;溶媒中で乳酸を減圧下加熱し、水を取り除きながら重合させる直接重合法;などによって製造できることが知られている。
ポリ乳酸としては、L−乳酸のホモポリマー、D−乳酸のホモポリマー、L−乳酸及びD−乳酸の少なくとも一方の重合体を含むブロックコポリマー、並びに、L−乳酸及びD−乳酸の少なくとも一方の重合体を含むグラフトコポリマーが挙げられる。
Polylactic acid is a polymer in which lactic acid is polymerized by an ester bond.
It is known that polylactic acid can be produced by a lactide method via lactide; a direct polymerization method in which lactic acid is heated in a solvent under reduced pressure and polymerized while removing water.
As polylactic acid, homopolymer of L-lactic acid, homopolymer of D-lactic acid, block copolymer containing at least one polymer of L-lactic acid and D-lactic acid, and at least one of L-lactic acid and D-lactic acid A graft copolymer containing a polymer may be mentioned.
ヘリカルキラル高分子(A)が、構成単位としてL−乳酸及びD−乳酸を含む場合、L−乳酸の含有率がD−乳酸の含有率よりも高いことが好ましい。
また、ヘリカルキラル高分子(B)が、構成単位としてL−乳酸及びD−乳酸を含む場合、D−乳酸の含有率がL−乳酸の含有率よりも高いことが好ましい
When the helical chiral polymer (A) contains L-lactic acid and D-lactic acid as structural units, the content of L-lactic acid is preferably higher than the content of D-lactic acid.
Moreover, when helical chiral polymer (B) contains L-lactic acid and D-lactic acid as a structural unit, it is preferable that the content rate of D-lactic acid is higher than the content rate of L-lactic acid.
上記「L−乳酸又はD−乳酸と共重合可能な化合物」としては、グリコール酸、ジメチルグリコール酸、3−ヒドロキシ酪酸、4−ヒドロキシ酪酸、2−ヒドロキシプロパン酸、3−ヒドロキシプロパン酸、2−ヒドロキシ吉草酸、3−ヒドロキシ吉草酸、4−ヒドロキシ吉草酸、5−ヒドロキシ吉草酸、2−ヒドロキシカプロン酸、3−ヒドロキシカプロン酸、4−ヒドロキシカプロン酸、5−ヒドロキシカプロン酸、6−ヒドロキシカプロン酸、6−ヒドロキシメチルカプロン酸、マンデル酸等のヒドロキシカルボン酸;グリコリド、β−メチル−δ−バレロラクトン、γ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン等の環状エステル;シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、テレフタル酸等の多価カルボン酸及びこれらの無水物;エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,9−ノナンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、テトラメチレングリコール、1,4−ヘキサンジメタノール等の多価アルコール;セルロース等の多糖類;α−アミノ酸等のアミノカルボン酸;等を挙げることができる。 Examples of the “compound copolymerizable with L-lactic acid or D-lactic acid” include glycolic acid, dimethyl glycolic acid, 3-hydroxybutyric acid, 4-hydroxybutyric acid, 2-hydroxypropanoic acid, 3-hydroxypropanoic acid, 2- Hydroxyvaleric acid, 3-hydroxyvaleric acid, 4-hydroxyvaleric acid, 5-hydroxyvaleric acid, 2-hydroxycaproic acid, 3-hydroxycaproic acid, 4-hydroxycaproic acid, 5-hydroxycaproic acid, 6-hydroxycaprone Acids, hydroxycarboxylic acids such as 6-hydroxymethylcaproic acid, mandelic acid; cyclic esters such as glycolide, β-methyl-δ-valerolactone, γ-valerolactone, ε-caprolactone; oxalic acid, malonic acid, succinic acid, Glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, azelaic acid, sebacic acid, un Polyvalent carboxylic acids such as candioic acid, dodecanedioic acid, terephthalic acid and the like; ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,3-butane Diol, 1,4-butanediol, 2,3-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,9-nonanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, neopentyl Polyhydric alcohols such as glycol, tetramethylene glycol and 1,4-hexanedimethanol; polysaccharides such as cellulose; aminocarboxylic acids such as α-amino acids;
上記「L−乳酸又はD−乳酸と、該L−乳酸又はD−乳酸と共重合可能な化合物とのコポリマー」としては、らせん結晶を生成可能なポリ乳酸シーケンスを有する、ブロックコポリマー又はグラフトコポリマーが挙げられる。 The “copolymer of L-lactic acid or D-lactic acid and a compound copolymerizable with the L-lactic acid or D-lactic acid” includes a block copolymer or a graft copolymer having a polylactic acid sequence capable of forming a helical crystal. Can be mentioned.
また、ヘリカルキラル高分子(A)中におけるコポリマー成分に由来する構造の濃度は20モル%以下であることが好ましく、ヘリカルキラル高分子(B)中におけるコポリマー成分に由来する構造の濃度は20モル%以下であることが好ましい。
例えば、ヘリカルキラル高分子(A)及びヘリカルキラル高分子(B)が、ポリ乳酸系高分子である場合、ポリ乳酸系高分子中における、乳酸に由来する構造と、乳酸と共重合可能な化合物(コポリマー成分)に由来する構造と、のモル数の合計に対して、コポリマー成分に由来する構造の濃度が20モル%以下であることが好ましい。
The concentration of the structure derived from the copolymer component in the helical chiral polymer (A) is preferably 20 mol% or less, and the concentration of the structure derived from the copolymer component in the helical chiral polymer (B) is 20 mol. % Or less is preferable.
For example, when the helical chiral polymer (A) and the helical chiral polymer (B) are polylactic acid polymers, the structure derived from lactic acid in the polylactic acid polymer and a compound copolymerizable with lactic acid The concentration of the structure derived from the copolymer component is preferably 20 mol% or less with respect to the total number of moles of the structure derived from (copolymer component).
ポリ乳酸系高分子は、例えば、特開昭59−096123号公報、及び特開平7−033861号公報に記載されている乳酸を直接脱水縮合して得る方法;米国特許2,668,182号及び4,057,357号等に記載されている乳酸の環状二量体であるラクチドを用いて開環重合させる方法;などにより製造することができる。 Polylactic acid polymers are obtained by, for example, direct dehydration condensation of lactic acid described in JP-A-59-096123 and JP-A-7-033861; US Pat. No. 2,668,182 and A method of ring-opening polymerization using lactide, which is a cyclic dimer of lactic acid, as described in US Pat. No. 4,057,357.
更に、上記各製造方法により得られたポリ乳酸系高分子は、光学純度を95.00%ee以上とするために、例えば、ポリ乳酸をラクチド法で製造する場合、晶析操作により光学純度を95.00%ee以上の光学純度に向上させたラクチドを、重合することが好ましい。 Furthermore, the polylactic acid polymer obtained by the above production methods has an optical purity of 95.00% ee or higher. For example, when polylactic acid is produced by the lactide method, the optical purity is improved by crystallization operation. It is preferable to polymerize lactide having an optical purity of 95.00% ee or higher.
−重量平均分子量−
ヘリカルキラル高分子(A)及びヘリカルキラル高分子(B)の重量平均分子量(Mw)は、5万〜100万であることが好ましい。
ヘリカルキラル高分子のMwが5万以上であることにより、圧電繊維の機械的強度が向上する。上記Mwは、10万以上であることが好ましく、20万以上であることが更に好ましい。
一方、ヘリカルキラル高分子のMwが100万以下であることにより、成形(例えば押出成形、溶融紡糸)によって圧電繊維を得る際の成形性が向上する。上記Mwは、80万以下であることが好ましく、30万以下であることが更に好ましい。
-Weight average molecular weight-
The weight average molecular weight (Mw) of the helical chiral polymer (A) and the helical chiral polymer (B) is preferably 50,000 to 1,000,000.
When the helical chiral polymer has an Mw of 50,000 or more, the mechanical strength of the piezoelectric fiber is improved. The Mw is preferably 100,000 or more, and more preferably 200,000 or more.
On the other hand, when the helical chiral polymer has Mw of 1 million or less, the moldability when obtaining a piezoelectric fiber by molding (for example, extrusion molding, melt spinning) is improved. The Mw is preferably 800,000 or less, and more preferably 300,000 or less.
また、ヘリカルキラル高分子(A)及びヘリカルキラル高分子(B)の分子量分布(Mw/Mn)は、圧電繊維の強度の観点から、1.1〜5であることが好ましく、1.2〜4であることがより好ましい。更に1.4〜3であることが好ましい。 Further, the molecular weight distribution (Mw / Mn) of the helical chiral polymer (A) and the helical chiral polymer (B) is preferably 1.1 to 5 from the viewpoint of the strength of the piezoelectric fiber, and 1.2 to 4 is more preferable. Furthermore, it is preferable that it is 1.4-3.
なお、ヘリカルキラル高分子の重量平均分子量(Mw)及び分子量分布(Mw/Mn)は、ゲル浸透クロマトグラフ(GPC)を用いて測定された値を指す。ここで、Mnは、ヘリカルキラル高分子の数平均分子量である。
以下、GPCによるヘリカルキラル高分子のMw及びMw/Mnの測定方法の一例を示す。
In addition, the weight average molecular weight (Mw) and molecular weight distribution (Mw / Mn) of helical chiral polymer point out the value measured using the gel permeation chromatograph (GPC). Here, Mn is the number average molecular weight of the helical chiral polymer.
Hereinafter, an example of a method for measuring Mw and Mw / Mn of a helical chiral polymer by GPC will be described.
−GPC測定装置−
Waters社製GPC−100
−カラム−
昭和電工社製、Shodex LF−804
−サンプルの調製−
領域(A)又は領域(B)に相当する部位を40℃で溶媒(例えば、クロロホルム)へ溶解させ、濃度1mg/mlのサンプル溶液を準備する。
−測定条件−
サンプル溶液0.1mlを溶媒〔クロロホルム〕、温度40℃、1ml/分の流速でカラムに導入する。
-GPC measuring device-
Waters GPC-100
-Column-
Made by Showa Denko KK, Shodex LF-804
-Sample preparation-
A site corresponding to the region (A) or the region (B) is dissolved in a solvent (for example, chloroform) at 40 ° C. to prepare a sample solution having a concentration of 1 mg / ml.
-Measurement conditions-
0.1 ml of the sample solution is introduced into the column at a solvent [chloroform], a temperature of 40 ° C., and a flow rate of 1 ml / min.
カラムで分離されたサンプル溶液中のサンプル濃度を示差屈折計で測定する。
ポリスチレン標準試料にてユニバーサル検量線を作成し、ヘリカルキラル高分子の重量平均分子量(Mw)および分子量分布(Mw/Mn)を算出する。
The sample concentration in the sample solution separated by the column is measured with a differential refractometer.
A universal calibration curve is created with a polystyrene standard sample, and the weight average molecular weight (Mw) and molecular weight distribution (Mw / Mn) of the helical chiral polymer are calculated.
ヘリカルキラル高分子の例であるポリ乳酸系高分子としては、市販のポリ乳酸を用いることができる。
市販品としては、例えば、PURAC社製のPURASORB(PD、PL)、三井化学社製のLACEA(H−100、H−400)、NatureWorks LLC社製のIngeoTM biopolymer、等が挙げられる。
ヘリカルキラル高分子としてポリ乳酸系高分子を用いるときに、ポリ乳酸系高分子の重量平均分子量(Mw)を5万以上とするためには、ラクチド法、または直接重合法によりポリ乳酸系高分子を製造することが好ましい。
Commercially available polylactic acid can be used as the polylactic acid polymer that is an example of the helical chiral polymer.
Examples of commercially available products, PURAC Co. PURASORB (PD, PL), manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. of LACEA (H-100, H- 400), NatureWorks LLC Corp. Ingeo TM Biopolymer, and the like.
When a polylactic acid polymer is used as the helical chiral polymer, in order to increase the weight average molecular weight (Mw) of the polylactic acid polymer to 50,000 or more, the polylactic acid polymer is obtained by the lactide method or the direct polymerization method. It is preferable to manufacture.
領域(A)及び領域(B)はそれぞれ、上述したヘリカルキラル高分子(A)及びヘリカルキラル高分子(B)を、1種のみ含有していてもよいし、2種以上含有していてもよい。
領域(A)に含まれるヘリカルキラル高分子(A)の含有率(2種以上である場合には総含有率)は、領域(A)の全量に対し、80質量%以上が好ましい。
領域(B)に含まれるヘリカルキラル高分子(B)の含有率(2種以上である場合には総含有率)は、領域(B)の全量に対し、80質量%以上が好ましい。
Each of the region (A) and the region (B) may contain only one kind or two or more kinds of the above-described helical chiral polymer (A) and helical chiral polymer (B). Good.
The content of the helical chiral polymer (A) contained in the region (A) (the total content in the case of 2 or more) is preferably 80% by mass or more based on the total amount of the region (A).
The content of the helical chiral polymer (B) contained in the region (B) (total content in the case of 2 or more) is preferably 80% by mass or more based on the total amount of the region (B).
(安定化剤)
領域(A)及び領域(B)の少なくとも一方は、更に、一分子中に、カルボジイミド基、エポキシ基、及びイソシアネート基からなる群より選ばれる1種類以上の官能基を有する重量平均分子量が200〜60000の安定化剤(C)を含有していてもよい。これにより、圧電繊維の耐湿熱性をより向上させることができる。
(Stabilizer)
At least one of the region (A) and the region (B) further has a weight average molecular weight of 200 to 1 having one or more functional groups selected from the group consisting of a carbodiimide group, an epoxy group, and an isocyanate group in one molecule. 60000 stabilizers (C) may be contained. Thereby, the heat-and-moisture resistance of a piezoelectric fiber can be improved more.
安定化剤(C)としては、例えば、国際公開第2013/054918号の段落0039〜0055に記載された「安定化剤(B)」を用いることができる。 As the stabilizer (C), for example, “stabilizer (B)” described in paragraphs 0039 to 0055 of International Publication No. 2013/054918 can be used.
安定化剤(C)として用い得る、一分子中にカルボジイミド基を含む化合物(カルボジイミド化合物)としては、モノカルボジイミド化合物、ポリカルボジイミド化合物、環状カルボジイミド化合物が挙げられる。
モノカルボジイミド化合物としては、ジシクロヘキシルカルボジイミド、ビス−2,6−ジイソプロピルフェニルカルボジイミド等が好適である。
また、ポリカルボジイミド化合物としては、種々の方法で製造したものを使用することができる。従来のポリカルボジイミドの製造方法(例えば、米国特許第2941956号明細書、特公昭47−33279号公報、J.0rg.Chem.28,2069−2075(1963)、Chemical Review 1981,Vol.81 No.4、p619−621)により、製造されたものを用いることができる。具体的には特許4084953号公報に記載のカルボジイミド化合物を用いることもできる。
ポリカルボジイミド化合物としては、ポリ(4,4’−ジシクロヘキシルメタンカルボジイミド)、ポリ(N,N’−ジ−2,6−ジイソプロピルフェニルカルボジイミド)、ポリ(1,3,5−トリイソプロピルフェニレン−2,4−カルボジイミド)等が挙げられる。
環状カルボジイミド化合物は、例えば、特開2011−256337号公報に記載の方法などに基づいて合成することができる。
カルボジイミド化合物としては、市販品を用いてもよく、例えば、東京化成社製、B2756(商品名)、日清紡ケミカル社製、カルボジライト(登録商標)LA−1(商品名)、ラインケミー社製、Stabaxol P、Stabaxol P400、Stabaxol I(いずれも商品名)等が挙げられる。
Examples of the compound containing a carbodiimide group (carbodiimide compound) that can be used as the stabilizer (C) include a monocarbodiimide compound, a polycarbodiimide compound, and a cyclic carbodiimide compound.
As the monocarbodiimide compound, dicyclohexylcarbodiimide, bis-2,6-diisopropylphenylcarbodiimide and the like are preferable.
Moreover, as a polycarbodiimide compound, what was manufactured by the various method can be used. Conventional methods for producing polycarbodiimides (for example, U.S. Pat. No. 2,941,956, JP-B-47-33279, J.0rg.Chem.28, 2069-2075 (1963), Chemical Review 1981, Vol. 81 No. 1). 4, p619-621) can be used. Specifically, a carbodiimide compound described in Japanese Patent No. 4084953 can also be used.
Examples of the polycarbodiimide compound include poly (4,4′-dicyclohexylmethanecarbodiimide), poly (N, N′-di-2,6-diisopropylphenylcarbodiimide), poly (1,3,5-triisopropylphenylene-2, 4-carbodiimide) and the like.
The cyclic carbodiimide compound can be synthesized based on, for example, the method described in JP2011-256337A.
As the carbodiimide compound, a commercially available product may be used. For example, B2756 (trade name) manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., Carbodilite (registered trademark) LA-1 (trade name) manufactured by Nisshinbo Chemical Co., Ltd., Stabaxol P , Stabaxol P400, Stabaxol I (both are trade names) and the like.
安定化剤(C)として用い得る、一分子中にイソシアネート基を含む化合物(イソシアネート化合物)としては、イソシアン酸3−(トリエトキシシリル)プロピル、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,2’−ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、水素添加キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等が挙げられる。 Examples of the compound (isocyanate compound) containing an isocyanate group in one molecule that can be used as the stabilizer (C) include 3- (triethoxysilyl) propyl isocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate. Diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4'-diphenylmethane diisocyanate, 2,2'-diphenylmethane diisocyanate, xylylene diisocyanate, hydrogenated xylylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, etc. Is mentioned.
安定化剤(C)として用い得る、一分子中にエポキシ基を含む化合物(エポキシ化合物)としては、フェニルグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、ビスフェノールA−ジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールA−ジグリシジルエーテル、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ化ポリブタジエン等が挙げられる。 As a compound (epoxy compound) containing an epoxy group in one molecule that can be used as the stabilizer (C), phenyl glycidyl ether, diethylene glycol diglycidyl ether, bisphenol A-diglycidyl ether, hydrogenated bisphenol A-diglycidyl ether Phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, epoxidized polybutadiene and the like.
安定化剤(C)の重量平均分子量は、上述のとおり200〜60000であるが、200〜30000がより好ましく、300〜18000が更に好ましい。
分子量が上記範囲内ならば、安定化剤(C)がより移動しやすくなり、耐湿熱性改良効果がより効果的に奏される。
安定化剤(C)の重量平均分子量は、200〜900であることが特に好ましい。なお、重量平均分子量200〜900は、数平均分子量200〜900とほぼ一致する。また、重量平均分子量200〜900の場合、分子量分布が1.0である場合があり、この場合には、「重量平均分子量200〜900」を、単に「分子量200〜900」と言い換えることもできる。
As described above, the weight average molecular weight of the stabilizer (C) is 200 to 60000, more preferably 200 to 30000, and still more preferably 300 to 18000.
When the molecular weight is within the above range, the stabilizer (C) is more easily moved, and the effect of improving the heat and moisture resistance is more effectively exhibited.
The weight average molecular weight of the stabilizer (C) is particularly preferably 200 to 900. In addition, the weight average molecular weight 200-900 substantially corresponds with the number average molecular weight 200-900. Further, when the weight average molecular weight is 200 to 900, the molecular weight distribution may be 1.0. In this case, “weight average molecular weight 200 to 900” can be simply referred to as “molecular weight 200 to 900”. .
領域(A)及び領域(B)の少なくとも一方が安定化剤(C)を含有する場合、領域(A)及び領域(B)の少なくとも一方は、安定化剤(C)を1種のみ含有してもよいし、2種以上含有してもよい。
領域(A)及び領域(B)の少なくとも一方が安定化剤(C)を含む場合、安定化剤(C)の含有量は、ヘリカルキラル高分子100質量部に対し、0.01質量部〜10質量部であることが好ましく、0.01質量部〜5質量部であることがより好ましく、0.1質量部〜3質量部であることが更に好ましく、0.5質量部〜2質量部であることが特に好ましい。
上記含有量が0.01質量部以上であると、耐湿熱性がより向上する。
また、上記含有量が10質量部以下であると、透明性の低下がより抑制される。
When at least one of the region (A) and the region (B) contains the stabilizer (C), at least one of the region (A) and the region (B) contains only one kind of the stabilizer (C). It may also be contained in two or more.
When at least one of the region (A) and the region (B) contains the stabilizer (C), the content of the stabilizer (C) is 0.01 parts by mass to 100 parts by mass of the helical chiral polymer. It is preferably 10 parts by mass, more preferably 0.01 parts by mass to 5 parts by mass, still more preferably 0.1 parts by mass to 3 parts by mass, and 0.5 parts by mass to 2 parts by mass. It is particularly preferred that
When the content is 0.01 parts by mass or more, the heat and humidity resistance is further improved.
Moreover, the transparency fall is suppressed more as the said content is 10 mass parts or less.
安定化剤(C)の好ましい態様としては、カルボジイミド基、エポキシ基、及びイソシアネート基からなる群より選ばれる1種類以上の官能基を有し、且つ、数平均分子量が200〜900の安定化剤(C1)と、カルボジイミド基、エポキシ基、及びイソシアネート基からなる群より選ばれる1種類以上の官能基を1分子内に2以上有し、且つ、重量平均分子量が1000〜60000の安定化剤(C2)とを併用するという態様が挙げられる。なお、数平均分子量が200〜900の安定化剤(C1)の重量平均分子量は、大凡200〜900であり、安定化剤(C1)の数平均分子量と重量平均分子量とはほぼ同じ値となる。
安定化剤(C)として安定化剤(C1)と安定化剤(C2)とを併用する場合、安定化剤(C1)を多く含むことが透明性向上の観点から好ましい。
具体的には、安定化剤(C1)100質量部に対して、安定化剤(C2)が10質量部〜150質量部の範囲であることが、透明性と耐湿熱性の両立という観点から好ましく、50質量部〜100質量部の範囲であることがより好ましい。
A preferred embodiment of the stabilizer (C) is a stabilizer having one or more functional groups selected from the group consisting of a carbodiimide group, an epoxy group, and an isocyanate group, and having a number average molecular weight of 200 to 900. (C1) and a stabilizer having two or more functional groups selected from the group consisting of a carbodiimide group, an epoxy group, and an isocyanate group in one molecule, and having a weight average molecular weight of 1000 to 60000 ( And an embodiment in which C2) is used in combination. The weight average molecular weight of the stabilizer (C1) having a number average molecular weight of 200 to 900 is about 200 to 900, and the number average molecular weight and the weight average molecular weight of the stabilizer (C1) are almost the same value. .
When the stabilizer (C1) and the stabilizer (C2) are used in combination as the stabilizer (C), it is preferable that a large amount of the stabilizer (C1) is contained from the viewpoint of improving the transparency.
Specifically, the stabilizer (C2) is preferably in the range of 10 parts by weight to 150 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the stabilizer (C1) from the viewpoint of achieving both transparency and wet heat resistance. More preferably, it is in the range of 50 to 100 parts by mass.
以下、安定化剤(C)の具体例(安定化剤C−1〜C−3)を示す。なお、安定化剤C−1及びC−3中、i−Prは、イソプロピル基を表す。 Hereinafter, specific examples (stabilizers C-1 to C-3) of the stabilizer (C) are shown. In the stabilizers C-1 and C-3, i-Pr represents an isopropyl group.
以下、上記安定化剤C−1〜C−3について、化合物名、市販品等を示す。
・安定化剤C−1 … 化合物名は、ビス−2,6−ジイソプロピルフェニルカルボジイミドである。重量平均分子量(この例では、単なる「分子量」に等しい)は、363である。市販品としては、ラインケミー社製「Stabaxol I」、東京化成社製「B2756」が挙げられる。
・安定化剤C−2 … 化合物名は、ポリ(4,4’−ジシクロヘキシルメタンカルボジイミド)である。市販品としては、重量平均分子量約2000のものとして、日清紡ケミカル社製「カルボジライト(登録商標)LA−1」が挙げられる。
・安定化剤C−3 … 化合物名は、ポリ(1,3,5−トリイソプロピルフェニレン−2,4−カルボジイミド)である。市販品としては、重量平均分子量約3000のものとして、ラインケミー社製「Stabaxol P」が挙げられる。また、重量平均分子量20000のものとして、ラインケミー社製「Stabaxol P400」が挙げられる。
Hereinafter, with respect to the stabilizers C-1 to C-3, compound names, commercial products, and the like are shown.
Stabilizer C-1 The compound name is bis-2,6-diisopropylphenylcarbodiimide. The weight average molecular weight (in this example, simply equal to “molecular weight”) is 363. Commercially available products include “Stabaxol I” manufactured by Rhein Chemie and “B2756” manufactured by Tokyo Chemical Industry.
Stabilizer C-2 The compound name is poly (4,4′-dicyclohexylmethanecarbodiimide). As a commercially available product, “Carbodilite (registered trademark) LA-1” manufactured by Nisshinbo Chemical Co., Ltd. can be cited as having a weight average molecular weight of about 2000.
Stabilizer C-3 The compound name is poly (1,3,5-triisopropylphenylene-2,4-carbodiimide). As a commercially available product, “Stabaxol P” manufactured by Rhein Chemie Co., Ltd. can be mentioned as having a weight average molecular weight of about 3000. Further, “Stabaxol P400” manufactured by Rhein Chemie is listed as having a weight average molecular weight of 20,000.
<その他の成分>
圧電繊維は、必要に応じ、その他の成分を含有してもよい。
その他の成分としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂等の公知の樹脂;シリカ、ヒドロキシアパタイト、モンモリロナイト等の公知の無機フィラー;フタロシアニン等の公知の結晶核剤;安定化剤(C)以外の安定化剤;等が挙げられる。
無機フィラー及び結晶核剤としては、国際公開第2013/054918号の段落0057〜0058に記載された成分を挙げることもできる。
<Other ingredients>
The piezoelectric fiber may contain other components as necessary.
Other components include known resins such as polyvinylidene fluoride, polyethylene resin and polystyrene resin; known inorganic fillers such as silica, hydroxyapatite and montmorillonite; known crystal nucleating agents such as phthalocyanine; other than stabilizer (C) And the like.
Examples of the inorganic filler and the crystal nucleating agent include components described in paragraphs 0057 to 0058 of International Publication No. 2013/054918.
更に、本開示の圧電繊維は、圧電性を高める点から、延伸されていることが好ましく、主として一軸方向に延伸されていることがより好ましい。主として一軸方向に延伸することで、領域(A)に含まれるヘリカルキラル高分子(A)及び領域(B)に含まれるヘリカルキラル高分子(B)の分子鎖を、一方向に配向させ、かつ高密度に整列させることができる。これにより、より高い圧電性が得られる。 Furthermore, the piezoelectric fiber of the present disclosure is preferably drawn from the viewpoint of enhancing piezoelectricity, and more preferably drawn mainly in a uniaxial direction. By stretching mainly in a uniaxial direction, the molecular chains of the helical chiral polymer (A) contained in the region (A) and the helical chiral polymer (B) contained in the region (B) are oriented in one direction, and It can be aligned with high density. Thereby, higher piezoelectricity can be obtained.
圧電繊維を主として一軸方向に延伸させる場合、主延伸の延伸倍率が、好ましくは2倍〜8倍、より好ましくは3倍〜5倍、更に好ましくは3倍〜4倍であり、副次的延伸(主延伸の方向と交差する方向の延伸、主延伸よりも延伸倍率が小さい)の延伸倍率が、1倍〜3倍が好ましく、1.1倍〜2.5倍がより好ましく、1.2倍〜2.0倍が更に好ましい。 When the piezoelectric fiber is stretched mainly in a uniaxial direction, the stretching ratio of the main stretching is preferably 2 to 8 times, more preferably 3 to 5 times, still more preferably 3 to 4 times, and secondary stretching. The stretching ratio (stretching in the direction intersecting with the main stretching direction, which is smaller than the main stretching) is preferably 1 to 3 times, more preferably 1.1 to 2.5 times, and 1.2 A ratio of 2 to 2.0 is more preferable.
(配向度F)
領域(A)及び領域(B)の少なくとも一方において、下記式(a)によって求められる配向度Fが0.5以上1.0未満の範囲であることが好ましい。
配向度F=(180°―α)/180°・・(a)
ただし、αは配向由来のピークの半値幅を表す。αの単位は、°である。
上記配向度Fは、0.7以上1.0未満であることがより好ましく、0.8以上1.0未満であることが更に好ましい。
配向度Fが0.5以上であれば、延伸方向に配列するヘリカルキラル高分子の分子鎖(例えばポリ乳酸分子鎖)が多く、その結果、配向結晶の生成する率が高くなり、より高い圧電性を発現することが可能となる。
配向度Fが1.0未満であれば、縦裂強度が向上する。
(Orientation degree F)
In at least one of the region (A) and the region (B), the orientation degree F obtained by the following formula (a) is preferably in the range of 0.5 or more and less than 1.0.
Orientation degree F = (180 ° −α) / 180 ° (a)
However, (alpha) represents the half value width of the peak derived from an orientation. The unit of α is °.
The degree of orientation F is more preferably 0.7 or more and less than 1.0, and still more preferably 0.8 or more and less than 1.0.
If the degree of orientation F is 0.5 or more, there are many helical chiral polymer molecular chains (for example, polylactic acid molecular chains) arranged in the stretching direction, and as a result, the rate of formation of oriented crystals increases, resulting in higher piezoelectricity. It becomes possible to express sex.
If the orientation degree F is less than 1.0, the longitudinal crack strength is improved.
上記配向度Fは、圧電繊維に含まれるヘリカルキラル高分子の配向の度合いを示す指標である。上記配向度Fは、例えば、広角X線回折装置(リガク社製 RINT2550、付属装置:回転試料台、X線源:CuKα、出力:40kV 370mA、検出器:シンチレーションカウンター)により測定されるc軸配向度である。例えば、サンプルである圧電繊維を広角X線回折装置のホルダーに固定し、結晶面ピーク[(110)面/(200)面]の方位角分布強度を測定し、得られた方位角分布曲線(X線干渉図)において、結晶化度、及びピークの半値幅(α)から上記の式より配向度F(C軸配向度)を算出すればよい。 The degree of orientation F is an index indicating the degree of orientation of the helical chiral polymer contained in the piezoelectric fiber. The degree of orientation F is, for example, a c-axis orientation measured by a wide-angle X-ray diffractometer (RINT2550, manufactured by Rigaku Corporation, attached device: rotating sample stage, X-ray source: CuKα, output: 40 kV 370 mA, detector: scintillation counter). Degree. For example, a piezoelectric fiber as a sample is fixed to a holder of a wide-angle X-ray diffractometer, the azimuth distribution intensity of the crystal plane peak [(110) plane / (200) plane] is measured, and the obtained azimuth distribution curve ( In the X-ray interference diagram), the orientation degree F (degree of C-axis orientation) may be calculated from the above formula from the crystallinity and the half width (α) of the peak.
(結晶化度)
領域(A)及び領域(B)の少なくとも一方において、結晶化度は、好ましくは20%〜80%であり、より好ましくは25%〜70%であり、更に好ましくは30%〜60%である。
結晶化度が20%以上であることにより、圧電繊維の圧電性が高く維持される。結晶化度が80%以下であることにより、圧電繊維の透明性が高く維持される。
結晶化度が80%以下であることにより、例えば、圧電繊維を延伸によって製造する際に白化、破断等がおきにくいので、圧電繊維を製造しやすい。また、結晶化度が80%以下であることにより、例えば、圧電繊維の原料(例えばポリ乳酸)を溶融紡糸後に延伸によって製造する際に屈曲性が高く、しなやかな性質を有する繊維となり、圧電繊維を製造しやすい。
(Crystallinity)
In at least one of the region (A) and the region (B), the crystallinity is preferably 20% to 80%, more preferably 25% to 70%, and further preferably 30% to 60%. .
When the crystallinity is 20% or more, the piezoelectricity of the piezoelectric fiber is maintained high. When the crystallinity is 80% or less, the transparency of the piezoelectric fiber is maintained high.
When the degree of crystallinity is 80% or less, for example, when the piezoelectric fiber is manufactured by stretching, whitening, breakage, and the like hardly occur, and thus the piezoelectric fiber is easy to manufacture. Further, when the degree of crystallinity is 80% or less, for example, when a raw material of piezoelectric fiber (for example, polylactic acid) is produced by drawing after melt spinning, it becomes a fiber having high flexibility and supple properties, and the piezoelectric fiber Easy to manufacture.
−圧電繊維の具体例−
圧電繊維の具体例としては、例えば、モノフィラメント糸、マルチフィラメント糸、紡績糸等が挙げられる。
-Specific examples of piezoelectric fiber-
Specific examples of the piezoelectric fiber include monofilament yarn, multifilament yarn, spun yarn, and the like.
・モノフィラメント糸
モノフィラメント糸の単糸繊度は、好ましくは3dtex〜30dtexであり、より好ましくは5dtex〜20dtexである。
単糸繊度が3dtex以上であると、織物準備工程、製織工程等において糸を取り扱うことが容易である。一方、単糸繊度が30dtex以下であると、糸間で融着が発生しにくくなる。
モノフィラメント糸は、コストの点を考慮すれば直接的に紡糸、延伸して得ることが好ましい。なお、モノフィラメント糸は入手したものであってもよい。
-Monofilament yarn The monofilament yarn has a single yarn fineness of preferably 3 dtex to 30 dtex, more preferably 5 dtex to 20 dtex.
When the single yarn fineness is 3 dtex or more, it is easy to handle the yarn in the fabric preparation process, the weaving process and the like. On the other hand, when the single yarn fineness is 30 dtex or less, fusion between yarns hardly occurs.
The monofilament yarn is preferably obtained by directly spinning and drawing in consideration of cost. The monofilament yarn may be obtained.
・マルチフィラメント糸
マルチフィラメント糸の総繊度は、好ましくは30dtex〜600dtexであり、より好ましくは100dtex〜400dtexである。
マルチフィラメント糸は、例えば、スピンドロー糸などの一工程糸の他、UDY(未延伸糸)やPOY(高配向未延伸糸)などを延伸して得る二工程糸のいずれもが採用可能である。なお、マルチフィラメント糸は入手したものであってもよい。
ポリ乳酸系モノフィラメント糸、ポリ乳酸系マルチフィラメント糸の市販品としては、東レ社製のエコディア(登録商標)PLA、ユニチカ社製のテラマック(登録商標)、クラレ社製プラスターチ(登録商標)が使用可能である。
-Multifilament yarn The total fineness of the multifilament yarn is preferably 30 dtex to 600 dtex, more preferably 100 dtex to 400 dtex.
As the multifilament yarn, for example, any one-step yarn such as a spin draw yarn or two-step yarn obtained by drawing UDY (undrawn yarn), POY (highly oriented undrawn yarn) or the like can be used. . Multifilament yarns may be obtained.
Commercially available products of polylactic acid monofilament yarn and polylactic acid multifilament yarn include Toray's Ecodia (registered trademark) PLA, Unitika's Terramac (registered trademark), and Kuraray's Plastarch (registered trademark) It is.
〔圧電繊維の製造方法〕
圧電繊維の製造方法には特に限定はない。例えば、領域(A)となるヘリカルキラル高分子(A)を含む樹脂材料及び領域(B)となるヘリカルキラル高分子(B)を含む樹脂材料をそれぞれ準備し、ヘリカルキラル高分子(A)を含む樹脂材料及びヘリカルキラル高分子(B)を含む樹脂材料を溶融し、2C形状等の紡糸口金からそれぞれ押し出し、押し出して製造した複合繊維を延伸することにより、圧電繊維を得ることができる(溶融紡糸延伸法)。
なお、紡出後において、冷却固化するまでの糸条近傍の雰囲気温度を一定温度範囲に保つことが好ましい。
また、必要に応じて、仕上げ剤として油剤を、紡出後、延伸後、後述の巻回後に付与してもよい。
また、圧電繊維としてのフィラメント糸は、例えば、上記溶融紡糸延伸法で得られたフィラメント糸を更に分繊することにより得てもよい。
[Method of manufacturing piezoelectric fiber]
There is no particular limitation on the method of manufacturing the piezoelectric fiber. For example, a resin material containing the helical chiral polymer (A) to be the region (A) and a resin material containing the helical chiral polymer (B) to be the region (B) are prepared, and the helical chiral polymer (A) is prepared. Piezoelectric fibers can be obtained by melting the resin material containing the resin material and the helical chiral polymer (B), extruding each from a spinneret of 2C shape, etc., and drawing the extruded composite fiber (melting) Spinning drawing method).
In addition, after spinning, it is preferable to maintain the atmospheric temperature in the vicinity of the yarn until cooling and solidification within a certain temperature range.
Moreover, you may give an oil agent as a finishing agent after spinning, extending | stretching, and after the winding mentioned later as needed.
The filament yarn as the piezoelectric fiber may be obtained, for example, by further dividing the filament yarn obtained by the melt spinning drawing method.
・断面形状
圧電繊維の断面形状としては、圧電繊維の長手方向に垂直な方向の断面において、中空形状、円形状、楕円形状、矩形状、繭形状、リボン形状、4つ葉形状、星形状、異形状など様々な断面形状を適用することが可能である。また、圧電繊維の長手方向に沿って、一部が領域(A)であり、残りが領域(B)であることが好ましく、圧電繊維の長手方向に垂直な方向の断面(好ましくは垂直な方向の任意の断面)が領域(A)及び領域(B)からなることが好ましい。
-Cross-sectional shape As the cross-sectional shape of the piezoelectric fiber, in the cross-section in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the piezoelectric fiber, hollow shape, circular shape, elliptical shape, rectangular shape, collar shape, ribbon shape, four-leaf shape, star shape, Various cross-sectional shapes such as irregular shapes can be applied. Moreover, it is preferable that a part is a region (A) and the rest is a region (B) along the longitudinal direction of the piezoelectric fiber, and a cross section (preferably a direction perpendicular to the longitudinal direction of the piezoelectric fiber). It is preferable that the arbitrary cross section of (A) includes the region (A) and the region (B).
〔圧電繊維構造体〕
本開示の圧電繊維構造体は、前述の圧電繊維が螺旋状に巻回されてなるものである。本開示の圧電繊維構造体は抗菌性に優れている。その効果は以下のように推測される。本開示の圧電繊維構造体に張力を印加すると、領域(A)が帯電し、かつ領域(B)が領域(A)と逆の電位に帯電することにより、領域(A)及び領域(B)の界面に強い電界が発生する。そして、この発生した強電界に細菌等が存在する場合、強電界により細菌等の細胞膜が破壊されるため、本開示の圧電繊維構造体は抗菌作用を奏する。
[Piezoelectric fiber structure]
The piezoelectric fiber structure of the present disclosure is formed by spirally winding the above-described piezoelectric fiber. The piezoelectric fiber structure of the present disclosure is excellent in antibacterial properties. The effect is estimated as follows. When tension is applied to the piezoelectric fiber structure of the present disclosure, the region (A) is charged, and the region (B) is charged to a potential opposite to that of the region (A), so that the region (A) and the region (B) are charged. A strong electric field is generated at the interface. And when bacteria etc. exist in this generated strong electric field, since the cell membrane of bacteria etc. is destroyed by a strong electric field, the piezoelectric fiber structure of this indication has an antibacterial action.
また、領域(A)及び領域(B)は、圧電感度、及び圧電出力の安定性を向上する観点から、螺旋軸に対して15°〜75°(45°±30°)の角度(螺旋角度)で巻回されていることが好ましく、25°〜65°(45°±20°)の角度で巻回されていることがより好ましく、35°〜65°(45°±10°)の角度で巻回されていることが更に好ましい。
「螺旋軸」とは、領域(A)及び領域(B)が螺旋状に巻回されている場合、領域(A)及び領域(B)により形成される螺旋構造の中心軸を意味する。
本開示の圧電繊維構造体は、例えば、前述の圧電繊維を撚糸、捲縮等して巻回させて製造すればよい。
領域(A)の螺旋角度と、領域(B)の螺旋角度とは、略同一、例えば螺旋角度の差が±5°以内であることが好ましい。
The region (A) and the region (B) are angles of 15 ° to 75 ° (45 ° ± 30 °) with respect to the helical axis (spiral angle) from the viewpoint of improving the piezoelectric sensitivity and the stability of the piezoelectric output. ), Preferably at an angle of 25 ° to 65 ° (45 ° ± 20 °), more preferably at an angle of 35 ° to 65 ° (45 ° ± 10 °) More preferably, the wire is wound around.
The “spiral axis” means the central axis of the spiral structure formed by the region (A) and the region (B) when the region (A) and the region (B) are spirally wound.
The piezoelectric fiber structure of the present disclosure may be manufactured by, for example, winding the above-described piezoelectric fiber by twisting, crimping, or the like.
It is preferable that the spiral angle of the region (A) and the spiral angle of the region (B) are substantially the same, for example, the difference between the spiral angles is within ± 5 °.
本開示の圧電繊維構造体は、長尺状の芯材を更に備え、圧電繊維が長尺状の芯材に対して螺旋状に巻回されている構成であってもよい。長尺状の芯材としては、非導電性の芯材、導体等が挙げられる。 The piezoelectric fiber structure of the present disclosure may further include a long core material, and the piezoelectric fiber may be spirally wound around the long core material. Examples of the long core material include a non-conductive core material and a conductor.
非導電性の芯材の材料としては、導電性を有さない材料であれば特に限定はなく、例えば、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリウレタン樹脂等のポリマー樹脂;セルロース系樹脂;ガラス、シリカゲル、セラミックス等の無機材料;が挙げられる。これらの材料は、1種のみ用いてもよいし、2種以上含有していてもよい。
非導電性の芯材の形状(長尺状)、長軸径には特に限定はないが、非導電性芯材としては、単数又は複数の束からなる繊維形状を有する芯材であることが好ましい。
繊維形状を有する芯材としては、例えば、糸(モノフィラメント糸、マルチフィラメント糸)が挙げられる。
The material of the non-conductive core material is not particularly limited as long as the material does not have conductivity. For example, polyamide resin, polyester resin, acrylic resin, polyethylene resin, polypropylene resin, polyvinyl chloride resin, polysulfone resin And polymer resins such as polyether resins and polyurethane resins; cellulosic resins; and inorganic materials such as glass, silica gel, and ceramics. These materials may be used alone or in combination of two or more.
The shape (long shape) of the non-conductive core material and the major axis diameter are not particularly limited, but the non-conductive core material may be a core material having a fiber shape composed of one or a plurality of bundles. preferable.
Examples of the core material having a fiber shape include yarn (monofilament yarn, multifilament yarn).
導体としては、電気的な良導体であることが好ましく、例えば、銅線、アルミ線、SUS線、絶縁皮膜被覆された金属線、カーボンファイバー、カーボンファイバーと一体化した樹脂繊維、錦糸線、有機導電材料等が挙げられる。錦糸線とは、繊維に銅箔がスパイラルに巻回されたものをいう。導体の中でも、圧電感度、及び圧電出力の安定性を向上し、高い屈曲性を付与する観点から、錦糸線、カーボンファイバーが好ましい。 The conductor is preferably a good electrical conductor, for example, copper wire, aluminum wire, SUS wire, metal wire coated with insulating film, carbon fiber, resin fiber integrated with carbon fiber, tinsel wire, organic conductive Materials and the like. Kinshi wire refers to a fiber in which copper foil is wound in a spiral. Of the conductors, tinsel wire and carbon fiber are preferable from the viewpoint of improving piezoelectric sensitivity and stability of piezoelectric output and imparting high flexibility.
本開示の圧電繊維構造体は、長尺状の芯材を備えていなくてもよい。圧電繊維構造体が長尺状の芯材を備えていない場合、屈曲性及び可撓性(しなやかさ)に優れる傾向にあり、また、長尺状の芯材を準備する工程が省略されるため、圧電繊維構造体の製造工程が簡略化される。 The piezoelectric fiber structure of the present disclosure may not include a long core material. When the piezoelectric fiber structure does not have a long core material, it tends to be excellent in flexibility and flexibility (flexibility), and the step of preparing a long core material is omitted. The manufacturing process of the piezoelectric fiber structure is simplified.
(圧電繊維構造体の具体的態様1)
以下、図2を用いて圧電繊維構造体の一例として具体的態様1について説明する。
図2に示すように、具体的態様の圧電繊維構造体10は、圧電繊維が螺旋状に巻回されてなるものである。また、圧電繊維の領域(A)1は、螺旋軸Gに対して、螺旋角度α1で一端から他端にかけて巻回されており、圧電繊維の領域(B)2は、螺旋軸Gに対して、螺旋角度α2で一端から他端にかけて巻回されており、隣り合う領域(A)1と領域(B)2との間に隙間がないように、すなわち、隣り合う領域(A)1と領域(B)2とが接するように、領域(A)1及び領域(B)2が同一方向に螺旋状に巻回されている。
図2では、中心軸(螺旋軸)Gの一端(図2の場合、右端側)から見たときに、手前側から奥側に向かって領域(A)1及び領域(B)2が左巻き(反時計回り)で巻回したS巻きの例を表している。
また、図2中、領域(A)1に含まれるヘリカルキラル高分子(A)の主配向方向は、両矢印E1で示されており、領域(B)2に含まれるヘリカルキラル高分子(B)の主配向方向は、両矢印E2で示されている。即ち、ヘリカルキラル高分子(A)の主配向方向と、領域(A)1の配置方向(領域(A)1の長さ方向)とは、略平行となっており、ヘリカルキラル高分子(B)の主配向方向と、領域(B)2の配置方向(領域(B)2の長さ方向)とは、略平行となっている。
さらに、図2中、領域(A)1に含まれるヘリカルキラル高分子(A)の主配向方向は、領域(B)2に含まれるヘリカルキラル高分子(B)の主配向方向と略平行となっている。
(Specific embodiment 1 of piezoelectric fiber structure)
Hereinafter, specific embodiment 1 will be described as an example of the piezoelectric fiber structure with reference to FIG.
As shown in FIG. 2, the piezoelectric fiber structure 10 according to a specific embodiment is formed by winding a piezoelectric fiber in a spiral shape. The piezoelectric fiber region (A) 1 is wound from one end to the other end at a spiral angle α1 with respect to the spiral axis G, and the piezoelectric fiber region (B) 2 is wound with respect to the spiral axis G. The spiral angle α2 is wound from one end to the other end so that there is no gap between the adjacent region (A) 1 and the region (B) 2, that is, the adjacent region (A) 1 and the region (B) The region (A) 1 and the region (B) 2 are spirally wound in the same direction so as to be in contact with 2.
In FIG. 2, when viewed from one end of the central axis (spiral axis) G (right end side in the case of FIG. 2), the region (A) 1 and the region (B) 2 are left-handed from the front side toward the back side ( An example of S winding wound counterclockwise) is shown.
Further, in FIG. 2, the main orientation direction of the helical chiral polymer (A) contained in the region (A) 1 is indicated by a double-pointed arrow E1, and the helical chiral polymer (B ) Is indicated by a double arrow E2. That is, the main orientation direction of the helical chiral polymer (A) and the arrangement direction of the region (A) 1 (the length direction of the region (A) 1) are substantially parallel, and the helical chiral polymer (B ) And the arrangement direction of the region (B) 2 (the length direction of the region (B) 2) are substantially parallel to each other.
Furthermore, in FIG. 2, the main orientation direction of the helical chiral polymer (A) contained in the region (A) 1 is substantially parallel to the main orientation direction of the helical chiral polymer (B) contained in the region (B) 2. It has become.
(圧電繊維構造体の具体的態様2)
次に、図3を用いて圧電繊維構造体の一例として具体的態様2について説明する。
図3に示すように、具体的態様の圧電繊維構造体20は、圧電繊維が螺旋状に巻回されてなるものである。また、圧電繊維の領域(A)1は、螺旋軸Gに対して、螺旋角度α1で一端から他端にかけて巻回されており、圧電繊維の領域(B)2は、螺旋軸Gに対して、螺旋角度α2で一端から他端にかけて巻回されており、隣り合う領域(A)1と領域(B)2との間に隙間がないように、すなわち、隣り合う領域(A)1と領域(B)2とが接するように、領域(A)1及び領域(B)2が同一方向に螺旋状に巻回されている。
図3では、中心軸(螺旋軸)Gの一端(図3の場合、右端側)から見たときに、手前側から奥側に向かって領域(A)1及び領域(B)2が右巻き(時計回り)で巻回したZ巻きの例を表している。
また、図3中、領域(A)1に含まれるヘリカルキラル高分子(A)の主配向方向は、両矢印E3で示されており、領域(B)2に含まれるヘリカルキラル高分子(B)の主配向方向は、両矢印E4で示されている。即ち、ヘリカルキラル高分子(A)の主配向方向と、領域(A)1の配置方向(領域(A)1の長さ方向)とは、略平行となっており、ヘリカルキラル高分子(B)の主配向方向と、領域(B)2の配置方向(領域(B)2の長さ方向)とは、略平行となっている。
さらに、図3中、領域(A)1に含まれるヘリカルキラル高分子(A)の主配向方向は、領域(B)2に含まれるヘリカルキラル高分子(B)の主配向方向と略平行となっている。
(Specific embodiment 2 of piezoelectric fiber structure)
Next, specific embodiment 2 will be described as an example of the piezoelectric fiber structure with reference to FIG.
As shown in FIG. 3, the piezoelectric fiber structure 20 of a specific embodiment is formed by spirally winding a piezoelectric fiber. The piezoelectric fiber region (A) 1 is wound from one end to the other end at a spiral angle α1 with respect to the spiral axis G, and the piezoelectric fiber region (B) 2 is wound with respect to the spiral axis G. The spiral angle α2 is wound from one end to the other end so that there is no gap between the adjacent region (A) 1 and the region (B) 2, that is, the adjacent region (A) 1 and the region (B) The region (A) 1 and the region (B) 2 are spirally wound in the same direction so as to be in contact with 2.
In FIG. 3, when viewed from one end of the central axis (spiral axis) G (right end side in the case of FIG. 3), the region (A) 1 and the region (B) 2 are clockwise when viewed from the near side to the far side. The example of Z winding wound by (clockwise) is shown.
In FIG. 3, the main orientation direction of the helical chiral polymer (A) contained in the region (A) 1 is indicated by a double arrow E3, and the helical chiral polymer (B ) Is indicated by a double arrow E4. That is, the main orientation direction of the helical chiral polymer (A) and the arrangement direction of the region (A) 1 (the length direction of the region (A) 1) are substantially parallel, and the helical chiral polymer (B ) And the arrangement direction of the region (B) 2 (the length direction of the region (B) 2) are substantially parallel to each other.
Further, in FIG. 3, the main orientation direction of the helical chiral polymer (A) contained in the region (A) 1 is substantially parallel to the main orientation direction of the helical chiral polymer (B) contained in the region (B) 2. It has become.
<繊維>
圧電繊維構造体は、圧電繊維以外の繊維(以下、単に「繊維」ともいう)を備えていてもよい。
繊維は、圧電繊維の巻回方向とは異なる方向に巻回されることが好ましく、圧電繊維と繊維とは交互に交差された組紐構造をなすことが好ましい。
なお、前記繊維の巻回方向(右巻き又は左巻き)は、圧電繊維の巻回方向と同じ方向であってもよく、異なる方向であってもよい。
<Fiber>
The piezoelectric fiber structure may include fibers other than piezoelectric fibers (hereinafter also simply referred to as “fibers”).
The fiber is preferably wound in a direction different from the winding direction of the piezoelectric fiber, and preferably has a braided structure in which the piezoelectric fiber and the fiber are alternately crossed.
The fiber winding direction (right-handed or left-handed) may be the same direction as the piezoelectric fiber winding direction or a different direction.
繊維としては、特に限定はないが、例えば、アラミド繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、塩化ビニル繊維、ポリスルホン繊維、ポリエーテル繊維、ポリウレタン繊維等のポリマー繊維;綿、麻、絹、セルロース等の天然繊維;アセテート等の半合成繊維;レーヨン、キュプラ等の再生繊維;ガラス繊維が挙げられる。
これらの繊維は、1種のみ用いてもよいし、2種以上含有していてもよい。
また、繊維としては、モノフィラメント糸、マルチフィラメント糸等が挙げられる。モノフィラメント糸の単糸繊度としては、例えば、前述の圧電繊維におけるモノフィラメント糸の単糸繊度と同様の範囲が挙げられる。マルチフィラメント糸の総繊度としては、例えば、前述の圧電繊維におけるマルチフィラメント糸の総繊度と同様の範囲が挙げられる。
The fiber is not particularly limited. For example, polymer fibers such as aramid fiber, polyester fiber, acrylic fiber, polyethylene fiber, polypropylene fiber, vinyl chloride fiber, polysulfone fiber, polyether fiber, polyurethane fiber; cotton, hemp, silk And natural fibers such as cellulose; semi-synthetic fibers such as acetate; regenerated fibers such as rayon and cupra; and glass fibers.
These fibers may be used alone or in combination of two or more.
Examples of the fiber include monofilament yarn and multifilament yarn. Examples of the single yarn fineness of the monofilament yarn include the same range as the single yarn fineness of the monofilament yarn in the piezoelectric fiber described above. Examples of the total fineness of the multifilament yarn include a range similar to the total fineness of the multifilament yarn in the piezoelectric fiber described above.
〔圧電繊維構造体の製造方法〕
本開示の圧電繊維構造体の製造方法は、前述の圧電繊維構造体を製造する圧電繊維構造体の製造方法であって、前述の圧電繊維を準備する工程と、準備した前記圧電繊維を巻回する工程と、を含む。
圧電繊維を撚糸、捲縮等して巻回させて圧電繊維構造体を製造すればよい。
[Method for producing piezoelectric fiber structure]
The manufacturing method of the piezoelectric fiber structure of the present disclosure is a manufacturing method of the piezoelectric fiber structure for manufacturing the above-described piezoelectric fiber structure, the step of preparing the above-described piezoelectric fiber, and winding the prepared piezoelectric fiber And a step of performing.
The piezoelectric fiber structure may be manufactured by winding the piezoelectric fiber by twisting, crimping, or the like.
圧電繊維を準備する工程では、例えば、ヘリカルキラル高分子(A)を含む樹脂材料及びヘリカルキラル高分子(B)を含む樹脂材料を溶融し、2C形状等の紡糸口金からそれぞれ押し出し、押し出して製造した複合繊維を延伸することにより、圧電繊維を製造すればよい。 In the step of preparing the piezoelectric fiber, for example, a resin material containing the helical chiral polymer (A) and a resin material containing the helical chiral polymer (B) are melted, extruded from a spinneret of 2C shape, etc., and extruded to manufacture. A piezoelectric fiber may be manufactured by stretching the composite fiber.
圧電繊維を巻回する工程では、圧電繊維を旋回流により撚糸し、螺旋状に巻回させてもよい。旋回流を発生させる機器、例えば、コンプレッサ及びサイクロンを備える機器を使用し、コンプレッサを用いて空気をサイクロン内に送風して旋回流を形成し、この旋回流によりサイクロン内に供給された圧電繊維を撚糸し、螺旋状に巻回させればよい。 In the step of winding the piezoelectric fiber, the piezoelectric fiber may be twisted by a swirl flow and wound spirally. Using a device that generates a swirling flow, for example, a device including a compressor and a cyclone, air is blown into the cyclone using the compressor to form a swirling flow, and the piezoelectric fiber supplied into the cyclone by the swirling flow What is necessary is just to twist and to make it wind spirally.
〔圧電織物〕
本開示の圧電織物は、縦糸及び横糸からなる織物構造体を備え、前記縦糸及び前記横糸の少なくとも一方が、前述の圧電繊維構造体を含む。
従って、本開示の圧電織物によれば、本開示の圧電繊維構造体と同様に抗菌性に優れる。
ここで、織物とは、糸を交錯させて織物構造体を形成することによりフィルム形状に仕上げたもの全般を指す。圧電織物とは、織物の中でも、外部刺激(例えば物理力)によって圧電効果が発現される織物をいう。
[Piezoelectric fabric]
The piezoelectric fabric of the present disclosure includes a fabric structure composed of warp and weft, and at least one of the warp and the weft includes the above-described piezoelectric fiber structure.
Therefore, according to the piezoelectric fabric of the present disclosure, the antibacterial property is excellent similarly to the piezoelectric fiber structure of the present disclosure.
Here, the woven fabric refers to all fabric finished by forming a woven fabric structure by interlacing yarns. The piezoelectric fabric refers to a fabric that exhibits a piezoelectric effect by an external stimulus (for example, physical force) among the fabrics.
本開示の圧電織物における織物構造体には特に制限はない。
織物構造体としては、平織(plain weave)、綾織(twill weave)、朱子織(satin weave)等の基本的な構造体が挙げられる。
本開示の圧電繊維構造体は、圧電織物中の縦糸として用いても横糸として用いてもよく、また、縦糸の一部として用いてもよく、横糸の一部として用いてもよい。
There is no restriction | limiting in particular in the textile structure in the piezoelectric fabric of this indication.
Examples of the woven structure include basic structures such as plain weave, twill weave, satin weave and the like.
The piezoelectric fiber structure of the present disclosure may be used as a warp or a weft in the piezoelectric fabric, may be used as a part of the warp, or may be used as a part of the weft.
本開示の圧電織物において、縦糸及び横糸の両方は、前述の圧電繊維構造体を含んでいてもよい。 In the piezoelectric fabric of the present disclosure, both the warp and the weft may include the above-described piezoelectric fiber structure.
圧電繊維構造体以外の糸としては、例えば高分子を含む糸が挙げられる。
高分子を含む糸における高分子としては、ポリエステル、ポリオレフィン等の一般的な高分子が挙げられ、また、前述のヘリカルキラル高分子も挙げられる。
Examples of the yarn other than the piezoelectric fiber structure include a yarn containing a polymer.
Examples of the polymer in the yarn containing the polymer include general polymers such as polyester and polyolefin, and the above-described helical chiral polymer.
本開示の圧電織物は、三次元的構造を有する織物であってもよい。三次元的構造を有する織物とは、二次元的構造に加えて織物の厚み方向にも糸(縦糸、横糸)を編みこむことで立体的に仕上げた織物である。
三次元的構造を有する織物の例は、例えば、特表2001−513855号公報に記載されている。
本開示の圧電織物では、織物構造体を構成する糸のうちの少なくとも一部が、本開示の圧電繊維構造体で構成されていればよい。
The piezoelectric fabric of the present disclosure may be a fabric having a three-dimensional structure. A fabric having a three-dimensional structure is a fabric that is three-dimensionally finished by knitting yarn (warp yarn, weft yarn) in the thickness direction of the fabric in addition to the two-dimensional structure.
An example of a woven fabric having a three-dimensional structure is described in, for example, JP-T-2001-513855.
In the piezoelectric fabric of the present disclosure, it is only necessary that at least a part of the yarns constituting the fabric structure is configured of the piezoelectric fiber structure of the present disclosure.
〔圧電編物〕
本開示の圧電編物は、前述の圧電繊維構造体を含む編物構造体を備える。
従って、本開示の圧電編物によれば、本開示の圧電繊維構造体と同様に抗菌性に優れる。
ここで、編物とは、糸でループを作りながら編み合わせて製造されたもの全般を指す。圧電編物とは、編物の中でも、外部刺激(例えば物理力)によって圧電効果が発現される編物をいう。
[Piezoelectric knitting]
The piezoelectric knitted fabric of the present disclosure includes a knitted fabric structure including the piezoelectric fiber structure described above.
Therefore, according to the piezoelectric knitted fabric of the present disclosure, the antibacterial property is excellent as in the piezoelectric fiber structure of the present disclosure.
Here, the knitted fabric refers to all items manufactured by knitting while forming a loop with yarn. The piezoelectric knitted fabric refers to a knitted fabric that exhibits a piezoelectric effect by an external stimulus (for example, physical force).
圧電繊維構造体以外の糸としては、例えば高分子を含む糸が挙げられる。
高分子を含む糸における高分子としては、ポリエステル、ポリオレフィン等の一般的な高分子が挙げられ、また、前述のヘリカルキラル高分子も挙げられる。
Examples of the yarn other than the piezoelectric fiber structure include a yarn containing a polymer.
Examples of the polymer in the yarn containing the polymer include general polymers such as polyester and polyolefin, and the above-described helical chiral polymer.
本開示の圧電編物における編物構造体には特に制限はない。
編物構造体としては、緯編み(ヨコ編み)、経編み(タテ編み)等の基本的な構造体が挙げられる。緯編みには、平編み、リブ編み、両面編み、パール編み、丸編み等がある。また、経編みには、トリコット編み、アトラス編み、ダイヤモンド編み、ミラニーズ編み等の基本的な構造体が挙げられる。
本開示の圧電繊維構造体は、圧電編物中の糸として用いればよく、また、糸の一部として用いてもよい。
There is no restriction | limiting in particular in the knitted structure in the piezoelectric knitted fabric of this indication.
Examples of the knitted structure include basic structures such as weft knitting (horizontal knitting) and warp knitting (vertical knitting). Examples of weft knitting include flat knitting, rib knitting, double-sided knitting, pearl knitting, and circular knitting. Examples of warp knitting include basic structures such as tricot knitting, atlas knitting, diamond knitting, and Milanese knitting.
The piezoelectric fiber structure of the present disclosure may be used as a yarn in the piezoelectric knitted fabric, or may be used as a part of the yarn.
本開示の圧電編物は、三次元的構造を有する編物であってもよい。三次元的構造を有する編物とは、二次元的構造に加えて編物の厚み方向にも糸を編みこむことで立体的に仕上げた編物である。
本開示の圧電編物では、編物構造体を構成する糸のうちの少なくとも一部が、本開示の圧電繊維構造体で構成されていればよい。
The piezoelectric knitted fabric of the present disclosure may be a knitted fabric having a three-dimensional structure. A knitted fabric having a three-dimensional structure is a knitted fabric that is three-dimensionally finished by knitting yarn in the thickness direction of the knitted fabric in addition to the two-dimensional structure.
In the piezoelectric knitted fabric of the present disclosure, it is only necessary that at least a part of the yarn constituting the knitted fabric structure is configured by the piezoelectric fiber structure of the present disclosure.
(圧電編物の具体的態様)
以下、本開示の圧電編物の具体的態様について、図4を用いて説明する。
図4に示すように、本開示の圧電編物30は、圧電繊維構造体10と、絶縁性糸16と、が緯編みで編まれており、編物構造体の一部に、図2に示すような圧電繊維構造体10が用いられている。
(Specific embodiment of piezoelectric knitted fabric)
Hereinafter, a specific aspect of the piezoelectric knitted fabric of the present disclosure will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 4, the piezoelectric knitted fabric 30 of the present disclosure has the piezoelectric fiber structure 10 and the insulating yarn 16 knitted by weft knitting, and a part of the knitted structure is shown in FIG. A piezoelectric fiber structure 10 is used.
<圧電織物又は圧電編物の用途>
本開示の圧電織物又は圧電編物は、少なくとも一部に圧電性及び抗菌性が要求されるあらゆる用途に適用することができる。
<Use of piezoelectric fabric or piezoelectric knitted fabric>
The piezoelectric woven fabric or piezoelectric knitted fabric of the present disclosure can be applied to any application that requires piezoelectricity and antibacterial properties at least partially.
本開示の圧電織物又は圧電編物の用途の具体例としては、各種衣料(シャツ、スーツ、ブレザー、ブラウス、コート、ジャケット、ブルゾン、ジャンパー、ベスト、ワンピース、ズボン、スカート、パンツ、下着(スリップ、ペチコート、キャミソール、ブラジャー)、靴下、手袋、和服、帯地、金襴、冷感衣料、ネクタイ、ハンカチーフ、マフラー、スカーフ、ストール、アイマスク)、テーブルクロス、履物(スニーカー、ブーツ、サンダル、パンプス、ミュール、スリッパ、バレエシューズ、カンフーシューズ)、タオル、袋物、バッグ(トートバッグ、ショルダーバッグ、ハンドバッグ、ポシェット、ショッピングバッグ、エコバック、リュックサック、デイパック、スポーツバッグ、ボストンバッグ、ウエストバッグ、ウエストポーチ、セカンドバック、クラッチバッグ、バニティ、アクセサリーポーチ、マザーバッグ、パーティバッグ、和装バッグ)、ポーチ・ケース(化粧ポーチ、ティッシュケース、めがねケース、ペンケース、ブックカバー、ゲームポーチ、キーケース、パスケース)、財布、帽子(ハット、キャップ、キャスケット、ハンチング帽、テンガロンハット、チューリップハット、サンバイザー、ベレー帽)、ヘルメット、頭巾、ベルト、エプロン、リボン、コサージュ、ブローチ、カーテン、壁布、シートカバー、シーツ、布団、布団カバー、毛布、枕、枕カバー、ソファー、ベッド、かご、各種ラッピング材料、室内装飾品、自動車用品、造花、マスク、包帯、ロープ、各種ネット、魚網、セメント補強材、スクリーン印刷用メッシュ、各種フィルター(自動車用、家電用)、各種メッシュ、敷布(農業用、レジャーシート)、土木工事用織物、建築工事用織物、ろ過布等が挙げられる。
なお、上記具体例の全体を本開示の圧電織物又は圧電編物で構成してもよいし、圧電性及び抗菌性が要求される部位のみ本開示の圧電織物又は圧電編物で構成してもよい。
本開示の圧電織物又は圧電編物の用途としては、身体に身につけるウェアラブル製品が特に好適である。
Specific examples of applications of the piezoelectric fabric or knitted fabric of the present disclosure include various clothing (shirts, suits, blazers, blouses, coats, jackets, blousons, jumpers, vests, dresses, trousers, skirts, pants, underwear (slip, petticoats) , Camisole, bra), socks, gloves, Japanese clothes, obi, kin, cold clothing, tie, handkerchief, scarf, scarf, stall, eye mask), tablecloth, footwear (sneakers, boots, sandals, pumps, mules, slippers) , Ballet shoes, kung fu shoes), towels, bags, bags (tote bags, shoulder bags, handbags, pochettes, shopping bags, eco bags, rucksacks, day packs, sports bags, Boston bags, waist bags, waist bags , Second bag, clutch bag, vanity, accessory pouch, mother bag, party bag, kimono bag), pouch case (makeup pouch, tissue case, glasses case, pen case, book cover, game pouch, key case, pass case) ), Wallet, hat (hat, cap, casket, hunting cap, ten gallon hat, tulip hat, sun visor, beret), helmet, hood, belt, apron, ribbon, corsage, brooch, curtain, wall cloth, seat cover, Sheets, futons, duvet covers, blankets, pillows, pillow covers, sofas, beds, baskets, various wrapping materials, upholstery, automotive supplies, artificial flowers, masks, bandages, ropes, various nets, fish nets, cement reinforcements, screen printing For mesh, various Ter (for the automotive, consumer electronics), various types of mesh, bedsheets (agricultural, leisure seat), civil engineering work for the textile, construction work for the textile, filter cloth, and the like.
In addition, the whole of the above specific example may be configured by the piezoelectric fabric or piezoelectric knitted fabric of the present disclosure, or only a portion requiring piezoelectricity and antibacterial properties may be configured by the piezoelectric fabric or piezoelectric knitted fabric of the present disclosure.
As the application of the piezoelectric fabric or piezoelectric knitted fabric of the present disclosure, a wearable product worn on the body is particularly suitable.
なお、本開示の圧電編物の具体的態様についての詳細は、圧電デバイスの具体的態様と共に後述する。 In addition, the detail about the specific aspect of the piezoelectric knitted fabric of this indication is mentioned later with the specific aspect of a piezoelectric device.
〔圧電デバイス〕
本開示の圧電デバイスは、本開示の圧電織物又は本開示の圧電編物を備える。
圧電織物又は圧電編物には電極が配置されていることが好ましい。電極は、圧電繊維構造体から発生する電荷を検出するための電極である。
電極材料としては特に限定はないが、金属(Al等)が挙げられるが、その他にも、例えば、Ag、Au、Cu、Ag−Pd合金、Agペースト、Cuペースト、カーボンブラック、ITO(結晶化ITO及び非晶ITO)、ZnO、IGZO、IZO(登録商標)、導電性ポリマー(ポリチオフェン、PEDOT)、Agナノワイヤー、カーボンナノチューブ、グラフェン等も挙げられる。
なお、本開示の圧電デバイスは、電極と、織物構造体又は編物構造体との間に絶縁体を備えることが好ましい。
これにより、電極間の電気的短絡の発生を抑制しやすい構造となる。
[Piezoelectric device]
The piezoelectric device of the present disclosure includes the piezoelectric fabric of the present disclosure or the piezoelectric knitted fabric of the present disclosure.
It is preferable that an electrode is disposed on the piezoelectric fabric or the piezoelectric knitted fabric. The electrode is an electrode for detecting charges generated from the piezoelectric fiber structure.
Although there is no limitation in particular as an electrode material, Metals (Al etc.) are mentioned, However, For example, Ag, Au, Cu, Ag-Pd alloy, Ag paste, Cu paste, carbon black, ITO (crystallization) ITO and amorphous ITO), ZnO, IGZO, IZO (registered trademark), conductive polymers (polythiophene, PEDOT), Ag nanowires, carbon nanotubes, graphene, and the like.
Note that the piezoelectric device of the present disclosure preferably includes an insulator between the electrode and the woven structure or the knitted structure.
Thereby, it becomes a structure which is easy to suppress generation | occurrence | production of the electrical short circuit between electrodes.
<圧電繊維構造体の用途>
本開示の圧電繊維構造体は、抗菌性が要求される用途に用いることが好ましい。また、
例えば、センサー用途(着座センサー等の力センサー、超音波センサー、ラケット、ゴルフクラブ、バット等の各種球技用スポーツ用具の打撃時の加速度センサーやインパクトセンサー等)、アクチュエータ用途(シート搬送用デバイス等)、エネルギーハーベスティング用途(発電ウエア、発電靴等)、ヘルスケア関連用途(Tシャツ、スポーツウェア、スパッツ、靴下等の各種衣類、サポーター、ギプス、おむつ、靴、靴の中敷、時計等に本センサーを設けた、ウェアラブルモーションセンサー等)などとして利用することができる。
例えば、前述の圧電織物、圧電編物、及び圧電デバイスは、これらの用途に適用することができる。
<Use of piezoelectric fiber structure>
The piezoelectric fiber structure of the present disclosure is preferably used for applications that require antibacterial properties. Also,
For example, sensor applications (force sensors such as seating sensors, ultrasonic sensors, rackets, golf clubs, acceleration sensors and impact sensors when striking various sports equipment for ball games such as bats), actuator applications (sheet transport devices, etc.) , Energy harvesting applications (power generation wear, power generation shoes, etc.), healthcare related applications (various clothing such as T-shirts, sportswear, spats, socks, supporters, casts, diapers, shoes, insoles, watches, etc. It can be used as a wearable motion sensor provided with a sensor.
For example, the above-described piezoelectric fabric, piezoelectric knitted fabric, and piezoelectric device can be applied to these applications.
本開示の圧電繊維構造体の応力、歪等によって発生した電荷又は表面電位を検出する方法としては、公知の非接触式表面電位計を用いる方法;公知の導電材料からなる電極を圧電繊維構造体に近接させることによってこの圧電繊維構造体に静電気的に結合させ、この状態で上記電極の電位変化を電圧計などで読み取る方法;等が挙げられる。また電極として公知の取出し電極を接合することができる。取出し電極としては、コネクター等の電極部品、圧着端子などが挙げられる。電極部品は、半田付けなどのろう付け、導電性接合剤等により圧電繊維構造体と接合することができる。 As a method for detecting the charge or surface potential generated by the stress, strain, etc. of the piezoelectric fiber structure of the present disclosure, a method using a known non-contact type surface potential meter; an electrode made of a known conductive material is connected to the piezoelectric fiber structure For example, a method in which the piezoelectric fiber structure is electrostatically coupled to the piezoelectric fiber structure and the potential change of the electrode is read with a voltmeter in this state. Moreover, a well-known extraction electrode can be joined as an electrode. Examples of the extraction electrode include electrode parts such as connectors and crimp terminals. The electrode component can be bonded to the piezoelectric fiber structure by brazing such as soldering, a conductive bonding agent, or the like.
以下、本開示を実施例により更に具体的に説明するが、本開示はその主旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present disclosure will be described in more detail with reference to examples. However, the present disclosure is not limited to the following examples unless the gist of the present disclosure is exceeded.
[実施例1]
<糸状圧電体の作製>
(モノフィラメント糸の作製)
ヘリカルキラル高分子(A)として、ポリ乳酸(融点170℃、融解熱38J/g、L−乳酸/D−乳酸のモル比が98.5/1.5(L−乳酸の含有率が98.5モル%)、数平均分子量8.5万)を準備した。
また、ヘリカルキラル高分子(B)として、ポリ乳酸(融点170℃、融解熱38J/g、D−乳酸/L−乳酸のモル比が98.5/1.5(D−乳酸の含有率が98.5モル%)、数平均分子量8.5万)を準備した。
上記2種類のポリ乳酸をそれぞれエクストルーダー型溶融紡糸機に供給し、溶融混練した。溶融混練後の上記2種類のポリ乳酸を図5に示す2C形状の紡糸口金より、紡糸温度225℃で中空円筒形状かつ筒部の半分がヘリカルキラル高分子(A)及び筒部の残り半分がヘリカルキラル高分子(B)から構成される溶融紡糸を得た後、糸条を冷却し、油剤を付与した。続いて一旦捲き取ることなく、80℃に加熱した熱ローラ間で熱延伸を施し、捲き取った。これにより、総繊度295dtex(20番手:長軸径2.7μm)である、糸状圧電体(モノフィラメント糸、糸状繊維)を作製した。
[Example 1]
<Fabrication of thread-like piezoelectric body>
(Production of monofilament yarn)
As the helical chiral polymer (A), polylactic acid (melting point: 170 ° C., heat of fusion: 38 J / g, molar ratio of L-lactic acid / D-lactic acid is 98.5 / 1.5 (the L-lactic acid content is 98. 5 mol%) and a number average molecular weight of 85,000).
Further, as the helical chiral polymer (B), polylactic acid (melting point: 170 ° C., heat of fusion: 38 J / g, molar ratio of D-lactic acid / L-lactic acid is 98.5 / 1.5 (the content of D-lactic acid is 98.5 mol%) and a number average molecular weight of 85,000).
The above two types of polylactic acid were respectively supplied to an extruder type melt spinning machine, and melt kneaded. From the 2C-shaped spinneret shown in FIG. 5, the two types of polylactic acid after melt-kneading are hollow cylindrical at a spinning temperature of 225 ° C., the half of the cylindrical part is the helical chiral polymer (A), and the other half of the cylindrical part is After obtaining melt spinning composed of the helical chiral polymer (B), the yarn was cooled and an oil agent was applied. Subsequently, without stretching once, it was stretched between hot rollers heated to 80 ° C. and scraped off. Thereby, a thread-like piezoelectric body (monofilament thread, thread-like fiber) having a total fineness of 295 dtex (20th: major axis diameter: 2.7 μm) was produced.
<糸状圧電体のS巻き撚糸>
上記のようにして得た糸状圧電体の束を、螺旋軸に対して左巻き(S巻き)に、前記螺旋軸に対して45°の方向を向くように(螺旋角度45°)、撚糸して巻回し、圧電繊維構造体を得た。なお、撚糸の撚り数(捩り数)は、実体顕微鏡で10mm当たり10ターン程度の撚り数であることを目視観察し、本実施例の1m当たりの撚り数を1000ターン(1000T/m)とした。なお、「左巻き(S巻き)」とは、中心軸(螺旋軸)の一端(図2の場合、右端側)から見たときに、手前側から奥側に向かって糸状圧電体が左巻き(反時計回り)で巻回していることをいう。
<S-wound twisted yarn of filamentous piezoelectric body>
The bundle of thread-like piezoelectric bodies obtained as described above is twisted so that the bundle is wound left-handed (S winding) with respect to the spiral axis and oriented in a direction of 45 ° with respect to the spiral axis (spiral angle 45 °). Winding to obtain a piezoelectric fiber structure. The number of twists of the twisted yarn (twist number) was visually observed to be about 10 turns per 10 mm with a stereomicroscope, and the number of twists per meter in this example was 1000 turns (1000 T / m). . Note that “left-handed (S-wound)” means that when viewed from one end of the central axis (spiral shaft) (the right-end side in the case of FIG. 2), the thread-like piezoelectric body is left-handed (reversely wound) from the near side to the far side. It means winding in a clockwise direction.
1 領域(A)
2 領域(B)
3 中空部
10、20 圧電繊維構造体
16 絶縁性糸
30 圧電編物
100 圧電繊維
1 Area (A)
2 Region (B)
3 Hollow part 10, 20 Piezoelectric fiber structure 16 Insulating yarn 30 Piezoelectric knitted fabric 100 Piezoelectric fiber
Claims (14)
前記ヘリカルキラル高分子(A)とキラリティが異なり、光学活性を有するヘリカルキラル高分子(B)を含む領域(B)を含む領域(B)と、
を有する圧電繊維。 A region (A) containing a helical chiral polymer (A) having optical activity;
The helical chiral polymer (A) is different in chirality from the region (B) including the region (B) including the optically active helical chiral polymer (B),
Piezoelectric fiber having
前記ヘリカルキラル高分子(B)は、構造単位としてD体成分を50モル%超含む請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の圧電繊維。 The helical chiral polymer (A) contains more than 50 mol% of an L-form component as a structural unit,
The piezoelectric fiber according to any one of claims 1 to 4, wherein the helical chiral polymer (B) includes more than 50 mol% of a D-form component as a structural unit.
前記ヘリカルキラル高分子(B)は、構造単位としてD体成分を90モル%以上含む請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の圧電繊維。 The helical chiral polymer (A) contains 90 mol% or more of an L-form component as a structural unit,
The piezoelectric fiber according to any one of claims 1 to 5, wherein the helical chiral polymer (B) includes 90 mol% or more of a D-form component as a structural unit.
前記縦糸及び前記横糸の少なくとも一方が、請求項7〜請求項9のいずれか1項に記載の圧電繊維構造体を含む圧電織物。 It has a woven fabric structure consisting of warp and weft,
The piezoelectric fabric in which at least one of the warp and the weft includes the piezoelectric fiber structure according to any one of claims 7 to 9.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018069091A JP2019179877A (en) | 2018-03-30 | 2018-03-30 | Piezoelectric fiber, piezoelectric fiber structure, piezoelectric fabric, piezoelectric knitted fabric, piezoelectric device, force sensor and actuator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018069091A JP2019179877A (en) | 2018-03-30 | 2018-03-30 | Piezoelectric fiber, piezoelectric fiber structure, piezoelectric fabric, piezoelectric knitted fabric, piezoelectric device, force sensor and actuator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019179877A true JP2019179877A (en) | 2019-10-17 |
Family
ID=68279013
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018069091A Pending JP2019179877A (en) | 2018-03-30 | 2018-03-30 | Piezoelectric fiber, piezoelectric fiber structure, piezoelectric fabric, piezoelectric knitted fabric, piezoelectric device, force sensor and actuator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019179877A (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021065202A1 (en) | 2019-09-30 | 2021-04-08 | 大日本印刷株式会社 | Thermal transfer printing device, thermal transfer printing system, and inversion unit |
WO2022071336A1 (en) * | 2020-09-29 | 2022-04-07 | 株式会社村田製作所 | Fabric, and fiber product |
CN114341413A (en) * | 2019-11-25 | 2022-04-12 | 株式会社村田制作所 | Cylindrical structure |
WO2022249768A1 (en) * | 2021-05-25 | 2022-12-01 | 株式会社村田製作所 | Modified cross-section fiber |
WO2023143266A1 (en) * | 2022-01-25 | 2023-08-03 | 郑州大学 | Piezoelectric fabric trousers capable of performing energy conversion |
WO2023233881A1 (en) * | 2022-05-30 | 2023-12-07 | 株式会社村田製作所 | Thread, fabric, and garment |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017213108A1 (en) * | 2016-06-06 | 2017-12-14 | 三井化学株式会社 | Piezoelectric base material, piezoelectric woven fabric, piezoelectric knitted fabric, piezoelectric device, force sensor, and actuator |
WO2017212836A1 (en) * | 2016-06-06 | 2017-12-14 | 株式会社村田製作所 | Charge generation yarn for bacteria countermeasure, cloth for bacteria countermeasure, cloth, clothing, medical member, bioactive charge generation yarn, and charge generation yarn for substance adsorption |
-
2018
- 2018-03-30 JP JP2018069091A patent/JP2019179877A/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017213108A1 (en) * | 2016-06-06 | 2017-12-14 | 三井化学株式会社 | Piezoelectric base material, piezoelectric woven fabric, piezoelectric knitted fabric, piezoelectric device, force sensor, and actuator |
WO2017212836A1 (en) * | 2016-06-06 | 2017-12-14 | 株式会社村田製作所 | Charge generation yarn for bacteria countermeasure, cloth for bacteria countermeasure, cloth, clothing, medical member, bioactive charge generation yarn, and charge generation yarn for substance adsorption |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021065202A1 (en) | 2019-09-30 | 2021-04-08 | 大日本印刷株式会社 | Thermal transfer printing device, thermal transfer printing system, and inversion unit |
CN114341413A (en) * | 2019-11-25 | 2022-04-12 | 株式会社村田制作所 | Cylindrical structure |
WO2022071336A1 (en) * | 2020-09-29 | 2022-04-07 | 株式会社村田製作所 | Fabric, and fiber product |
WO2022249768A1 (en) * | 2021-05-25 | 2022-12-01 | 株式会社村田製作所 | Modified cross-section fiber |
WO2023143266A1 (en) * | 2022-01-25 | 2023-08-03 | 郑州大学 | Piezoelectric fabric trousers capable of performing energy conversion |
WO2023233881A1 (en) * | 2022-05-30 | 2023-12-07 | 株式会社村田製作所 | Thread, fabric, and garment |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109314179B (en) | Piezoelectric base material, piezoelectric woven fabric, piezoelectric knitted fabric, piezoelectric device, force sensor, and actuator | |
JP2019179877A (en) | Piezoelectric fiber, piezoelectric fiber structure, piezoelectric fabric, piezoelectric knitted fabric, piezoelectric device, force sensor and actuator | |
JP6608958B2 (en) | Piezoelectric substrate, piezoelectric fabric, piezoelectric knitted fabric, piezoelectric device, force sensor, actuator, and biological information acquisition device | |
JP7074281B2 (en) | Piezoelectric Fiber Structures, Piezoelectric Textiles, Piezoelectric Knits, Piezoelectric Devices, Force Sensors, Actuators, and Methods for Manufacturing Piezoelectric Fiber Structures | |
JP6934314B2 (en) | Piezoelectric substrates, force sensors, and actuators | |
JP6602878B2 (en) | Long flat piezoelectric body and manufacturing method thereof, laminated body and manufacturing method thereof, woven fabric, clothing, and biological information acquisition device | |
JP6654946B2 (en) | Woven fabric and method of manufacturing woven fabric | |
TWI745584B (en) | Piezoelectric substrate, power sensor and actuator | |
JP6654947B2 (en) | Knitted fabric and method for producing knitted fabric | |
JP2019067871A (en) | Coaxial connector unit, force sensor, and actuator | |
JP2019149481A (en) | Piezoelectric substrate, force sensor, and actuator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20201207 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210826 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210831 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20220301 |