JP2020180405A - Conductive fiber structure and electrode member - Google Patents

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千草 亀本
Chigusa Kamemoto
千草 亀本
直希 浅井
Naoki Asai
直希 浅井
竹田 恵司
Keiji Takeda
恵司 竹田
典子 長井
Noriko Nagai
典子 長井
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Abstract

To provide a conductive fiber structure achieving high conductivity and low impedance and an electrode member capable of preventing corrosion of a metal member in contact without causing rashes in a living body.SOLUTION: There is provided a conductive fiber structure formed by adhering a conductor composed of a conductive substance and a binder to a substrate fiber, in which the conductive substance is carbon black and the conductor is carried on the surface of a single fiber constituting the substrate fiber and in a gap between single fibers, and in a gap between single yarns, and the mass concentration of a sulfur element in a surface layer of the conductive fiber structure is 1 mass% or less.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、導電性繊維構造物および電極部材に関するものである。 The present invention relates to a conductive fiber structure and an electrode member.

人体や動物の脳波や心電図、筋電図等、生体電気信号を測定するためや、生体に電気刺激を付与するために用いる生体電極は、ゲル電極やゴム電極、金属薄板を使用した電極、導電性繊維素材を使用したものなど、様々なタイプの生体電極が使用されている。 The bioelectrodes used to measure bioelectric signals such as brain waves, electrocardiograms, and electromyograms of humans and animals, and to apply electrical stimulation to living organisms are gel electrodes, rubber electrodes, electrodes using thin metal plates, and conductivity. Various types of bioelectrodes are used, such as those using sex fiber materials.

上記ゲル電極やゴム電極は、柔軟性に富み、生体の体表面に密着し、安定した生体信号取得が可能であるというメリットがある一方、通気性が悪く、接触箇所に蒸れが生じ、かぶれなどを引き起こすという問題があった。 The gel electrodes and rubber electrodes have the advantages of being highly flexible, adhering to the body surface of the living body, and enabling stable biological signal acquisition, but have poor air permeability, causing stuffiness at the contact points, rashes, etc. There was a problem of causing.

また、金属薄板を使用した電極は疎水性で硬く、水分が豊富で柔軟である生体の体表面と接触する用途には適合性が低いという問題があった。体表面に密着させるには、高い接圧を必要とするか、導電性のペースト(ゼリー)を使用する必要があった。 Further, the electrode using the thin metal plate has a problem that it is hydrophobic and hard, and has low compatibility with applications where it comes into contact with the body surface of a living body which is rich in water and flexible. High contact pressure was required or a conductive paste (jelly) had to be used to bring it into close contact with the body surface.

導電性のペースト等を使用することなく、生体の体表面に直接貼付し得る電極として、導電性を有するテキスタイル形状の電極は、有効であると考えられ、さまざまな提案がなされている。テキスタイル電極は折り曲げに強く、体表面の凹凸に合わせて形状変化させることができる。テキスタイル形状の電極において、導電性を付与するため、繊維に金属メッキしたものや、導電性高分子をコーティングしたものが提案されている。これらの技術は広く使用されている一方で、金属メッキ繊維はアレルギー反応を引き起こす場合があり、また体表面に密着させるために高い接圧を必要とする。 As an electrode that can be directly attached to the body surface of a living body without using a conductive paste or the like, a textile-shaped electrode having conductivity is considered to be effective, and various proposals have been made. The textile electrode is resistant to bending and can change its shape according to the unevenness of the body surface. In the textile-shaped electrode, in order to impart conductivity, a fiber plated with metal or a fiber coated with a conductive polymer has been proposed. While these techniques are widely used, metal-plated fibers can cause allergic reactions and require high contact pressure to adhere to the body surface.

また、導電性高分子をコーティングしたテキスタイル電極について、例えば生体への適合性が良い材料として、チオフェン系のPEDOT-PSS((3,4−エチレンジオキシチオフェン)−ポリ(スチレンスルホン酸))を使用した電極が提案されている。優れた導電性及び親水性を有し、生体の体表面と接触する用途には適合性が高い一方で、接合する他の金属製の電極部材の腐食を引き起こすことがあり、電極としての保存安定性に課題がある。 Regarding textile electrodes coated with a conductive polymer, for example, thiophene-based PEDOT-PSS ((3,4-ethylenedioxythiophene) -poly (styrene sulfonic acid)) is used as a material having good compatibility with living organisms. The electrodes used have been proposed. It has excellent conductivity and hydrophilicity, and while it is highly suitable for applications that come into contact with the body surface of living organisms, it may cause corrosion of other metal electrode members to be joined, and it is stable for storage as an electrode. There is a problem with sex.

テキスタイル電極の導電性物質として、カーボンを使用したものが提案されている。カーボンはアレルギー反応や金属の腐食を引き起こしにくく、また安価である。カーボンを使用したテキスタイル電極として、シリコンラバーにカーボンブラック粉末を加えた、水分に対して不浸透性である導電性素材を用いた電極が提案されている(特許文献1参照)。 As a conductive substance for textile electrodes, those using carbon have been proposed. Carbon is less likely to cause allergic reactions and metal corrosion and is inexpensive. As a textile electrode using carbon, an electrode using a conductive material having carbon black powder added to silicon rubber and having impermeable to moisture has been proposed (see Patent Document 1).

カーボンを使用したテキスタイルとして、繊維にカーボンを練り込んだ繊維構造体が提案されている。芳香族ポリエステルにカーボンブラックを含有した樹脂組成物からなり、合成繊維特有の賦型性、しなやかさや強度、高い耐摩耗性を有し、温湿度変化によらず一定の導電性を有し、表面からの導電剤の脱落が少ない、導電性繊維構造体を提供するとされている(特許文献2参照)。 As a textile using carbon, a fiber structure in which carbon is kneaded into fibers has been proposed. It is composed of a resin composition containing carbon black in aromatic polyester, has shapeability, suppleness and strength peculiar to synthetic fibers, high wear resistance, has constant conductivity regardless of temperature and humidity changes, and has a surface surface. It is said to provide a conductive fiber structure in which the conductive agent is less likely to fall off from the surface (see Patent Document 2).

また、カーボンを使用したテキスタイルとして、金属又はカーボン被覆した繊維基材の周囲を、導電性高分子を含む導電体で被覆した電極が提案されている。また導電性高分子であるPEDOT-PSSを繊維や繊維束(糸)の内外に固定させた複合素材が提案されている(特許文献3、4、5)。 Further, as a textile using carbon, an electrode in which a metal or carbon-coated fiber base material is coated with a conductor containing a conductive polymer has been proposed. Further, a composite material in which PEDOT-PSS, which is a conductive polymer, is fixed inside and outside a fiber or a fiber bundle (thread) has been proposed (Patent Documents 3, 4, and 5).

特許第4860155号公報Japanese Patent No. 4860155 特開2010−100971号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-100971 特開2015−140493号公報JP-A-2015-140493 国際公開第2015/115441号International Publication No. 2015/115441 国際公開第2013/073673号International Publication No. 2013/073763

しかしながら、特許文献1に開示の布地電極の電極部は、導電性物質であるカーボンブラック又は銀の粉末を加えたシリコンラバーであるが、シリコンラバーを接着剤や熱プレスで布地に接合するため、導電体が繊維間隙担持しておらず、生体電極として利用する場合、体表面に沿わせるためなどで導電性繊維構造物を屈曲させる際に、導電体の連続性が失われ、微弱な信号を取得または入力することが困難となる。 However, the electrode portion of the fabric electrode disclosed in Patent Document 1 is a silicon rubber to which carbon black or silver powder which is a conductive substance is added, but since the silicon rubber is bonded to the fabric by an adhesive or a hot press, When the conductor does not support the fiber gap and is used as a bioelectrode, the continuity of the conductor is lost when the conductive fiber structure is bent to follow the body surface, and a weak signal is transmitted. Difficult to get or enter.

特許文献2に記載の技術は、導電性繊維を布帛とした際に、繊維と繊維の接点のみでしか導通が取れないことから、導電性能には限界があった。また、カーボンを錬り込むことにより絶縁性のポリマ内に埋没することから、繊維表面の導電性を有さない部分が生じ、電気信号や電気刺激を伝える用途ではインピーダンスが高くなってしまう。さらに、布帛の動きにより繊維と繊維の接点で浮きや離れが生じることにより導通が乱れることがあり、生体電極として使用することは難しかった。 The technique described in Patent Document 2 has a limit in conductive performance because when a conductive fiber is used as a cloth, conduction can be obtained only at the contact point between the fibers. In addition, since carbon is squeezed into the insulating polymer, a portion having no conductivity is generated on the fiber surface, and the impedance becomes high in the application of transmitting an electric signal or an electric stimulus. Further, the movement of the fabric may cause the fibers to float or separate at the contact points between the fibers, which may disturb the conduction, which makes it difficult to use as a bioelectrode.

また、特許文献3、4、5の技術は、前述の導電性高分子をコーティングしたテキスタイル電極と同様に、接触する他の金属製の電極部材の腐食を引き起こすという問題があった。 Further, the techniques of Patent Documents 3, 4 and 5 have a problem of causing corrosion of other metal electrode members in contact with the textile electrode, similar to the textile electrode coated with the conductive polymer described above.

上記に鑑み、本発明は高い導電性と低インピーダンスを実現する導電性繊維構造物および生体にかぶれを生じさせにくく、接触する金属部材の腐食を防ぐことが可能な電極部材を提供することを課題とする。 In view of the above, it is an object of the present invention to provide a conductive fiber structure that realizes high conductivity and low impedance, and an electrode member that is less likely to cause a rash on a living body and can prevent corrosion of a metal member in contact with the body. And.

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明の導電性繊維構造物は、基材繊維に導電性物質及びバインダからなる導電体が付着されてなる導電性繊維構造物であって、導電性物質がカーボンブラックであり、前記導電体が前記基材繊維を構成する単繊維の表面および単繊維と単繊維の間隙に担持されている導電性繊維構造物であって、前記の導電性繊維構造物の表面層の硫黄元素の質量濃度が1質量%以下であることを特徴とする。 In order to solve the above problems and achieve the object, the conductive fiber structure of the present invention is a conductive fiber structure in which a conductor made of a conductive substance and a binder is attached to a base fiber. The conductive substance is carbon black, and the conductor is a conductive fiber structure supported on the surface of the single fiber constituting the base fiber and in the gap between the single fiber and the single fiber, and the conductive material. The surface layer of the fiber structure is characterized in that the mass concentration of sulfur elements is 1% by mass or less.

また、本発明の導電性繊維構造物は、生体電極を構成する電極部材として用いることが好ましい。 Further, the conductive fiber structure of the present invention is preferably used as an electrode member constituting a bioelectrode.

また、本発明の生体電極用の電極部材は、前記の導電性繊維構造物を用いることを特徴とする。 Further, the electrode member for the bioelectrode of the present invention is characterized by using the above-mentioned conductive fiber structure.

本発明によれば、高い導電性と低インピーダンスを実現する導電性繊維構造物、および生体にかぶれを生じさせず、接触する金属部材の腐食を防ぐことが可能な電極部材が得られる。 According to the present invention, a conductive fiber structure that realizes high conductivity and low impedance, and an electrode member that does not cause a rash on a living body and can prevent corrosion of a metal member in contact with the living body can be obtained.

本発明の導電性繊維構造物の一態様の横断面の概念図である。It is a conceptual diagram of the cross section of one aspect of the conductive fiber structure of this invention. 本発明の導電性繊維構造物の一態様の光学顕微鏡観察写真である。It is an optical microscope observation photograph of one aspect of the conductive fiber structure of this invention. 本発明の導電性繊維構造物の一態様の光学顕微鏡観察写真である。It is an optical microscope observation photograph of one aspect of the conductive fiber structure of this invention.

以下に、本発明にかかる導電性繊維構造物の実施の形態について詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the conductive fiber structure according to the present invention will be described in detail. The present invention is not limited to this embodiment.

<<導電性繊維構造物>>
本発明の導電性繊維構造物は、基材繊維に導電性物質及びバインダからなる導電体が付着されてなる導電性繊維構造物であって、導電性物質がカーボンブラックであり、前記導電体が前記基材繊維を構成する単繊維の表面および単繊維と単繊維の間隙に担持されている導電性繊維構造物であって、前記の導電性繊維構造物の表面層の硫黄元素の質量濃度が特定範囲にあるものである。
<< Conductive fiber structure >>
The conductive fiber structure of the present invention is a conductive fiber structure in which a conductor made of a conductive substance and a binder is attached to a base fiber, the conductive substance is carbon black, and the conductor is A conductive fiber structure supported on the surface of the single fiber constituting the base fiber and in the gap between the single fiber and the single fiber, and the mass concentration of sulfur element in the surface layer of the conductive fiber structure is It is in a specific range.

ここでいう導電性繊維構造物の表面層とは、後述されるSEM−EDX(エネルギー分散型蛍光X線)によって観察される導電性繊維構造物の表面のことを言い、実質的に導電性繊維構造物の導電性に関与する部分である。 The surface layer of the conductive fiber structure referred to here refers to the surface of the conductive fiber structure observed by SEM-EDX (energy dispersive X-ray fluorescence) described later, and is substantially conductive fiber. It is a part involved in the conductivity of the structure.

すなわち、本発明においては、単繊維の表面および単繊維と単繊維の間隙に導電体が担持され、前記表面および間隙を特定組成の導電体で繋ぐことにより、導電体のコーティング糸や導電体の練り込み糸を布帛とした場合に比し、導電パスを多く有しかつ接触する金属部材の腐食も抑制することで優れた導電性繊維構造物が得られるものである。 That is, in the present invention, a conductor is supported on the surface of a single fiber and in the gap between the single fiber and the single fiber, and by connecting the surface and the gap with a conductor having a specific composition, the coating thread of the conductor or the conductor can be formed. Compared with the case where the kneaded yarn is used as a cloth, an excellent conductive fiber structure can be obtained by having a large number of conductive paths and suppressing corrosion of contacting metal members.

図1は本発明の導電性繊維構造物の一態様の横断面の概念図であるが、導電性繊維構造物1の断面中、単繊維2の表面もしくは単繊維間隙に導電体3が存在し、導電パスを多く継続している。図2、図3は実施例で使用した導電性繊維構造物の光学顕微鏡観察写真である。白色部分は繊維、黒色部分はカーボンブラックを含有する導電体を示している。図2は実施例4で使用した導電性繊維構造物であり、直径23μmの高収縮糸と700nmのナノファイバーで構成されている。図3は実施例6で使用した導電性繊維構造物であり、直径15μmの通常径の糸のみで構成されている。図2、図3いずれの場合も、単繊維間隙に導電体が充填されていることが確認できる。 FIG. 1 is a conceptual view of a cross section of one aspect of the conductive fiber structure of the present invention. In the cross section of the conductive fiber structure 1, the conductor 3 is present on the surface of the single fiber 2 or in the gap between the single fibers. , Many conductive paths are continued. 2 and 3 are optical microscope observation photographs of the conductive fiber structure used in the examples. The white part shows the fiber, and the black part shows the conductor containing carbon black. FIG. 2 shows the conductive fiber structure used in Example 4, which is composed of a highly shrinkable yarn having a diameter of 23 μm and nanofibers having a diameter of 700 nm. FIG. 3 shows the conductive fiber structure used in Example 6, which is composed of only threads having a normal diameter of 15 μm. In both cases of FIGS. 2 and 3, it can be confirmed that the single fiber gap is filled with the conductor.

導電体は、導電性繊維構造物に導電性を付与するための配合物であり、(A)導電性物質と(B)バインダからなる。導電体は(A)導電性物質と(B)バインダ以外に他の成分を含有していてもよい。他の成分としては、(C)導電性向上剤、(D)柔軟性付与剤、(E)界面活性剤及び/又はレベリング剤、架橋剤、触媒、消泡剤等が挙げられるが、これに限定されるものではない。 The conductor is a compound for imparting conductivity to a conductive fiber structure, and is composed of (A) a conductive substance and (B) a binder. The conductor may contain other components in addition to (A) the conductive substance and (B) the binder. Examples of other components include (C) conductivity improver, (D) flexibility imparting agent, (E) surfactant and / or leveling agent, cross-linking agent, catalyst, defoaming agent and the like. It is not limited.

<(A)導電性物質>
本発明に使用する導電性物質はカーボンブラック(以下CBと記載)である。CBを含有した導電体におけるCB含有量は5質量%〜80質量%が好ましく、20質量%〜50質量%がより好ましい。5質量%以上とすることで、カーボンブラックの連続性により導電性繊維構造物における導電性能が顕在化し、20質量%以上でさらに導電性能が向上する。また、CB含有量を80質量%以下とすることで導電性繊維構造物の摩擦における堅牢性が得られる。
<(A) Conductive substance>
The conductive substance used in the present invention is carbon black (hereinafter referred to as CB). The CB content in the CB-containing conductor is preferably 5% by mass to 80% by mass, more preferably 20% by mass to 50% by mass. When it is 5% by mass or more, the conductive performance in the conductive fiber structure becomes apparent due to the continuity of carbon black, and when it is 20% by mass or more, the conductive performance is further improved. Further, by setting the CB content to 80% by mass or less, the robustness in friction of the conductive fiber structure can be obtained.

なお、CBによる導電性付与にあたっては、CBのベースを形成している粒子径(ストラクチャーを構成する粒子の粒子径、以下前記粒子を一次粒子、前記粒子径を一次粒子径と称する場合もある)と連鎖構造であるストラクチャー、それに粒子表面性状を考慮することが肝要である。CBとバインダを含む溶液を調製する場合、特に重要なのは、粒子表面性状の比表面積が大きいことである。比表面積が大きいことは粒子表面に細孔が多いことを意味し、細孔にバインダが入り込み、粒子間距離を小さくすることができ、高い導電性を得ることに繋がっている。比表面積はBET法で測定することができ、BET比表面積が400〜2000m/gのものが好ましく、600〜1600m/gのものがより好ましい。400m/g以上とすることで、粒子間距離が十分小さくなり、繊維構造物へ十分な導電性を付与できる範囲となり、600m/g以上でよりいっそう高い導電性能が得られる。上限を2000m/g以下とすることでストラクチャーを維持することができ、繊維構造物へ安定した導電性能の付与が可能となる。 In addition, when imparting conductivity by CB, the particle diameter forming the base of CB (the particle diameter of the particles constituting the structure, hereinafter the particles may be referred to as primary particles, and the particle diameter may be referred to as primary particle diameter). It is important to consider the structure, which is a chain structure, and the surface properties of the particles. When preparing a solution containing CB and a binder, it is particularly important that the specific surface area of the particle surface texture is large. A large specific surface area means that there are many pores on the surface of the particles, and the binder enters the pores, the distance between the particles can be reduced, which leads to high conductivity. The specific surface area can be measured by the BET method, BET specific surface area preferably has 400~2000m 2 / g, it is more preferred 600~1600m 2 / g. When it is 400 m 2 / g or more, the distance between particles becomes sufficiently small, and it becomes a range where sufficient conductivity can be imparted to the fiber structure, and even higher conductivity performance can be obtained at 600 m 2 / g or more. By setting the upper limit to 2000 m 2 / g or less, the structure can be maintained, and stable conductive performance can be imparted to the fiber structure.

また、高い導電性を得るためには、CBの一次粒子が小さいことが望ましく、CBの一次粒子の平均粒子径を1〜200nmの範囲とすることが好ましく、5〜100nmの範囲がより好ましい。1nm以上とすることで導電性繊維構造物の摩擦における堅牢性が顕在化し、5nm以上で高い堅牢性が得られる。200nm以下とすることで、繊維構造物への導電性能付与が十分となり、さらに100nm以下とすることで高い導電性が付与される。 Further, in order to obtain high conductivity, it is desirable that the primary particles of CB are small, the average particle diameter of the primary particles of CB is preferably in the range of 1 to 200 nm, and more preferably in the range of 5 to 100 nm. When it is 1 nm or more, the toughness in friction of the conductive fiber structure becomes apparent, and when it is 5 nm or more, high toughness can be obtained. When it is 200 nm or less, the conductive performance is sufficiently imparted to the fiber structure, and when it is 100 nm or less, high conductivity is imparted.

また、高い導電性を得るためには、ストラクチャーが高度に発達していることが望ましく、ストラクチャーの大きさの指標であるジブチルフタレート(DBP)吸収量が100〜600cm/100gのものが好ましく、300〜500cm/100gのものがより好ましい。100cm/100g以上とすることで、ストラクチャーの発達により導電性能が顕在化し、300cm/100g以上でさらに導電性能が向上する。導電性繊維構造物の摩擦における堅牢性が顕在化し、5nm以上で高い堅牢性が得られる。600cm/100g以下とすることで粘度を高く抑えられ、繊維の内部に十分浸透させることができ、繊維構造物に十分な導電性能を付与できる。 In order to obtain a high conductivity, it is desirable to structure is highly developed, dibutyl phthalate (DBP) absorption thereof is preferably 100~600cm 3 / 100g, an indicator of structure size, it is more preferable of 300~500cm 3 / 100g. With 100 cm 3/100 g or more, the conductive performance is manifested by structure development, further conductive performance is improved by 300 cm 3/100 g or more. The toughness of the conductive fiber structure in friction becomes apparent, and high toughness can be obtained at 5 nm or more. 600 cm 3/100 g is suppressed high viscosity by less, in the interior of the fibers can be sufficiently permeated, can impart sufficient conductivity performance fiber structure.

<(B)バインダ>
導電体は上記(A)導電性物質に加え、さらに(B)バインダを含有する。ここで用いられる(B)バインダの役割は、導電体を構成する配合物を、繊維基材を構成する単繊維の表面および単繊維と単繊維の間隙に担持させることである。本発明において、単繊維とは、例えばマルチフィラメントを構成するフィラメント一本分、紡績糸を構成する短繊維一本分等一本の繊維を指し、糸とはマルチフィラメント、紡績糸、合撚糸等の単繊維の集合体で構成される一本の糸を指す。
<(B) Binder>
The conductor further contains (B) a binder in addition to the above (A) conductive substance. The role of the binder (B) used here is to support the compound constituting the conductor on the surface of the monofibers constituting the fiber base material and in the gap between the monofibers. In the present invention, the single fiber refers to one fiber such as one filament constituting the multifilament and one short fiber constituting the spun yarn, and the yarn refers to the multifilament, spun yarn, twisted yarn and the like. Refers to a single thread composed of an aggregate of single fibers.

上記バインダの好ましい具体例としては、オレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、塩化ビニル樹脂、ナイロン樹脂およびアクリル系樹脂等が好ましく挙げられ、この群より選択される少なくとも1つであることが好ましい。(B)バインダとしては、導電性繊維構造物中の導電体を構成する配合物の基材繊維からの脱落を防ぎ、より確実に導電性を付与する点から、(B1)ウレタン樹脂、又は(B2)アクリル系樹脂が好ましい。 Preferred specific examples of the binder include olefin resin, polyester resin, urethane resin, epoxy resin, silicone resin, vinyl chloride resin, nylon resin, acrylic resin and the like, and at least one selected from this group. It is preferable that the number is one. As the binder (B), the (B1) urethane resin or (B1) urethane resin or (B1) from the viewpoint of preventing the compound constituting the conductor in the conductive fiber structure from falling off from the base fiber and more reliably imparting conductivity. B2) Acrylic resin is preferable.

<(B1)ウレタン樹脂>
(B1)ウレタン樹脂をバインダとして用いることは、導電性繊維構造物中の導電体を構成する配合物を、繊維基材に担持させ、脱落を防ぐ効果が極めて高いので、好ましい。(B1)ウレタン樹脂は原材料のポリオールによりエーテル系、エステル系、カーボネート系、変性ポリオール、またエステル/カーボネート系、あるいはそれらを組み合わせたポリマ等に分類されるが、いずれも用いることができる。耐加水分解性の観点から、特にエーテル系ウレタン樹脂、カーボネート系ウレタン樹脂が好ましい。
<(B1) Urethane resin>
It is preferable to use the urethane resin (B1) as a binder because it has an extremely high effect of supporting the compound constituting the conductor in the conductive fiber structure on the fiber base material and preventing it from falling off. (B1) Urethane resin is classified into ether-based, ester-based, carbonate-based, modified polyol, ester / carbonate-based, or a polymer in which they are combined, depending on the polyol of the raw material, and any of them can be used. From the viewpoint of hydrolysis resistance, ether-based urethane resin and carbonate-based urethane resin are particularly preferable.

(B1)ウレタン樹脂として使用できる市販品としては、エーテルまたはカーボネート系ウレタン樹脂として、“レザミンD(登録商標)”(大日精化社製)、エーテル系、カーボネートまたはエステル系ウレタン樹脂としてスーパーフレックス(第一工業製薬社製)、エーテル系またはエステル系ウレタン樹脂としてコロネート(東ソー株式会社製)等が挙げられる。 (B1) Commercially available products that can be used as urethane resins include "Resamine D (registered trademark)" (manufactured by Dainichi Seika Co., Ltd.) as an ether or carbonate-based urethane resin, and Superflex as an ether-based, carbonate or ester-based urethane resin (B1). (Manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), Coronate (manufactured by Toso Co., Ltd.) and the like as ether-based or ester-based urethane resins.

<(B2)アクリル系樹脂>
(B2)アクリル系樹脂をバインダとして用いることは、導電性繊維構造物中の導電体を構成する配合物を、繊維基材に担持させ、脱落を防ぐ効果が高いので好ましい。(B2)アクリル系樹脂としては、アクリル酸エステルおよび/またはメタアクリル酸エステルを原材料モノマーとして用いて得られるアクリル樹脂、メタアクリル樹脂いずれも用いることができる。アクリル系樹脂は原材料のアクリル酸エステル又はメタクリル酸エステルの種類により様々な特性が得られるが、本発明においてはいずれも用いることができる。樹脂としては特に制限されるものではないが、なかでもアクリル酸エステル及びまたはメタアクリル酸エステル単位50〜99質量%、及びこれと共重合可能な他の単量体単位1〜50質量%からなるものが、柔軟性、耐水性等の特性を付与できることから好ましい。
<(B2) Acrylic resin>
(B2) It is preferable to use an acrylic resin as a binder because it has a high effect of supporting the compound constituting the conductor in the conductive fiber structure on the fiber base material and preventing it from falling off. As the (B2) acrylic resin, either an acrylic resin or a methacrylic resin obtained by using an acrylic acid ester and / or a methacrylic acid ester as a raw material monomer can be used. Acrylic resins can have various properties depending on the type of acrylic acid ester or methacrylic acid ester as the raw material, and any of them can be used in the present invention. The resin is not particularly limited, but is composed of 50 to 99% by mass of acrylic acid ester and / or methacrylic acid ester units, and 1 to 50% by mass of other monomer units copolymerizable therewith. Those are preferable because they can impart properties such as flexibility and water resistance.

(B2)アクリル系樹脂として使用できる市販品としては、ボンコートAN(DIC社製)、ポリゾールAT(昭和電工社製)、カセゾールARS(日華化学株式会社製)等が挙げられる。 (B2) Examples of commercially available products that can be used as acrylic resins include Boncoat AN (manufactured by DIC Corporation), Polysol AT (manufactured by Showa Denko Corporation), Casesol ARS (manufactured by NICCA CHEMICAL CO., LTD.), And the like.

本発明の導電性繊維構造物において、(B)バインダとしては、得られる導電性繊維構造物の柔軟性の観点から、バインダのガラス転移温度(Tg)が−60〜±0℃あることが好ましい。また得られる導電性繊維構造物の耐摩擦性の観点から、バインダ単体の引張強度が5〜50MPaであることが好ましい。5MPa以上とすることで、導電性繊維構造物の摩擦による堅牢性が得られ、50MPa以下とすることで、導電性繊維構造物のテキスタイル特有の柔軟性を保持することができる。 In the conductive fiber structure of the present invention, as the binder (B), the glass transition temperature (Tg) of the binder is preferably −60 to ± 0 ° C. from the viewpoint of the flexibility of the obtained conductive fiber structure. .. Further, from the viewpoint of the abrasion resistance of the obtained conductive fiber structure, the tensile strength of the binder alone is preferably 5 to 50 MPa. When it is 5 MPa or more, the toughness due to friction of the conductive fiber structure can be obtained, and when it is 50 MPa or less, the flexibility peculiar to the textile of the conductive fiber structure can be maintained.

なお、上記において引張強度は、後述するバインダの引張強度の測定法に基づき測定される値である。 In the above, the tensile strength is a value measured based on the method for measuring the tensile strength of the binder, which will be described later.

(B)バインダとしては、溶剤系と水系があり、製造時におけるVOC低減の観点から、水系を使用することが好ましい。バインダは単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。 The binder (B) includes a solvent system and an aqueous system, and it is preferable to use an aqueous system from the viewpoint of reducing VOC during production. The binder may be used alone or in combination of two or more.

本発明の導電性繊維構造物において、(B)バインダの含有量は、特に限定されないが、(A)導電性物質の固形分100質量部に対して10〜1000質量部が好ましく、100〜500質量部がより好ましい。10質量部以上とすることで、得られる導電性繊維構造物の(A)導電性物質が脱落しにくく、1000質量部以下とすることで、導電性繊維構造物中の(A)導電性物質の含有量が少なくなりすぎず、電極部材として使用した際に十分な導電性を確保することができるので好ましい。 In the conductive fiber structure of the present invention, the content of the binder (B) is not particularly limited, but is preferably 10 to 1000 parts by mass, preferably 100 to 500 parts by mass, based on 100 parts by mass of the solid content of the (A) conductive substance. Parts by mass are more preferred. When the amount is 10 parts by mass or more, the (A) conductive substance of the obtained conductive fiber structure is hard to fall off, and when the amount is 1000 parts by mass or less, the (A) conductive substance in the conductive fiber structure is hard to fall off. It is preferable because the content of the substance is not excessively reduced and sufficient conductivity can be ensured when used as an electrode member.

本発明の導電性繊維構造物において、導電体は(A)導電性物質、(B)バインダ以外に他の成分を含有していてもよい。他の成分としては、(C)導電性向上剤、(D)柔軟性付与剤、(E)界面活性剤及び/又はレベリング剤、架橋剤、触媒、消泡剤等が挙げられる。 In the conductive fiber structure of the present invention, the conductor may contain other components in addition to (A) the conductive substance and (B) the binder. Examples of other components include (C) conductivity improver, (D) flexibility imparting agent, (E) surfactant and / or leveling agent, cross-linking agent, catalyst, defoaming agent and the like.

<(C)導電性向上剤>
導電体には、(C)導電性向上剤を添加しても良い。(C)導電性向上剤としては、特に限定されないが、例えば、沸点が100℃以上で分子内に2つ以上のヒドロキシル基を有する化合物、沸点が100℃以上で分子内に少なくとも1つのスルフィニル基を有する化合物、沸点が60℃以上で分子内に少なくとも1つのカルボニル基を有する化合物、沸点が100℃以上で分子内に少なくとも1つのアミド基を有する化合物等が挙げられる。これらの(C)導電性向上剤は、単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。
<(C) Conductivity improver>
(C) Conductivity improver may be added to the conductor. The (C) conductivity improver is not particularly limited, but for example, a compound having a boiling point of 100 ° C. or higher and having two or more hydroxyl groups in the molecule, and a sulfinyl group having a boiling point of 100 ° C. or higher and having at least one sulfinyl group in the molecule. Examples thereof include a compound having a boiling point of 60 ° C. or higher and having at least one carbonyl group in the molecule, and a compound having a boiling point of 100 ° C. or higher and having at least one amide group in the molecule. These (C) conductivity improvers may be used alone or in combination of two or more.

沸点が100℃以上で分子内に2つ以上のヒドロキシル基を有する化合物としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、β−チオジグリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、カテコール、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、グリセリン、エリトリトール、インマトール、ラクチトール、マルチトール、マンニトール、ソルビトール、キシリトール、スクロース等が挙げられる。これらは単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。 Examples of the compound having a boiling point of 100 ° C. or higher and having two or more hydroxyl groups in the molecule include ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, trimethylene glycol, β-thiodiglycol, triethylene glycol, tripropylene glycol, 1 , 4-Butanediol, 1,5-Pentanediol, 1,3-Butanediol, 1,6-Hexenediol, Neopentyl glycol, Catecol, Cyclohexanediol, Cyclohexanedimethanol, Glycerin, Elytritor, Inmator, Lactitol, Martinol , Mannitol, sorbitol, xylitol, sucrose and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

沸点が100℃以上で分子内に少なくとも1つのスルフィニル基を有する化合物としては、例えば、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。 Examples of the compound having a boiling point of 100 ° C. or higher and having at least one sulfinyl group in the molecule include dimethyl sulfoxide and the like.

沸点が60℃以上で分子内に少なくとも1つのカルボニル基を有する化合物としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、メタン酸、エタン酸、プロパン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、オクタン酸、デカン酸、ドデカン酸、安息香酸、p−トルイル酸、p−クロロ安息香酸、p−ニトロ安息香酸、1−ナフトエ酸、2−ナフトエ酸、フタル酸、イソフタル酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、マレイン酸、フマル酸等が挙げられる。これらは単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。 Examples of compounds having a boiling point of 60 ° C. or higher and having at least one carbonyl group in the molecule include acrylic acid, methacrylic acid, methanic acid, ethaneic acid, propanoic acid, butanoic acid, pentanoic acid, hexanoic acid, octanoic acid, and decane. Acids, dodecanoic acid, benzoic acid, p-toluic acid, p-chlorobenzoic acid, p-nitrobenzoic acid, 1-naphthoic acid, 2-naphthoic acid, phthalic acid, isophthalic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, Examples thereof include adipic acid, malonic acid, and phthalic acid. These may be used alone or in combination of two or more.

沸点が100℃以上で分子内に少なくとも1つのアミド基を有する化合物としては、例えば、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N−エチルアセトアミド、N−フェニル−N−プロピルアセトアミド、ベンズアミド等が挙げられる。これらは単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。 Examples of compounds having a boiling point of 100 ° C. or higher and having at least one amide group in the molecule include N, N-dimethylacetamide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, acetamide, N-ethylacetamide, and N-. Examples thereof include phenyl-N-propylacetamide and benzamide. These may be used alone or in combination of two or more.

導電体が(C)導電性向上剤を含有する場合、その含有量は特に限定されないが、(A)導電性物質100質量部に対して0.01〜100000質量部が好ましく、0.1〜10000質量部がより好ましい。(C)導電性向上剤の含有量が0.01質量部以上であることで、十分な導電性向上効果が得られ、100000質量部以下であることで、導電性繊維構造物の乾燥性が良好である。 When the conductor contains (C) a conductivity improver, the content thereof is not particularly limited, but (A) 0.01 to 100,000 parts by mass is preferable with respect to 100 parts by mass of the conductive substance, and 0.1 to 0. 10000 parts by mass is more preferable. (C) When the content of the conductivity improving agent is 0.01 parts by mass or more, a sufficient conductivity improving effect can be obtained, and when it is 100,000 parts by mass or less, the drying property of the conductive fiber structure is improved. It is good.

<(D)柔軟性付与剤>
導電体に(D)柔軟性付与剤を添加しても良い。(D)柔軟性付与剤としては、特に限定されないが、例えば、グリセロール、ソルビトール、ポリグリセリン、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコール‐ポリプロピレングリコールコポリマー等が挙げられる。これらは単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。
<(D) Flexibility imparting agent>
The (D) flexibility-imparting agent may be added to the conductor. The flexibility-imparting agent (D) is not particularly limited, and examples thereof include glycerol, sorbitol, polyglycerin, polyethylene glycol, polyethylene glycol-polypropylene glycol copolymer, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

導電体が(D)柔軟性付与剤を含有する場合、その含有量は特に限定されないが、(A)導電性物質100質量部に対して10〜10000質量部が好ましく、100〜5000質量部がより好ましい。(D)柔軟性付与剤の含有量が10質量部以上で、十分な柔軟性が得られ、10000質量部以下で、繊維構造物の導電性や強度に優れ、耐洗濯性が大幅に低下することもない。 When the conductor contains (D) a flexibility-imparting agent, the content thereof is not particularly limited, but (A) 10 to 10000 parts by mass is preferable with respect to 100 parts by mass of the conductive substance, and 100 to 5000 parts by mass is preferable. More preferred. (D) When the content of the flexibility-imparting agent is 10 parts by mass or more, sufficient flexibility is obtained, and when it is 10,000 parts by mass or less, the fiber structure is excellent in conductivity and strength, and the washing resistance is significantly lowered. There is no such thing.

<(E)界面活性剤及び/又はレベリング剤>
本発明において、導電体を構成する配合物を導電体中に均一に分散するため添加する界面活性剤や、導電性繊維構造物の乾燥時の表面張力を均一化する目的で添加するレベリング剤を導電体に添加しても良い。なお、本発明の導電性繊維構造物においては、一の化合物が界面活性剤にもレベリング剤にも相当することがある。また、界面活性剤とレベリング剤とが異なる化合物の場合、界面活性剤とレベリング剤とを併用しても良い。
<(E) Surfactant and / or leveling agent>
In the present invention, a surfactant added to uniformly disperse the compound constituting the conductor in the conductor and a leveling agent added for the purpose of equalizing the surface tension of the conductive fiber structure during drying are used. It may be added to the conductor. In the conductive fiber structure of the present invention, one compound may correspond to both a surfactant and a leveling agent. Further, when the surfactant and the leveling agent are different compounds, the surfactant and the leveling agent may be used in combination.

界面活性剤としては、固形成分の溶媒への分散を有するものが好ましく、その具体例としては、例えば、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、ポリエーテル変性シロキサン、ポリエーテルエステル変性水酸基含有ポリジメチルシロキサン、ポリエーテル変性アクリル基含有ポリジメチルシロキサン、ポリエステル変性アクリル基含有ポリジメチルシロキサン、パーフルオロポリジメチルシロキサン、パーフルオロポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、パーフルオロポリエステル変性ポリジメチルシロキサン等のシロキサン系化合物;パーフルオロアルキルカルボン酸、パーフルオロアルキルポリオキシエチレンエタノール等のフッ素含有有機化合物;ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、プロピレンオキシド重合体、エチレンオキシド重合体などのポリエーテル系化合物;ヤシ油脂肪酸アミン塩、ガムロジン等のカルボン酸;ヒマシ油硫酸エステル類、リン酸エステル、アルキルエーテル硫酸塩、ソルビタン脂肪酸エステル、スルホン酸エステル、コハク酸エステル等のエステル系化合物;アルキルアリールスルホン酸アミン塩、スルホコハク酸ジオクチルナトリウム等のスルホン酸塩化合物;ラウリルリン酸ナトリウム等のリン酸塩化合物;ヤシ油脂肪酸エタノールアマイド等のアミド化合物;アクリル系化合物等が挙げられる。これらの界面活性剤は単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、レベリング性向上効果が顕著に得られることからはシロキサン系化合物及びフッ素含有有機化合物が好ましい。 As the surfactant, those having dispersion of solid components in a solvent are preferable, and specific examples thereof include polyether-modified polydimethylsiloxane, polyether-modified siloxane, polyether ester-modified hydroxyl group-containing polydimethylsiloxane, and poly. Siloxane-based compounds such as ether-modified acrylic group-containing polydimethylsiloxane, polyester-modified acrylic group-containing polydimethylsiloxane, perfluoropolydimethylsiloxane, perfluoropolyether-modified polydimethylsiloxane, and perfluoropolyester-modified polydimethylsiloxane; perfluoroalkylcarboxylic Fluorine-containing organic compounds such as acids and perfluoroalkyl polyoxyethylene ethanol; polyether compounds such as polyoxyethylene alkyl phenyl ethers, propylene oxide polymers and ethylene oxide polymers; carboxylic acids such as coconut oil fatty acid amine salts and gum rosins; Ester compounds such as castor oil sulfates, phosphate esters, alkyl ether sulfates, sorbitan fatty acid esters, sulfonic acid esters, and succinic acid esters; sulfonate compounds such as alkylaryl sulfonic acid amine salts and dioctyl sodium sulfosuccinate; Phosphate compounds such as sodium lauryl phosphate; amide compounds such as coconut oil fatty acid ethanolamide; acrylic compounds and the like can be mentioned. These surfactants may be used alone or in combination of two or more. Among these, a siloxane compound and a fluorine-containing organic compound are preferable because the effect of improving the leveling property can be remarkably obtained.

レベリング剤としては、特に限定されず、例えば、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、ポリエーテル変性シロキサン、ポリエーテルエステル変性水酸基含有ポリジメチルシロキサン、ポリエーテル変性アクリル基含有ポリジメチルシロキサン、ポリエステル変性アクリル基含有ポリジメチルシロキサン、パーフルオロポリジメチルシロキサン、パーフルオロポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、パーフルオロポリエステル変性ポリジメチルシロキサン等のシロキサン系化合物;パーフルオロアルキルカルボン酸、パーフルオロアルキルポリオキシエチレンエタノール等のフッ素含有有機化合物;ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、プロピレンオキシド重合体、エチレンオキシド重合体等のポリエーテル系化合物;ヤシ油脂肪酸アミン塩、ガムロジン等のカルボン酸;ヒマシ油硫酸エステル類、リン酸エステル、アルキルエーテル硫酸塩、ソルビタン脂肪酸エステル、スルホン酸エステル、コハク酸エステル等のエステル系化合物;アルキルアリールスルホン酸アミン塩、スルホコハク酸ジオクチルナトリウム等のスルホン酸塩化合物;ラウリルリン酸ナトリウム等のリン酸塩化合物;ヤシ油脂肪酸エタノールアマイド等のアミド化合物;アクリル系化合物等が挙げられる。これらのレベリング剤は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 The leveling agent is not particularly limited, and is, for example, polyether-modified polydimethylsiloxane, polyether-modified siloxane, polyether ester-modified hydroxyl group-containing polydimethylsiloxane, polyether-modified acrylic group-containing polydimethylsiloxane, and polyester-modified acrylic group-containing poly. Siloxane-based compounds such as dimethylsiloxane, perfluoropolydimethylsiloxane, perfluoropolyether-modified polydimethylsiloxane, and perfluoropolyester-modified polydimethylsiloxane; fluorine-containing organic compounds such as perfluoroalkylcarboxylic acid and perfluoroalkylpolyoxyethyleneethanol. Polyether-based compounds such as polyoxyethylene alkylphenyl ether, propylene oxide polymer, ethylene oxide polymer; carboxylic acids such as coconut oil fatty acid amine salt and gum rosin; castor oil sulfates, phosphoric acid esters, alkyl ether sulfates, Ester compounds such as sorbitan fatty acid ester, sulfonic acid ester, and succinic acid ester; sulfonate compounds such as alkylaryl sulfonic acid amine salt and dioctyl sodium sulfosuccinate; phosphate compounds such as sodium lauryl phosphate; palm oil fatty acid ethanol An amide compound such as amide; an acrylic compound and the like can be mentioned. These leveling agents may be used alone or in combination of two or more.

<導電性繊維構造物の製造方法>
本発明の導電性繊維構造物は、(A)導電性物質と(B)バインダとの混合物を主成分とする導電体を、基材繊維を構成する単繊維の表面および単繊維と単繊維の間隙に担持させることにより得られる。なお、導電体を担持させるに際しては、導電体の分散液若しくは溶液の態様で担持させるのが好ましい。なお、本明細書においては、導電体に含まれる全ての成分を完全に溶解させるもの(即ち、「溶媒」)と、不溶成分を分散させるもの(即ち、「分散媒」)とは特に区別せずに、いずれも「溶媒」と記載する。以下溶媒について説明する。
<Manufacturing method of conductive fiber structure>
In the conductive fiber structure of the present invention, a conductor containing (A) a mixture of a conductive substance and (B) a binder as a main component is used as a surface of a single fiber constituting a base fiber and a single fiber and a single fiber. It is obtained by supporting it in the gap. When supporting the conductor, it is preferable to support it in the form of a dispersion or solution of the conductor. In the present specification, a material that completely dissolves all the components contained in the conductor (that is, a "solvent") and a material that disperses an insoluble component (that is, a "dispersion medium") are particularly distinguished. Instead, they are all described as "solvents". The solvent will be described below.

<溶媒>
上記溶媒としては、特に限定されず、例えば、水;メタノール、エタノール、2−プロパノール、1−プロパノール、グリセリン等のアルコール類;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、テトラエチレングリコール等のエチレングリコール類;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノノルマルブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のグリコールエーテル類;エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート等のグリコールエーテルアセテート類;プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール等のプロピレングリコール類;プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル等のプロピレングリコールエーテル類;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のプロピレングリコールエーテルアセテート類;テトラヒドロフラン;アセトン;アセトニトリル等が挙げられる。これらの溶媒は単独で用いても良いし、2種類以上を併用しても良い。
<Solvent>
The solvent is not particularly limited, and is, for example, water; alcohols such as methanol, ethanol, 2-propanol, 1-propanol and glycerin; ethylene glycols such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol and tetraethylene glycol; Glycol ethers such as ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol mononormal butyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether; ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether Glycol ethers such as acetate Acetates; propylene glycols such as propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol; propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, propylene glycol Propylene glycol ethers such as dimethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether and dipropylene glycol diethyl ether; propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, dipropylene glycol monomethyl ether acetate, dipropylene glycol monoethyl ether Examples thereof include propylene glycol ether acetates such as acetate; tetrahydrofuran; acetone; acetonitrile and the like. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

溶媒は、水、又は、水と有機溶媒との混合物であることが好ましい。導電性繊維構造物が溶媒として水を含有する場合、水の含有量は、特に限定されないが、(A)導電性物質の固形分100質量部に対して、20〜1000000質量部が好ましく、200〜500000質量部がより好ましい。水の含有量が20質量部以上であることで、粘度が高くなりすぎずハンドリングが良好であり、1000000質量部以下とすることで、導電性繊維構造物の濃度が低くなりすぎず、液使用量が増え過ぎることもない。 The solvent is preferably water or a mixture of water and an organic solvent. When the conductive fiber structure contains water as a solvent, the content of water is not particularly limited, but (A) 20 to 10000 parts by mass is preferable with respect to 100 parts by mass of the solid content of the conductive substance, and 200 parts by mass. ~ 500,000 parts by mass is more preferable. When the water content is 20 parts by mass or more, the viscosity does not become too high and the handling is good. When the water content is 1,000,000 parts by mass or less, the concentration of the conductive fiber structure does not become too low and the liquid is used. The amount does not increase too much.

本発明においては、導電体を浸漬法、コーティング法、スプレー法など通常の方法を用いて基材繊維に担持し、導電体を担持した繊維構造物を加熱して、導電性繊維構造物を得ることができる。 In the present invention, the conductor is supported on the base fiber by a usual method such as a dipping method, a coating method, or a spray method, and the fiber structure supporting the conductor is heated to obtain a conductive fiber structure. be able to.

導電体を、繊維構造物を構成する単繊維の表面および単繊維と単繊維の間隙に多く担持できる点から、浸漬法やコーティング法が好ましい。 The dipping method or the coating method is preferable because a large amount of the conductor can be supported on the surface of the single fiber constituting the fiber structure and in the gap between the single fiber and the single fiber.

(A)導電性物質は、あらかじめ(E)界面活性剤と混合し、溶媒中に均一に分散されていることが望ましく、さらに(B)バインダを混合しても分散性が保持されることが望ましい。導電性物質を溶媒中に均一に分散する工程において、例えば、ボールミル、ビーズミル、遊星ボールミル、振動ボールミル、サンドミル、コロイドミル、アトライター、ロールミル、高速インペラー分散、ディスパーザー、ホモジナイザー、高速衝撃ミル、超音波分散、撹拌羽根、スターラー等による機械撹拌法等が挙げられるが、これに限定されない。 It is desirable that the conductive substance (A) is mixed with the surfactant (E) in advance and uniformly dispersed in the solvent, and the dispersibility is maintained even when the binder (B) is mixed. desirable. In the process of uniformly dispersing a conductive substance in a solvent, for example, a ball mill, a bead mill, a planetary ball mill, a vibrating ball mill, a sand mill, a colloid mill, an attritor, a roll mill, a high-speed impeller dispersion, a disperser, a homogenizer, a high-speed impact mill, and an ultra Examples thereof include, but are not limited to, a mechanical stirring method using a sonic dispersion, a stirring blade, a stirrer, or the like.

導電性繊維構造物の導電性の向上、安定化の観点から、導電体を含んだ繊維構造物に、さらにグリセロール、生理食塩水などを付与したものを好適に利用できるが、本発明の導電性繊維構造物はこれらに限定されるものではない。これら例示した導電体を浸漬法、コーティング法、スプレー法など既知の方法を用いて基材繊維に付与することで、基材繊維を構成する単繊維の表面および単繊維と単繊維の間隙に導電体が担持され導電体の連続層を形成することができる。 From the viewpoint of improving and stabilizing the conductivity of the conductive fiber structure, a fiber structure containing a conductor to which glycerol, physiological saline or the like is further added can be preferably used, but the conductivity of the present invention can be used. The fiber structure is not limited to these. By applying these illustrated conductors to the base fibers using known methods such as a dipping method, a coating method, and a spray method, the conductors are conductive on the surface of the single fibers constituting the base fibers and in the gaps between the single fibers. The body can be supported to form a continuous layer of conductors.

<基材繊維>
本発明の導電性繊維構造物において、基材繊維を構成する繊維の断面形状については、丸断面、三角断面、扁平断面、多角断面、中空型、その他、異形度が高い異形断面の形状でも特に限定されるものではない。
<Base fiber>
In the conductive fiber structure of the present invention, the cross-sectional shape of the fibers constituting the base fiber may be a round cross section, a triangular cross section, a flat cross section, a polygonal cross section, a hollow type, or any other deformed cross section having a high degree of deformation. It is not limited.

本発明に用いられる基材繊維は天然繊維や半合成繊維でもよいが、加工性の観点から合成繊維が好ましい。基材繊維を構成する繊維の材料であるポリマは、既知の方法で繊維化できるポリマであれば特に限定されず、ポリエチレン、ポリプロピレンなどを主成分とするポリオレフィン系繊維用ポリマ、レーヨン、アセテート等の化学繊維用繊維素およびポリエステル、ナイロン等の熱可塑性合成繊維用ポリマを用いることができるがこれらに限定されるものではない。 The base fiber used in the present invention may be a natural fiber or a semi-synthetic fiber, but a synthetic fiber is preferable from the viewpoint of processability. The polymer which is the material of the fiber constituting the base fiber is not particularly limited as long as it is a polymer that can be fiberized by a known method, and a polymer for polyolefin fibers containing polyethylene, polypropylene, etc. as a main component, rayon, acetate, etc. Fiber elements for chemical fibers and polymers for thermoplastic synthetic fibers such as polyester and nylon can be used, but are not limited thereto.

本発明にかかる基材繊維の形態は、メッシュ、抄紙、織物、編物、不織布、リボン、紐などが挙げられるが使用目的に応じた形態であれば良く、特に限定されない。 The form of the base fiber according to the present invention includes mesh, papermaking, woven fabric, knitted fabric, non-woven fabric, ribbon, string and the like, but is not particularly limited as long as it is in a form suitable for the purpose of use.

繊維の形態は、モノフィラメント糸、マルチフィラメント糸、ステープル糸のいずれでもかまわないが、導電体の基材繊維への担持ならびに導電性繊維構造物の高導電性の観点から、基材繊維が複数の単繊維から構成されるマルチフィラメント糸を含んでいることが好ましい。 The form of the fiber may be any of monofilament yarn, multifilament yarn, and staple yarn, but from the viewpoint of supporting the conductor on the base fiber and high conductivity of the conductive fiber structure, there are a plurality of base fibers. It preferably contains a multifilament yarn composed of single fibers.

単繊維繊度としては、特に制限されず、例えば0.0001dtex〜300dtex程度が挙げられる。 The single fiber fineness is not particularly limited, and examples thereof include about 0.0001 dtex to 300 dtex.

さらに、本発明にかかる基材繊維において、単繊維の全部または一部に繊維径5μm以下の所謂マイクロファイバーを含んでいることが好ましい。さらに1μm未満の所謂ナノファイバーを含んでいることがより好ましい。マイクロファイバーやナノファイバーは単繊維が密に集合しており、単繊維間隙が微細であるため、少ない量の導電体でも充填することができるため、導電性繊維構造物の導電性向上に好適である。 Further, in the base fiber according to the present invention, it is preferable that all or a part of the single fiber contains so-called microfiber having a fiber diameter of 5 μm or less. Further, it is more preferable to contain so-called nanofibers of less than 1 μm. Since microfibers and nanofibers are densely assembled with single fibers and the single fiber gaps are fine, even a small amount of conductor can be filled, which is suitable for improving the conductivity of a conductive fiber structure. is there.

基材繊維は、繊維の絡合、起毛の他に、収縮処理、形態固定処理、圧縮処理、染色仕上げ処理、油分付与処理、熱固定処理、溶剤除去、形態固定剤除去、コーミング処理、つや出し処理、平面(ロール)ブレス処理や高性能ショートカットシャーリング処理(立毛のカット)など多くの処理が、各工程のそれぞれの所で適宜組合せて実施されるが、電極としての性能を損なわない限り、実施が限定されるものではない。 In addition to fiber entanglement and raising, the base fiber has shrinkage treatment, shape fixing treatment, compression treatment, dyeing finish treatment, oil addition treatment, heat fixing treatment, solvent removal, shape fixing agent removal, combing treatment, and polishing treatment. , Flat (roll) breath treatment and high-performance shortcut shirring treatment (cutting of fluff) are carried out in appropriate combinations at each place of each process, but as long as the performance as an electrode is not impaired, it is carried out. It is not limited.

また、本発明の導電性繊維構造物の目付けは、5g/m以上、500g/m以下であることが好ましい。目付けが5g/m以上であることで、生地が薄過ぎず、繊維構造物が十分な強度を有し、目付けが500g/m以下であることで、良好な柔軟性を有する。より好ましくは10g/m以上250g/m以下である。 Further, the basis weight of the conductive fiber structure of the present invention is preferably 5 g / m 2 or more and 500 g / m 2 or less. When the basis weight is 5 g / m 2 or more, the fabric is not too thin, the fiber structure has sufficient strength, and when the basis weight is 500 g / m 2 or less, it has good flexibility. More preferably, it is 10 g / m 2 or more and 250 g / m 2 or less.

<繊維構造物の特徴>
本発明の導電性繊維構造物は、上記好ましい態様とすることにより、導電性繊維構造物の薄切片の光学顕微鏡観察にて導電体の担持状態を確認したとき、導電体が前記基材繊維を構成する単繊維の表面および単繊維と単繊維の間隙に担持されていることを確認するものである。導電体が前記基材繊維を構成する単繊維の表面および単繊維と単繊維の間隙に担持されていないと、生体電極として利用する場合、体表面に沿わせるためなどで導電性繊維構造物を屈曲させる際に、導電体の連続性が失われ、微弱な信号を取得または入力することが困難となるが、本発明の導電性繊維構造物は、導電体が前記基材繊維を構成する単繊維の表面および単繊維と単繊維の間隙に担持されており、体表面に沿わせるためなどで導電性繊維構造物を屈曲させる際に、導電体の連続性が失われることなく、微弱な信号を取得または入力することが可能である。
<Characteristics of fiber structure>
The conductive fiber structure of the present invention has the above-mentioned preferable embodiment, and when the supporting state of the conductor is confirmed by observing a thin section of the conductive fiber structure with an optical microscope, the conductor holds the base fiber. It is confirmed that it is supported on the surface of the constituent single fibers and in the gap between the single fibers and the single fibers. If the conductor is not supported on the surface of the single fiber constituting the base fiber and in the gap between the single fiber and the single fiber, when the conductor is used as a bioelectrode, the conductive fiber structure is provided so as to follow the body surface. At the time of bending, the continuity of the conductor is lost, and it becomes difficult to acquire or input a weak signal. However, in the conductive fiber structure of the present invention, the conductor constitutes the base fiber. It is supported on the surface of the fiber and in the gap between the single fiber and the single fiber, and when the conductive fiber structure is bent to follow the body surface, a weak signal is not lost without losing the continuity of the conductor. Can be obtained or entered.

本発明の導電性繊維構造物は、上記好ましい態様とすることによりJIS K 7194(1994)に示される5点測定の方法で体積抵抗率を測定したとき、体積抵抗率1×10Ω・cm以下であることが好ましい。生体電極として利用する場合、抵抗値が高いと微弱な信号を取得または入力することが困難となるが、本発明の導電性繊維構造物は、抵抗値が低く、微弱な信号を取得または入力することが可能である。より好ましくは体積抵抗率1×10Ω・cm以下である。 The conductive fiber structure of the present invention has a volume resistivity of 1 × 10 6 Ω · cm when the volume resistivity is measured by the five-point measurement method shown in JIS K 7194 (1994) by adopting the above preferred embodiment. The following is preferable. When used as a bioelectrode, it is difficult to acquire or input a weak signal if the resistance value is high, but the conductive fiber structure of the present invention has a low resistance value and acquires or inputs a weak signal. It is possible. More preferably, the volume resistivity is 1 × 10 3 Ω · cm or less.

本発明の導電性繊維構造物は、好ましい態様とすることでANSI規格4.2.2.1にて、荷重を500gとしたときの2枚の導電性繊維構造物間インピーダンス2kΩ以下を達成することも可能である。生体電極として利用する場合、導電性繊維構造物間インピーダンスが高いと微弱な信号を取得または入力することが困難となるが、本発明においては、導電性繊維構造物間インピーダンスが低く、微弱な信号を取得または入力することが可能な導電性繊維構造物とすることが可能である。 The conductive fiber structure of the present invention achieves an impedance of 2 kΩ or less between two conductive fiber structures when a load is 500 g according to ANSI standard 4.2.2.1 by using a preferred embodiment. It is also possible. When used as a bioelectrode, if the impedance between conductive fiber structures is high, it becomes difficult to acquire or input a weak signal, but in the present invention, the impedance between conductive fiber structures is low and a weak signal. It is possible to obtain or input a conductive fiber structure.

また本発明の導電性繊維構造物は、イオン交換水0.005mLを注射針で滴下させたとき、試験片が水滴を吸収するまでの時間を測定する吸水性試験を行ったとき、吸水時間を1800秒以下とすることも可能である。繊維構造物を生体電極として利用する場合、吸水性がないと肌面の汗によるムレ、カブレを発生させるおそれがあるが、本発明の導電性繊維構造物は吸水性を有することで肌面の汗を吸収し、ムレ、カブレの発生を抑えることができる。 Further, the conductive fiber structure of the present invention determines the water absorption time when a water absorption test is performed to measure the time until the test piece absorbs the water droplet when 0.005 mL of ion-exchanged water is dropped by the injection needle. It is also possible to set it to 1800 seconds or less. When the fiber structure is used as a bioelectrode, if there is no water absorption, stuffiness and rash may occur due to sweat on the skin surface. However, the conductive fiber structure of the present invention has water absorption and thus causes skin surface. It can absorb sweat and suppress the occurrence of stuffiness and rash.

また、本発明の導電性繊維構造物は、SEM−EDX(エネルギー分散型蛍光X線)による元素分析を行い、導電性繊維構造物の表面層の硫黄元素含有量(質量濃度)を測定するとき、その含有量が1質量%以下とするものである。1質量%を超える場合は、導電性繊維構造物に接触する金属部材や金属配線の腐食を引き起こし、長期間放置すると金属の導通が取れなくなる。 Further, when the conductive fiber structure of the present invention is subjected to elemental analysis by SEM-EDX (energy dispersive X-ray fluorescence) and the sulfur element content (mass concentration) of the surface layer of the conductive fiber structure is measured. , The content thereof is 1% by mass or less. If it exceeds 1% by mass, it causes corrosion of the metal member and the metal wiring that come into contact with the conductive fiber structure, and the metal cannot be conductive if left for a long period of time.

上記腐食の観点から導電性繊維構造物の表面層の硫黄元素含有量を制御することが必要であるので、ここでは導電性繊維構造物の表面層の硫黄元素含有量を評価するために、上記方法で測定を行う。 Since it is necessary to control the sulfur element content of the surface layer of the conductive fiber structure from the viewpoint of the corrosion, here, in order to evaluate the sulfur element content of the surface layer of the conductive fiber structure, the above Make measurements by method.

さらに金属腐食性を抑えるためには0.5質量%以下とすることが好ましい。硫黄成分が含まれていると、熱分解や紫外線、空気中の酸素、経時劣化等により金属腐食を誘引する硫化水素や二酸化硫黄、硫化カルボニル等の腐食性硫黄ガスやスルホン酸のような酸性物質が生成し、金属表面を硫化する全面腐食を引き起こすことや、アノードの位置を局在化して集中的に腐食する局部腐食を引き起こすことがある。 Further, in order to suppress metal corrosiveness, it is preferably 0.5% by mass or less. If it contains a sulfur component, it induces metal corrosion due to thermal decomposition, ultraviolet rays, oxygen in the air, deterioration over time, etc. Corrosive sulfur gas such as hydrogen sulfide, sulfur dioxide, and carbonyl sulfide, and acidic substances such as sulfonic acid. May cause total corrosion that sulfides the metal surface, or local corrosion that localizes the position of the anode and causes intensive corrosion.

また局部腐食には、異種金属が接触しガルバニ電池を形成して電位の低い方が腐食する異種金属接触腐食があり、導電性繊維構造物の金属元素の含有量を1質量%以下とすることが望ましい。特に貴金属である金、銀、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウムはイオン化傾向が低いため、卑な金属部材を接合させた場合、部材を腐食させやすく、低含有量であることが好ましい。また卑金属である鉄や銅、ニッケルは自身が化学的に腐食されやすく、低含有量であることが好ましい。 In addition, local corrosion includes dissimilar metal contact corrosion in which dissimilar metals come into contact to form a galvanic cell and the one with a lower potential corrodes, and the content of metal elements in the conductive fiber structure should be 1% by mass or less. Is desirable. In particular, precious metals such as gold, silver, platinum, palladium, rhodium, iridium, ruthenium, and osmium have a low ionization tendency. Therefore, when a base metal member is joined, the member is easily corroded and the content is preferably low. .. Further, the base metals such as iron, copper and nickel are easily corroded by themselves and preferably have a low content.

また、本発明の導電性繊維構造物は、導電性繊維構造物と金属を接触させて加速劣化試験を行うとき、加速劣化前後の抵抗値の変化率が20%以下であることが好ましい。変化率が大きいことは、導電性繊維構造物による金属の腐食が進んだと考えられる。一部の導電性高分子化合物を有する導電性繊維構造物では、変化率が高く、金属部材の腐食を防ぐための手段を講じる必要がある。本発明において、金属部材との適合性が良好な導電性繊維構造物を提供できる。なお、上記加速劣化試験は、後述する方法によるものとする。 Further, in the conductive fiber structure of the present invention, when the conductive fiber structure is brought into contact with a metal and an accelerated deterioration test is performed, the rate of change of the resistance value before and after the accelerated deterioration is preferably 20% or less. The large rate of change is considered to indicate that the metal has been corroded by the conductive fiber structure. Conductive fiber structures containing some conductive polymer compounds have a high rate of change, and it is necessary to take measures to prevent corrosion of metal members. In the present invention, it is possible to provide a conductive fiber structure having good compatibility with a metal member. The accelerated deterioration test is carried out by the method described later.

本発明の電極部材の形状、大きさは、生体信号の検出および入力ができれば特に規定されるものではない。 The shape and size of the electrode member of the present invention are not particularly specified as long as the biological signal can be detected and input.

また、本発明の導電性繊維構造物を用いた電極部材では、導電性繊維構造物の生体接触面と反対の面に、樹脂層が積層されていても良く、繊維やフィルムなどが積層されていてもよい。樹脂や繊維やフィルムは電気刺激の絶縁や、透湿、保湿などの目的で積層することが可能であるが、これに限らない。 Further, in the electrode member using the conductive fiber structure of the present invention, a resin layer may be laminated on the surface opposite to the biological contact surface of the conductive fiber structure, and fibers, films and the like are laminated. You may. Resins, fibers, and films can be laminated for the purposes of electrical stimulation insulation, moisture permeability, and moisturization, but are not limited to this.

本発明の導電性繊維構造物の好ましい使用態様としては、生体と直接接触し電気信号の取得および/または電気信号や電気刺激を付与できる形態が挙げられる。生体からの電気信号を取得する心電位、筋電位、脳波などの電極部材、または、生体への電気刺激を付与する低周波、高周波、EMSなどの電極部材が挙げられる。 A preferred mode of use of the conductive fiber structure of the present invention includes a form in which it can directly contact with a living body to acquire an electric signal and / or apply an electric signal or an electric stimulus. Examples thereof include electrode members such as electrocardiographic potential, myoelectric potential, and electroencephalogram that acquire electrical signals from a living body, and electrode members such as low frequency, high frequency, and EMS that impart electrical stimulation to a living body.

具体的な形状としては、前記導電性繊維構造物からなる電極、電線、ウェア、パンツ、手袋、靴下、ブラジャー、ヘッドバンド、リストバンド、首巻、帽子、腹巻、サポーター、靴、シーツ、めがね、カチューシャ、髪飾り貼付材、ヘッドフォン、時計、いす、便座、ハンドル、ベッド、カーペット、各種カバーなど直接肌に接するものを好ましく挙げることができるが、これらに限らない。そしてこれらの製品の一部、例えば導電性繊維構造物と導通が取れるようにセンサや電気刺激装置等を取付けることで、電極部材の機能を有する各種製品とすることができる。 Specific shapes include electrodes, electric wires, clothing, pants, gloves, socks, brassieres, headbands, wristbands, neckbands, hats, bellybands, supporters, shoes, sheets, and glasses made of the conductive fiber structure. Items that come into direct contact with the skin, such as headbands, hair ornaments, headphones, watches, chairs, toilet seats, handles, beds, carpets, and various covers, are preferable, but are not limited to these. Then, by attaching a sensor, an electric stimulator, or the like so as to be conductive with a part of these products, for example, a conductive fiber structure, various products having the function of an electrode member can be obtained.

電極の場合では、電極単独および/または上記直接肌に接するものとの組み合わせによる形態も好適に利用できる。電極単独では、形状は、円径、多角形など限定するものではない。 In the case of electrodes, the form of the electrodes alone and / or in combination with those that come into direct contact with the skin can also be preferably used. The shape of the electrode alone is not limited to a circular diameter, a polygon, or the like.

電極の大きさは、所望の生体信号が取得できるための接触面積とすれば良く、限定するものではない。生体との密着性を向上させるため、一般的な平電極では、動きと連動しやすいようにループ状など立体構造としてもよいし、エアーで膨らませても良い。 The size of the electrode may be a contact area for obtaining a desired biological signal, and is not limited. In order to improve the adhesion to the living body, a general flat electrode may have a three-dimensional structure such as a loop shape so as to be easily linked with the movement, or may be inflated with air.

電極として衣服等の他構造物と組みあわせて使用する場合、所望の部位の電気信号を取得できるよう、導電性繊維構造物をボタン、ホック、磁石、マジックテープ(登録商標)の併用により衣服に着脱可能な形状としても好適に利用できる。 When used in combination with other structures such as clothes as electrodes, conductive fiber structures can be used in combination with buttons, hooks, magnets, and velcro (registered trademark) to make clothes so that electrical signals of desired parts can be obtained. It can also be suitably used as a removable shape.

次に、実施例により本発明の導電性繊維構造物について詳細に説明する。本発明の導電性繊維構造物はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例および比較例における測定値は、次の方法で得たものである。 Next, the conductive fiber structure of the present invention will be described in detail by way of examples. The conductive fiber structure of the present invention is not limited to these examples. The measured values in the examples and comparative examples were obtained by the following methods.

<基材繊維の単繊維繊度>
本発明の基材繊維を構成する単繊維の繊度は、原糸または導電体付与処理前の試料である基材繊維から糸を抜き出し、混繊糸の場合は繊度ごとに分割した。この分割した糸について、それぞれ1mの質量(g)を測定し、10000倍することで糸繊度を算出した。これを10回繰り返し、その単純平均値の小数点第2位を四捨五入した値を糸を構成する単繊維の本数で割った値を単繊維繊度(dtex)とした。
<Single fiber fineness of base fiber>
The fineness of the single fiber constituting the base fiber of the present invention was obtained by extracting a yarn from the base fiber which was a sample before the raw yarn or the conductor-imparting treatment, and in the case of a mixed fiber, divided by fineness. The mass (g) of 1 m was measured for each of the divided yarns, and the yarn fineness was calculated by multiplying by 10,000. This was repeated 10 times, and the value obtained by rounding the second decimal place of the simple average value divided by the number of single fibers constituting the yarn was defined as the single fiber fineness (dtex).

<基材繊維の繊維径>
本発明の導電体付与処理前の試料である基材繊維から抜き出した糸条をエポキシ樹脂で包埋し、クライオセクショニングシステム(Reichert社製FC・4E型)で凍結し、ダイヤモンドナイフを具備したウルトラミクロトーム(Reichert−Nissei ultracut N)で切削した。その後、その切削面を走査型電子顕微鏡(SEM)(キーエンス社製VE−7800型)にて、ナノファイバーは5000倍、マイクロファイバーは1000倍、その他は500倍で撮影した。得られた写真から無作為に選定した10本の単繊維を抽出し、写真について画像処理ソフト(WINROOF)を用いて全ての単繊維断面の面積を測定し、面積から繊維断面を仮に真円としたときの繊維径を算出し、10本の平均を繊維径(nm)とした。
<Fiber diameter of base fiber>
The yarn extracted from the base fiber which is the sample before the conductor imparting treatment of the present invention is embedded in epoxy resin, frozen by a cryosectioning system (FC / 4E type manufactured by Reichert), and equipped with an ultra equipped with a diamond knife. It was cut with a microtome (Reichert-Nissei ultracut N). Then, the cut surface was photographed with a scanning electron microscope (SEM) (VE-7800 type manufactured by KEYENCE CORPORATION) at 5000 times for nanofibers, 1000 times for microfibers, and 500 times for others. Ten randomly selected single fibers were extracted from the obtained photographs, the areas of all single fiber cross sections were measured for the photographs using image processing software (WINROOF), and the fiber cross sections were tentatively made into perfect circles from the areas. The fiber diameter was calculated, and the average of 10 fibers was taken as the fiber diameter (nm).

<基材繊維の目付>
本発明の導電体付与処理前の試料である基材繊維について、JIS L1096(一般織物試験方法)(1999)及びJIS L1018(ニット生地試験方法)(1999)の標準状態における単位面積あたりの目付けを測定した。
<Metsuke of base fiber>
Regarding the base fiber which is the sample before the conductor imparting treatment of the present invention, the marking per unit area in the standard state of JIS L1096 (general woven fabric test method) (1999) and JIS L1018 (knit fabric test method) (1999) is performed. It was measured.

<バインダのガラス転移点(Tg)>
導電体に配合する前のバインダについて、パーキンエルマー社製示差走査熱量分析装置(DSC−7)を用いて、資料10mgで、昇温速度16℃/分で測定した。Tgの定義は、一旦昇温速度16℃/分で測定した際に観測される吸熱ピーク温度(Tm1)の観測後、約(Tm1+20)℃の温度で5分間保持した後、室温まで急冷し(急冷時間および室温保持時間を合わせて5分間保持)、再度16℃/分の昇温条件で測定した際に、段状の基線のずれとして観測される吸熱ピーク温度をTgとした。
<Glass transition point (Tg) of binder>
The binder before blending with the conductor was measured using a differential scanning calorimetry device (DSC-7) manufactured by PerkinElmer Co., Ltd. at a heating rate of 16 ° C./min with 10 mg of data. The definition of Tg is that after observing the heat absorption peak temperature (Tm1) that is observed when the temperature rise rate is 16 ° C./min, the temperature is maintained at about (Tm1 + 20) ° C. for 5 minutes, and then rapidly cooled to room temperature (Tm1). The heat absorption peak temperature observed as a stepped baseline deviation was defined as Tg when the measurement was performed again under the heating condition of 16 ° C./min after the quenching time and the room temperature holding time were held for 5 minutes in total).

<バインダの引張強度(MPa)>
導電体に配合する前のバインダについて、バインダ溶液をコロナ放電処理PETフィルム上に塗布し、予備乾燥として室温で15時間、本乾燥として80℃で6時間、乾熱処理として120℃で20分処理を行い、膜厚0.5mmの皮膜を形成し、前記コロナ放電処理PETフィルムから剥離して試験片を得た。30mmx10mmの試験片を作成し、引張強度試験機(島津製作所社製オートグラフ)にて引張強度を測定した。試験雰囲気は23℃、50%RH、チャック間距離を10mm、試験速度を100mm/分とした。
<Tensile strength of binder (MPa)>
For the binder before blending with the conductor, apply the binder solution on the Corona discharge-treated PET film, and treat it as pre-drying at room temperature for 15 hours, main drying at 80 ° C. for 6 hours, and dry heat treatment at 120 ° C. for 20 minutes. A film having a thickness of 0.5 mm was formed and peeled from the corona discharge-treated PET film to obtain a test piece. A 30 mm x 10 mm test piece was prepared, and the tensile strength was measured with a tensile strength tester (autograph manufactured by Shimadzu Corporation). The test atmosphere was 23 ° C., 50% RH, the distance between chucks was 10 mm, and the test speed was 100 mm / min.

<CBの比表面積>
導電体に配合する前のCBについて、JIS K 6217−2(2001年度版)に従い、自動比表面積・細孔径分布測定装置(マイクロトラック・ベル社製BELSORP−mini2)を用いて測定した。
<Specific surface area of CB>
The CB before being blended into the conductor was measured using an automatic specific surface area / pore size distribution measuring device (BELSORP-mini2 manufactured by Microtrac Bell) according to JIS K 6217-2 (2001 version).

<CBのDBP吸油量>
導電体に配合する前のCBについて、JIS K 6217−4(2001年度版)に従い、アブソープトメータ(ブラベンダー社製アブソープトメータC型)を用いて測定した。
<DBP oil absorption of CB>
The CB before being blended into the conductor was measured using an absorber meter (absorbometer C type manufactured by Brabender) in accordance with JIS K 6217-4 (2001 version).

<CBの一次粒子径>
導電体に配合する前のCBをエポキシ樹脂中に包埋したブロックをウルトラミクロトームにて切断して60nm〜100nmの厚さの薄切片を作成し、透過型電子顕微鏡(TEM)観察装置(日立製作所製H−7100FA型)にて、加速75kVで、倍率2万〜10万倍のうちCBの一次粒子径を明確に測定できる任意の倍率で観察を行い、得られた写真を白黒にデジタル化した。該写真をコンピューターソフトウェアの三谷商事社製WinROOF(バージョン2.3)において黒で見えるCBを画像解析することによって、一次粒子径を確認した。写真上の存在するすべてのCBの面積をそれぞれ計算し、該面積値から略円形と判断して計算したCBの直径によって算出し、平均したものを平均粒子径とした。
<Primary particle size of CB>
A block in which CB before being blended with a conductor is embedded in an epoxy resin is cut with an ultramicrotome to prepare a thin section having a thickness of 60 nm to 100 nm, and a transmission electron microscope (TEM) observation device (Hitachi Seisakusho) The H-7100FA type) was observed at an acceleration of 75 kV at an arbitrary magnification that can clearly measure the primary particle size of CB out of a magnification of 20,000 to 100,000 times, and the obtained photograph was digitized in black and white. .. The primary particle size of the photograph was confirmed by image analysis of the CB that appeared in black with WinROOF (version 2.3) manufactured by Mitani Corporation of computer software. The areas of all the CBs existing on the photograph were calculated, and the diameters of the CBs calculated by determining that they were substantially circular from the area values were calculated, and the average was taken as the average particle diameter.

<導電性繊維構造物のCB付着量>
標準状態(20℃×65%RH)での導電体の分散液塗布前後の試験布である繊維構造体の質量変化により導電体付着量を測定した。計算式は下記の通り。
導電体付着量(g/m)=(加工後の試験布質量(g)−加工前の試験質質量(g))/試験布の分散液を塗布した面積(m
<Amount of CB adhered to conductive fiber structure>
The amount of the conductor adhered was measured by changing the mass of the fiber structure, which is a test cloth, before and after applying the dispersion liquid of the conductor in the standard state (20 ° C. × 65% RH). The calculation formula is as follows.
Amount of conductor adhered (g / m 2 ) = (mass of test cloth after processing (g) -mass of test material before processing (g)) / area of test cloth coated with dispersion (m 2 )

さらに導電体中のCB固形分比率を乗じてCB付着量を算出した。計算式は下記の通り。
CB付着量(g/m)=導電体付着量(g/m)xCB固形分比率(%)
Further, the CB adhesion amount was calculated by multiplying the CB solid content ratio in the conductor. The calculation formula is as follows.
CB adhesion amount (g / m 2 ) = conductor adhesion amount (g / m 2 ) x CB solid content ratio (%)

<導電性繊維構造物の体積抵抗率>
JIS K 7194(1994)に示される5点測定の方法で測定した。抵抗計(三菱アナリテック四探針抵抗計Loresta−AX MCP−T370)を用いて20℃、40%RH環境下で抵抗値(Ω)を測定した。また、生地厚みをJIS L 1096(2010)8.4A法によって、2cm直径のプレッサーフートを持った厚み測定装置(大栄科学精器製作所製中型測厚計UF−60A)にて測定した。得られた測定値および補正係数から、体積抵抗率(Ω・cm)を算出した。
<Volume resistivity of conductive fiber structure>
The measurement was performed by the 5-point measurement method shown in JIS K 7194 (1994). The resistance value (Ω) was measured at 20 ° C. and 40% RH environment using a resistance meter (Mitsubishi Analytech Four-probe Resistance Meter Loresta-AX MCP-T370). Further, the dough thickness was measured by a JIS L 1096 (2010) 8.4A method with a thickness measuring device (medium-sized thickening meter UF-60A manufactured by Daiei Kagaku Seiki Seisakusho) having a presser foot with a diameter of 2 cm. The volume resistivity (Ω · cm) was calculated from the obtained measured values and the correction coefficient.

<導電性繊維構造物の電極間インピーダンス>
導電性繊維構造物を4cm×4cmの試験片とし、荷重を500gとして、ANSI規格4.2.2.1に従い、電極間インピーダンス(kΩ)を測定した。
<Impedance between electrodes of conductive fiber structure>
The conductive fiber structure was used as a 4 cm × 4 cm test piece, the load was 500 g, and the impedance between electrodes (kΩ) was measured according to ANSI standard 4.2.2.1.

<導電性繊維構造物の吸水性>
吸水性試験として、イオン交換水0.005mLを注射針で滴下させたとき、試験片が水滴を吸収するまでの時間を測定する。具体的には、標準状態(20℃×65%RH)で導電性繊維構造物の試験片をしわ、たるみがないように水平に広げ、試験片に注射針を用いて蒸留水を0.005mL滴下し、水滴が試験片の表面に達したときから、試験片が水滴を吸収するにつれ鏡面反射が消え、湿潤だけ残った状態となるまでの時間をストップウォッチで10秒単位で測定し、5枚の試験片の平均値を十桁の位の数字を四捨五入して表す。ただし、1800秒以上経過しても吸収されない試験片が1枚以上ある場合には1800秒以上と付記する。
<Water absorption of conductive fiber structure>
As a water absorption test, when 0.005 mL of ion-exchanged water is dropped with an injection needle, the time until the test piece absorbs the water droplet is measured. Specifically, in the standard state (20 ° C. × 65% RH), the test piece of the conductive fiber structure is spread horizontally so as not to wrinkle and sag, and 0.005 mL of distilled water is sprinkled on the test piece using an injection needle. The time from when the water droplets reach the surface of the test piece to when the specular reflection disappears as the test piece absorbs the water droplets and only the wetness remains is measured in units of 10 seconds with a stopwatch. The average value of the test pieces is rounded off to the tens digit. However, if there is one or more test pieces that are not absorbed even after 1800 seconds or more, it is added as 1800 seconds or more.

<導電性繊維構造物の表面層の硫黄元素含有量>
導電性繊維構造物を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察し、SEM−EDX(エネルギー分散型蛍光X線)による元素分析により、導電性繊維構造物の表面層の硫黄元素含有量を求めた。具体的には、導電性繊維構造物の表面層が観察面になるように試料台に水平に固定し、SEM(日立ハイテクノロジーズ製S−3400N)にて、拡大倍率を100倍に調整し、加速電圧15KV、試料−検出器距離(WD)を10mmとして、SEM−EDX(堀場製作所製EX−250 x−act)を起動し、SEM−EDX制御プログラム(堀場製作所製EMAX ENERGY)のポイント&ID機能にて観察視野全体を選択して導電性繊維構造物の表面層の元素の定量分析を実施し、検出された全元素の質量濃度を100%としたときの、硫黄の質量濃度(質量%)を求めた。定量分析で検出される元素は、定性分析にて検出された元素のうち標準偏差の3倍以上の質量濃度(%)を有する元素であり、上記装置の検出限界濃度は全元素の質量濃度を100%としたとき、およそ0.1%である。
<Sulfur element content in the surface layer of the conductive fiber structure>
The conductive fiber structure was observed with a scanning electron microscope (SEM), and the sulfur element content of the surface layer of the conductive fiber structure was determined by elemental analysis by SEM-EDX (energy dispersive X-ray fluorescence). Specifically, the surface layer of the conductive fiber structure is horizontally fixed to the sample table so as to be the observation surface, and the magnification is adjusted to 100 times by SEM (S-3400N manufactured by Hitachi High Technologies). Start SEM-EDX (EX-250 x-act manufactured by Horiba Seisakusho) with an acceleration voltage of 15 KV and a sample-detector distance (WD) of 10 mm, and point & ID function of the SEM-EDX control program (EMAX ENERGY manufactured by Horiba Seisakusho). Quantitative analysis of the elements in the surface layer of the conductive fiber structure was performed by selecting the entire observation field in, and the mass concentration of sulfur (mass%) when the mass concentration of all the detected elements was 100%. Asked. The elements detected by the quantitative analysis are the elements having a mass concentration (%) of 3 times or more the standard deviation among the elements detected by the qualitative analysis, and the detection limit concentration of the above device is the mass concentration of all the elements. When it is 100%, it is about 0.1%.

<導電体の担持状態>
導電性繊維構造物をアクリル樹脂中に包埋したブロックをミクロトームにて切断して1μm〜10μmの厚さの薄切片を作成し、薄切片をスライドガラスに載せ、光学顕微鏡にて、導電性繊維構造物を形成する単繊維が判別できる任意の倍率(例えば、単繊維の繊維径が0.7μmのとき、2000倍程度)で、導電体の担持状態を透過観察し、導電体が前記基材繊維を構成する単繊維の表面または単繊維と単繊維の間隙に担持されているか確認した。具体的には、光を透過しないCBを含む導電性繊維構造物の導電体が、基材繊維の表層に積層されている場合、表面担持ありとする。また、光を透過しないCBを含む導電性繊維構造物の導電体が、輪郭を残して光を透過する基材繊維の単繊維と単繊維の間隙に充填されている場合は、間隙担持ありとする。
<Supported state of conductor>
A block in which a conductive fiber structure is embedded in an acrylic resin is cut with a microtome to prepare a thin section having a thickness of 1 μm to 10 μm, the thin section is placed on a slide glass, and the conductive fiber is measured by an optical microscope. The carrying state of the conductor is permeated and observed at an arbitrary magnification (for example, about 2000 times when the fiber diameter of the single fiber is 0.7 μm) at which the single fiber forming the structure can be discriminated, and the conductor is the base material. It was confirmed whether the fibers were supported on the surface of the single fibers constituting the fibers or in the gaps between the single fibers and the single fibers. Specifically, when the conductor of the conductive fiber structure containing CB that does not transmit light is laminated on the surface layer of the base fiber, it is considered to be surface-supported. Further, when the conductor of the conductive fiber structure containing the CB that does not transmit light is filled in the gap between the single fiber of the base fiber that transmits light leaving a contour, it is said that the gap is supported. To do.

<導電性繊維構造物の金属腐食性>
導電性繊維構造物を40mm四方、角5Rの試験片に切断し、試験片の中央に衣料用の金メッキされたドットボタン(YKK(株)製)を、また四隅(角5Rの中心)に衣料用銅―錫メッキまたは金メッキされたドットボタン(YKK(株)製)を、カシメ高さ1.8mmとなるようカシメ機により装着し、中央のドットボタンと四隅のドットボタンの1つに配線を接続し、さらに配線に抵抗値測定器((株)サンワ製)を接続して、恒温恒湿機にて温度70℃、湿度30%RHの条件下で48時間加速劣化させ、加速劣化前後の抵抗値(Ω)の測定を行い、抵抗値の変化率(%)を下式により算出した。
変化率(%)=[(劣化後抵抗値(Ω)−劣化前抵抗値(Ω))/劣化前抵抗値(Ω)]×100
<Metal corrosiveness of conductive fiber structures>
The conductive fiber structure is cut into a 40 mm square, 5R square test piece, and a gold-plated dot button (manufactured by YKK Co., Ltd.) for clothing is placed in the center of the test piece, and clothing is placed at the four corners (center of the 5R corner). Copper-tin-plated or gold-plated dot buttons (manufactured by YKK Co., Ltd.) are attached by a caulking machine so that the caulking height is 1.8 mm, and wiring is connected to one of the central dot button and the four corner dot buttons. After connecting, connect a resistance value measuring device (manufactured by Sanwa Co., Ltd.) to the wiring, and accelerate deterioration for 48 hours under the conditions of temperature 70 ° C and humidity 30% RH with a constant temperature and humidity chamber, before and after acceleration deterioration. The resistance value (Ω) was measured, and the rate of change (%) of the resistance value was calculated by the following formula.
Rate of change (%) = [(Resistance after deterioration (Ω) -Resistance before deterioration (Ω)) / Resistance before deterioration (Ω)] x 100

以下、本発明にかかる導電性繊維構造物の実施例および比較例について説明する。 Hereinafter, examples and comparative examples of the conductive fiber structure according to the present invention will be described.

[実施例1]
島成分がポリエチレンテレフタレート、海成分がポリエステルの酸成分としてテレフタル酸と5−ナトリウムスルホイソフタル酸の共重合体からなるアルカリ熱水可溶型ポリエステルの75dtex−112F(海島比率30%:70%、島数127島/F)の海島型複合繊維と33dtex−6Fの高収縮糸を混繊したポリエステル混繊糸を用いて、スムース組織で丸編物を製編した。次いで、得られた編物を水酸化ナトリウム3質量%水溶液(75℃、浴比1:30)に浸漬することで易溶解成分を除去し、ナノファイバーと高収縮糸の混繊糸使いの編物を得た。得られた基材繊維としての編物を、下記に示した(A)カーボンブラックとして「“ライオンペースト(登録商標)”W−376R」(ライオンスペシャリティケミカル社製、ケッチェンブラック分散液)400g/Lと、(B)バインダとして「“スーパーフレックス(登録商標)”460S」(第一工業製薬社、無黄変型イソシアネートカーボネート系水系ウレタン樹脂)526g/Lとを含む混合溶液に浸漬し、150℃で加熱して導電性繊維構造物を得た。導電性繊維構造物の金属腐食性の評価では銅−錫メッキされたドットボタンを使用した。使用した材料および得られた導電性繊維構造物の特性を表1、元素分析の結果を表2に示す。得られた導電性繊維構造物は、優れた体積抵抗率、電極間インピーダンスを示した。また、吸水性を有していることから、ムレやかぶれを引き起こしにくい生体電極用の電極部材としての使用できる。硫黄および前記金属元素(具体的には金、銀、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、鉄、銅、ニッケル(以下前記金属元素と称する))が検出限界以下であり、金属腐食性も十分低い値であったことから、金属接合部材の使用が可能であり、長期保存に優れる生体電極用の電極部材を提供できる。
[Example 1]
75dtex-112F of alkaline hot water soluble polyester composed of a copolymer of terephthalic acid and 5-sodium sulfoisophthalic acid as an acid component of polyester with an island component of polyethylene terephthalate (sea island ratio 30%: 70%, island) A circular knitted fabric was knitted with a smooth structure using a polyester mixed fiber obtained by mixing a sea-island type composite fiber of number 127 islands / F) and a high-shrink yarn of 33 dtex-6F. Next, the obtained knitted fabric was immersed in a 3% by mass aqueous solution of sodium hydroxide (75 ° C., bath ratio 1:30) to remove easily soluble components, and a knitted fabric using a mixed yarn of nanofibers and high shrinkage yarn was obtained. Obtained. The obtained knitted fabric as a base fiber was used as (A) carbon black shown below as "" Lion Paste (registered trademark) "W-376R" (Ketchen Black dispersion, manufactured by Lion Specialty Chemicals Co., Ltd.) 400 g / L. And (B) as a binder, "Superflex (registered trademark)" 460S "(Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., non-yellowing isocyanate carbonate-based aqueous urethane resin) 526 g / L is immersed in a mixed solution at 150 ° C. It was heated to obtain a conductive fiber structure. Copper-tin-plated dot buttons were used to evaluate the metal corrosiveness of conductive fiber structures. The properties of the materials used and the obtained conductive fiber structure are shown in Table 1, and the results of elemental analysis are shown in Table 2. The obtained conductive fiber structure showed excellent volume resistivity and impedance between electrodes. Further, since it has water absorption, it can be used as an electrode member for a bioelectrode that is less likely to cause stuffiness or a rash. Sulfur and the metal elements (specifically, gold, silver, platinum, palladium, rhodium, iridium, ruthenium, osmium, iron, copper, nickel (hereinafter referred to as the metal elements)) are below the detection limit and are metal corrosive. Since the value was sufficiently low, it is possible to use a metal bonding member, and it is possible to provide an electrode member for a bioelectrode which is excellent in long-term storage.

[実施例2]
導電性繊維構造物の金属腐食性の評価では金メッキされたドットボタンを使用した以外は、実施例1と同じ処理を行って導電性繊維構造物を製造した。使用した材料および得られた導電性繊維構造物の特性を表1、元素分析の結果を表2に示す。得られた導電性繊維構造物は、金属腐食性が実施例1よりさらに低い値であったことから、金属接合部材の使用が可能であり、長期保存に優れる生体電極用の電極部材を提供できる。
[Example 2]
In the evaluation of the metal corrosiveness of the conductive fiber structure, the conductive fiber structure was manufactured by performing the same treatment as in Example 1 except that the gold-plated dot button was used. The properties of the materials used and the obtained conductive fiber structure are shown in Table 1, and the results of elemental analysis are shown in Table 2. Since the obtained conductive fiber structure had a metal corrosiveness even lower than that of Example 1, a metal bonding member could be used, and an electrode member for a bioelectrode excellent in long-term storage could be provided. ..

[実施例3]
(A)カーボンブラックを「“ライオンペースト(登録商標)”W−376R」から「“ライオンペースト(登録商標)”W−356A」(ライオンスペシャリティケミカル社製、ケッチェンブラック分散液)に変更した以外は、実施例1と同じ処理を行って導電性繊維構造物を製造した。導電性繊維構造物の金属腐食性の評価では銅−錫メッキされたドットボタンを使用した。使用した材料および得られた導電性繊維構造物の特性を表1、元素分析の結果を表2に示す。得られた導電性繊維構造物は、優れた体積抵抗率、電極間インピーダンスを示した。また、吸水性を有していることから、ムレやかぶれを引き起こしにくい生体電極用の電極部材としての使用できる。硫黄元素が1%以下、その他金属、具体的には前記金属元素はいずれも検出限界以下であり、金属腐食性も十分低い値であったことから、金属接合部材の使用が可能であり、長期保存に優れる生体電極用の電極部材を提供できる。
[Example 3]
(A) Other than changing carbon black from "Lion Paste (registered trademark)" W-376R to "Lion Paste (registered trademark)" W-356A (Ketchen Black dispersion, manufactured by Lion Specialty Chemicals) To produce a conductive fiber structure by performing the same treatment as in Example 1. Copper-tin-plated dot buttons were used to evaluate the metal corrosiveness of conductive fiber structures. The properties of the materials used and the obtained conductive fiber structure are shown in Table 1, and the results of elemental analysis are shown in Table 2. The obtained conductive fiber structure showed excellent volume resistivity and impedance between electrodes. Further, since it has water absorption, it can be used as an electrode member for a bioelectrode that is less likely to cause stuffiness or a rash. Since the sulfur element was 1% or less, other metals, specifically the metal element was below the detection limit, and the metal corrosiveness was sufficiently low, the metal bonding member could be used for a long period of time. It is possible to provide an electrode member for a bioelectrode which is excellent in storage.

[実施例4]
(B)バインダを「“スーパーフレックス(登録商標)”460S」526g/Lから「“スーパーフレックス(登録商標)”E−4800」(第一工業製薬社製、無黄変型イソシアネートエーテル系水系ウレタン樹脂)500g/Lに変更した以外は、実施例1と同じ処理を行って導電性繊維構造物を製造した。導電性繊維構造物の金属腐食性の評価では銅−錫メッキされたドットボタンを使用した。使用した材料および得られた導電性繊維構造物の特性を表1、元素分析の結果を表2に示す。得られた導電性繊維構造物は、優れた体積抵抗率、電極間インピーダンスを示した。また、吸水性を有していることから、ムレやかぶれを引き起こしにくい生体電極用の電極部材としての使用できる。硫黄および前記金属元素が検出限界以下であり、金属腐食性も十分低い値であったことから、金属接合部材の使用が可能であり、長期保存に優れる生体電極用の電極部材を提供できる。
[Example 4]
(B) Binder from "" Superflex (registered trademark) "460S" 526g / L to "" Superflex (registered trademark) "E-4800" (manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., non-yellowing type isocyanate ether-based water-based urethane resin ) The same treatment as in Example 1 was performed except that the value was changed to 500 g / L to produce a conductive fiber structure. Copper-tin-plated dot buttons were used to evaluate the metal corrosiveness of conductive fiber structures. The properties of the materials used and the obtained conductive fiber structure are shown in Table 1, and the results of elemental analysis are shown in Table 2. The obtained conductive fiber structure showed excellent volume resistivity and impedance between electrodes. Further, since it has water absorption, it can be used as an electrode member for a bioelectrode that is less likely to cause stuffiness or a rash. Since sulfur and the metal element were below the detection limit and the metal corrosiveness was sufficiently low, the metal bonding member can be used, and an electrode member for a bioelectrode excellent in long-term storage can be provided.

[実施例5]
基材繊維を後述するマイクロファイバーと高収縮糸の混繊糸使いの編物に変更した以外は、実施例4と同じ処理を行って導電性繊維構造物を製造した。マイクロファイバーと高収縮糸の混繊糸使いの編物は、次のとおり作成した。島成分がポリエチレンテレフタレート、海成分がポリエステルの酸成分としてテレフタル酸と5−ナトリウムスルホイソフタル酸の共重合体からなるアルカリ熱水可溶型ポリエステルの66dtex−9F(海島比率20%:80%、島数70島/F)の海島型複合繊維と33dtex−6Fの高収縮糸を混繊したポリエステル混繊糸を用いて、スムース組織で丸編物を製編した。次いで、得られた編物を水酸化ナトリウム3質量%水溶液(75℃、浴比1:30)に浸漬することで易溶解成分を除去し、マイクロファイバーと高収縮糸の混繊糸使いの編物を得た。
[Example 5]
A conductive fiber structure was produced by performing the same treatment as in Example 4 except that the base fiber was changed to a knit using a mixed fiber of microfiber and high shrinkage yarn, which will be described later. A knit using a mixed yarn of microfiber and high shrinkage yarn was prepared as follows. 66dtex-9F (sea-island ratio 20%: 80%, island) of alkaline hot water-soluble polyester composed of a copolymer of terephthalic acid and 5-sodium sulfoisophthalic acid as an acid component of polyester with an island component of polyethylene terephthalate and a sea component of polyester. A circular knitted fabric was knitted with a smooth structure using a polyester mixed fiber yarn in which a sea island type composite fiber of several 70 islands / F) and a high shrinkage yarn of 33dtex-6F were mixed. Next, the obtained knitted fabric was immersed in a 3% by mass aqueous solution of sodium hydroxide (75 ° C., bath ratio 1:30) to remove easily soluble components, and a knitted fabric using a mixed yarn of microfiber and high shrinkage yarn was obtained. Obtained.

導電性繊維構造物の金属腐食性の評価では銅−錫メッキされたドットボタンを使用した。使用した材料および得られた導電性繊維構造物の特性を表1、元素分析の結果を表2に示す。得られた導電性繊維構造物は、優れた体積抵抗率、電極間インピーダンスを示した。また、吸水性を有していることから、ムレやかぶれを引き起こしにくい生体電極用の電極部材としての使用できる。硫黄および前記金属元素が検出限界以下であり、金属腐食性も十分低い値であったことから、金属接合部材の使用が可能であり、長期保存に優れる生体電極用の電極部材を提供できる。 Copper-tin-plated dot buttons were used to evaluate the metal corrosiveness of conductive fiber structures. The properties of the materials used and the obtained conductive fiber structure are shown in Table 1, and the results of elemental analysis are shown in Table 2. The obtained conductive fiber structure showed excellent volume resistivity and impedance between electrodes. Further, since it has water absorption, it can be used as an electrode member for a bioelectrode that is less likely to cause stuffiness or a rash. Since sulfur and the metal element were below the detection limit and the metal corrosiveness was sufficiently low, the metal bonding member can be used, and an electrode member for a bioelectrode excellent in long-term storage can be provided.

[実施例6]
基材繊維を84dtex−72Fのポリエステルフィラメントのみからなる編物に変更した以外は、実施例4と同じ処理を行って導電性繊維構造物を製造した。
[Example 6]
A conductive fiber structure was produced by performing the same treatment as in Example 4 except that the base fiber was changed to a knitted fabric consisting only of 84 dtex-72F polyester filament.

導電性繊維構造物の金属腐食性の評価では銅−錫メッキされたドットボタンを使用した。使用した材料および得られた導電性繊維構造物の特性を表1、元素分析の結果を表2に示す。得られた導電性繊維構造物は、優れた体積抵抗率、電極間インピーダンスを示した。また、吸水性を有していることから、ムレやかぶれを引き起こしにくい生体電極用の電極部材としての使用できる。硫黄および前記金属元素が検出限界以下であり、金属腐食性も十分低い値であったことから、金属接合部材の使用が可能であり、長期保存に優れる生体電極用の電極部材を提供できる。 Copper-tin-plated dot buttons were used to evaluate the metal corrosiveness of conductive fiber structures. The properties of the materials used and the obtained conductive fiber structure are shown in Table 1, and the results of elemental analysis are shown in Table 2. The obtained conductive fiber structure showed excellent volume resistivity and impedance between electrodes. Further, since it has water absorption, it can be used as an electrode member for a bioelectrode that is less likely to cause stuffiness or a rash. Since sulfur and the metal element were below the detection limit and the metal corrosiveness was sufficiently low, the metal bonding member can be used, and an electrode member for a bioelectrode excellent in long-term storage can be provided.

[比較例1]
“ライオンペースト(登録商標)”W−376Rを400g/L、シリコーン系バインダ“DOWSIL(登録商標)”IE−7170(東レ・ダウコーニング社製)を417g/L混合した溶液を、コロナ放電処理PETフィルム上に塗布し、予備乾燥として室温で15時間、本乾燥として80℃で6時間、乾熱処理として120℃で20分処理を行い、膜厚0.5mmの皮膜を形成し、前記コロナ放電処理PETフィルムから剥離して得たCBシリコーン薄膜を、実施例1と途中まで同じ処理を行って得られた基材繊維としての編物に積層し、加熱プレス機にて150℃15秒間加熱圧縮を行って、導電性繊維構造物を得た。導電性繊維構造物の金属腐食性の評価では銅−錫メッキされたドットボタンを使用した。使用した材料および得られた導電性繊維構造物の特性を表1、元素分析の結果を表2に示す。得られた導電性繊維構造物は、最表層を除き導電体の間隙担持がないことから、生体電極として利用する場合、体表面に沿わせるためなどで導電性繊維構造物を屈曲させる際に、導電体の連続性が失われ、微弱な信号を取得または入力することが困難となる。また吸水性が無いことから、生体電極用の電極部材としての使用した際、ムレやかぶれを引き起こす可能性がある。
[Comparative Example 1]
A solution prepared by mixing 400 g / L of "Lion Paste (registered trademark)" W-376R and 417 g / L of silicone-based binder "DOWNSIL (registered trademark)" IE-7170 (manufactured by Toray Dow Corning) is subjected to corona discharge treatment PET. It is applied on a film and treated for 15 hours at room temperature for pre-drying, 6 hours at 80 ° C. for main drying, and 20 minutes at 120 ° C. for dry heat treatment to form a film having a thickness of 0.5 mm, and the corona discharge treatment is performed. The CB silicone thin film obtained by peeling from the PET film was laminated on the knitted fabric as the base fiber obtained by performing the same treatment halfway as in Example 1, and heat-compressed at 150 ° C. for 15 seconds with a heating press machine. To obtain a conductive fiber structure. Copper-tin-plated dot buttons were used to evaluate the metal corrosiveness of conductive fiber structures. The properties of the materials used and the obtained conductive fiber structure are shown in Table 1, and the results of elemental analysis are shown in Table 2. Since the obtained conductive fiber structure does not support the gaps of the conductor except for the outermost layer, when it is used as a bioelectrode, when the conductive fiber structure is bent to be along the body surface or the like. The continuity of the conductor is lost, making it difficult to obtain or input a weak signal. In addition, since it does not absorb water, it may cause stuffiness or a rash when used as an electrode member for a bioelectrode.

[比較例2]
実施例1と同じ処理を行って得られた導電性繊維構造物に、20%ポリ(p‐ポリスチレンスルホン酸)溶液(富士フイルム和光純薬社製)を94g/m2塗布し、130℃で5分間乾熱処理して、導電性繊維構造物を得た。導電性繊維構造物の金属腐食性の評価では銅−錫メッキされたドットボタンを使用した。使用した材料および得られた導電性繊維構造物の特性を表1、元素分析の結果を表2に示す。得られた導電性繊維構造物は、硫黄元素が1%以上であり、金属腐食性が高値であったことから、金属の腐食性があり、電極部材として長期保存することができない。
[Comparative Example 2]
A 20% poly (p-polystyrene sulfonic acid) solution (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was applied to the conductive fiber structure obtained by performing the same treatment as in Example 1 at 94 g / m 2 and at 130 ° C. Dry heat treatment was performed for 5 minutes to obtain a conductive fiber structure. Copper-tin-plated dot buttons were used to evaluate the metal corrosiveness of conductive fiber structures. The properties of the materials used and the obtained conductive fiber structure are shown in Table 1, and the results of elemental analysis are shown in Table 2. Since the obtained conductive fiber structure contains 1% or more of sulfur element and has a high value of metal corrosiveness, the obtained conductive fiber structure has metal corrosiveness and cannot be stored for a long period of time as an electrode member.

[比較例3]
実施例1と同じ処理を行って得られた導電性繊維構造物に、“デナトロン(登録商標)”FB308B(ナガセケムテックス社製、ポリチオフェン系導電性高分子とバインダの混合溶液)を94g/m2塗布し、130℃で5分間乾熱処理して、導電性繊維構造物を得た。導電性繊維構造物の金属腐食性の評価では銅−錫メッキされたドットボタンを使用した。使用した材料および得られた導電性繊維構造物の特性を表1、元素分析の結果を表2に示す。得られた導電性繊維構造物は、硫黄元素が1%以上であり、金属腐食性が高値であったことから、金属の腐食性があり、電極部材として長期保存することができない。
[Comparative Example 3]
94 g / m of "Denatron (registered trademark)" FB308B (manufactured by Nagase ChemteX Corporation, a mixed solution of a polythiophene-based conductive polymer and a binder) was added to the conductive fiber structure obtained by performing the same treatment as in Example 1. 2 coatings were applied and dried and heat-treated at 130 ° C. for 5 minutes to obtain a conductive fiber structure. Copper-tin-plated dot buttons were used to evaluate the metal corrosiveness of conductive fiber structures. The properties of the materials used and the obtained conductive fiber structure are shown in Table 1, and the results of elemental analysis are shown in Table 2. Since the obtained conductive fiber structure contains 1% or more of sulfur element and has a high value of metal corrosiveness, the obtained conductive fiber structure has metal corrosiveness and cannot be stored for a long period of time as an electrode member.

[比較例4]
実施例1と途中まで同じ処理を行って得られた基材繊維としての編物に、“デナトロン(登録商標)”FB308B(ナガセケムテックス社製、ポリチオフェン系導電性高分子とバインダの混合溶液)を350g/m2塗布し、130℃で5分間乾熱処理して、さらにデナトロン塗布、乾熱処理をもう一度繰り返し、導電性繊維構造物を得た。導電性繊維構造物の金属腐食性の評価では銅−錫メッキされたドットボタンを使用した。使用した材料および得られた導電性繊維構造物の特性を表1、元素分析の結果を表2に示す。得られた導電性繊維構造物は、硫黄元素が1%以上であり、金属腐食性が高値であったことから、金属の腐食性があり、電極部材として長期保存することができない。
[Comparative Example 4]
"Denatron (registered trademark)" FB308B (manufactured by Nagase ChemteX Corporation, a mixed solution of a polythiophene-based conductive polymer and a binder) was added to a knitted fabric as a base fiber obtained by performing the same treatment halfway as in Example 1. 350 g / m 2 was applied and dry heat treated at 130 ° C. for 5 minutes, and then Denatron coating and dry heat treatment were repeated once again to obtain a conductive fiber structure. Copper-tin-plated dot buttons were used to evaluate the metal corrosiveness of conductive fiber structures. The properties of the materials used and the obtained conductive fiber structure are shown in Table 1, and the results of elemental analysis are shown in Table 2. Since the obtained conductive fiber structure contains 1% or more of sulfur element and has a high value of metal corrosiveness, the obtained conductive fiber structure has metal corrosiveness and cannot be stored for a long period of time as an electrode member.

1:導電性繊維構造物
2:単繊維
3:導電体
1: Conductive fiber structure 2: Single fiber
3: Conductor

Claims (6)

基材繊維に導電性物質及びバインダからなる導電体が付着されてなる導電性繊維構造物であって、導電性物質がカーボンブラックであり、前記導電体が前記基材繊維を構成する単繊維の表面および単繊維と単繊維の間隙に担持されている導電性繊維構造物であって、前記導電性繊維構造物の表面層の硫黄元素の質量濃度が1質量%以下である導電性繊維構造物。 A conductive fiber structure in which a conductor made of a conductive substance and a binder is attached to a base fiber, the conductive substance is carbon black, and the conductor is a single fiber constituting the base fiber. A conductive fiber structure supported on the surface and in the gap between the single fiber and the single fiber, wherein the mass concentration of sulfur elements in the surface layer of the conductive fiber structure is 1% by mass or less. .. 基材繊維に含まれる単繊維の全部または一部が5μm以下の繊維径である請求項1記載の導電性繊維構造物。 The conductive fiber structure according to claim 1, wherein all or a part of the single fibers contained in the base fiber has a fiber diameter of 5 μm or less. 前記導電性繊維構造物の表面層の金属の質量濃度が1質量%以下である請求項1または2に記載の導電性繊維構造物 The conductive fiber structure according to claim 1 or 2, wherein the mass concentration of the metal in the surface layer of the conductive fiber structure is 1% by mass or less. 体積抵抗率が1×10Ω・cm以下である請求項1〜3のいずれか記載の導電性繊維構造物。 The conductive fiber structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the volume resistivity is 1 × 10 6 Ω · cm or less. 生体電極を構成する電極部材として用いる、請求項1〜4のいずれかに記載の導電性繊維構造物。 The conductive fiber structure according to any one of claims 1 to 4, which is used as an electrode member constituting a bioelectrode. 請求項1〜5のいずれかに記載の導電性繊維構造物を用いることを特徴とする、生体電極用の電極部材。
An electrode member for a bioelectrode, which comprises using the conductive fiber structure according to any one of claims 1 to 5.
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