JP4302055B2 - 導電糸 - Google Patents

Description

本発明は、金属導電糸およびこのような金属導電糸を提供する方法に関する。

導電糸は、当該技術分野においてよく知られている。
導電糸は、Ｃ繊維のような非金属系の導電材料、または金属系の繊維もしくは金属繊維のいずれかに基づいている。
比較的に低い電気抵抗が求められる場合は、フィラメント糸を用いるのが有利である。
このようなフィラメント糸は、撚り合わされる一組のステンレス鋼フィラメント等の金属フィラメントからなる場合が多い。しかし、現在、このような糸は、１００μｍよりも大きい直径のフィラメントからなり、これらフィラメントは、比較的細いが剛性のある金属コードに近い機能をフィラメント糸に与える。
あるいは、３０μｍ未満の直径を有するステンレス鋼繊維からなるステンレス鋼繊維糸が現在知られている。
ステンレス鋼の比電気抵抗は比較的高いので、より低い電気抵抗を有する糸を得るには、比較的粗い構造（または、Ｔｅｘすなわちｇ／ｋｍで表される高い繊度）を有するように構成される。このような粗い糸は糸構造の柔軟性を大幅に失う。

本発明の目的は、１ｍ長当りの電気抵抗が低く、かつ少なくとも従来の布地糸と同程度の柔軟性を有する金属導電糸を提供することにある。

本発明に係る糸は、複数のステンレス鋼繊維を含んでなる。これらのステンレス鋼繊維は、金属の層（以下、「金属皮膜」という）によって被覆される。この金属皮膜は、ステンレス鋼繊維のステンレス鋼合金よりも低い比電気抵抗を有する金属材料を用いて施される。
本発明に係る糸の断面において、導電糸の全重量に対する金属皮膜の重量比は、有利には５０重量％未満、最も好ましくは４０重量％未満である。また、導電糸の全重量に対する金属皮膜の重量比は、有利には１重量％より大きく、最も好ましくは５重量％より大きい。

金属皮膜は、好ましくは８μｍ未満、さらに好ましくは４μｍ未満の平均最大厚みを有する。また、好ましくは、金属皮膜は、０．０１μｍよりも大きい平均最大厚みを有する。平均最大厚みが小さすぎると、本発明に係る糸の長さの全体にわたって、信頼性のある電気抵抗が得られない。

金属皮膜の最大厚みとは、本発明に係る糸の半径方向断面に存在する金属層の最大厚みとして理解されるべきである。平均最大厚みとは、本発明に係る糸の多数の異なる半径方向断面を用いて測定された最大厚みの平均と理解されるべきである。この場合、断面の数は、統計的に十分な方法、例えば、ＭＩＬ規格を適用することによって、決定される。

必ずしも必要ではないが、好ましくは、本発明に係る糸は、その導電糸内のステンレス鋼繊維の各々の周囲に実質的に同一の厚みの金属皮膜を有する。
可能であれば、金属皮膜は、導電糸の外側に位置する、繊維群の外に面する外皮面にのみ存在する。「外に面する外皮面」とは、導電糸中に含まれる他の繊維に面することのない、繊維の外皮面の一部分として理解されるべきである。

好ましくは、金属皮膜は、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｐｔ、Ｃｕ合金、Ａｌ合金、Ａｇ合金、Ａｕ合金、Ｎｉ合金、Ｔｉ合金、Ｗ合金、Ｚｎ合金、Ｃｒ合金、Ｓｎ合金、Ｐｔ合金、またはこれらの組合せからなる。最も好ましくは、ＣｕまたはＣｕ合金が用いられる。金属皮膜の比電気抵抗は、好ましくは、１５から５００Ω・ｍｍ²／ｋｍの範囲内、最も好ましくは、１５から９０Ω・ｍｍ²／ｋｍの範囲内にある。

導電糸は、ステンレス鋼フィラメントまたはステンレス鋼ステープル繊維のいずれかであるステンレス鋼繊維を含んでなる。

本発明の糸は、ステンレス鋼フィラメントの１以上の束を含んでなる。このような束は数本のステンレス鋼フィラメントを含んでなる。これらの束に被覆を施し、その後、被覆した束を撚るおよび／または諸撚りすることによって、糸にするとよい。あるいは、ステンレス鋼フィラメントを撚るおよび／または諸撚りして、糸を得て、この糸に本発明に係る金属合金を被覆する。
代替例として、本発明に係る導電糸は、まずステープル繊維であるステンレス鋼繊維を単層の導電糸に紡績するとよい。次いで、数本の単層の導電糸を多層の紡績導電糸に撚ってもよい。この後、単層または多層の導電糸に本発明に係る金属皮膜を被覆することができる。あるいは、ステンレス鋼フィラメントの束に被覆を施し、これをバラバラにして被覆されたステンレス鋼繊維とし、そして、適切な紡績技術を用いて、本発明に係る単層または多層の導電糸に紡績する。

好ましくは０．５から５０μｍの範囲内、最も好ましくは１μｍから２５μｍの範囲内の等価直径を有するステンレス鋼繊維が用いられる。繊維の等価直径とは、その繊維の断面と同じ表面積を有する仮想円の直径として理解されるべきである。

好ましくは、ＡＩＳＩ３０２、ＡＩＳＩ３１６、またはＡＩＳＩ３１６Ｌ、またはＡＩＳＩ４３０のようなＡＩＳＩ３００系列またはＡＩＳＩ４００系列から選択されるステンレス鋼合金が用いられる。あるいは、ステンレス鋼合金は、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金（例えば、登録商標ｆｅｃｒａｌｌｏｙ）、またはＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金である。比電気抵抗は、好ましくは５００から９００Ω・ｍｍ²／ｋｍの範囲内である。
好ましくは、ステンレス鋼繊維束または各単層の導電糸は、各々、断面当り１０００本未満のステンレス鋼繊維を有し、各導電糸の断面当りのステンレス鋼繊維の数は、好ましくは３０００本未満である。
束内のステンレス鋼フィラメントの数、および皮膜の金属合金の厚みに依存して、好ましくは０．１から４００Ω／ｍの範囲内、最も好ましくは４００Ω未満または１００Ω／ｍ未満、例えば８０Ω／ｍ未満の範囲内の線電気抵抗（Ω／ｍ）を有する本発明の導電糸が得られるとよい。線電気抵抗（Ω／ｍ）は、好ましくは０．１Ω／ｍよりも大きく、さらに０．２Ωよりも大きく、例えば、０．２Ω／ｍ、０．５Ω／ｍ、２Ω／ｍ、７Ω／ｍ、１４Ω／ｍである。

これに関連して、本発明に係る導電糸の糸重量当りの電気抵抗（Ω／ｇ）は、未被覆ステンレス鋼導電糸の繊度当り電気抵抗の２５％、さらに１０％まで低減させることができる。

いくつかの被覆技術を用いて、金属皮膜をステンレス鋼繊維束に施す。
最も好ましくは、金属皮膜は、電気化学被覆技術によって施される。しかし、浸漬、蒸着、またはプラズマ被覆技術を代替的に用いてもよい。
本発明に係る糸は、例えば、電気的に加熱可能な布製品または織物に電気抵抗糸を設けるのに用いられるとよい。

本発明に係る糸は、その柔軟性によって、重大な問題を生じることなく、織布、編組布、または編布にすることができる。
一方、金属層の厚みは大幅かつ容易に調整できるので、糸の電気抵抗を容易に変えることができる。

このような導電糸は、好ましくは、加熱可能な布地、衣服もしくは毛布などの布地用途に適用されたり、加熱可能な車両シートおよびシートカバーを提供するのに適用される。導電糸は、例えば、織布または編布などに、電流および／または電気信号を通すのにも用いることができる。

添付図面を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。

一例として、１２μｍの等価直径の２７５本のフィラメントを含んでなる単層ステンレス鋼繊維束がＣｕ層によって被覆される。ステンレス鋼フィラメントは、ＡＩＳＩ３１６Ｌから形成され、Ｚ方向においてｍ当り１００回のねじれが与えられる。このような糸は、２５０Ｔｅｘの繊度と、３０Ω／ｍの線電気抵抗と、１２０Ω／ｇの重量当りの抵抗を有している。

この単層ステンレス鋼繊維束は、Ｃｕ皮膜によって被覆され、ここでは、ｍ当り４８ｍｇのＣｕからなる６μｍの最大厚みを有する皮膜が電解被覆法によって設けられた。本発明に係る導電糸は、２９８Ｔｅｘの繊度と、わずかに４Ω／ｍの線電気抵抗を有している。本発明に係るこの導電糸は、１３．４Ω／ｇの重量当りの抵抗を有している。

本発明に係るこの導電糸１１の半径方向断面が図１に概略的に示されている。ステンレス鋼繊維１２は互いに撚られ、多数のフィラメント１３は導電糸から外に面する外皮面１４の一部を有している。銅皮膜１５は、この外に面する外皮面に設けられている。皮膜は最大厚み１６を有している。６μｍの平均最大厚みが測定された。

ステンレス鋼ＡＩＳＩＬ繊維は、９８３Ω・ｍｍ²／ｋｍの比電気抵抗を有し、銅皮膜は、１７Ω・ｍｍ²／ｋｍの比電気抵抗を有している。

本発明に係る代替的な導電糸の半径方向断面が図２に示されている。前述したような２本の導電糸２１（図１では符号１１で示されている）が互いに撚られ、本発明に係る２層の導電糸２２が提供される。約２Ω／ｍの線電気抵抗を有する本発明に係る導電糸が得られる。

本発明の他の代替的な実施形態の断面が図３に示されている。１２μｍの等価直径の２７５本のフィラメントを含んでなる２束のステンレス鋼繊維束が互いに撚られ、２層の導電糸が得られる。この２層の導電糸３１がＣｕ層３２によって被覆される。Ｃｕ層のみが、本発明に係る導電糸の外に面する、繊維３３の繊維外皮面に存在している。これらが、図２の実施形態との差であり、束から外に面するフィラメントの外皮面が被覆されている。

得られた糸は、加熱可能な布地として使用される織布または編布内の加熱素子（抵抗加熱）として用いることができ、これらは、例えば、自動車シートまたはそのようなシートを覆うのに使用される布地を加熱する。

本発明に係る導電糸の一実施形態の半径方向の断面を示す模式図である。 本発明に係る導電糸の別の実施形態の半径方向の断面を示す模式図である。 本発明に係る導電糸の更に別の実施形態の半径方向の断面を示す模式図である。

Claims (15)

1. 複数のステンレス鋼繊維を含んでなる導電糸において、前記複数のステンレス鋼繊維は金属皮膜によって被覆されており、この金属皮膜は、前記複数のステンレス鋼繊維のうち、前記導電糸の外側に位置するステンレス鋼繊維の外に面する外皮面にのみ存在するとともに、前記金属皮膜は、前記ステンレス鋼繊維が有する比ステンレス鋼電気抵抗よりも小さい比金属皮膜電気抵抗を有する金属材料からなることを特徴とする導電糸。
2. 前記導電糸の全重量に対する前記金属皮膜の重量比が５０重量％未満である請求項１に記載の導電糸。
3. 前記導電糸の全重量に対する前記金属皮膜の重量比が１重量％よりも大きい請求項１または２に記載の導電糸。
4. 前記金属皮膜が８μｍ未満の最大厚みを有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の導電糸。
5. 前記金属皮膜が０．０１μｍよりも大きい最大厚みを有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の導電糸。
6. 前記ステンレス鋼繊維が０．５から５０μｍの範囲の等価直径を有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の導電糸。
7. 前記金属皮膜が、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｐｔ、Ｃｕ合金、Ａｌ合金、Ａｇ合金、Ａｕ合金、Ｎｉ合金、Ｔｉ合金、Ｗ合金、Ｚｎ合金、Ｃｒ合金、Ｓｎ合金、Ｐｔ合金およびこれらの組合せからなる群から選択される元素からなる請求項１〜６のいずれか１項に記載の導電糸。
8. 前記金属皮膜がＣｕまたはＣｕ合金からなる請求項７に記載の導電糸。
9. 前記導電糸が、前記導電糸の断面当り３０００本未満のステンレス鋼繊維を含んでなる請求項１〜８のいずれか１項に記載の導電糸。
10. 前記導電糸の前記線電気抵抗が４００Ω／ｍ未満である請求項１〜９のいずれか１項に記載の導電糸。
11. 前記ステンレス鋼繊維がステンレス鋼フィラメントである請求項１〜１０のいずれか１項に記載の導電糸。
12. 前記ステンレス鋼繊維がステンレス鋼ステープル繊維である請求項１〜１０のいずれか１項に記載の導電糸。
13. 加熱可能な布地への請求項１〜１２のいずれか１項に記載の導電糸の使用。
14. 加熱可能な車両シートまたはシートカバーを提供するための請求項１〜１２のいずれか１項に記載の導電糸の使用。
15. 電流または電気信号を通すための請求項１〜１２のいずれか１項に記載の導電糸の使用。

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