JP4773952B2 - 電気的伝導性弾性複合糸、それを製造する方法、及びそれを含む物品 - Google Patents

電気的伝導性弾性複合糸、それを製造する方法、及びそれを含む物品 Download PDF

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Description

本発明は、伝導性金属繊維を含む弾性糸、それを製造する方法、及びそのような糸を含む伸びる織物、衣服、並びにその他の物品に関する。
織物糸に金属ワイヤを含ませ、また電流を通し、帯電防止機能を果たす目的で、または電界から遮蔽するために、糸に金属表面被覆を含ませることが知られている。そのような電気的伝導性複合糸により、織物、衣服および衣料品を製造している。
伝導性織物糸の基礎を単に金属繊維または複合糸に置くことが実際的ではないと信じられ、その金属繊維の糸は、応力を印加される部材であることが要求される。これは、電気的伝導性織物糸にこれまで使用された細い金属ワイヤのもろさと、特に不十分な弾性による。
織物に使用される金属ワイヤ繊維の供給元は、「NV Bekaert SA」、コルトリーク(Kortrijk)、ベルギー、「Elektro-Feindraht AG」、エショルツマット(Escholzmatt)、スイス、及び「New England Wire Technologies Corporation」、リスボン、ニューハンプシャーを含むが、これに限定されない。図1ａに示すように、そのようなワイヤ10は、0.02mm〜0.35mmの範囲の直径を持ち、1〜2マイクロオーム・センチメーターの範囲の電気抵抗を持つ導体30を取り巻く絶縁ポリマー材料の外側被覆20を有する。一般に、これらの金属繊維は、低い破断力と、比較的小さな伸びを示す。図2に示すように、これらの金属繊維は、260〜320N/mm２の範囲の破断強さと、約10〜20％の破断時の伸びを有する。しかしながら、これらのワイヤは、弾性的な回復を実質的に何も示さない。これに対して、多くの弾性的合成ポリマーで構成される織物糸は、それらの応力を印加されていない試料片の長さの少なくとも125％に伸び、その応力が無くなったときのこの伸びの50％より多く回復する。
米国特許第3,288,175号(Valko)は、非金属及び金属繊維を含む電気的伝導性弾性複合糸を開示する。この複合伝導性糸において使用された非金属繊維は、ナイロン、ポリエステル、コットン、ウール、アクリル、及びポリオレフィンのような織物繊維である。これらの織物繊維は、本来備わっている弾性を有さず、何の「伸びと回復」力も与えない。この参考例の複合糸は電気的伝導性糸であるが、それらから作られた織物材料は、伸びの可能性を有する織物材料を提供することができない。
同様に、米国特許第5,288,544号(Mallen他)は、少ない量の伝導性繊維を含む電気的伝導性織物を開示する。この参考例は、0.5重量％〜2重量％からなるステンレス鋼、銅、プラチナ、金、銀、及び炭素繊維を含む伝導性繊維を開示する。この特許は、実例によって、炭素繊維、繊維状にされたポリエステル(ステイプル繊維)、及びその糸の1重量％であるスチール繊維糸で包まれた、ポリエステルの連続的な繊維を含む、織られた織物タオルを開示する。そのような糸によって作られた織物は、タオル、シーツ、病院のガウン及びその他同種類のものに明らかに十分な帯電防止特性を有するかもしれないが、それらは本来備わっている弾性的な伸び及び回復特性を有するようには見えない。
2002年12月19日に公開された、米国特許出願2002/0189839A1(Wagner他)は、衣料品、服飾品、ソフトな装身具、装飾品及びその他同種類のものへ含ませるのに適した、電流を供給するケーブルを開示する。この出願は、織られた及び編まれた構造の通常の平坦な織物構造に基礎を置かれた織物で構成された物品において、電流を通し、または電気信号を伝える導体を開示する。この出願に開示された電気ケーブルは、少なくとも1つの電気的伝導性要素と少なくとも1つの電気的絶縁要素を含む「繊維状構造」を含む。どの実施態様も、弾性的に伸び、回復する特性を提供するようには見えない。なぜならそのケーブルが伸びかつ伸びから回復することができないことが考えられたタイプの利用は、このタイプのケーブルが適合する衣服の利用のタイプの厳しい制約となるからである。
米国特許第3,288,175号 米国特許第5,288,544号 米国特許出願2002/0189839A1
伸び及び回復は、電流を伝導し、帯電防止利用において機能し、または電界遮蔽も供給し得る糸、織物、または衣服の特に望ましい特性である。伸び及び回復特性、すなわち「弾性」は、バイアス力の方向に(加えられた引き伸ばし応力の方向に)伸び、その加えられた引き伸ばし応力が緩められたときに、実質的に永久的変形無しに、実質的にそのもとの長さと形に戻る、糸または織物の能力である。織物技術においては、織物試料片(例えば糸または繊維)に加えられた応力を、その試料片の単位断面積当たりの力、またはその伸ばされない試料片の単位線密度当たりの力によって表すのが普通である。その試料片の、結果として生じる変形(引き伸ばし)は、その元の試料片の長さの比またはパーセンテージによって表される。応力対変形のグラフによる表現は、織物技術においてよく知られた、応力−歪み曲線である。
繊維、糸または織物が、加えられた応力によって変形されている前の元の試料片に戻る度合は「弾性回復」と呼ばれる。織物材料の伸び及び回復試験において、試験試料片の弾性限界に注目することもまた重要である。弾性限界は、その試料片が永久的変形を示す上記応力負荷である。弾性繊維の利用できる引き伸ばし範囲は、初めから終わりまで永久的変形がない伸張の範囲である。糸の弾性限界は、応力を含む変形が取り去られた後、その元の試験試料片の長さが上回ったときに達する。概して、それぞれの繊維及び多繊維糸は、加えられた応力の方向に伸びる(変形する)。この引き伸ばしは、所定の負荷または応力で計られる。加えて、繊維または糸試料片の破断時の引き伸ばしに注目することが有用である。この破断引き伸ばしは、その試料片が、その試料片の繊維または多繊維糸の最後の構成要素を破断させる、加えられた応力によって変形された元の試料片の長さの比である。一般的に、引っ張られた長さは、糸がその緩められた単位長さから伸ばされた回数と同じである引っ張り比率によって与えられる。
人体における生理学上の機能をモニターするために意図された衣服に用いられる織物に付けられた伝導性ワイヤを有する弾性織物は、米国特許第6,341,504(Istook)に開示されている。この特許は、長さ方向に伸長可能な弾性材料の伸ばされたバンドであって、その弾性織物バンドの中または上に組み込まれた少なくとも1つの伝導性ワイヤを有するバンドを開示する。弾性織物バンドにおける伝導性ワイヤは、例えば正弦形状のような定められた曲線形状に形成されている。この特許の弾性伝導性バンドは、伸びることが可能で、その伝導性ワイヤの曲率を変えることが可能である。その結果、そのワイヤの電気的インダクタンスが変化する。この特性変化は、そのような伝導性弾性バンドを含む衣服の着用者の生理学上の機能における変化を測定するために用いられる。弾性バンドは部分的に、弾性材料、望ましくはスパンデックスを用いて形成される。デュポン・テキスタイル・アンド・インテリアズ会社(DuPont Textiles and Interiors, Inc.)、ウィルミントン、デラウェアによって登録商標「LYCRA」のもとに販売されるスパンデックス材料の繊維は、望ましい弾性材料として開示されている。その伝導性弾性バンドを形成する従来の織物手段が開示され、これらは縦糸編み、横糸編み、製織、編組、または不織構造を含む。金属繊維及びスパンデックス繊維に加えて他の織物繊維は、伝導性弾性バンドに含まれ、これらはナイロン及びポリエステルを含む他の繊維を含む。
その複合織物バンドのスパンデックス構成要素によって作られた伸び及び回復特性を有する弾性伝導性織物が開示されているが、これらの伝導性織物バンドは、定められた生理学上の機能をモニターするために用いられる織物構造または衣服の要素を分離するように意図されている。そのような弾性伝導性バンドは生理学的機能のモニター技術を促進させたかもしれないが、それらは衣服または織物構造とは別の用途のためには満足されていない。
前述の点から見て、編まれ、織られ、または不織の織物を生産する従来の織物方法を用いて処理し得る弾性回復特性を持つ伝導性織物糸を供給することが望ましいと信じられている。さらに、そのような弾性伝導性糸から実質的に全体が構成される織物及び衣服の必要性がまだあると信じられている。弾性伝導性糸から実質的に全体が構成される織物及び衣服は、その全体の構造に、どの形、どの形の本体、または弾性の要求にも適合させる伸び及び回復特性を供給する。
本発明は、緩められた単位長さLと、引っ張られた(N×L)の長さを有する弾性部材を構成する電気的伝導性弾性複合糸を提供する。その弾性部材自体は、弾性伸び及び回復特性を持つ1またはそれ以上の繊維を含む。その弾性部材は、少なくとも1つだが、好ましくは2またはそれ以上の複数の伝導性被覆繊維で取り巻かれている。伝導性被覆繊維のそれぞれは、その複合糸に印加された伸ばし応力の実質的にすべてがその弾性部材によって支えられるように、その弾性部材の引っ張られた長さよりも長い長さを有する。数Nの値は、約1.0〜約8.0の範囲であり、より好ましくは、約1.2〜約5.0の範囲である。
伝導性被覆繊維のそれぞれは、様々な形態を取ることができる。伝導性被覆繊維は、その上の絶縁被覆を有する金属ワイヤを含む金属ワイヤの形態を取ることができる。あるいは、伝導性被覆繊維は、その上に金属ワイヤを有する非伝導性、非弾性、合成ポリマー糸の形態を取ることができる。様々な形態のどの組み合わせも、複数の伝導性被覆繊維を有する複合糸に共に用いることができる。
伝導性被覆繊維はそれぞれ、弾性部材のそれぞれ緩められた(応力のない)単位長さ(L)につき、伝導性被覆繊維が少なくとも1〜約10,000回存在するように、弾性部材の回りに巻き付けられている。あるいは、伝導性被覆繊維は、弾性部材のそれぞれ緩められた単位長さ(L)につき、伝導性被覆繊維による少なくとも1の曲がりくねった被覆が存在するように、弾性部材の回りに曲がりくねって配置させることができる。
複合糸はさらに、弾性部材を取り巻く1またはそれ以上の非弾性合成ポリマー糸を含むことができる。それぞれの非弾性合成ポリマー繊維糸は、複合糸に印加された引き伸ばし応力の一部が非弾性合成ポリマー糸によって支えられるように、伝導性被覆繊維の長さよりも短い総計の長さを有する。好ましくは、それぞれの非弾性合成ポリマー繊維糸の総計の長さは、弾性部材の引っ張られた長さ(N×L)よりも長いか、または同じである。
1またはそれ以上の非弾性合成ポリマー糸は、弾性部材のそれぞれ緩められた(応力のない)単位長さ(L)につき、非弾性合成ポリマー糸が少なくとも1〜約10,000回存在するように、弾性部材(及び伝導性被覆繊維)の回りに巻き付けることができる。あるいは、非弾性合成ポリマー糸は、弾性部材のそれぞれ緩められた単位長さ(L)につき、非弾性合成ポリマー糸による少なくとも1の曲がりくねった被覆が存在するように、弾性部材の回りに曲がりくねって配置させることができる。
本発明の複合糸は、約10％〜約800％の利用可能な引き伸ばし範囲を有し、それは伝導性被覆繊維の破断引き伸ばしよりも大きく、弾性部材の弾性限界よりも小さく、破断長さは伝導性被覆繊維の破断長さよりも長い。
本発明はまた、電気的伝導性弾性複合糸の様々な形成方法にも向けられている。
最初の方法は、複合糸の内部に用いられた弾性部材を、その引っ張られた長さに引っ張り、1またはそれ以上の伝導性被覆繊維のそれぞれを弾性部材の引っ張られた長さと実質的に平行でかつ接触して置き、その後、弾性部材を緩ませ、それによって弾性部材と伝導性被覆繊維をからませる工程を含む。もし電気的伝導性弾性複合糸が1またはそれ以上の非弾性合成ポリマー糸を含むなら、そのような非弾性合成ポリマー糸は、弾性部材の引っ張られた長さと実質的に平行でかつ接触して置かれ、その後、その弾性部材は緩められ、それによって非弾性合成ポリマー糸が弾性部材及び伝導性被覆繊維にからめられる。
他の代わりの方法に従って、伝導性被覆繊維のそれぞれ及び非弾性合成ポリマー糸のそれぞれは(もし同じものが供給されるなら)、引っ張られた弾性部材の回りにより合わせるか、方法の他の実施態様に従って、引っ張られた弾性部材の回りに巻き付けられる。その後、それぞれの例において、弾性部材は緩められる。
しかし、本発明に従う電気的伝導性弾性複合糸を形成する他の代わりの方法は、空気噴流を介して弾性部材を送り、その空気噴流の間に、弾性部材を伝導性被覆繊維のそれぞれ及び非弾性合成ポリマー糸のそれぞれ(もし同じものが供給されるなら)で被覆する工程を有する。その後、弾性部材は緩められる。
本発明の意図の中に、本発明の電気的伝導性弾性複合糸から実質的に全体が構成された、編まれ、織られ、または不織の織物を提供することもある。そのような織物は、着用できる衣服または他の織物物品に実質的に用いることができる。
本発明は、この出願の一部を構成する以下の添付の図面に関してなされた次の詳細な説明から、より十分に理解されるだろう。
図1ａは従来技術のポリマーの電気的絶縁外側被覆を持つ電気的伝導性金属ワイヤの走査電子顕微鏡写真(SEM)を描写したものであり、また図1ｂは破断するまで応力によって伸ばされた後の図1ａの電気的伝導性金属ワイヤの走査電子顕微鏡写真(SEM)を描写したものである。
図2はそれぞれの電気的伝導性ワイヤが異なる直径を有する、従来技術の3つの電気的伝導性ワイヤの応力−歪み曲線である。
図3ａは緩められた状態における本発明の実施例1に従う電気的伝導性弾性複合糸の走査電子顕微鏡写真(SEM)を描写したものであり、また図3ｂは伸ばされた状態における図3ａの電気的伝導性弾性複合糸の走査電子顕微鏡写真(SEM)を描写したものである。
図3ｃは緩められた状態における本発明の実施例2に従う電気的伝導性弾性複合糸の走査電子顕微鏡写真(SEM)を描写したものであり、また図3ｄは伸ばされた状態における図3ｃの電気的伝導性弾性複合糸の走査電子顕微鏡写真(SEM)を描写したものである。
図4は試験方法1を用いて測定された本発明の実施例1の電気的伝導性弾性複合糸の応力−歪み曲線、また図5は試験方法2を用いて測定された本発明の実施例1の電気的伝導性弾性複合糸の応力−歪み曲線であり、図4及び図5の双方とも、比較のため、金属ワイヤだけの応力−歪み曲線である。
図6は試験方法1を用いて測定された本発明の実施例2の電気的伝導性弾性複合糸の応力−歪み曲線であり、比較のため、金属ワイヤだけの応力−歪み曲線である。
図7ａは緩められた状態における本発明の実施例3に従う電気的伝導性弾性複合糸(70)の走査電子顕微鏡写真(SEM)を描写したものであり、また図7ｂは伸ばされた状態における図7ａの電気的伝導性弾性複合糸の走査電子顕微鏡写真(SEM)を描写したものである。
図7ｃは緩められた状態における本発明の実施例4に従う電気的伝導性弾性複合糸(70)の走査電子顕微鏡写真(SEM)を描写したものであり、また図7ｄは伸ばされた状態における図7ｃの電気的伝導性弾性複合糸の走査電子顕微鏡写真(SEM)を描写したものである。
図8は試験方法1を用いて測定された本発明の実施例3の電気的伝導性複合糸の応力−歪み曲線であり、比較のため、金属ワイヤだけの応力−歪み曲線である。
図9は試験方法1を用いて測定された本発明の実施例4の電気的伝導性複合糸の応力−歪み曲線であり、比較のため、金属ワイヤだけの応力−歪み曲線である。
図10ａは緩められた状態における本発明の実施例5に従う電気的伝導性弾性複合糸(90)の走査電子顕微鏡写真(SEM)を描写したものであり、また図10ｂは伸ばされた状態における図10ａの糸(90)の走査電子顕微鏡写真(SEM)を描写したものである。
図11は試験方法1を用いて測定された実施例5の電気的伝導性複合糸の応力−歪み曲線であり、比較のため、金属ワイヤだけの応力−歪み曲線である。
図12ａは織物が緩められた状態における本発明の実施例6に従う電気的伝導性弾性複合糸から作られた織物の走査電子顕微鏡写真(SEM)を描写したものであり、また図12ｂは織物が伸ばされた状態における同じ複合糸から作られた織物の走査電子顕微鏡写真(SEM)を描写したものである。
図13ａは織物が緩められた状態における本発明の実施例7の電気的伝導性弾性複合糸から作られた織物の走査電子顕微鏡写真(SEM)を描写したものであり、また図13ｂは伸ばされた状態における同じ織物の走査電子顕微鏡写真(SEM)を描写したものである。
図14は伝導性繊維で曲がりくねって巻き付けられた弾性部材を概略的に描写したものである。
本発明に従って、金属ワイヤがポリマーの被覆により絶縁されているかどうかにかかわりなく、金属ワイヤを含む電気的伝導性弾性複合糸を製造することができることが判る。本発明による電気的伝導性弾性複合糸は、少なくとも1の伝導性被覆繊維によって取り巻かれた弾性部材(すなわち、「弾性芯」)を含む。弾性部材は、予め設定された緩められた単位長さLと、予め設定された引っ張られた(N×L)の長さを有し、Nは好ましくは、その弾性部材に適用される圧下率(draft)を表す約1.0〜約8.0の範囲の数である。
伝導性被覆繊維は、複合糸に印加された引き伸ばし応力のすべてが実質的に弾性部材によって支えられるように、前記弾性部材の引っ張られた長さよりも長い長さを有する。
弾性の複合糸は、弾性部材と伝導性被覆繊維を取り巻く、任意の応力を支える部材をさらに含むことができる。耐応力部材は、好ましくは、1またはそれ以上の非弾性合成ポリマー糸から製造される。耐応力部材の長さは、複合糸に印加された引き伸ばし応力の一部が耐応力部材によって支えられるように、伝導性被覆繊維の長さよりも短い。
弾性部材
弾性部材は、デュポン・テキスタイルズ・アンド・インテリアズ(ウィルミントン、デラウェア、米国、19880)によって登録商標「LYCRA」のもとに販売されるスパンデックス材料のような、弾性糸の1または複数(すなわち、2またはそれ以上)の繊維を用いて提供することができる。
弾性部材の引っ張られた長さ(N×L)は、弾性部材が伸ばされ、その緩められた(応力のない)単位長さLの5パーセント(5％)以内に戻ることができる長さに定義される。より一般的には、弾性部材に適用される圧下率Nは、弾性部材を構成し、被覆及び織物プロセスに用いられるポリマーの化学的及び物理的特性による。スパンデックス糸から作られる弾性部材のための被覆プロセスにおいて、典型的な圧下率は、1.0〜8.0の間であり、最も好ましくは、約1.2〜約5.0である。
その代わりに、合成2種系多繊維織物糸もまた、弾性部材の製造に用いることができる。合成2種系繊維及び成分ポリマーは熱可塑性であり、より好ましくは合成2種系繊維は溶融紡糸、及び最も好ましくは成分ポリマーはポリアミド及びポリエステルからなるグループから選ばれる。
ポリアミド2種系多繊維織物糸の好ましいクラスは、自己ちぢれ性、また「自己縮絨性」と呼ばれる、それらのナイロン2種系糸である。これらの2種系糸は、第1の比粘度を有するナイロン66ポリマーまたはコポリアミドの成分、及び第2の比粘度を有するナイロン66ポリマーまたはコポリアミドの成分からなり、ポリマーまたはコポリアミドの両方の成分は、それぞれの繊維の断面において見られるように、共存関係にある。デュポン・テキスタイルズ・アンド・インテリアズによって登録商標「TACTEL T-800ＴＭ」のもとに販売される糸のような、自己ちぢれ性ナイロン糸は、特に有用な2種系弾性糸である。
好ましいポリエステル成分ポリマーは、ポリエチレン テレフタレート、ポリトリメチレン テレフタレート、及びポリテトラブチレン テレフタレートを含む。より好ましいポリエステル2種系繊維は、PETポリマーの成分及びPTTポリマーの成分からなり、その繊維の両方の成分は、それぞれの繊維の断面に見られるように共存の関係にある。この記述に合う特に有利な繊維糸は、デュポン・テキスタイルズ・アンド・インテリアズによって商標「T-400ＴＭ」次世代ファイバーのもとに販売される糸である。これらの2種系糸からの弾性部材の被覆プロセスは、スパンデックスよりも圧下率が小さい用途を含む。
典型的には、両方のポリアミドまたはポリエステル2種系多繊維織物糸のための圧下率は、1.0と5.0の間である。
伝導性被覆繊維
その最も基本的な形態では、伝導性被覆繊維は、1または複数(すなわち、2またはそれ以上)の金属ワイヤの糸からなる。これらのワイヤは、適した電気的に非導電製のポリマー、例えば、ナイロン、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、及び同様なもので、非絶縁または絶縁することができる。適した非絶縁または絶縁されたワイヤ(0.02mm〜0.35mmのオーダーの直径を持つ)は、利用可能な形態であるが、「NV Bekaert SA」、コルトリーク(Kortrijk)、ベルギー、「Elektro-Feindraht AG」、エショルツマット(Escholzmatt)、スイス、及びニューイングランド・ワイヤ・テクノロジー会社(New England Wire Technologies Corporation)、リスボン、ニューハンプシャーに限定されない。金属ワイヤは、銅、銀メッキされた銅、アルミニウム、またはステンレス鋼のような、金属または金属合金から作ることができる。
代わりの形態では、伝導性被覆繊維は、その上に1またはそれ以上の金属ワイヤまたは電気的伝導性被覆を有する合成ポリマー糸、伝導性芯部分を有する被覆またはポリマー添加物または鞘／芯構造からなる。そのような適した糸は、登録商標「X-static」糸のもとで「Laird Sauquoit Technologies, Inc」(300 パームストリート、スクラントン、ペンシルベニア、18505)から入手できるX-staticである。X-static糸の1つの適した形態は、電気的伝導性の銀で電気メッキされた、製品IDが70-XS-34X2 TEX 5Zとしてデュポン・テキスタイルズ・アンド・インテリアズ会社、ウィルミントン、デラウェアから入手できる、70デニール(77 dtex)の34繊維織りナイロンに基礎を置かれる。他の適した伝導性糸は、「E. I. DuPont de Nemours, Inc.」、ウィルミントン、デラウェアから「ARACON」として知られる、金属で被覆されたKEVLAR糸である。伝導性被覆繊維として供給し得る、他の伝導性ファイバーは、例えばE. Smelaへの米国特許番号6,360,315B1に見られる、その技術において知られるポリピロール及びポリアニリンでコートされた繊維を含む。伝導性被覆糸の形態の組合せは、出願により有用であり、発明の範囲内にある。
適した合成ポリマー非伝導性糸は、連続繊維ナイロン糸(例えば一般にN66、N6、N610、N612、N7、N9として呼ばれる合成ナイロンポリマーからの)、連続繊維ポリエステル糸(例えば一般にPET、3GT、4GT、2GN、3GN、4GNとして呼ばれる合成ポリエステルポリマーからの)、ステープルナイロン糸、またはステープルポリエステル糸から選ばれる。そのような複合伝導性糸は、複合糸、そのような合撚、紡績、または加工糸を製造するための従来の糸紡績技術により製造することができる。
どんな形態が選択されても、弾性部材を取り巻く伝導性被覆繊維の長さは、弾性部材の弾性限界により決定される。このように、弾性部材の緩められた単位長さLを取り巻く伝導性被覆繊維は、A(N×L)によって与えられる総計の単位長さを有し、Aは1よりも大きい、ある現実の数であり、Nは約1.0〜約8.0の範囲の数である。このように伝導性被覆繊維は、弾性部材の引っ張られた長さよりも長い長さを有する。
伝導性被覆繊維の代わりの形態は、合成ポリマー糸を金属ワイヤの複合的な折り返しによって取り巻くことにより作ることができる。
任意の耐応力部材
本発明の電気的伝導性弾性複合糸の任意の耐応力部材は、非伝導性非弾性合成ポリマーファイバー、またはコットン、ウール、シルク及びリンネルのような天然の織物ファイバーから作ることができる。これらの合成ポリマーファイバーは、多繊維フラット糸、不完全に向きが揃えられた糸、加工糸、ナイロン、ポリエステル、または繊維糸混合物から選ばれた2種系糸から選択された連続的繊維またはステープル糸とすることができる。
もし利用するなら、弾性部材を取り巻く耐応力部材は、B(N×L)の総計の単位長さを有するように選ばれ、Bは1より大きい、ある現実の数である。数A及びBの選択は、伝導性被覆繊維とどの耐応力部材の関係する長さを決定する。例えばA＞Bの場合、伝導性被覆繊維は圧力を加えられず、またはその破断引き伸ばし近くに著しく伸ばされることが保証される。さらに、そのようなAとBの選択は、耐応力部材が複合糸の耐部材となり、弾性部材の弾性限界において拡張負荷の実質的にすべての引き伸ばし応力を支えるであろうことが保証される。このように、耐応力部材は、複合糸に印加された引き伸ばし応力の一部がその耐応力部材によって支えられるように、伝導性被覆繊維の長さよりも短い総計の長さを有する。耐応力部材の長さは、弾性部材の引っ張られた長さ(N×L)より長いか、同じであるべきである。
耐応力部材は、ナイロンが好ましい。ナイロン6、ナイロン66、ナイロン46、ナイロン7、ナイロン9、ナイロン10、ナイロン11、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン12及び混合物並びにそれらのコポリアミドのような、合成ポリアミドポリマー成分からなるナイロン糸が好ましい。コポリアミドの場合は、40モルパーセントまでのポリアジパミドを有するナイロン66を含むものが特に好ましく、脂肪族ジアミン成分は、それぞれの登録商標「DYTEKA」及び「DYTEK EP」のもとで、「E. I. Du Pont de Nemours, and Company, Inc.」、ウィルミントン、デラウェア、米国、19880から入手可能なジアミンのグループから選ばれる。
ナイロンから耐応力部材を作ることは、織物のナイロン糸及びスパンデックス糸で覆われた伝統的なナイロンの着色のための、従来の染料とプロセスを用いて複合糸を染色可能にする。
耐応力部材がポリエステルの場合、好ましいポリエステルは、ポリエチレン テレフタレート(2GT、a.k.a. PET)、ポリトリメチレン テレフタレート(3GT、a.k.a. PTT)またはポリテトラブチレン テレフタレート(4GT)のいずれかである。ポリエステル多繊維糸から耐応力部材を作ることも、伝統的な織物プロセスにおいて染色と取り扱いを容易にすることを可能にする。
伝導性被覆繊維及び任意の耐応力部材は、その軸に沿って実質的にらせん型に弾性部材を取り巻く。
その軸に沿って実質的にらせん状に弾性部材を取り巻く伝導性被覆繊維及び任意の耐応力部材
伝導性被覆繊維及び耐応力部材(もし用いるなら)の相関的な量は、伸び、そしてその伸ばさない(すなわち、伸びによって変形しない)長さに実質的に戻る弾性部材の能力及び伝導性被覆繊維の電気的特性によって選ばれる。ここに用いられたように、「変形しない」は、弾性部材が、その緩められた(応力のない)単位長さLの約±5パーセント(％)以内に戻ることを意味する。
弾性繊維を伝導性繊維及び任意の耐応力部材糸で一重被覆、二重被覆、空気噴流被覆、絡ませ、より合わせ、または包むための伝統的な織物プロセスのどれも、本発明による電気的伝導性弾性複合糸を作るのに適することがわかった。
ほとんどの場合、弾性部材が伝導性被覆繊維及び任意の耐応力部材によって取り囲まれる順序は、弾性複合糸を得るためには重要ではない。この構造のこれらの電気的伝導性弾性複合糸の望ましい特徴は、それらの応力−歪み特性である。例えば、印加された引き伸ばし応力の元では、複合的な包み(典型的には1回(一重包み)から約10,000回)において弾性部材の回りに配置された複合糸の伝導性被覆繊維は、外部応力による歪み内で自由に引き伸ばすことができる。
同様に、耐応力部材は、再び、典型的には1回(一重包み)から約10,000回の複合的な包みにおいて弾性部材の回りに配置されたとき、自由に引き伸ばすことができる。もし複合糸が弾性部材の破断限度近くまで伸びた場合、耐応力部材は、負荷の割当てを負うために利用でき、弾性部材及び伝導性被覆繊維を破断から効果的に守る。「負荷の割当て」という言葉はここでは、負荷の1〜99パーセント、より好ましくは負荷の10％〜80％、最も好ましくは25％〜50％のどの量も意味するために用いられる。
弾性部材を、伝導性被覆繊維及び任意の耐応力部材によって任意に曲がりくねって包むことができる。コイル状に曲がりくねった包みは、図14に概略的に表わされ、弾性部材(40)、例えば「LYCRA」糸は、曲がりくねり周期(P)によって包みが特徴付けられるように、伝導性被覆繊維(10)、例えば金属ワイヤによって包まれる。
本発明の具体的な実施態様及び手順は、以下の実施例によってさらに説明される。
試験方法
ファイバー及び糸の応力−歪み特性の測定
ファイバー及び糸の応力−歪み特性は、破断点まで一定の伸び率でダイナモメータを用いて測定された。使われたダイナモメータは、インストロン会社(Instron Corp)、100ロイヤルストリート、カントン、マサチューセッツ、02021 米国によって作られたものである。
試料は、22℃±1度で相対湿度が60％±5％の状態に調節された。試験は、5cmの基準長さ及び50cm/minのクロスヘッド速度で行なわれた。金属ワイヤとむき出しの弾性糸のために、約20cmを測る糸がボビンから取り去られ、空調された実験室内で少なくとも16時間ベルベット板の上で緩められた。この糸の試料は、張力もたるみも与えないdtex糸に一致する初荷重錘を有するジョーの中に置かれた。
本発明の伝導性複合糸のために、以下のような2つの異なる方法のもとに試験試料が用意された。
(方法1)むき出しのファイバー(緩められた状態)の場合において用意された試料
(方法2)ボビンから糸を直接取り出すことによって用意された試料
測定の間、電気的伝導性弾性複合糸の影響を受けていない位置決めを保証する(方法1と2の間の変形)のと同様に、電気的伝導性弾性複合糸とその成分の間の直接の比較を可能にする(方法1)、その2つの方法から結果が得られた。加えて、試験は、糸を緩められた長さに調整するさまざまなプレテンション負荷(予めの引っ張り負荷)のもとで行なわれた。この場合、予め印加された負荷の範囲をシミュレイトする：
(i)張力もたるみも与えないように電気的伝導性弾性複合糸の弾性成分のために適切なプレテンション；これらの結果は、電気的伝導性弾性複合糸のそれぞれの成分から得られる結果によって直接の比較においてあり得る。また、
(ii)編み、または織りプロセスの間に糸に印加される引っ張り負荷；これらの結果は、この糸に基礎を置く、編まれた、または織られた織物の弾性性能の上の伝導性複合糸の影響と同様に、その糸の加工適性を示すものである。プレテンション負荷は、その糸の利用可能な引き伸ばしに影響を及ぼす(より高いプレテンション負荷でより短い利用可能な引き伸ばしが測定される)が、その糸の最後の強度ではないことが期待される。
織物の伸びの測定
伸縮織物の伸び及び回復は、伸張張力テストの一定の速度を達成するために汎用電気機械的試験及びデータ取得システムを用いて測定される。適した電気機械的試験及びデータ取得システムは、インストロン会社、100ロイヤルストリート、カントン、マサチューセッツ、02021 米国から入手可能である。
織物の伸び(stretch)及び織物の増大(変形)(growth)の2つの織物特性が、この器械を使って測定される。適用可能な織物の伸びは、0〜30ニュートンの間の特定の負荷によって引き起こされた伸びの量であり、毎分300mmの割合で伸ばされたときに、元の織物試料の長さにおけるパーセンテージの変化として表わされる。織物の変形は、適用可能な織物の伸びの80％で30分間保持し、その後、60分緩めておいた織物試料の回復しない長さである。適用可能な織物の伸びの80％が織物の伸びの35％より大きい場合には、この試験は35％の伸びに制限される。織物の変形は、元の長さのパーセンテージとして表わされる。
伸びの方向における織物の伸びまたは最大限の伸びは、3サイクルの試験手順を用いて測定される。測定された最大限の伸びは、30ニュートンの負荷で3番目の試験サイクルにおいて見られる最初の試料長さに対する試験試料の最大限の延長の率である。この3番目のサイクルの値は、織物試料の手による伸びに対応する。この試験は、上記参照した一般的で、この3サイクル試験のために特に整えられた電気機械的試験及びデータ取得システムを用いて行なわれた。
実施例
括弧に入った参照番号が、適切な図面に用いられた参照符号を参照する実施例の考察において示されている。
比較実施例
電気的に絶縁されたポリマー外側被覆を有する電気的伝導性ワイヤが、それらの応力及び歪み特性のために、電気的伝導性弾性複合糸の各成分を測定するためのダイナモメータ及び方法1を用いて考察された。「Elektro-Feindraht AG」、スイスから入手可能な3本のワイヤのサンプルが試験された。そのワイヤの金属部分は図1ａ、図1ｂに示される。第1のサンプルワイヤは、20マイクロメーター(μm)の通常の直径を持ち、第2のサンプルは30μm、第3のサンプルは40μmであった。これらの3つのサンプルの応力−歪み曲線は、試験方法1を用いて、図2に示される。これらの曲線は、細い金属ワイヤの典型である。これらのワイヤは、ワイヤの直径の増加に伴って増加する破断力に沿う全く高い率を示す。すべてのワイヤは、全く短い最後の長さによって特徴付けられる、それらの試験試料の長さの20％の伸びの前に破断する。明らかに、金属ワイヤが織られた織物及び衣服に用いられる場合、適用可能な伸びの厳しい限界が存在する。着用者の動きからの伸びを受ける衣服におけるそのようなワイヤは、そのワイヤの破断による明白な電気の伝導体となるだろう。
本発明の実施例1(図3ａ、3ｂ、4、5)
「LYCRA」スパンデックス糸から作られた44デシテックス(dtex)弾性芯材(40)は、標準のスパンデックス被覆プロセスを用いて、「Elektro-Feindraht AG」、スイスから得られた、直径20μmの絶縁された銀-銅金属ワイヤ(10)で被覆された。被覆は、I.C.B.T機械モデルG307でなされた。このプロセスの間、「LYCRA」スパンデックス糸は、3.2倍の値(すなわち、N＝3.2)に引っ張られ、1つは「Ｓ」、他は「Ｚ」方向へねじられ、電気的伝導性弾性複合糸(50)を製造するために、同じタイプの2本の金属ワイヤ(10)で被覆された。ワイヤ(10)は、最初の被覆のために1700回/メーター(引っ張られた「Lycra」スパンデックス糸のメーター当たりのワイヤの回数)(それぞれの緩められた単位長さLにつき5440回)で巻き付けられ、第2の被覆のために1450回/メーター(それぞれの緩められた単位長さLにつき4640回)で巻き付けられた。この複合糸のSEM写真は、緩められた状態(図3ａ)及び伸ばされた状態(図3ｂ)において示される。図4に示される応力−歪み曲線は、100ｍｇの印加されたプレテンション負荷で試験方法1を用いて比較実施例におけるように測定された電気的伝導性弾性複合糸(50)のためのものである。この電気的伝導性弾性複合糸(50)は、試験試料の長さより長い50％を越えた特別優れた伸びの動作を示し、それぞれ20μｍのワイヤよりも長い最後の長さを示す、それが破断する前の80％の範囲に伸びる。このプロセスは、たった7％の破断の伸びと、たった8cNの破断力を示す各金属ワイヤに比較して、80％の範囲における破断の伸びと30cNの範囲における破断力を示す、電気的伝導性弾性複合糸(50)の製造を許す。この電気的伝導性弾性複合糸(50)の応力−歪み曲線もまた、1グラムのより大きいプレテンション負荷を用いた試験方法2によって測定された。このプレテンションは、編みプロセスの間印加される張力に、より密接に一致する。これらの状態のもとでは、電気的伝導性弾性複合糸(50)の破断の伸びは、35％の範囲にある。この伸びは、糸(50)が織りプロセスにおいて取り扱いが容易であり、各金属ワイヤ糸に比較して伸びる織物を提供するであろうことを示す。この実施例の特徴的な応力−歪み曲線から見ることができるように、電気的伝導性弾性複合糸(50)の破断は、複合糸(50)の弾性部材が破断する前に、金属ワイヤの破断によって引き起こされる。
本発明の実施例2(図3ｃ、3ｄ、6)
本発明による電気的伝導性弾性複合糸(60)は、金属ワイヤ(10)が第1と第2の被覆としてそれぞれ2200回/メーター(それぞれの緩められた単位長さにつき7040回)及び1870回/メーター(それぞれの緩められた単位長さにつき5984回)巻き付けられた以外は、実施例1と同じ条件のもとで製造された。この電気的伝導性弾性複合糸(60)のSEM写真は、図3ｃ(緩められた状態)と図3ｄ(伸ばされた状態)に示される。これらの図は実施例1に比較して、金属ワイヤ(10)による弾性部材(40)のより高性能の被覆を明らかに示す。試験方法1と100mgの印加されたプレテンション負荷を用いた比較実施例におけるように測定された、この電気的伝導性弾性複合糸(60)の応力−歪み曲線は、図6に示される。この電気的伝導性弾性複合糸(60)は、類似する最後の長さであるが、実施例1の電気的伝導性弾性複合糸に比較して、より小さい適用可能な伸びを示す。このプロセスは、たった7％の破断の伸びと、たった8cNの破断力を示す各金属ワイヤ(10)に比較して、40％の範囲における破断の伸びと30cNの範囲における破断力を示す電気的伝導性複合糸の製造を許す。方法2のもとで試験されたが、1グラムのプレテンション負荷を用いた、同じ電気的伝導性複合糸が、織物プロセスの間、良い取り扱い性を示す同じ試験方法のもとで、実施例1の電気的伝導性複合糸と類似の動作を示した。
本発明の実施例1と2により示された結果は、各金属ワイヤに比較して、特別優れた伸び性能と大きな強さを有する、弾性部材の様々な被覆部分で、電気的伝導性弾性複合糸が2つの被覆プロセスによって製造可能であることを示す。
本発明の電気的伝導性弾性複合糸の構造における柔軟性は、そのような電気的伝導性弾性複合糸の電気的特性を役立たせる適用のために興味深く、また望ましい。例えば、着用可能なエレクトロニクスにおいて、電気的伝導性弾性複合糸の構造に変化を与えることによる応用の要求により、磁界を調整し、抑制することが可能である。
本発明の実施例3(図7a、7b、8)
本発明の実施例1と2において用いられたような「LYCRA」スパンデックス糸から作られた44デシテックス(dtex)弾性芯材(40)は、本発明の実施例1におけるのと同じ被覆プロセスを用いて、「Elektro-Feindraht AG」、スイスから得られた、ごくわずかの直径20μmの絶縁された銀-銅金属ワイヤ(10)と、「TACTEL」ナイロン(42)の22 dtex 7繊維 耐応力糸で被覆された。このプロセスの間、弾性部材は3.2倍の圧下率に引っ張られ、2200回/メーター(それぞれ緩められた単位長さLにつき7040回)のワイヤ(10)と、1870回/メーター(それぞれ緩められた単位長さLにつき5984回)の「TACTEL」ナイロン(42)で巻き付けられた。この電気的伝導性弾性複合糸(70)のSEM写真は、緩められた状態(図7a)と伸ばされた状態(図7b)において示されている。この写真から、そのようなプロセスが本発明の実施例1と2に比較して、伝導性被覆繊維(10)のための高性能の保護を供給できることが明らかである。
この特徴が、金属ワイヤのために絶縁層が求められ、または織りプロセスの間のワイヤ(10)の保護を供給する応用において望ましい。耐応力ナイロン糸(42)の混合も、ある美観を決定する。電気的伝導性複合糸(70)の手ざわりは、電気的伝導性弾性複合糸(70)の外側層を構成する耐応力ナイロン糸(42)によって主として決定される。これは衣服の全体的な美観と感触のために望ましい。図8に示される電気的伝導性複合糸(70)の応力−歪み曲線は、100mgの印加されたプレテンション負荷で試験方法1を用いる比較実施例におけるように測定された。この電気的伝導性弾性複合糸(70)は、20μmのワイヤのそれぞれ破断応力よりも小さい引き伸ばし力を用いて、80％を越えて容易に伸びる。この電気的伝導性弾性複合糸(70)は、比較実施例で試験されたどの金属ワイヤサンプルの適用可能な伸びと強度よりも意味深くも高い、120％の範囲の破断の伸びと120cNの範囲の最後の長さを示す。方法2と1グラムのプレテンション負荷のもとで試験された、この糸(70)は0-35％の伸びの範囲における軽い伸びを示し、これは、この糸で作られた衣服の弾性性能におけるこの糸の重大な貢献を示す。電気的伝導性弾性複合糸(70)における耐応力ナイロン糸(42)の混合は、電気的伝導性複合糸の伸びと同様の最後の強度がかなり増加するという結果になる。
本発明の実施例4(図7c、7d、9)
電気的伝導性弾性複合糸(80)は、次のことを除いて、本発明の実施例3と同じ条件のもとで製造された。すなわち、耐応力「Tactel」ナイロン糸(44)は、44dtex34フィラメント マイクロファイバーであった。第1の被覆は、ワイヤ(10)の1500回/メーター(それぞれ緩められた単位長さLにつき4800回)、第2の被覆は、引っ張られた弾性芯材(40)のナイロン ファイバー(44)の1280回/メーター(それぞれ緩められた単位長さLにつき4096回)であった。この電気的伝導性弾性複合糸(80)のSEM写真は、緩められた状態(図7c)及び伸ばされた状態(図7d)において示される。この電気的伝導性弾性複合糸(80)の本体は、マイクロファイバーの耐応力糸(44)の柔らかい美観を請け負う間、金属ワイヤ(10)の良好な保護を提供する。この糸(80)の応力−歪み曲線は、印加された100mgのプレテンション負荷で試験方法１を用いる比較実施例において測定されたように図９に示される。この電気的伝導性弾性複合糸(80)は、それぞれ20μmのワイヤの破断応力よりも小さい引き伸ばし力を用いて、80％を越えて容易に伸び、120％の範囲における破断の伸びと200cNの範囲の最後の強度を示し、それは比較実施例において試験されたどの金属ワイヤ サンプルの適用可能な伸びと強度よりも著しく大きい。方法2と1グラムのプレテンション負荷のもとで試験された、電気的伝導性弾性複合糸(80)は、0〜35％の伸びの範囲における軽い伸びを示す。そのような結果は、糸(80)から作られた衣服の弾性性能における重大な貢献を示す。本発明の実施例3に比較して、電気的伝導性弾性複合糸(80)における、より強い耐応力ナイロン ファイバー(44)の混合は、電気的伝導性弾性複合糸(80)の最後の強度のさらなる増進という結果となる。
本発明の実施例5(図10a、10b、11)
「LYCRA」スパンデックス糸で作られた44デシテックス(dtex)弾性部材(40)は、通例の空気噴流被覆プロセスによって耐応力44dtex34フィラメント「TACTEL」ナイロン マイクロファイバー(46)と金属ワイヤ(10)で被覆された。この被覆は、SSM(Scharer Schweiter
Mettler AG) 10位置 機械モデルDP2-C/Sで行われた。この電気的伝導性複合糸(90)のSEM写真は、緩められた状態(図10a)と伸ばされた状態(図10b)において示される。このプロセスの間、金属ワイヤ(10)は、その単繊維自然状態によるループを形成する。しかしながら、伸ばされた状態においては、金属ワイヤ(10)は、耐応力ナイロン ファイバー(46)によって完全に保護される。空気噴流被覆プロセスによって提供された構造は、この発明の実施例1-4の普通の被覆プロセスにおけるように、よく定義されてもいなければ、予め決められた幾何学上の方向にもない。この糸(90)の応力−歪み曲線は、印加された100mgのプレテンション負荷で試験方法1を用いて比較実施例において測定された図11に示される。この電気的伝導性弾性複合糸(90)は、それぞれ20μmのワイヤの破断応力よりも小さい引き伸ばし力を用いて200％を越えて容易に伸び、280％の範囲における破断の伸びと200cNの範囲の最後の強度を示す。この伸びは、比較実施例において試験されたどの金属ワイヤ サンプルの適用可能な伸びと強度よりも著しく高い。方法2と1グラムのプレテンション負荷のもとで試験された、電気的伝導性弾性複合糸(90)は、100％の伸びの範囲における軽い伸びを示す。これは、糸(90)の衣服の弾性性能における重大な貢献が期待されることを示す。空気噴流被覆による電気的伝導性弾性複合糸(90)における、耐応力ナイロン ファイバー(46)の混合は、複合糸(90)の最後の強度の著しい増進という結果となり、このことは2つの被覆プロセス(例えば本発明の実施例3と4)によって電気的伝導性弾性複合糸上になされた観察と類似する。さらに、空気噴流被覆プロセスは、実施例3と4における「LYCRA」弾性部材(40)の同じ圧下率を用いるプロセスと比較したときに、依然としてより大きな適用可能な伸びの範囲を考慮に入れることが観察される。この特徴は、そのような電気的伝導性弾性複合糸から作られた衣服における可能性のある弾性性能の範囲を増加させる。
本発明の実施例6(図12a、12b)
織物(100)は、本発明の実施例3で述べられた電気的伝導性弾性複合糸(70)を用いて製造された。織物(100)は、「Lonati 500 hosiery」マシーンで作られた編まれたチューブの形態にされた。この編みプロセスは、批評の編み状態のもとで糸(70)の編み能力の試験を可能にする。この電気的伝導性弾性複合糸(70)は、均一な編み織物(100)を何の破損も無く提供することを非常に良好に処理した。この織物(100)のSEM写真は、緩められた状態において図12aにおいて与えられ、伸ばされた状態において図12bに与えられる。
本発明の実施例7(図13a、13b)
織物(110)は、本発明の実施例4に記載された電気的伝導性弾性複合糸(80)を用いて製造された。織物(110)は、実施例6のように、「Lonati 500 hosiery」マシーンで再び作られた。その電気的伝導性弾性複合糸(80)は、均一な編み織物を何の破損も無く提供することを非常に良好に処理した。この織物(110)のSEM写真は、緩められた状態において図13aにおいて与えられ、伸ばされた状態において図13bに与えられる。
上記実施例は、説明だけの目的のために存在する。添付された特許請求の範囲の範囲内にある多数の他の実施例が当業者に対して明らかとなるであろう。
図1ａは従来技術のポリマーの電気的絶縁外側被覆を持つ電気的伝導性金属ワイヤの走査電子顕微鏡写真(SEM)を描写したものであり、また図1ｂは破断するまで応力によって伸ばされた後の図1ａの電気的伝導性金属ワイヤの走査電子顕微鏡写真(SEM)を描写したものである。 図2はそれぞれの電気的伝導性ワイヤが異なる直径を有する、従来技術の3つの電気的伝導性ワイヤの応力−歪み曲線である。 図3ａは緩められた状態における本発明の実施例1に従う電気的伝導性弾性複合糸の走査電子顕微鏡写真(SEM)を描写したものであり、また図3ｂは伸ばされた状態における図3ａの電気的伝導性弾性複合糸の走査電子顕微鏡写真(SEM)を描写したものであり、図3ｃは緩められた状態における本発明の実施例2に従う電気的伝導性弾性複合糸の走査電子顕微鏡写真(SEM)を描写したものであり、また図3ｄは伸ばされた状態における図3ｃの電気的伝導性弾性複合糸の走査電子顕微鏡写真(SEM)を描写したものである。 図4は試験方法1を用いて測定された本発明の実施例1の電気的伝導性弾性複合糸の応力−歪み曲線であり、比較のため、金属ワイヤだけの応力−歪み曲線である。 図5は試験方法2を用いて測定された本発明の実施例1の電気的伝導性弾性複合糸の応力−歪み曲線であり、比較のため、金属ワイヤだけの応力−歪み曲線である。 図6は試験方法1を用いて測定された本発明の実施例2の電気的伝導性弾性複合糸の応力−歪み曲線であり、比較のため、金属ワイヤだけの応力−歪み曲線である。 図7ａは緩められた状態における本発明の実施例3に従う電気的伝導性弾性複合糸(70)の走査電子顕微鏡写真(SEM)を描写したものであり、また図7ｂは伸ばされた状態における図7ａの電気的伝導性弾性複合糸の走査電子顕微鏡写真(SEM)を描写したものであり、図7ｃは緩められた状態における本発明の実施例4に従う電気的伝導性弾性複合糸(70)の走査電子顕微鏡写真(SEM)を描写したものであり、また図7ｄは伸ばされた状態における図7ｃの電気的伝導性弾性複合糸の走査電子顕微鏡写真(SEM)を描写したものである。 図8は試験方法1を用いて測定された本発明の実施例3の電気的伝導性複合糸の応力−歪み曲線であり、比較のため、金属ワイヤだけの応力−歪み曲線である。 図9は試験方法1を用いて測定された本発明の実施例4の電気的伝導性複合糸の応力−歪み曲線であり、比較のため、金属ワイヤだけの応力−歪み曲線である。 図10ａは緩められた状態における本発明の実施例5に従う電気的伝導性弾性複合糸(90)の走査電子顕微鏡写真(SEM)を描写したものであり、また図10ｂは伸ばされた状態における図10ａの糸(90)の走査電子顕微鏡写真(SEM)を描写したものである。 図11は試験方法1を用いて測定された実施例5の電気的伝導性複合糸の応力−歪み曲線であり、比較のため、金属ワイヤだけの応力−歪み曲線である。 図12ａは織物が緩められた状態における本発明の実施例6に従う電気的伝導性弾性複合糸から作られた織物の走査電子顕微鏡写真(SEM)を描写したものであり、また図12ｂは織物が伸ばされた状態における同じ複合糸から作られた織物の走査電子顕微鏡写真(SEM)を描写したものである。 図13ａは織物が緩められた状態における本発明の実施例7の電気的伝導性弾性複合糸から作られた織物の走査電子顕微鏡写真(SEM)を描写したものであり、また図13ｂは伸ばされた状態における同じ織物の走査電子顕微鏡写真(SEM)を描写したものである。 図14は伝導性繊維で曲がりくねって巻き付けられた弾性部材を概略的に描写したものである。

Claims (33)

  1. 緩められた単位長さLと、引っ張られた(N×L)の長さを有し、Nは1.2〜8.0の範囲にある少なくとも1の弾性部材と、
    前記引っ張られた長さよりも長い長さを有し、前記弾性部材を取り巻く少なくとも1の伝導性被覆繊維と、
    前記弾性部材を取り巻き、非伝導性非弾性である耐応力部材と、
    を含んでなる電気的伝導性弾性複合糸であって
    前記耐応力部材は、前記伝導性被覆繊維の長さより短く、前記弾性部材の引っ張られた長さ(N×L)より長いか、または同じである総計の長さを有し、
    前記複合糸に印加される伸び応力の一部または全部が前記耐応力部材によって支えられ、前記複合糸に印加される伸び応力の残りの部分が前記弾性部材によって支えられることを特徴とする電気的伝導性弾性複合糸。
  2. 前記Nが1.2〜5.0の範囲にあることを特徴とする請求項１記載の電気的伝導性弾性複合糸。
  3. 前記少なくとも1の伝導性被覆繊維が金属ワイヤであることを特徴とする請求項１記載の複合糸。
  4. 前記金属ワイヤは、その上に絶縁被覆を有する絶縁被覆金属ワイヤであることを特徴とする請求項３記載の複合糸。
  5. 前記弾性部材は、予め設定された弾性限界を有し、
    前記伝導性被覆繊維は、予め設定された破断伸びを有し、
    前記複合糸は、前記伝導性被覆繊維の破断伸びよりも大きく、前記弾性部材の弾性限界よりも小さい適用可能な伸び範囲を有することを特徴とする請求項１記載の複合糸。
  6. 前記弾性部材は、予め設定された弾性限界を有し、
    前記伝導性被覆繊維は、予め設定された破断伸びを有し、
    前記複合糸は、10％〜800％の伸び範囲を有することを特徴とする請求項１記載の複合糸。
  7. 前記伝導性被覆繊維は、予め設定された破断強度を有し、
    前記複合糸は、前記伝導性被覆繊維の破断強度よりも大きい破断強度を有することを特徴とする請求項１記載の複合糸。
  8. 少なくとも1の前記伝導性被覆繊維自体が、表面に金属ワイヤを有する非伝導性非弾性合成ポリマー糸からなることを特徴とする請求項１記載の複合糸。
  9. 少なくとも1の前記伝導性被覆繊維が、前記弾性部材のまわりに複数回巻き付けられ、
    前記弾性部材のそれぞれの緩められた単位長さ(L)につき、前記伝導性被覆繊維が少なくとも1〜10,000回存在することを特徴とする請求項１記載の複合糸。
  10. 少なくとも1の前記伝導性被覆繊維が、前記弾性部材のまわりに曲がりくねって配置され、前記弾性部材のそれぞれの緩められた単位長さ(L)につき、前記伝導性被覆繊維による少なくとも1周期の曲がりくねった被覆があることを特徴とする請求項１記載の複合糸。
  11. さらに前記弾性部材を取り巻く第2の伝導性被覆繊維を含み、前記第2の伝導性被覆繊維は、前記弾性部材の引っ張られた長さよりも長い長さを有することを特徴とする請求項１記載の複合糸。
  12. 前記第2の伝導性被覆繊維は、金属ワイヤであり、
    前記弾性部材及び前記伝導性被覆繊維の引っ張られた長さの回りに非弾性合成ポリマー糸が巻き付けられ、その後、前記弾性部材は緩められることを特徴とする請求項１１記載の複合糸。
  13. 前記第2の伝導性被覆繊維自体が、その上に金属ワイヤを有する非伝導性非弾性合成ポリマー糸を含むことを特徴とする請求項１１記載の複合糸。
  14. 前記第2の伝導性被覆繊維が前記弾性部材の回りに複数回巻き付けられ、その芯材のそれぞれの緩められた単位長さにつき、前記第2の伝導性被覆繊維が少なくとも1〜10,000回存在することを特徴とする請求項１１記載の複合糸。
  15. 前記第2の伝導性被覆繊維が前記弾性部材の回りに曲がりくねって配置され、
    前記弾性部材のそれぞれの緩められた単位長さ(L)につき、前記第2の伝導性被覆繊維による曲がりくねった被覆の少なくとも1周期が存在することを特徴とする請求項１１記載の複合糸。
  16. 緩められた長さの弾性部材、
    前記弾性部材を取り巻く少なくとも1の伝導性被覆繊維、
    前記弾性部材を取り巻き、非伝導性非弾性である耐応力部材を含む電気的伝導性弾性複合糸の製造方法であって、
    前記弾性部材を引っ張る工程と、
    前記弾性部材の引っ張られた長さにほぼ平行にかつ接するように伝導性被覆繊維を配置する工程と、
    その後、前記弾性部材を緩ませ、それによって前記弾性部材と前記伝導性被覆繊維をからませる工程と
    を含むことを特徴とする電気的伝導性弾性複合糸の製造方法。
  17. 前記電気的伝導性弾性複合糸は、さらに前記弾性部材を取り巻く第2の伝導性被覆繊維を含み、
    前記弾性部材の引っ張られた長さにほぼ平行にかつ接するように第2の伝導性被覆繊維を配置する工程と、
    その後、前記弾性部材を緩ませ、それによって前記弾性部材と第1の前記伝導性被覆繊維に前記第2の伝導性被覆繊維をからませる工程と
    を含むことを特徴とする請求項１６記載の電気的伝導性弾性複合糸の製造方法。
  18. 前記電気的伝導性弾性複合糸は、さらに前記弾性部材を取り巻く非弾性合成ポリマー糸を含み、
    前記弾性部材の引っ張られた長さにほぼ平行にかつ接するように非弾性合成ポリマー糸を配置する工程と、
    その後、前記弾性部材を緩ませ、それによって前記弾性部材と第1の前記伝導性被覆繊維に前記非弾性合成ポリマー糸をからませる工程と
    を含むことを特徴とする請求項１７記載の電気的伝導性弾性複合糸の製造方法。
  19. 前記電気的伝導性弾性複合糸は、さらに前記弾性部材を取り巻く第2の非弾性合成ポリマー糸を含み、
    前記弾性部材の引っ張られた長さにほぼ平行にかつ接するように第2の非弾性合成ポリマー糸を配置する工程と、
    その後、前記弾性部材を緩ませ、それによって前記弾性部材、前記伝導性被覆繊維及び第1の前記非弾性合成ポリマー糸に前記第2の非弾性合成ポリマー糸をからませる工程と
    を含むことを特徴とする請求項１８記載の電気的伝導性弾性複合糸の製造方法。
  20. 緩められた長さの弾性部材、
    前記弾性部材を取り巻く少なくとも1の伝導性被覆繊維、
    前記弾性部材を取り巻き、非伝導性非弾性である耐応力部材を含む電気的伝導性弾性複合糸の製造方法であって、
    前記弾性部材を引っ張る工程と、
    引っ張られた前記弾性部材に伝導性被覆繊維をより合わせる工程と、
    その後、前記弾性部材を緩ませる工程と
    を含むことを特徴とする電気的伝導性弾性複合糸の製造方法。
  21. 前記電気的伝導性弾性複合糸は、さらに前記弾性部材を取り巻く第2の伝導性被覆繊維を含み、
    引っ張られた前記弾性部材と第1の前記伝導性被覆繊維に第2の伝導性被覆繊維をより合わせる工程と、
    その後、前記弾性部材を緩ませる工程と
    を含むことを特徴とする請求項２０記載の電気的伝導性弾性複合糸の製造方法。
  22. 前記電気的伝導性弾性複合糸は、さらに前記弾性部材を取り巻く非弾性合成ポリマー糸を含み、
    前記弾性部材と前記伝導性被覆繊維に非弾性合成ポリマー糸をより合わせる工程と、
    その後、前記弾性部材を緩ませる工程と
    を含むことを特徴とする請求項２１記載の電気的伝導性弾性複合糸の製造方法。
  23. 前記電気的伝導性弾性複合糸は、さらに前記弾性部材を取り巻く第2の非弾性合成ポリマー糸を含み、
    前記弾性部材、前記伝導性被覆繊維及び第1の前記非弾性合成ポリマー糸に非弾性合成ポリマー糸をより合わせる工程と、
    その後、前記弾性部材を緩ませる工程と
    を含むことを特徴とする請求項２２記載の電気的伝導性弾性複合糸の製造方法。
  24. 緩められた長さの弾性部材、
    前記弾性部材を取り巻く少なくとも1の伝導性被覆繊維、
    前記弾性部材を取り巻き、非伝導性非弾性である耐応力部材を含む電気的伝導性弾性複合糸の製造方法であって、
    前記弾性部材を引っ張る工程と、
    前記弾性部材の引っ張られた長さの回りに伝導性被覆繊維を巻き付ける工程と、
    その後、前記弾性部材を緩ませる工程と
    を含むことを特徴とする電気的伝導性弾性複合糸の製造方法。
  25. 前記電気的伝導性弾性複合糸は、さらに前記弾性部材を取り巻く第2の伝導性被覆繊維を含み、
    前記弾性部材の引っ張られた長さと第1の前記伝導性被覆繊維の回りに第2の伝導性被覆繊維を巻き付ける工程と、
    その後、前記弾性部材を緩ませる工程と
    を含むことを特徴とする請求項２４記載の電気的伝導性弾性複合糸の製造方法。
  26. 前記電気的伝導性弾性複合糸は、さらに前記弾性部材を取り巻く非弾性合成ポリマー糸を含み、
    前記弾性部材の引っ張られた長さと前記伝導性被覆繊維の回りに非弾性合成ポリマー糸を巻き付ける工程と、
    その後、前記弾性部材を緩ませる工程と
    を含むことを特徴とする請求項２４記載の電気的伝導性弾性複合糸の製造方法。
  27. 前記電気的伝導性弾性複合糸は、さらに前記弾性部材を取り巻く第2の非弾性合成ポリマー糸を含み、
    前記弾性部材の引っ張られた長さ、前記伝導性被覆繊維及び第1の前記非弾性合成ポリマー糸の回りに非弾性合成ポリマー糸を巻き付ける工程と、
    その後、前記弾性部材を緩ませる工程と
    を含むことを特徴とする請求項２６記載の電気的伝導性弾性複合糸の製造方法。
  28. 緩められた長さL、引っ張られた長さ(N×L)を有し、Nは1.2〜8.0の範囲内にある弾性部材、
    前記弾性部材を取り巻く少なくとも1の伝導性被覆繊維、
    前記弾性部材を取り巻き、非伝導性非弾性である耐応力部材を含む電気的伝導性弾性複合糸の製造方法であって、
    前記弾性部材を空気噴流を通して送る工程と、
    前記空気噴流内で、前記弾性部材を伝導性被覆繊維で被覆する工程と、
    その後、前記弾性部材を緩ませる工程と
    を含むことを特徴とする電気的伝導性弾性複合糸の製造方法。
  29. 前記電気的伝導性弾性複合糸は、前記弾性部材を取り巻く第2の伝導性被覆繊維を含み、
    前記空気噴流内で、前記弾性部材と第1の前記伝導性被覆繊維を第2の伝導性被覆繊維で被覆する工程と、
    その後、前記弾性部材を緩ませる工程と
    を含むことを特徴とする請求項２８記載の電気的伝導性弾性複合糸の製造方法。
  30. 前記電気的伝導性弾性複合糸は、さらに前記弾性部材を取り巻く非弾性合成ポリマー糸を含み、
    前記空気噴流内で、前記弾性部材と前記伝導性被覆繊維を非弾性合成ポリマー糸で被覆する工程と、
    その後、前記弾性部材を緩ませる工程と
    を含むことを特徴とする請求項２８記載の電気的伝導性弾性複合糸の製造方法。
  31. 前記電気的伝導性弾性複合糸は、さらに前記弾性部材を取り巻く第2の非弾性合成ポリマー糸を含み、
    前記空気噴流内で、前記弾性部材、前記伝導性被覆繊維及び第1の非弾性合成ポリマー糸を第2の非弾性合成ポリマー糸で被覆する工程と、
    その後、前記弾性部材を緩ませる工程と
    を含むことを特徴とする請求項３０記載の電気的伝導性弾性複合糸の製造方法。
  32. 複数の電気的伝導性弾性複合糸からなる織物であって、それぞれの電気的伝導性弾性複合糸は、
    緩められた単位長さLと、(N×L)の引っ張られた長さを有し、Nは1.2〜8.0の範囲内にある弾性部材、
    前記弾性部材を取り巻き、前記弾性部材の引っ張られた長さよりも長い長さを有する少なくとも1の伝導性被覆繊維、
    前記弾性部材を取り巻き、非伝導性非弾性である耐応力部材を含み、
    前記耐応力部材は、前記伝導性被繊維の長さよりも短く、前記弾性部材の引っ張られた(N×L)の長さよりも短くない総計の長さを有し、前記複合糸に印加される伸び応力の一部または全部が前記耐応力部材によって支えられ、前記複合糸に印加される伸び応力の残りの部分が前記弾性部材によって支えられていることを特徴とする織物。
  33. 1またはそれ以上の前記複合糸がさらに、
    前記弾性部材を取り巻く非弾性合成ポリマー糸を含み、
    前記非弾性合成ポリマー糸は、前記伝導性被覆繊維の長さより短い総計の長さを有し、
    前記複合糸に印加された伸び応力の部分が、前記非弾性合成ポリマー糸によって支えられていることを特徴とする請求項３２記載の織物。
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