JP5754946B2 - 導電性三層構造布帛 - Google Patents
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Description
以下の特許文献1には、ウレタンシート等からなるシート状誘電体の両面に伸縮性を有する一対の導電布を配備し、一対の導電布の間の距離が変動することで静電容量が変動するセンサーが開示されている。
しかしながら、特許文献1に記載されたセンサーは、二層の導電布と一層のシート状誘電体をそれぞれ個別に製造した後、積層して組み合わせるため、製造方法が煩雑で高コストとなるという問題がある。
しかしながら、特許文献2に記載された導電性編地は、立体構造基材を製造した後、スパッタリングや真空蒸着メッキ等の方法で上下の地組織の編地を導電化するため、上下の地組織の導電層同士を完全に絶縁することが困難であり、厚み方向に大きな荷重が加わる場合には上下の地組織の導電層が接触して導通することにより、静電容量を検出できなくなるという問題がある。
すなわち、本発明は、以下のとおりのものである。
[1]導電性繊維が面方向に連続的に接合された導電性繊維層が互いに平行に二層形成され、該二層の導電性繊維層の間に、該二層の導電性繊維層を絶縁する状態で非導電繊維層が形成されることを特徴とする編機で一体に形成される導電性三層構造布帛であって、該二層の導電性繊維層の各々が、表層を構成する導電性繊維と裏層を構成する非導電性繊維からなる表裏二層の地組織内に形成されており、該地組織内の導電性繊維の少なくとも一部は、該地組織内の表層と裏層の境界面において非導電性繊維のシンカーループによって被覆されている、前記導電性三層構造布帛。
本発明の導電性三層構造布帛は、二層の導電性繊維層と、該二層の導電性繊維層の間に、該二層の導電性繊維層を絶縁する状態で非導電性繊維層が布帛製造時に一体化されて形成される。
二層の導電性繊維層は各々、導電性繊維が面方向に連続的に接合し合うことにより面状の導電性繊維層を形成する。導電性繊維層が布帛全面を構成してもよく、布帛面の一部分に一定面積の導電性繊維層を複数個形成させてもよい。布帛面の一部分に一定面積の導電性繊維層を複数個形成する場合は、二層の導電性繊維層が向かい合う同一位置に存在してもよく、二層の導電性繊維層がずれた位置に存在していてもよい。
二層の導電性繊維層を一体化し、かつ二層の導電性繊維層の間に非導電性繊維層を形成するためには、非導電性繊維が二層の導電性繊維層を結合しながら、二層の導電性繊維層の間に絶縁層を形成することが好ましい。
これらの樹脂による被覆は、導電性三層構造布帛を所望のサイズにカットし、2層の導電性繊維層に配線を備えた後に行うことが好ましいが、これに限定されるものではない。
本発明で得られた導電性三層構造布帛は、二層の導電性繊維層に配線し、静電容量の変化を検出する圧力(感圧)センサーやスイッチ、生体信号検出用電極等の用途に用いることができる。
[実施例1]
22ゲージのダブルラッセル編機を用い、表裏の地組織を形成する筬L1、L2、L5、L6において、L1及びL6に導電性繊維(日本蚕毛染色株式会社製サンダーロン110デシテックスの4本引き揃え)、L2、L5に非導電性繊維であるポリエステル(以下、単にポリエステルと記載)330dtex96フィラメントの仮撚加工糸を配置して、L2、L5のポリエステルのシンカーループが導電性繊維のシンカーループの一部を被覆する様に編成した。尚、編組織はL1とL6は3針振りのトリコット編とし、L2とL5はそれぞれL1とL6とは逆振りの1針振りのトリコット編とした。また、非導電性繊維層を形成しながら表裏の地組織を連結する筬L3、L4に、ポリエステル330デシテックスのモノフィラメントを配置して、表裏の導電性繊維層を有する地組織を非導電性繊維であるポリエステルモノフィラメントで連結した導電性三層構造布帛を得た。尚、L3、L4はそれぞれ逆振りの1針振りのトリコット編とした。得られた布帛に180℃×2分の熱セットを行い形態を安定させ、厚さ5mmの導電性三層構造布帛を製造した。熱セット後の導電性三層構造布帛の断面を図1に示す。
得られた導電性三層構造布帛は一体で簡単に製造でき、二層の導電性繊維層が5KPaの圧力下においても絶縁されており、柔軟に変形し、かつ、厚みの変化により静電容量の変化が発生するものであった。
22ゲージのダブル丸編機を用い、第1フィーダーから導電性繊維(日本蚕毛染色株式会社製サンダーロン110デシテックスの2本引き揃え)をダイアル側のロング針のみに供給して天竺編みし、第2フィーダーから導電性繊維(日本蚕毛染色株式会社製サンダーロン110デシテックスの2本引き揃え)をシリンダ側のロング針のみに供給して天竺編みした。引き続き第3フィーダーからポリトリメチレンテレフタレート繊維167デシテックス48フィラメントの仮撚加工糸をダイアル側のショート針のみに供給して天竺編みし、第4フィーダーからポリトリメチレンテレフタレート繊維167デシテックス48フィラメントの仮撚加工糸をシリンダ側のショート針のみに供給して天竺編みした。引き続き、第5フィーダーからポリトリメチレンテレフタレート繊維167デシテックス48フィラメントの仮撚加工糸をダイアル側及びシリンダ側のショート針のみに供給してゴム編みした。同時にポリトリメチレンテレフタレート繊維330デシテックス96フィラメントの仮撚加工糸をダイアル針とシリンダ針の裏側から挿入編みして導電性三層構造布帛を得た。得られた布帛に180℃×2分の熱セットを行い、形態を安定させ、厚さ2mmの導電性三層構造布帛を製造した。熱セット後の導電性三構造布帛の断面を図2に示す。
得られた導電性三層構造布帛は一体で簡単に製造でき、二層の導電性繊維層が5KPaの圧力下においても絶縁されており、柔軟に変形し、かつ、厚みの変化により静電容量の変化が発生するものであった。また、厚みが薄く、曲げや伸びに柔軟に追従するものであった。
裏面に緯糸挿入装置を装備した22ゲージのダブルラッセル編機を用い、表裏の地組織を形成する筬L1、L2、L5、L6において、L1に導電性繊維(日本蚕毛染色株式会社製サンダーロン、アクリル2/52)を20イン10アウト、L2、L5、L6に非導電性繊維であるポリエステル330dtex96フィラメントの仮撚加工糸をオールインで配置し、また、非導電性繊維層を形成しながら表裏の地組織を連結する筬L3、L4に、ポリエステル330デシテックスのモノフィラメントをオールインで配置した。L1を4針振りの挿入編、L2を2針振りのトリコット編、L3、L4をそれぞれ逆振りの1針振りのトリコット編、L5を鎖編、L6を2針振りのトリコット編として、三層構造布帛を編成した。この際、裏面の緯糸挿入装置により、20コースに導電性繊維(日本蚕毛染色株式会社製サンダーロン、アクリル2/52)を緯糸挿入した後、10コースは緯糸を挿入せず、以降これを繰り返して、表側にタテ方向の縞状導電性繊維層、裏側にヨコ方向の縞状の導電性繊維層を有する地組織を形成し、これらを非導電性繊維であるポリエステルモノフィラメントで連結した導電性三層構造布帛を得た。得られた布帛に180℃×2分の熱セットを行い形態を安定させ、厚さ5mmの導電性三層構造布帛を製造した。熱セット後の導電性三層構造布帛を図3に示す。
尚、布帛を30cm角にカットし、表裏の縞状の導電性繊維層(表裏計16本)に配線を介して静電容量測定装置を接続して静電容量センサーを試作した結果、各々の交差する導電性繊維層から得られる静電容量値を演算することで、圧力分布を測定できる感圧センサーとなった。
2 表側の地組織
3 裏側の地組織
4 非導電繊維(層)
5 表側の地組織の表層を構成する導電性繊維(表側の導電性繊維層)
6 表側の地組織の裏層を構成する非導電性繊維
7 裏側の地組織の表層を構成する導電性繊維(裏側の導電性繊維層)
8 裏側の地組織の裏層を構成する非導電性繊維
9 導電性三層構造布帛
10 表側の地組織
11 裏側の地組織
12 非導電繊維
13 表側の地組織の表層を構成する導電性繊維(表側の導電性繊維層)
14 表側の地組織の裏層を構成する非導電性繊維
15 裏側の地組織の表層を構成する導電性繊維(裏側の導電性繊維層)
16 裏側の地組織の裏層を構成する非導電性繊維
17 非導電性繊維(層)
18 導電性三層構造布帛
19 表側の地組織
20 裏側の地組織
21 非導電性繊維(層)
22 タテ方向の縞状の導電性繊維層
23 ヨコ方向の縞状の導電性繊維層
Claims (5)
- 導電性繊維が面方向に連続的に接合された導電性繊維層が互いに平行に二層形成され、該二層の導電性繊維層の間に、該二層の導電性繊維層を絶縁する状態で非導電繊維層が形成されることを特徴とする編機で一体に形成される導電性三層構造布帛であって、該二層の導電性繊維層の各々が、表層を構成する導電性繊維と裏層を構成する非導電性繊維からなる表裏二層の地組織内に形成されており、該地組織内の導電性繊維の少なくとも一部は、該地組織内の表層と裏層の境界面において非導電性繊維のシンカーループによって被覆されている、前記導電性三層構造布帛。
- 前記二層の導電性繊維層の間隔を狭める方向に5KPaの圧力を加えたとき、該二層の導電性繊維層は、前記非導電繊維層により絶縁されている、請求項1に記載の導電性三層構造布帛。
- 前記二層の導電性繊維層の少なくとも一部が樹脂で被覆されている、請求項1又は2に記載の導電性三層構造布帛。
- 前記二層の導電性繊維層の地組織がいずれも縞状を呈し、かつ、一の層の地組織の縞の方向が、他の層の地組織の縞の方向に直交している、請求項1〜3のいずれか1項に記載の導電性三層構造布帛。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の導電性三層構造布帛を検知部として含み、前記二層の導電性繊維層の各々に配線を介して静電容量測定装置が接続され、前記検知部に加えられた圧力が静電容量の変化として検知されることを特徴とする感圧センサー。
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