JP6787670B2 - タッチセンサを備えた繊維質複合材からなる合成皮革の製造方法 - Google Patents
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Description
布帛に近い柔軟性を有し、複雑な形状の物品の表面に張り付けることができ、折れ曲がっていてもスイッチとして機能し得るタッチセンサ装置が求められている。
(1)繊維質基材と該繊維質基材の片面に形成されたウレタン樹脂層とを含む繊維質複合材からなる合成皮革であって、前記繊維質複合材の厚さ方向における内側の領域にタッチセンサを構成する電極部を有しており、且つ、前記電極部が前記ウレタン樹脂層の外側表面に露出していないことを特徴とする合成皮革を製造する方法であって、
離型基材の片面にウレタン樹脂層を形成するウレタン樹脂層形成工程(Ia)と、前記ウレタン樹脂層上に電極部を形成する電極部形成工程(Ib)とを含む方法により、電極部具備ウレタン樹脂積層離型材(R2)を作製する電極部具備ウレタン樹脂積層離型材作製工程(I−2)と、
前記電極部具備ウレタン樹脂積層離型材(R2)の電極部形成面と繊維質基材とが接合するように、電極部具備ウレタン樹脂積層離型材(R2)と繊維質基材とを貼り合わせたのち離型基材を剥離する接合・剥離工程(III−2)と、を含む合成皮革の製造方法。
(A)ウレタン樹脂層上に導電性インクを用いて電極部をパターン印刷する工程を含む方法
(B)ウレタン樹脂層上にパターン状導電部材を配置する工程を含む方法
(D)離型基材の片面にポリウレタン系樹脂材料を塗布したのち硬化させる工程を含む方法
(E)離型基材の片面にポリウレタン系樹脂材料からなるフィルムを積層させる工程を含む方法
離型基材の片面にウレタン樹脂層を形成するウレタン樹脂層形成工程(Ia)を含む方法によりウレタン樹脂積層離型材(R1)を作製するウレタン樹脂積層離型材作製工程(I−1)と、
繊維質基材の片面にウレタン樹脂層を形成するウレタン樹脂層形成工程(IIa)と、該ウレタン樹脂層上に電極部を形成する電極部形成工程(IIb’)とを含む方法により、電極部具備繊維質基材(F2)を作製する電極部具備繊維質基材作製工程(II−2)と、
前記ウレタン樹脂積層離型材(R1)のウレタン樹脂層と前記電極部具備繊維質基材(F2)の電極部形成面とが接合するように、ウレタン樹脂積層離型材(R1)と電極部具備繊維質基材(F2)とを貼り合わせたのち離型基材を剥離する接合・剥離工程(III−3)と、を含む合成皮革の製造方法。
(A)ウレタン樹脂層上に導電性インクを用いて電極部をパターン印刷する工程を含む方法
(B)ウレタン樹脂層上にパターン状導電部材を配置する工程を含む方法
(D)繊維質基材の片面にポリウレタン系樹脂材料を塗布したのち硬化させる工程を含む方法
(E)繊維質基材の片面にポリウレタン系樹脂材料からなるフィルムを積層させる工程を含む方法
前記接合・剥離工程(III−2)が、前記電極部具備ウレタン樹脂積層離型材(R3)におけるあらたなウレタン樹脂層形成面と繊維質基材とが接合するように、電極部具備ウレタン樹脂積層離型材(R3)と繊維質基材とを貼り合わせたのち離型基材を剥離する工程(III−4)である、(1)〜(3)のいずれかに記載の合成皮革の製造方法。
(D)前記電極部を形成した面にポリウレタン系樹脂材料を塗布したのち硬化させる工程を含む方法
(E)前記電極部を形成した面にポリウレタン系樹脂材料からなるフィルムを積層させる工程を含む方法
2:ウレタン樹脂層
21:第一ウレタン樹脂層
22:第二ウレタン樹脂層
3:電極部
4:配線部
5:導電部材
6:離型基材
7:非導電性繊維メッシュ
R1:ウレタン樹脂積層離型材
R2、R3:電極部具備ウレタン樹脂積層離型材
F2:電極部具備繊維質基材
R:繊維質複合材の厚さ方向における内側の領域
本発明の方法で製造される合成皮革を構成する繊維質複合材は、繊維質基材と該繊維質基材の片面に形成されたウレタン樹脂層とを含み、前記繊維質基材とウレタン樹脂層との間にタッチセンサを構成する電極部を有する。本発明の繊維質複合材の概略図を図1(a)〜(c)に示す。図1中、1は繊維質基材、2はウレタン樹脂層、3は電極部を表す。
本発明に用いられる繊維質基材は、主に非導電性の繊維素材からなる織物、編物、不織布などの繊維布帛である。繊維素材としては、例えば綿、麻、羊毛、絹等の天然繊維、レーヨン、キュプラ等の再生繊維、アセテート、トリアセテート等の半合成繊維、ポリアミド(ナイロン6、ナイロン66等)、ポリエステル(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等)、ポリウレタン、ポリアクリル等の合成繊維などを挙げることができ、これらが2種以上組み合わされていてもよい。
本発明のウレタン樹脂層は、繊維質基材の片面に形成されており、ポリウレタン系樹脂を主体とするポリウレタン系樹脂材料からなるものである。
主材料であるポリウレタン系樹脂としては、ポリカーボネート系ポリウレタン樹脂、ポリエーテル系ポリウレタン樹脂、ポリエステル系ポリウレタン樹脂等が挙げられ、これらは単独または二種以上を混合して用いることができる。
本発明の繊維質複合材においては、前記繊維質基材とウレタン樹脂層との間にタッチセンサを構成する電極部を有する。電極部は導電性の材料からなり、好ましくはパターン状に形成されている。電極部の表面抵抗値は5MΩ以下であることが好ましく、1MΩ以下であることがより好ましい。表面抵抗値が5MΩ以下であれば、信号とノイズとをエラーなく区別することが可能となる。
(i)導電性インク;導電体含有樹脂組成物、導電性高分子組成物等。
(ii)導電部材;導電性高分子組成物からなるフィルムや膜若しくは金属箔(以下「導電性フィルム」という)、又は、金属細線、導電性繊維、導電性繊維からなる布帛等の繊維系材料(以下、「導電性繊維系材料」という)。
本発明の導電性インクとしては、導電体含有樹脂組成物又は導電性高分子組成物が挙げられる。導電体含有樹脂組成物は、導電体を含有する樹脂組成物であって、より具体的には金属微粒子やカーボン粒子等の導電体とバインダー樹脂とを配合した組成物である。導電体としては金属微粒子、カーボン粒子等が挙げられる。金属微粒子としては金、銀、銅、亜鉛、ニッケル、スズ、アルミニウムおよびこれらの酸化物等が挙げられる。これらのうちで好ましいものは銀、銅、ニッケルである。
導電体の好ましい配合割合は、導電体含有樹脂組成物全量に対し好ましくは80〜99質量%、より好ましくは85〜95質量%である。
<導電性フィルム又は金属箔>
本発明で用いられる導電性フィルムは、導電性高分子組成物からなるフィルムである。導電性高分子組成物に用いられる導電性ポリマーとしては、PEDOT/PSS、ポリアセチレン、ポリ(p−フェニレンビニレン)、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリ(p−フェニレン)等が挙げられる。
本発明の電極部に用いられる導電性繊維系材料としては、金属細線、導電性繊維、導電性繊維からなる布帛等が挙げられる。
金属細線に用いられる金属としては、金、銀、銅、ニッケル、クロム、スズ等が挙げられる。細線の太さは、好ましくは50〜200dtex程度である。
本発明の繊維質複合材における電極部は、配線等によって外部へ信号を出力するタッチセンサ(静電容量方式)として機能することができる。すなわち、本発明における電極部には、信号を外部へ出力するための配線部が接続されていてもよい。(図2参照)
本発明の繊維質複合材は、繊維質複合材と該繊維質基材の片面に形成されたウレタン樹脂層と、これらの間に位置する電極部とを備えており、該電極部はウレタン樹脂層側表面に露出していないことを特徴とする。
本発明の合成皮革は、その製造方法に特に制限はないが、好ましくは以下のA〜Cのいずれかの方法で製造することができる。
離型基材の片面にウレタン樹脂層を形成するウレタン樹脂層形成工程(Ia)と、前記ウレタン樹脂層上に電極部を形成する電極部形成工程(Ib)とを含む方法により、電極部具備ウレタン樹脂積層離型材(R2)を作製する工程(電極部具備ウレタン樹脂積層離型材作成工程;I−2)と、
前記電極部具備ウレタン樹脂積層離型材(R2)の電極部形成面と繊維質基材とが接合するように、電極部具備ウレタン樹脂積層離型材(R2)と繊維質基材とを貼り合わせたのち離型基材を剥離する工程(接合・剥離工程;III−2)と、を含む繊維質複合材の製造方法(図4参照)。
離型基材の片面にウレタン樹脂層を形成するウレタン樹脂層形成工程(Ia)を含む方法によりウレタン樹脂積層離型材(R1)を作製するウレタン樹脂積層離型材作製工程(I−1)と、
繊維質基材の片面にウレタン樹脂層を形成するウレタン樹脂層形成工程(IIa)と、該ウレタン樹脂層上に電極部を形成する電極部形成工程(IIb’)とを含む方法により、電極部具備繊維質基材(F2)を作製する電極部具備繊維質基材作製工程(II−2)と、
前記ウレタン樹脂積層離型材(R1)のウレタン樹脂層と前記電極部具備繊維質基材(F2)の電極部形成面とが接合するように、ウレタン樹脂積層離型材(R1)と電極部具備繊維質基材(F2)とを貼り合わせたのち離型基材を剥離する接合・剥離工程(III−3)と、を含む合成皮革の製造方法(図5参照)。
前記製造方法Aにおいて、前記電極部具備ウレタン樹脂積層離型材作製工程(I−2)が、離型基材の片面にウレタン樹脂層を形成するウレタン樹脂層形成工程(Ia)と、前記ウレタン樹脂層上に電極部を形成する電極部形成工程(Ib)とに加え、さらに前記電極部を形成した面にあらたなウレタン樹脂層を形成するウレタン樹脂層形成工程(Ia’)を含む方法により、電極部具備ウレタン樹脂積層離型材(R3)を作製する工程(電極部具備ウレタン樹脂積層離型材作製工程;I−3)であり、且つ
前記接合・剥離工程(III−2)が、前記電極部具備ウレタン樹脂積層離型材(R3)におけるあらたなウレタン樹脂層形成面と繊維質基材とが接合するように、電極部具備ウレタン樹脂積層離型材(R3)と繊維質基材とを貼り合わせたのち離型基材を剥離する工程(III−4)である、繊維質複合材の製造方法(図6参照)。
製造方法Aでは、離型基材6の片面にウレタン樹脂層2を形成(ウレタン樹脂層形成工程;Ia)した後、前記ウレタン樹脂層2上に電極部3を形成(電極部形成工程;Ib)し、次いで繊維質基材1を貼り合わせたのち、離型基材6を剥離する(接合・剥離工程;III−2)(図4参照)。
(D)離型基材の片面にポリウレタン系樹脂材料を塗布したのち硬化させる工程を含む方法(塗布・硬化方法)
(E)離型基材の片面にポリウレタン系樹脂材料からなるフィルムを積層させる工程を含む方法(フィルム積層方法)
離型基材の片面にポリウレタン系樹脂材料を塗布する方法は特に制限されないが、例えば、バーコーター、リバースロールコーター、スプレーコーター、ロールコーター、グラビアコーター、キスロールコーター、ナイフコーター、コンマコーター、T−ダイコーター等を用いる方法が挙げられる。また、硬化方法としては、熱又は光を照射する方法のいずれであってもよい。熱照射の場合、好ましい条件は温度が50〜150℃、照射時間が2〜20分程度である。光照射の場合、波長254〜400nm程度の光を0.1〜180秒程度照射するのが好ましい。
離型基材の片面にポリウレタン系樹脂材料からなるフィルムを積層させる方法は特に制限されないが、例えばポリウレタン系樹脂材料からなるフィルムを熱圧着法、接着剤を用いて積層する方法など、公知の方法で貼り合わせることができる。熱圧着法としては、例えば圧力範囲100kPa〜300MPa、圧着時間1〜180秒等の公知の条件で行うことができる。用いるフィルムの厚みは好ましくは5〜300μm、より好ましくは10〜150μm程度である。
(B)ウレタン樹脂層上にパターン状導電部材を配置する工程を含む方法(パターン状導電部材配置法)
ウレタン樹脂層上に電極部を形成する方法としては、ウレタン樹脂層上に導電体含有樹脂組成物または導電性高分子組成物等からなる導電性インクを用いて電極部をパターン印刷する方法が挙げられる。パターン印刷方法は特に制限されないが、インクジェット印刷、グラビア印刷、スクリーン印刷等が挙げられる。
電極部形成方法として、導電性高分子組成物からなる導電フィルムや金属箔、金属繊維、導電性繊維、および金属繊維や導電性繊維からなる布帛等の導電部材を所望のパターンに切断して得られるパターン状導電部材を配置する方法が挙げられる。これらのパターン状導電部材を配置する際、ウレタン樹脂層表面に固定するために接着剤を用いてもよい。接着剤としては、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。
製造方法Bでは、離型基材6の片面に第一ウレタン樹脂層21を形成(ウレタン樹脂層形成工程;Ia)してウレタン樹脂積層離型材を作製し、一方で繊維質基材1の片面に第二ウレタン樹脂層22を形成し(ウレタン樹脂層形成工程;IIa)、その上に電極部3を形成して(電極部形成工程;IIb’)電極部具備繊維質基材(F2)を作製し(II−2)、次いで前記ウレタン樹脂積層離型材(R1)のウレタン樹脂層21と前記電極部具備繊維質基材(F2)の電極部形成面とが接合するように貼り合わせたのち、離型基材6を剥離する(接合・剥離工程;III−3)(図5参照)。
製造方法Cは、製造方法Aにおいて、離型基材にウレタン樹脂層と電極部とを形成したのち、さらに該電極部形成面に、あらたなウレタン樹脂層を形成して電極部具備ウレタン樹脂積層離型材を作製する方法であり、他はおおむね製造方法Aと共通する。よって製造方法Aの別態様とみることもできる(上述した製造方法A参照)。
作製した繊維質複合材のウレタン樹脂層側から指で触れた際の応答性を繰り返し10回評価し、下記の基準に従って判定した。
○:10回全て応答した
△:1〜3回応答しない
×:4回以上応答しない
作製した繊維質複合材を半径1mの球面上に貼り付けた際の、繊維質複合材表面のシワ及び繊維質複合材と球面との間のスキマの有無を目視で評価し、下記の基準に従って判定した。
○:シワ、スキマ無し
×:シワ、スキマが認められる
ポリカーボネート系ポリウレタン樹脂(クリスボンNY−328;DIC株式会社製)100質量部に対して、ジメチルホルムアミド25質量部とメチルエチルケトン25質量部を加えた。さらに、カーボンブラック顔料(DIALAC BLACK L−1770S;DIC株式会社製)15質量部を加え、ポリウレタン系樹脂材料aを調製した。
ポリカーボネート系ポリウレタン樹脂(TA−205;DIC株式会社製)100質量部に対して、ジメチルホルムアミド40質量部を加え、ポリウレタン系樹脂材料b(接着性)を調製した。
まず、表面抵抗値が0.11Ω/□の導電メッシュ(Su−4G−9027;セーレン株式会社製)を30mm×50mmにカットして電極部を構成する導電部材とし、導電両面テープ(MST30;セーレン株式会社製)を配線部として電極部に接続した。
ポリウレタン系樹脂材料aを離型紙(PXD R−86;リンテック株式会社製)上に、乾燥後の膜厚が40μmとなるように塗布し、乾燥機にて100℃で2分間処理して、ウレタン樹脂層aを形成した。
実施例2における銀ペーストインクを、カーボンペースト(JELCON CH−8;十条ケミカル株式会社製、粘度:30Pa・s)とし、乾燥温度を120℃とした以外は、全て実施例2と同様にして繊維質複合材を作製した。電極部の表面抵抗値は30Ω/□であった。
実施例2における銀ペーストインクを、導電性高分子PEDOT/PSSインク(OrgaconIJ−1005;SIGMA−ALDORICH製、粘度10mPa・s)とし、インクジェット印刷でパターニングした後、乾燥器にて100℃で10分間処理をした以外は、全て実施例2と同様にして繊維質複合材を作製した。電極部の表面抵抗値は1MΩ/□であった。
ポリウレタン系樹脂材料aを離型紙(PXD R−86;リンテック株式会社製)上に、乾燥後の膜厚が40μmとなるように塗布し、乾燥機にて100℃で2分間処理して、ウレタン樹脂層aを形成した。
Claims (8)
- 繊維質基材と該繊維質基材の片面に形成されたウレタン樹脂層とを含む繊維質複合材からなる合成皮革であって、前記繊維質複合材の厚さ方向における内側の領域にタッチセンサを構成する電極部を有しており、且つ、前記電極部が前記ウレタン樹脂層の外側表面に露出していないことを特徴とする合成皮革を製造する方法であって、
離型基材の片面にウレタン樹脂層を形成するウレタン樹脂層形成工程(Ia)と、前記ウレタン樹脂層上に電極部を形成する電極部形成工程(Ib)とを含む方法により、電極部具備ウレタン樹脂積層離型材(R2)を作製する電極部具備ウレタン樹脂積層離型材作製工程(I−2)と、
前記電極部具備ウレタン樹脂積層離型材(R2)の電極部形成面と繊維質基材とが接合するように、電極部具備ウレタン樹脂積層離型材(R2)と繊維質基材とを貼り合わせたのち離型基材を剥離する接合・剥離工程(III−2)と、を含む合成皮革の製造方法。 - 前記電極部形成工程(Ib)が以下の(A)(B)のいずれかの方法である、請求項1記載の合成皮革の製造方法。
(A)ウレタン樹脂層上に導電性インクを用いて電極部をパターン印刷する工程を含む方法
(B)ウレタン樹脂層上にパターン状導電部材を配置する工程を含む方法 - 前記ウレタン樹脂層形成工程(Ia)が以下の(D)(E)のいずれかの方法である、請求項1記載の合成皮革の製造方法。
(D)離型基材の片面にポリウレタン系樹脂材料を塗布したのち硬化させる工程を含む方法
(E)離型基材の片面にポリウレタン系樹脂材料からなるフィルムを積層させる工程を含む方法 - 繊維質基材と該繊維質基材の片面に形成されたウレタン樹脂層とを含む繊維質複合材からなる合成皮革であって、前記繊維質複合材の厚さ方向における内側の領域にタッチセンサを構成する電極部を有しており、且つ、前記電極部が前記ウレタン樹脂層の外側表面に露出していないことを特徴とする合成皮革を製造する方法であって、
離型基材の片面にウレタン樹脂層を形成するウレタン樹脂層形成工程(Ia)を含む方法によりウレタン樹脂積層離型材(R1)を作製するウレタン樹脂積層離型材作製工程(I−1)と、
繊維質基材の片面にウレタン樹脂層を形成するウレタン樹脂層形成工程(IIa)と、該ウレタン樹脂層上に電極部を形成する電極部形成工程(IIb’)とを含む方法により、電極部具備繊維質基材(F2)を作製する電極部具備繊維質基材作製工程(II−2)と、
前記ウレタン樹脂積層離型材(R1)のウレタン樹脂層と前記電極部具備繊維質基材(F2)の電極部形成面とが接合するように、ウレタン樹脂積層離型材(R1)と電極部具備繊維質基材(F2)とを貼り合わせたのち離型基材を剥離する接合・剥離工程(III−3)と、を含む合成皮革の製造方法。 - 前記電極部形成工程(IIb’)が以下の(A)(B)のいずれかの方法である、請求項4記載の合成皮革の製造方法。
(A)ウレタン樹脂層上に導電性インクを用いて電極部をパターン印刷する工程を含む方法
(B)ウレタン樹脂層上にパターン状導電部材を配置する工程を含む方法 - 前記ウレタン樹脂層形成工程(IIa)が以下の(D)(E)のいずれかの方法である請求項4記載の合成皮革の製造方法。
(D)繊維質基材の片面にポリウレタン系樹脂材料を塗布したのち硬化させる工程を含む方法
(E)繊維質基材の片面にポリウレタン系樹脂材料からなるフィルムを積層させる工程を含む方法 - 前記電極部具備ウレタン樹脂積層離型材作製工程(I−2)が、離型基材の片面にウレタン樹脂層を形成するウレタン樹脂層形成工程(Ia)と、前記ウレタン樹脂層上に電極部を形成する電極部形成工程(Ib)とに加え、さらに前記電極部を形成した面にあらたなウレタン樹脂層を形成するウレタン樹脂層形成工程(Ia’)を含む方法により、電極部具備ウレタン樹脂積層離型材(R3)を作製する工程(I−3)であり、且つ
前記接合・剥離工程(III−2)が、前記電極部具備ウレタン樹脂積層離型材(R3)におけるあらたなウレタン樹脂層形成面と繊維質基材とが接合するように、電極部具備ウレタン樹脂積層離型材(R3)と繊維質基材とを貼り合わせたのち離型基材を剥離する工程(III−4)である、請求項1〜3のいずれかに記載の合成皮革の製造方法。 - 前記ウレタン樹脂層形成工程(Ia’)が、以下の(D)(E)のいずれかの方法である、請求項7記載の合成皮革の製造方法。
(D)前記電極部を形成した面にポリウレタン系樹脂材料を塗布したのち硬化させる工程を含む方法
(E)前記電極部を形成した面にポリウレタン系樹脂材料からなるフィルムを積層させる工程を含む方法
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