JP7151810B2 - 積層体 - Google Patents
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Description
おり、高導電率でかつ高伸長率の導電膜が得られるとされている。さらにカーボンナノチューブや銀粒子など、高アスペクト比の導電性粒子を組み合わせて特性改善を試みた例も多々提案されている。
[1]少なくとも第一の伸縮性導体層と第二の伸縮性導体層を有しする複層からなる伸縮性導体シートにおいて、該伸縮性導体シートの破断伸び率が50%以上であり、該第一の伸縮性導体層は、炭素系粒子を導電フィラーとする伸縮性導体組成物からなり、第二の伸縮性導体層は金属系粒子を導電フィラーとする伸縮性導体組成物からなり、非伸張時の皮膜抵抗が500mΩ□以下であり、50%伸張時の伸長方向の皮膜抵抗が1kΩ□以下である事を特徴とする伸縮性導体シート。
[3]伸縮性導体シートの破断伸度が65%以上である事を特徴とする[1]または[2]に記載の伸縮性導体シート。
[4]前記第一の伸縮性導体層が炭素系粒子を30%以上含有することを特徴とする[1]から[3]のいずれかに記載の伸縮性導体シート。
[5]前記第一の伸縮性導体層を構成する伸縮性導体層が、BET比表面積が1000平方m/g以上の炭素系粒子を4質量%以上含有する事を特徴とする[1]から[4]のいずれかに記載の伸縮性導体シート。
[7]少なくとも片面が離型性を有する厚さが15~190μmの離型性高分子フィルムの離型性面側に第一の伸縮性導体層、次いで第二の伸縮性導体層、次いでホットメルト接着剤層の順で層構成を有する[6]に記載の接着性のある伸縮性導体シート。
[8]前記離型性高分子フィルムが可視光線を30%以上透過することを特徴とする[7]に記載の接着性のある伸縮性導体シート。
(1)前記[7]または[8]に記載の接着性のある伸縮性導体シートの、ホットメルト層側から離型性高分子フィルムの表面に達する深さまでスリットを入れることにより、接着性のある伸縮性導体シートを必要部と不要部に分割する工程。
(2)前記不要部を剥離除去する工程、
(3)前記、不要部を除去した後の、必要部に布帛を重ね、加熱する工程、
(4)離型性高分子フィルムを剥離する工程、
を含む事を特徴とする、布帛上への伸縮性導体からなる電気配線の形成方法。
本発明の第一の伸縮性導体層を構成する組成物は、BET比表面積が1000m2/g以上の炭素系粒子を4質量%以上含有することが好ましく、さらに6質量%以上含有することが好ましく、なおさらに8質量%以上含有することが好ましい。BET比表面積が1000m2の炭素系粒子を配合することにより、被カバー層の保護機能が格段に改善される。
ダーから構成される。金属系粒子は、金属系粒子とバインダーの合計質量に対し40~92質量%配合することが出来る。本発明における金属系粒子は、金属系粒子とバインダーの合計質量に対し50~90質量%含有することが好ましく、さらに58~88質量%含有することが好ましく、さらに66~86質量%含有することが好ましく、さらに70~85質量%含有することが好ましい。金属系粒子の含有量が所定の範囲に満たないと、必要な導電性が低下する。一方で含有量がこの範囲を超えると膜の破断伸度が低下する。
質量%、好ましくは5~30質量%、さらに好ましくは8~24質量%である。
本発明では第一の伸縮性導体、第二の伸縮性導体のおのおの独立の破断伸度が65%以上である事が好ましく80%以上である事がさらに好ましく、110%以上である事がなおさらに好ましい。
本発明の伸縮性導体シートの製造方法として、第一の伸縮性導体、第二の伸縮性導体を構成する各々の組成物に含有される材料に、さらに柔軟性樹脂成分を溶解分散することの出来る溶剤とを配合し、スラリー状、ないしペーストに加工した後、支持体に順次塗布乾燥、ないし同時塗布乾燥することでシート化する製造方法を例示できる。
本発明において、柔軟性樹脂バインダーの溶融粘度が比較的低い場合には、溶剤を用いずに、導電性フィラーと柔軟性樹脂バインダーを溶融混連して組成物とし、溶融押出で二層構成の伸縮性導体シートを得ることも可能である。
第一の伸縮性導体層の厚さは第一、第二あわせた伸縮性導体シートの厚さが24~48μmの場合には伸縮性導体シートの総厚さの半分以上であることが好ましい。また総厚さが48μm以上の場合には、伸縮性導体シートの総厚さの1/3以上であることが好ましい。
、さらには180℃以上の加熱にて接着させることが可能となる。
ホットメルト接着層の厚さは好ましくは5~200μm、さらに好ましくは12~150μm、さらに好ましくは20~120μmである。
本発明の離型フィルムの厚さは15~190μmが好ましく、24~130μmがさらに好ましく、40~105μmがさらに好ましい。離型フィルムの厚さが所定の範囲に無い場合、積層されている伸縮性導体シート部分のみにスリットを入れる場合に、スリットが不十分であったり、あるいは離型フィルムまで裁断してしまう可能性がある。
図4を用いて本発明の好ましい電気配線形成方法を説明する。図4の1が本発明のホットメルト接着層と離型フィルムを有する伸縮性導体シートである。図4の2において、ホットメルト接着層側からスリットを入れ、ホットメルト接着層と第一、第二の伸縮性導体層に切り込みを入れる。スリットは離型フィルムに達しても良いが、離型フィルムを切断しないように注意が必要である。
要部として剥離除去している。図4の4において布帛を重ね、布帛側ないし離型フィルム側から、あるいは両側から加熱、好ましくは加圧と加熱を同時に行い、ホットメルト接着層と布帛を接着させる。この際に、離型フィルムは透明性を有するため、離型フィルムを通して布帛の位置を確認できるため、位置決めを正確に行うことが出来る。伸縮性導体側のパターン形成は離型フィルム上でスリットにより行われるため、布帛側が既に衣服に加工されており、電気配線が縫い目を跨ぐ場合においても、なんら問題なく電気配線を形成可能である。図4の5において離型フィルムを剥離し、電気配線付きの布帛を得る。
本発明の絶縁カバー層は好ましくは、柔軟な高分子材料である。柔軟な高分子材料としては所謂ゴム、エラストマーと呼ばれる材料を使用できる。本発明のかかるゴム、エラストマーとしては、導電層を形成するための樹脂材料を使用することができる。
本発明の絶縁カバー層は繰り返し10%以上の伸縮が可能なストレッチャビリティを有する事が好ましい。また本発明の絶縁カバー層は50%以上の破断伸度を有する事が好ましい。さらに本発明の絶縁カバー層は引っ張り弾性率が10~500MPaであることが好ましい。
本発明の絶縁カバー層用の材料が、液体状態ないしスラリー状態を介することが困難な場合、例えば溶融押出、プレス成形で、フィルムまたはシート状に加工し、しかるべき形状に外形加工した後に基材に接着剤などで貼り付けることも可能である。
レッチャビリティを有する事が好ましい。また本発明の基材は50%以上の破断伸度を有する事が好ましい。本発明の基材は布元反でもよく、また、リボン、テープ状でも良く、組紐、網組でもよく、元反からカットされた枚葉の布でも良い。
得られた樹脂材料をNMR分析して得られた組成比から、モノマーの質量比による質量%に換算した。
<ムーニー粘度>
島津製作所製 SMV-300RT「ムーニービスコメータ」を用いて測定した。
堀場製作所製の光散乱式粒径分布測定装置LB-500を用いて測定した。
<弾性率、破断伸度>
樹脂材料、ペースト材料については、各材料を離型シート上に乾燥厚さ100±10μmとなるようにコーティングし、所定の条件で乾燥硬化させた後、離型シートごとISO 527-2-1Aにて規定されるダンベル型に打ち抜き、試験片とした。シート材料についてはシートを同様にダンベル型に打ち抜き試験片とした。離型シートが付属している場合には、測定時に離型シートから各材料のシートを剥離して評価した。さらに布帛に接着されている場合には布帛ごと引っ張り試験を実施した。なお、布帛に接着されている場合において、布帛が伸縮性導体シートより十分に大きな破断伸度を有していると見なされる場合には、引っ張り試験器のクリップ間の抵抗値をテスターにてモニターしながら試験を行い、導通がなくなった時点で判断したと判断した。引っ張り試験は、ISO 527-1に規定された方法で行った。
布帛に接着された伸縮性導体シートを10mm×80mmとなるように切り取り試験片とした。伸張させる部分が有効長さ50mmとなるようにクリップで挟み、クリップ間の初期抵抗値を測定し、W0=10mm、L0=50mmとして、次式にて初期皮膜抵抗を求めた。
初期皮膜抵抗=初期抵抗値×(W0/L0)
次いで皮膜を50%伸張させ(1.5倍長)、伸張時の抵抗値と、試験片中央部のシート幅W50をノギスで測定し、L50=75mmとして次式にて伸張時皮膜抵抗を求めた。
伸張時皮膜抵抗=伸張時の抵抗値×(W50/L50)
<抵抗値の測定>
配線の抵抗値をアジレントテクノロージ社製ミリオームメーターを用いて測定した。
皮膜抵抗測定と同じ方法にて作成した試験片を用い、JIS L0844準拠の方法イテ、機会洗濯を、洗濯ネットあり、5回加速法(5回連続洗濯後、1回陰干し)にて30回行い、試験片の長さ方向の初期の抵抗値に対する30回洗濯後の抵抗値の上昇率(%)を求めた。なお初期抵抗値の1000倍以上の値に達した場合には「断線」と判断した。洗剤は、アタックの粉末タイプを用いた。
皮膜抵抗測定と同じ方法にて作成した試験片を用い、まず50%伸張を繰り返し100回行った後に、JIS L 0848:2004に規定される人口汗液に試験片を1時間浸漬し、引き上げた試験片を30℃80%RHの環境に48時間放置し、初期の抵抗値に対する試験後の抵抗値の上昇率を求めた。
<合成ゴム材料の重合>
攪拌機、水冷ジャケットを備えたステンレス鋼製の反応容器に
ブタジエン 61質量部
アクリロニトリル 39質量部
脱イオン水 270質量部
ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム 0.5質量部
ナフタレンスルホン酸ナトリウム縮合物 2.5質量部
t-ドデシルメルカプタン 0.3質量部
トリエタノールアミン 0.2質量部
炭酸ナトリウム 0.1質量部
を仕込み、窒素を流しながら浴温度を15℃に保ち、静かに攪拌した。次いで 過硫酸カリウム0.3質量部を脱イオン水19.7質量部に溶解した水溶液を30分間かけて滴下し、さらに20時間反応を継続した後、ハイドロキノン0.5質量部を脱イオン水19.5質量部に溶解した水溶液を加えて重合停止操作を行った。
次いで、未反応モノマーを留去させるために、まず反応容器内を減圧し、さらにスチームを導入して未反応モノマーを回収し、NBRからなる合成ゴムラテックス(L1)を得た。
得られたラテックスに食塩と希硫酸を加えて凝集・濾過し、樹脂に対する体積比20倍量の脱イオン水を5回に分けて樹脂を脱イオン水に再分散、濾過を繰り返すことで洗浄し、空気中にて乾燥して合成ゴム樹脂R01を得た。合成ゴム樹脂R01のニトリル量は39質量%、ムーニー粘度は51、弾性率は42MPaであった。
製造例1のアクリロニトリルとブタジエンに換えて、スチレン40質量部、ブタジエン60質量部を用いた以外は同様に操作し、合成ゴム樹脂R02を得た。合成ゴム樹脂R02のニトリル量は0質量%、ムーニー粘度は67、弾性率は51MPaであった。
表1に示す材料を用い、表2に示す配合比により導電ペーストを製造した。まず溶剤の半分量に樹脂成分を溶解し、得られた樹脂溶液に導電粒子、非導電粒子、溶剤の残量を加
えて、均一に混合した後に三本ロールミルにて分散することにより導電ペーストとした。導電ペーストの配合組成とそれぞれの導電ペーストから得られる被膜の単独特性を結果を表2に示す。
厚さ75μmの離型PETフィルムに、第一の伸縮性導体用ペーストを、アプリケーターを用いて、乾燥膜厚が表3に示す厚さになるように塗布後、乾燥硬化し、次いで第二の伸縮性導体ペーストを同様に塗布後、乾燥硬化して、複層からなる伸縮性導体シートを得た。
得られた伸縮性導体の第二の伸縮性導体ペースト面に、エヌティーダブリュー株式会社 ポリウレタンホットメルトフィルム エセランSHM104-PUR(セパレートシート付き)を重ね、ゴムロール温度を120℃に調整したロールラミネート機にて接着し、接着性のある伸縮性導体シートを得た。
得られた接着性のある伸縮性導体シートのを型抜機にセットし、ホットメルトフィルムのセパレートシート面側からトムソン刃にて、幅10mm、長さ80mmの長方形を型抜きした。トムソン刃の深さはホットメルトシートと第二の伸縮性導体層、第一の伸縮性導体
層までとし、離型PETフィルムは打ち抜かずに残している。
次いで、前記型抜き後のシートから、幅10mm、長さ80mmの長方形以外の部分を剥離除去し、長方形部分に残っていたセパレートシートを剥がし、幅30mm、長さ100mmのグンセン株式会社製2-wayトリコット生地 KNZ2740を、伸縮性導体シートが中央に配置されるように重ね、プレス機にて、105℃、0.03MPaの圧力にて25秒間加圧して接着し、その後、離型PETフィルムを剥離して、トリコット生地に接着された伸縮性導体シートを得た。
いる。比較例において、いずれも汗耐久性試験後の抵抗値の上昇が著しいことが解る。これらの試料を切断して断面観察を行ったところ、汗耐久性試験後に抵抗値が上昇した試験片については第二の導体層が黄変ないし茶褐色に変色している部分が見られた。一方で抵抗値の上昇が認められない試料における第二の導体層の断面は、試験前の状態と同様、銀白色であった。これより抵抗値の上昇は、主に導電性を担う第二の導体層が酸化ないしは硫化された結果であると解釈した。
2.第2の伸縮性導体層
3.ホットメルト層
4.離型フィルム
5.布帛
6.下地層
7.カバーコート層
Claims (5)
- 離型シート、
第一の伸縮性導体層、
第二の伸縮性導体層、及び
ホットメルト接着層を少なくともこの順番で有し、
前記第一の伸縮性導体層は、導電フィラーとして炭素系粒子を含み、
前記第二の伸縮性導体層は、導電フィラーとして金属系粒子を含むことを特徴とする積層体。 - 離型シート、
第一の伸縮性導体層、
第二の伸縮性導体層、
ホットメルト接着層、及び
セパレートシートを少なくともこの順番で有し、
前記第一の伸縮性導体層は、導電フィラーとして炭素系粒子を含み、
前記第二の伸縮性導体層は、導電フィラーとして金属系粒子を含むことを特徴とする積層体。 - 前記ホットメルト接着層が、45℃~250℃の範囲の加熱により布帛に接着可能なホットメルト接着層である請求項1または2に記載の積層体。
- 前記離型シートの可視光線透過率が30%以上である請求項1~3のいずれかに記載の積層体。
- 前記第一の伸縮性導体層と、前記第二の伸縮性導体層とからなる伸縮性導体層の非伸張時の皮膜抵抗が500mΩ□以下であり、50%伸張時の伸長方向の皮膜抵抗が1kΩ□以下である請求項1~4のいずれかに記載の積層体。
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