JP7189945B2 - 導電性面ファスナー及びその製造方法 - Google Patents
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Description
また、本発明は、導電性面ファスナー、特に面ファスナーが係合素子面同士で重ね合わされて係合された場合に、一方の面ファスナー裏面と他方の面ファスナーの裏面が電気的に通じている導電性の織物系面ファスナーであって、係合力が高く、係合及び剥離を繰り返しても導電性の低下が少なく、極めてフレキシブルであり、さらに審美性にも優れた導電性の面ファスナー及びその製造方法に関する。
また、特許文献4には、ヒーターを面ファスナーで係合させて発熱性を有するシートが記載されている。また、特許文献5には、発熱性を有する加温手段の電源を面ファスナーで取り付けることで、電源を簡単に交換できる保温靴が記載されている。
さらに、特許文献6には、絶縁性素材からなる複数の係合素子が配置された面ファスナー同士を係合させる面ファスナーの組み合わせにおいて、係合素子が存在している表面をいくつかの領域に分け、絶縁領域に囲まれた係合素子領域の係合素子に導電性高分子の溶液を塗布することにより、或いは銅及びニッケル等の金属をメッキすることにより同領域の係合素子表面に導電材をコーティングして導電領域としたフレキシブルコネクターが記載されている。
また特許文献5の技術の場合には発熱性を有する加温手段は、その周上に導電ワイヤが巻かれおり、通電による発熱させることもできるとされているが、ワイヤが配置される量が少なく、高さ方向の配置もないため、発電効率が悪い。
さらに、本発明は、上記問題に鑑み、特に面ファスナーが係合素子面同士で重ね合わされた場合に、一方の面ファスナー裏面と他方の面ファスナーの裏面が電気的に通じることが可能な導電性の織物系面ファスナーを提供することを目的とする。
さらに、本発明は、面ファスナーを係合素子面同士が向かい合うように重ね合わせた場合に、一方の面ファスナー裏面から他方の面ファスナーの裏面へ電気が流れることが可能な導電性の面ファスナー及びその製造方法を提供する。
従来の導電性面ファスナーの場合には、フック面ファスナーとループ面ファスナーの2種類の面ファスナーを係合させる面ファスナーを対象としており、この場合にはフック面ファスナーとループ面ファスナーの両方を導電性とする必要があり、フック面ファスナーを導電化した場合には、太いフック状係合素子の周囲を被覆した導電性皮膜が係合及び剥離を繰り返すことにより短期間で係合素子表面から脱落し、短期間で導電性能が消失することとなる。
そして、本発明において、好ましくは、柔軟な細いフィラメントからなるループ状係合素子用マルチフィラメント糸に導電性フィラメントが合糸されており、したがって、係合力の点でも優れている。さらに面ファスナー全面が黒~灰色の導電性物質で覆われていないことから染色により面ファスナーの色調を自由に選ぶことができ、衣類及びインテリア等の用途に適している。
さらに本発明の導電性面ファスナーでは、従来の面ファスナーを利用した発熱性を有する部材とは異なり、面ファスナーの基布の長さ方向及び厚み方向に、連続して導電性のフィラメント導電性繊維が配置されているので、面ファスナーの面全体が暖まり、発熱効率が良好である点で従来品とは大きく異なる。
さらに、上記の導電性面ファスナーを用いた電子パーツ(例えば、スイッチ、コネクター、電線、電源、LED等の光源、ファン及びブザー用の回路)、発熱シート及び電磁波遮蔽シートとして用いる場合、所望の場所に貼り付け可能であり、着脱が容易であることから、容易に付け替え可能となる。そして、それらを衣類または靴に好適に使用可能である。
以下、本発明を詳細に説明する。本発明の第1の実施の形態に係る導電性面ファスナーは、図1に示すように基布の表面に、ループ状係合素子が存在している。図中、1が基布、3がループ状係合素子を表す。
そして、本発明において重要なこととして、このループ状係合素子用マルチフィラメント糸の少なくとも一部が導電性のフィラメントであることが挙げられる。
そして、耐熱性を要求される導電性面ファスナーに用いられるループ状係合素子用マルチフィラメント糸としては、ポリフェニレンサルファイド、メタ系アラミド、パラ系アラミド等の耐熱性を有するマルチフィラメント糸を採用することが好ましい。
表面に付与される導電性物質としては、金、銀、銅、ニッケル等、公知の導電性金属が挙げられ、このような金属系の導電性物質をフィラメントの表面に付与する方法として、無電解メッキ法、電気メッキ法、蒸着法等の公知の方法が挙げられる。そして、導電性マルチフィラメント糸の場合、同マルチフィラメント糸を構成する個々のフィラメントの表面が導電性物質で覆われているのが好ましい。
なお、ループ状係合素子間の距離a1とは、図2に示されるように、緯糸方向5に隣接して存在するループ状係合素子の根本間のうち近い側の距離a1の任意10点の平均値をいう。
なお、ループ状係合素子の高さbとは、任意10点で求めたうち任意のループ状係合素子の高さbの10点の平均をいう。
本発明において、ナップ仕様である場合のループ状係合素子の密度は、通電をより確実とする観点から、マルチフィラメント単位で30~120個/cm2が好ましく、特に好ましくは80~120個/cm2である。
そして経糸は、面ファスナーの長さ方向に連続して存在することにより、面ファスナーを製造する上で工程安定性をもたらす糸であることから、製造工程において寸法変化が生じにくく、特に熱処理条件において、収縮等の変化が少ない糸であることが好ましく、したがって特にポリエチレンテレフタレートホモポリマーから形成されているマルチフィラメント糸が好ましい。
そして、耐熱性を要求される導電性面ファスナーに用いられる経糸としては、ポリフェニレンサルファイド、メタ系アラミド、パラ系アラミド等の耐熱性を有するマルチフィラメント糸を採用することが好ましい。
そして、このような緯糸用のマルチフィラメント糸を織密度として15~25本/cmとなるように基布を織り込むのが好ましい。
また複数経路型としては、生体電極を備えた衣類が挙げられ、一組の面ファスナーで脳波、心電図、血中酸素濃度情報等の複数の電気信号を伝達でき、しかも衣類を洗濯する際に装置を外すことができるような使い方ができる。
このように経糸に導電性フィラメントを存在させることにより一組の面ファスナーで複数の情報伝達経路を実現できる。
次に、本発明の第2の実施の形態に係る導電性面ファスナーについて説明する。第1実施形態に係る導電性面ファスナーと重複する構成部材等については記載を省略する。
本発明のフック及びループ並存型の導電性面ファスナーにおけるフック状係合素子としては、第1の実施の形態で記載したものと同様のものを用いることができる。
フック状係合素子用モノフィラメント糸の太さとしては、直径0.12~0.30mmが係合力及び製織性の点で好ましく、より好ましくは直径0.15~0.25mmの範囲である。
そして、耐熱性を要求される導電性面ファスナーに用いられるフック状係合素子用モノフィラメント糸としては、ポリフェニレンサルファイド、メタ系アラミド、パラ系アラミド等の耐熱性を有するマルチフィラメント糸を採用することが好ましい。
そして、このような緯糸用のマルチフィラメント糸を織密度として15~25本/cmとなるように基布を織り込むのが好ましい。
本発明の導電性面ファスナーの導電性を用いた具体的な用途としては、フレキシブルスイッチとして、またフレキシブル電気伝達手段として、あるいはフレキシブルな複数電気経路伝達のパーツ、例えば、コネクター、電線、電源、LED等の光源、ファン、玩具及びブザー用パーツ等の電子パーツに用いることが、着脱容易な点、所望の場所に貼り付け可能な点、及び容易に付け替え可能な点で好ましい。特に衣類及び靴に用いると視認性、ファッション性に優れる。さらにフレキシブル電磁波遮蔽、フレキシブル静電気除去等の材料の止め具として、ウェアラブルデバイス及び端末等の部品としての電磁波遮蔽シートとしても好適である。衣類、インテリア、エクステリア及びインフラ用の電磁波遮蔽等に用いることが、配線後に簡単に取り付け可能な点、脱着が容易な点で好適である。また、本発明の導電性面ファスナーが使用されているものを金属探知機で検知することもできる。その他、液体が触れたときに感知するセンサー、放熱シート、発熱体としての発熱シートに好適に用いることができる。そして本発明の導電性面ファスナーを使用した発熱シートを通電させることで導電性面ファスナー自体が発熱することから、衣類及び靴に縫い付け容易、洗濯時に着脱可能、所望の部位に容易に固定可能な点で衣類(帽子含む)及び靴などのヒーターとして本発明の導電性面ファスナーが面状発熱体として好適に使用できる。
基布を構成する経糸及び緯糸、フック状係合素子用モノフィラメント糸、ループ状係合素子用マルチフィラメント糸として次の糸を用意した。
・融点260℃のポリエチレンテレフタレートからなるマルチフィラメント糸
・トータルデシテックス及びフィラメント本数:164デシテックスで30本
[緯糸(芯鞘型複合繊維からなるマルチフィラメント系熱融着糸)]
・芯成分:ポリエチレンテレフタレート(融点:260℃)
・鞘成分:無機微粒子として酸化チタンを0.08質量%含有するイソフタル酸25モル%共重合ポリブチレンテレフタレート(軟化点:180℃)
・芯鞘比率(重量比):7:3
・トータルデシテックス及びフィラメント本数:198デシテックスで48本
・ポリエチレンテレフタレート繊維(融点:260℃)
・繊度:355デシテックス(直径:0.18mm)
[ループ状係合素子用マルチフィラメント糸]
・ポリブチレンテレフタレート製マルチフィラメント糸と銀メッキしたナイロン製マルチフィラメント糸の合糸(融点:220℃)
・上記ポリブチレンテレフタレート製マルチフィラメント糸のトータルデシテックス及びフィラメント本数:305デシテックスで8本
・上記銀メッキしたナイロン製マルチフィラメント糸のトータルデシテックス及びフィラメント本数:33デシテックスで7本
そして、この導電性面ファスナーを経糸方向に揃えて係合素子面を重ね合わせて一方の面ファスナーの裏面から他方の面ファスナーの裏面の間の電気抵抗値を揃えた経糸方向の両端部で測定した。その結果、電気抵抗値は5Ωであり、充分に通電性を有していることを確認した。そして、この面ファスナー同士の初期係合力(25mm幅のピール方向)は0.8N/cmであり、充分な係合力を有していることを確認した。さらに、この面ファスナーを1000回係合及び剥離を繰り返して、電気抵抗値を測定したところ14Ωであり、なおかつ充分な通電性を有していることを確認した。さらに係合力も0.70N/cmであり、係合及び剥離の繰り返しによっても係合力が殆ど低下していないことを確認した。
そして、この面ファスナーにLED基板を付けた靴の留め具(靴紐代替)を作成し、面ファスナーを留めるとLED基板が通電することでLEDが光り、夜間での視認性、ファッション性に優れるものであった。また、この面ファスナー2枚で配線箇所の長さ方向全体を覆うように挟むことで配線箇所から出る電磁波を抑制することを確認した。また、この面ファスナーの両端を目玉クリップで挟み、それぞれの目玉クリップを通して10Vで通電させると、面ファスナーが40度以上発熱することが確認された。この面ファスナーを発熱部分として装着した靴を作成し、装着したところ面ファスナーが体に触れる部分に温かさを感じるものであった。
上記実施例1において、ループ状係合素子用糸及び経糸の一部に、メッキしたナイロン製マルチフィラメント糸を加えることなく、得られたフック及びループ並存型面ファスナーの表面を銀メッキ処理して、導電性のフック及びループ並存型面ファスナーを製造した。得られた導電性面ファスナーを実施例1と同様に重ね合わせて、電気抵抗値を測定したところ、初期においては実施例1と同様に5Ωで通電性を有していたが、1000回係合及び剥離を繰り返したところ、電気抵抗値はあまりに高くて測定不可能であり、通電性は完全に失われたことを確認した。係合及び剥離を繰り返すことにより表面のメッキが剥離され、その結果、通電性が消失したものと判断される。また初期係合力も0.5N/cmであり、実施例1の面ファスナーの半分程度であった。
さらに、この面ファスナーは、表面が深灰色であり、さらに手触りも硬く、衣料等分野には適さないものであった。
上記実施例1において、同一面ファスナーにフック状係合素子用糸とループ状係合素子用糸を存在させるのではなく、別々の面ファスナーに存在させ、さらにフック状係合素子用糸として、銀メッキしたポリエチレンテレフタレートモノフィラメント糸を用いる以外は実施例1と同様に、導電性フック面ファスナー及び導電性ループ面ファスナーを作製した。得られた導電性フック面ファスナーと導電性ループ面ファスナーの係合素子密度は、それぞれ、40個/cm2、40個/cm2である。
この導電性フック面ファスナーと導電性ループ面ファスナーを重ね合わせて係合させ、電気抵抗値を測定したところ、測定位置によっては測定不可能な場合があり、安定した導電性を有する面ファスナーとはいえないものであった。原因としてフック状係合素子を形成するために、フック状係合素子の片脚をカットしたことで、測定場所により通電性が損なわれた場合が生じたものと思われる。
上記実施例1において、ループ状係合素子用糸の両隣に存在している経糸に、実施例1に使用したものと同一の銀メッキしたナイロン製マルチフィラメント糸を加える以外は実施例1と同様にして、導電性のフック及びループ並存型面ファスナーを得た。
銀メッキしたナイロン製マルチフィラメントを有するループ状係合素子を経糸方向に2列配置し、幅方向に隣接するようにフック状係合素子を2列配置し、その幅方向に隣接するように銀メッキしたナイロン製マルチフィラメントを有さないポリブチレンテレフタレート製マルチフィラメント糸(305デシテックスで8本)のみからなるループ状係合素子を2列配置し、さらにその幅方向に隣接するようにフック状係合素子を2列、順次配置を繰り返した以外は実施例1と同様にして、導電性のフック及びループ並存型導電性面ファスナーを製造した。
そして、この実施例3の導電性面ファスナーは、上記した複数経路型であり、方向を揃えて係合させることにより、複数の経路を有する面ファスナーとして使用できるものであった。
上記実施例1において、芯鞘型複合繊維からなるマルチフィラメント糸からなる緯糸に、さらにトータルデシテックス33デシテックスで7本のフィラメントからなる銀メッキしたナイロン製マルチフィラメント糸を引き揃えで加え、ループ状係合素子の片隣に存在する経糸に、銀メッキしたナイロン製のマルチフィラメントを入れないこととした以外は実施例1と同様にして、導電性のフック及びループ並存型導電性面ファスナーを製造した。
上記実施例1において、ループ状係合素子用マルチフィラメント糸に用いる銀メッキしたナイロン製マルチフィラメント糸を14フィラメントからなるトータルデシテックスが66デシテックスの銀メッキした導電性のナイロン製マルチフィラメント糸に置きかえる以外は、実施例1と同一の方法により、導電性のフック及びループ並存型導電性面ファスナーを製造した。
さらに、柔軟性、色調及び染色性による審美性、導電性、洗濯耐久性、電磁波遮蔽性、並びに、発熱性においても、実施例1の面ファスナーと殆ど変わらず優れたものであった。ただ、銀メッキしたループ状係合素子の色調において、実施例1のものより灰色が強く、深い色調に染色する限りにおいては問題ないが、淡い色調で使用する場合には、審美性の点で若干の問題であった。
上記実施例1において、フック状係合素子用糸部分の代わりにループ状係合素子用糸を用いる以外は実施例1と同様に、導電性ループ面ファスナーを作製した。つまり、得られた導電性ループ面ファスナーは、一面がループのみとなっている。得られた導電性ループ面ファスナーの係合素子密度は、40個/cm2である。
洗濯による係合強力の低下はなかった。
発熱性は一面がループのみとなっているテープでは、10Vで通電させると、面ファスナーが50度以上に発熱することが確認された。これは、挿入される導電糸が多くなったことが要因と推測される。
2:フック状係合素子
3:ループ状係合素子
4:経糸方向
5:緯糸方向
a1:隣接するループ状係合素子間の距離
a2:フック状係合素子列を挟んで存在しているループ状係合素子列の距離
b:ループ状係合素子高さ
Claims (15)
- 織物からなる基布の同一面に、マルチフィラメント糸の少なくとも一部が導電性のフィラメントであるループ状係合素子が複数存在し、
前記ループ状係合素子を構成するマルチフィラメント糸が前記織物の経糸方向に織り込まれており、
前記織物からなる基布の同一面に、モノフィラメント糸からなる複数のフック状係合素子と複数の前記ループ状係合素子が並存しているフック及びループ並存型面ファスナーであり、
前記フック状係合素子を構成するモノフィラメント糸が非導電性のモノフィラメント糸であることを特徴とする導電性面ファスナー。 - 前記ループ状係合素子が、非導電性のマルチフィラメント糸と導電性のマルチフィラメント糸からなる請求項1に記載の導電性面ファスナー。
- 前記ループ状係合素子を構成するマルチフィラメント糸の左右両隣に存在している前記経糸の少なくとも1本には導電性のフィラメントが存在している請求項1~2のいずれか1項に記載の導電性面ファスナー。
- 前記織物を構成する緯糸として、熱融着性マルチフィラメント糸が用いられており、前記ループ状係合素子の根元が該熱融着性マルチフィラメント糸の融着により前記織物に固定されている請求項1~3のいずれか1項に記載の導電性面ファスナー。
- 前記織物を構成する緯糸の少なくとも一部が導電性のフィラメントである請求項1~4のいずれか1項に記載の導電性面ファスナー。
- 前記ループ状係合素子を構成する導電性フィラメントが面ファスナー裏面に露出しており、前記ループ状係合素子と面ファスナー裏面が電気的に通じている請求項1~5のいずれか1項に記載の導電性面ファスナー。
- 前記ループ状係合素子がナップ仕様である請求項1~6のいずれか1項に記載の導電性面ファスナー。
- 前記織物を構成する緯糸として、熱融着性マルチフィラメント糸が用いられており、前記フック状係合素子の根元が該熱融着性マルチフィラメント糸の融着により前記織物に固定されている請求項1~7のいずれか1項に記載の導電性面ファスナー。
- 複数の前記ループ状係合素子が経糸方向に列をなして並んでおり、ループ状係合素子列の少なくとも片隣には複数の前記フック状係合素子が列をなして並んでおり、さらにその向こう隣には複数の前記ループ状係合素子列が存在している導電性面ファスナーであって、
フック状係合素子列を挟んで存在しているループ状係合素子列同士の距離が前記ループ状係合素子の高さの2倍以上である請求項1~8のいずれか1項に記載の導電性面ファスナー。 - 請求項1~9のいずれかに記載の導電性面ファスナーを用いた電子パーツ。
- 請求項1~9のいずれかに記載の導電性面ファスナーを用いた発熱シート。
- 請求項1~9のいずれかに記載の導電性面ファスナーを用いた電磁波遮蔽シート。
- 請求項10に記載の電子パーツ、請求項11に記載の発熱シート、請求項12に記載の電磁波遮断シートのうち少なくとも1つを用いた衣類または靴。
- 請求項1~9のいずれかに記載の導電性面ファスナー2枚が係合素子面同士で係合させた導電性面ファスナーの組み合わせであって、
少なくとも一方の導電性面ファスナーが前記フック及びループ並存型面ファスナーであり、
一方の面ファスナー裏面と他方の面ファスナーの裏面が電気的に通じている導電性面ファスナーの組み合わせ。 - マルチフィラメント糸からなる経糸、熱融着性マルチフィラメント糸を含む緯糸、モノフィラメント糸からなるフック状係合素子用糸及び導電性フィラメントを含むループ状係合素子用糸を用意する工程と、
前記フック状係合素子用糸及び前記ループ状係合素子用糸をそれぞれ経糸方向に織り込むとともに前記フック状係合素子用糸及び前記ループ状係合素子用糸からなる複数のループが表面から立ち上がっているループ織物を織る工程と、
前記ループ織物に熱を加えて緯糸に含まれている熱融着性マルチフィラメント糸を融着させてループの根元を織物に固定するとともにループの形状を固定する工程と、
前記モノフィラメント糸からなるループの片脚を切断してループをフック状係合素子とする工程とを含む、フック及びループ並存型の導電性面ファスナーの製造方法であって、
前記フック及びループ並存型の導電性面ファスナーは、織物からなる基布の同一面に、モノフィラメント糸からなる複数のフック状係合素子と複数のループ状係合素子が並存しており、
前記フック状係合素子を構成するモノフィラメント糸が非導電性のモノフィラメント糸である、フック及びループ並存型の導電性面ファスナーの製造方法。
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