JP7345656B2 - 配線シート - Google Patents
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Description
発熱体の用途に用いるシートとして、例えば、特許文献1には、一方向に延びた複数の線状体が間隔をもって配列された疑似シート構造体を有する導電性シートが記載されている。そして、複数の線状体の両端に、一対の電極が設けられることで、発熱体として用いることができる配線シートが得られる。
本発明の目的は、簡便に導電性線状体と電極の電気的な接続を図ることができ、かつ、抵抗値上昇が発生しにくい配線シートを提供することである。
以下、本発明について実施形態を例に挙げて、図面に基づいて説明する。本発明は実施形態の内容に限定されない。なお、図面においては、説明を容易にするために拡大又は縮小をして図示した部分がある。
本実施形態に係る配線シート100は、図1及び図2に示すように、疑似シート構造体2と、第一硬化物層3と、一対の電極4と、第二硬化物層5とを備えている。具体的には疑似シート構造体2における導電性線状体21には、一方の電極4が直接的に接触している。第一硬化物層3及び第二硬化物層5は、それぞれ硬化性の接着剤の硬化物からなる。また、配線シート100には、第一硬化物層3のある面、及び第二硬化物5層のある面のうちの少なくとも一方の面に、基材1又は工程フィルム6が積層されている。
ここでは、第一硬化物層3のある面に工程フィルム6が積層され、さらに、第二硬化物層5のある面にも、工程フィルム6が積層されている場合を例に挙げて説明する。
工程フィルム6は、配線シート100の製造時、搬送時、保存時等に必要に応じ配線シート100に設けられるフィルムであり、配線シート100の製造後のいずれかの時点で、剥離できるフィルムのことである。
工程フィルム6は、通常、剥離基材と、剥離層とを備える。
剥離基材としては、例えば、紙基材、紙基材等に熱可塑性樹脂(例えば、ポリエチレン等)をラミネートしたラミネート紙、及びプラスチックフィルム等が挙げられる。紙基材としては、グラシン紙、コート紙、及びキャストコート紙等が挙げられる。プラスチックフィルムとしては、ポリエステルフィルム(例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、及びポリエチレンナフタレート等)、及びポリオレフィンフィルム(例えば、ポリプロピレン、及びポリエチレン等)等が挙げられる。剥離剤としては、例えば、オレフィン系樹脂、ゴム系エラストマー(例えば、ブタジエン系樹脂、及びイソプレン系樹脂等)、長鎖アルキル系樹脂、アルキド系樹脂、フッ素系樹脂、及びシリコーン系樹脂等が挙げられる。
剥離層としては、特に限定されない。例えば、取り扱い易さの観点から、剥離層は、剥離基材と、剥離基材の上に剥離剤が塗布されて形成された剥離層とを備えることが好ましい。また、剥離層は、剥離基材の片面のみに剥離層を備えていてもよいし、剥離基材の両面に剥離層を備えていてもよい。
剥離層の厚さは、特に限定されない。剥離剤を含む溶液を塗布して剥離層を形成する場合、剥離層の厚さは、0.01μm以上2.0μm以下であることが好ましく、0.03μm以上1.0μm以下であることがより好ましい。
疑似シート構造体2は、単体では線形状である複数の導電性線状体21が、全体として面形状を成すように、互いに間隔をもって配列された構造体である。面形状は、平面であってもよいし、曲面であってもよい。配線シート100が可撓性を有する場合、疑似シート構造体2は、曲げ伸ばしにより、平面と曲面の両方の形状をとり得る。導電性線状体21は、配線シート100の平面視において、線状である。そして、疑似シート構造体2は、導電性線状体21が、導電性線状体21の軸方向と直交する方向に、複数配列された構造としている。
なお、導電性線状体21は、配線シート100の平面視において、波形状を成していることが好ましい。具体的には、導電性線状体21は、例えば、正弦波、矩形波、三角波、のこぎり波等の波形状を成してもよい。疑似シート構造体2が、このような構造であれば、導電性線状体21の軸方向に、配線シート100を伸張することが容易であり、また、伸張時の導電性線状体21の断線を抑制できる。導電性線状体21が伸張される場合に、導電性線状体21の各部分における変形が均一になるという観点から、導電性線状体21が正弦波の波形状を成していることが好ましい。
導電性線状体21の体積抵抗率の測定は、次の通りである。導電性線状体21の両端に銀ペーストを塗布し、端部間の長さ40mmの部分の抵抗を測定し、導電性線状体21の抵抗値を求める。そして、導電性線状体21の断面積(単位:m2)を上記の抵抗値に乗じ、得られた値を上記の測定した長さ(0.04m)で除して、導電性線状体21の体積抵抗率を算出する。また、必要に応じて、配線シート100から導電性線状体21を取り出して、体積抵抗率を測定できる。
導電性線状体21の断面の形状が円形状である場合には、導電性線状体21の太さ(直径)D(図2参照)は、5μm以上75μm以下であることが好ましい。シート抵抗の上昇抑制と、配線シート100を発熱体として用いた場合の発熱効率及び耐絶縁破壊特性の向上との観点から、導電性線状体21の直径Dは、8μm以上60μm以下であることがより好ましく、12μm以上40μm以下であることがさらに好ましい。
導電性線状体21の断面が楕円形状である場合には、長径が上記の直径Dと同様の範囲にあることが好ましい。
導電性線状体21同士の間隔が上記範囲であれば、導電性線状体がある程度密集しているため、疑似シート構造体の抵抗を低く維持することができる。また、配線シート100を発熱体として用いる場合の温度上昇の分布を均一にする等の、配線シート100の機能の向上を図ることができる。
なお、隣り合う2つの導電性線状体21の間隔とは、導電性線状体21を配列させていった方向に沿った長さであって、2つの導電性線状体21の対向する部分間の長さである(図2参照)。間隔Lは、導電性線状体21の配列が不等間隔である場合には、全ての隣り合う導電性線状体21同士の間隔の平均値である。
なお、導電性線状体21としては、金属ワイヤー線状体の他に、カーボンナノチューブを含む線状体、及び、糸に導電性被覆が施された線状体が挙げられる。
金属ワイヤーとしては、銅、アルミニウム、タングステン、鉄、モリブデン、ニッケル、チタン、銀、金等の金属、又は、金属を2種以上含む合金(例えば、ステンレス鋼、炭素鋼等の鋼鉄、真鍮、りん青銅、ジルコニウム銅合金、ベリリウム銅、鉄ニッケル、ニクロム、ニッケルチタン、カンタル、ハステロイ、及びレニウムタングステン等)を含むワイヤーが挙げられる。また、後述するように、めっきされたものであってもよく、後述する炭素材料又はポリマーにより表面が被覆されたものであってもよい。特に、タングステン及びモリブデン並びにこれらを含む合金から選ばれる一種以上の金属を含むワイヤーが、低い体積抵抗率の導電性線状体21とする観点から好ましい。
第二の金属の標準電極電位(以下、「標準電極電位EM2」とも称する)は+0.34V以上であることが好ましい。
すなわち、このような構成によれば、発熱体としての発熱機能と、金属ワイヤーの表面への酸化皮膜生成の抑制とのバランスを図ることができる。
第一の金属の体積抵抗率RM1は、3.0×10-6[Ω・cm]以上5.0×10-4[Ω・cm]以下であり、3.5×10-6[Ω・cm]以上1.5×10-4[Ω・cm]以下であることが好ましく、4.0×10-6[Ω・cm]以上9.0×10-5[Ω・cm]以下であることがより好ましい。
第一の金属の体積抵抗率RM1が3.0×10-6[Ω・cm]以上であると、金属ワイヤーが発熱しやすくなる。
第一の金属の体積抵抗率RM1が5.0×10-4[Ω・cm]以下であると、電極に取り付けて発熱させたときの電極間の抵抗が低下しやすくなる。そのため、同じ電流を得るために必要な印加電圧を小さくすることができ、最終的に得られる発熱装置の安全性に優れる。
本実施形態では、標準電極電位EM1が+0.34V未満である第一の金属を使用しても、上述のとおり、第二の金属の標準電極電位EM2が所定の範囲であることにより、製造後の経時変化による金属ワイヤーの表面への酸化皮膜が生じにくくなる。
第一の金属の標準電極電位EM1は、以下の方法で決定される。
ただし、第一の金属がタングステンの場合、タングステンの標準電極電位は、以下のように推測される。系中に水が存在したときに、タングステン(W)から酸化タングステン(WO2)が生成されるときの電位は、-0.12Vであることから、タングステンの標準電極電位は、+0.34V未満であると推測される。
合金については、標準電極電位の小さい金属成分が先に腐食されてイオン化するため、標準電極電位が小さい金属成分の添加が少量であっても、標準電極電位が大きい金属成分よりも大幅に低い標準電極電位を示す傾向がある。例えば、第一の金属が真鍮の場合、亜鉛が先に析出すること、銅の標準電極電位が+0.34であること、及び亜鉛の標準電極電位が-0.76Vであることから、真鍮の標準電極電位は、亜鉛の標準電極電位側に引き寄せられるため、+0.34V未満とする。
第一の金属としては、例えば、タングステン(5.7×10-6)、鉄(6.5×10-6)、モリブデン(5.2×10-6)、ニッケル(6.8×10-6)、及びチタン(4.2×10-5)等の金属が挙げられる。括弧内の数値は、各金属の体積抵抗率である(単位:Ω・cm)。
また、第一の金属としては、例えば、ステンレス鋼(7.3×10-5)、真鍮(7×10-6)、りん青銅(7.8×10-6)、ベリリウム銅(7.7×10-6)、鉄ニッケル(5.0×10-5)、ニクロム(1.0×10-4)、カンタル(1.45×10-4)、ハステロイ(1.3×10-4)、及びレニウムタングステン(7.5×10-6)等の合金が挙げられる。括弧内の数値は、各合金の体積抵抗率である(単位:Ω・cm)。
これらの中でも、第一の金属は、タングステン、モリブデン、ニッケル、又は真鍮であることが好ましく、タングステン又はモリブデンであることがより好ましい。なお、真鍮とは、銅と亜鉛との合金であり、通常、質量比で、銅を60%以上95%以下含み、及び亜鉛を5%以上40%以下含む合金である。
第一の金属がタングステン又はモリブデンであると、細い金属ワイヤーが得られやすく、かつ断線しにくい芯線が得られやすくなる。また、第一の金属がタングステン又はモリブデンであると、体積抵抗率RM1が、3.0×10-6Ω・cmを上回りつつ、低い値を示すため好ましい。
第二の金属の標準電極電位EM2は、+0.34V以上であり、+0.5V以上であることが好ましく、+0.7V以上であることがより好ましく、+1.0V以上であることがさらに好ましい。第二の金属の標準電極電位EM2の上限値は、+2.0V以下であることが好ましく、+1.6V以下であることがより好ましい。
第二の金属の標準電極電位EM2が+0.34V以上であると、導電性線状体21と電極4の接触抵抗が低減され、配線シート100の抵抗値上昇がより生じにくくなる。
また、金属ワイヤーを電極4に取り付けた構成においては、一本の金属ワイヤーに対して一つの電極4を取り付けた場合には問題が生じ難いが、複数本の金属ワイヤーに対して一つの電極4を取り付けた場合には、金属ワイヤーと電極4が接続する部分も複数存在するため、接触抵抗の上昇に起因した発熱が生じやすくなる。
第二の金属の標準電極電位EM2が+0.34V以上であると、金属ワイヤーを電極4に取り付けたときに、このような異常発熱が生じにくくなる。また、経時による金属ワイヤー表面への酸化皮膜の形成を抑制できるので、酸化皮膜の形成に起因するその他の異常も抑制されやすくなる。
例えば、グラファイトで芯線を被覆した金属ワイヤーであれば、酸化皮膜の形成は生じないが、金属ワイヤーと電極4との間の接続部の抵抗を低下させることができない傾向にある。一方、例えば、芯線を標準電極電位EM2が高い金で被覆した金属ワイヤーは、酸化皮膜の形成抑制、及び金属ワイヤーと電極との間の接続部の抵抗がどちらも良好となる。
第二の金属の体積抵抗率RM2は、2.0×10-5[Ω・cm]未満であることが好ましく、1.5×10-5[Ω・cm]未満であることがより好ましく、3.0×10-6[Ω・cm]未満であることがさらに好ましい。第二の金属の体積抵抗率RM2の下限値は、1.0×10-6[Ω・cm]以上であることが好ましい。
第二の金属の体積抵抗率RM2が2.0×10-5[Ω・cm]未満であると、金属皮膜を有さない金属ワイヤー(芯線)が電極に接続する場合よりも、金属ワイヤーと電極4との接続部の抵抗を低減しやすくなる。
第二の金属としては、金、白金、パラジウム、銀、及び銅等並びに合金等が挙げられる。当該合金としては、金、白金、パラジウム、銀、及び銅からなる群から選択される少なくとも2種の金属を含む合金等が挙げられる。
第二の金属は、金、白金、パラジウム、銀、及び銅並びに前記合金(金、白金、パラジウム、銀、及び銅からなる群から選択される少なくとも2種の金属を含む合金)からなる群から選ばれる少なくとも一種であることが好ましく、金、白金、パラジウム、及び銀並びに前記合金からなる群から選ばれる少なくとも一種であることがより好ましい。
金属皮膜の厚さは、例えば、電子顕微鏡(例えば、ZEISS社製、品番Cross Beam 550等)を用いて、金属ワイヤーの断面を観察することにより測定される。
中間層は、金属皮膜と同様の方法で形成することができる。
中間層としては、例えば、ニッケル層、ニッケル合金層、スズ層、スズ合金層、銅合金層、ニオブ層、ニオブ合金層、チタン層、チタン合金層、モリブデン層、モリブデン合金層、タングステン層、タングステン合金層、パラジウム合金層、及びプラチナ合金層等、第二の金属とは異なる金属の層が挙げられる。
中間層の厚さは、0.01μm以上1μm以下であることが好ましく、0.02μm以上1μm以下であることがより好ましく、0.03μm以上0.7μm以下であることがさらに好ましい。
金属ワイヤーを被覆する炭素材料としては、非晶質炭素(例えば、カーボンブラック、活性炭、ハードカーボン、ソフトカーボン、メソポーラスカーボン、及びカーボンファイバー等)、グラファイト、フラーレン、グラフェン及びカーボンナノチューブ等が挙げられる。
複合線状体の金属としては、例えば、金、銀、銅、鉄、アルミニウム、ニッケル、クロム、スズ、及び亜鉛等の金属単体、及び、これら金属単体の少なくとも一種を含む合金(銅-ニッケル-リン合金、及び、銅-鉄-リン-亜鉛合金等)が挙げられる。
第一硬化物層3は、硬化性の接着剤の硬化物からなり、疑似シート構造体2を覆う層である。この第一硬化物層3により疑似シート構造体2を、面形状を維持して固定することができる。すなわち、疑似シート構造体2は、第一硬化物層3により支持される。また、第一硬化物層3の表面のうち、疑似シート構造体2に含まれる個々の導電性線状体21と接していない領域と、電極4、及び第二硬化物層5のうちの少なくとも1つとを接着することにより、これらを固定することができる。第一硬化物層3に代えて、非硬化性の接着剤層を用いた場合には、配線シート100の内部における厚さ方向の変形に起因して、導電性線状体21が移動し、電極4から離れてしまう場合があり、抵抗値上昇が発生してしまう。そこで、導電性線状体21と電極4との接触を維持するために、導電性線状体21及び電極4に対して、接触圧力の印加が必要であった。配線シート100が、工程フィルム6のように剥離可能な支持体により支持されている場合、或いは、基材1がメッシュ、不織布、織布又はニットである場合には、支持体が樹脂フィルム等の剛性のある基材であり、第一硬化物層3又は第二硬化物層5と剥離不可能に接着されている場合に比べて、このような抵抗値上昇の傾向が顕著である。これに対し、本実施形態のような第一硬化物層3を用いれば、導電性線状体21を固定でき、後述する第二硬化物層5と共に、導電性線状体21と電極4との接触を安定させ、抵抗値上昇が発生しにくくできる。
第一硬化物層3は、図1に示すように、第一硬化物帯状体31から構成されていてもよい。また、第一硬化物帯状体31は、間隔をもって配置されていることが好ましい。このようにすれば、配線シート100の平面視において、第一硬化物層3に空隙を設けることができる。
また、配線シート100の平面視における疑似シート構造体2の全面100%に対し、第一硬化物層3に設けられた空隙の面積比率(空隙率)は、15%以上であることが好ましく、25%以上であることがより好ましく、35%以上であることがさらに好ましい。この面積比率が15%以上であれば、配線シート100の通気性をさらに向上できる。空隙率の上限としては、導電性線状体21の支持が容易となるよう、75%以下程度であることが好ましい。
第一硬化物帯状体31に設けられる導電性線状体21は、1本単独又は2本以上であってもよい。また、第一硬化物帯状体31に設けられる導電性線状体21の数は、第一硬化物帯状体31毎に、同数であっても、異なっていてもよい。
上記の観点から、第一硬化物層3の23℃における貯蔵弾性率は、0.8×107Pa以上8.0×109Pa以下であることが好ましく、1.0×107Pa以上5.0×109Pa以下であることがより好ましい。
これらの重合開始剤を用いて架橋構造を形成する場合、その使用量は、エネルギー線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂100質量部に対して、0.1質量部以上100質量部以下であることが好ましく、1質量部以上100質量部以下であることがより好ましく、1質量部以上10質量部以下であることが特に好ましい。
電極4は、導電性線状体21に電流を供給するために用いられる。電極4は、第一硬化物層3と、第二硬化物層5により固定されることによって、導電性線状体21に直接的に接触する。そのため、電極4は、半田又は銀ペースト等を用いることなく、簡便に導電性線状体21の両端部に電気的に接続させて配置させることができる。
電極4は、公知の電極材料を用いて形成できる。電極材料としては、金属箔(銅箔等)、及び金属ワイヤー等が挙げられる。第一硬化物層3又は第二硬化物層5から受ける接触圧力により、簡便に導電性線状体21との電気的な接続を図ることができる観点から、電極4は、金属ワイヤー又は金属箔であることが好ましく、金属ワイヤー又は厚さ40μm以下の金属箔であることがより好ましく、金属ワイヤーであることが特に好ましい。電極4が金属ワイヤーである場合、電極4を電源からの配線と繋ぐ際に、金属線同士であるため、接続が容易である。また、厚さ40μm以下の薄い金属箔は、配線シート100の全体の厚さを低減することができるとともに、電極形成部の段差を小さくする観点から好ましい。本実施形態によれば、導電性線状体21と電極4との接触を安定させ、抵抗値上昇が発生しにくくできる。そのため、接触抵抗が優れる導電性ペースト、又は厚い金属箔を用いずに、金属ワイヤー等を用いた場合にも、導電性線状体21と電極4との接触抵抗を安定化できる。電極材料が金属ワイヤーである場合、金属ワイヤーは、1本であってもよいが、2本以上であることが好ましい。
電極4と疑似シート構造体2の抵抗値は、テスターを用いて測定することができる。まず電極4の抵抗値を測定し、電極4を貼付した疑似シート構造体2の抵抗値を測定する。その後、電極を貼付した疑似シート構造体2の抵抗値から電極4の測定値を差し引くことで、電極4及び疑似シート構造体2それぞれの抵抗値を算出する。また、必要に応じて、配線シート100から電極4を取り出して、抵抗値を測定できる。
第二硬化物層5は、硬化性の接着剤の硬化物からなり、電極4を覆う層である。この第二硬化物層5により、上述のとおり、電極4を、導電性線状体21に直接的に接触するようにして、固定することができる。
配線シートの通気性向上の観点からは、第二硬化物層5は、図1に示すように、一対の電極4をそれぞれ覆うように、形成されていることが好ましい。このようにすれば、配線シート100の平面視において、第二硬化物層5が疑似シート構造体2の全面を覆うことがない。そのため、第二硬化物層5は、第一硬化物層3が有する空隙を塞ぐことがなく、配線シート100における通気性に影響を与えない。
第二硬化物層5は、それぞれ電極4が伸びる方向と同方向に延在して形成されることが好ましい。そして、第二硬化物層5は、配線シート100の平面視において、一直線であってもよく、波形状であってもよい。また、第二硬化物層5は、例えば、正弦波、矩形波、三角波、及びのこぎり波等の波形状であってもよい。
上記の観点から、第二硬化物層5の23℃における貯蔵弾性率は、0.8×107Pa以上8.0×109Pa以下であることが好ましく、1.0×107Pa以上5.0×109Pa以下であることがより好ましい。
本実施形態に係る配線シート100においては、JIS-L1096:2010に記載のフラジール試験において、空気量が、350cm3/(cm2・s)以上であることが好ましく、450cm3/(cm2・s)以上2000cm3/(cm2・s)以下であることがより好ましく、600cm3/(cm2・s)以上1000cm3/(cm2・s)以下であることが特に好ましい。
本実施形態に係る配線シート100の製造方法は、特に限定されない。配線シート100は、例えば、次の工程により、製造できる。
まず、第一工程として、図3Aに示すように、工程フィルム6の上に、第一硬化物層3を形成するための熱硬化性の接着剤を塗布し、塗膜を形成する。ただし、第一硬化物層3が、複数の第一硬化物帯状体31から構成されるように、ストライプ状に、接着剤の塗膜を形成する。次に、塗膜を乾燥させて、複数の第一接着剤帯状体31’からなる接着剤層3’を作製する。
ここで、第二接着剤帯状体5’は、第二硬化物層5を形成するための熱硬化性の接着剤からなる、帯状の塗膜である。
この際、第一硬化物層3及び第二硬化物層5のいずれかに代えて、非硬化性の接着剤からなる層を用いた場合、第四工程において、非硬化性の接着剤が軟化してしまうため、導電性線状体21と電極4の間の電気的な接続が損なわれるおそれがある。第一硬化物層3及び第二硬化物層5がいずれも熱硬化性であれば、第四工程においていずれの層も硬化され、軟化しないため、このような問題を防止することができる。また、後述する変形例のように、第一硬化物層3及び第二硬化物層5のいずれかに、エネルギー線硬化性の接着剤等の、熱硬化性の接着剤とは異なる硬化性の接着剤を用いる場合であっても、第四工程の前にエネルギー線硬化性の接着剤を予め硬化させておけば、上記の問題を防止することが可能である。
本実施形態によれば、次のような作用効果を奏することができる。
(1)本実施形態によれば、第一硬化物層3及び第二硬化物層5により、導電性線状体21及び電極4を固定でき、導電性線状体21と電極4が直接的に接触し、簡便に導電性線状体と電極の電気的な接続を図ることができる。そして、配線シート100の内部における厚さ方向の変形を抑制し、導電性線状体21と電極4との接触を安定させ、抵抗値上昇が発生しにくくできる。
次に、本発明の第二実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、本実施形態では、図4及び図5に示すように、第一硬化物層3のある面に基材1が積層され、さらに、第二硬化物層5のある面にも、基材1が積層されていること以外は第一実施形態と同様の構成であるので、基材1及びその積層方法について説明し、それ以外の説明を省略する。
基材1は、メッシュ、不織布、織布、及びニットからなる群から選択される少なくとも1つである。
そして、これらの繊維又は糸としては、例えば、樹脂、金属、セラミックスもしくはガラスで繊維又は糸に加工できるものを用いてもよい。さらに、例えば、絹、綿、羊毛、麻、ケナフ、バナナ、バンブー、パルプ、バサルト、レーヨン、キュプラ、ポリノジック、リヨセル、アセテート又はレザーが挙げられる。これらは単独又は2種以上組み合わせて使用できる。本実施形態では、第一硬化物層3は、硬化後に付着性が消失しているため、基材1がメッシュのように、全面に開口を有するものであっても、開口から露出した第一硬化物層3に異物が付着しにくい。メッシュは配線シート100の通気性を向上させる観点において好ましい。
織布は、特に限定されない。例えば、平織、綾織及び繻子織等が挙げられる。
具体的には、まず、前記第一実施形態における第一工程から第三工程を施し、その後、前記第一実施形態における第四工程に代えて、下記の第五工程及び第六工程を施すことで、配線シート100Aを作製できる。
第五工程では、前記第一実施形態における第三工程で得られた積層体から工程フィルム6を剥離して、第一硬化物層3及び第二硬化物層5の上に、それぞれ基材1を積層する。
次に、第六工程として、加熱処理により、硬化性の接着剤を硬化させて、第一硬化物層3及び第二硬化物層5を形成して、図4及び図5に示すような配線シート100Aを作製できる。
なお、加熱処理における硬化の条件については、前記第一実施形態における第四工程での硬化の条件と同じである。
本発明は前述の実施形態に限定されず、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれる。
例えば、配線シート100は、第一硬化物層3のある面及び第二硬化物層5のある面のいずれか一方に工程フィルム6が積層され、他方に基材1が積層されていてもよい。また、配線シート100は、第一硬化物層3のある面及び第二硬化物層5のある面の一方のみに、基材1又は工程フィルム6が積層されていてもよい。
配線シート100は、フレキシブル性又は均一な発熱という従来にない特徴を有することから、発熱体(シート状ヒーター)として用いることが好ましい。この場合、発熱体の用途としては、例えば、窓ガラス用のデフォッガー(曇り取り)、及びデフロスター(霜取り)等が挙げられる。近年では、電気自動車のバッテリーの温度コントロールにヒーターが使われており、薄いヒーターはラミネート型セルの個別の温度コントロールに好適である。また、電気信号の配線のためのフラットケーブルとしても利用することができる。
フェノキシ樹脂(三菱ケミカル社製、商品名「YX7200B35」)100質量部に、水添ビスフェノールAジグリシジルエーテル(三菱化学社製、製品名「YX8000」)170質量部、シランカップリング剤(信越化学工業社製、製品名「KBM-4803」)0.2質量部、熱カチオン重合開始剤(三新化学工業社製、製品名「サンエイドSI-B3」)2質量部、及び、熱カチオン重合開始剤(三新化学工業社製、製品名「サンエイドSI-B7」)2質量部を配合し、有機溶媒により希釈して、硬化性の接着剤を得た。
アクリル系共重合体(n-ブチルアクリレート(BA)/アクリル酸(AAc)=90.0/10.0(質量比)からなる原料モノマーに由来の構成単位を有するアクリル系共重合体、重量平均分子量(Mw):41万)100質量部に、架橋剤として、アルミニウムキレート系架橋剤(綜研化学株式会社製、製品名「M-5A」、固形分濃度:4.95質量%)0.74質量部(固形分比)及び希釈溶剤としてトルエンを配合して、接着剤を得た。
(疑似シート構造体付き接着シートの作製)
剥離フィルム(商品名:SP-PET382150(リンテック社製))上に、塗布部(5mm)と未塗布部分(5mm)が交互になるように、調製例1で得られた接着剤を塗布し、乾燥して、乾燥後の厚みが22μmの複数の第一接着剤帯状体からなる接着剤層を形成した(形状は、一直線の帯状(図3A参照))。その後、形成された接着剤層に剥離フィルム(商品名:SP-PET381130(リンテック社製))を貼付して、第一接着シートを作製した。
導電性線状体として、金めっきタングステンワイヤー(直径25μm、メーカー名:株式会社トクサイ製、製品名:Au(0.1)-TWG、以下、「ワイヤー」と称する。)を準備した。なお、タングステンの体積抵抗率は5.7×10-6Ω・cm、金の標準電極電位は+1.52Vである。次に、第一接着シートの剥離フィルム(商品名:SP-PET381130(リンテック社製))を剥がし、第一接着剤帯状体の表面を外側に向け、ゴム製の外周面を有するドラム部材にしわのないように第一接着シートを巻きつけた。ドラム部材の円周方向における第一接着シートの両端部は、両面テープでドラム部材表面に固定した。ボビンに巻き付けたワイヤーを、第一接着剤帯状体の本数分用意した。ワイヤーをドラム部材の端部付近に位置する接着シートにおける各第一接着剤帯状体の表面に付着させた上で、ワイヤーを繰り出しながらドラム部材で巻き取った。ドラム部材を1周回転させることで、ワイヤーが第一接着剤帯状体上に巻きつくようにした。このようにして、接着シートの表面上に、ワイヤーを複数設けて、複数のワイヤーが等間隔に設置された疑似シート構造体を形成した。この際、ドラム部材は、ドラム軸方向に振動させながら回転するようにして、巻き付けられたワイヤーが波形状を描くようにした。
ワイヤーは等間隔に設けられ、間隔は10mmであった。その後、ドラム部材の軸方向と平行に、ワイヤー及び接着シートを切断した。さらに、これを200mm×150mmの長方形(ワイヤーが延在する方向が長辺方向)に裁断し、疑似シート構造体付き接着シートを作製した(図3B参照)。以上のようにして、疑似シート構造体付き接着シートを得た。すなわち、15本のワイヤーが配置された疑似シート構造体付き接着シートを得た。また、ワイヤーの波形状の振幅は2.5mm、波長は10mmであった。
剥離フィルム(商品名:SP-PET382150(リンテック社製))上に、調製例1で得られた接着剤を塗布し、乾燥して、乾燥後の厚みが60μmの第二接着剤層を形成した。形成された第二接着剤層に剥離フィルム(リンテック社製、商品名「SP-PET381130」)を貼付して、第二接着シートを作製した。
次に、電極として、金めっき銅線(直径150μm、メーカー名:株式会社トクサイ製、製品名:C1100-H AuP)を準備した。次に、第二接着シートの剥離フィルム(商品名:SP-PET381130(リンテック社製))を剥がし、ゴム製の外周面を有するドラム部材にしわのないように第二接着シートを巻きつけた。円周方向における第二接着シートの両端部を両面テープで固定した。ボビンに巻き付けた金めっき銅線を、ドラム部材の端部付近に位置する第二接着剤層の表面に付着させた上で、金めっき銅線を繰り出しながらドラム部材で巻き取り、少しずつドラム部材を、ドラム部材の軸方向と平行な方向に移動させていき、金めっき銅線が等間隔でらせんを描きながらドラム部材に巻きつくようにした。この際、ドラム部材は、ドラム軸方向に振動させながら回転するようにして、巻き付けられた金めっき銅線が波形状を描くようにした。
このようにして、第二接着シートの表面上に、金めっき銅線を複数設けて、複数の金めっき銅線を等間隔に設置した。金めっき銅線の間隔は2.5mmであった。また、金めっき銅線の波形状の振幅は3mm、波長は20mmであった。その後、ドラム軸と平行に、金めっき銅線が設置された第二接着シートを切断した。この金めっき銅線が設置された第二接着シートを、金めっき銅線が延在する方向を長辺方向として、220mm×10mmの長方形に裁断し、4本の金めっき銅線が設置された電極付き接着シートを作製した。これにより、第二接着剤層も帯状の形状に形成され、第二接着剤層帯状体とした。
作製した電極付き接着シート一対を、疑似シート構造体のワイヤーの延在する方向と金めっき銅線が延在する方向が直交する位置関係で、一番近い金めっき銅線間の距離が150mmとなるよう、疑似シート構造体付き接着シートのワイヤーの両端部に、金めっき銅線とワイヤーを接触させて取り付けた(図3C参照)。
その後、真空ラミネーター(ニッコー・マテリアルズ社製、製品名:V130)を用いて、110℃、0.5MPa、及び、50分の条件で硬化反応を行い、第一接着剤帯状体及び第二接着剤帯状体を硬化させ、第一硬化物層及び第二硬化物層を形成し、配線シートを作製した。
疑似シート構造体付き接着シートと同じものを、実施例1と同様にして作製し、電極付き接着シートについては、第二接着剤層の乾燥後の厚みを100μmに変更した以外は、実施例1と同様にして作製した。
そして、作製した電極付き接着シート一対を、疑似シート構造体のワイヤーの延在する方向と金めっき銅線が延在する方向が直交する位置関係で、一番近い金めっき銅線間の距離が150mmとなるよう、疑似シート構造体付き接着シートのワイヤーの両端部に、金めっき銅線とワイヤーを接触させて取り付けた(図3C参照)。
その後、電極付き接着シートから剥離フィルム(商品名:SP-PET382150(リンテック社製))を剥がし、露出した電極付き接着シートの第二接着剤層と、疑似シート構造体を覆う第一接着剤帯状体に接着するように、目付40g/m2のポリエステル製のサーマルボンド不織布からなる基材を貼り合わせた。そして、疑似シート構造体付き接着シートから剥離フィルム(商品名:SP-PET382150(リンテック社製))を剥がし、目付40g/m2のポリエステル製のサーマルボンド不織布からなる基材を貼り合わせた。次いで、真空ラミネーター(ニッコー・マテリアルズ社製、製品名:V130)を用いて、110℃、0.5MPa、及び、50分の条件で硬化反応を行い、第一接着剤帯状体及び第二接着剤帯状体を硬化させ、第一硬化物層及び第二硬化物層を形成して、配線シートを作製した(図4及び図5参照)。
疑似シート構造体付き接着シートについては、調製例1で得られた接着剤に代えて、調製例2で得られた接着剤を用いた以外は、実施例2と同様にして作製した。
電極付き接着シートについては、第二接着剤層の乾燥後の厚みを20μmに変更した以外は、実施例2と同様にして作製した。
作製した疑似シート構造体付き接着シート、及び作製した電極付き接着シートを用いた以外は、実施例2と同様にして、配線シートを作製した。
疑似シート構造体付き接着シートについては、調製例1で得られた接着剤に代えて、調製例2で得られた接着剤を用いた以外は、実施例2と同様にして作製した。
電極付き接着シートについては、調製例1で得られた接着剤に代えて、調製例2で得られた接着剤を用いた以外は、実施例2と同様にして作製した。
作製した疑似シート構造体付き接着シート、及び作製した電極付き接着シートを用いたこと、並びに、110℃、0.5MPa、及び、50分の条件で硬化反応を行う代わりに、25℃、0.5MPa、及び、2分の条件でラミネートを行った以外は、実施例2と同様にして、配線シートを作製した。
疑似シート構造体付き接着シートについては、調製例1で得られた接着剤に代えて、調製例2で得られた接着剤を用いた以外は、実施例2と同様にして作製した。
そして、一対の金めっき銅線(直径150μm、メーカー名:株式会社トクサイ製、製品名:C1100-H AuP)を、疑似シート構造体のワイヤーの延在する方向と金めっき銅線が延在する方向が直交する位置関係で、一番近い金めっき銅線間の距離が150mmとなるよう、疑似シート構造体付き接着シートのワイヤーの両端部に、金めっき銅線とワイヤーを接触させて取り付けた。
その後、疑似シート構造体付き接着シートの第一接着剤帯状体に接着するように、目付40g/m2のポリエステル製のサーマルボンド不織布からなる基材を貼り合わせた。次いで、真空ラミネーター(ニッコー・マテリアルズ社製、製品名:V130)を用いて、25℃、0.5MPa、及び、2分の条件でラミネートを行い、配線シートを作製した。
疑似シート構造体付き接着シートについては、目付40g/m2のポリエステル製のサーマルボンド不織布からなる基材に代えて、厚み50μmのポリイミドフィルム(東レ・デュポン社製、商品名:カプトン200H)を用いた以外は、比較例3と同様にして作製した。
そして、作製した疑似シート構造体付き接着シートを用いたこと、及び、疑似シート構造体付き接着シートの第一接着剤帯状体に接着させた目付40g/m2のポリエステル製のサーマルボンド不織布からなる基材に代えて、厚み50μmのポリイミドフィルム(東レ・デュポン社製、商品名:カプトン200H)を用いた以外は、比較例3と同様にして、配線シートを作製した。
調製例1の組成物を、実施例等と同一の硬化温度及び硬化時間で硬化させて形成した幅5mm×長さ10mm×厚み0.1mmの試験片を作製した。以下に示す測定条件で、引張モードによる測定によって試験片の貯蔵弾性率E’を測定し、23℃における貯蔵弾性率(単位:MPa)を観察した。
-測定条件-
・測定装置:ティー・エイ・インスツルメント社製、動的弾性率測定装置「DMA Q800」
・試験開始温度:0℃
・試験終了温度:150℃
・昇温速度:3℃/分
・周波数:1Hz・振幅:5μm
・測定温度:23℃
配線シートに直流電源を用いて、3.0Vの電圧を印加し、電流値から抵抗値を求めた。その後、配線シートを温度85℃湿度85%の湿熱条件下で250時間保管した後、同様にして抵抗値を求め、下記計算式から、保管前後での抵抗値変化(単位:%)を求めた。
抵抗値変化=[(保管後の抵抗値-保管前の抵抗値)/保管前の抵抗値]×100(%)
これらのことから、本発明によれば、抵抗値上昇が発生しにくい配線シートが得られることが確認された。
Claims (7)
- 複数の導電性線状体が間隔をもって配列された疑似シート構造体と、前記疑似シート構造体を覆う第一硬化物層と、前記導電性線状体に直接的に接触し、かつ複数の導電性線状体同士を電気的に接続する一対の電極と、前記電極を覆う第二硬化物層とを備える配線シートであって、
前記第一硬化物層及び前記第二硬化物層は、それぞれ硬化性の接着剤の硬化物からなり、
前記配線シートには、第一硬化物層のある面、及び前記第二硬化物層のある面のうちの少なくとも一方の面に、基材又は工程フィルムが積層されており、
前記基材は、メッシュ、不織布、織布、及びニットからなる群から選択される少なくとも1つである、
配線シート。 - 請求項1に記載の配線シートにおいて、
第一硬化物層のある面、及び前記第二硬化物層のある面の両方に、前記工程フィルムが積層されている、
配線シート。 - 請求項1又は請求項2に記載の配線シートにおいて、
前記電極は、金属ワイヤーである、
配線シート。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載の配線シートにおいて、
前記第一硬化物層及び前記第二硬化物層の23℃における貯蔵弾性率が、5.0×106Pa以上1.0×1010Pa以下である、
配線シート。 - 請求項1から4のいずれか一項に記載の配線シートにおいて、
前記第一硬化物層には、前記配線シートの平面視において、前記疑似シート構造体の前記導電性線状体が存在しない領域の少なくとも一部に対応する領域に、空隙が設けられている、
配線シート。 - 請求項1から5のいずれか一項に記載の配線シートにおいて、
前記導電性線状体が、金属ワイヤーであり、前記金属ワイヤーが、第一の金属からなる芯線と、前記芯線の外側に設けられ前記第一の金属とは異なる第二の金属からなる金属皮膜と、を有し、前記第一の金属の体積抵抗率が3.0×10-6[Ω・cm]以上5.0×10-4[Ω・cm]以下であり、前記第二の金属の標準電極電位が+0.34V以上である、
配線シート。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載の配線シートにおいて、
前記導電性線状体は、前記配線シートの平面視において、波形状である、
配線シート。
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