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技術 複合導電性繊維

出願人 ミツフジ株式会社イーセップ株式会社合同会社GlobalResearchExpress
発明者 三寺康廣澤村健一
出願日 2014年9月16日 (5年7ヶ月経過) 出願番号 2014-205234
公開日 2016年4月25日 (4年0ヶ月経過) 公開番号 2016-061006
状態 未査定
技術分野 糸;糸またはロープの機械的な仕上げ
主要キーワード ねじり回数 通電テスト 銀メッキ繊維 導電加工 シールドメッシュ 静電除去 ねじり試験 被覆加工
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年4月25日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (2)

課題

ミシンがけの様に高速鋭角に連続した運動に耐え、安定した導電性を提供する。

解決手段

有機繊維を芯に丸撚りしたアルミ箔導電性繊維に、他種の導電糸を、アルミ箔導電糸0.1mm〜5mm間隔に巻きつけることにより、アルミ箔の亀裂、剥離による断線を防ぎ、しなやかで屈曲性の良い導電繊維を得る。

概要

背景

導電性繊維は、従来からガソリン給油油系ホース静電除去などの工業用用途に利用されているが、近年では多岐の用途への応用が期待されている。安定した導電性肌触り、優れた屈曲性加工性洗濯耐久性が付与できれば、おむつや肌着センサーとして使用できる。シャツ等、人体に触れておけば人命センサーとして使用でき、血圧心拍内臓などの電極としても利用できる。またセンサーによるユニフォームや、個別のユニフォーム管理、資材アンテナとしても利用できる。その他にも、シールドメッシュ織物、更には軽量化が求められるロケット飛行機、車等の資材としての利用も期待されている。

導電性繊維の製造技術についても、その用途に応じて様々な方法が提案されている。例えば特許文献1では、健康効果および抗菌効果を有効に引き出す材料として、「2本の線状アルミニウム箔を1本の芯糸交絡させて交絡糸を形成し、該アルミ箔交絡糸と銅繊維とを縦横方向に交互に織り込むと共に、その織り込む間隔をアルミニウムと銅とのイオン化傾向差異から人肌を介して圧電可能な10〜20mmの範囲とすることを特徴とする導電性繊維縫製生地」を提案している。また特許文献2では、電磁波シールド熱伝導体用途として、「繊維表面に金属を被覆加工した捲縮のない導電性繊維を含む樹脂を、コーティング法により布帛に塗布したことを特徴とする導電性繊維布帛」を提案している。

概要

ミシンがけの様に高速鋭角に連続した運動に耐え、安定した導電性を提供する。有機繊維を芯に丸撚りしたアルミ箔導電性繊維に、他種の導電糸を、アルミ箔導電糸0.1mm〜5mm間隔に巻きつけることにより、アルミ箔の亀裂、剥離による断線を防ぎ、しなやかで屈曲性の良い導電繊維を得る。なし

目的

本発明の目的は、上記の従来技術の問題を解決し、ミシンがけの様に高速で鋭角に連続した運動に耐え、安定した導電性を発揮する導電性繊維とその製造方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

有機繊維を芯に丸撚りしたアルミ箔導電性繊維に、他種の導電糸を、アルミ箔導電糸0.1mm〜5mm間隔に巻きつけることを特徴とする複合導電糸。

請求項2

請求項1の複合導電糸に、有機繊維を巻きつけることを特徴とする複合導電糸。

請求項3

アルミ箔導電糸に巻きつける導電糸が銀を含有していることを特徴とする、請求項1、2の複合導電糸。

請求項4

アルミ箔導電糸への他種導電糸の巻き方がたすき掛けであることを特徴とする、請求項1〜3の複合導電糸。

請求項5

請求項1〜4の複合導電糸を2本以上合撚することを特徴とする、複合導電糸。

技術分野

0001

本発明は、導電性繊維とその製造方法に関するものであり、特にミシンがけの様に高速鋭角に連続した運動に耐え、安定した導電性を有した複合導電性繊維とその製造方法に関する。

背景技術

0002

導電性繊維は、従来からガソリン給油油系ホース静電除去などの工業用用途に利用されているが、近年では多岐の用途への応用が期待されている。安定した導電性と肌触り、優れた屈曲性加工性洗濯耐久性が付与できれば、おむつや肌着センサーとして使用できる。シャツ等、人体に触れておけば人命センサーとして使用でき、血圧心拍内臓などの電極としても利用できる。またセンサーによるユニフォームや、個別のユニフォーム管理、資材アンテナとしても利用できる。その他にも、シールドメッシュ織物、更には軽量化が求められるロケット飛行機、車等の資材としての利用も期待されている。

0003

導電性繊維の製造技術についても、その用途に応じて様々な方法が提案されている。例えば特許文献1では、健康効果および抗菌効果を有効に引き出す材料として、「2本の線状アルミニウム箔を1本の芯糸交絡させて交絡糸を形成し、該アルミ箔交絡糸と銅繊維とを縦横方向に交互に織り込むと共に、その織り込む間隔をアルミニウムと銅とのイオン化傾向差異から人肌を介して圧電可能な10〜20mmの範囲とすることを特徴とする導電性繊維縫製生地」を提案している。また特許文献2では、電磁波シールド熱伝導体用途として、「繊維表面に金属を被覆加工した捲縮のない導電性繊維を含む樹脂を、コーティング法により布帛に塗布したことを特徴とする導電性繊維布帛」を提案している。

先行技術

0004

特許第4304088号公報特開2012−251258号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、有機繊維導電加工、例えば金属メッキを施した物や、カーボン練りこんだり、表面に塗った物には電気抵抗むらがあり、導電性も薄くのばした金属板と比べると不安定であった。一方薄くのばした金属板は導電性は導電繊維より安定して良かったものの、比重が重く、折り曲げに弱かった。金属の中でもアルミニウムは比重も軽く電機導電率も良かったが、薄くのばしたアルミ箔は折り曲げに弱く、特に0.6〜20μmでは裂けやすかった。
本発明の目的は、上記の従来技術の問題を解決し、ミシンがけの様に高速で鋭角に連続した運動に耐え、安定した導電性を発揮する導電性繊維とその製造方法を提供する。

課題を解決するための手段

0006

上記の目的を達成するために、請求項1の発明は、有機繊維を芯に丸撚りしたアルミ箔導電性繊維に、他種の導電糸を、アルミ箔導電糸0.1mm〜5mm間隔に巻きつけることを特徴としている。

0007

請求項2の発明は、請求項1の複合導電糸に、有機繊維を巻きつけることを特徴としている。

0008

請求項3の発明は、請求項1、2の複合導電糸において、アルミ箔導電糸に巻きつける導電糸が銀を含有していることを特徴としている。

0009

請求項4の発明は、請求項1〜3の複合導電糸において、アルミ箔導電糸への他種導電糸の巻き方がたすき掛けであることを特徴としている。

0010

請求項5の発明は、請求項1〜4の複合導電糸を2本以上合撚することを特徴としている。

発明の効果

0011

請求項1の発明は、有機繊維を芯に丸撚りしたアルミ箔導電性繊維に、他種の導電糸を、アルミ箔導電糸0.1mm〜5mm間隔に巻きつけることで、各繊維を単純に合撚した場合からは得られない、予想外に高い導電性と安定した導電性を発揮するという効果を奏する。

0012

請求項2の発明は、請求項1の複合導電糸に有機繊維を巻きつけることで、アルミ箔導電性繊維を保護し、ミシンがけの様に高速で鋭角に連続した運動への耐久性と屈曲性を向上させるという効果を奏する。

0013

請求項3の発明は、請求項1、2の複合導電糸において、アルミ箔導電糸に巻きつける導電糸に銀を含有させることで、錆びに対する耐久性を向上させ、長期間安定した導電性を発揮するという効果を奏する。

0014

請求項4の発明は、請求項1〜3の複合導電糸において、アルミ箔導電糸への他種導電糸の巻き方がたすき掛けであることによって、アルミ箔導電糸と他種導電糸の密着性が向上し、導電性と耐久性を向上させるという効果を奏する。

0015

請求項5の発明は、請求項1〜4の複合導電糸を2本以上合撚することで、断線に対する耐久性が向上し、安定した導電性を維持させるという効果を奏する。

図面の簡単な説明

0016

本発明の複合導電糸1本をマイクロスコープで観察した実像である。本発明の複合導電糸を3本合撚したものをマイクロスコープで観察した実像である。

0017

次に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

0018

本発明による複合導電性繊維は、図1に示すように、有機繊維を芯に丸撚りしたアルミ箔導電性繊維に、他種の導電糸を、アルミ箔導電糸0.1mm〜5mm間隔に巻きつけることを特徴としている。
ここで、導電糸をアルミ箔導電糸に巻き付ける間隔が1cm以上では十分な効果が得られないため、0.1mm〜5mmの間隔で巻き付けるのが好適である。
芯となる有機繊維としては、アラミドポリアミドポリエステルポリエチレンアクリルレーヨンなどの合成繊維、および綿、などの天然繊維が使用できる。

0019

ここで、アルミ箔導電性繊維を保護し、ミシンがけの様に高速で鋭角に連続した運動への耐久性と屈曲性を向上させるため、図1に示すように、複合導電糸に有機繊維を巻きつけることが好ましい。巻きつける有機繊維としては、アラミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリエチレン、アクリル、レーヨンなどの合成繊維、および綿、麻、絹などの天然繊維が使用できる。

0020

アルミ箔導電糸に巻きつける導電糸の素材としては、金、銀、銅、鉄、亜鉛白金パラジウムニッケル、錫、クロムコバルトイリジウムタングステンモリブデンなどが考えられるが、錆び等に対する耐久性、人体への安全性、導電性、経済性の観点から、銀を含有していることが好ましい。

0021

アルミ箔導電糸への他種導電糸の巻き方は、S撚りあるいはZ撚りなどのシングル巻き、またはたすき掛けなどのダブル巻きが考えられるが、導電性と耐久性を向上させる観点からは、たすき掛けであることが好ましい。

0022

また、本発明の複合導電繊糸は1本でも優れた性能を発揮するが、導電性と耐久性を向上させる観点からは2本以上合撚することが好ましく、性能と経済性の両方の観点から、図2に示すような3本合撚が最適である場合が多い。

0023

次に、本発明の複合導電性繊維の実施例について説明するが、本発明は、本実旋例に特に限定されるものではない。

0024

[アルミ箔導電性繊維と有機繊維の丸撚り例]
ポリエステルフィルム、又は、紙にアルミ箔を貼り合わせ0.25mm〜0.5mmにスリットしたアルミ箔を、有機繊維を芯に、らせん状に巻いたもの(京都府ミツワ産業社製)を準備した。有機繊維には、ナイロン(50D)に巻いた物(以下、「N−50」と記す)とレーヨン(100D)に巻いたもの(以下、「B−100」と記す)をそれぞれ以下の手順で調製した。尚、1デニール(D)は9000mの糸の質量をg単位で表したものである。
N−50の調製では、ナイロン(50D)を芯に、アルミ箔12μmとポリエステルフィルム12μmを貼り合わせ、約0.254mmにスリットしたもの物を、らせん状に巻いた。出来上がりは約61,000m/kg(147D)であった。
B−100の調製の調製では、ベンベルグ100D(旭化成製)を芯に、アルミ箔10μmとポリエステルフィルム12μmを貼り、伸縮を止めるためにポリエステル側に紙を貼り合わせ、約0.413mmにスリットしたもの物を、ベンベルグにらせん状に巻いた。出来上がりは約27,300m/kg(330D)であった。

0025

[複合導電性繊維の製造例]

1本のN−50に、導電糸として銀メッキ繊維(AGPOSS、この場合、米国製XSTATIC、100D)2本を、アルミ箔導電糸0.1mm〜5mm間隔で、たすき掛けをして巻きつけ、複合導電糸を製造した。

0026

1本のB−100に、実施例1と同様の銀メッキ繊維2本を、アルミ箔導電糸0.1mm〜5mm間隔で、シングル巻きにより巻きつけ、複合導電糸を製造した。

0027

(比較例1)
比較のため、実施例1において、アルミ箔導電糸に巻き付ける間隔を2cm、巻きつけ方をシングル巻きにかえたものを製作した。

0028

(比較例2)
比較のため、実施例1において、アルミ箔導電糸に巻き付ける間隔を1cm、巻きつけ方をシングル巻きにかえたものを製作した。

0029

(比較例3)
比較のため、実施例2において、アルミ箔導電糸に巻き付ける間隔を2cmにかえたものを製作した。

0030

(比較例4)
比較のため、実施例2において、アルミ箔導電糸に巻き付ける間隔を1cmにかえたものを製作した。

0031

(比較例5)
比較のため、実施例1、2に用いた銀メッキ繊維2本のみを撚糸したものを製作した。

0032

通電試験
上記で製作した導電糸1mにおける電気抵抗値を、テスターで測定した結果を下記表1に示す。

0033

0034

尚、表1には含めなかったが、N−50およびB−100のみでの通電テストも行った。N−50単独での通電テストでは、1cm間隔の通電テストにおいては、通電しない箇所があったが、通電した部分では約0.2Ωであった。ただし1m間隔の通電テストでは、全く通電しなかった。
B−100単独での通電テストでは、1cm間隔の通電テストにおいては通電しない箇所があったが、通電した部分では0.25Ω以下であった。ただし1m間隔の通電テストでは、通電した部分では10〜15Ωを示したものの、通電しない部分が多かった。
1cm間隔では通電していたものが1m間隔で通電しなくなる理由として、測定間におけるクラックひび割れ)の存在による断線が考えられる。上記表1の結果とあわせて考えると、本発明の実施によって、断線を防ぎ安定した導電性が担保できるとともに、導電糸の電気抵抗値を劇的に減少させ、比較例からは予期できないほどの顕著な導電性を付与できることが確認された。

実施例

0035

耐久試験
次に、耐久性を検討するため、100〜500回のねじり試験(180度ねじり)を行い、通電性の確認を行った。
N−50やB−100の場合は、屈曲したがアルミ箔に亀裂が生じ、導電性を失った。またアルミ箔とポリエステルは、伸縮の違いから製造時に亀裂が入った。アルミ箔と紙を貼り合わせた物は、亀裂は入りにくくなったものの、折り曲げると亀裂が生じ、また水分に弱かった。加えて、N−50及びB−100は、表面を摩擦するとアルミ箔が剥がれてしまった。耐久性向上のためにB−100を3本撚糸させたものでも、ねじり回数100回未満で通電性を失った。一方で、本発明の複合導電糸(実施例1)では、ねじり回数500回後でも、導電性が保持されていた。

0036

本発明により安定した導電性と肌触り、優れた屈曲性、加工性、洗濯耐久性が付与できるため、前記の通り、おむつや肌着のセンサー、人命センサー、血圧、心拍、内臓などの電極、センサーによるユニフォーム管理、資材のアンテナ、シールドメッシュや織物、更には軽量化が求められるロケット、飛行機、車等の資材など産業上広範な利用が期待される。

0037

1有機繊維の芯
2アルミ箔導電性繊維
3 アルミ箔とは他種の導電性繊維
4 アルミ箔保護用の有機繊維

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