JP2010261116A - 織物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】通電可能な導電線材20と、導電線材20に電力を供給可能な通電手段18とを備える織物10において、織物10の一部を、乾熱収縮率が2%以下の導電線材20で構成するとともに、一部とは異なる織物10の他部を絶縁繊維(21,22)にて構成し、絶縁繊維(21,22)の少なくとも一部が、乾熱収縮率が5%以上の絶縁繊維であり、この織物10に、他の織物部分よりも収縮しやすい収縮部(T2)を設けて、導電線材20の一部又は全部を、収縮部(T2)の収縮力によって、織物10の面方向に撓み変形させて配置した。
【選択図】図3
Description
絶縁繊維は、綿などの天然繊維やポリエステルなどの合成繊維である。また導電線材は、ナイロンまたはポリエステル糸(芯部)と、芯部を被覆するメッキ層を有する。
そして経糸又は緯糸の一部に導電線材を用いて織物を織製したのち、所定の仕上げ加工を施し、さらに導電線材と通電手段を電気的につなげる。仕上げ加工として、典型的に精練や仕上げセットなどの加熱処理が織物に施される。
そして特許文献1の織物は、静電容量式センサの電極として用いることができ、例えば車両用シートの表皮材に使用することができる。
導電糸は、通電により発熱可能な導電線材であり、例えば金属、合金、導電性プラスチックの導線又は炭素繊維にて構成される。そして経糸又は緯糸の一部に導電線材を用いて織物を織製したのち、所定の仕上げ加工を施して織物とする。
このため公知の織物では、乗員の着座動作によって、導電線材が織物から引き出されたり摩耗したりすることがあった(着座性の悪化や性能低下を招きやすい構成であった)。とくに炭素繊維は、繊維軸に対する垂直方向のせん断力や摩擦に脆く、乗員の着座動作によって断線しやすい。
本発明は上述の点に鑑みて創案されたものであり、本発明が解決しようとする課題は、織物からの導電線材の突出を極力抑えて、織物の耐久性を向上させることにある。
そして織物の加熱処理時においては、収縮部の収縮に導電線材を追従させて、(織物表面から極力突出させることなく)織物の面方向に更に撓み変形可能な構成とした。
そして本発明では、糸飛ばし組織部と拘束組織部の収縮力の差を利用して、導電線材の一部又は全部を織物の面方向に好適に撓み変形させて配置することとした。
そして本発明では、糸飛ばし組織部と拘束組織部の収縮差を最大限に利用することで、導電線材をより確実に織物の面方向に撓み変形させることができる。
そして各図には、適宜、車両用シート前方に符号F、車両用シート後方に符号B、車両用シート側方に符号L、車両用シート上方に符号UP、車両用シート下方に符号DWを付すこととする。
そして本実施形態では、シートクッション4の着座側の表皮材4Sが、導電線材20を備える織物10(詳細後述)にて構成されている。そして織物10は、導電線材20に通電手段18を電気的につなげることで、静電容量式センサの電極又はヒータとして機能するのであるが、このとき織物10からの導電線材20の突出を極力抑えることが望まれる(図2を参照)。
そこで本発明では、後述の織物構成によって、織物10からの導電線材20の突出を極力抑えることとした。
本実施形態の織物10は、図2及び図3を参照して、絶縁繊維(経糸21,緯糸22)と導電線材20と通電手段18を備える。そして本実施形態では、織物10の主構成である絶縁繊維(21,22)によって、拘束組織部T1と糸飛ばし組織部T2を織物10に形成する。以下、各構成について説明する。
絶縁繊維(21,22)は、織物10の主構成となる絶縁材料であり、典型的に比抵抗が108Ω・cmを超える(図3を参照)。また少なくとも絶縁繊維の一部が乾熱収縮率(後述)5%以上となる繊維により織物10が構成されている。
この種の絶縁繊維として、植物系及び動物系の天然繊維、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂からなる化学繊維及びこれらの混紡糸や混繊糸を例示することができる。そして織物10の経糸21又は緯糸22として、絶縁繊維の線材(紡績糸、フィラメント、延伸糸又は伸縮加工糸(仮撚加工糸や座屈糸)などの線材)を使用することができる。
そして天然繊維では、綿、麻又は羊毛が風合いに優れるため、織物10の構成として用いることが好ましい。また化学繊維では、ポリエステル繊維(例えばポリエチレンテレフタレートのフィラメント)やナイロン繊維は耐久性と風合いと強度に優れるため、織物10の構成として用いることが好ましい。
乾熱収縮率は5%以上であれば特に制限はないが、一部の絶縁繊維の収縮率が高すぎると導電線材(後述)が弛んだり、引きつれを起こしたりするため、(乾熱収縮率の上限が)50%以下であることが好ましい。同様な理由のため、(乾熱収縮率の上限は)30%以下がより好ましく、20%以下が最も好ましい。
上述の乾熱収縮率は、「JIS L 1013 4.18.2 乾熱収縮率 B法」に準拠して測定することができる。
本測定法では、初荷重として8.82mN×(表示テックス数)を用い、150℃の乾燥機中に線材をつり下げ、取り出し後の荷重としては2.94mN×(表示テックス数)を用いる。これは、織機上で経糸又は緯糸として線材が織製されるとき、強い張力で引っ張られるのに対して、仕上げセット等の熱処理後に製品として仕上がった織物10には、経糸と緯糸が互いに交錯することによって比較的弱い張力しか掛っていないことにもとづく。すなわち織機上の張力を初荷重として8.82mN×(表示テックス数)を用い、製品としての織物中の張力として2.94mN×(表示テックス数)を用いる。これにより、例えば炭素繊維(後述する導電線材20の一例)のように剛直で乾熱収縮率0%の繊維は、PET仮撚加工糸で構成された織物中で収縮することができずに弛み、織物表面から突出するのである。
導電線材20は、通電可能な導電性の線材であり、典型的に比抵抗が100〜10-12Ω・cmである。この導電線材20を織物10に取付けることで、織物10自体を、静電容量式センサの電極やヒータとして用いることができる。
この種の導電線材20として、金属や合金などの導電糸、炭素繊維のフィラメント及びメッキ線材を例示できる。また導電線材20に絶縁繊維を撚り合せる(カバリングする)こともできる。さらに導電線材20に絶縁繊維の被覆層を形成することもできる。
ここでメッキ線材とは、非導電性又は導電性の線材(芯部)と、金属又は合金のメッキ層を有する線材である。また炭素繊維とは、ポリアクリロニトリル系炭素繊維(PAN系炭素繊維)やピッチ系炭素繊維である。なかでも焼成温度1000℃以上の炭素繊維(炭素化繊維、黒鉛化繊維、黒鉛繊維)は良好な電気伝導性を有するため、本実施形態の導電線材20として好適に使用できる。
さらに前述の通り、少なくとも一部が乾熱収縮率5%以上となる絶縁繊維によって構成された織物10中でこれら導電繊維20が交織されており、収縮差によって導電線材20は織物表面に弛んでしまい、織物使用中に引き出されたり、摩耗しやすかったりする。本実施形態では、後述するように、織物中に他の織物部分よりも収縮しやすい収縮部を設ける。そして導電線材20の一部又は全部を、収縮部の収縮力によって撓み変形させて織物10の面方向に配置させるものである。
本実施形態では、図3及び図5を参照して、織物10の一部を導電線材20で構成するとともに、織物10の他部を絶縁繊維にて構成する。このとき絶縁繊維(21,22)によって、拘束組織部T1と、糸飛ばし組織部T2を形成する。
そして本実施形態では、緯糸22の一部を導電線材20にて構成する例を説明する(導電線材20の配置位置の詳細は後述する)。この形態では、導電線材20の配置方向(導電方向D1)は緯糸22の配置方向となる。
また本実施形態では、経糸21と緯糸22の大部分を絶縁繊維にて構成する。織物10では、経糸21と緯糸22が規則的に交錯することもあり、経糸21が緯糸22を飛び越えることもある。そこで本実施形態では、経糸21が飛び越えた緯糸22の本数を「経糸の飛び本数」と呼ぶ。
拘束組織部T1とは、導電方向D1に対して直交する向き(直交方向D2)に経糸21と緯糸22が密に交錯する組織であり、織物10のD2方向の収縮代が少ない部分である。この拘束組織部T1では、視覚的には織物表面において導電線材20が凸部をなしている。
そして拘束組織部T1では、直交方向D2において「経糸の飛び本数」が1〜3本である。ここで拘束組織部T1を効果的に凸状とするためには、上記「経糸の飛び本数」を1〜2本とすることが好ましい。
糸飛ばし組織部T2とは、織物10の収縮代が大きい部分であり、直交方向D2に経糸21と緯糸22が疎に交錯する組織である。この糸飛ばし組織部T2では、視覚的には織物表面において導電線材20が凹部をなしている。
そして糸飛ばし組織部T2では、直交方向D2において、「経糸の飛び本数」が拘束組織部T1よりも多く、例えば拘束組織部T1の2倍以上であることがより好ましい。典型的な糸飛ばし組織部T2では、上記「経糸の飛び本数」が2〜10本である(例えば図3中のT2では、「経糸の飛び本数」が7本である)。ここで「経糸の飛び本数」が10より多いとスナッグが悪化したり、織物10の耐摩耗性に悪影響を及ぼしたりするおそれがある。
ここで糸飛ばし組織部T2の幅寸法W2(直交方向D2の寸法)や、拘束組織部T1の幅寸法W3は特に限定しない。なお表皮材4Sの意匠性を考慮して、織物10に好適な凹凸感を出したい場合には、両組織部の幅寸法(W2,W3)を2〜20mmとすることが好ましい。またいずれの組織部も1本の経糸21にて構成することができる(各組織部の導電方向D1の長さ寸法は、経糸21の寸法以上となる)。
そして導電線材20(緯糸)を、複数又は単数の絶縁繊維(緯糸)毎に打込む。このとき導電線材20を、拘束組織部T1と糸飛ばし組織部T2の間に配置する(図3及び図5を参照)。より具体的には、導電線材20は、拘束組織部T1の中心を通る緯糸(第一緯糸22a)と、糸飛ばし組織部T2の中心を通る緯糸(第二緯糸22c)の間に配置することができる。この位置に導電線材20を配置することで、糸飛ばし組織部T2の収縮によって、糸飛ばし組織部T2側に導電線材20が引張される。
ここで境界部とは、糸飛ばし組織部T2と拘束組織部T1が接する部分(糸飛ばし組織部T2の最端部)を構成する緯糸(中間緯糸22b)と、この中間緯糸22bの両隣二本の緯糸である。この境界部に導電線材20を配置することで、糸飛ばし組織部T2の収縮によって、糸飛ばし組織部T2側に導電線材20が好適に引張される。
そして中間緯糸22b(糸飛ばし組織部の最端部)の位置に導電線材20を配置することが最も好ましく、こうすることで糸飛ばし組織部T2側に導電線材20が最も強く引張される。このように導電線材20は、拘束組織部T1と糸飛ばし組織部T2の収縮力の差によって、織物10の面方向に向けて撓み変形して配置することとなる。
また織物10に電極機能を持たせる場合、導電線材20同士の間隔寸法(W1)は60mmの範囲内に設定することが望ましい。間隔寸法(W1)が60mmを超えると、織物10のセンサ機能が悪化(静電容量が低下)して電極として機能しないおそれがある。好ましくは導電線材20の間隔寸法(W1)の上限値を30mmとすることで、導電化された織物10がより好適なセンサ機能(静電容量)を備える。
上述のように織物10を製織したのち、所定の仕上げ処理を行う。この仕上げ処理として、精練工程と、染色工程と、熱セット工程と、風合い出し工程と、後加工剤付与工程と、仕上げセット工程を例示することができる。織物10の仕上げ処理においては、上述の工程を全て行うことでも、1又は複数の工程を省略こともできる。
そして上記各工程では織物10に熱処理を施すことが多く、例えば精練では100℃前後、仕上げセットでは150℃前後の熱処理が施されることが多い。
これら拘束組織部T1と糸飛ばし組織部T2(収縮部)の加熱時の収縮差によって、直交方向D2に導電線材20を引張する。こうすることで導電線材20を、糸飛ばし組織部T2(収縮部)の収縮に追従させて、(織物表面から突出させることなく)織物10の面方向に向けて好適に撓み変形させて配置することができる。
このため導電線材20は、導電方向D1に沿って(市松模様状に)配置する複数の糸飛ばし組織部T2によって、ちょうど波形となるように(互い違いに)引張されて織物10に配置することとなる。
表皮材4Sは、典型的に複数の表皮ピースから構成される。本実施形態では、表皮材4Sの着座側をなす表皮ピースに織物10を使用する。
そして織物10を表皮材4Sに用いる場合、後工程通過性やシートの着座性を考慮して、織物10の裏面にバッキングを施したのち(樹脂層を形成したのち)、パッド材14や裏基布16を配設することが好ましい(図2を参照)。
この種のパッド材14は、柔軟性を備える多孔性の部材であり、例えば含気率の高いウレタンパッドや、軟質ウレタンフォームからなるスラブウレタンフォームを用いることができる。また裏基布16は、例えば織編物や不織布にて構成することができる。
そして通電手段18は、導電線材20と電源9を電気的につなげる部材であり、導電糸、導電テープ、導電化された布体を例示することができる(図2を参照)。
この通電手段18によって導電線材20に電力を供給することで、織物10が、センサの電極又はヒータとして機能することができる。例えば導電線材20の両端に通電手段18をつないで通電することで、ヒータとして織物10を使用することができる。また導電線材20の片側に通電手段18をつなぐことで、センサの電極として織物10を使用することができる。
布体18aは、導線18bの配置方向に長尺な帯状(例えばシート前後方向に長尺な帯状)であり、布帛や不織布にて構成することができる。また布体18aによって導電線材20とより広い面積で接着することができ接触抵抗を低減できる。
またメッキ層は、電気伝導性を有する金属又は合金を有する層であり、布体18a(被めっき体)に設けられる。メッキ層は、布体18a全体に形成してもよく、布体18aの一面(導電線材を臨む面)にのみ形成してもよい。
そして導線18bとして、金属や合金などの導電糸、メッキ線材を例示できる。なお導線18bは、布体18a上に直線状に配置されていてもよいが、例えば周期的に揺動させるなどして波状に配置することもできる。
図2を参照して、織物10両端部からパッド材14と裏基布16と樹脂層を除去して、導電線材20の両端を露出させる。そして一対の通電手段18を複数の導電線材20の両端に各々配置したのち、通電手段18を織物10の裏面に縫着して、複数の導電線材20の両端を電気的に並列につなげる。そして一対の通電手段18に、各々電源ケーブル9aの端子をつなげて、複数の導電線材20の並列回路を織物10に形成する。
本実施形態では、一対の通電手段18によって、複数の導電線材20の並列回路を形成することにより、比較的省電力で複数の導電線材20を通電(発熱)させることができる。
このため本実施形態によれば、導電線材20の突出を極力抑えて、織物10の耐久性を向上させることができる。
そして本実施形態の織物10は、優れた耐久性を有するとともに、静電容量式センサの電極又はヒータとして機能することができる。このため本実施形態の織物10は、車両用シート2の表皮材4Sとして好適に使用することができる。
[実施例1]
実施例1の導電線材として、炭素繊維の芯部と、ナイロン6のカバリング糸(22dtex−7フィラメント)を用いた。炭素繊維として、東レ社製の「トレカ(登録商標)T300−1K−50A」(比抵抗:1.7×10-3Ω・cm、乾熱収縮率0%)を用いた。そしてカバリング糸の撚数を400T/mに設定して、芯部に対してS撚シングルカバリングを行ったものを実施例1の加熱線とした。
そして経糸を整経したのち、第1緯糸と第2緯糸と導電線材を打ち込み、図3に示す織物組織にて製織した。このとき図3において、第1緯糸を符号22○の緯糸位置に配置し、第2緯糸を符号22b△の緯糸位置に配置し、炭素繊維を符号22b×の緯糸位置に配置した。織機上密度は、緯/経=198/80(本/2.54cm)であった。そして最後に織物に対して、150℃の仕上げセットを行った。
実施例2の導電線材として、ステンレス繊維(日本精線社製「ナスロン(登録商標)TOW−12−100PV」、比抵抗:72μΩ・cm、乾熱収縮率0%)を用いた。
また織物を構成する糸として、実施例1の経糸と第1緯糸と第2緯糸を使用した。
そして経糸を整経したのち、第1緯糸と第2緯糸と導電線材を打ち込み、図3に示す織物組織を作製した。このとき図3において、第1緯糸を符号22○の緯糸位置に配置し、第2緯糸を符号22b△の緯糸位置に配置し、ステンレス繊維を符号22b×の緯糸位置に配置した。そして最後に織物に対して、150℃の仕上げセットを行った。
比較例1の導電線材として、実施例1の炭素繊維を用いた。また織物を構成する糸として、実施例1の経糸と第1緯糸と第2緯糸を使用した。
そして経糸を整経したのち、第1緯糸と第2緯糸と導電線材を打ち込み、8枚朱子織物を作製した。各緯糸の配置位置は実施例1と同一とした。織機上密度は、緯/経=198/80(本/2.54cm)であった。そして最後に織物に対して、150℃の仕上げセットを行った。
吸収された糸長差は、以下の計算式により求めた。なお織物幅とは、導電線材の配置方向(導電方向D1)における織物の寸法である(図3を参照)。
「吸収された糸長差」(%)=(「導電線材の長さ」−「仕上げ後の織物幅」)/(導電線材の長さ)×100
実施例1の織物では、織機上では炭素繊維(導電線材)が直線状に配置していたが、織機から取り外すと、炭素繊維が波状に配置された。また実施例2の織物でも、織機上ではステンレス繊維(導電線材)が直線状に配置していたが、織機から取り外すと、ステンレス繊維が波状に配置された。
そして各実施例の織物では、仕上げセット後においても導電繊維が波状に配置して、撓み変形した導電線材が織物表面から突出することはなかった。このとき実施例1の織物によると、9.5%の糸長差を吸収できた。また実施例2の織物によると、9.5%の糸長差を吸収できた。このことから本実施形態の織物によると、10%前後の糸長差を吸収できることがわかった。
以上の結果を総合すると、本実施例によれば、導電線材の突出(摩耗や断線)を極力抑えて、織物の耐久性を向上させることができることがわかった。このため各実施例の織物は、車両用シートの表皮材として好適に使用できることがわかった。
このため比較例の織物は耐久性が低く、車両用シートの表皮材として不向きであることがわかった。
(1)本実施形態では、緯糸22の一部を導電線材20にて構成する例を説明した。これとは異なり、経糸の一部を導電線材にて構成することができる。この形態では、導電線材20の配置方向(導電方向)は経糸21の配置方向となる(図3を参照)。そしてこの導電方向に応じて、上述の拘束組織部と糸飛ばし組織部を織物に形成する。
また可能であるならば、経糸21と緯糸22の双方の一部を導電線材20にて構成してもよい。
例えば拘束組織部と糸飛ばし組織部の少なくとも一つが織物に形成されておればよい。単数の糸飛ばし組織部(収縮部)を織物に形成することで、導電線材の少なくとも一部を引張することができる。また単数の拘束組織部を織物に形成した場合、この拘束組織部以外の部分が収縮部となり導電線材を引張することができる。
(4)また本実施形態では、織物10に対して、複数の導電線材20をシート幅方向に並列配置する例を説明した。複数の導電線材の配置関係は特に限定されるものではなく、例えばシート前後方向に並列配置してもよい。この場合には一対の通電手段をシート前後に配置する。
また本実施形態では、表皮材4Sの着座側に織物10を用いた。これとは異なり、裏基布16として織物10を用いてもよい。
4 シートクッション
6 シートバック
8 ヘッドレスト
10 織物
14 パッド材
16 裏基布
18 通電手段
20 導電線材
21 経糸
22 緯糸
22a 第一緯糸
22b 中間緯糸(境界部)
22c 第二緯糸
T1 拘束組織部
T2 糸飛ばし組織部
Claims (3)
- 通電可能な導電線材と、前記導電線材に電力を供給可能な通電手段とを備える織物において、前記織物の一部を、乾熱収縮率が2%以下の導電線材で構成するとともに、前記一部とは異なる織物の他部を絶縁繊維にて構成し、前記絶縁繊維の少なくとも一部が、前記乾熱収縮率が5%以上の絶縁繊維であり、
前記織物に、他の織物部分よりも収縮しやすい収縮部を設けて、前記導電線材の一部又は全部を、前記収縮部の収縮力によって、前記織物の面方向に撓み変形させて配置した織物。 - 前記絶縁繊維で、前記導電線材の配置方向と直交する向きに経糸と緯糸が密に交錯する拘束組織部と、前記直交する向きに経糸と緯糸が疎に交錯する前記収縮部としての糸飛ばし組織部を形成し、
前記糸飛ばし組織部の収縮力によって前記導電線材を引張する構成とした請求項1に記載の織物。 - 前記導電線材を、前記糸飛ばし組織部と前記拘束組織部の境界部に配置した請求項2に記載の織物。
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