JP2017101124A - テキスタイル用ストレッチャブル導電性フィルム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】テキスタイル用ストレッチャブル導電性フィルム1は、ストレッチャブル導電層3と、ストレッチャブル導電層3の一表面に形成されたホットメルト接着剤層4とを含む。テキスタイル用ストレッチャブル導電性フィルム1は、ストレッチャブル導電層3におけるホットメルト接着剤層4側とは反対側の表面に第1剥離フィルム2と、ホットメルト接着剤層4におけるストレッチャブル導電層3側とは反対側の表面に形成された第2剥離フィルム5とをさらに含んでいてもよい。
【選択図】図1
Description
この構成では、例えば、次のようにして、テキスタイル用ストレッチャブル導電性フィルム(以下、「ストレッチャブル導電性フィルム」という。)をテキスタイル生地に貼り付けることができる。すなわち、まず、ストレッチャブル導電性フィルムを、使用目的に応じた形状に切断する。次に、ストレッチャブル導電性フィルムを、そのホットメルト接着剤層側表面がテキスタイル生地に対向するようにして、テキスタイル生地上に載せる。そして、アイロン等を用いて、ストレッチャブル導電性フィルムを、テキスタイル生地に熱圧着する。これにより、ストレッチャブル導電層とホットメルト接着剤層とからなるストレッチャブル導電性フィルムが、テキスタイル生地に貼り付けられた状態となる。
この発明の一実施形態では、前記ストレッチャブル導電層における前記ホットメルト接着剤層側とは反対側の表面に形成された第1剥離フィルムと、前記ホットメルト接着剤層における前記ストレッチャブル導電層側とは反対側の表面に形成された第2剥離フィルムとをさらに含む。
この発明の一実施形態では、前記ストレッチャブル導電層における前記ホットメルト接着剤層側とは反対側の表面の少なくとも一部に形成された伸縮性を有するストレッチャブル保護層と、前記ホットメルト接着剤層における前記ストレッチャブル導電層側とは反対側の表面に形成された剥離フィルムとをさらに含む。
この発明の一実施形態では、前記導電性フィラーがデンドライト状の銀粉である。
この発明の一実施形態では、前記導電性フィラーが、デンドライト状の銅粉に銀がコーティングされた、銀コート銅粉である。
この発明の一実施形態では、前記導電性フィラーがコイル形状である。
テキスタイル用ストレッチャブル導電性フィルム(以下、単に、「ストレッチャブル導電性フィルム1」という。)は、第1剥離フィルム(転写フィルム)2と、第1剥離フィルム2の一表面に形成されたストレッチャブル導電層3と、ストレッチャブル導電層3における第1剥離フィルム2側とは反対側の表面に形成されたホットメルト接着剤層4と、ホットメルト接着剤層4におけるストレッチャブル導電層3側とは反対側の表面に形成された第2剥離フィルム(保護フィルム)5とを含んでいる。ストレッチャブル導電性フィルム1は、シート状である。ストレッチャブル導電性フィルム1は、一方向に長い長尺状であってもよい。
エラストマーは、例えば、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、シリコーン系エラストマー等の弾性力を有する樹脂である。ポリウレタン系エラストマーはハードセグメントとソフトセグメントから構成され、ソフトセグメントとしては、カーボネート、エステル、エーテル等があり、物性としては、100%モジュラスが2〜20MPa、破断強度が40〜90MPa、破断伸度が300〜500%、永久ひずみが20%以下、熱軟化点が150℃以上であるのが好ましく、100%モジュラスが3〜10MPa、破断強度が50〜75MPa、破断伸度が350〜450%、永久ひずみが10%以下、熱軟化点が170℃以上であるのがより好ましい。
導電性フィラーがコイル形状(螺旋形状、スパイラル形状含む)であれば、エラストマーが伸張した場合、導電性フィラーはコイルが引っ張られたときにように伸びる。したがって、エラストマーが伸張した場合においても、導電性組成物の抵抗値の増加を抑制することができる。これにより、伸縮性を有しかつ伸張時における抵抗値の増加を抑制できる導電性組成物を提供できる。
[ストレッチャブル導電層の実施例]
ストレッチャブル導電層3の実施例について説明する。
ポリウレタン系エラストマー(DIC株式会社製 パンデックス372E)に、平均粒径5μmでデンドライト状の銀コート銅粉(三井金属鉱業株式会社製)を、銀コート銅粉の充填率(導電性組成物における導電性フィラーの充填率)が80質量%となるように配合した。次いで、ポリウレタン系エラストマー100質量部に対して、イソプロピルアルコールとトルエンとの混合溶媒(イソプロピルアルコールとトルエンの重量比が5:5)を40質量部添加し、遊星攪拌機によって撹拌した。これにより、ポリウレタン系エラストマーと銀コート銅粉と有機溶剤とを含む溶液(以下、「導電性溶液」という。)を得た。
[ストレッチャブル導電層の実施例2]
銀コート銅粉の充填率が90質量%となるようにポリウレタン系エラストマーにデンドライト状の銀コート銅粉を配合する点およびポリウレタン系エラストマー100質量部に対して混合溶剤を164質量部とする点を除いては、実施例1と同様にして剥離フィルムの一表面に導電層を形成し、導電層を所定の大きさに切断した後、導電層から剥離フィルムを剥離することにより、ストレッチャブル導電層3のサンプルc1,c2およびc3を得た。
[ストレッチャブル導電層の実施例3]
銀コート銅粉の充填率が60質量%となるようにポリウレタン系エラストマーにデンドライト状の銀コート銅粉を配合する点および混合溶剤を使用しない点を除いては、実施例1と同様にして剥離フィルムの一表面に導電層を形成し、導電層を所定の大きさに切断した後、導電層から剥離フィルムを剥離することにより、ストレッチャブル導電層3のサンプルa1,a2およびa3を得た。
[ストレッチャブル導電層の実施例4]
ポリウレタン系エラストマー(大日精化工業株式会社製 NE−310)に、平均粒径5μmでデンドライト状の銀コート銅粉(三井金属鉱業株式会社製)を、銀コート銅粉の充填率(導電性組成物における導電性フィラーの充填率)が80質量%となるように配合した。次いで、ポリウレタン系エラストマー100質量部に対して、イソプロピルアルコールとトルエンとの混合溶媒(イソプロピルアルコールとトルエンの重量比が5:5)を40質量部添加し、遊星攪拌機によって撹拌した。これにより、ポリウレタン系エラストマーと銀コート銅粉と有機溶剤とを含む溶液(以下、「導電性溶液」という。)を得た。
[ストレッチャブル導電層の実施例5]
乾燥後の膜厚が40μmとなるように導電性溶液を剥離フィルムの一表面に塗布する点を除いては、実施例4と同様にして剥離フィルムの一表面に導電層を形成し、導電層を所定の大きさに切断した後、導電層から剥離フィルムを剥離することにより、ストレッチャブル導電層3のサンプルe1,e3を得た。
[ストレッチャブル導電層の実施例6]
ポリウレタン系エラストマー(大日精化工業株式会社製 NE−310)に、平均粒径5μmでデンドライト状の銀粉(三井金属鉱業株式会社製)を、銀粉の充填率(導電性組成物における導電性フィラーの充填率)が80質量%となるように配合した。次いで、ポリウレタン系エラストマー100質量部に対して、イソプロピルアルコールとトルエンとの混合溶媒(イソプロピルアルコールとトルエンの重量比が5:5)を40質量部添加し、遊星攪拌機によって撹拌した。これにより、ポリウレタン系エラストマーと銀粉と有機溶剤とを含む溶液(以下、「導電性溶液」という。)を得た。
[ストレッチャブル導電層の実施例7]
乾燥後の膜厚が40μmとなるように導電性溶液を剥離フィルムの一表面に塗布する点を除いては、実施例6と同様にして剥離フィルムの一表面に導電層を形成し、導電層を所定の大きさに切断した後、導電層から剥離フィルムを剥離することにより、ストレッチャブル導電層3のサンプルg1,g3を得た。
[第1の評価実験]
サンプルa1,b1,c1,d1,e1,f1,g1に対して、第1の評価実験を行った。第1の評価実験では、まず、サンプルを自作の疲労試験機に取り付けた。ここで、自作の疲労試験機は、対向する方向に往復可能なように動作する30cm四方の一対のアクリル板を設けたものである。このアクリル板の表面に、サンプルの両端をそれぞれ固着させ、さらに両端をワニ口クリップで挟持して電気抵抗測定装置と接続した。次いで、サンプルを、10秒間、自然状態で維持する。この期間を第1期間P1という場合がある。この後、サンプルに対して、20%引張歪を周波数1.0Hzで100回繰り返して加える。この期間を第2期間P2という場合がある。第2期間P2は、100秒である。最後に、サンプルを、120秒の間、再び自然状態で維持する。この期間を第3期間P3という場合がある。そして、これらの各期間中において、サンプルの両端間の抵抗を測定した。
r=(ΔL/L1)×100 …(1)
各サンプルa1,b1,c1,d1,e1,f1,g1の伸張前の長さL1は、15cmであるので、20%引張歪が加えられたときの各サンプルa1,b1,c1,d1,e1,f1,g1の伸張後の長さは18cmとなる。
[第2の評価実験]
サンプルa2,b2,c2に対して、第2の評価実験を行った。第2の評価実験では、まず、サンプルを、10秒間、自然状態で維持する。この期間を第1期間P1という場合がある。この後、サンプルに対して、40%引張歪を周波数1.0Hzで100回繰り返して加える。この期間を第2期間P2という場合がある。第2期間T2は、100秒である。最後に、サンプルを、120秒の間、再び自然状態で維持する。この期間を第3期間P3という場合がある。そして、これらの各期間中において、サンプルの両端間の抵抗を測定した。
[第3の評価実験]
サンプルa3,b3,c3,d3,e3,f3,g3に対して、第3の評価実験を行った。第3の評価実験は、次のように行われる。まず、伸長前のサンプルの両端部間の抵抗値を測定する。この後、サンプルを予め定められた複数の所定長さまで伸長させ、伸長後のサンプルの両端部間の抵抗値を測定する。このような抵抗値の測定を、伸長率0%から200%までの範囲で、伸長率が20%ずつ異なる複数種類の伸長率に対して行った。
[テキスタイル用ストレッチャブル導電性フィルムの製造方法]
図6A〜図6Cは、ストレッチャブル導電性フィルム1の製造方法を示す工程図である。
次に、図6Bに示すように、第2剥離フィルム5の一表面にホットメルト接着剤層4を形成することにより、第2の積層フィルム22を作成する。
最後に、図6Cに示すように、第1の積層フィルム21におけるストレッチャブル導電層3側表面と、第2の積層フィルム22におけるホットメルト接着剤層4側の表面とを、ラミネート接着する。これにより、ストレッチャブル導電性フィルム1が得られる。
まず、図7Aに示すように、第1剥離フィルム2の一表面にストレッチャブル導電層3を形成する。
次に、図7Bに示すように、ストレッチャブル導電層3における第1剥離フィルム2側とは反対側の表面に、ホットメルト接着剤層4を形成する。
[テキスタイル用ストレッチャブル導電性フィルムの使用方法]
図8A〜図8Dを参照して、ストレッチャブル導電性フィルム1の使用方法について説明する。
次に、図8Aに示すように、ストレッチャブル導電性フィルム1から第2剥離フィルム5を剥がす。
この後、図8Bに示すように、第2剥離フィルム5が剥がされたストレッチャブル導電性フィルム1(以下、「ストレッチャブル導電性フィルム11」という場合がある。)を、そのホットメルト接着剤層4側表面がテキスタイル生地50に対向するようにして、テキスタイル生地50上に載せる。そして、アイロン等を用いて、ストレッチャブル導電性フィルム11を、テキスタイル生地50に熱圧着する。
[テキスタイル用ストレッチャブル導電性フィルムの使用形態]
ストレッチャブル導電性フィルム1は、心電計測、筋電計測等の生体情報計測用の電極・配線材として使用される。
伸縮性のある生地で作られたシャツ60の前側裏面に、ストレッチャブル導電性フィルム12から構成された心電計測用配線パターンが貼り付けられている。心電計測用配線パターンは、第1配線61と、第2配線62と、第3配線63とを含む。各配線61,62,63は、電極部61a,62a,63aと、端子部61b,62b,63bと、それらを接続する配線部61c,62c,63cとからなる。電極部61a,62a,63aは、人体に接触する部分であり、心電計測用電極を構成している。第1配線61および第2配線62の電極部61a,62aは、シャツ60の前側裏面の胸部に対応する位置に配置されている。第3配線63の電極部63aは、シャツ60の前側裏面の側腹部に対応する位置に配置されている。端子部61b,62b,63bは、配線61,62,63を心電計測機に接続するための端子を構成している。端子部61b,62b,63bは、シャツ60の前側裏面の下端部に配置されている。
前腕部に装着されるアームカバー70の裏面(内周面)に、ストレッチャブル導電性フィルム12から構成された筋電計測用配線パターンが貼り付けられている。アームカバー70は、伸縮性のある生地で作られている。筋電計測用配線パターンは、第1配線71と、第2配線72と、第3配線73とを含む。各配線71,72,73は、電極部71a,72a,73aと、端子部71b,72b,73bと、それらを接続する配線部71c,72c,73cとからなる。電極部71a,72a,73aは、人体に接触する部分であり、筋電計測用電極を構成している。電極部71a,72a,73aは、アームカバー70の裏面における前腕筋肉部に対応する位置に配置されている。端子部71b,72b,73bは、配線71,72,73を筋電計測機に接続するための端子を構成している。端子部71b,72b,73bは、アームカバー70の一端部に配置されている。
[ストレッチャブル導電性フィルムの評価試験]
ストレッチャブル導電性フィルム1のサンプルを複数種類作成し、それらのサンプルを図8A〜図8Dで説明したような方法で伸縮性繊維生地に貼り付けることにより、複数種類の試験用サンプルh,i,jを作成した。なお、ストレッチャブル導電性フィルム1の伸縮性繊維生地への貼り付けは、アイロンを用いて120℃で熱圧着することにより行った。そして、各試験用サンプルh,i,jに対して、評価試験を行った。評価試験の内容および評価結果について後述する。
各試験用サンプルh,i,jは、平面視で長方形状の伸縮性繊維生地80と、伸縮性繊維生地80の表面中央部に貼り付けられた平面視で長方形状のストレッチャブル導電性フィルム12(1)とからなる。伸縮性繊維生地80に貼り付けられたストレッチャブル導電性フィルム12は、伸縮性繊維生地80側のホットメルト接着剤層4と、ホットメルト接着剤層4上に形成されたストレッチャブル導電層3とからなる。
各試験用サンプルh,i,jにおいて、ストレッチャブル導電性フィルム12の平面形状および大きさは同じである。ストレッチャブル導電性フィルム12の長さL2および幅W2は、それぞれ、L2=50mmおよびW2=10mmである。平面視において、伸縮性繊維生地80の各長辺と、その長辺に対応するストレッチャブル導電性フィルム12の長辺との間隔D1は、10mmである。伸縮性繊維生地80の各短辺と、その短辺に対応するストレッチャブル導電性フィルム12の短辺との間隔D2は、25mmである。
このグラフから、ホットメルト接着剤層4の厚さが大きい程、ストレッチャブル導電性フィルム12の最大伸張率は小さくなるが、ストレッチャブル導電性フィルム12の伸張率に対する抵抗値は小さくなることがわかる。
図13Aは、この発明の第2実施形態に係るストレッチャブル導電性フィルムの構成を示す断面図である。このストレッチャブル導電性フィルム1Aは、ストレッチャブル導電層3と、ストレッチャブル導電層3の一表面に形成されたホットメルト接着剤層4と、ホットメルト接着剤層4におけるストレッチャブル導電層3側とは反対側の表面に形成された剥離フィルム5とから構成されている。
ストレッチャブル導電性フィルム1Eを使用する場合には、まず、ストレッチャブル導電性フィルム1Eを、使用目的に応じた形状に切断する。次に、ストレッチャブル導電性フィルム1Eから第2剥離フィルム8を剥がす。この後、第2剥離フィルム8が剥がされたストレッチャブル導電性フィルム1Eを、そのホットメルト接着剤層4側表面がテキスタイル生地50に対向するようにして、テキスタイル生地50上に載せる。そして、アイロン等を用いて、ストレッチャブル導電性フィルム1Eを、テキスタイル生地50に熱圧着する。この後、ストレッチャブル導電性フィルム1Eから第1剥離フィルム7を剥がす。これにより、図14Aに示すように、ストレッチャブル保護層6とストレッチャブル導電層3とホットメルト接着剤層4とからなるストレッチャブル導電性フィルム1E(図14Aに符号12Eaで示す)が、テキスタイル生地50に貼り付けられた状態となる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
2,5,7,8 剥離フィルム
3 ストレッチャブル導電層
4 ホットメルト接着剤層
6 ストレッチャブル保護層
Claims (10)
- 伸縮性を有するストレッチャブル導電層と、
前記ストレッチャブル導電層の一表面に形成されたホットメルト接着剤層とを含み、
前記ストレッチャブル導電層は、エラストマーと、前記エラストマー中に充填されている導電性フィラーとを含む導電性組成物から構成されている、テキスタイル用ストレッチャブル導電性フィルム。 - 前記ホットメルト接着剤層における前記ストレッチャブル導電層側とは反対側の表面に形成された剥離フィルムをさらに含む、請求項1に記載のテキスタイル用ストレッチャブル導電性フィルム。
- 前記ストレッチャブル導電層における前記ホットメルト接着剤層側とは反対側の表面に形成された第1剥離フィルムと、
前記ホットメルト接着剤層における前記ストレッチャブル導電層側とは反対側の表面に形成された第2剥離フィルムとをさらに含む、請求項1に記載のテキスタイル用ストレッチャブル導電性フィルム。 - 前記ストレッチャブル導電層における前記ホットメルト接着剤層側とは反対側の表面の少なくとも一部に形成された伸縮性を有するストレッチャブル保護層をさらに含む、請求項1に記載のテキスタイル用ストレッチャブル導電性フィルム。
- 前記ホットメルト接着剤層における前記ストレッチャブル導電層側とは反対側の表面に形成された剥離フィルムとをさらに含む、請求項4に記載のテキスタイル用ストレッチャブル導電性フィルム。
- 前記ストレッチャブル導電層における前記ホットメルト接着剤層側とは反対側の表面側に、前記ストレッチャブル保護層を覆うように形成された第1剥離フィルムと、
前記ホットメルト接着剤層における前記ストレッチャブル導電層側とは反対側の表面に形成された第2剥離フィルムとをさらに含む、請求項4に記載のテキスタイル用ストレッチャブル導電性フィルム。 - 前記導電性フィラーがデントライト状である、請求項1〜6のいずれか一項に記載のテキスタイル用ストレッチャブル導電性フィルム。
- 前記導電性フィラーがデンドライト状の銀粉である、請求項7に記載の導電性組成物。
- 前記導電性フィラーが、デンドライト状の銅粉に銀がコーティングされた、銀コート銅粉である、請求項7に記載の導電性組成物。
- 前記導電性フィラーがコイル形状である、請求項1〜6のいずれか一項に記載のテキスタイル用ストレッチャブル導電性フィルム。
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