JP2018521501A - 複合糸構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複合糸構造(10)であって、導電性構成要素(20)と、圧電特性を示す熱可塑性構成要素(30)とを含む同軸の柔軟な複合モノフィラメントを含む第1の要素(15)と、前記第1の要素(15)の周りに巻きつけられた少なくとも1つの第2の要素(40)とを備え、前記第2の要素は前記第1の要素の弾性よりも低い弾性を有し、前記複合糸構造が第1の方向に伸長すると、前記複合糸構造が第2の方向にも伸長し、前記複合糸の寸法が前記第1の方向および前記第2の方向の両方で増加して、前記第1の要素の前記圧電構成要素に付加的な力を生成するように構成されている。
【選択図】図1
Description
圧電効果は可逆的である。すなわち、加えられた機械的ストレスに伴って電荷が生成される材料は、与えられた電荷に起因して内部に機械的な歪を生じさせる。圧電現象はよく知られており、1世紀以上も研究されている。
そのため、上記文献は、圧電機能をやうする糸をポリマーで囲んだ、導電性の中心部を有する糸を開示している。この圧電糸は、さらに、導電性の糸と共に撚られている。
本発明の他の目的は、圧電効果を増加させた圧電糸を提供することである。
概括的に表現すれば、本発明は、導電性構成要素と圧電特性を示す熱可塑性構成要素とを有する同軸の可撓性の複合モノフィラメントを含む第1の要素と、圧電糸を提供するために、少なくとも前記第1の要素の少なくとも一部の周囲に配置された少なくとも1つの第2の要素とを備え、前記圧電糸はオーゼティック特性(auxetic properties)を有することを特徴とする複合糸構造に関する。
より詳細に述べれば、本発明は、
− 導電性構成要素と圧電特性を示す熱可塑性構成要素とを有する同軸の可撓性の複合モノフィラメントを含む第1の要素と、
− 少なくとも、前記第1の要素の周りに巻きつけられた第2の要素とを備える複合糸構造であって、
前記第2の要素は、前記第1の要素の弾性よりも低い弾性を有しており、そのため、前記糸構造が第1の方向へ伸びるのに伴い、前記糸構造が第2の方向へも広がり、それに伴い、前記糸の寸法は前記第1の方向及び前記第2の方向の両方において大となり、前記第1の要素の圧電構成要素に対して付加的な力を発生させるようになっている。
前記第2の要素は、非弾性でもあっても良い。すなわち、前記第1の要素の伸張(伸び)特性より低い限定された伸張(伸び)特性を有していても良い。言いかえれば、前記第2の要素は伸びないか、あるいは、殆ど伸びないものであってもよい。
前記したように、本発明の効果は、前記糸構造が軸方向に作用する力を受けると、その構造全体が前記軸に対して横方向にも拡大し、オーゼティック効果を生じることである。
導電性構成要素と圧電特性を示す熱可塑性構成要素とを含む、同軸の可撓性複合モノフィラメントを含む第1の要素と、
前記第1の要素の周りに巻きつけられた第2の要素とを含み、
前記第2の要素は、導電性要素であるか、または導電性要素を含むものであり、かつ、前記第1の要素の弾性よりも低い弾性を有し、それにより、前記糸構造が前記第1の方向への伸びた時に前記糸構造が前記第2の方向にも広がり、それにより、前記糸の寸法が前記第1および第2の方向の両方で増大し、前記第1の要素の前記圧電構成要素に付加的な力を生成させるものである。
複合糸構造10は、同軸の柔軟な複合モノフィラメントを含む第1の要素15を含んでいる。この第1の要素15は、導電性構成要素20と、圧電特性を示す熱可塑性構成要素30とを含んでいる。図1−2からわかるように、本発明の実施例では、熱可塑性構成要素30は導電性構成要素20を囲んでいる。
熱可塑性構成要素30に適する材料としては、単独重合型のポリフッ化ビニリデン(PVDF)、フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンとの共重合体[P(VDF−co−TrFE)]、フッ化ビニリデンとテトラフロオルエチレンとの共重合体[P(VDF−co−TFE)]、奇数ポリアミド(PA)等が挙げられる。奇数ポリアミドとしては、PA5、PA7、PA11等が挙げられる。
そのような織物構造の具体的な実施例を、図5に示す。
力F3は、複合糸が織物やロープの中で実施される場合の、力F1およびF2に加わる、別の付加的な利得要因である。
各糸は、そのオーゼティック動作により夫々大きくなるので、図4の中の力F2は、独立した糸の場合の力よりも大となる。そのようなケースでは、圧電構成要素30に作用する全体の力は、値F2+F3まで増加する。
圧電層の厚さを考慮すると、その厚さは、通常、半径方向に数百nmから数百μmの範囲内、すなわち、複合構成要素の第1の要素の中心を中心として半径方向に測定された100nm〜800μmの範囲内にある。
このようなシミュレーションの結果について、図6〜図8を参照して説明する。
曲線V’’の下の領域はさらに増大し、所与の力F’’に対して増加したエネルギー出力をもたらし、これは、より効率的であることを意味する。
i)織物による身***置監視のためのウェアラブルセンサ技術、および
ii)山登りや荒れた海洋等の様々な分野で使用されるロープの張力の監視、である。
15 第1の要素
20 導電性構成要素
30 熱可塑性構成要素
40 第2の要素
Claims (16)
- 導電性構成要素(20)と圧電特性を示す熱可塑性構成要素(30)とを有する同軸の柔軟な複合モノフィラメントを含む第1の要素(15)と、圧電糸(10)を提供するために、前記第1の要素(15)の少なくとも一部の周囲に配置された少なくとも1つの第2の導電要素(40)とを備え、前記圧電糸(10)は、オーゼティック特性を有することを特徴とする複合糸構造(10)。
- 請求項1に記載の複合糸構造(10)であって、
− 導電性構成要素(20)と圧電特性を示す熱可塑性構成要素(30)とを有する同軸の柔軟な複合モノフィラメントを含む第1の要素(15)と、
− 少なくとも、前記第1の要素(15)の周りに巻きつけられた第2の要素(40)とを備え、
前記第2の要素(40)は、前記第1の要素(15)の弾性よりも低い弾性を有しており、前記糸構造が第1の方向へ伸びるのに伴いこの糸構造が第2の方向にも広がり、それによって、前記糸の寸法が前記第1の方向及び前記第2の方向の両方において増大し、前記第1の要素の前記圧電構成要素に対して付加的な力を発生させるように構成されていることを特徴とする複合糸構造。 - 請求項2に記載の複合糸構造(10)であって、
前記第2の要素(40)は、導電性要素である、または導電性要素を含むものであることを特徴とする複合糸構造。 - 請求項3に記載の複合糸構造であって、
前記糸構造(10)が前記第1の方向へ伸長するのに伴い、前記第2の要素(40)が前記第1の要素(15)を、オーゼティック効果をもたらすような形状とするように構成されていることを特徴とする複合糸構造。 - 請求項4に記載の複合糸構造であって、
前記第2の要素は、前記第1の要素(15)を前記第2の要素の周りに螺旋状の形状とするように構成されていることを特徴とする複合糸構造。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の複合糸構造(10)であって、
前記糸構造(10)の前記導電性構成要素(20)は、弾性導電性材料からなることを特徴とする複合糸構造。 - 請求項6に記載の複合糸構造(10)であって、
前記第1の要素(15)の前記導電性構成要素の前記弾性導電性材料は、導電性金属不純物を含むポリマーであることを特徴とする複合糸構造。 - 請求項6に記載の複合糸構造(10)であって、
前記第1の要素(15)の前記導電性構成要素の前記弾性導電性材料は、低密度ポリエチレン(LDPE)または高密度ポリエチレン(HDPE)と、カーボンナノチューブ(CNTs)、グラファイト、グラフェン ナノ シート、アモルファス カーボン、ドープされたポリアニリン、もしくはドープされたポリピロール、またはそれらの混合物とのブレンドから選択されることを特徴とする複合糸構造。 - 請求項6に記載の複合糸構造(10)であって、
前記第1の要素(15)の前記導電性構成要素の前記弾性導電性材料は、真性導電性ポリマーであることを特徴とする複合糸構造。 - 請求項1〜9のいずれか1項に記載の複合糸構造(10)であって、
前記熱可塑性構成要素(30)は、単独重合型のポリフッ化ビニリデン(PVDF)、フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンとの共重合体[P(VDF−co−TrFE)]、フッ化ビニリデンとテトラフロオルエチレンとの共重合体[P(VDF−co−TFE)]、及び奇数ポリアミド(PA)から選択される材料を含むことを特徴とする複合糸構造。 - 請求項1〜10のいずれか1項に記載の複合糸構造(10)であって、
前記熱可塑性構成要素(30)は、オーゼティック特性を示すものであることを特徴とする複合糸構造。 - 請求項1〜11のいずれか1項に記載の複合糸構造(10)であって、
前記第2の要素(40)は、複数のフィラメントを含んでおり、
前記フィラメントの少なくとも1つは、導電性のフィラメントであり、好ましくは、金属フィラメントであることを特徴とする複合糸構造。 - 請求項1〜12のいずれか1項に記載の複合糸構造(10)であって、
前記第1の要素(15)の前記導電性構成要素は、共押出構造であることを特徴とする複合糸構造。 - 請求項1〜13のいずれか1項に記載の少なくとも1つの複合糸構造(10)を含む物品。
- 請求項14に記載の物品であって、請求項1〜13のいずれか1項に記載の少なくとも2つの前記複合糸が、伸びると互いにバイアスをかけるように、相互に近接していることを特徴とする物品。
- 請求項14又は15に記載の物品であって、
前記物品は、織物、衣類、衣服、及び、ロープのいずれかであることを特徴とする物品。
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