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JP7637627B2 - Rfid付き柔軟素材、rfid付き物品及びrfid付き柔軟素材の製造方法 - Google Patents
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Rfid付き柔軟素材、rfid付き物品及びrfid付き柔軟素材の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、RFID付き柔軟素材、RFID付き物品及びRFID付き柔軟素材の製造方法に関する。
RFID(radio frequency identifier)タグを用いた無線通信システムの利用が広がっている。
RFIDタグは、回路を有するICチップと、リーダ及びライタと無線通信するためのアンテナとを有している。RFIDタグは、様々な物品に取り付けられて使用されており、近年では、布等の柔軟素材に取り付けられて使用されることもある。
例えば、特許文献1には、タグ基材と、タグ基材に装備するとともにICチップ及びRFIDアンテナを有して無線によるデータ通信が可能なRFIDインレットと、を有するRFIDタグが開示されている。特許文献1に記載のタグ基材は、例えば、布材や皮革材その他の柔軟素材から構成され、ブースターアンテナ部は、タグ基材に織物加工あるいは縫製加工により一体化した導電糸から構成されている。また、特許文献1の図4には、ポリエステルなどの繊維糸にメッキなどの手法で金属を一体化させた導電糸が開示されている。
特許文献2には、比誘電率が4以下の繊維材料からなる地組織と、芯糸に金属繊維をカバーリング加工した抵抗が5Ω/m~15Ω/mの導電糸からなるとともに前記地組織に密着させるように保持されたアンテナ線とを備えていることを特徴とするアンテナ用布帛が開示されている。
特開2013-171428号公報 特開2011-040919号公報
しかしながら、特許文献1に記載の繊維糸に金属を一体化させた導電糸、及び特許文献2に記載の芯糸に金属繊維をカバーリング加工した導電糸は、布等の柔軟素材の屈曲に対して追従しにくい。そのため、これらの導電糸を用いて形成された特許文献1に記載のブースターアンテナ部及び特許文献2に記載のアンテナ線は、柔軟素材に対する屈曲性が不十分となる傾向がある。
近年では、RFID付き柔軟素材の用途が広がっており、アンテナ部の形状が多様化している。そのため、アンテナ部を備えるRFID付き柔軟素材においては、屈曲性をより向上させることが求められている。
本発明の目的は、屈曲性に優れ、耐腐食性を有するRFID付き柔軟素材、RFID付き物品及びRFID付き柔軟素材の製造方法を提供することである。
本発明の一態様によれば、RFIDが柔軟素材に取り付けられたRFID付き柔軟素材であって、前記RFIDは、アンテナ部を有し、前記アンテナ部は、カーボンナノチューブ糸を含む導電性線状体によって形成されているRFID付き柔軟素材が提供される。
本発明の一態様に係るRFID付き柔軟素材において、前記カーボンナノチューブ糸は、複数本のカーボンナノチューブ糸を束ねた糸束、または1本のカーボンナノチューブ糸であることが好ましい。
本発明の一態様に係るRFID付き柔軟素材において、前記カーボンナノチューブ糸は、前記糸束であり、前記糸束の長軸方向と直交する断面の長軸径は、7μm以上5000μm以下であることが好ましい。
本発明の一態様に係るRFID付き柔軟素材において、前記カーボンナノチューブ糸は、前記1本のカーボンナノチューブ糸であり、前記1本のカーボンナノチューブ糸の直径は、5μm以上100μm以下であることが好ましい。
本発明の一態様に係るRFID付き柔軟素材において、前記導電性線状体は、撚られていることが好ましい。
本発明の一態様に係るRFID付き柔軟素材において、前記導電性線状体は、樹脂を含むことが好ましい。
本発明の一態様に係るRFID付き柔軟素材において、前記カーボンナノチューブ糸は、複数本のカーボンナノチューブ糸を束ねた糸束、または1本のカーボンナノチューブ糸であり、前記樹脂は、糸状の樹脂であり、前記糸状の樹脂と、前記糸束もしくは前記1本のカーボンナノチューブ糸とが互いに撚り合わされていることが好ましい。
本発明の一態様に係るRFID付き柔軟素材において、前記カーボンナノチューブ糸は、複数本のカーボンナノチューブ糸を束ねた糸束、または1本のカーボンナノチューブ糸であり、前記糸束もしくは前記1本のカーボンナノチューブ糸の外周の少なくとも一部は、前記樹脂で被覆されていることが好ましい。
本発明の一態様に係るRFID付き柔軟素材において、前記樹脂は、熱可塑性樹脂または硬化性樹脂であることが好ましい。
本発明の一態様に係るRFID付き柔軟素材において、前記導電性線状体は、さらに導電性材料を含むことが好ましい。
本発明の一態様に係るRFID付き柔軟素材において、前記導電性材料は、炭素材料であることが好ましい。
本発明の一態様に係るRFID付き柔軟素材において、前記アンテナ部は、前記導電性線状体を、前記柔軟素材に織り込む、編み込む、刺繍する、または縫い付けることによって形成されていることが好ましい。
本発明の一態様に係るRFID付き柔軟素材において、前記柔軟素材は、織物、編物、不織布、フエルト、紙、ゲルシート、または柔軟性基材を備える粘着シートであることが好ましい。
本発明の一態様に係るRFID付き柔軟素材において、物品に着脱可能に取り付けられることが好ましい。
本発明の一態様に係るRFID付き柔軟素材において、前記柔軟素材は、物品に着脱可能に粘着する粘着剤層を有することが好ましい。
本発明の一態様によれば、前述の本発明の一態様に係るRFID付き柔軟素材が着脱可能に取り付けられたRFID付き物品が提供される。
本発明の一態様によれば、アンテナ部を有するRFIDが柔軟素材に取り付けられたRFID付き柔軟素材の製造方法であって、カーボンナノチューブ糸を含む導電性線状体を用いて、前記柔軟素材に前記アンテナ部を形成する工程を有する、RFID付き柔軟素材の製造方法が提供される。
本発明の一態様によれば、屈曲性に優れ、耐腐食性を有するRFID付き柔軟素材、RFID付き物品及びRFID付き柔軟素材の製造方法を提供することができる。
第1実施形態に係るRFID付き柔軟素材の平面図。 態様Aに係る導電性線状体の斜視図。 態様Bに係る導電性線状体の斜視図。 態様Cに係る導電性線状体の斜視図。 態様Dに係る導電性線状体の斜視図。 態様Eに係る導電性線状体の斜視図。 態様Fに係る導電性線状体の側面図。 態様Gに係る導電性線状体の側面図。 第2実施形態に係るRFID付き柔軟素材の平面図。 第3実施形態に係るRFID付き柔軟素材の斜視図。 第3実施形態に係るRFID付き柔軟素材の使用態様の一例を示す図。 第3実施形態Aに係るRFID付き柔軟素材の斜視図。 第4実施形態に係るRFID付き柔軟素材の平面図。 曲げ試験で用いた曲げ試験機の概略図。 伸縮試験及び洗濯試験で用いた試験用編物の概略図。 実施例2-1及び比較例2-1の伸縮試験の結果を示すグラフ。 実施例2-1及び比較例2-1の洗濯試験の結果を示すグラフ。
本明細書において、柔軟素材とは、曲面に追従できる程度の柔らかさをもつ素材を意味する。柔軟素材としては特に限定されないが、例えば、織物、編物、不織布、フエルト、紙、ゲルシート、柔軟性基材を備える粘着シート、ゴムシート、軟質の樹脂シート、及びスポンジなどが挙げられる。
本明細書において、線状体とは、線状の部材を意味する。線状体の長さは、例えば1cm以上である。線状体の形態は特に限定されず、1本の線状の部材であっても、複数本の線状の部材からなる集合体であってもよい。線状体の断面形状は、線状体の形態に応じて様々な形状となり得る。
〔RFID付き柔軟素材〕
本発明の第1実施形態について図面を参照して説明する。
以下の説明では、カーボンナノチューブを「CNT」と称することがある。
〔第1実施形態〕
図1は、第1実施形態に係るRFID付き柔軟素材100の平面図である。
RFID付き柔軟素材100には、RFID101が取り付けられている。アンテナ部106は、導電性線状体104によって形成されており、導電性線状体104は、CNT糸を含んでいる。
第1実施形態では、柔軟素材102が織物であり、RFID101はアンテナ部106を有している。織物は縦糸102Aと横糸102Bとが交差して織られている。図1には、特定パターンをもつアンテナ部106が示されている。アンテナ部106は、CNT糸を含む導電性線状体104が柔軟素材102としての織物に繰り返し屈曲して織り込まれることで形成される。アンテナ部106のパターンは、RFID付き柔軟素材100の用途に応じて変更される。なお、織物としては、例えば、平織り、綾織り、朱子織り、及び周知の応用織り等が挙げられる。
RFID付き柔軟素材100は、例えば、図1に示す点線領域IC1にICチップを取り付けることにより、RFIDタグとして機能する。ICチップの取り付けは、公知の手段で行うことができる。
本実施形態のRFID付き柔軟素材100に用いる導電性線状体104は、CNT糸を含んでおり、特許文献1、2に記載の従来の導電糸に比べ、屈曲性に優れている。本実施形態のRFID付き柔軟素材100は、この屈曲性に優れた導電性線状体104を用いてアンテナ部106が形成されるため、アンテナ部106を含むRFID付き柔軟素材100全体の屈曲性を向上させることができる。さらに、導電性線状体104は、CNT糸を含むので、例えば、銅線からなる導電性線状体に比べ、耐腐食性を有する。よって、導電性線状体104を用いてRFIDを形成することにより、RFID機能をより長く付与できると考えられる。
本実施形態によれば、屈曲性に優れ、耐腐食性を有するRFID付き柔軟素材100が実現される。
本実施形態のRFID付き柔軟素材100に用いる導電性線状体104は、屈曲性に優れているので、通常の糸と同じように、柔軟素材に織り込む、編み込む、刺繍する、または縫い付けることができる。すなわち、本実施形態におけるアンテナ部106は、導電性線状体104を柔軟素材に織り込む、編み込む、刺繍する、または縫い付けるといった手法(以下、「手法A」とも称する)により形成されるので、多様な形状のアンテナ部を形成することができる。その結果、RFID付き柔軟素材の用途を広げることができる。また、上記手法Aによるアンテナ部106の形成は、柔軟素材102とアンテナ部106との一体性の向上という観点からも好ましい。
また、柔軟素材が衣類及び布製品地(例えば、カーペット、カーテン、クッションカバー、寝具用テキスタイル、テント、タープ及び布製バッグ等)である場合、上記手法Aにより形成されたアンテナ部106を備えるRFID付き柔軟素材は、そのまま衣類及び布製品地として使用することができる。
また、本実施形態のRFID付き柔軟素材100は、各種物品に取り付けて使用することもできる。本実施形態のRFID付き柔軟素材100は、柔軟性に優れるので、物品に取り付ける際、各種物品の形状に追従することができる。これにより、例えば、曲面を有する物品への取り付けが比較的容易に行える。この使用態様の場合、RFID付き柔軟素材100は、物品に着脱可能に取り付けられることが好ましく、RFID付き柔軟素材100における柔軟素材102は、物品に着脱可能に粘着する粘着剤層を有することが好ましい。物品に着脱可能に取り付けられるRFID付き柔軟素材については、第3実施形態及び第3実施形態Aで詳述する。
さらに、本実施形態で用いる導電性線状体104は、屈曲性に優れ、耐腐食性を有し、かつ水との化学変化を起こしにくいCNT糸を含んでいるので、柔軟素材102が洗濯可能な素材(例えば織物、編物等)である場合、洗濯しても導電性線状体104の抵抗値の変化が生じにくい。
したがって、本実施形態のRFID付き柔軟素材100は、耐洗濯性にも優れている。
次に、本実施形態のRFID付き柔軟素材100の構成について説明する。
<導電性線状体>
本実施形態において、導電性線状体104は、CNT糸を含んでいる。
導電性線状体104全体に対するCNT糸の含有量は、好ましくは20質量%以上、より好ましくは40質量%以上、さらに好ましくは60質量%以上である。なお、導電性線状体104全体に対するCNT糸の含有量は、70質量%以上であってもよく、90質量%以上であってもよく、95質量%以上であってもよく、100質量%であってもよい。
導電性線状体104全体に対するCNT糸の含有量が20質量%以上であると、アンテナとして機能するための導電性が確保される。
(CNT糸)
導電性線状体104に含まれるCNT糸は、屈曲性を発現する観点から、複数本のCNT糸を束ねた糸束、または1本のCNT糸であることが好ましい。
導電性線状体104に含まれるCNT糸が1本のCNT糸である場合、1本のCNT糸の直径は、好ましくは5μm以上100μm以下、より好ましくは7μm以上75μm以下、さらに好ましくは10μm以上50μm以下である。
1本のCNT糸の直径が5μm以上であると、導電性線状体104の強度が確保され易くなる。1本のCNT糸の直径が100μm以下であると、導電性線状体104の柔軟性が向上し易くなる。
なお、CNT糸の断面が、円形状ではない場合(例えば楕円形状である場合)、CNT糸の直径は、断面の幅の中で最も長い幅とする。
導電性線状体104が1本のCNT糸のみを含む場合、導電性線状体104の直径は1本のCNT糸の直径と同義である。
導電性線状体104に含まれるCNT糸の直径または長軸径は、透過電子顕微鏡(TEM)を用いて測定される。
例えば、導電性線状体104が、1本のCNT糸からなる場合、CNTフォレストから引き出されることで製造された1本のCNT糸を任意に10本サンプリングしてTEMにて撮像する。得られた画像から、それぞれのCNT糸の長軸方向の中央部における直径を測定し、その平均値を1本のCNT糸の直径とする。また、RFID付き柔軟素材100から導電性線状体104を任意に10本取り出してTEMにて撮像し、得られた画像から、それぞれの導電性線状体104に含まれるCNT糸の長手方向の中央部における直径を測定し、その平均値を1本のCNT糸の直径としてもよい。
例えば、導電性線状体104が、複数本のCNT糸を束ねた糸束からなる場合、CNTフォレストから引き出されることで製造されたCNT糸の糸束を任意に10束サンプリングしてTEMにて撮像する。得られた画像から、それぞれの糸束の長軸方向の中央部における長軸径を測定し、その平均値を糸束の長軸径とする。また、RFID付き柔軟素材100から導電性線状体104を任意に10本取り出してTEMにて撮像し、得られた画像から、それぞれの導電性線状体104に含まれるCNT糸の糸束の長手方向の中央部における長軸径を測定し、その平均値を糸束の長軸径としてもよい。なお、長軸径とは、CNT糸が糸束である場合、糸束の長軸方向に直交する方向の断面において、その断面の輪郭線上の任意の2点間の距離の最大値である。
導電性線状体104に含まれるCNT糸が複数本のCNT糸を束ねた糸束である場合、CNT糸の糸束の長軸方向と直交する断面の長軸径(糸束の直径)は、好ましくは7μm以上5000μm以下、より好ましくは20μm以上3000μm以下、さらに好ましくは50μm以上1000μm以下である。
前記断面の長軸径が7μm以上であると、導電性線状体104の強度が確保され易くなる。
前記断面の長軸径が5000μm以下であると、導電性線状体104の柔軟性が向上し易くなる。
導電性線状体104が、CNT糸の糸束のみを含む場合、導電性線状体104の前記断面の長軸径は、CNT糸の糸束の前記断面の長軸径と同義である。
・CNT糸の製造方法
1本のCNT糸は、例えば、CNTフォレスト(CNTを、基板に対して垂直方向に配向するよう、基板上に複数成長させた成長体のことであり、「アレイ」と称される場合もある)の端部から、CNTをシート状に引き出し、引き出したCNTシートを束ねた後、必要に応じて、CNTの束を撚ることにより得られる。なお、CNTフォレストから引出されるCNTシートの幅を変更することにより、1本のCNT糸の直径を調整することができる。
この他、CNTの分散液から、紡糸をすること等によっても、CNT糸を得ることができる。紡糸によるCNT糸の製造は、例えば、米国公開公報US2013/0251619(国際公開第2012/070537号公報)に開示されている方法により行うことができる。
CNT糸の糸束を製造する場合、上記CNT糸の製造方法のいずれかの方法で得られた1本のCNT糸を複数本準備し、これらを束ねることでCNT糸の糸束を得ることができる。また、複数本のCNT糸を撚り合わせることで、CNT糸の糸束(撚糸)を得ることができる。
(導電性材料)
導電性線状体104は、CNT糸単体よりも導電性をより向上させる観点から、さらにCNT糸以外の導電性材料を含んでもよい。導電性材料の形状及び材質は特に限定されない。導電性材料の形状としては、例えば、粒状及び繊維状等が挙げられる。導電性材料の大きさは目的に応じて適宜選択することが好ましい。
例えば、導電性材料の形状が粒状である場合、粒状の導電性材料は、CNT糸中に含まれてもよいし、1本のCNT糸もしくはCNT糸の糸束の周りに付着されていてもよい。また、導電性材料の形状が繊維状である場合、繊維状の導電性材料は、1本のCNT糸もしくはCNT糸の糸束の周りに巻き付けられてもよいし、1本のCNT糸もしくはCNT糸の糸束と撚り合わされていてもよい。
導電性材料としては、炭素材料、金属材料、及び導電性ポリマー等が挙げられる。
炭素材料としては、例えば、非晶質炭素、グラファイト、フラーレン、グラフェン、及びCNT粒子等が挙げられる。
非晶質炭素としては、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が挙げられる。
金属材料としては、銅、銀、及びアルミニウム等が挙げられる。
導電性ポリマーとしては、例えば、ポリアセチレン、ポリ(p-フェニレンビニレン)、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、及びポリ(p-フェニレンスルフィド)等が挙げられる。
これらの導電性材料は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
導電性線状体104がCNT糸以外の導電性材料を含む場合、導電性線状体104全体に対するCNT糸以外の導電性材料の含有量は、好ましくは80質量%以下、より好ましくは60質量%以下、さらに好ましくは40質量%以下である。
導電性線状体104は、導電性材料として、炭素材料を含むことが好ましい。これにより、導電性線状体104の導電性がより向上し易くなる。
導電性線状体104は、屈曲性を保持しつつ導電性を高める観点から、少なくとも一部が導電性材料で被覆されていることが好ましい。その場合、CNT糸の外周の少なくとも一部が導電性材料(好ましくは炭素材料)で被覆されていることが好ましい。
(樹脂)
導電性線状体104は、さらに樹脂を含むことが好ましい。これにより、導電性線状体104に滑り性を付与することができる。その結果、導電性線状体104を柔軟素材102に織り込む、編み込む、刺繍する、または縫い付けてアンテナ部106を形成する場合に、縫い特性が向上し易くなる。ここで、縫い特性とは、導電性線状体を柔軟素材に織り込む、編み込む、刺繍する、及び縫い付けるうちのいずれか1つ以上を行う際の縫い易さを意味する。
樹脂としては特に限定されないが、加工性の観点から、熱可塑性樹脂または硬化性樹脂であることが好ましい。硬化性樹脂は、熱硬化性樹脂であっても、紫外線、可視エネルギー線、赤外線及び電子線等のエネルギー線硬化性樹脂であってもよい。
・熱可塑性樹脂
熱可塑性樹脂としては特に限定されないが、例えば、ポリオレフィン樹脂、ポリ乳酸樹脂、ポリエステル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリアミド樹脂、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン樹脂、アクリロニトリル-スチレン樹脂、アクリレート-スチレン-アクリロニトリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、及びポリアセタール樹脂等が挙げられる。
ポリオレフィン樹脂としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、エチレン-(α-オレフィン)共重合体樹脂、プロピレン-(α-オレフィン)共重合体樹脂、環状ポリオレフィン樹脂等が挙げられる。
ポリ乳酸樹脂としては、例えば、ポリL-乳酸及びポリD-乳酸等が挙げられる。
ポリエステル樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、シクロヘキサンジメタノール共重合ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、及びポリブチレンナフタレート樹脂等が挙げられる。
ポリアミド樹脂としては、例えば、ナイロン6,6、ナイロン12、及び変性ポリアミド等が挙げられる。
これらの熱可塑性樹脂は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
・熱硬化性樹脂
熱硬化性樹脂としては特に限定されないが、例えば、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、ビニルエーテル樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、スチレン樹脂、及びフェノール樹脂等が挙げられる。
これらの熱硬化性樹脂は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
・エネルギー線硬化性樹脂
エネルギー線硬化性樹脂としては特に限定されず、公知のものを用いることができる。
エネルギー線硬化性樹脂としては、例えば、分子内に反応性二重結合を有する基(例えば、アクリロイル基及びメタクリロイル基等)を有する樹脂が挙げられる。エネルギー線硬化性樹脂を用いる場合、導電性線状体104は、エネルギー線硬化性樹脂と共に、さらに光重合開始剤を含有することが好ましい。
導電性線状体104は、導電性線状体104の縫い特性を向上させる観点から、外周の少なくとも一部が樹脂で被覆されていることが好ましい。その場合、CNT糸の糸束もしくは1本のCNT糸の外周の少なくとも一部が樹脂で被覆されていることが好ましい。
・CNT糸の外周への樹脂の被覆方法
CNT糸の外周(好ましくは外周全体)への樹脂の被覆方法は特に限定されないが、例えば、樹脂を含む溶液をCNT糸の外周に塗布もしくは滴下する方法、樹脂を含む溶液にCNT糸を浸漬させる方法、スプレードライ法により、CNT糸の外周に樹脂を噴霧する方法等が挙げられる。
また、前述の「CNT糸の製造方法」において、CNTフォレストの端部から、CNTをシート状に引出す工程、引き出したCNTシートを束ねる工程、及びCNTの束を撚る工程のいずれかの工程において、樹脂を含む溶液をCNTに対して滴下する方法、及びスプレードライ法によりCNTに対して樹脂を噴霧する方法によっても、CNT糸の外周に樹脂を被覆することができる。
また、CNT糸と樹脂との相溶性を考慮し、CNT糸及び樹脂の両方に対して相溶性が良好な樹脂(以下、樹脂Xとも称する)を準備し、この樹脂Xを、予めCNT糸にコーティングしたうえで、上記「CNT糸の外周への樹脂の被覆方法」を実施することが好ましい。
CNT糸の外周への樹脂の被覆態様としては、例えば、CNT糸の糸束もしくは1本のCNT糸の外周の少なくとも一部に樹脂が被覆されている態様、CNT糸の糸束もしくは1本のCNT糸の外周の少なくとも一部に糸状の樹脂が巻回されている態様等が挙げられる。
導電性線状体104は、取扱い性を向上させる観点から、撚られていることが好ましい。
導電性線状体104が撚られている態様としては、例えば、1本のCNT糸が撚られている態様、複数本のCNT糸が互いに撚り合わされている態様、糸状の樹脂とCNT糸の糸束もしくは1本のCNT糸とが互いに撚り合わされている態様、CNT糸以外の導電性糸(例えば炭素繊維、導電性ポリマーの繊維等)とCNT糸の糸束もしくは1本のCNT糸とが互いに撚り合わされている態様、及び糸状の樹脂と前記導電性糸とCNT糸の糸束もしくは1本のCNT糸とが互いに撚り合わされている態様等が挙げられる。
これら導電性線状体104が撚られている態様において、CNT糸、糸状の樹脂及び前記導電性糸の本数は、それぞれ目的に応じて選択される。
中でも、導電性線状体104の縫い特性を向上させる観点から、糸状の樹脂と、CNTの糸束もしくは1本のCNT糸とが互いに撚り合わされていることが好ましい。
導電性線状体104全体に対する樹脂の含有量は、好ましくは0.1質量%以上80質量%以下、より好ましくは0.1質量%以上60質量%以下、さらに好ましくは0.1質量%以上40質量%以下である。
樹脂の含有量が0.1質量%以上80質量%以下であると、導電性線状体104の屈曲性を確保しつつ、縫い特性を向上させることができる。また、導電性線状体104の耐腐食性を向上させることもできる。
導電性線状体104の線抵抗は、好ましくは5.0×10-3Ω/cm以上1.0×10Ω/cm以下、より好ましくは1.0×10-2Ω/cm以上5.0×10Ω/cm以下である。
導電性線状体104の線抵抗の測定方法の詳細は実施例の項に記載する。
導電性線状体104は、CNT糸、前記導電性材料及び前記樹脂以外のその他の成分を含んでいてもよい。
その他の成分としては、添加剤、有機フィラー、無機フィラー、及び前記樹脂以外の樹脂等が挙げられる。添加剤としては、酸化防止剤、紫外線吸収剤、難燃剤、可塑剤、架橋剤、柔軟剤、表面調整剤、熱安定化剤、及び着色剤等が挙げられる。
導電性線状体104全体に対するその他の成分の含有量としては、導電性線状体104の屈曲性及び耐腐食性を損なわない限り特に限定されないが、0質量%以上10質量%以下が好ましい。
その他の成分は、CNT糸、導電性材料及び樹脂のいずれに含まれていてもよい。
CNT糸がその他の成分を含む場合、1本のCNT糸全体またはCNT糸の糸束全体に対するその他の成分の含有量は、0質量%以上10質量%以下が好ましい。
<導電性線状体の態様>
導電性線状体104の態様の一例としては、例えば、以下の態様A~態様Gが挙げられる。図面を参照して説明する。なお、同一の符号は同一の部材を表すので、その部材の説明を省略する。
<態様A>
図2は、態様Aに係る導電性線状体104Aの斜視図である。
導電性線状体104Aは、1本のCNT糸1のみで構成されている。
<態様B>
図3は、態様Bに係る導電性線状体104Bの斜視図である。
導電性線状体104Bは、4本のCNT糸1を束ねた糸束2のみで構成されている。
<態様C>
図4は、態様Cに係る導電性線状体104Cの斜視図である。
導電性線状体104Cは、3本のCNT糸1が互いに撚り合わされた糸束2A(撚糸)のみで構成されている。
<態様D>
図5は、態様Dに係る導電性線状体104Dの斜視図である。
導電性線状体104Dは、1本のCNT糸1と樹脂4とで構成されている。
導電性線状体104Dは、1本のCNT糸1の外周に樹脂4が被覆されている。
<態様E>
図6は、態様Eに係る導電性線状体104Eの斜視図である。
導電性線状体104Eは、3本のCNT糸1が互いに撚り合わされた糸束2A(撚糸)と樹脂4とで構成されている。
導電性線状体104Eは、前記糸束2A(撚糸)の外周に樹脂4が被覆されている。
<態様F>
図7は、態様Fに係る導電性線状体104Fの側面図である。
導電性線状体104Fは、1本のCNT糸1と、1本の糸状の樹脂4Aとが互いに撚り合わされている。
<態様G>
図8は、態様Gに係る導電性線状体104Gの側面図である。
導電性線状体104Gは、1本のCNT糸1の外周に1本の糸状の樹脂4Bが一方向に螺旋状に巻回されている。
<第1実施形態のRFID付き柔軟素材の製造方法>
第1実施形態において、導電性線状体104が1本のCNT糸のみで構成される場合(態様Aに係る導電性線状体104A)、RFID付き柔軟素材100は、以下のようにして製造される。
まず、導電性線状体104としてのCNT糸を準備する。CNT糸は、前述の方法で製造したものでもよいし、市販品でもよい。次に、準備した1本のCNT糸を、柔軟素材102としての織物に、図1に示すアンテナ形状となるように織り込み、アンテナ部106を形成する。RFID付き柔軟素材100は、態様Aに係る導電性線状体104Aに代えて、態様B~Gに係る導電性線状体104B~104Gを用いても、同様の方法で製造できる。
〔第2実施形態〕
本発明の第2実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項の説明については同一の符号を付す等により、その説明を省略または簡略化する。
第2実施形態に係るRFID付き柔軟素材200は、柔軟素材として、織物に代えて編物を用いた点、及びアンテナ部が異なるパターンである点以外は、第1実施形態に係るRFID付き柔軟素材100と同様である。
図9は、第2実施形態に係るRFID付き柔軟素材200の平面図である。
RFID付き柔軟素材200には、RFID201が取り付けられている。導電性線状体204は、CNT糸を含んでいる。
第2実施形態では、柔軟素材202が編物であり、RFID201はアンテナ部206を有している。図9には、スパイラル状のパターンをもつアンテナ部206(スパイラルアンテナ)が示されている。アンテナ部206(スパイラルアンテナ)は、CNT糸を含む導電性線状体204が柔軟素材202としての編物に編み込まれることで形成される。導電性線状体204としては、例えば、前記態様Aから態様Gの導電性線状体104A~104Gのいずれか1種を使用または2種以上を併用することができる。
なお、編物としては、例えば、緯編み、経編み、レース編み、引き揃え編み、プレーティング編み、インレイ編み、及び周知の応用編み等が挙げられる。
RFID付き柔軟素材200は、例えば、図9に示す点線領域IC2にICチップを取り付けることにより、RFIDタグとして機能する。なお、図9中、導電性線状体204が交差している部分は、非導電性部材(不図示)で導電性線状体204同士が接触しないように構成されている。
第2実施形態によれば、屈曲性に優れ、耐腐食性を有するRFID付き柔軟素材200が実現される。
第2実施形態のRFID付き柔軟素材200は、各種物品に取り付けて使用することができる。例えば、柔軟素材202が衣類である場合、RFID付き柔軟素材200をそのまま衣類として使用することができる。
<第2実施形態のRFID付き柔軟素材の製造方法>
第2実施形態において、導電性線状体204が1本のCNT糸のみで構成される場合、RFID付き柔軟素材200は、準備した1本のCNT糸を、柔軟素材202としての編物に図9に示すアンテナ形状となるように編み込み、アンテナ部206を形成することによって製造する。
〔第3実施形態〕
本発明の第3実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項の説明については同一の符号を付す等により、その説明を省略または簡略化する。
第3実施形態では、物品に着脱可能に取り付けることのできるRFID付き柔軟素材について説明する。第3実施形態に係るRFID付き柔軟素材300は、柔軟素材として、織物に代えて、柔軟性基材を備える粘着シートを用いた点、RFID付き柔軟素材が物品に着脱可能に取り付けることのできる粘着剤層を有する点、及びアンテナ部が異なるパターンである点以外は、第1実施形態に係るRFID付き柔軟素材100と同様である。
図10は、第3実施形態に係るRFID付き柔軟素材300の平面図である。
RFID付き柔軟素材300には、RFID301が取り付けられている。導電性線状体304は、CNT糸を含んでいる。
第3実施形態では、柔軟素材302が柔軟性を有する粘着シートであり、RFID301はアンテナ部306を有している。また、柔軟素材302としての粘着シートは、粘着剤層302Aと、柔軟性基材302Bとを備えている。また、RFID付き柔軟素材300は、粘着剤層302Aの柔軟性基材302Bとは反対側の表面に剥離層308を備えている。
図10には、特定パターンをもつアンテナ部306が示されている。アンテナ部306は、CNT糸を含む導電性線状体304が粘着シートにクロスステッチで刺繍されることで形成される。導電性線状体304としては例えば、前記態様Aから態様Gの導電性線状体104A~104Gのいずれか1種を使用または2種以上を併用することができる。なお、導電性線状体304は、柔軟性基材302Bに埋め込まれていてもよい。
なお、刺繍の手法としては、例えば、クロスステッチ、ランニングステッチ、コーチングステッチ、バックステッチ、チェーンステッチ、アウトラインステッチ等が挙げられる。図10は、クロスステッチを採用してアンテナ部306を刺繍した例を示している。
RFID付き柔軟素材300は、例えば、図10に示す点線領域IC3にICチップを取り付けることにより、RFIDタグとして機能する。
<粘着シート>
粘着シートは、粘着剤層302Aと、柔軟性基材302Bとを備える。柔軟性基材302Bは、粘着剤層302Aを支持する部材である。
(粘着剤層)
粘着剤層302Aは、加工性及びハンドリング性の観点から、粘着性樹脂を含む粘着剤組成物から形成されることが好ましい。粘着剤組成物の形態は特に限定されず、例えば、溶剤型粘着剤組成物、エマルジョン型粘着剤組成物、ホットメルト型粘着剤組成物、及び感熱型粘着剤組成物のいずれの形態であってもよい。ここで、ホットメルト型粘着剤とは、加熱することにより溶融して展延塗布可能となり、冷却することにより粘着性と凝集力とを発現する粘着剤をいう。感熱型粘着剤とは、室温(25℃)で比較的低い粘着力を有し、室温(25℃)を超える温度以上(例えば、60℃~80℃)に加熱することにより高接着力化する粘着剤をいう。
粘着性樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ゴム系樹脂、オレフィン系樹脂、シリコーン系樹脂、及びこれらの樹脂に重合性官能基を有するエネルギー線硬化型樹脂等が挙げられる。また、粘着剤層302Aが感熱型粘着剤組成物から形成される場合、感熱型粘着剤組成物に含まれる粘着性樹脂としては、例えば、ポリエステルウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、及びゴム系樹脂等が挙げられる。これらの粘着性樹脂は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
また、粘着剤層302Aの形成材料である粘着剤組成物には、粘着性樹脂の種類や粘着シートの用途に応じて、粘着剤用添加剤を含有してもよい。
粘着剤用添加剤としては、例えば、架橋剤、粘着付与剤、充填剤、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、光安定剤、着色剤、難燃剤、増粘剤、帯電防止剤、重合開始剤、硬化助剤等が挙げられる。
例えば、粘着剤層302Aがホットメルト型粘着剤組成物から形成される場合、ホットメルト型粘着剤組成物としては、ブロック共重合体、粘着付与剤、及び可塑剤を所定の割合で配合したものを用いることができる。
ブロック共重合体としては、スチレン・イソブチレンブロック共重合体(SIB)、スチレン・ブタジエンブロック共重合体(SB)及びスチレン・イソプレンブロック共重合体(SI)等のAB型ジブロック共重合体;スチレン・イソブチレン・スチレンブロック共重合体(SIBS)、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体(SBS)及びスチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体(SIS)等のABA型トリブロック共重合体等が挙げられる。これらは一種又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
粘着付与剤及び可塑剤としては特に限定されず、従来公知のものを用いることができる。
粘着剤層302Aは、疑似接着剤層であることも好ましい。疑似接着剤層は、粘着シートと被着体とを疑似接着状態とする機能を有する。ここで、疑似接着状態とは、粘着シートと被着体とが通常の使用状態では接着しているが、粘着シートを被着体から剥離させる場合に、特に工具等を用いずとも人手で引っ張るのみで剥離し、単に重ね合わせて押圧するのみでは再接着できない状態を意味する。この「単に重ね合わせて押圧するのみでは再接着できない状態」という点において、疑似接着状態は、通常の粘着剤による粘着とは異なる。
疑似接着剤層としては、例えば、熱可塑性樹脂によるヒートシール層等が挙げられる。
熱可塑性樹脂によるヒートシール層は、熱可塑性樹脂を主成分とする、ヒートシール性を有する層である。主成分とは、ヒートシール層中において、含有比率(質量%)が最も高い成分を意味する。
ヒートシール層の形成に用いる熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリスチレン、アクリル樹脂、天然ゴム系樹脂、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体、エチレン-酢酸ビニル共重合体、及び紫外線硬化ニス等が挙げられる。中でも、ヒートシール層の形成に用いる熱可塑性樹脂としては、ポリエチレンが好ましい。
「熱可塑性樹脂によるヒートシール層」を粘着剤層302Aとして用いた粘着シートは、例えば、以下のようにして作製することができる。
ヒートシール層形成用の熱可塑性樹脂を含む組成物を押出機により加熱溶融してフィルム状に押し出し、このフィルムの一方の面に柔軟性基材302Bの表面を接触させる。
粘着剤層302Aの厚さは、用途に応じて選択されるが、好ましくは1μm以上500μm以下、より好ましくは5μm以上300μm、さらに好ましくは10μm以上100μm以下である。
(柔軟性基材)
柔軟性基材302Bとしては、例えば、合成樹脂フィルム等のシート材料、紙、不織布、及び布等を用いることができる。
合成樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリブテンフィルム、ポリブタジエンフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、塩化ビニル共重合体フィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルム、ポリウレタンフィルム、エチレン酢酸ビニル共重合体フィルム、アイオノマー樹脂フィルム、エチレン・(メタ)アクリル酸共重合体フィルム、エチレン・(メタ)アクリル酸エステル共重合体フィルム、ポリスチレンフィルム、ポリカーボネートフィルム、及びポリイミドフィルム等が挙げられる。その他、柔軟性基材302Bとしては、これらの架橋フィルム及び積層フィルム等が挙げられる。
また、紙としては、例えば、上質紙、再生紙、及びクラフト紙等が挙げられる。不織布としては、例えば、スパンボンド不織布、ニードルパンチ不織布、メルトブロー不織布、及びスパンレース不織布等が挙げられる。布としては、例えば、織物及び編物等が挙げられる。柔軟性基材302Bとしての紙、不織布、及び布はこれらに限定されない。
柔軟性基材302Bの厚さは特に限定されない。柔軟性基材の厚さは、好ましくは10μm以上500μm以下、より好ましくは15μm以上300μm以下、さらに20μm以上250μm以下である。
<剥離層>
剥離層308は、必要に応じて、粘着剤層302Aの柔軟性基材302Bとは反対側の表面に設けられる。剥離層308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308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剤層とを備えることが好ましい。また、剥離層308は、剥離基材の片面のみに剥離剤層を備えていてもよいし、剥離基材の両面に剥離剤層を備えていてもよい。
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308の厚さは、特に限定されない。剥離層308の厚さは、20μm以上200μm以下であることが好ましく、25μm以上150μm以下であることがより好ましい。
剥離層308の剥離剤層の厚さは、特に限定されない。剥離剤を含む溶液を塗布して剥離剤層を形成する場合、剥離剤層の厚さは、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。
第3実施形態によれば、屈曲性に優れ、耐腐食性を有するRFID付き柔軟素材300が実現される。
RFID付き柔軟素材300は、柔軟素材302が粘着剤層302Aと、柔軟性基材302Bとを有する粘着シートであるため、物品に着脱可能にかつ容易に取り付けることができる。なお、粘着剤層302Aがホットメルト型粘着剤を含む場合、ホットメルト型粘着剤を再溶融させれば、物品からRFID付き柔軟素材300を容易に取り外すことができる。
これにより、例えば、予め無線通信を行う期間が定められている場合、無線通信の条件が変更された場合、及びRFID付き柔軟素材300を交換したい場合等に容易に対応することができる。
<第3実施形態のRFID付き柔軟素材の製造方法>
第3実施形態において、導電性線状体304が1本のCNT糸のみで構成される場合、RFID付き柔軟素材300は、例えば以下のようにして製造することができる。
まず、準備した1本のCNT糸を、柔軟性基材302Bに図10に示すアンテナ形状となるように刺繍し、アンテナ部306を形成する。次に、柔軟性基材302Bのアンテナ部306が形成された面とは反対側の表面に、公知の方法で、粘着剤層302Aと、必要に応じて剥離層308とを形成する。図10は、クロスステッチを採用してアンテナ部306を刺繍した例を示している。
<第3実施形態のRFID付き柔軟素材の使用態様>
図11は、第3実施形態のRFID付き柔軟素材の使用態様の一例である。
以下では、第3実施形態のRFID付き柔軟素材300から剥離層308を剥がした後の状態を、RFID付き粘着シート300Sと称する。
図11には、RFID付き粘着シート300SがTシャツ310の左胸部分に取り付けられた状態が示されている。RFID付き粘着シート300Sは、例えば、(1)または(2)の方法でTシャツ310の左胸部分に取り付けられる。
(1)粘着剤層302Aがシールタイプの粘着剤層である場合、RFID付き粘着シート300Sの粘着剤層302Aの面をTシャツ310の左胸部分に直接貼り付ける。
(2)粘着剤層302Aがホットメルト型の粘着剤層である場合、RFID付き粘着シート300Sの粘着剤層302Aの面をTシャツ310の左胸部分に重ね合わせ、アイロン等の加熱手段により、粘着剤層302Aを溶融させた後、ホットメルト型粘着剤を固化させる。なお、RFID付き粘着シート300Sの取り付け箇所は左胸部分に限定されない。
〔第3実施形態A〕
本発明の第3実施形態Aについて、第3実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項の説明については同一の符号を付す等により、その説明を省略または簡略化する。
第3実施形態Aに係るRFID付き柔軟素材500は、粘着シートの柔軟性基材が厚手のデニム生地502(織物の一例)である点、このデニム生地502にスパイラル状のパターンをもつアンテナ部506(スパイラルアンテナ)が形成されている点、及びデニム生地502のアンテナ部506とは反対側の面にホットメルト型の粘着剤層503が設けられている点以外は、第3実施形態に係るRFID付き柔軟素材300と同様である。なお、ホットメルト型の粘着剤層503は、第3実施形態で説明したホットメルト型粘着剤組成物から形成される。
図12は、第3実施形態Aに係るRFID付き柔軟素材500の斜視図である。
RFID付き柔軟素材500には、RFID501が取り付けられている。導電性線状体504は、CNT糸を含んでいる。
図12に示すアンテナ部506(スパイラルアンテナ)は、デニム生地502に、CNT糸を含む導電性線状体504が刺繍されることで形成される。図12には、刺繍の手法として、バックステッチを採用してアンテナ部506を刺繍した例が示されている。導電性線状体504としては例えば、前記態様Aから態様Gの導電性線状体104A~104Gのいずれか1種を使用または2種以上を併用することができる。
RFID付き柔軟素材500は、例えば、図12に示す点線領域IC5にICチップを取り付けることにより、RFIDタグとして機能する。なお、図12中、導電性線状体504が交差している部分は、非導電性部材(不図示)で導電性線状体504同士が接触しないように構成されている。
第3実施形態Aによれば、第3実施形態と同様の効果が奏される。
さらに、第3実施形態Aに係るRFID付き柔軟素材500は、ワッペンとして好適に用いることができる。例えば、粘着剤層503の面を衣類、帽子、及びバッグ等の物品の装着箇所に重ね合わせ、アイロン等の加熱手段により、粘着剤層503を溶融させることにより、RFID付き柔軟素材500を物品に容易に取り付けることができる。
これにより、物品にRFID機能を付与し、かつ物品のデザイン性を向上させることができる。
〔第4実施形態〕
本発明の第4実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項の説明については同一の符号を付す等により、その説明を省略または簡略化する。
第4実施形態に係るRFID付き柔軟素材は、柔軟素材として、織物に代えてゲルシートを用いた点、及びアンテナ部が異なるパターンである点以外は、第1実施形態に係るRFID付き柔軟素材と同様である。
図13は、第4実施形態に係るRFID付き柔軟素材400の平面図である。
RFID付き柔軟素材400には、RFID401が取り付けられている。導電性線状体404は、CNT糸を含んでいる。
第4実施形態では、柔軟素材402がゲルシートであり、RFID401はアンテナ部406を有している。図13には、渦巻き状のパターンをもつアンテナ部406が示されている。アンテナ部406は、CNT糸を含む導電性線状体404が柔軟素材402としてのゲルシートにチェーンステッチで刺繍されることで形成される。導電性線状体404としては、例えば、前記態様Aから態様Gの導電性線状体104A~104Gのいずれか1種を使用または2種以上を併用することができる。なお、導電性線状体404は、柔軟素材402(第4実施形態ではゲルシート)に埋め込まれていてもよい。
RFID付き柔軟素材400は、例えば、図13に示す点線領域IC4にICチップを取り付けることにより、RFIDタグとして機能する。
第4実施形態によれば、屈曲性に優れ、耐腐食性を有するRFID付き柔軟素材400が実現される。
<第4実施形態のRFID付き柔軟素材の製造方法>
第4実施形態において、導電性線状体404が1本のCNT糸のみで構成される場合、RFID付き柔軟素材400は、準備した1本のCNT糸を、柔軟素材402としてのゲルシートに図13に示すアンテナ形状となるように刺繍しアンテナ部406を形成することによって製造する。図13は、チェーンステッチを採用してアンテナ部406を刺繍した例を示している。
<RFID付き柔軟素材の用途>
第1実施形態~第4実施形態及び第3実施形態AのRFID付き柔軟素材に関する実施形態において、RFID付き柔軟素材は、ICチップを取り付けることによりRFIDタグとして使用することができる。
例えば、出来上がった衣類等に前記アンテナ部を形成したRFID付き柔軟素材は、ICチップを取り付けた後、そのまま衣類等として着用し、着用者等に関する情報管理を行うことができる。
また、物品に取り付けて使用する目的で得られたRFID付き柔軟素材は、ICチップを設置した後、各種物品に取り付けて、物品等に関する情報管理を行うことができる。
RFID付き柔軟素材の大きさは特に限定されず、目的に応じて選択される。
〔第5実施形態〕
第5実施形態に係るRFID付き物品は、前記実施形態の少なくともいずれかに係るRFID付き柔軟素材が着脱可能に取り付けられたRFID付き物品である。
第5実施形態によれば、前記実施形態に係るRFID付き柔軟素材が屈曲性に優れているので、各種物品の形状に追従して取り付けることができる。これにより、例えば、曲面を有する物品への取り付けが容易に行い易くなる。また、物品の美観も損ない難くなる。また、第5実施形態によれば、前記実施形態に係るRFID付き柔軟素材が耐腐食性を有する導電性線状体を備えるので、物品のRFID機能をより長い時間、維持することができる。
〔第6実施形態〕
第6実施形態に係るRFID付き柔軟素材の製造方法は、前記実施形態のいずれかのRFID付き柔軟素材を製造する方法である。
具体的には、第6実施形態に係るRFID付き柔軟素材の製造方法は、アンテナ部を有するRFIDが柔軟素材に取り付けられたRFID付き柔軟素材の製造方法であって、CNT糸を含む導電性線状体を用いてアンテナ部を形成する工程を有する。
前記アンテナ部を形成する工程としては、例えば、導電性線状体を、柔軟素材に織り込む、編み込む、刺繍する、または縫い付けることでアンテナ部を形成する工程、及び接着剤等の接着手段を用いて、導電性線状体を、柔軟素材に接着することでアンテナ部を形成する工程等が挙げられるが、前者の工程(導電性線状体を、柔軟素材に織り込む、編み込む、刺繍する、または縫い付けることでアンテナ部を形成する工程)であることが好ましい。
第6実施形態のRFID付き柔軟素材の製造方法によれば、屈曲性に優れ、耐腐食性を有するRFID付き柔軟素材が製造される。
〔実施形態の変形〕
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、改良等は本発明に含まれる。
前述のRFID付き柔軟素材に関する実施形態において、柔軟素材に導電性線状体を織り込む、編み込む、刺繍する、または縫い付けるという場合における「柔軟素材」は、導電性線状体を縫うことができる柔軟素材であれば特に限定されない。
また、前述のRFID付き柔軟素材に関する実施形態において、柔軟素材は、織物、編物、柔軟性基材を備える粘着シート、及びゲルシートに限定されない。柔軟素材としては、前述に例示した柔軟素材が挙げられる。中でも、柔軟素材は、織物、編物、不織布、フエルト、紙、ゲルシート、またはシート材料(例えば合成樹脂フィルム等)を柔軟性基材として用いた粘着シートであることが好ましい。また、柔軟素材は、紙、不織布、及び布を柔軟性基材として用いた粘着シートであることも好ましい。柔軟素材は、市販品であっても、公知の製造方法で製造したものであってもよい。ただし、粘着シートについては第3実施形態または第3実施形態Aで記載した構成であることが好ましい。
第1実施形態、第2実施形態及び第4実施形態のRFID付き柔軟素材を物品に取り付けて用いる場合、RFID付き柔軟素材は、任意の場所に取り付け手段を設けて用いることができる。また、物品の側に取り付け手段を設けてもよい。取り付け手段としては特に限定されないが、例えば、接着剤、粘着剤、各種ボタン(例えばスナップボタン等)、両面テープ、面ファスナー、ピン、及び糸等が挙げられる。粘着剤としては第3実施形態で記載した粘着剤層を用いてもよい。
前記実施形態のRFID付き柔軟素材において、導電性線状体を用いて形成されるアンテナ部は、接着剤等を用いて導電性線状体を柔軟素材に接着することで形成されたアンテナ部であってもよい。
以下、本発明を、実施例を挙げてさらに具体的に説明する。ただし、これら各実施例は、本発明を制限するものではない。
〔導電性線状体の作製〕
<実施例1-1>
シリコンウエハ上に形成されたマルチウォールCNTフォレストを準備した。CNTフォレストの側面からCNTをシート状に引き出し、このシート状のCNTに撚りを加えることにより、1本のCNT糸を得た。このCNT糸を8本撚り合わせて、CNT糸の糸束を得た。これを実施例1-1の導電性線状体とした。このCNT糸の糸束の長軸径は30μmであった。
<比較例1-1>
銀メッキしたナイロン糸(Statex社製、Shieldex 33/10 dtex(品番))を準備し、これを比較例1-1の導電性線状体とした。この導電性線状体の平均直径は60μmであった。平均直径は、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて以下の方法で求めた。具体的には、導電性線状体の両端部からそれぞれ1cmの部位及び中央部の合計3点について、導電性線状体の長手方向に直交する断面の直径を求め、その平均値とした。以下同様である。
<比較例1-2>
銅線を準備し、これを比較例1-2の導電性線状体とした。この導電性線状体の平均直径は50μmであった。
〔評価1〕
実施例1-1及び比較例1-1~1-2の導電性線状体をカッターで切断し、長さ約10cmの試験片を作製した。この試験片を用いて、線抵抗の測定及び曲げ試験を行った。結果を表1に示す。
<線抵抗>
導電性線状体の線抵抗の測定は、次の通りである。
まず、導電性線状体の両端に銀ペーストを塗布し、銀ペースト間の部分の抵抗を測定し、導電性線状体の抵抗値(単位:Ω)を求めた。そして、得られた抵抗値を、銀ペースト間の距離(7cm)で除して、導電性線状体の線抵抗[Ω/cm]を算出した。
<曲げ試験(屈曲試験)>
曲げ試験は、図14に示す曲げ試験機50を用いて行った。
図14に示すように、一対のマンドレル56(軸径D=0.3mm)の間に試験片52を取り付け、試験片52の下側に荷重50MPaの重り54を吊り下げた。次に、一対のマンドレル56に沿って、左右方向に屈曲角A°=±90°の曲げを加えながら試験片52を動かした。曲げを繰り返しながら、試験片52の両端へ定電流100μAを加え、試験片52の抵抗値の変化から、試験開始時に比べて線抵抗が50%低下したときの曲げ回数を、曲げ疲労として評価した。
なお、曲げ速度は15Hzとし、曲げ回数は左右方向への1往復を1回とした。
実施例1-1の導電性線状体は、比較例1-1及び比較例1-2の導電性線状体に比べ、耐曲げ疲労性が顕著に優れていた。
したがって、柔軟素材に、実施例1-1のCNT糸を含む導電性線状体を用いてアンテナ部を形成することにより、屈曲性に優れたRFID付き柔軟素材を実現することができる。また、実施例1-1の導電性線状体は、比較例1-2の銅線からなる導電性線状体に比べ、耐腐食性を有するので、実施例1-1の導電性線状体を用いてRFIDを形成することにより、RFID機能をより長く付与できると考えられる。このことは、後述する洗濯試験において、洗濯サイクルを20回行っても実施例2-1の試験用編物に編み込まれた導電性線状体の抵抗がほとんど変化しなかったことからも推測される。
〔導電性線状体付き柔軟素材の作製〕
<実施例2-1>
導電性線状体付き柔軟素材として、図15に示す試験用編物60を作製した。
得られた試験用編物60の構成は次の通りである。
・試験用編物60のサイズ:幅20mm×長さ110mm
・試験用編物60の厚さ:約500μm
・各電極(導電性線状体66の両端部において四角形状の導電性線状体66Aが編み込まれた領域)64のサイズ:8mm×8mm
・一対の電極64間の距離(図15中、符号d):70mm
まず、ポリエステルでカバーリングされたポリウレタン繊維の弾性糸(伸縮性を有する糸)を引き伸ばしながら、編む手法により、図15に示す編物62(幅20mm×長さ110mm、厚さ:約500μm)を作製した。
次に、実施例1-1で作製した導電性線状体66(CNT糸を8本撚り合わせた糸束)を、編物62の編目の間に、編みの方向に進行して略直線状に編み込んだ。
また、図15に示すように、略直線状に編み込まれた導電性線状体66の両端部においては、編物62の同じ表面に、編み込んだ導電性線状体66と同じ導電性線状体を、四角形状となるように繰り返し屈曲させて編み込んだ。この四角形状の導電性線状体66Aが編み込まれた2つの領域を一対の電極64とした。
<比較例2-1>
実施例2-1で用いた導電性線状体に代えて、銀メッキしたポリエステル糸(大阪電気工業株式会社が販売するODEX40/2)を用いたこと以外は、実施例2-1と同様にして、比較例2-1の試験用編物を得た。
〔評価2〕
実施例2-1及び比較例2-1の試験用編物を用いて伸縮試験を行った。
結果を図16に示す。
<伸縮試験>
以下の方法で伸縮試験を行った。
まず、図15に示す実施例2-1の試験用編物60を、当該試験用編物60の長さの60%分、伸長させた後、元に戻るまで収縮させるという伸縮操作を往復周期1Hzで、千回、1万回及び10万回行い、各回数において、伸縮操作前後の導電性線状体66の抵抗値(図15中、一対の電極64間の抵抗値)を測定した。なお、伸縮操作は、試験用編物60を長手方向に伸縮させることにより行った。
比較例2-1の試験用編物も実施例2-1と同様の方法で導電性線状体の抵抗値を測定した。
試験用編物の伸長前における導電性線状体66の抵抗値RA(Ω)、及び各伸縮試験後(1千回、1万回、10万回)の伸長0%における導電性線状体66の抵抗値RB(Ω)を測定した。なお、試験用編物60の伸長前における導電性線状体66の抵抗値RA(Ω)とは、伸縮回数が0回のときの抵抗値を意味する。
そして、以下の式により、「伸縮前後における導電性線状体の抵抗値(相対値)」を算出する。
式:伸縮前後における導電性線状体の抵抗値(相対値)=RB/RA
図16に示すように、実施例2-1は、10万回伸縮させても導電性線状体66の抵抗値はほとんど変化しなかった。すなわち、実施例2-1の試験用編物60は、比較例2-1の試験用編物に比べ、伸縮性が顕著に優れていた。
したがって、柔軟素材に、CNT糸を含む導電性線状体を用いてアンテナ部を形成することにより、屈曲性に優れたRFID付き柔軟素材を実現することができる。
〔評価3〕
実施例2-1及び比較例2-1の試験用編物を用いて洗濯試験を行った。
結果を図17に示す。
<洗濯試験>
AATCC CommitteeのRA111が定めた方法に準拠して洗濯試験を行った。具体的には、精度0.1%のボルトオームメーター(VOM)に代えて、抵抗測定の分解能0.1Ω及び精度0.9%のデジタルマルチメーター(DMM)を用いたこと以外、RA111が定めた方法と同様の方法で洗濯試験を行った。
試験用編物60に対し、洗濯サイクルを1回から20回まで行い、各回数において、洗濯前後の導電性線状体66の抵抗値(図15中、電極64間の抵抗値)を測定した。
比較例2-1の試験用編物も実施例2-1と同様の方法で導電性線状体の抵抗値を測定した。
導電性線状体の抵抗値は、前述の伸縮試験で記載した方法と同様の方法で測定した。
試験用編物の洗濯前における導電性線状体の抵抗値RC(Ω)及び洗濯後における導電性線状体の抵抗値RD(Ω)を測定し、以下の式により、「洗濯前後における導電性線状体の抵抗値(相対値)」を算出した。
式:洗濯前後における導電性線状体の抵抗値(相対値)=RD/RC
図17に示すように、実施例2-1は、洗濯サイクルを20回行っても導電性線状体66の抵抗は変化しなかった。すなわち、実施例2-1の試験用編物60は、比較例2-1の試験用編物に比べ、耐洗濯性に優れていた。
したがって、柔軟素材に、CNT糸を含む導電性線状体を用いてRFIDを作製することにより、耐洗濯性にも優れたRFID付き柔軟素材を実現することができる。
1…CNT糸、2,2A…糸束、4…樹脂、4A,4B…糸状の樹脂、50…曲げ試験機、52…試験片、54…重り、56…一対のマンドレル、60…試験用編物、62…編物、64…一対の電極、66,66A…導電性線状体、100,200,300,400,500…RFID付き柔軟素材、101,201,301,401,501…RFID、102,202,302,402…柔軟素材、102A…縦糸、102B…横糸、104,104A,104B,104C,104D,104E,104F,104G,204,304,404,504…導電性線状体、106,206,306,406,506…アンテナ部、302A,503…粘着剤層、300S…RFID付き粘着シート、302B…柔軟性基材、308…剥離層、310…Tシャツ、502…デニム生地、IC1,IC2,IC3,IC4,IC5…点線領域。

Claims (14)

  1. RFIDが柔軟素材に取り付けられたRFID付き柔軟素材であって、
    前記RFIDは、アンテナ部を有し、
    前記アンテナ部は、カーボンナノチューブ糸を含む導電性線状体によって形成されており
    前記カーボンナノチューブ糸は、複数本のカーボンナノチューブ糸を束ねた糸束、または1本のカーボンナノチューブ糸であり、
    前記カーボンナノチューブ糸が、前記糸束である場合、
    前記糸束の長軸方向と直交する断面の長軸径は、7μm以上5000μm以下であり、
    前記カーボンナノチューブ糸が、前記1本のカーボンナノチューブ糸である場合、
    前記1本のカーボンナノチューブ糸の直径は、5μm以上100μm以下である、
    RFID付き柔軟素材。
  2. 前記導電性線状体は、撚られている、
    請求項1に記載のRFID付き柔軟素材。
  3. 前記導電性線状体は、樹脂を含む、
    請求項1または請求項に記載のRFID付き柔軟素材。
  4. 前記樹脂は、糸状の樹脂であり、
    前記糸状の樹脂と、前記糸束もしくは前記1本のカーボンナノチューブ糸とが互いに撚り合わされている、
    請求項に記載のRFID付き柔軟素材。
  5. 前記糸束もしくは前記1本のカーボンナノチューブ糸の外周の少なくとも一部は、前記樹脂で被覆されている、
    請求項に記載のRFID付き柔軟素材。
  6. 前記樹脂は、熱可塑性樹脂または硬化性樹脂である、
    請求項から請求項のいずれか一項に記載のRFID付き柔軟素材。
  7. 前記導電性線状体は、さらに導電性材料を含む、
    請求項1から請求項のいずれか一項に記載のRFID付き柔軟素材。
  8. 前記導電性材料は、炭素材料である、
    請求項に記載のRFID付き柔軟素材。
  9. 前記アンテナ部は、前記導電性線状体を、前記柔軟素材に織り込む、編み込む、刺繍する、または縫い付けることによって形成されている、
    請求項1から請求項のいずれか一項に記載のRFID付き柔軟素材。
  10. 前記柔軟素材は、織物、編物、不織布、フエルト、紙、ゲルシート、または柔軟性基材を備える粘着シートである、
    請求項1から請求項のいずれか一項に記載のRFID付き柔軟素材。
  11. 物品に着脱可能に取り付けられる、
    請求項1から請求項10のいずれか一項に記載のRFID付き柔軟素材。
  12. 前記柔軟素材は、物品に着脱可能に粘着する粘着剤層を有する、
    請求項11に記載のRFID付き柔軟素材。
  13. 請求項1から請求項12のいずれか一項に記載のRFID付き柔軟素材が着脱可能に取り付けられたRFID付き物品。
  14. アンテナ部を有するRFIDが柔軟素材に取り付けられたRFID付き柔軟素材の製造方法であって、
    カーボンナノチューブ糸を含む導電性線状体を用いて、前記柔軟素材に前記アンテナ部を形成する工程を有
    前記アンテナ部を形成する工程は、
    前記導電性線状体を、前記柔軟素材に織り込む、編み込む、刺繍する、または縫い付ける工程であるか、または
    接着手段を用いて、前記導電性線状体を、前記柔軟素材に接着する工程であり、
    前記カーボンナノチューブ糸は、複数本のカーボンナノチューブ糸を束ねた糸束、または1本のカーボンナノチューブ糸であり、
    前記カーボンナノチューブ糸が、前記糸束である場合、
    前記糸束の長軸方向と直交する断面の長軸径は、7μm以上5000μm以下であり、
    前記カーボンナノチューブ糸が、前記1本のカーボンナノチューブ糸である場合、
    前記1本のカーボンナノチューブ糸の直径は、5μm以上100μm以下である、
    RFID付き柔軟素材の製造方法。
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