JP7789571B2 - Stretchable conductive fabric - Google Patents
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Description
本発明は、熱収縮率が異なる2種のポリエステル系樹脂成分からなる複合繊維を含む捲縮糸を少なくとも一部に含む布帛に金属皮膜が付与されている、ウェアラブルデバイス、電磁波シールド材、センサ電極材等として使用可能な伸縮導電布帛に関する。 The present invention relates to a stretchable conductive fabric that is applied with a metal coating and that can be used as a wearable device, electromagnetic wave shielding material, sensor electrode material, etc., and that comprises a fabric that at least partially contains crimped yarns that include composite fibers made of two polyester resin components with different heat shrinkage rates.
近年、入出力や通信機能等を有する電子機器を身体に装着した状態で使用することを意図したウェアラブルデバイスが開発されている。そのなかで、導電性を有する布帛は電子部品やセンサ類を実装することによって、ウェアラブルデバイスとして利用することができる。 In recent years, wearable devices have been developed, which are electronic devices with input/output and communication functions that are worn on the body. Among these, conductive fabrics can be used as wearable devices by incorporating electronic components and sensors.
導電性を有する布帛を用いたウェアラブルデバイスは、それを装着することにより人間や動物の生体信号や動作を計測することができ、医療分野やヘルスケア分野に利用されるほか、環境、建築分野などの多様な産業においてその有用性が注目されている。 Wearable devices made from conductive fabrics can measure the biosignals and movements of humans and animals when worn, and are used in the medical and healthcare fields, as well as in a variety of industries such as the environment and construction.
布帛に導電性を付与する従来の技術としては、導電性を有する糸を織込んだり編込んだりする手法(例えば特許文献1)、導電性ペーストを印刷する手法(例えば特許文献2)などがある。 Conventional techniques for imparting conductivity to fabrics include weaving or knitting conductive yarns (e.g., Patent Document 1) and printing a conductive paste (e.g., Patent Document 2).
しかしながら、導電性を有する糸を織込んだり編込んだりする手法では、特殊な装置を要することや、導電性パターン形状の自由度が低いことなどの問題がある。導電性ペーストを印刷する手法では導電性が不十分となる場合があるため、導電性を上げるために印刷するペーストの量を増やす必要から布帛が硬く重くなる傾向があるという問題があり、さらには布帛の柔軟性に追従できずに割れを生じるおそれもあった。 However, the method of weaving or knitting conductive threads has problems such as the need for special equipment and limited freedom in the shape of the conductive pattern. The method of printing conductive paste can sometimes result in insufficient conductivity, which requires increasing the amount of paste printed to increase conductivity, which tends to make the fabric stiff and heavy. Furthermore, there is also the risk of cracking due to an inability to adapt to the flexibility of the fabric.
布地に伸縮性と導電性を付与する技術として、織目又は編目を形成する糸の表面に導電膜を形成した電磁波シールドシートが提案されている(特許文献3)。しかしながら、一般的な仮撚(加工)糸など通常の糸状を用いた織物では伸縮性が不十分となり、編物では伸縮性は十分であるものの伸ばした状態での導通性に問題が生じる。また、編物の場合や弾性糸を用いた場合は伸びが大きくなり過ぎる虞がある。 As a technology for imparting stretchability and conductivity to fabrics, an electromagnetic wave shielding sheet has been proposed in which a conductive film is formed on the surface of the yarn that forms the woven or knitted stitches (Patent Document 3). However, woven fabrics made with normal yarns, such as common false-twisted (textured) yarns, have insufficient stretchability, while knitted fabrics, while having sufficient stretchability, have problems with conductivity when stretched. Furthermore, knitted fabrics or those made with elastic yarns may be prone to excessive stretch.
金属皮膜を含む糸状の伸びが大きすぎると金属皮膜が破断して導通性が低下し、一方、一般的な仮撚加工糸を用いた織物のように伸縮性が不足すれば使用性が低下する。伸縮性や柔軟性に優れ、しかも導通性の信頼度が高い、ウェアラブルデバイス等に適した導電性布帛の開発が望まれている。 If the threads containing the metal coating stretch too much, the metal coating will break and conductivity will decrease. On the other hand, if the fabric does not have enough elasticity, as is the case with fabrics made from general false-twisted yarn, its usability will decrease. There is a need for the development of conductive fabrics that have excellent elasticity and flexibility, as well as highly reliable conductivity, making them suitable for wearable devices, etc.
なお、伸縮性に優れた布帛として、収縮性の異なる2種のポリエステル系樹脂からなる複合繊維を用いたストレッチ性布帛が提案されているが(例えば特許文献4)、かかるストレッチ性布帛に導電性を付与することにより伸縮性及び導通性の両方に優れた導電性布帛が得られることは知られていない。 Stretchable fabrics using composite fibers made of two types of polyester resins with different shrinkage properties have been proposed as fabrics with excellent elasticity (e.g., Patent Document 4). However, it is not known that imparting conductivity to such stretchable fabrics can result in conductive fabrics with excellent both elasticity and conductivity.
本発明は、十分な伸縮性を有しながら、金属皮膜を付与しても伸縮による破断がなく導通性の信頼度を高く保持できる、電極として好適に使用可能な伸縮導電布帛を提供することを課題とする。 The objective of the present invention is to provide a stretchable conductive fabric that is suitable for use as an electrode, possessing sufficient stretchability, and that maintains highly reliable conductivity even when a metal coating is applied without breaking due to stretching.
本発明者らは鋭意検討した結果、熱収縮率が異なる2種のポリエステル系樹脂成分からなる複合繊維を含む捲縮糸を少なくとも一部に含む布帛に金属皮膜を付与したものが、十分な伸縮性を有するとともに、付与した金属皮膜が伸縮により破断しにくく高い導電性を維持することができ、ウェアラブルデバイス(電極)用として好適な伸縮導電布帛が得られることを見いだし、本発明を完成するに至った。 After extensive research, the inventors discovered that a fabric containing at least a portion of a crimped yarn containing a composite fiber made of two polyester resin components with different thermal shrinkage rates, to which a metal coating is applied, has sufficient stretchability, and the applied metal coating is resistant to breakage due to stretching, allowing high conductivity to be maintained, resulting in a stretchable conductive fabric suitable for use in wearable devices (electrodes), leading to the completion of the present invention.
すなわち、本発明は、以下に示す伸縮導電布帛に関する。
(1)経糸及び/又は緯糸の少なくとも一部に捲縮糸を含む織物からなり且つ金属皮膜が付与されている布帛であって、前記織物を構成する繊維全体に対する捲縮糸の割合が25~45質量%であり、前記経糸及び/又は緯糸の少なくとも一方向における30%伸長時応力が10N/cm以下であることを特徴とする、伸縮導電布帛。
That is, the present invention relates to the following stretchable conductive fabric.
(1) A stretchable conductive fabric comprising a woven fabric containing crimped yarns in at least some of the warp and/or weft yarns and having a metal coating applied thereto, characterized in that the ratio of crimped yarns to all fibers constituting the woven fabric is 25 to 45% by mass, and the stress at 30% elongation in at least one direction of the warp and/or weft yarns is 10 N/cm or less.
(2)前記経糸及び/又は緯糸の少なくとも一方向において、未伸長時の抵抗値に対する30%伸長時の抵抗値の増加率が30%以下であることを特徴とする、(1)に記載の伸縮導電布帛。 (2) The stretchable conductive fabric described in (1), characterized in that, in at least one direction of the warp and/or weft, the increase in resistance value when stretched 30% relative to the unstretched resistance value is 30% or less.
(3)前記捲縮糸が、ポリエチレンテレフタレート樹脂とポリブチレンテレフタレート樹脂の組み合わせ、ポリエチレンテレフタレート樹脂とポリトリメチレンテレフタレート樹脂の組み合わせ、及び相互に物性の異なる2種のポリエチレンテレフタレート樹脂の組み合わせからなる群から選択される複合繊維であって、該複合繊維の構造がサイドバイサイド型又は偏心芯鞘型であることを特徴とする、(1)に記載の伸縮導電布帛。 (3) The stretchable conductive fabric according to (1), characterized in that the crimped yarn is a composite fiber selected from the group consisting of a combination of polyethylene terephthalate resin and polybutylene terephthalate resin, a combination of polyethylene terephthalate resin and polytrimethylene terephthalate resin, and a combination of two polyethylene terephthalate resins having mutually different physical properties, and the structure of the composite fiber is a side-by-side type or an eccentric core-sheath type .
(4)前記経糸及び/又は緯糸の少なくとも一部に捲縮糸を含む織物が、経糸と緯糸のいずれか一方のみに捲縮糸を含む織物である、(1)に記載の伸縮導電布帛。 (4) The stretchable conductive fabric according to (1), wherein the woven fabric containing crimped yarns in at least a portion of the warp and/or weft threads is a woven fabric containing crimped yarns in only one of the warp and weft threads .
(5)前記織物の熱加工後の収縮率が10~50%である、(1)に記載の伸縮導電布帛。 (5) The stretchable conductive fabric according to (1), wherein the shrinkage rate of the woven fabric after thermal processing is 10 to 50%.
本発明の伸縮導電布帛は、十分な伸縮性を有し、特に金属皮膜付与後の伸縮性に優れるため、付与した金属皮膜が伸縮により破断することがなく高い導通性を維持している。また、曲げ等の形状変化に対する追従性、柔軟性等に優れたものである。このような本発明の伸縮導電布帛は、ウェアラブルデバイス、電磁波シールド材、センサ電極材等に好適に利用することができる。 The stretchable conductive fabric of the present invention has sufficient stretchability, especially excellent stretchability after the application of a metal coating, so the applied metal coating does not break due to stretching and maintains high conductivity. It also has excellent flexibility and ability to follow shape changes such as bending. The stretchable conductive fabric of the present invention can be suitably used in wearable devices, electromagnetic wave shielding materials, sensor electrode materials, etc.
本発明の伸縮導電布帛は、経糸及び/又は緯糸の少なくとも一部に捲縮糸を含む織物からなり且つ金属皮膜が付与されている布帛であって、前記経糸及び/又は緯糸の少なくとも一方向における30%伸長時応力が10N/cm以下であることを特徴とする。
なお、以下において金属皮膜付与前の布帛(織物)を「高伸縮布帛」とし、金属皮膜付与後の布帛を「伸縮導電布帛」という。
The stretchable conductive fabric of the present invention is a fabric made of a woven fabric containing crimped yarns in at least some of the warp and/or weft threads and having a metal coating applied thereto, characterized in that the stress at 30% elongation in at least one direction of the warp and/or weft threads is 10 N/cm or less.
In the following description, the fabric (woven fabric) before the metal coating is applied will be referred to as a "highly stretchable fabric," and the fabric after the metal coating is applied will be referred to as a "stretchable conductive fabric."
1.捲縮糸を含む織物
本発明の伸縮導電布帛を構成する布帛は、経糸及び/又は緯糸の少なくとも一部に捲縮糸を含む織物からなる。ここで捲縮糸とは、熱加工することによって細かいクリンプを形成し、かさ高さと伸縮性をもたせた弾力性のある糸である。
1. Woven Fabric Comprising Crimped Yarn The fabric constituting the stretchable conductive fabric of the present invention is a woven fabric containing crimped yarn in at least some of the warp and/or weft yarns. Here, crimped yarn is an elastic yarn that is formed into fine crimps by thermal processing, giving it bulk and stretchability.
このような性質を有する捲縮糸であれば特に制限はないが、例えば熱収縮率など収縮性をはじめとする物性の異なる2種以上の樹脂成分を組み合わせた複合繊維を熱処理して得られるものが挙げられる。 There are no particular restrictions on the crimped yarn as long as it has these properties, but examples include those obtained by heat-treating composite fibers that combine two or more resin components with different physical properties, including shrinkage properties such as heat shrinkage rate.
複合繊維は、一本のフィラメント糸に2以上の繊維成分を含む繊維であり、このフィラメント糸を単独で又は複数本束ねて糸条とし、布帛形成に使用することができる。 Composite fibers are fibers that contain two or more fiber components in a single filament yarn, and these filament yarns can be used alone or bundled together to form threads and used to form fabrics.
本発明で用いられる複合繊維としては、熱加工等により捲縮するものであれば特に制限されないが、例えば以下の(a)~(c)からなる群から選択される複合繊維を用いることができる。 The composite fibers used in the present invention are not particularly limited as long as they can be crimped by thermal processing or the like, but for example, composite fibers selected from the group consisting of the following (a) to (c) can be used.
(a)ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)とポリブチレンテレフタレート樹脂(PBT)の組み合わせ、
(b)ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)とポリトリメチレンテレフタレート樹脂(PTT)の組み合わせ、
(c)相互に物性の異なる2種のポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)の組み合わせ
(a) a combination of polyethylene terephthalate resin (PET) and polybutylene terephthalate resin (PBT);
(b) a combination of polyethylene terephthalate resin (PET) and polytrimethylene terephthalate resin (PTT);
(c) A combination of two types of polyethylene terephthalate resin (PET) with different physical properties.
(a)の組み合わせからなる複合繊維や(b)の組み合わせからなる複合繊維は、例えば結晶構造の違い、共重合成分の違い、粘度や分子量の違いなどにより熱収縮率(例えばJIS L1017に準拠して測定したフィラメントとしての沸騰収縮率(沸収値))に差が生じることも捲縮する要因の一つとして考えられる。 Concomitant fibers made from the combination (a) and those made from the combination (b) may have differences in heat shrinkage (for example, boiling shrinkage as a filament measured in accordance with JIS L1017) due to differences in crystal structure, copolymerization components, viscosity, molecular weight, etc., which is thought to be one of the factors that cause crimping.
(c)は同じPETであるが相互に物性が異なるもの同士の組み合わせである。かかる物性としては、熱収縮率などが挙げられる。(c)の組み合わせからなる複合繊維の例としては、例えば結晶構造の違い、共重合成分の違い、粘度差などにより熱収縮率(沸収値)に差を持たせたPET同士の組み合わせが挙げられる。 (c) is a combination of the same PET but with different physical properties. Such physical properties include heat shrinkage. An example of a composite fiber made from the combination of (c) is a combination of PETs with different heat shrinkage (boiling point values) due to differences in crystal structure, copolymerization components, viscosity, etc.
熱収縮率が異なる2種のポリエチレンテレフタレート樹脂のうち、熱収縮率が相対的に高い方を成分(A)とし、熱収縮率が相対的に低い方を成分(B)とすると、例えば成分(A)としてフィラメントの沸収値が10%以上(好ましくは15%以上)のものを使用し、成分(B)としてフィラメントの沸収値が10%未満(好ましくは5%以下)のものを使用することができる。 If two polyethylene terephthalate resins with different heat shrinkage rates are used, the one with the relatively higher heat shrinkage rate is designated as component (A) and the one with the relatively lower heat shrinkage rate is designated as component (B), then, for example, component (A) can be one with a filament boiling point of 10% or more (preferably 15% or more), and component (B) can be one with a filament boiling point of less than 10% (preferably 5% or less).
成分(A)が成分(B)より相対的に高い熱収縮率を有するものであればその差は特に制限されないが、成分(A)の熱収縮率が成分(B)の熱収縮率より0.1~4%高くなるように成分(A)と成分(B)とを組み合わせるのが望ましい。 As long as component (A) has a relatively higher heat shrinkage rate than component (B), there are no particular restrictions on the difference, but it is desirable to combine components (A) and (B) so that the heat shrinkage rate of component (A) is 0.1 to 4% higher than the heat shrinkage rate of component (B).
熱収縮率の異なるポリエステル系樹脂の組み合わせとしては、ポリエチレンテレフタレートと高収縮共重合ポリエステルとの組み合わせ、粘度差のある2種のポリエチレンテレフタレートの組み合わせ等が挙げられる。 Examples of combinations of polyester resins with different heat shrinkage rates include a combination of polyethylene terephthalate and a high-shrinkage copolyester, or a combination of two types of polyethylene terephthalate with different viscosities.
高収縮共重合ポリエステルとは、ポリエチレンテレフタレートを構成するジオール成分及び/又はジカルボン酸のなかに、ある種の第3成分(共重合成分)を含有させて収縮率を高めたものである。 High-shrinkage copolymer polyester is a material that has an increased shrinkage rate due to the inclusion of a certain third component (copolymer component) in the diol component and/or dicarboxylic acid that make up polyethylene terephthalate.
高収縮共重合ポリエステルとするために共重合する第3成分としては、例えば、ジエチレングリコール、2,2-ビス[4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル]プロパン、1,4-ブタンジオール等のジオール化合物、アジピン酸、アゼライン酸、イソフタル酸等のカルボン酸化合物等が挙げられる。 Examples of the third component that is copolymerized to produce a high-shrinkage copolymer polyester include diol compounds such as diethylene glycol, 2,2-bis[4-(2-hydroxyethoxy)phenyl]propane, and 1,4-butanediol, and carboxylic acid compounds such as adipic acid, azelaic acid, and isophthalic acid.
中でも、2,2-ビス[4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル]プロパン及び/又はイソフタル酸を共重合したポリエステルを用いることが好ましい。この場合、両成分の共重合比率は特に限定するものではないが、2,2-ビス[4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル]プロパンはジオール成分中に2~6mol%、イソフタル酸はジカルボン酸成分中に4~8mol%とすることが好ましい。 Among these, it is preferable to use a polyester copolymerized with 2,2-bis[4-(2-hydroxyethoxy)phenyl]propane and/or isophthalic acid. In this case, the copolymerization ratio of the two components is not particularly limited, but it is preferable that 2,2-bis[4-(2-hydroxyethoxy)phenyl]propane be 2 to 6 mol% in the diol component and isophthalic acid be 4 to 8 mol% in the dicarboxylic acid component.
すなわち、熱収縮率及び収縮力を十分発現させる点からは、2,2-ビス[4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル]プロパンの含有量は2mol%以上が好ましく、また、ポリマーの耐光性による変色を避ける点では6mol%以下が好ましい。また、イソフタル酸の含有量は、収縮率を十分に満足させる点では4mol%以上が好ましく、ポリマーの融点及び耐熱性を保ちやすいという点では8mol%以下が好ましい。 That is, in order to fully achieve the desired heat shrinkage rate and shrinkage force, the 2,2-bis[4-(2-hydroxyethoxy)phenyl]propane content is preferably 2 mol% or more, and in order to avoid discoloration due to the polymer's light resistance, it is preferably 6 mol% or less. Furthermore, in order to fully satisfy the shrinkage rate, the isophthalic acid content is preferably 4 mol% or more, and in order to easily maintain the polymer's melting point and heat resistance, it is preferably 8 mol% or less.
また、高収縮ポリエステルの主成分はテレフタル酸とエチレングリコールよりなるポリエステルであるが、その他の成分として染色性改善のモノマーや耐熱性改良の化合物等を含有してもよい。 The main component of high-shrink polyester is a polyester made from terephthalic acid and ethylene glycol, but it may also contain other components such as monomers that improve dyeability and compounds that improve heat resistance.
上記ポリエステル系樹脂成分はいずれも、その製造時あるいは成形加工時に、顔料、艶消し剤、蛍光増白剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、制電剤及び有機アミン、有機カルボン酸アミドなどのエ-テル結合抑制剤等、必要に応じて公知の配合剤を種々使用してもよい。 Any of the above polyester resin components may contain various known compounding agents as needed during production or molding, including pigments, matting agents, fluorescent brighteners, ultraviolet absorbers, antioxidants, antistatic agents, and ether bond inhibitors such as organic amines and organic carboxylic acid amides.
一般に複合繊維は、性質の異なる2種類以上の原料ポリマーを熱溶融し、口金(複合紡糸用ノズル)から紡糸する際に融合させることにより製造される(複合紡糸法)。複合繊維の種類としては、複数(一般には2種)の繊維を同時に紡糸しながら貼り合わせて繊維断面が複数層(一般には二層)になって接合されているサイドバイサイド型や、芯成分を鞘成分でコーティングするように紡糸して芯部と鞘部からなる同心円状とした芯鞘型、芯鞘型のなかでも芯部と鞘部が同心円状ではなく芯部が偏った偏心芯鞘型などが挙げられる。 Generally, composite fibers are produced by thermally melting two or more raw polymers with different properties and fusing them while spinning them from a spinneret (composite spinning nozzle) (composite spinning method). Types of composite fibers include the side-by-side type, in which multiple (usually two types) fibers are spun simultaneously and bonded together to form a multi-layer (usually two-layer) fiber cross section; the sheath-core type, in which the core component is spun so that it is coated with the sheath component, resulting in a concentric core and sheath structure; and the eccentric sheath-core type, in which the core and sheath are not concentric but are offset from one another.
サイドバイサイド型の接合形態は、本発明において求められる捲縮性能が発現するものであれば、丸断面、繭型、三角断面、Y断面、U断面、偏平断面等の公知の形状のいずれでもよい。中でも、ほぼ丸断面形状2つが接合した繭型が好適である。 The side-by-side joining configuration may be any known shape, such as a round cross section, cocoon shape, triangular cross section, Y cross section, U cross section, or flat cross section, as long as it exhibits the crimping performance required in the present invention. Of these, a cocoon shape, in which two approximately round cross sections are joined, is preferred.
本発明で使用できる複合繊維の構造は特に限定されないが、好ましくはサイドバイサイド型又は偏心芯鞘型が挙げられる。サイドバイサイド型としては、前記2種の異なるポリエステル成分(例えば(a)~(c)のいずれかの組み合わせ)を相互に貼り合わせたものが挙げられる。 The structure of the composite fiber that can be used in the present invention is not particularly limited, but preferred examples include a side-by-side type or an eccentric core-sheath type. Examples of the side-by-side type include those in which the two different polyester components (e.g., any combination of (a) to (c)) are bonded together.
偏心芯鞘型としては、例えば芯部にPETを用い鞘部にPBTを用いたもの、芯部にPETを用い鞘部にPTTを用いたもの、芯部に熱収縮率が相対的に低い成分(B)を用い鞘部に熱収縮率が相対的に高い成分(A)を用いたもの、などが挙げられる。 Examples of eccentric core-sheath types include those that use PET for the core and PBT for the sheath, those that use PET for the core and PTT for the sheath, and those that use a component (B) with a relatively low heat shrinkage rate for the core and a component (A) with a relatively high heat shrinkage rate for the sheath.
このようにして得られる複合繊維(モノフィラメント糸)の太さ(単糸繊度)は、好ましくは33~330dtex、より好ましくは33~110dtexである。 The thickness (single yarn fineness) of the composite fiber (monofilament yarn) obtained in this manner is preferably 33 to 330 dtex, more preferably 33 to 110 dtex.
本発明の複合繊維として好ましいものは、PETとPBTとの組み合わせ、PETとPTTとの組み合わせ、及びPETと高収縮共重合PETとの組み合わせなどが挙げられる。 Preferred composite fibers of the present invention include combinations of PET and PBT, PET and PTT, and PET and high-shrinkage copolymerized PET.
本発明の捲縮糸としては、上述した複合繊維を含むマルチフィラメント糸(潜在捲縮マルチフィラメント糸)が熱加工されたものが好適である。熱加工によって細かいクリンプが形成され、かさ高さと伸縮性をもつ弾力性のある糸及びそれからなる高伸縮布帛が得られる。 The crimped yarn of the present invention is preferably a multifilament yarn (latently crimped multifilament yarn) containing the composite fiber described above that has been thermally processed. Fine crimps are formed by the thermal processing, resulting in a resilient yarn with bulk and stretchability, and a highly stretchable fabric made from the yarn.
熱加工前のマルチフィラメント糸(潜在捲縮マルチフィラメント糸)は、複合繊維からなるモノフィラメント糸を複数本束ねたものであり、モノフィラメント糸を溶融紡糸後に複数本束ねる方法や、複数の複合紡糸用ノズルを有する溶融紡糸装置を用いて一度に溶融紡糸する方法など、常法によって製造することができる。 The multifilament yarn (latently crimped multifilament yarn) before heat processing is made by bundling multiple monofilament yarns made of composite fibers, and can be produced by conventional methods, such as bundling multiple monofilament yarns after melt spinning, or melt spinning them all at once using a melt spinning device with multiple composite spinning nozzles.
この潜在捲縮マルチフィラメント糸には、上記複合繊維以外の繊維が含まれていてもよい。その他の繊維は、複合繊維と混繊して潜在捲縮マルチフィラメント糸あるいは捲縮糸を構成していてもよい。その他の繊維としては、天然繊維、化学繊維、合成繊維から任意に選択することができるが、後述する金属皮膜形成のためのメッキ処理に耐えうるという点で、合成繊維が好ましく、特にポリエステル系合成繊維が好ましい。 This latent crimp multifilament yarn may contain fibers other than the composite fibers described above. The other fibers may be mixed with the composite fibers to form the latent crimp multifilament yarn or crimped yarn. The other fibers may be selected from natural fibers, chemical fibers, and synthetic fibers. However, synthetic fibers are preferred, and polyester-based synthetic fibers are particularly preferred, as they can withstand the plating process used to form the metal coating described below.
潜在捲縮マルチフィラメント糸の太さ(総繊度)は好ましくは33~330dtex、より好ましくは33~110dtexであり、フィラメント数は6~96本であることが好ましい。 The thickness (total fineness) of the latent crimped multifilament yarn is preferably 33 to 330 dtex, more preferably 33 to 110 dtex, and the number of filaments is preferably 6 to 96.
潜在捲縮マルチフィラメント糸の熱加工は、布帛(織物、編物など)を形成する前の糸状の状態で行われてもよく、熱加工前の潜在捲縮マルチフィラメント糸を用いて布帛を形成した後に、布帛の状態で熱加工してもよい。好ましくは、潜在捲縮マルチフィラメント糸を用いて布帛を形成した後に、布帛の状態で熱加工を施す。熱加工の方法としては、好ましくは熱水中に浸漬する方法が採られる。 The heat processing of the latent crimped multifilament yarn may be carried out in the thread form before it is formed into a fabric (woven fabric, knitted fabric, etc.), or the fabric may be formed using the latent crimped multifilament yarn before heat processing, and then the fabric may be heat processed. Preferably, the fabric is formed using the latent crimped multifilament yarn, and then the fabric is heat processed. The heat processing method preferably involves immersion in hot water.
本発明に用いられる捲縮糸としては、PET/PBT複合繊維を用いた糸として蝶理MODA株式会社製のTEXBRID(登録商標)、信友株式会社製のFlexFusion(登録商標)、PET/PTT複合繊維を用いた糸として帝人フロンティア株式会社製のソロテックス(登録商標)、東レ・オペロンテックス株式会社製のライクラ(登録商標)T400、PET/PET複合繊維を用いた糸としてKBセーレン株式会社製のエスパンディ(登録商標)などの市販品を用いることができる。 Crimped yarns that can be used in the present invention include commercially available products such as TEXBRID (registered trademark) manufactured by Chori MODA Co., Ltd. and FlexFusion (registered trademark) manufactured by Shinyu Co., Ltd., which are made using PET/PBT composite fibers; Solotex (registered trademark) manufactured by Teijin Frontier Co., Ltd., which are made using PET/PTT composite fibers; Lycra (registered trademark) T400 manufactured by Toray Opelontex Co., Ltd., which are made using PET/PET composite fibers; and Espandy (registered trademark) manufactured by KB Seiren Co., Ltd., which are made using PET/PET composite fibers.
本発明の伸縮導電布帛を構成する布帛は織物からなる。織物であれば、伸びが大きくなりすぎないため、伸びによる変形の際に導電性が低下しない(抵抗値が増大しない)という利点がある。本発明の織物は、その構成繊維(経糸及び/又は緯糸)の少なくとも一部に上述した捲縮糸を含む高伸縮布帛である。 The fabric that constitutes the stretchable conductive fabric of the present invention is made of woven fabric. Woven fabrics have the advantage that they do not stretch too much, so their conductivity does not decrease (resistance does not increase) when they deform due to stretching. The woven fabric of the present invention is a highly stretchable fabric that contains the above-mentioned crimped yarn in at least some of its constituent fibers (warp and/or weft).
織物としての組織は平織、綾織、朱子織などいずれでもよい。斜め方向に伸長した場合の組織のズレが少ない点から、平織が好ましい。 The fabric may be woven in any of the following weaves: plain weave, twill weave, satin weave, etc. Plain weave is preferred because it minimizes misalignment when stretched diagonally.
本発明の織物は、構成繊維の少なくとも一部に捲縮糸を含むが、織物を構成する繊維全体に対する捲縮糸の割合は25~45質量%である。
The woven fabric of the present invention contains crimped yarns as at least a part of the constituent fibers, and the proportion of the crimped yarns to the total fibers constituting the woven fabric is 25 to 45% by mass.
織物を構成する繊維(糸状)には、前記捲縮糸以外の繊維(糸状)を含むこともできる。その他の繊維は特に限定せず、天然繊維、化学繊維、合成繊維から任意に選択することができる。メッキに耐えうるという点では合成繊維、特にポリエステル系繊維が好ましい。 The fibers (thread-like) that make up the woven fabric can also include fibers (thread-like) other than the crimped yarns mentioned above. The other fibers are not particularly limited and can be selected from natural fibers, chemical fibers, and synthetic fibers. Synthetic fibers, especially polyester fibers, are preferred because they can withstand plating.
その他の繊維は、捲縮糸とは別の糸を構成し、織物を形成する際に交織するのが望ましい。例えば緯糸として捲縮糸とその他の繊維から成る糸とを一本ずつ交互に挿入して織りあげる、などが考えられる。 It is desirable to form other fibers into threads separate from the crimped yarn and interweave them when forming the fabric. For example, one possible approach would be to alternately insert crimped yarn and threads made of other fibers as weft threads.
本発明の織物は、経糸及び/又は緯糸の少なくとも一部に捲縮糸を含む。経糸及び緯糸の両方に前記捲縮糸を含んでいてもよく、経糸と緯糸のいずれか一方のみに前記捲縮糸を含んでいてよい。経糸/緯糸の両方に捲縮糸を用いた織物であれば、二方向に糸の連続性を保てるため、伸長方向によらず導電性の保持が期待できる。 The woven fabric of the present invention contains crimped yarns in at least some of the warp and/or weft yarns. Both the warp and weft yarns may contain the crimped yarns, or only one of the warp and weft yarns may contain the crimped yarns. A woven fabric that uses crimped yarns in both the warp and weft yarns can maintain thread continuity in two directions, so it can be expected to maintain conductivity regardless of the stretch direction.
織物を構成する経糸又は緯糸における捲縮糸の割合は特に制限されないが、10~100質量%が捲縮糸であることが好ましい。経糸と緯糸のそれぞれにおける捲縮糸の割合は同じであっても異なっていてもよい。 There are no particular restrictions on the proportion of crimped yarn in the warp or weft yarns that make up the woven fabric, but it is preferable that 10 to 100% by mass be crimped yarn. The proportions of crimped yarn in the warp and weft may be the same or different.
経糸に捲縮糸を用いる場合、経糸全体が捲縮糸であってもよく、一部のみが捲縮糸であってもよい。経糸の10~100質量%が捲縮糸であることが好ましい。緯糸に捲縮糸を用いる場合、緯糸全体が捲縮糸であってもよく、一部のみが捲縮糸であってもよい。緯糸の10~100質量%が捲縮糸であることが好ましい。 When crimped yarns are used for the warp yarns, the entire warp yarns may be crimped yarns, or only some of the warp yarns may be crimped yarns. It is preferable that 10 to 100% by mass of the warp yarns be crimped yarns. When crimped yarns are used for the weft yarns, the entire weft yarns may be crimped yarns, or only some of the weft yarns may be crimped yarns. It is preferable that 10 to 100% by mass of the weft yarns be crimped yarns.
本発明の伸縮導電布帛を構成する布帛は、経糸及び/又は緯糸の少なくとも一部に捲縮糸を含む織物(高伸縮布帛)からなるが、それは前記潜在捲縮マルチフィラメント糸を用いて製織し、その後熱加工することによって捲縮糸を含む織物(高伸縮布帛)とすることができる。製織した織物を熱加工する方法としては、熱水中に織物を浸漬する方法が挙げられ、その場合熱水(100℃)に1~90分浸漬するのが好ましいが、特に制限されない。 The fabric that constitutes the stretchable conductive fabric of the present invention is a woven fabric (highly stretchable fabric) containing crimped yarns in at least some of the warp and/or weft yarns. This can be made into a woven fabric (highly stretchable fabric) containing crimped yarns by weaving the latent crimped multifilament yarn and then heat processing it. Methods for heat processing the woven fabric include immersing the fabric in hot water. In this case, immersion in hot water (100°C) for 1 to 90 minutes is preferred, but there are no particular limitations.
なお、予め潜在捲縮マルチフィラメント糸を熱加工した捲縮糸を用いて製織することによって、経糸及び/又は緯糸の少なくとも一部に捲縮糸を含む織物とすることもできる。 In addition, by weaving using crimped yarns that have been thermally processed in advance using latent crimped multifilament yarns, it is possible to produce a fabric containing crimped yarns in at least some of the warp and/or weft yarns.
捲縮糸を含む織物(高伸縮布帛)を構成する繊維全体に対する捲縮糸の割合や織物の構造にもよるが、熱加工後の織物(高伸縮布帛)の収縮率は、好ましくは10~50%である。なお、織物の熱収縮率は、JIS L1096 8.39 B法(沸騰水浸せき法)で測定することができる。 Although it depends on the ratio of crimped yarn to the total fibers constituting the fabric (highly stretchable fabric) containing crimped yarn and the structure of the fabric, the shrinkage rate of the fabric (highly stretchable fabric) after heat processing is preferably 10 to 50%. The heat shrinkage rate of fabrics can be measured using JIS L1096 8.39 Method B (boiling water immersion method).
高伸縮布帛の伸縮性は特に制限されないが、経糸及び/又は緯糸のうち捲縮糸を少なくとも一部に含む糸の方向(以下、「捲縮糸を少なくとも一部に含む経糸及び/又は緯糸の方向」)における伸長率(破断伸度)は30%以上であることが好ましく、より好ましくは30~90%である。なお、本発明における布帛の伸長率(破断伸度)はサンプル幅(つかみ幅)を10mmとした以外はJIS L1096 8.14 B法(グラブ法)に準拠して測定した値である。 The stretchability of highly stretchable fabrics is not particularly limited, but the elongation (breaking elongation) in the direction of the warp and/or weft yarns that contain at least a portion of crimped yarns (hereinafter referred to as "the direction of the warp and/or weft yarns that contain at least a portion of crimped yarns") is preferably 30% or more, and more preferably 30 to 90%. The elongation (breaking elongation) of the fabrics used in this invention is a value measured in accordance with JIS L1096 8.14 Method B (grab method), except that the sample width (grab width) was 10 mm.
前記高伸縮布帛は、経糸密度50~200本/インチ、緯糸密度40~200本/インチであることが好ましく、より好ましくは、かかる織り密度を有する平織である。 The highly stretchable fabric preferably has a warp density of 50 to 200 threads per inch and a weft density of 40 to 200 threads per inch, and more preferably is a plain weave fabric with such a weave density.
2.金属皮膜
本発明の伸縮導電布帛には、金属皮膜が付与されている。金属皮膜の層構成は特に制限されないが、1層又は2層であることが好ましい。皮膜の厚みが大きくなりすぎず、布帛の風合いを保ち、かつ製造コストを抑えることができる。金属皮膜が2層からなる場合は、該2層が同種の金属を用いて異なる方法で形成されたものであってもよく、また異なる金属からなる2層であってもよい。
2. Metal Coating The stretchable conductive fabric of the present invention is provided with a metal coating. The layer configuration of the metal coating is not particularly limited, but a single or two-layer configuration is preferred. The thickness of the coating is not too large, the texture of the fabric is maintained, and manufacturing costs can be reduced. When the metal coating consists of two layers, the two layers may be formed by different methods using the same type of metal, or the two layers may be formed by different metals.
金属皮膜を構成する金属種としては、銅、ニッケル、金、銀、錫、亜鉛、鉄、コバルト等が挙げられる。このうち銅、銀、又は銅とニッケル(2層皮膜)が好ましい。 Metal species that can be used to form the metal coating include copper, nickel, gold, silver, tin, zinc, iron, and cobalt. Of these, copper, silver, or copper and nickel (two-layer coating) are preferred.
金属皮膜の金属付与量は、好ましくは5~60g/m2、より好ましくは17~43g/m2であるが、これに限定されない。2層の金属皮膜が形成されている場合、1層目の金属皮膜の膜厚は好ましくは5~50g/m2、より好ましくは15~35g/m2であり、2層目の金属皮膜の膜厚は好ましくは1~20g/m2、より好ましくは2~8g/m2である。 The metal loading of the metal coating is preferably, but not limited to, 5 to 60 g/m 2 , more preferably 17 to 43 g/m 2. When a two-layer metal coating is formed, the thickness of the first metal coating is preferably 5 to 50 g/m 2 , more preferably 15 to 35 g/m 2 , and the thickness of the second metal coating is preferably 1 to 20 g/m 2 , more preferably 2 to 8 g/m 2 .
3.伸縮導電布帛
本発明の伸縮導電布帛(金属皮膜が付与された布帛)の目付は40~230g/m2であることが好ましく、40~170g/m2であることがより好ましい。また、金属皮膜の金属付与量は、5~60g/m2であることが好ましく、17~43g/m2であることがより好ましい。また、金属皮膜の金属付与率は、伸縮導電布帛全量に対し、好ましくは10~60質量%、より好ましくは17~45質量%である。
3. Stretchable Conductive Fabric The stretchable conductive fabric of the present invention (fabric provided with a metal coating) preferably has a basis weight of 40 to 230 g/ m2 , more preferably 40 to 170 g/ m2 . The amount of metal provided by the metal coating is preferably 5 to 60 g/ m2 , more preferably 17 to 43 g/ m2 . The metal provision rate of the metal coating is preferably 10 to 60 mass%, more preferably 17 to 45 mass%, relative to the total amount of the stretchable conductive fabric.
本発明の伸縮導電布帛の厚みは、好ましくは0.10~0.65mm、より好ましくは0.15~0.35mmである。
本発明の伸縮導電布帛は伸縮性に優れており、経糸及び/又は緯糸の方向(すなわち、経糸方向及び緯糸方向の少なくとも一方向)の伸長率(破断伸度)は30%以上であることが好ましく、より好ましくは30~90%である。なお、本発明における布帛の伸長率(破断伸度)はサンプル幅(つかみ幅)を10mmとした以外はJIS L1096 8.14 B法(グラブ法)に準拠して測定した値である。
The thickness of the stretchable conductive fabric of the present invention is preferably 0.10 to 0.65 mm, more preferably 0.15 to 0.35 mm.
The stretchable conductive fabric of the present invention has excellent stretchability, and the elongation (breaking elongation) in the warp and/or weft direction (i.e., at least one direction of the warp direction and the weft direction) is preferably 30% or more, more preferably 30 to 90%. Note that the elongation (breaking elongation) of the fabric in the present invention is a value measured in accordance with JIS L1096 8.14 Method B (grab method) except that the sample width (grab width) was set to 10 mm.
本発明の伸縮導電布帛の経糸及び/又は緯糸の方向(すなわち、経糸方向及び緯糸方向の少なくとも一方向)における30%伸長時応力は、10N/cm以下であり、好ましくは7N/cm以下、より好ましくは5N/cm以下である。30%伸長時応力の下限は特に限定されないが、好ましくは0.1N/cm以上である。ここで、「経糸及び/又は緯糸の方向」とは経糸方向及び緯糸方向のいずれか一方向あるいは両方向をいう。 The stress at 30% elongation in the warp and/or weft direction of the stretchable conductive fabric of the present invention (i.e., at least one of the warp and weft directions) is 10 N/cm or less, preferably 7 N/cm or less, and more preferably 5 N/cm or less. There is no particular lower limit for the stress at 30% elongation, but it is preferably 0.1 N/cm or more. Here, "warp and/or weft direction" refers to either the warp direction or the weft direction, or both.
より望ましくは、経糸及び/又は緯糸のうち、捲縮糸を少なくとも一部に含む糸の方向(捲縮糸を少なくとも一部に含む経糸及び/又は緯糸の方向)の少なくとも一方向において、前記30%伸長時応力が10N/cm以下であり、好ましくは7N/cm以下、より好ましくは5N/cm以下である。 More desirably, the stress at 30% elongation in at least one direction of the warp and/or weft yarns that contain at least a portion of crimped yarns (the direction of the warp and/or weft yarns that contain at least a portion of crimped yarns) is 10 N/cm or less, preferably 7 N/cm or less, and more preferably 5 N/cm or less.
30%伸長時応力は布帛の伸びやすさを示すものであり、値が低いほど伸びやすいことを示している。本発明の伸縮導電布帛(金属皮膜付与後)は格別に伸びやすいため取り扱いが容易であり、伸ばす際に過度の応力を必要としないため金属皮膜の破断が起きにくい。 The stress at 30% elongation indicates how easily a fabric stretches, with a lower value indicating a greater degree of stretch. The stretchable conductive fabric of the present invention (after application of the metal coating) is exceptionally easy to handle because it is particularly stretchable, and does not require excessive stress when stretching, making it less likely for the metal coating to break.
なお、伸長時応力の測定は、破断伸度の測定方法及び条件と同様の方法及び条件で試料を伸長させ、破断にいたる前の途中段階で応力値を読み取ることにより測定される。本発明における伸長時応力は、サンプル幅及びつかみ幅を10mmとした以外はJIS L1096 8.14 B法(グラブ法)に準拠して測定した値、すなわちチャック間距離100mm、サンプル幅(つかみ幅)10mm、引張速度150mm/分で測定した値である。 The stress at extension is measured by stretching the sample using the same method and conditions as for measuring the elongation at break, and reading the stress value at an intermediate stage before breakage. The stress at extension in this invention is a value measured in accordance with JIS L1096 8.14 Method B (Grab Method), except that the sample width and grip width are 10 mm. That is, the value measured with a chuck distance of 100 mm, a sample width (grip width) of 10 mm, and a tensile speed of 150 mm/min.
伸縮導電布帛の導電性は特に限定されないが、経糸方向及び緯糸方向の少なくとも一方向において、未延伸時の抵抗値(電極間距離50mm)が0.001~100Ω、未伸長時の抵抗値に対する30%伸長時の抵抗値の増加率が+30%以下であることが好ましい。 The conductivity of the stretchable conductive fabric is not particularly limited, but it is preferable that the resistance value (electrode distance 50 mm) when unstretched be 0.001 to 100 Ω in at least one of the warp and weft directions, and that the increase in resistance value when stretched 30% compared to the unstretched resistance value be +30% or less.
より好ましくは、経糸及び/又は緯糸のうち、捲縮糸を少なくとも一部に含む糸の方向(捲縮糸を少なくとも一部に含む経糸及び/又は緯糸の方向)の少なくとも一方向において、未延伸時の抵抗値(電極間距離50mm)が0.001~100Ω、未伸長時の抵抗値に対する30%伸長時の抵抗値の増加率が+30%以下であることが好ましい。 More preferably, in at least one direction of the warp and/or weft yarns that contain at least a portion of crimped yarns (the direction of the warp and/or weft yarns that contain at least a portion of crimped yarns), the resistance value when unstretched (electrode distance 50 mm) is 0.001 to 100 Ω, and the increase in resistance value when stretched 30% compared to the unstretched resistance value is +30% or less.
すなわち本発明の伸縮導電布帛は、伸長時においても抵抗値が著しく増加することがなく導電性が安定し、高い導通性を維持することができる。なお、未延伸時の抵抗値は任意のミリオームテスターを用い、サンプル幅10mm、電極間距離50mm(初期)で測定した値である。また、伸長時の抵抗値測定は、上述した伸長時応力の測定と同様に試料を伸長させ、所定の伸長率に達したタイミングでミリオームテスターの測定用電極をサンプルに接触させることによって行うことができる。例えば30%伸長時の抵抗値は、伸長時応力の測定と同様の方法で伸長させ、30%伸長したタイミングでミリオームテスターを用いて測定することができる。 In other words, the stretchable conductive fabric of the present invention exhibits stable conductivity without a significant increase in resistance even when stretched, allowing it to maintain high conductivity. The unstretched resistance is measured using an arbitrary milliohm tester with a sample width of 10 mm and an electrode distance of 50 mm (initial). Resistance measurement during stretching can be performed by stretching the sample in the same manner as in the measurement of stress at stretching described above, and then contacting the measurement electrodes of the milliohm tester with the sample when the sample reaches a predetermined elongation rate. For example, resistance at 30% stretching can be measured using a milliohm tester after stretching the sample in the same manner as in the measurement of stress at stretching, at which point the sample reaches 30% elongation.
4.伸縮導電布帛の製造方法
本発明の伸縮導電布帛は、捲縮糸を少なくとも一部に含む織物からなる高伸縮布帛に金属皮膜を付与する工程を含む方法で製造することができる。
4. Method for Producing Stretchable Conductive Fabric The stretchable conductive fabric of the present invention can be produced by a method including a step of providing a metal coating on a highly stretchable fabric made of a woven fabric at least partially containing crimped yarn.
(1)高伸縮布帛の製造工程
上述した潜在捲縮マルチフィラメント糸を製織することによって得られる織物を熱加工することで、捲縮糸を少なくとも一部に含む織物からなる高伸縮布帛が得られる。織物を熱加工する方法としては、熱水中に織物を浸漬する方法が挙げられる。その場合、熱水(100℃)に1~90分間分間浸漬する方法が挙げられるが、これに限定されない。
(1) Manufacturing process of highly stretchable fabric By thermally processing the fabric obtained by weaving the above-mentioned latent crimped multifilament yarn, a highly stretchable fabric consisting of a fabric containing at least a portion of the crimped yarn can be obtained. A method for thermally processing the fabric includes immersing the fabric in hot water. In this case, the fabric may be immersed in hot water (100°C) for 1 to 90 minutes, but is not limited to this.
また、潜在捲縮マルチフィラメント糸をあらかじめ熱加工してから織物を形成することによっても本発明の高伸縮布帛を得ることができる。好ましくは、潜在捲縮マルチフィラメント糸を用いて織物を形成したのち熱加工する方法が挙げられる。 The highly stretchable fabric of the present invention can also be obtained by first heat-processing the latent crimped multifilament yarn and then forming a woven fabric. A preferred method is to form a woven fabric using the latent crimped multifilament yarn and then heat-process it.
このようにして得られる高伸縮布帛(金属皮膜付与前の布帛)の厚みは特に限定されないが、好ましくは0.10~0.65mm、より好ましくは0.15~0.35である。
高伸縮布帛が織物の場合、経糸密度50~200本/インチ、緯糸密度40~200本/インチであることが好ましく、より好ましくはかかる織り密度を有する平織である。
The thickness of the highly stretchable fabric thus obtained (the fabric before the metal coating is applied) is not particularly limited, but is preferably 0.10 to 0.65 mm, more preferably 0.15 to 0.35 mm.
When the highly stretchable fabric is a woven fabric, it preferably has a warp density of 50 to 200 threads/inch and a weft density of 40 to 200 threads/inch, and more preferably is a plain weave having such a weave density.
得られた高伸縮布帛の伸縮性は特に制限されないが、縦糸方向及び/又は緯糸方向の少なくとも一方向の伸長率が30~60%であることが好ましい。また、高伸縮布帛の30%伸長時応力は8N/cm以下であることが好ましく、さらに好ましくは5N/cm以下である。 The stretchability of the resulting highly stretchable fabric is not particularly limited, but it is preferable that the elongation rate in at least one direction, the warp direction and/or the weft direction, is 30 to 60%. Furthermore, the stress at 30% elongation of the highly stretchable fabric is preferably 8 N/cm or less, and more preferably 5 N/cm or less.
(2)金属皮膜の付与工程
本発明の捲縮糸を少なくとも一部に含む織物からなる高伸縮布帛に金属皮膜を付与する方法としては、蒸着法、スパッタリング法、電気メッキ法、無電解メッキ法等が挙げられる。これらのうち電気メッキ法及び/又は無電解メッキ法が好ましい。金属皮膜の均一性や導電性等を考慮すると、無電解メッキ法又は無電解メッキと電気メッキとを組み合わせた方法が特に好ましい。
(2) Metal Coating Application Process Methods for applying a metal coating to a highly stretchable fabric made of a woven fabric at least partially containing the crimped yarn of the present invention include vapor deposition, sputtering, electroplating, and electroless plating. Of these, electroplating and/or electroless plating are preferred. In consideration of the uniformity and conductivity of the metal coating, electroless plating or a combination of electroless plating and electroplating is particularly preferred.
金属皮膜を1層形成する場合は、無電解メッキ法を採用するのが好ましい。金属皮膜を2層形成する場合は、無電解メッキと電気メッキとを組み合わせた方法を採用するのが好ましい。2層積層する場合は同種の金属を2層積層してもよく、また異なる金属を積層してもよい。金属皮膜の付与に用いる金属種としては、銅、ニッケル、金、銀、錫、亜鉛、鉄、コバルト等が挙げられ、このうち銅、銀、又は銅とニッケル(2層)が好ましい。 When forming a single layer of metal film, it is preferable to use electroless plating. When forming a two-layer metal film, it is preferable to use a method that combines electroless plating and electroplating. When laminating two layers, two layers of the same metal may be laminated, or different metals may be laminated. Metals used to apply metal films include copper, nickel, gold, silver, tin, zinc, iron, and cobalt, with copper, silver, or copper and nickel (two layers) being preferred.
本発明において特に好ましい金属メッキ方法は、無電解銅メッキ処理に続いて電気ニッケルメッキ処理を行うことにより、銅とニッケルの2層の金属メッキ層を積層させる方法である。 A particularly preferred metal plating method in the present invention is to perform electroless copper plating followed by electrolytic nickel plating, thereby laminating two metal plating layers of copper and nickel.
(3)無電解メッキ処理
無電解メッキ処理は、公知の方法が用いられる。高伸縮布帛に無電解メッキ用触媒を付与し活性化させる前処理を行った後、所望の金属を含む無電解メッキ処理液を接触させて金属皮膜を析出させる。
(3) Electroless Plating Treatment Electroless plating treatment is carried out by a known method. After a pretreatment in which an electroless plating catalyst is applied to a highly stretchable fabric to activate it, the fabric is brought into contact with an electroless plating treatment solution containing a desired metal to deposit a metal film.
無電解メッキ用触媒としては、還元してメッキ触媒活性を有する金属となりうる金属イオンを含む溶液が挙げられる。メッキ触媒活性を有する金属としては銅、ニッケル、銀、スズ、ロジウム、パラジウム、金、白金を例示することができるが、メッキ触媒活性が高いパラジウムを用いることが好ましい。 An example of an electroless plating catalyst is a solution containing metal ions that can be reduced to form a metal with plating catalytic activity. Examples of metals with plating catalytic activity include copper, nickel, silver, tin, rhodium, palladium, gold, and platinum, but it is preferable to use palladium, which has high plating catalytic activity.
還元してメッキ触媒活性を有する金属となりうる金属イオンとして特に好ましいものはパラジウムイオンである。パラジウムイオンを生成する化合物の例としては、塩化パラジウム、臭化パラジウム、酢酸パラジウム、硫酸パラジウム、硝酸パラジウム、パラジウムアセチルアセトナート、酸化パラジウムが挙げられる。中でも一般的触媒として広く用いられている塩化パラジウムは入手が比較的容易であるため好適に用いられる。 Palladium ions are particularly preferred as metal ions that can be reduced to metals with plating catalytic activity. Examples of compounds that produce palladium ions include palladium chloride, palladium bromide, palladium acetate, palladium sulfate, palladium nitrate, palladium acetylacetonate, and palladium oxide. Among these, palladium chloride, which is widely used as a general catalyst, is preferred because it is relatively easy to obtain.
金属イオン含有溶液に用いられる溶媒は特に限定されないが、好ましくは水である。
前記金属イオン含有溶液中の金属イオン濃度は、10~80g/Lが好ましく、より好ましくは20~50g/Lである。
The solvent used for the metal ion-containing solution is not particularly limited, but is preferably water.
The metal ion concentration in the metal ion-containing solution is preferably 10 to 80 g/L, more preferably 20 to 50 g/L.
高伸縮布帛を金属イオン含有溶液に接触させるときの反応温度は10℃~80℃、好ましくは10℃~50℃である。金属イオン含有溶液の接触時間は、10秒~800秒が好ましく、より好ましくは30秒~500秒である。 The reaction temperature when the highly stretchable fabric is brought into contact with the metal ion-containing solution is 10°C to 80°C, preferably 10°C to 50°C. The contact time with the metal ion-containing solution is preferably 10 to 800 seconds, more preferably 30 to 500 seconds.
金属イオン含有溶液に接触させた後は、高伸縮布帛を水洗し、非特異的に付着した金属イオンを除去することが好ましい。水洗方法としては公知の洗浄方法を適用することができる。 After contacting the highly stretchable fabric with the metal ion-containing solution, it is preferable to rinse the fabric with water to remove non-specifically attached metal ions. Any known washing method can be used as the water rinsing method.
還元方法としては、金属イオンを吸着させた布帛を、還元剤を含む酸性処理液(以下、還元処理液という)に接触させる方法が好ましい。ここで還元剤を含む酸性処理液に用いる還元剤としては、ジメチルアミンボラン、次亜リン酸ナトリウム、ヒドラジン、ジエチルアミン、アスコルビン酸、ホウフッ化水素酸(テトラフルオロホウ酸)等が挙げられる。 A preferred reduction method is to contact the fabric with adsorbed metal ions with an acidic treatment solution containing a reducing agent (hereinafter referred to as the reducing treatment solution). Examples of reducing agents used in the acidic treatment solution include dimethylamine borane, sodium hypophosphite, hydrazine, diethylamine, ascorbic acid, and fluoroboric acid (tetrafluoroboric acid).
また、還元処理液の還元剤濃度は、5~20g/Lが好ましい。還元処理液に使用される溶媒は、特に限定されないが、水等が好ましい。還元処理液のpHは、好ましくは6以下、より好ましくは2~6、更に好ましくは3~5.9である。 The reducing agent concentration in the reduction treatment solution is preferably 5 to 20 g/L. The solvent used in the reduction treatment solution is not particularly limited, but water is preferred. The pH of the reduction treatment solution is preferably 6 or less, more preferably 2 to 6, and even more preferably 3 to 5.9.
高伸縮布帛を還元処理液に接触させる時間は、30秒~600秒、好ましくは60秒~300秒である。接触温度は10℃~80℃、好ましくは30℃~50℃である。還元処理液に接触させた後、布帛を水洗し、非特異的に付着した還元剤を除去する。還元処理の後、必要に応じて洗浄、乾燥をすることにより、メッキ触媒活性を有する布帛を得ることができる。 The highly stretchable fabric is contacted with the reduction treatment solution for 30 to 600 seconds, preferably 60 to 300 seconds. The contact temperature is 10 to 80°C, preferably 30 to 50°C. After contact with the reduction treatment solution, the fabric is washed with water to remove any non-specifically attached reducing agent. After the reduction treatment, washing and drying can be performed as necessary to obtain a fabric with plating catalytic activity.
無電解メッキ処理の方法としては公知の無電解メッキ法を用いることができる。無電解メッキ用金属としては、銅、ニッケル、スズ、及び銀からなる群から選択される少なくとも1種の金属またはこれらの合金(たとえば銅とスズの合金など)が挙げられる。好ましくは銅及びニッケルであり、特に好ましくは銅である。 A known electroless plating method can be used for the electroless plating process. The metal used for electroless plating is at least one metal selected from the group consisting of copper, nickel, tin, and silver, or an alloy thereof (such as an alloy of copper and tin). Copper and nickel are preferred, and copper is particularly preferred.
無電解メッキには既存のメッキ浴を使用することができ、このメッキ浴に前記布帛を浸漬すればよい。無電解メッキの反応時間と温度は、メッキ膜厚に応じて適宜調整することができるが、好ましいメッキ時間は1~20分であり、好ましい温度は30~50℃である。 An existing plating bath can be used for electroless plating, and the fabric can be immersed in this plating bath. The reaction time and temperature for electroless plating can be adjusted appropriately depending on the plating film thickness, but the preferred plating time is 1 to 20 minutes, and the preferred temperature is 30 to 50°C.
無電解メッキ処理により形成される金属皮膜としては、銅皮膜が好ましい。無電解メッキ処理によって得られる金属皮膜の金属量は、好ましくは5~60g/m2、より好ましくは17~43g/m2である。 A copper film is preferred as the metal film formed by electroless plating. The metal amount of the metal film obtained by electroless plating is preferably 5 to 60 g/m 2 , more preferably 17 to 43 g/m 2 .
無電解メッキ膜を形成後は、必要に応じて布帛を水洗し非特異的に付着したメッキ液を除去することができる。 After the electroless plating film is formed, the fabric can be washed with water as needed to remove any non-specifically adhering plating solution.
(4)電気メッキ処理
上記無電解メッキ処理後に電気メッキ処理を行う場合、一般的な電気メッキ法に従うことができる。電気メッキ法として好ましくは電気ニッケルメッキ法が用いられる。電気ニッケルメッキ法に利用されるメッキ液は、金属供給源として硫酸ニッケル溶液を用いることができる。市販されている電気ニッケルメッキ液を利用してもよい。電気メッキ液には、各種界面活性剤や光沢剤、酸化防止剤等が添加されていてもよい。
(4) Electroplating Treatment When electroplating is performed after the electroless plating treatment, a general electroplating method can be used. Nickel electroplating is preferably used as the electroplating method. The plating solution used in nickel electroplating can use a nickel sulfate solution as a metal supply source. A commercially available nickel electroplating solution may also be used. Various surfactants, brighteners, antioxidants, etc. may be added to the electroplating solution.
電気メッキの各条件は特に限定されず所望の厚さの金属メッキ層を形成できる範囲で設定されていればよい。一般的な条件を挙げると、メッキ液の温度は20~40℃、電流密度は0.3~5.0A/dm2、処理時間は30~600秒間とすることができる。 The electroplating conditions are not particularly limited as long as they are set within a range that allows the formation of a metal plating layer of the desired thickness. Typical conditions include a plating solution temperature of 20 to 40°C, a current density of 0.3 to 5.0 A/ dm2 , and a treatment time of 30 to 600 seconds.
電気メッキ処理により形成される金属皮膜としては、好ましくはニッケル皮膜である。電気メッキ処理によって得られる金属皮膜の金属量は、好ましくは5~60g/m2、より好ましくは17~43g/m2である。 The metal coating formed by electroplating is preferably a nickel coating, and the metal amount of the metal coating obtained by electroplating is preferably 5 to 60 g/m 2 , more preferably 17 to 43 g/m 2 .
以下に本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例により何らの制限を受けるものではない。 The present invention will be described below using examples, but the present invention is not limited in any way by these examples.
<実施例1>
(1)糸状
布帛を作製するに当たり、糸状としては、経糸としてポリエチレンテレフタレート糸(55.6dtex/36フィラメント)からなる仮撚加工糸、緯糸としてポリエチレンテレフタレートとポリブチレンテレフタレートとのサイドバイサイド型複合繊維からなる潜在捲縮マルチフィラメント糸(55.6dtex/36フィラメント;蝶理(株)社製)を用意した。
Example 1
(1) Yarn Form In producing the fabric, the yarn forms prepared were: a false twist textured yarn made of polyethylene terephthalate yarn (55.6 dtex/36 filaments) as the warp yarn; and a latent crimped multifilament yarn (55.6 dtex/36 filaments; manufactured by Chori Co., Ltd.) made of a side-by-side composite fiber of polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate as the weft yarn.
(2)高伸縮布帛
前記マルチフィラメント糸を用いて織物(平織、経糸密度:82本/インチ、緯糸密度52本/インチ)を作製した。得られた布帛(平織物)を熱水(100℃)中に5分間浸漬して熱加工し、クリンプを形成させた。布帛全量に対する捲縮糸の割合は39質量%である。
(2) Highly stretchable fabric A woven fabric (plain weave, warp density: 82 threads/inch, weft density: 52 threads/inch) was produced using the multifilament yarn. The resulting fabric (plain weave) was immersed in hot water (100°C) for 5 minutes for thermal processing to form crimps. The proportion of crimped yarns to the total fabric was 39% by mass.
この布帛の伸縮性(破断伸度)は経方向が33%、緯方向が85%である。また、この布帛の30%伸長時応力は、経方向が9.2N/cm、緯方向が0.5N/cmである。
なお、本実施例における破断伸度は、株式会社島津製作所製オートグラフ(AG-IS)を用い、サンプル幅10mm、引張速度150mm/分で測定した。また、30%伸長時応力は株式会社島津製作所製オートグラフ(AG-IS)を用い、サンプル幅10mm、引張速度150mm/分で測定した。
The stretchability (breaking elongation) of this fabric is 33% in the warp direction and 85% in the weft direction. The stress of this fabric at 30% elongation is 9.2 N/cm in the warp direction and 0.5 N/cm in the weft direction.
In the present examples, the breaking elongation was measured using an autograph (AG-IS) manufactured by Shimadzu Corporation at a sample width of 10 mm and a tensile speed of 150 mm/min. The stress at 30% elongation was measured using an autograph (AG-IS) manufactured by Shimadzu Corporation at a sample width of 10 mm and a tensile speed of 150 mm/min.
(3)金属皮膜の形成
得られた布帛を塩化パラジウム0.2g/L、塩化第一錫12.5g/L、36%塩酸250ml/Lを含む20℃の処理水溶液に2分間浸漬後、水洗をした。続いて、布帛を酸濃度0.1Nのホウ弗化水素酸に40℃で2分間浸漬後、水洗をした。次に塩化銅8.2g/L、37%ホルマリン9ml/L、32%水酸化ナトリウム33ml/Lから成る無電解銅メッキ液に40℃で3分間浸漬後、水洗した。
(3) Formation of Metal Coating The obtained fabric was immersed for 2 minutes in a treatment aqueous solution containing 0.2 g/L of palladium chloride, 12.5 g/L of stannous chloride, and 250 ml/L of 36% hydrochloric acid at 20°C, followed by rinsing with water. Subsequently, the fabric was immersed for 2 minutes in 0.1 N hydrofluoric acid at 40°C, followed by rinsing with water. Next, the fabric was immersed for 3 minutes in an electroless copper plating solution consisting of 8.2 g/L of copper chloride, 9 ml/L of 37% formalin, and 33 ml/L of 32% sodium hydroxide at 40°C, followed by rinsing with water.
続いて、硫酸ニッケル300g/L、クエン酸ナトリウム30g/L、pH5.5の電気ニッケルメッキ液に25℃、3分間、電流密度0.5A/dm2で浸漬しニッケルを積層させた後水洗・乾燥して、銅メッキ層とニッケルメッキ層の2層の金属メッキ層を有し、全体の厚みが0.2mmの伸縮導電布帛を得た。
得られた伸縮導電布帛の目付は75g/m2であり、伸縮導電布帛全量に対する金属皮膜の金属付与率は30質量%であった。
Next, the fabric was immersed in an electrolytic nickel plating solution containing 300 g/L of nickel sulfate, 30 g/L of sodium citrate, and a pH of 5.5 at 25°C for 3 minutes at a current density of 0.5 A/ dm2 to deposit nickel, and then rinsed with water and dried to obtain a stretchable conductive fabric having two metal plating layers, a copper plating layer and a nickel plating layer, and having a total thickness of 0.2 mm.
The resulting stretchable conductive fabric had a basis weight of 75 g/m 2 , and the metal imparting rate of the metal coating to the total amount of the stretchable conductive fabric was 30 mass %.
(4)各物性の評価
得られた伸縮導電布帛の顕微鏡写真(平面図)を図1に示す。この写真はデジタルマイクロスコープ装置(株式会社HiROX製)を用いて倍率140倍で撮影したものである。
(4) Evaluation of Each Physical Property A micrograph (plan view) of the obtained stretchable conductive fabric is shown in Figure 1. This photograph was taken at a magnification of 140x using a digital microscope device (manufactured by HiROX Corporation).
得られた伸縮導電布帛を緯方向に伸長したときの伸長率(破断伸度)は85%である。なお、伸長率(破断伸度)は株式会社島津製作所製オートグラフ(AG-IS)を用い、サンプル幅(つかみ幅)10mm、引張速度150mm/分で測定した。 When the resulting stretchable conductive fabric was stretched in the weft direction, the elongation rate (breaking elongation) was 85%. The elongation rate (breaking elongation) was measured using an autograph (AG-IS) manufactured by Shimadzu Corporation, with a sample width (grip width) of 10 mm and a pulling speed of 150 mm/min.
また、伸長時応力は株式会社島津製作所製オートグラフ(AG-IS)を用い、サンプル幅(つかみ幅)10mm、引張速度150mm/分で緯方向に伸長し、10%伸長時、20%伸長時、30%伸長時及び40%伸長時における応力を測定した。 The stress at elongation was measured using an Autograph (AG-IS) manufactured by Shimadzu Corporation. The sample was elongated in the weft direction with a sample width (grip width) of 10 mm and a tensile speed of 150 mm/min, and the stress was measured at 10%, 20%, 30%, and 40% elongation.
得られた伸縮導電布帛の抵抗値(40%伸長時)は0.30Ωである。また、0%伸長時(初期値)、10%伸長時、20%伸長時、及び30%伸長時における抵抗値も求めた。抵抗値は日置電機株式会社製ミリオームテスター(RM―3545)を用い、サンプル幅10mm、電極間距離50mm(初期)で測定した。結果を表1に示す。 The resistance value of the resulting stretchable conductive fabric (at 40% elongation) was 0.30 Ω. Resistance values were also determined at 0% elongation (initial value), 10%, 20%, and 30% elongation. Resistance values were measured using a Hioki E.E. Corporation milliohm tester (RM-3545) with a sample width of 10 mm and an electrode distance of 50 mm (initial value). The results are shown in Table 1.
<比較例>
経糸及び緯糸をいずれもポリエチレンテレフタレート糸(55.6dtex/36フィラメント)からなる仮撚加工糸とした以外は、実施例1と同様に行った。結果を表1に示す。
<Comparative Example>
The same procedure as in Example 1 was carried out except that both the warp and weft yarns were false twist textured yarns made of polyethylene terephthalate yarn (55.6 dtex/36 filaments). The results are shown in Table 1.
本発明の伸縮導電布帛は、十分な伸縮性を有するとともに、付与した金属皮膜が伸縮により破断することがなく高い導通性を維持することができる。また、曲げ等の形状変化に対する追従性、柔軟性等に優れている。このような本発明の伸縮導電布帛は、ウェアラブルデバイス、電磁波シールド材、センサ電極材等に好適に利用することができる。
The stretchable conductive fabric of the present invention has sufficient stretchability and can maintain high conductivity without the applied metal coating breaking due to stretching. It also has excellent flexibility and ability to follow shape changes such as bending. Such a stretchable conductive fabric of the present invention can be suitably used in wearable devices, electromagnetic wave shielding materials, sensor electrode materials, etc.
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