JPS61201045A - 変形導電性編織物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は任意の方向に伸長又は圧縮を加えた場合に、そ
の電気抵抗値が変化する変形導電性編織物に関する。

〈従来の技術〉 変形させて抵抗値が変化する素材として、感圧導電性エ
ラストマーシートや、伸長導電性エラストマーシートが
従来から使用されているが、いずれもエラストマーにか
なりの量の導電性フィラーを混入しているので、エラス
トマ一本来のゴム弾性が著しく低下し、繰シ返し耐久性
が低いという欠点を有する。編織物は、変形に対して組
織構造の変形（例えば、織物においては経糸と緯糸のつ
くる角度の変化やずれなど）が主に対応するので、その
繰シ返し耐久性が高い。一方編織物の組織構造の変化と
電気抵抗の変化との関係についての研究開発は従来から
なされておらず、単に編織物全体を金属メッキなどの手
段によって導電性を付与して用いるだけで、編織物の組
織変形を抵抗値の変化としてとらえられる変形導電性編
織物はこれまでに全く開発されていない。

〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明は従来公矧の変形によって抵抗値が変化する素材
の有する前述の欠点を解消することのできる編織物製の
変形によって抵抗値が変化する素材、すなわち編織物の
組織変形が編織物の電気抵抗か変化させる変形導電性編
織物を提供することを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 本発明の目的は任意の方向に伸長又は圧縮を加えた場合
にその電気抵抗値が変化する変形導電性ｍ織物であって
前記変形導電性編織物を構成する糸の交絡部分における
電気導通性又は電気絶縁性が下記の条件を満たすことを
特徴とする変形導電性編織物によって解決される。

■　該編織物の所定の面積中における全交絡部分の中で
、電気的に絶縁状態にある交絡部分の数１１、とし、電
気的に導通状態にある交絡部分の数ヲｔ２とした場合に
その比ｔ、μ２の値が一平方インチ当りの測定値でｌ／
９以上であること。

■　前記編織物を構成するそれぞれの糸の長手方向一定
長での隣り合う複数の交絡部分間で、電気的に絶縁！態
である交絡部分間の数ｙｋｍ、とし、電気的に導通状態
である交絡部分間の数をｍ２とした場合に、その比ｍ　
１７ｍ２の値が一吋長当りの測定値で１７９以上である
こと。

ここに述べる変形導電性編織物とは、伸長、圧縮などの
変形作用を加えると、その変形方向の編織物の抵抗値が
１桁以上変化する編織物を意味する。また、織物の組織
としては、平織、綾織、朱子織のいずれでも良いが、特
に平織は組織が密で繰シ返し耐久性に優れ、また微小の
変形に対して高感度に抵抗値が変化するのでよシ好まし
い。また、編物の組織としては、経編、緯編のどちらで
も良いし、トリコット編、天竺編、ゴム編、・臂−ル編
等のいずれでも良いが、特に／’Ｐ−ル編の場合には、
編組織のどの方向にもほぼ均一な変形導電組織を適切に
選定することによシ得られる。編織物の形状としては、
シート状１円筒状など編織物の組織を使ったすべての形
状を含む。また該編織物を構成する糸としては、通常の
溶融、湿式紡糸機によって紡糸されたモノフィラメント
やマルチフィラメント、短繊維からなる紡績糸やそれら
の糸の撚糸、フィルムやシー）ｆ細長くスリットした、
細長い形状物もしくはその収束物を用いることができる
。その素材としては、ナイロン、エステルなどのすべて
の電気絶縁性合成高分子、セルロース等の再生セルロー
ス繊維などの化繊、天然ゴムなどの電気絶縁性天然高分
子、ガラスなどの電気絶縁性無機繊維等を用い、これら
糸の特定の部分のみ電気的絶縁状態におかれており、そ
の他の部分は、銅、ニッケル、銀、カーピンなどの導電
性物質がメッキ、コーティング、溶射などの導電化手段
によシ導電性を付与されている。尚、特にマルチフィラ
メントや紡績糸の場合には、微小の応力で各フィラメン
トや短繊維が接触するので高感度変形導電性編織物を形
成するためにはよシ好ましい。尚、本発明でいう電気的
に絶縁状態とは、実施例中に記載した電気抵抗値の測定
法によって、２つの針状端子間の電気抵抗値が１００以
上である状態を意味し、また、電気的導通状態とは、同
様に２つの針状端子間の電気抵抗値が１０’Ω未満であ
る状態を意味する。

本発明者らは、編織物に伸長圧縮などの変形作用を与え
た際に、各糸自体の変形と共に、各県の交絡部分でのず
れやねじれにより、交差する２本の糸のつくる角度が変
化して１組織構造の変化が起シ、この組織構造等の変化
が編織物の抵抗値の変化を誘起することを見い出し、本
発明の変形導電性編織物の開発に至ったものである。

本発明でいう交絡部分とは、各県が交差している部分を
示しておシ、必ずしも接触している必要はない。織物の
場合は経糸と緯糸の交差部分であり、編物の場合は、ル
ープの交差部分を意味する。

以下本発明の変形導電性編織物の実施例を略示する添付
図面を参照して本発明を詳述する。

第１図および第２図に変形導電性編織物の組織の概略図
を示す。第１図は平織物の場合で、第２図は天竺編物の
場合である。

第１図のＡは経糸、Ｂは緯糸金示す。また、第３図およ
び第４図は、変形導電性編織物を構成する糸の概略図を
示す。第３図は平織物、第４図は天竺編物を構成する糸
の一部であ）、斜線部分は電気的絶縁状態の部分を表わ
し、白ぬきの部分は電気的導通状態の部分を表わす。

以下余８ 本発明における電気的に絶縁状態である交絡部分または
電気的に導通状態である交絡部分とは、交絡している２
本の糸が交絡部分を介してそれぞれ電気的に絶縁状態で
あること、電気的に導通状態であることを意味し、例え
ば、第１図の１と２゜３と４．第２図の５と６，７と８
が電気的に絶縁状態であるか、電気的に導通状態である
かということである。また、隣り合う交絡分間とは、一
本の糸で隣り合う交絡部分の間を意味するが、実質的に
は、交絡部分の反対側の部分の中で、隣り合った２つの
部分間を意味し、第３図では９′と１０’の間、１０′
と１１の間、第４図では１３′と１４′の間、１４′と
１５′の間に該当する。尚、第３図の９゜１０．１１．
第４図の１３．１４．１５の点線で囲まれた斜線部分が
交絡部分を意味し、′＄３図の９′、　１０’、　１　
ｆ、第４図＋７）１３’　、　１４’　、　１５’＋７
３白ぬきの部分が交絡部分の反対側の部分を表わす。

また、電気的に絶縁状態である交絡部分間、または電気
的に導通状態である交絡部分間とけ、上で述べた隣シ合
う交絡部分間が電気的に絶縁状態であるか、導通状態で
あるかを意味し、例えば斜線部分を絶縁状態とすれば、
第３図の９′と１０’の間、第４図の１４′と１５′の
間には、絶縁部分１２゜１６が配置されているので、電
気的絶縁状態である交絡部分間に相幽し、第３図１０′
と１ｒの間、第４図１３’と１４′の間け、電気的に導
通状態である交絡部分間に相当する。１平方インチ当り
の単位面積の該編織物を構成する全交絡部分の中で、電
気的に絶縁状態である交絡部分の数ｔ、と、電気的に導
通状態である交絡部分の数ｔ２との比Ａ、／Ｚ２が１／
’ＪＪ’ｌ上であり、かつ該編織物を構成する各県の１
インチ当りの単位長において、全ての隣り合う交絡部分
間の中で、電気的に絶縁状態である交絡部分間の数ｍ、
と電気的に導通状態である交絡部分間の数ｍ２との比ｍ
１／ｍ２が１７９以上であると、伸長、圧縮などの変形
作用によって組織が変形し、糸のずれ、ねじれ、交絡す
る糸のつくる角度の変化、接触面積の変化などが起り、
変形前には電気的絶縁状態であった交絡部分や交絡部分
間が、電気的導通部分との接触により、変形方向の電気
抵抗値の低下につながり、変形導電性を有する編織物と
なる。電気的に絶縁状態である交絡部分の数ｔ、と電気
的に導通状態である交絡部分の数ｔ２との比り、／／Ｌ
２が凶以上であり、かつ、電気的に絶縁状態である交絡
部分間の数ｍ、と電気的、に導通状態である交絡部分間
の数ｍ２との比ｔｌ１１／ｒｎ２が１ハ以上であると、
変形時の抵抗値の変化が著しく、より好ましい。ま九、
編織物の形状がシート状の場合、電気的絶縁状態である
交絡部分および交絡部分間の北本が高まるほど、シート
の厚み方向は高密度、高感度の感圧導電性布帛となるの
で、コネクターとしての性箭を有するようになるのでよ
り望ましい。さらに、樹脂のコーティングやディッピン
グにより、ストレッチ／ぐツク性を有する布ば、本発明
物の変形導電性の繰シ返し耐久性が向上するのでより望
ましい。

１平方インチ当りの単位面積の該編織物を構成する全交
絡部分の中で、電気的に絶縁状態である交絡部分の数ｔ
、と、電気的導通部分の数ｔ２との比ｔ、７ｔ２が一未
満であるか、またはその編織物を構成する各県の１イン
チ当りの単位長において、全ての隣シ合う交絡部分間の
中で、電気的に絶縁状態である交絡部分間の数ｍ、と電
気的に導通状態である交絡部分間の数ｍ２との比ｍ１／
ｍ２が一未満であると、電気的に絶縁状態である交絡部
分及び交絡部分間の数が少ない念めに、組織変形を起こ
しても、変形方向の抵抗値はほとんど変化せず、実質的
に変形導電性編織物とけならない。

次釦本発明による変形導電性編織物の製造方法について
説明する。

すなわち電気絶縁性繊維にメッキ、コーティング、溶射
などの手段により、導電性物質を付与した導電糸から作
られた編織物、もしくは電気絶縁性編織物をメッキ、コ
ーティング、溶射などの手段により、導電性物質を付与
した導電性編織物を用意する。この編織物に超音波、水
や空気の高速噴射、流速の差の大きい層流の生じている
媒体中などで物理的応力を加えることにより、糸の交絡
部分及び交絡部分間で選択的に導電性物質を剥離させる
ことによって初めて変形導電性編織物が実現される。

この場合電気絶縁性編織物としてメッキ、コーティング
、溶射などの手段により導電性物質を付与し良導電性編
織物を用いた方が、交絡部分が実質的に接触している部
分には導電性物質が付与されにりく、交差している糸を
覆う形で付与される為、物理的応力を加えることによシ
導電性物質が除去されやすく、変形導電性編織物が得ら
れやすい。

尚、導電性物質の交絡部分及び交絡部分間での剥離を容
易にさせるために、糸もしくは編織物に導電性を付与す
る前に、微粉末を添付したシ、エステルの場合には、ア
ルカリによる減量処理を若干緩和するとよシ効果的であ
る。また、電気絶縁性編物に導電性物質を既述の手段で
付与した導電性編物をデニットした糸を用いて作製した
編織物に、既述の物理加工を加えると、よシ容易に変形
導電性編織物が得られる。

〈実施例〉 以下本発明による変形導電性編織物の実施例を示し、併
せてその電気抵抗値を比較して示す。なお本発明による
変形導電性編織物は下記実施例にのみに限定されるもの
ではないことは明らかである。

旭化膚工業（イ）製のエステルタフタ（経５０［２４ｆ
　、緯７５ｄＡ６ｆ　）　ｔ−水酸化ナトリウム水溶液
（ｓ　ｏ　ｐａｌ　）　、　１００℃で減電加工（減１
１ｇ２０チ）し、５ｎＣ２２：塩酸が３：１０の重量比
の浴中で感受性化し、水洗脱水後、ＰｄＣｌ２：塩酸が
重量比１：１５の浴中で活性化し、水洗脱水後ＮｉＣ２
・６Ｈ２０、ＮａＨＰＯ２’Ｈ２０、クエン酸ナトリウ
ム。

ＮＨ４Ｃ２，アンモニア水が１：１：３：２：２の重置
比の浴中９０℃×２分処理して、Ｎｉメッキエステルタ
フタを作製した。これ１ｒ：１ｏｃ１ｎ×１ｏｃ！ｒ１
の大きさのサンプルに切り、二重円筒形の層流発生装置
（内側の円筒が高速回転、外筒の内径２５（７ｒ１、内
筒の外経１０ｃｒｎ）に水と一緒に入れ、内筒回転速度
２０　Ｑｒｐｍで、１００分、２００分、３００分。

６００分処理して、試料＆１，２，３．４の本発明によ
る変形導電性織物（本発明物）を得た。ま之、１０分、
２０分、３０分、０分処理して、試料Ａ５　、６　、７
　、８の比較例を得た。第１表には、本発明物と比較例
の面内方向の伸長変形による抵抗値の変化を示した。伸
長による電気抵抗値の測定は、試料をバイアス方向に１
１ｆ巾、１０ｃＩｎの長さに切り、１辺３ｔＭの正方形
の銅板２枚で両端を端から３ｃＩｎはさみ電極とし、そ
れを引張シ試験機にとりつけ、バイアス方向の伸長によ
る電気抵抗値の値を測定した。ま九、交絡部分の電気抵
抗は、先端が１０　−の針状電極を用いて、交絡してい
る２つの糸の交絡部分を介して測定した。具体的には、
反射型顕微鏡で、１平方インチ角のサンプルの交絡部分
を拡大して見ながら例えば第１図の１と２，３と４の間
、第２図の５と６，７と８の間で針状電極を用いて電気
抵抗値を測定する。その抵抗値の値が１０６０以上の場
合、電気的に絶縁状態であシ、１００未満の場合を電気
的に導通状態であると判定する。また、交絡部分間の電
気抵抗値は、交絡部分の反対側の部分の中で、＠シ合り
た２つの部分間の電気抵抗を、交絡部分の場合と同様に
針状電極を用いて顕微鏡下で測定する。

第１表かられかるように、本発明物である試料４１　、
２　、３　、４は変形に対応して電気抵抗値が大きく低
下するのに対し、比較例である試料Ａ５゜６．７，８け
、変形に際しても、抵抗値がほとんど変化しないか、低
下しても極〈僅かであることがわかる。

〈発明の効果〉 前述のような構成を有する本発明による変形導電性編織
物は、伸長や圧縮などの変形により電気抵抗値が変化す
るので、変形を感知するセンサーやスイッチとして用い
ることができる。例えば呼吸や筋肉の動きにフィツトし
たフレキシブルなセンサーとして用いることができる。

以下余白

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明物である変形導電性編織
物の概略図を示し、第１図は、変形導電性平織物を表わ
し、第２図は変形導電性天竺編物を表わす。第３図およ
び第４図は、それぞれ、本発明物である変形導電性平織
物、変形導電性天竺編物を構成する糸の概略図を示した
。図中斜線部分は電気的に絶縁状態であることを意味し
、白ぬきの部分は電気的に導通状態であることを意味す
る。 Ａ・・・経糸、Ｂ・・・緯糸、１　、２　、３　、４　
、５　、６゜７．８・・・互いに交絡関係にある糸の部
分を示し、交絡部分の電気抵抗値を測定する際に、針状
電極を当てる位置に相当する、９．１０，１１，１３゜
１４．１５・・・交絡部分（図の点線で囲った部分）、
９’　、　１０’　、　１　ｒ　、　１３’　、　１４
’　、　ｔ　ｒ；−・・交絡部分の反対側、１２．１６
・・・隣シ合りた交絡部分間で電気的に絶縁状態である
部分。 ＄１図　　　　　築２図 第３図　　　　　第４図 手続補正書（自発） 昭和６０年３月９日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、任意の方向に伸長又は圧縮を加えた場合にその電気
   抵抗値が変化する変形導電性編織物において、 前記変形導電性編織物を構成する糸の交絡部分における
   電気導通性又は電気絶縁性が下記の条件を満たすことを
   特徴とする変形導電性編織物：１　該編織物の所定の面
   積中における全交絡部分の中で、電気的に絶縁状態にあ
   る交絡部分の数をｌ＿１とし、電気的に導通状態にある
   交絡部分の数をｌ＿２とした場合にその比ｌ＿１／ｌ＿
   ２の値が一平方インチ当りの測定値で１／９以上である
   こと； （２）前記編織物を構成するそれぞれの糸の長手方向一
   定長での隣り合う複数の交絡部分間で、電気的に絶縁状
   態である交絡部分間の数をｍ＿１とし、電気的に導通状
   態である交絡部分の数をｍ＿２とした場合に、その比ｍ
   ＿１／ｍ＿２の値が一吋長当りの測定値で１／９以上で
   あること。