(57)【要約】【課題】衣服等に使用した場合であっても、十分に快適な通気性及び伸縮性を有し、かつ伸縮による導電性の低下を小さく抑えることができる導電性シートを提供する。【解決手段】基材と、該基材の表面に形成された導電層とを備え、前記基材がメッシュ状のエラストマーで形成され、５０％伸長させた後に導電性を有するものであることを特徴とする導電性シートとした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、該基材の表面に形成された導電層とを備え、
前記基材がメッシュ状のエラストマーで形成され、
５０％伸長させた後に導電性を有するものであることを特徴とする導電性シート。
【請求項２】
５０％伸長させた後の電気抵抗値が、伸長前の電気抵抗値の２０倍以下であることを特徴とする請求項１記載の導電性シート。
【請求項３】
前記基材がアクリル系、スチレン系、オレフィン系、塩ビ系、ウレタン系、エステル系、アミド系、及びこれらの共重合体から選ばれる少なくとも１種のポリマーを含有するものであることを特徴とする請求項１又は２記載の導電性シート。
【請求項４】
前記エラストマーが、熱可塑性を有するものである請求項１乃至３のいずれか一項に記載の導電性シート。
【請求項５】
前記導電層が、銅、銀、金、ニッケル、パラジウム、カーボン系からなる群より選ばれる少なくとも１種の導電性物質の粒子を含有する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の導電性シート。
【請求項６】
前記導電性物質の粒子の形状が針状又は雲母状である請求項５記載の導電性シート。
【請求項７】
前記導電層が、バインダーを含有するものであり、前記バインダーが、アクリル系ポリマー、ウレタン系ポリマー又はアクリル−ウレタン共重合体を含有する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の導電性シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性を有するシートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、導電性を有するシートとしては、例えば、特許文献１に示されるようなものが知られている。
【０００３】
しかしながら、このような従来の導電性シートは、十分な通気性や伸縮性がなく、例えば、人が身につける衣服等に組み込んでウェアラブル電極として使用すると、着用したときの快適性に欠けるという問題がある。
また、シートの伸縮によって導電性が失われてしまうという問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−８３９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、例えば、衣服等に使用した場合であっても、十分に快適な通気性及び伸縮性を有し、かつ伸縮させても導電性を有することができる導電性シートを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち、本発明に係る導電性シートは、基材と、該基材の表面に形成された導電層とを備え、前記基材がメッシュ状のエラストマーで形成され、５０％伸長させた後に導電性を有するものであることを特徴とするものである。
【０００７】
このように構成した導電性シートによれば、前記基材がエラストマーで形成されているので、十分な柔軟性と伸縮性を有する導電性シートとすることができる。
また、５０％伸長させた後も導電性を有するものであるので、例えば、衣服の肘や膝のような高い伸縮性が求められる部位に使用した場合でも、導電性を有するものとすることができる。
【０００８】
より具体的には、５０％伸長させた後の電気抵抗値が、伸長前の電気抵抗値の２０倍以下である導電性シートであることが好ましい。
【０００９】
さらに、前記基材がメッシュ状であり、該基材の表面に導電層が形成されているので、フィルム状の基材を使用した場合に比べて通気性を大幅に向上させることができる。
【００１０】
前記基材が、アクリル系、スチレン系、オレフィン系（アルケン系）、塩ビ系、ウレタン系、エステル系、アミド系、及びこれらの共重合体から選ばれる少なくとも１種のポリマーを含有するものであれば良い。
【００１１】
前記基材が、熱可塑性を有するものであれば、別途用意した接着剤などを用いることなく、本発明に係る導電性シートを布地などに接着することができる。
また、布地などとの間に接着層をさらに設ける場合に比べて通気性を高く保つことができる。
【００１２】
本発明の具体的な実施態様としては、前記導電層が、銅、銀、金、ニッケル、パラジウム、カーボン系からなる群より選ばれる少なくとも１種の導電性物質の粒子を含有し、前記粒子の形状が針状又は雲母状であるものを挙げることができる。
【００１３】
前記導電層が、バインダーを含有するものであり、前記バインダーがアクリル系、ウレタン系又はこれらの共重合体を含有するものであれば、前記導電層自体の伸縮性をより向上させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
十分な柔軟性や伸縮性を有し、かつ伸縮による導電性の低下を従来よりも大幅に低減することができる導電性シートとすることができる。
また、フィルム状の基材を使用した場合に比べて、導電性シートの通気性を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る導電性シートの外観を表す写真。
【図２】本実施形態に係る導電性シートの断面模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明に係る導電性シート１００の一実施形態について、図面を用いて説明する。
本実施形態に係る導電性シート１００は、例えば、感電防止用の導電作業着や、ウェアラブル電極等の生体モニタリング用の電極パッド等の素材として使用することができるものであり、基材１の表面に導電層２が形成されたものである。
【００１７】
前記基材１は、厚みが１０μｍ以上５００μｍ以下のエラストマーからなるメッシュ状のものであればよく、１００μｍ以上２００μｍ以下のものであればより好ましい。
【００１８】
メッシュ状とは、網目状、格子状などの多数の貫通孔３がシートの厚み方向に形成され、通気性を有する多孔性のもののことを指す。
本実施形態では、前記基材１に前記貫通孔３が１インチ四方当たり３個以上３０個以下の範囲で形成されているものを使用している。また、本実施形態では、前記基材１の表面に対する前記貫通孔３の開口率が２０％以上６０％以下のものを使用している。
【００１９】
前記エラストマーは、アクリル系、スチレン系、オレフィン系（アルケン系）、塩ビ系、ウレタン系、エステル系、アミド系、及びこれらの共重合体から選ばれる少なくとも１種のポリマーを含有するものである。
また、前記エラストマーは、熱可塑性を有するものであることがより好ましく、例えば、スチレン系エラストマーやウレタン系エラストマーなどであることがより好ましい。
【００２０】
前記導電層２は、導電性塗剤を前記基材１の表面に塗工して、乾燥させることによって形成されるものである。
【００２１】
前記導電性塗剤は、例えば、導電性物質の粒子と、バインダーと、溶剤とを含有するものである。
前記導電性物質としては、銅、銀、金、ニッケル、パラジウム、カーボン系（黒鉛やカーボンナノチューブ等）、高分子系導電材などからなる群より選ばれる１種以上のものを挙げることができる。
これら導電性物質の粒子は、例えば、針状や雲母状の形状にしてある。この粒子のアスペクト比は、例えば、２以上であることが好ましく、５以上であることがより好ましい。
前記バインダーとしては、アクリル系、ウレタン系、スチレン系、エステル系などの樹脂やこれらの共重合体などであって、硬化後に伸縮性を有する樹脂を挙げることができる。
前記導電性塗剤には、前述した導電性物質の粒子、バインダー、溶剤以外に、分散剤、レベリング剤、帯電防止剤などの各種添加物がさらに含有されていてもよい。
より具体的には、前記導電性物質の粒子と、前記バインダーに、分散剤、レベリング剤、帯電防止剤などを予め添加したものと、前記溶剤とを混合したものを前記導電性塗剤としてもよい。
【００２２】
本実施形態に係る導電性シート１００の製造方法は、例えば、以下のようなものである。
前述した基材１の片面に、前記導電性塗剤を塗布して、乾燥させることにより、導電層２を形成する。
【００２３】
前記導電性塗剤は、例えばブレードコーター、エアナイフコーター、ロールコーター、バーコーター、グラビアコーター、マイクログラビアコーター、ロッドブレードコーター、リップコーター、ダイコーター、カーテンコーター、スピンコーター等を用いて、前記基材１の片面又は両面に塗布することができる。ロールトゥロールで塗膜加工が可能なマイクログラビアコーター、ダイレクトグラビアコーター、ダイコーター、シルクスクリーンなどであれば、より好ましい。
【００２４】
前記導電性塗剤の前記基材１に対する塗工量は、例えば、５ｇ／ｍ２以上１６０ｇ／ｍ２以下、より好ましくは３０ｇ／ｍ２以上１２０ｇ／ｍ２以下となるようにすればよい。
【００２５】
このように構成した導電性シート１００によれば、基材１がエラストマーで形成されたものであるので、十分な柔軟性や伸縮性を有するものにすることができる。
前記エラストマーが、スチレン系やウレタン系のものであるので、形状としては、１００％〜４００％の伸長率を得ることができ、また元への回復も良好である。導電性としては、１００％伸長時及び形状回復時共に導電性の確保が可能であることが確かめられている。
【００２６】
また、伸縮による導電性の低下を従来よりも大幅に低減することができるので、例えば、人が身につける衣服などの肘や膝部分に使用した場合であっても、十分に伸縮に対応でき、かつ導電性の低下を抑えることが可能である。
【００２７】
さらに、フィルム状の基材１を使用した場合に比べて通気性を大幅に向上させることができるので、蒸れを防いで快適な着用感を奏することができる。
例えば、ウェアラブル電極として使用する場合には、蒸れで生じる結露による肌への密着性や、水分による導電性への影響を避けること等も可能である。
【００２８】
導電性塗剤が、針状や雲母状の導電性粒子と、アクリル系又はウレタン系のポリマーをバインダーとして含有しているので、前記導電層２そのものが伸縮性を有するものとなっている。
その結果、導電性シート１００を伸縮させた場合の導電率の低下を従来よりも大幅に低減させることができる。
【００２９】
前記基材１に対する、前記導電性塗剤の塗工量を５ｇ／ｍ２以上１６０ｇ／ｍ２以下とすることで、十分な導電性を発揮させながら、メッシュ状の前記基材１の貫通孔３の部分が、導電性塗剤によってふさがらず、十分な通気性を確保することができる。
【００３０】
前記基材１が、熱可塑性を有するポリマーで形成されているので、本実施形態に係る導電性シート１００を、例えば、衣服などの生地に貼り付けて使用する場合等にも、別途用意した接着剤などを用いることなく、本発明に係る導電性シート１００を布地などに熱圧着によって簡単に接着することができる。
また、布地などとの間に接着層をさらに設ける場合に比べて通気性をより高く保つことができる。
【００３１】
本発明は前記実施形態に限られたものではない。
例えば、輸送時などの取り扱いを容易にするために、前記導電層の前記基材とは反対側の面、及び／又は前記基材の前記導電層が形成されている側とは反対側の面に剥離紙を積層するようにしても良い。
前記基材の厚みは、前述したものに限らず、５μｍ以上１０００μｍ以下であれば良い。
図１及び図２では、規則的に円形状の貫通孔が形成されたメッシュ状基材を開示したが、基材は通気性を有するメッシュ状のものであれば良く、基材に形成される開口の形状は多角形状や異形状のものであっても良いし、開口の配置が不規則なものであっても良い。
本発明に係る導電性シートは、前述した用途以外にも、例えば、導電ケーブルやセンサー、静電気除去シート、調理器具や建設用途に用いられる発熱シートなど、幅広い分野に使用することが可能である。
また、前記導電性シートの製造方法は、前記基材の表面に前記導電性塗剤を塗布する方法に限らず、前記基材とは別途用意したフィルム上に前記導電性塗剤を塗布して、前記導電層を形成した後に、この導電層を前記基材に転写する方法であっても良い。
予め形成した導電層を前記基材に転写する場合には、前記基材と前記導電層とを接着剤を用いて接合させても良いし、前記導電層が熱可塑性を有するものである場合には、その性質を利用して前記基材と前記導電層とを接合させても良い。
その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて、種々の変形や実施形態の組合せを行ってもかまわない。
【実施例】
【００３２】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこの実施例に限られるものではない。
この実施例では、本発明に係る導電性シートについて、伸長前後の導電性の変化を調べた。
【００３３】
＜実施例１＞
前記基材として、スチレン系エラストマーで形成された、厚みが１５０μｍ程度の、１インチ四方当たりの貫通孔の数が２２個であり、開口率が４０％のメッシュ状基材を使用した。
この基材の表面に、グラビアコーターで、銀粒子を含有する導電性塗剤である東洋紡社製SSP2801、100重量部をメチルエチルケトン（以下、MEKとする。） 20重量部及びトルエン 20重量部にて希釈し、乾燥塗工量が５ｇ／ｍ２、１０ｇ／ｍ２、４０ｇ／ｍ２、１２０ｇ／ｍ２となるように塗工して乾燥させ、導電性シートを作成した。前記乾燥塗工量は、前記導電性塗剤を塗工する前の前記基材の重量と、導電性塗剤を塗工して乾燥させた後の導電性シートの重量とを計測して、これらの重量を差し引きすることによって求めることができる。
このようにして作成した導電性シートの伸長による電気抵抗値の変化を以下のようにして調べた。
【００３４】
各導電性シートの伸長による導電率の変化を調べるために、各導電性シートから長さが１００ｍｍ、幅が１５ｍｍのサンプル片を切り出した。
【００３５】
このようにして切り出した各サンプル片の中心点を挟んで、この中心点から長さ方向に２５ｍｍ離れた２点に印を付け、これら２点間での伸長前の電気抵抗値である初期電気抵抗値を測定した。
【００３６】
次に、この２点間の長さを１０％以上１００％以下の様々な伸長率で伸長させた。伸長率とは、前述の２点間の長さを、２点間の初期の長さの何パーセント分伸長させたのかを示すものである。
各サンプル片を伸長後元の長さに回復した後に、各伸長率での伸長後の２点間での電気抵抗値を測定し、その結果を以下の表１にまとめた。なお、同じ導電性シートから複数のサンプル片を切りだしておき、各伸長率毎に新しいサンプル片を使用して実験を行った。
【００３７】
【表１】
2020126805.tif 000003
【００３８】
この結果から分かるように、導電性シートを５０％伸長させた場合、つまり前記２点間の距離を１．５倍に伸長させた場合であっても、電気抵抗値は初期電気抵抗値と比べて６．５〜１７．０倍となっており、導電性を有するだけでなく、電気抵抗値を初期電気抵抗値と比べて２０倍以下に抑えることができることが分かった。また、これら導電性シートを伸長させる方向については、塗工方向にかかわらず、どのような方向に伸長させた場合であっても同じ結果を得ることができた。
【００３９】
＜実施例２＞
実施例２では、さらに基材の組成を変えた場合について調べた。
この実施例２では、基材として、厚みが１５０μｍ程度のウレタン系のものであり、１インチ四方当たりの貫通孔の数が４個、開口率が３０％のメッシュ状基材を使用した。また、基材への導電性塗剤の塗工量は、５０ｇ／ｍ２とした。その他の点は、実施例１と同様にして、導電性シートを作製し、この導電性シートから切り出したサンプル片について伸長前後の導電性の変化を調べた。その結果を以下の表２に示す。
【００４０】
【表２】
2020126805.tif 000004
【００４１】
この表２の結果から、基材としてウレタン系のものを使用した場合であっても、伸長後に十分な導電性を有し、かつ導電性がほとんど低下していないことが分かった。実施例２で作製した導電性シートの伸長前後での導電率の変化が、実施例１の場合よりもわずかに大きくなっているが、これは貫通孔の数や開口率の違いなどの基材形状の違いや、導電性塗剤の塗工量の違いによるものと考えられる。
【符号の説明】
【００４２】
１００・・・導電性シート
１・・・基材
２・・・導電層
３・・・貫通孔
【図１】
2020126805.tif 000005
【図２】
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