(57)【要約】  グラフェンを組み込んだ導電性テキスタイルおよび導電性質を使用してテキスタイルの異常を測定する方法【選択図】なし
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
グラフェンを組み込んだ導電性テキスタイル。
【請求項２】
グラフェンでコーテイングされた繊維を組み込んだ、請求項１に記載のテキスタイル。
【請求項３】
テキスタイルがグラフェンでコーテイングされた、請求項１に記載のテキスタイル。
【請求項４】
テキスタイルがグラフェンを含有する繊維から作られる、請求項１に記載のテキスタイル。
【請求項５】
そこから形成された回路の導電率が少なくとも1メートルの距離にわたって測定される、請求項１〜４のいずれか１項に記載のテキスタイル。
【請求項６】
距離が少なくとも10メートルである、請求項５に記載のテキスタイル。
【請求項７】
距離が少なくとも100メートルである、請求項５に記載のテキスタイル。
【請求項８】
テキスタイルのグラフェン含有量が20質量％以下である、請求項１〜７のいずれか１項に記載のテキスタイル。
【請求項９】
テキスタイルのグラフェン含有量が10質量％以下である、請求項８に記載のテキスタイル。
【請求項１０】
テキスタイルのグラフェン含有量が5質量％以下である、請求項８に記載のテキスタイル。
【請求項１１】
テキスタイルのグラフェン含有量が2質量％以下である、請求項８に記載のテキスタイル。
【請求項１２】
テキスタイルの繊維がポリマー繊維である、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のテキスタイル。
【請求項１３】
前記ポリマーがPET、PPまたはPEである、請求項１２に記載のテキスタイル。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載のテキスタイルを組み込む多層構造物。
【請求項１５】
さらに遮水層を組み込んだ、請求項１４に記載の多層構造物。
【請求項１６】
前記遮水層が電気絶縁体である、請求項１５に記載の多層構造物。
【請求項１７】
遮水壁が無傷であるかどうかを測定する検査プロセスの一部として使用するための、請求項１４〜１６のいずれか１項の多層構造物。
【請求項１８】
遮水壁の完全性を検査する方法であって、前記遮水壁が、請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の多層構造物を組み込み、前記方法が、前記導電性テキスタイルに近い構築物の片側に電圧を加えるステップ及びそれによって前記テキスタイルの中に電気回路が形成されているかどうかを検出するステップを含む、方法。
【請求項１９】
前記テキスタイルの抵抗が2500オーム／スクエア未満である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記テキスタイルの抵抗が1000オーム／スクエア未満である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記テキスタイルの抵抗が500オーム／スクエア未満である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記テキスタイルの抵抗が50オーム／スクエア未満である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
測定方法が電気容量を介して不連続な電気回路を使用し、テキスタイルの抵抗が500,000オーム／スクエア未満である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
測定方法が電気容量を介して不連続な電気回路を使用し、テキスタイルの抵抗が200,000オーム／スクエア未満である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２５】
測定方法が電気容量を介して不連続な電気回路を使用し、テキスタイルの抵抗が100,000オーム／スクエア未満である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２６】
測定方法が電気容量を介して不連続な電気回路を使用し、テキスタイルの抵抗が50,000オーム／スクエア未満である、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の技術分野】
【０００１】
本発明はジオテキスタイルの製造分野に関する。具体的には、本発明は導電性ジオテキスタイルに関する。
【発明の背景技術】
【０００２】
テキスタイルは、水を貯蔵するための設備（例えば、ダム及び池）又は水を誘導するための設備（例えば、排水及び運河）を建設する際に保護層として広く用いられている。これらのテキスタイルは大規模に配備され、数千平方メートルをカバーする可能性がある。該保護層はしばしば「ジオテキスタイル」と呼ばれ、多くの目的に役立つことができるが、主に水の侵入に対する障壁ではない。防水性が要求される場合、典型的には追加の遮水層が用いられる。
【０００３】
そのバリアー性能を確保するため、池ライナーのような遮水層には、通常、損傷されないよう保護が必要である。特に時間の経過に伴って、ライナー中の小さなホールは大きな水漏れを引き起こすことがある。例えば、鉱業廃棄物の場合、そこには水が汚染され、環境保護のために貯蔵され、又は誘導される。少量の漏れても重大な影響を及ぼし、環境に大きな損害を引き起こすことがある。潜在的には是正するための巨額なコストがかかる可能性がある。このような用途では、ライナーの完全性及び該完全性を常時に測定や監視できることが重要である。
【０００４】
他の用途では、水は更なる使用のため貯蔵される。この場合、水の損失には障壁の完全性を確保するための投資に値する程のコストがかかる。
【０００５】
ライナー設置の最中やその後に、ライナーを損傷から守るため、しばしば該ライナーの下に下敷を配置する。該下敷は一般に電気絶縁性及び水透過性を有し、低コストで、不織合成繊維のものである。ライナー損傷の危険性を最小限にするため、よく接地を用意する。接地の表面が粘土で形成されている場合のように、接地自体が水分保持に対する多層アプローチの一部ともなる。必要な場合には、障壁ライナー及び/又は下敷を複数の層で使用する。
【０００６】
1つ以上のジオテキスタイル層を障壁層の上に配置し、障壁層の上に置かれた材料（例えば、土壌、砂利又は埋立廃棄物）から障壁層を保護することができる。
【０００７】
障壁の完全性検査には、電気的検査がある。即ち、絶縁障壁の表面に電圧をかけ、適切な条件下で障壁材料内のあらゆる欠陥を通して回路が形成できる。回路の形成には、電圧がかかった障壁の反対側に電気伝導メカニズムが必要である。障壁の下に電解質が存在した場合、僅かでもよいが、欠陥を通る検査装置への回路を形成するのに十分な電流を流すことができる。例えば、粘土が塩分や水分を含有するので、しばしば十分な電解質である。
【０００８】
導電経路の形成を助けるため、水を建造物の一部として使用し、検査プロセスを容易にすることができる。粘土は、乾燥している時に電解質として機能しない。このため導電性検査メカニズムは信頼できなくなる。障壁層に複数層の絶縁体が存在する場合、回路を形成するための信頼できるメカニズムは存在しない。
【０００９】
この信頼性に関する問題点を克服するため、該技術分野では以前にいくつかのアプローチが提案され、該種の組立てに信頼できる導電性を導入している。1つのアプローチとして、金属ワイヤを絶縁性の下敷に組み込むことが含まれる。その方法は次の通りである：該ワイヤをテキスタイルに組み込むこと。即ち、これらを2層のテキスタイルの間に挟み、それらをテキスタイルの上へ配置する。もう1つのアプローチは、障壁ライナーを二重層とし、その表面（水に面する側）が電気絶縁性であり、反対側が電気伝導性である。例えば、2つのプラスチック層を積層にし、反対側の層はカーボンブラックを含有し、電気伝導を提供する。同様に、3つ以上の層を障壁層に用いる。
【００１０】
しかし、これらのアプローチにはいずれも様々な層の製造、様々な層の設置、又は該組立ての点検において1つ又は全ての問題点がある。
【００１１】
従って、先行技術のこれらの問題点の少なくともいくつかを改良する信頼できる方法を提供することが本発明の目的である。
【発明の概要】
【００１２】
本発明の第1の態様によれば、グラフェンを組み込んだ導電性テキスタイルが提供される。前記テキスタイルには、グラフェンを含有する繊維やグラフェンでコーティングされた繊維が組み込まれてもよく、あるいはテキスタイルをグラフェンでコーティングすることができる。
【００１３】
グラフェンは、1つ以上個々のグラファイトカーボン分子層から構成される。これは多くの技術によって形成できる。中には、グラファイトの機械的又は電気化学的剥離、グラファイトの化学的酸化及びグラフェン酸化物としての剥離の後にグラフェンへ部分的又は完全な還元のような「トップダウン」アプローチ及び基質又は触媒上におけるガス又はプラズマからの成長のような「ボトムアップ」アプローチが含まれる。グラフェンの性質は、ほぼ原子的に完璧な単層から、2層、少数層や多層のグラフェン、最高には超微細グラファイトのような巨大凝集体の数スケール層まで様々に変化できる。
【００１４】
グラフェンは、高いアスペクト比を有し、究極的には1原子層の厚さ（1ナノメートル未満）であり、典型的には平面方向に数百ナノメートルから数百ミクロンである。従って、グラフェンは二次元（２D）材料と呼ばれる。グラフェンは優れた導電体でもある。
【００１５】
本発明者らは、グラフェンを繊維やテキスタイルの中や上に組み込み、水貯蔵の用途における障壁ライナーの検査に信頼できるメカニズムを提供する導電性テキスタイルを形成できることを見出した。これは、提案された他の障壁ライナーの検査方法より実質的な利点を提供している。
【００１６】
好ましくは、前記テキスタイルに形成された回路の導電率は、少なくとも1メートルの距離、有利には100メートル以上の距離にわたって測定できる。
【００１７】
好ましくは、テキスタイルのグラフェン含有量は、20質量％以下、又は有利には10質量％以下、又は有利には5質量％以下である。
【００１８】
好ましくは、テキスタイルの繊維は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（PET）、ポリプロピレン（PP）又はポリエチレン（PE）等のポリマー繊維である。
【００１９】
本発明の別の態様によれば、上記のようなテキスタイルを組み込んだ多層構成が提供される。好ましくは、該多層構成が更に遮水層を取り込み、該遮水層が好ましくは電気絶縁体である。
【００２０】
該多層構成は、遮水壁が無傷であるかどうかを測定するための検査プロセスの一部として有利に用いられる。
【００２１】
本発明の別の態様によれば、前記多層構成を組み込んだ遮水壁の完全性の検査方法が提供され、該方法が、前記導電性テキスタイルの近くにある前記絶縁の遮水壁の片側に電圧をかけるステップと、それによって電気回路が該テキスタイルに形成されているか否かを検出するステップを含む。
【００２２】
電気抵抗は多くの方法で報告できる。薄いシート中の電気伝導の場合、しばしば単位「オーム／スクエア」（「Ohm/sq」又は「Ohm/ロ」）が使用され、「シート抵抗」と呼ばれる。該単位は、測定される材料がどのように構築されるかにかかわらず、所望の結果を反映するという点で実用上有利である。例えば、2枚の導電体シートは、異なった厚さで存在したら、具体的な抵抗が違っても、同様な望ましいシート抵抗を与える。シート抵抗は、通常、厚さが均一なフィルムに適用されるが、ここに記載のテキスタイルのような不均一な導体シートにも適用できる。
【００２３】
電気抵抗の測定方法は数多くある。中には単純にマルチメーターを読み取るものが含まれる。導電性ジオテキスタイルのいくつかの実施形態で示される高い抵抗が存在する場合には高圧測定が有用である。例えば、電気絶縁抵抗計（一般的に、メガオームメーター、又は商品名「Megger」又は「Meggar」と呼ばれる。）による測定である。
【００２４】
工業的な用途では、しばしば高圧「ホリディー」検出器を用いて絶縁層中の欠陥を検出する。テスラコイルのような簡単な高電圧、低電流源も非常に低レベルでの導電率検出に使用できる。更に正確な測定には4ポイント抵抗計を使用する。
【００２５】
好ましくは、前記テキスタイルの電気抵抗が、2500 Ohms/sq未満、有利には50 Ohms/sq以下である。
【００２６】
好ましくは、該測定方法が、電気容量を介した不連続な電気回路を採用し、該テキスタイルの抵抗が、500,000 Ohms/sq未満、有利には50,000 Ohms/sq以下である。
【００２７】
ここで、具体的な非限定的な例を用い、図面を参照し、本発明の好ましい実施形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】は、本発明による障壁層としての多層シートにおける欠陥の検出に用いる検査回路の概略図である。
【００２９】
【図２】は、本発明による障壁層としての多層シートにおける欠陥の検出に用いる代替の検査回路の概略図である。
【００３０】
【図３】は、本発明による障壁層としての多層シートにおける欠陥の検出に用いる代替の検査回路の概略図である。
【００３１】
【図４】は、本発明による障壁層としての多層シートにおける欠陥の検出に用いる代替の検査回路の概略図である。
【００３２】
【図５】は、本発明による二重障壁層としての多層シートにおける欠陥の検出に用いる代替の検査回路の概略図である。
【発明の詳細な説明】
【００３３】
本発明は、例えば、人工土工のための遮水壁の多層構成の層として適用されたテキスタイルのためのポリマー繊維の導電性成分としてのグラフェンの使用である。本発明は、グラフェンの存在によってシートに浸透した電気的特性を介し、ホール等の欠陥についてシートを試験する方法を提供する。
【００３４】
図面を参照すると、図1は電圧/電流源4を用いて障壁層1における欠陥の検出に用いる検査回路の概略図である。検査触針3が欠陥6（例えば、ホール）に接近すると、電流が欠陥6を通って、接地5を介して導電性の粘土台2に流れ、連続した回路を形成する。
【００３５】
図2は図1の検査システムの代替配置の概略図である。接地8による粘土台9への直接接触の代わりに、比較的大きな面積の接地パッド7を用いて電気容量を介した間接的な電気的接触を提供し、この場合、障壁層10は、接地パッド8と粘土台9との間に誘電体を提供する。
【００３６】
図3は、電圧/電流源12を用いて障壁層11中の欠陥を検出するために用いる検査回路の概略図である。検査触針13が欠陥14に近接すると、電流が欠陥14を通って、下敷15及び/又は粘土台16に入ってからそれを通って、接地17、18を介して流れ、回路を形成する。下敷15が十分な電解質を含有すれば、積極的な役割を果たせる。
【００３７】
図4は、電圧/電流源44を用いて障壁層41中の欠陥を検出するために用いられる検査回路の概略図である。検査触針43が欠陥46に近接すると、電流が欠陥46を通って、接地45、47を介して主に導電性の下敷49に流れ、回路を形成する。
【００３８】
図5は、電圧/電流源54を用いて二重障壁層51、60中の欠陥を検出するために用いられる検査回路の概略図である。検査触針53が欠陥56に近接すると、電流は欠陥56を通って、接地55、57を介して主に導電性の下敷59に流れ、回路を形成する。追加の下敷61は、導電性である必要はないが、障壁層10が欠陥なく設置されたことを確保するために随意的に導電性を有してもよい。
【００３９】
図1は、水を含有する粘土台のような導電性の下層を有する簡単な遮水壁の組立の漏電検出が行われるときに形成される回路の一例を示す。粘土は、多くの場合では水を貯蔵する（例えば、ダム及び池）又は誘導する（例えば、運河及び排水）ための基礎を作るために用いられる。また、粘土は水やイオンを含有するため、良好な電導媒体も提供する。粘土台が一部又は完全に乾燥している場合、該プロセスは信頼できなくなり、又は全く機能しない可能性がある。また、例えば空気や水ポケットによって障壁層と粘土台との間の物理的な接触が不十分であれば、検査プロセスは信頼できなくなる可能性がある。粘土台又はそれに相当するものがない場合、検査プロセスは信頼できない。
【００４０】
通常、電気検査技術は低電圧又は高電圧のいずれかに分類される。低電圧技術は、典型的には、膜の両面に導電層を必要とする。これは、検査される領域に水の存在によって提供される（しばしば「水ランス」技術又は「水たまり」技術と呼ばれる）。一方、高電圧技術（しばしば「アーク」技術又は「スパーク」技術と呼ばれる）は、検査される障壁層の側部（典型的には「トップ」層）に導体を必要とせず、数千ボルトの電圧を使ってピンホールのような小さなホールまで確実に検出できる。
【００４１】
図1及び図2には接地を接続する2つの主要なメカニズムを示す。図1では、例えば、金属棒を粘土台に挿入する又は導電性のテキスタイル下層に付着させることで、電導体を導電性下層（図1には図示せず）に接続して接地5を作る。図2では、導体領域である接地パッド7は、名目上絶縁性の障壁層10の上に載っている。いくつかの例では、障壁層10は完全な絶縁体ではないため、接地パッド7によって形成されるような大きな接触領域にわたって、触針23と接地8との間に十分な電流が回路を通って流れることができる。その他の例では、障壁層10が誘電体として機能し、接地パッド7がコンデンサの一つの電極として機能する。
【００４２】
図3は、障壁層11を損傷から守る及び/又は排水メカニズムを提供するために、テキスタイルの下敷15を含める一般例を示す。
【００４３】
テキスタイル下層を導電性に作っていれば、図4に示すように、土台42は任意な材料でもよく、障壁層41の下又は中には他の導電性は要求されない。下敷テキスタイルの中又は上へのグラフェンの組み込みは、テキスタイルを十分な導電性をもたし、障壁層41の厚さ及び検出が必要とされる欠陥46のサイズに応じて、低電圧検査技法及び高電圧検査技法の両方を実行することができる。欠陥46が大きい程また障壁層41が薄い程、検査に必要な電圧は低くなる。図4は、該導電性の下敷9及び該検査構成を示す。
【００４４】
障壁保護の改良が望まれる場合、2層（又はそれ以上）の障壁材料（又はそれ以上）を含めてもよい。導電性の下敷がない状態で2層の絶縁体の組み込みは、両方の障壁層の同じ場所に欠陥が生じない限り、欠陥の電気的検出は機能しないことを意味する。2つの障壁層の間に導電性材料の層を含めることで、電気的検出は再び実行可能となる。
【００４５】
図5は、次のものを含む多層構造を示す：2つの障壁層51及び60、2つの障壁層の間に配置されている導電性の下敷59、障壁層60を地面から保護するため及び/又は排水を提供するためのもう１つの下敷61。下敷61は、障壁層51を検査できるために、その導電性が要求されないが、障壁層60の検査も望まれる場合に、下敷61を導電性にすることができる。
【００４６】
障壁層における欠陥の電気的検査は多くの方法で実施できる。検査条件を規格化するために、工業規格が設定されており、具体的には、例えば、ASTM D6747、ASTM D7002、ASTM D7007、ASTM D7240、ASTM D7703及びASTM D7852を参照されたい。
【００４７】
電気的検査方法は導電率による回路の形成に依存する。導電率が十分かどうかについては、導電路のサイズや長さ、及び媒体（水、土壌、導電性テキスタイル、障壁層）の導電率に依る。どの検査方法が有効となりうるかに係る広い範囲は変動要因の組み合わせによって提供される。所望の結果及び条件に検査方法を調整する必要がある。これにより、導電性テキスタイルの導電率を所望の用途及び検査方法に合わせて調整することができる。いくつかの場合には、例えば、検査電圧が高く、欠陥のサイズが大きく、また、回路の経路が短い場合のように、導電性テキスタイルの導電率は非常に低いことがある。
【００４８】
ジオテキスタイルは透過性の繊維であり、土壌と関連して使用される場合、分離、濾過、強化、保護、又は排水の性能を有する。これは、典型的にはポリプロピレン又はポリエステルのような合成繊維；潜在的にはポリアミド、アクリロニトリル、ポリラクチド、ポリエステル、セルロース、ポリウレタン、ポリエチレンのような他の合成繊維；例えば再生セルロースのような半合成繊維；及び/又はアバカ、コイア、綿、亜麻、ジュート、カポック、ケナフ、ラフィア、竹、麻、モーダル、ピニヤ、ラミー、サイザル、又は大豆タンパク質のような主にセルロース系の天然繊維から作られる。天然繊維はしばしば生分解できるが、合成繊維はそうではないので、用途に応じて適切な繊維を選択する。
【００４９】
他の繊維と同様、ジオテキスタイル繊維は繊維から多くの方法で作ることができる。中には、織る、編む、結ぶ、編組及び不織布オーバーレイ技術が含まれる。その場合、絡み合い（例えば、ニードルパンチ、フェルト、水流交絡、スパンレース、ウオーターニードリング）のような更なる工程、そしてカーディングや熱結合のような所望の特性を改良するための様々な工程を含むことができる。
【００５０】
ジオテキスタイルは、次に含まれる土木工学的な用途に使用されることから、このように命名されている：飛行場、銀行の保護、運河、沿岸建設、ダム、残骸処理、堤防、侵食、鉄道、建築構造の維持、貯水池、道路、砂丘の保護、斜面の安定化、高潮、ストリームチャネル、スワールズ及び波動作用。
【００５１】
グラフェンは様々な形態で存在する。理想的なグラフェンは純粋な炭素であり、グラフェンファミリーの中で最も良い電導体である。これは、欠陥はなく、酸素分子の存在のような他の化学的作用もないように製造することができる。
【００５２】
酸化グラフェン（GO）は、高度に酸化されたグラフェンの形態で、電気絶縁体である。様々な記載を参照すると、中間種としては部分的に還元された酸化グラフェン（prGO）又は官能化グラフェン等がある。その端面及び/又は基底面には様々な化学官能基が付着している。該機能によってグラフェンの電気的及び物理的性質は調整可能となる。例えば、プラスチックのような材料の中又は上へ容易に組み込み、複合材料を形成する。グラフェンの性質を調整するには、炭素原子が他の原子（例えば、窒素及び/又は他の共有結合した原子）に置換されているヘテロ原子の組み込みも採用できる。
【００５３】
また、グラフェンは、単層や複数層でも、様々な次元であってもよい。構造的な並べ替えを説明するために様々な用語が用いられており、用語に関する標準化の試みは行われている。いずれかの用語を用いても、該グラフェンの単層及び多層構造は有用な導電性を有し、ここに記載されたようにポリマー、繊維及びテキスタイルの性質をもたらしている。該グラフェンの様々な並べ替えは、別途に詳細な記載や性質の記載はない限り、ここでは「グラフェン」として一般化されている。
【００５４】
グラフェンは電気伝導性から電気絶縁性までの一連の性質スケールをもつことから、これは、主に導電体として使用できる一方、低い導電性のものも有用である（特にその性質での使用が望まれる場合）。
【００５５】
次を含む多くの方法でグラフェンを製造することができる：陽極接合、カーボンナノチューブの切断、化学的剥離、化学合成、化学蒸着、電気化学的剥離、電気化学的インターカレーション、炭化ケイ素上での成長、液相剥離、マイクロメカニカル切断、マイクロ波剥離、分子線エピタキシー、光-剥離、金属からの沈殿及び熱剥離。これらの方法のいくつかにより次のように呼ばれる材料が生まれた：化学的に変換されたグラフェン、少数層グラフェン、GO、グラフェン、グラフェン酸化物、グラフェンナノフレーク、グラフェンナノプレートレット、グラフェンナノリボン、グラフェンナノシート、グラファイトナノフレーク、グラファイトナノプレートレット、グラファイトナノシート、グラファイト酸化物、LCGO、液晶グラフェン酸化物、多層グラフェン、部分的に還元されたグラフェン酸化物、部分的に還元されたグラフェン酸化物、prGO、rGO、還元されたグラフェン酸化物、還元されたグラファイト酸化物。
【００５６】
様々な方法でグラフェンを繊維に組み込むことができる。いずれの場合においても、繊維及びテキスタイルの性質は、繊維化学、グラフェン化学、グラフェンの形状、グラフェンを繊維の中又は上へ組み込むプロセスやテキスタイル形成のプロセスに依る。
【００５７】
好ましい方法は、繊維を形成する前にグラフェンをポリマーの中に混合する方法を含むが、繊維又はテキスタイルをグラフェンでコーティングし、導電性テキスタイルを作ることも可能である。グラフェンがポリマーの中に容易に分散するため、グラフェンが粉末又は流体中の分散物として存在してもよい。好ましくは、グラフェンの流体中分散液からグラフェンをコーティングする。ポリマーの中にグラフェンを組み込む適切な方法は、ポリマーにグラフェンの溶融配合、ポリマーとグラフェンとのその場での重合及び溶液混合を含む。いずれかの技術を用いても、導電性を得るためにグラフェンが十分に分散されていることが望ましい。
【００５８】
グラフェンとポリマーとの相分離を減少させるために添加剤を使用してもよい。導電性添加剤をグラフェンコーティング又はグラフェンを含有するポリマーに添加してもよい。該導電性添加剤が、導電性の提供におけるグラフェンの有効性を改善できる。例えば、カーボンブラック、炭素繊維および/またはカーボンナノチューブはすべて、コーティング液またはポリマー混合物中のグラフェンの分散を助け、さらなる相互接続性を提供することができる導電性炭素である。
【００５９】
好ましい実施形態では、グラフェンを含有する繊維からテキスタイルを形成する。ペレット又はポリマーの粉末を溶融押出し、該繊維を形成する。濃縮形態の担体ポリマー（バルクポリマーと同じであっても異なっていてもよい）中に分散された溶融押出物に該グラフェンを添加する。溶融押出の工程において、該濃縮形態のグラフェンポリマー分散液を混合し、希釈し、繊維において望ましい濃度のグラフェンを得る。
【００６０】
別の実施形態では、グラフェンの濃縮形態は、油、溶媒又は水のような流体中に分散される。
【実施例１】
【００６１】
約10cm2の「bidim A14」ジオテキスタイル（Geofabrics社(www.geofabrics.com.au)製、不織PET）の正方形を手作業でグラフェン分散液に反復に浸漬し、該ジオテキスタイルが黒くなるまでグラフェンのキシレン分散液でコーテイングした。空気乾燥の後に導電率を測定し、その結果は2000 Ohms/sqであった。
【実施例２】
【００６２】
約10cm2の「bidim A14」ジオテキスタイル（Geofabrics社製、不織PET）の正方形を手作業でグラフェン分散液に反復に浸漬し、該ジオテキスタイルが黒くなるまでグラフェンのエタノール分散液でコーテイングした。空気乾燥の後に導電率を測定し、その結果は200 Ohms/sqであった。
【実施例３】
【００６３】
10cm2の「bidim A14」ジオテキスタイル（Geofabrics社製、不織PET）の正方形を手作業でグラフェン分散液に浸漬し、該ジオテキスタイルが黒くなるまで分散液中に沈む状態で放置し、グラフェンのエタノール分散液でコーテイングした。空気乾燥の後に導電率を測定し、その結果は500 Ohms/sqであった。
【実施例４】
【００６４】
約5cm×2cmの「bidim A14」ジオテキスタイル（Geofabrics社製、不織PET）のストリップを手作業でグラフェン分散液に浸漬し、該ジオテキスタイルが暗褐色になるまで分散液中に沈む状態で放置し、酸化グラフェンの水分散液でコーテイングした。コーティングされたジオテキスタイルを還元剤のクエン酸で処理し、酸化グラフェンをグラフェンに変換した。空気乾燥の後に導電率を測定し、その結果は870 Ohms/sqであった。
【実施例５】
【００６５】
約10cm2の「bidim A14」ジオテキスタイル（Geofabrics社製、不織PET）のシートにグラフェン分散液でグラフェンを黒くなるまで噴霧し、グラフェンのエタノール分散液でコーテイングした。次に、該ジオテキスタイルを圧縮ローラーのペアに通過させた。空気乾燥の後に導電率を測定し、その結果は、ジオテキスタイルの両側とも約10,000 Ohms/sqであった。
【実施例６】
【００６６】
約10cm2の「bidim A14」ジオテキスタイル（Geofabrics社製、不織PET）のシートにグラフェン分散液でグラフェンを黒くなるまで噴霧し、グラフェンの水分散液でコーテイングした。空気乾燥の後に導電率を測定し、その結果は、ジオテキスタイルの各側で30,000 Ohms/sqであった。
【実施例７】
【００６７】
実施例2と同じ方法で作られた約A4サイズのジオテキスタイルのシートを、ホールが作られている類似したサイズの電気絶縁の防水膜シートの下に放置した。該ホールのサイズはピンホールから約4cm2までの範囲に及んだ。ハンドヘルドの「ホリディー検出器」（ASTM D7240に記載）を用いた検査では、ホールは100％検出できた。
【実施例８】
【００６８】
溶融配合によりグラフェンを10 重量％の比率でPPに混合し、押出してペレットを形成した。その後、該ペレットを押出し、直径約25 ミクロンの繊維を形成した。個々の繊維は導電性があった。それを手作業で不織布テキスタイルのマットに組み立て、ホリディー検出器で測定した結果、該テキスタイルは導電性があった。
【実施例９】
【００６９】
溶融配合によりグラフェンを15 重量％の比率でPPに混合し、押出してペレットを形成した。その後、該ペレットを押出し、直径約25 ミクロンの繊維を形成した。個々の繊維は導電性があった。それを手作業で不織布テキスタイルのマットに組み立て、ホリディー検出器で測定した結果、該テキスタイルは導電性があった。
【実施例１０】
【００７０】
グラフェンのアクリル分散液を針でホールが開けられた市販の不織布ポリエステルジオテキスタイルの上に約150 gsm（グラム/平方メートル）でブレードコーティングした。幅2m;長さ60mのジオテキスタイル（120m2）の片側に60 gsm（乾燥重量）の分散液をコーティングした。コーティングされたジオテキスタイルをインラインステントオーブンの中、150℃で2分間乾燥させた。乾燥グラフェンの含有量は20 gsmに相当する。該乾燥のコーティングされたジオテキスタイルのシート抵抗は1000 Ohms/sqであった。
【００７１】
幅2m；長さ15mの厚さ2.0mmのHDPE防水膜(30m2）から成る電気絶縁の第1層を地面に敷設し、漏れ検出システムとして導電性ジオテキスタイルを試験した。幅約1.6m；長さ12mの導電性ジオテキスタイル(19m2)から成る第2層を該HDPE層の上に敷設した。幅2m；長さ12mの厚さ2.0mmのHDPE防水膜(36m2)のから成る第3層を第2層の上に敷設した。第3層（上部HDPE膜）に250mmの間隔を空けて直径5、4、3、2及び1mmの一連のホールを穿孔した。
【００７２】
エルコメーター266 DCホリディーメーターを用いて一連の試験を行い、導電性ジオテキスタイルの有効性を評価し、第3層にある様々なホールを測定した。電圧5000〜30,000 Volts；ブラシ速度2 m/秒までの条件で全てのホールを検出できた。
【実施例１１】
【００７３】
実施例10の配置及び材料を次のように改良した。第2層（導電性ジオテキスタイル）を幅方向に2つに切断し、導電性ジオテキスタイルの2つの断片を形成した。第2層の2つの断片を接触させ、この2つの断片の間に電気的接続を形成した。特別な接合はせず、その必要もなかった。第2層の1つの断片を第2層の他の断片に重ねるだけで、第3層での漏れを効果的に検出できるようになった。該2つの断片が部分的に接触していても、試験の有効性の低下は認められなかった。第2層を、隣接する未改良のジオテキスタイルのシートと具体的に推奨された100mm重ねて接合した際、実施例10の接合を有する漏れ検出システムと比べ、その電気的性能での差異は観察されなかった。
【実施例１２】
【００７４】
実施例10と同様に、幅2m、100m2の約190gsmジオテキスタイルをグラフェンのアクリル乳濁液でコーティングした。コーティングの乾燥重量は約39 gsmであり、グラフェン含有量は約13 gsmである。電気伝導度は3600 Ohms/sqと測定された。他の性質は全て未改良のジオテキスタイルの標準仕様内にあることが判明された。
【実施例１３】
【００７５】
実施例12と同様に、幅2m、400m2の190 gsmジオテキスタイルを5 gsmのグラフェンのアクリル乳濁液でコーティングした。電気伝導度は2600 Ohms/sqと測定された。独立した第三者による電気的試験では、ホリディーメーターを用いて僅か1000 Voltsで直径1.0mmのホールを有効に検出できることが判明された。
【実施例１４】
【００７６】
ホールの検出を容易にできるために裏が導電性をもつように設計された市販のHDPE防水膜について、実施例13と並行して比較調査を行った。該市販の導電性ジオメンブレンを測定した結果、5000 Volts以下で2.0mm以下のホールの検出には効果がないことが分かった。
【実施例１５】
【００７７】
金属糸を使って導電性を提供する市販の導電性ジオテキスタイルについて、実施例12と並行して比較調査を行った。該市販の導電性金属糸ジオテキスタイルを測定した結果、5000 Volts以下で1.0mmのホールの検出には効果がないことが分かった。
【００７８】
当業者に理解されるように、上記の実施形態は、本発明の概念がどのように実施され得るかの単なる一例に過ぎない。また、詳細が異なるが、同じ発明の概念内にあり、同じ発明を表す他の実施形態も考えられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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