(57)【要約】【課題】繊維が備えた快適な装着感を有しながら、繊維が伸張しても導電層が断線し難い導電層付繊維シートを提供すること。【解決手段】撚糸１２からなる伸縮性を有する繊維シート１３と、前記繊維シート１３の表面に付着する導電性充填材を有する導電層１４とを備える導電層付繊維シート１について、前記繊維シート１３の表面に、前記繊維シート１３の表面に沿って当該繊維シート１３に固着し且つ前記撚糸１２内には含浸しない高分子固着層を形成する導電層付繊維シート１とした。【選択図】図３
2019181902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撚糸からなる伸縮性を有する繊維シートと、
前記繊維シートの表面に付着する導電性充填材を有する導電層とを備える導電層付繊維シートにおいて、
前記繊維シートの表面に、前記繊維シートの表面に沿って当該繊維シートに固着し且つ前記撚糸内には含浸しない高分子固着層を形成することを特徴とする導電層付繊維シート。
【請求項２】
前記高分子固着層は、前記導電層である請求項１記載の導電層付繊維シート。
【請求項３】
前記高分子固着層は、前記繊維シートと前記導電層との間に設けた下地層である請求項１記載の導電層付繊維シート。
【請求項４】
前記撚糸は、前記高分子固着層に対する撥水成分を有している請求項１〜請求項３何れか１項記載の導電層付繊維シート。
【請求項５】
前記撥水成分は前記撚糸の表面に有しているものである請求項４記載の導電層付繊維シート。
【請求項６】
粘着層をさらに有する請求項１〜請求項５何れか１項記載の導電層付繊維シート。
【請求項７】
請求項１〜請求項６何れか１項記載の導電層付繊維シートを有する電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電層を備えた繊維シートである導電層付繊維シートおよびこの導電層付繊維シートを有する電子デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、脈拍などの体の状態や動きを計測するためのセンサが搭載された衣服等の開発が盛んになってきており、伸縮性をもった衣類に導電回路を設ける技術が開発されている。こうした技術の一例として、国際公開２０１６／１１４３３９号（特許文献１）を挙げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１６／１１４３３９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
国際公開２０１６／１１４３３９号（特許文献１）には、導電性高分子や銀ペーストで配線を形成した衣服が記載されており、衣服が伸張した際に配線にクラックが入る問題を解決するために、伸び止めの役割を果たす層を設けた技術が記載されている。しかしながらこの技術では、伸びを抑制することで、衣類を伸張させるための応力が大きくなり、装着感が損なわれるだけでなく、センサとしての利用範囲が限定される不都合があった。加えてこの技術は、クラックが生じる伸張率を改善するものではなかった。
【０００５】
上記技術でも解決されないように、衣類などの布地は通気性がよく着用感が良好であるが、布地の表面には凹凸や空孔があり導電層の形成が困難であり、また導電層が形成されたとしても、布地の伸張時に導電層が断線し易いといった課題がある。しかしながら、この課題を解決するための好適な技術は得られていない。
【０００６】
そこで本発明は、繊維が備えた快適な装着感を有しながら、繊維が伸張しても導電層が断線し難い導電層付繊維シートを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明は以下のように構成される。即ち本発明は、撚糸からなる伸縮性を有する繊維シートと、前記繊維シートの表面に付着する導電性充填材を有する導電層とを備える導電層付繊維シートについて、前記繊維シートの表面に、前記繊維シートの表面に沿って当該繊維シートに固着し且つ前記撚糸内には含浸しない高分子固着層を形成することを特徴とする導電層付繊維シートを提供する。
【０００８】
本発明は、撚糸からなる伸縮性を有する繊維シートと、前記繊維シートの表面に付着する導電性充填材を有する導電層とを備える導電層付繊維シートについて、前記繊維シートの表面に、前記繊維シートの表面に沿って当該繊維シートに固着し且つ前記撚糸内には含浸しない高分子固着層を形成するものとして構成したため、繊維が伸張しても導電層が断線し難い導電層付繊維シートである。
【０００９】
衣類に用いられる繊維シートは、織物、編み物、不織布等様々な形態の繊維からなり、編み糸のループとして絡み合う糸の滑り変位や、繊維シート表面の凸部どうしの隙間が広がり凹凸の波形状が緩やかになることなどによって伸縮する。こうした繊維シートに導電層を形成する場合に、導電層を形成する樹脂成分が繊維の隙間にしみ込み固化すると繊維の柔軟性や伸縮性が大きく損なわれる。そうした一方で繊維シート表面の盛り上がった部分の上に橋を架けるように導電層が形成されると、そうした導電層は弱く、剥がれ易く、容易に破断する。こうした状態に対して、本発明では導電層あるいは下地層の樹脂成分が繊維シートの表面に沿った高分子固着層が形成され、この高分子固着層は、繊維シート表面の凸部だけでなく凹部にも入り込むことから高分子固着層と繊維シート表面の接触面積が増し両者の接着性が高まることで容易に剥がれたり切れたりしない層となる。加えて、この高分子固着層は撚糸内に含浸しないため、高分子固着層が繊維シートに対する過度な拘束をせず、また繊維自体の柔らかさを維持することができる。そのため、繊維が伸張しても導電層が断線し難く、繊維シートの快適さを損なわない導電層付繊維シートとすることができる。
【００１０】
前記導電層付繊維シートでは、前記高分子固着層が前記導電層であるものとして構成できる。前記高分子固着層が前記導電層であるものとしたため、繊維シート上に直接設けた導電層が高分子固着層を形成することができ、繊維が伸張しても導電層が断線し難い導電層付繊維シートとすることができる。
【００１１】
前記導電層付繊維シートでは、前記高分子固着層が前記繊維シートと前記導電層との間に設けた下地層であるものとして構成できる。前記高分子固着層が前記繊維シートと前記導電層との間に設けた下地層であるとしたため、下地層が伸長したときに緩衝層として働き局所的な伸長を緩和して、断線し難い導電層付繊維シートとすることができる。また、下地層は導電層よりも柔軟性を高めやすく、繊維シートの拘束力を弱めることで、導電層付繊維シートの柔軟性を損なわれ難くすることができる。
【００１２】
前記導電層付繊維シートは、前記撚糸に前記高分子固着層に対する撥水成分を有しているものとして構成できる。前記撚糸に前記高分子固着層に対する撥水成分を有しているため、前記高分子固着層の撚糸内への浸透を抑制することができる。そのため、繊維シート表面にとどまる導電層や下地層の樹脂成分を増やしこうした樹脂成分を含む層を繊維シートの表面に平坦に設けることができ、繊維シートの伸張に対する導電層の切れ難さを高めることができる。なお、高分子固着層に対する撥水成分とは高分子固着層と親和性が低く浸透を防ぐ成分の意味である。
【００１３】
前記導電層付繊維シートは、前記撥水成分が前記撚糸の表面に有しているものとすることができる。前記撥水成分は前記撚糸の表面に有しているものとしたため、撚糸の表面に前記撥水成分を簡単に設けることができる。また、撚糸の表面に撥水成分を有すれば撚糸の内部に高分子固着層が浸透することを抑えることができるので、撥水成分の量が少なくても効果的である。
【００１４】
前記導電層付繊維シートは、前記撥水成分がフッ素成分であるものとして構成できる。前記撥水成分がフッ素成分であるため、フッ素成分に対する撥水性のある材料を高分子固着層となる導電層や下地層に設ければ、導電層や下地層の撚糸への浸透を防止することができる。また、フッ素成分はシリコーンを主成分とする高分子固着層に対する撥水性を有するため、シリコーンを主成分として含む導電層や下地層の撚糸内へのしみ込みを効果的に抑えることができる。
【００１５】
本発明はまた、粘着層をさらに有する導電層付繊維シートとして構成できる。粘着層をさらに有することとしたため、粘着層の部分を用いて身体やその他の部位への接着性を高めた導電層付繊維シートとすることができる。
【００１６】
本発明はさらに、前記何れかの導電層付繊維シートを有する電子デバイスとして構成できる。本発明を記載何れかの導電層付繊維シートを有する電子デバイスとして構成したため、繊維が備えた快適な装着感を有しながら、繊維が伸張しても導電層が断線し難く、信頼性の高い電子デバイスである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の導電層付繊維シートによれば、繊維が備えた快適な装着感を有しながら、繊維が伸張しても導電層が断線し難い。また、本発明の電子デバイスによれば、繊維が備えた快適な装着感を有し、繊維が伸張しても導電層が断線し難く、信頼性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】繊維シートに高分子固着層を形成する導電層を繊維シートに塗布する過程を説明する模式断面図である。
【図２】導電層が繊維シートにしみ込んだ状態を説明する従来の導電層付繊維シートの模式断面図である。
【図３】導電層が繊維シートの撚糸内にはしみ込まない状態を説明する本発明の導電層付繊維シートの模式断面図である。
【図４】本発明の導電層付繊維シートの別の実施形態を示す模式断面図である。
【図５】本発明の導電層付繊維シートのまた別の実施形態を示す模式断面図である。
【図６】本発明の導電層付繊維シートのさらに別の実施形態を示す模式断面図である。
【図７】繊維シートに対する下地層のしみ込み程度を説明する模式図である。
【図８】試料１の断面写真図である。
【図９】図８の断面写真図に撚糸の外枠と下地層のしみ込み程度を書き加えた写真図である。
【図１０】試料５の断面写真図である。
【図１１】図１０の断面写真図に撚糸の外枠と下地層のしみ込み程度を書き加えた写真図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の導電層付繊維シートについてその実施形態に基づいて説明する。本発明の導電層付繊維シートは、繊維シートに導電層を有するものである。この導電層付繊維シートを構成する各部位について説明する。
【００２０】
＜繊維シート＞
【００２１】
繊維シートは、織物や編物、不織布等の布帛（布）であり、撚糸からなる繊維をシート状に構成したものである。また、撚糸は、複数の単糸で撚られたものである。繊維シートに用いる繊維の種類は限定されず、一般的な天然繊維や合成繊維を用いることができ、また、ガラス繊維のような無機繊維を用いることができる。身体に身につけることから、絶縁性があり、しなやかな性質を持つ綿、ウール、レーヨン、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、ポリウレタン繊維、アクリル繊維等が好ましい。
【００２２】
シートを構成する撚糸の直径は、０．０１〜１．０ｍｍ程度が好ましい。ニットの場合には１．０ｍｍよりも太ければ生じる編み目の空隙が大きくなり導電層を形成し難くなる。また、０．０１ｍｍよりも細くても良いが、ニットの場合は編み目の空隙が小さくなりニットとしての特徴が得られ難い。
【００２３】
＜導電層＞
【００２４】
導電層は、少なくとも導電性物質を含むことで導電性を有し、前記繊維シート上に形成される部位である。導電層の一態様としては、導電性を発現させる導電性充填材と導電性充填材を保持する高分子マトリクスとを主成分とするものとすることができる。高分子マトリクスが伸張性を有するものであれば、後述の下地層を設けずに繊維シート上に直接導電層を設けることもできる。また、導電層は伸張によって抵抗値変化を起こすものとすることができる。
【００２５】
伸張性を備えた高分子マトリクスとしては、架橋ゴムや熱可塑性エラストマが挙げられる。シリコーンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、１，２−ポリブタジエン、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、エチレン−プロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム等の架橋ゴムや、スチレン系熱可塑性エラストマ、オレフィン系熱可塑性エラストマ、エステル系熱可塑性エラストマ、ウレタン系熱可塑性エラストマ、アミド系熱可塑性エラストマ、塩化ビニル系熱可塑性エラストマ、フッ素系熱可塑性エラストマなどの熱可塑性エラストマが例示できる。これらの材質の中でも、シリコーンゴムは極めて柔軟な導電層を形成することができ、比較的耐候性が高いため好適である。
【００２６】
高分子マトリクスの硬さは、ＪＩＳ  Ｋ６２５３で規定されるＡ硬度で５〜８０の範囲が好ましい。Ａ５未満では、柔軟すぎるため耐久性の点で懸念が生じる。一方、Ａ８０を越えると硬くなり伸張し難くなる。なお、人に対するやさしい触感が求められる場合には、この範囲内でも柔軟な素材を用いることがより好ましい。
【００２７】
導電性充填材としては、カーボンや金属等の導電性粉末を用いることできるが、電力や信号を伝える配線とする場合には、低抵抗の金属粉末を用いることが好ましい。また、金属粉末の中でも、ある程度の耐候性と極めて低い抵抗値を有する銀粉末が特に好適である。導電性充填材の形状は特に限定されないが、繊維状のものは比較的少ない充填量で低抵抗にすることができる。また、フレーク状粉末の導電性充填材は比較的少ない充填量で低抵抗にすることができるとともに、伸縮したときの抵抗率変化が小さくなる。
【００２８】
こうした導電性充填材は、導電層中で１５〜５０体積％を占めるように配合することが好ましい。１５体積％未満では、抵抗値が高くなりすぎるおそれがあり、５０体積％を超えると、導電性充填材を保持する高分子マトリクスの割合が少なくなりすぎ、伸張したときに導電層に亀裂等が生じて断線するおそれが高まる。
【００２９】
一方、伸縮による抵抗値変化の大きな導電層の形成を欲する場合には、カーボン粉末を用いることが好ましい。伸縮による抵抗値変化の大きな導電層の一例としては、シリコーン１００質量部に対して、ケッチェンブラックを３．８〜１５質量部（導電層中で３．６〜２３体積％）、黒鉛を０〜４５質量部（導電層中で０〜４８体積％）含む導電性樹脂からなる導電層が好ましい一形態である。ケッチェンブラックの添加量が３．８質量部よりも少ないと所望の導電性や耐久性が得られ難い。また１５質量部を超えるとシリコーンとの混合組成物の粘度が高くなり、また導電層を伸張したときにクラックが生じ易くなる。また、黒鉛の添加量が３０質量部よりも少ないと導電層の伸張に伴う適度な抵抗変化率が得られ難い。また４５質量部を超えるとシリコーンとの混合組成物の粘度が高くなり、また導電層の伸張に対する耐久性が悪くなる。
【００３０】
導電層は、液状の導電性ペーストから印刷形成することが好ましい。この導電性ペーストには、前記高分子マトリクスとなるバインダーと導電性充填材とを含む液状組成物を挙げることができる。液状組成物の具体例としては、前述の導電性粉末を、硬化可能な液状樹脂であるアルケニル基含有ポリオルガノシロキサンとハイドロジェンオルガノポリシロキサンの組合せや、ポリウレタンポリオールとイソシアネートの組合せたもの、各種ゴムやエラストマを溶剤に溶かしたものに分散したものとすることができる。また、導電性ペーストには溶剤を含むことができる。溶剤を用いることで黒鉛やケッチェンブラックの分散性、基材表面への塗布性、そして粘度を調整することができる。
【００３１】
導電性ペーストを形成するには、微粒子導電性粉末、繊維状導電性粉末、鱗片状導電性粉末のうち少なくとも１種の導電性粉末を含むことが好ましい。その理由は、これらのいずれか１種を含むことで、所定の導電性ペーストのチキソ比を３〜３０に調整することができ、しかも固化後には所定の抵抗値範囲の導電層が得られるためである。特に、チキソ比をこの範囲にすることで、導電性ペーストが必要以上に繊維シートに浸み込むことを抑制できるため、高品位なパターニングが可能となる。なお、チキソ比は、粘度計の回転速度１０ｒｐｍにおける測定値μ１０ｒｐｍと、回転速度１００ｒｐｍにおける測定値μ１００ｒｐｍの比（μ１０ｒｐｍ／μ１００ｒｐｍ）である。
【００３２】
導電性ペーストの粘度は、粘度計（ＢＲＯＯＫＦＩＥＬＤ回転粘度計ＤＶ−Ｅ）でスピンドルＳＣ４−１４の回転子を用い、回転速度１０ｒｐｍで測定した２５℃における粘度が、１〜３００Ｐａ・ｓであることが好ましい。１Ｐａ・ｓよりも低いと、所望の層厚に形成することが困難になり、３００Ｐａ・ｓよりも大きいと、印刷形成が困難になる。
【００３３】
導電性ペーストまたは導電層には、生産性、耐候性、耐熱性など種々の性質を高める目的で種々の添加材を含むことができる。そうした添加材を例示すれば、可塑剤、補強材、着色剤、耐熱向上剤、難燃剤、触媒、硬化遅延剤、劣化防止剤など、種々の機能性向上剤が挙げられる。
【００３４】
導電層の別の態様として、導電層の伸張性が十分でない場合は後述の下地層を設けることが好ましい。下地層は、上記導電層と繊維シートの間に介在し、繊維シートの伸びをそのまま導電層に伝えないように抑制する層であり、下地層が繊維シートの伸張を緩和して導電層の伸びを抑えることができる。
【００３５】
導電層であっても、下地層であっても、それらの層が繊維シートの表面に沿って形成されるように構成され、さらにはこの層は撚糸内には含浸しないように構成される。換言すれば、繊維シートの表面に対してこうした接触をなす高分子固着層（繊維シートに固着した樹脂成分；高分子固着部）を形成するものであれば、その層は導電層であっても下地層であっても良い。この導電層と下地層の区別は、導電層と繊維シートの間に導電層とは樹脂成分が異なる別層が形成されれば導電層とは異なる下地層が形成されていると言うことができるが、両者を厳密に区別する必要はなく、導電性成分が表面側に多く存在して繊維シート側に少なく存在し、反対に樹脂成分が表面側に多く存在して繊維シート側に少なく存在するような濃度勾配を有する場合や、同種類の導電性成分と樹脂成分を含むが成分比が異なる層が２層に分かれる場合もあり得る。後者の２層に分けられる場合には、繊維シート側の層が下地層で表面側の層が導電層であるとしても良いが、２層をまとめて導電層と考えることも可能である。
【００３６】
図１〜図３には、繊維シート上に導電層を設ける際に、繊維シートの表面に沿って当該繊維シートに固着し且つ前記撚糸内に含浸しない高分子固着層を形成する様子を、導電層が撚糸内にしみ込む従来のタイプと比較して説明するための模式図を示す。図１には、単糸１１が寄り集まった撚糸１２からなる繊維シート１３の最表面（断面）に導電層１４が塗布される様子を示す。従来のタイプでは、図２で示すように、導電層１４が撚糸１２どうしの間に入り込むだけでなく、図２の部分拡大図で示すように、撚糸１２内に入り込む。一方、本発明では図３で示すように、導電層１４が撚糸１２どうしの間に入り込むが、図３の部分拡大図で示すように、撚糸１２の内部にまでは入り込まず、単糸１１間の空洞Ｖはそのままである。
【００３７】
本発明では、導電層１４が撚糸１２内にまではしみ込まないことから、図３で示すように、導電層１４は繊維シート１３の表面に多くとどまり、導電層１４の表面は平滑な表面となる。一方で従来タイプでは、図２で示すように、導電層１４が撚糸１２内にまでしみ込むことから、導電層１４は繊維シート１３の表面にとどまることができず、導電層１４の表面は平滑性が損なわれる。即ち、本発明では、繊維シートの表面に沿って当該繊維シートに固着し且つ前記撚糸内には含浸しない高分子固着層が形成される。換言すれば、繊維シート表面の凹凸に沿って高分子固着層を形成するので、繊維シートの凹部にも導電層や下地層が入り込む。繊維シート表面の凸部に橋を架けるように導電層が形成されるのではなく、凹部にも入り込むことで繊維シートと導電層の接触面積が増え、繊維シート上での導電層の接着性が高まる。したがって、繊維シート表面の凸部に橋を架けるように導電層が形成され、繊維シートの伸張によって導電層が切れ易い状態となる場合とは異なる。
【００３８】
また、高分子固着層が撚糸内に含浸しない。換言すれば、撚糸の内部への導電層の浸透が抑制されている。撚糸の内部にまで導電層が入り込むと、導電層によって撚糸が拘束されてしまい、繊維が硬くなるとともに繊維シートの表面にとどまる樹脂成分が少なくなってしまう。そして、繊維シートの表面にとどまる樹脂成分が少なくなれば負荷に対して切れ易くなる。本発明では過剰な繊維へのしみ込みを防止することで、繊維シート表面に樹脂成分をとどめ、それにより導電層が薄く切れ易くなる部分を少なくしている。例えば、導電層が撚糸の表層に含浸していても、撚糸の芯の部分（撚糸の内部）まで含浸していなければ、繊維シート自体の柔らかさを概ね維持することができ、繊維シートを伸張しても導電層が断線し難くすることができる。なお、図１〜図３では繊維シート上に導電層を直接設ける場合について説明したが、導電層ではなく下地層を繊維シート上に直接設ける場合も同様である。
【００３９】
高分子固着層を繊維シートの撚糸内に含浸しないようにするためには、撚糸に高分子固着層に対する撥水成分を有するように構成することが好ましい。撥水成分を有することで高分子固着層がはじかれ撚糸の内部にまで高分子固着層が浸透することを抑えることができるからである。通常、撥水という用語は水をはじくことを意味するが、ここでは高分子固着層となる材質のものに対する撥油を意味し、高分子固着層となる材質のものとの親和性が低く浸透を防ぐ効果があることを意味している。
【００４０】
そして、高分子固着層に対する撥水成分としているのは、高分子固着層の性質により、それをはじく成分も異なることを意味している。例えば、高分子固着層がシリコーン系の成分からなるものであれば、撚糸側の成分がシリコーン系では高分子固着層をはじく撥水成分にはならず、例えば、ポリテトラフルオロエチレンやテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、フッ素変性シリコーンやフッ素変性ポリウレタン等のフッ素含有成分であることが好ましい。一方、高分子固着層がシリコーン系以外の成分、例えばウレタン系の成分からなるものであれば、撚糸側の成分がシリコーン系の成分であっても、ウレタン系の成分をはじく撥水成分になり得る。こうした撥水成分を撚糸に与えるには、市販の撥水スプレーを繊維シート表面に吹き付ける方法や、撥水成分を含む溶液中に撚糸を浸漬する方法が挙げられる。
【００４１】
導電層の幅は、必要に応じて適切な大きさに形成できるが、０．１ｍｍ以上であることが好ましい。０．１ｍｍ未満であると、導電層の幅が細すぎ、所望の導電性が得られにくいだけでなく、破断する可能性が高まるからである。導電層の幅の上限は制限されない。
【００４２】
導電層は、繊維シートの表面のみに設ける場合に限らず、その繊維シートの表面とともに裏面にも設ける態様を採ることができる。そして、例えば生地の一方面に設けた導電層に対して、生地の他方面に設ける導電層を平面視で垂直に交差する方向に設けると、単一方向だけではない平面内の変位を検出するセンサとすることができる。即ち、この表裏両面に設けた導電層の抵抗値変化の比から、伸びの方向まで検出することができる。
【００４３】
導電層付繊維シートの表面には必要に応じて種々の機能層を積層することも可能である。例えば図４で示す導電層付繊維シート２では、導電層１４を設けた側の繊維シート１３の表面に、導電層１４とその周囲の繊維シート１３表面を覆うような保護層１５を設けることができる。保護層１５は透明な可撓性のある樹脂材で形成することが好ましく、導電層１４表面を保護し、導電層１４の繊維シート１３への固着をより確実にすることができる。
【００４４】
また、図５や図６で示すように、導電層付繊維シートの表裏少なくとも何れかの面に粘着層１６を設けることができる。図５で示す導電層付繊維シート３は、粘着層１６ａを、導電層１４を設けた側の表面に形成している。粘着層１６ａが保護層１５を兼ねることができ、粘着層１６ａ側を皮膚に付着させるように用いることで、導電層１４を繊維シート１３の表面から見えなくすることができる。そのため、繊維シート１３の装飾性を損なわず、導電層付繊維シート２を利用することができる。また、粘着層１６ａを介して身体と導電層１４とを密に接触させるため、身体の曲げ等による体表面の伸張と導電層の伸びのズレを少なくして、正確なセンシングを可能にすることができる。加えて、粘着層１６ａによって汗の浸透を抑制することができる。そのため、粘着層１６ａがない場合と比較して、導電層１４近傍の水分量の変化を少なくすることができ、汗によるセンサ感度の変化を小さなものとすることができる。
【００４５】
また、図６で示す導電層付繊維シート４は、粘着層１６ｂを、導電層１４を設けた側とは反対の表面に形成している。粘着層１６ｂ側を皮膚に付着させるように用いることで、身体から見て導電層１４を繊維シート１３の外側に出すことができ、導電部１４がヒトから生じる汗の影響を受け難くすることができる。また、身体との擦れによる導電層１４の劣化を防止でき、更には身体との接触によるノイズの混入を防止し、より正確な抵抗値変化を検出し易くすることができる。
【００４６】
粘着層１６（１６ａ，１６ｂ）には、絆創膏やシップに用いる材質と同様の材質を用いることができ、アクリル系の粘着剤や高分子ゲルなどを利用することができる。このように粘着層１６を設けることで、導電層付繊維シート３，４を皮膚に付着させて、身体への密着性を高める用途に好適に利用することができる。
【００４７】
＜導電層付繊維シートの製造方法＞
【００４８】
導電層付繊維シートを製造するには、繊維シートを準備し、その繊維シート上に導電層となる導電性ペースト等を印刷等の方法で塗布する。そして、塗布した導電性ペーストを硬化させる。下地層を設ける場合は、導電層を塗布する前に下地層を印刷等の方法で形成し、その上に導電層を形成するようにする。保護層や粘着層等の機能層を設けるには、さらにこれらの機能層となる成分を印刷等の方法で形成する。所望の繊維シート表面にこれらの機能層となる原料組成物を塗布、硬化させることで導電層付繊維シートが得られる。
【００４９】
＜導電層付繊維シートの利用＞
【００５０】
コンプレッションウェアやタイツ、サポータなどの体に密着する衣類：  導電層付繊維シートは、コンプレッションウェアやタイツ、サポータなどの体に密着する衣類の一部として利用することができる。こうした衣類において、人体の肘関節や膝関節の伸ばされる側の表面に手足の長さ方向に沿って導電層を配置することで関節の動きに伴って抵抗値が変化するウェアラブルセンサを構成することができる。衣類として構成したウェアラブルセンサを用いれば、例えばスポーツ時の体の動きをモニタすることができる。また、逆に関節の動きをモニタリングして所定時間動きがない場合に通知することでエコノミークラス症候群の予防などに用いることもできる。そのほか、グローブやソックスに利用して、手や足の関節の動きを検知できれば、ＶＲシステムやゲーム機の入力インターフェイスとして利用することができる。また、スポーツ時の体の動きをモニタするセンサとして有用である。
【００５１】
導電層付繊維シートをウェアラブルセンサとして利用する場合に、導電層の両端に配線を接続し、その配線を制御モジュールに接続することができる。制御モジュールは電池や無線通信部、制御部を有し、導電層の伸縮によって変化する抵抗値変化を検知して別途備えるウェアラブルウオッチなどのウェアラブル操作端末やパーソナルコンピュータ等にその信号を送信するものである。コンパクトな制御モジュールや配線を繊維シートに組み付けて用いることができる。
【実施例】
【００５２】
以下に説明する試料１〜５の導電層付繊維シートの試験片を作製し、これを伸張したときの電気抵抗変化や引っ張り荷重等を測定し、また導電層の表面状態の観察等を行った。以下、各試料の内容と試験方法について説明する。
【００５３】
＜試料の作製＞
【００５４】
繊維シートとして伸縮可能なキネシオロジーテープ（「ダイワカンキネシオロジーテープ（商品名）」大和漢社製）を準備した。キネシオロジーテープは縦糸と緯糸からなる織物であるが、伸縮方向の糸はらせん構造に撚ってあり伸縮可能となっている。この製品は、伸縮方向に最大７０％（伸長率１７０％）伸ばすことが可能である。導電層用塗布液としては、付加反応型液状シリコーン（粘度１００Ｐａ・ｓ、硬度後の硬さＡ２５）１００質量部に対して、ケッチェンブラック（粒径４０ｎｍ）１５質量部を混合し、２５℃における粘度１００Ｐａ・ｓ（回転速度１０ｒｐｍ）、チキソ比２９となる導電ペーストを準備した。下地層用塗布液としては、付加反応硬化型液状シリコーン（２５℃における粘度１００Ｐａ・ｓ（回転速度１０ｒｐｍ）、硬度後の硬さＡ２５）を準備した。下地層をはじく層（撥水層）の形成には、市販のフッ素系撥水スプレーの２種（「防水スプレー  Ｌ−０１５Ｆ」ルック社製及び「スコッチガード  はっ水・防汚スプレー  衣類・布製品用  ＳＧ−Ｐ３４５ｉ」スリーエムジャパン社製）と、市販のシリコーン系撥水スプレーの２種（「シマノウェア撥水コートスプレー  ＳＰ−００６Ｂ」シマノ社製及び「ＡＸ−３１はっ水スプレー」アックス社製の合計４種を準備した。
【００５５】
上記キネシオロジーテープの表面に上記撥水スプレーを１枚あたり約１〜２ｍＬ程度噴射して塗布し、１２０℃で３０分乾燥した。その後、撥水スプレーを塗布した表面に、厚み１００μｍのメタル版を用いて下地層を印刷し乾燥した後、下地層と同様にしてその下地層の上に導電ペーストを印刷し乾燥して導電層付繊維シートを得た。塗布した撥水スプレーの相違により試料１〜試料４の導電層付繊維シートとした。また比較のため、撥水スプレーを塗布しない未処理のものを試料５とした。
【００５６】
なお各試料は、抵抗値測定用として、５０×２５ｍｍに切り出したキネシオロジーテープに２５ｍｍ×２ｍｍの下地層、２５ｍｍ×１ｍｍの導電層を形成した試験片と、引っ張り荷重測定用として、下地層、導電層ともに２５ｍｍ×３ｍｍの大きさに変更した試験片を作製した。また、試料断面を顕微鏡で観察するため、着色した下地層を用いた境界部段差観察試験用試験片を作製した。こうして作製した各試料について以下に説明する試験の結果をまとめて表１に示す。
【００５７】
【表１】
2019181902.tif 000003
【００５８】
上記表中、「表面処理剤」欄の「フッ素変性ポリウレタン樹脂Ａ」はルック社製のフッ素系撥水スプレー品を、「フッ素変性ポリウレタン樹脂Ｂ」は３Ｍ社製のフッ素系撥水スプレー品を、「シリコーン系樹脂Ａ」はシマノ社製のシリコーン系撥水スプレー品を、「シリコーン系樹脂Ｂ」はアックス社製のシリコーン系撥水スプレー品を、それぞれ示す。
【００５９】
＜各種試験＞
【００６０】
伸張に伴う電気抵抗試験：  抵抗値測定用として準備した各試料の導電層の電気抵抗をデジタルマルチメータ（横河電機社製「７３１０１」）で測定した。電気抵抗の測定は、各試料について自然長におけるときと、導電層付繊維シートを７０％伸張した後に開放して初期長さに戻ったときの２種類について行った。そして、抵抗の上昇率を求めた。この抵抗の上昇率は、導電層付繊維シートの自然長での抵抗値（初期抵抗値）を１００％としたときに、７０％伸張後に初期長さに戻ったときの抵抗値（伸長後抵抗値）を百分率（％）で示したものであり、表１の「抵抗値上昇（％）」欄に記載した。
【００６１】
耐久性試験：  上記各試料の導電層付繊維シートを７０％伸張したときに、各試料の表面状態を観察し、導電層に見られるクラックの有無を観察した。そして、導電層表面にクラックが見られなかったものを「無」、導電層表面にクラックが見られたものを「有」と評価し、表１の「クラックの有無」欄に記載した。
【００６２】
引っ張り荷重試験：  引っ張り荷重測定用として準備した各試料の引っ張り荷重を測定した。各試料の長手方向の両端部の端から２ｍｍ以内の箇所をクランプで挟み、初期の長さの１４０％の長さまで引っ張り速度５０ｍｍ／分で伸長したときの引っ張り荷重（Ｎ）を測定した。その結果を表１に示す。なお、下地層や導電層を形成しない繊維シートのみの１４０％伸張時の引っ張り荷重は０．１５Ｎであった。
【００６３】
導電層の表面粗さ観察：  前記各試料の導電層表面の表面状態を、共焦点レーザー顕微鏡（「ＶＫＸ−１５０」キーエンス社製）を用いて倍率１０倍で観察し、表面粗さ（Ｓａ）を測定した。この結果を表１に示す。
【００６４】
境界部段差観察１：  前記各試料について、上記共焦点レーザー顕微鏡を用いて繊維シートに対する下地層のしみ込み程度、即ち、「下地層表面の高さＳ２−繊維シート表面の高さＳ１」を算出し、その結果を「布地に対する下地層の高さ」として表１に示す。図７の模式図を用いて詳しく説明すると、図７（ａ）で示すように、繊維シート１３表面の高さＳ１に対して下地層１５表面の高さＳ２が高い位置にある場合はＳ２−Ｓ１の値が正（プラス）になる。図７（ｂ）で示す下地層表面の高さＳ２と繊維シート表面の高さＳ１が等しい場合はその差が０となり、図７（ｃ）で示すように、繊維シート１３表面の高さＳ１に対して下地層１５表面の高さＳ２が低い位置にある場合はＳ２−Ｓ１の値が負（マイナス）になる。
【００６５】
境界部段差観察２：  前記各試料について、縦に切断した際の断面をデジタルマイクロスコープ（「ＶＨＸ−９００」キーエンス社製）を用いて倍率２００で観察した。図８、図９には試料１の切断断面写真を、図１０、図１１には試料５の切断断面写真をそれぞれ示す。
【００６６】
繊維シート表面の成分分析試験：  上記キネシオロジーテープに上記撥水スプレーを塗布した表面の撥水成分の量の目安として、表層に含まれるフッ素の含有量について、走査型電子顕微鏡（「ＳＵ３５００」日立ハイテクノロジーズ社製）、エネルギー分散型Ｘ線分析装置（「ＥＭＡＸ  Ｘ−ＭａＸＮ２０」（ＳＥＭ−ＥＤＸ）堀場製作所社製）を用いて、加速電圧５ｋＶ、エミッション電流７０μＡ、ワーキングディスタンス１０ｍｍ、対物可動しぼり３、測定時間６０ｓｅｃ、倍率１０００倍の条件で、分析領域１００μｍ×１３３μｍの範囲を分析した。測定されたフッ素濃度について表１の「表面のフッ素濃度」欄に示す。なお、表１において、０．５％未満のフッ素が検出された場合はノイズとして表１には「−」で示した。
【００６７】
下地層と繊維シートの接着性試験：  前記電気抵抗試験で、各試料の導電層付繊維シートを７０％伸張した後に解放して初期長さに戻す伸縮を１００回繰り返した。そして、下地層の剥離を観察した。その結果を表１に示す。下地層の剥離が見られず、爪やスパチュラの角で、ピーリングを試みても剥離できなかったものを「○」とした。
【００６８】
＜考  察＞
【００６９】
フッ素系処理を施した２種の試料１及び試料２では、７０％伸張後の抵抗上昇率が、未処理の試料５や、シリコーン系撥水スプレー処理を施した２種の試料３及び試料４と比較して半分程度であった。また、フッ素系処理を施した２種の試料１及び試料２では、導電層表面が平滑であり、下地層と繊維シート表面の段差は、フッ素系処理を施した試料１で１０５μｍであるのに対し、フッ素系処理を施した以外の試料３及び試料５では段差がマイナスであった。これらのことから、フッ素系処理を施した試料１では、下地層の繊維シートへのしみ込みを抑制でき、導電層を平滑に設けることができていることがわかり、これにより、導電層付繊維シートの伸張に基づく抵抗値の上昇を抑えることができていると考えられる。そして、電気抵抗の上昇を抑えられる試料１や試料２では、下地層は強固に繊維シートに接着していることもわかった。また、試料１及び試料２は下地層のしみ込みが抑制されることから繊維シートとの接着性が懸念されたが、接着性試験結果から、下地層のしみ込みがある他の試料３〜５と同様に繊維シートに対する充分な密着力を有していることも確認できた。
【００７０】
顕微鏡断面写真からも上述の様子がわかる。図８で示す試料１の断面からは、図９で撚糸に対する下地層のしみ込み程度を追記して示したように、撚糸の内部に下地層が浸透していないこと、及び繊維シート表面の凹部に下地層が浸透し、撚糸の表面に沿って下地層が設けられていることがわかる。一方、図１０で示す試料５の断面からは、図１１で撚糸に対する下地層のしみ込み程度を追記して示したように、撚糸の内部にまで下地層が浸透している様子がわかる。より具体的には、図９中に示す円は撚糸の外枠（撚糸の断面）を示しており、その円の内側に示す曲線は撚糸に対する下地層のしみ込み部分を示している。このように試料１では、下地層のしみ込みは撚糸の芯にまでは及んでいないことが分かる。これに対して、図１１では、円で示す撚糸の外枠に対して、下地層のしみ込み程度を示す円の内側に示す線が円の下方にまで及び、下地層のしみ込み程度が撚糸の芯にまで及んでいることがわかる。図１１において円の内側にある扇形状の部分が、下地層の非しみ込み部分である。なお、図８では撚糸が上下に交互になっており、図１０では撚糸が横並びになっているが、繊維シートのカット部分の相違に起因するもので、撚糸への浸透の様子を説明するのに妨げとなるものではない。
【００７１】
上記実施形態は本発明の例示であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、実施形態の変更または公知技術の付加や、組合せ等を行い得るものであり、それらの技術もまた本発明の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７２】
１，２，３，４  導電層付繊維シート
１１  単糸
１２  撚糸
１３  繊維シート
１４  導電層
１５  保護層
１６ａ，１６ｂ，１６  粘着層
Ｖ  空洞
Ｄ  段差
Ｓ１  繊維シート表面の平均高さ
Ｓ２  下地層表面の高さ
【図１】
2019181902.tif 000004
【図２】
2019181902.tif 000005
【図３】
2019181902.tif 000006
【図４】
2019181902.tif 000007
【図５】
2019181902.tif 000008
【図６】
2019181902.tif 000009
【図７】
2019181902.tif 000010
【図８】
2019181902.tif 000011
【図９】
2019181902.tif 000012
【図１０】
2019181902.tif 000013
【図１１】
2019181902.tif 000014