(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
布帛上に導電性材料からなる厚さ１０〜１００μｍの導電パターンが形成された導電性布帛であって、前記導電パターン表面の算術平均粗さＲａが５．０〜２０．０μｍであり、前記導電パターンの表面に、合成樹脂からなる保護層が積層されていることを特徴とする、導電性布帛。
【請求項２】
前記導電性材料が銀粒子、銀／塩化銀粒子、カーボン粒子から選ばれる一以上の導電性粒子とポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂から選ばれる一以上のバインダー樹脂とを含む導電性樹脂組成物であることを特徴とする、請求項１に記載の導電性布帛。
【請求項３】
前記保護層を形成する前記合成樹脂がポリウレタン樹脂またはフェノキシ樹脂であることを特徴とする、請求項１に記載の導電性布帛。
【請求項４】
離型性基材の一方の表面に導電性材料により厚さ１０〜１００μｍの導電パターンを形成する工程、前記導電パターン上に接着層を積層する工程、前記接着層側を布帛に重ねて導電パターンを布帛の表面に転写する工程、前記導電パターンの表面に合成樹脂からなる保護層を積層する工程をこの順に含み、布帛上に転写された前記導電パターン表面の算術平均粗さＲａが５．０〜２０．０μｍであることを特徴とする、導電性布帛の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非導電性の繊維からなる布帛上に導電性材料によるパターン（回路）等を形成した導電性を有する布帛に関する。詳しくは、本発明は布帛本来の柔軟性を損なうことなく十分な導電性を備え、布帛の伸びに対して導電性低下の少ない導電性布帛に関する。
【背景技術】
【０００２】
導電性を有する布帛は、電子部品やセンサー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。本発明の導電性を有する布帛を用いたウェアラブルデバイスを装着することで、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。
【０００３】
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。
【０００４】
しかしながら、導電性を有する糸を織り込んだり編み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る。加えて、布帛の伸びに対して導電性パターンの追従性が低いために破断が起き、導電性が低下するという問題もある。
【０００５】
これまでに、装飾目的等で布帛に接着剤等を介して薄い金属層を形成させる方法が提案されている（特許文献３、４）。また、布帛上にインクジェットプリント方式で電子回路等を形成してなる電子衣料が提案されている（特許文献５）。しかしながら、これらの方法では布帛の伸びに対して耐久性のある導電性布帛を得ることはできていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−０１９０６４号公報
【特許文献２】特開２０１４−１５１０１８号公報
【特許文献３】特開平０７−２１６７６５号公報
【特許文献４】特開２００３−０７３９８２号公報
【特許文献５】特開２００５−１４６４９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、布帛本来の柔軟性を損なうことなく十分な導電性を備え、布帛の伸びに対する追従性と耐久性に優れた導電性布帛を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、鋭意検討した結果、布帛上に形成された導電性材料による導電パターンの表面が、微細な凹凸構造を有している導電性布帛において、上記課題を解決しうることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち本発明は、布帛上に導電性材料からなる厚さ１０〜１００μｍの導電パターンが形成された導電性布帛であって、前記導電パターンの表面の算術平均粗さＲａが５．０〜２０．０μｍであり、前記導電パターンの表面に、合成樹脂からなる保護層が積層されていることを特徴とする、導電性布帛である。
【００１０】
前記導電性材料が銀粒子、銀／塩化銀粒子、カーボン粒子の中から選ばれる一以上の導電性粒子とポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂から選ばれる一以上のバインダー樹脂とを含む導電性樹脂組成物であることが好ましい。前記保護層を形成する前記合成樹脂がポリウレタン樹脂、フェノキシ樹脂であることが好ましい。
【００１１】
本発明は、離型性基材の一方の表面に導電性材料により厚さ１０〜１００μｍの導電パターンを形成する工程、前記導電パターン上に接着層を積層する工程、前記接着層側を布帛に重ねて導電パターンを布帛の表面に転写する工程、前記導電パターンの表面に合成樹脂からなる保護層を積層する工程をこの順に含み、布帛上に転写された前記導電パターン表面の算術平均粗さＲａが５．０〜２０．０μｍであることを特徴とする、導電性布帛の製造方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明においては、布帛の柔軟性を損なわず、布帛の伸びに対する耐久性の高い導電性布帛を得ることができる。すなわち、布帛が繰り返し伸縮された場合でも抵抗値の変化率が小さい導電性布帛を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の導電性布帛における導電パターン表面の一例を示す拡大写真である。
【図２】本発明の導電性布帛を製造する方法の一例を示す工程図である。
【符号の説明】
【００１４】
１：離型性基材
２：保護層
３：導電パターン
４：接着層
５：布帛
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１に、本発明の導電性布帛に形成された導電パターンの表面を、電子顕微鏡によって撮影した写真を示す。図１によれば、本発明の導電性布帛においては、導電パターンの表面に微細な凹凸構造が形成されている。
【００１６】
（１）布帛
本発明に用いられる布帛としては、例えば、織物、編物、不織布などの繊維布帛を挙げることができる。また、繊維素材としては、例えば、綿、麻、羊毛、絹等の天然繊維、レーヨン、キュプラ等の再生繊維、アセテート、トリアセテート等の半合成繊維、ポリアミド（ナイロン６、ナイロン６６等）、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート等）、ポリウレタン、ポリアクリル等の合成繊維などを挙げることができ、これらが２種以上組み合わされていてもよい。
【００１７】
繊維布帛には、必要に応じて染色、帯電防止加工、難燃加工、カレンダー加工などが施されていてもよい。布帛の厚みは特に限定されないが、０．０３〜５ｍｍ程度であることが好ましい。
【００１８】
（２）導電性材料
本発明における導電パターンを形成する導電性材料は、銀粒子、銀／塩化銀粒子、カーボン粒子などの導電性粒子と、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂などのバインダー樹脂とを含む導電性樹脂組成物であることが好ましい。他にＰＥＤＯＴ／  ＰＳＳ等の導電性高分子材料を用いてもよい。なかでも布帛に適用可能な程度の比較的低い加工温度で良好な導電性を得られるという理由で銀粒子またはカーボン粒子を含む導電性樹脂組成物を用いることが好ましい。また、生体信号測定においては、電極インピーダンスを下げられるという点で、銀／塩化銀粒子を含む導電性樹脂組成物を用いることが好ましい。
【００１９】
導電性粒子の粒子径は０．００１〜２０μｍであることが好ましい。導電性樹脂組成物中の導電性粒子の含有量としては、５０〜９０ｗｔ％であることが好ましい。
【００２０】
導電パターンの表面には微細な凹凸構造が形成されていることが必要である（図１参照）。この凹凸構造の程度を表わす指標として、算術平均粗さＲａが用いられる。本発明の導電パターンの表面には、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に準拠して測定された算術平均粗さＲａ（基準長さ：１２８０．０μｍ、輪郭曲線フィルタλｃ：４２６．７μｍ）が５．０〜２０．０μｍとなるような凹凸構造が形成されている。
【００２１】
（３）保護層
本発明の導電性布帛においては、微細な凹凸構造を有する前記導電パターンの表面に、合成樹脂を主成分とする保護層が積層されていることが好ましい。保護層を形成する合成樹脂としてはポリウレタン樹脂、フェノキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリ塩化ビニル系共重合樹脂などが挙げられ、なかでも柔軟性、伸縮性、強靭性に優れるという理由でポリウレタン樹脂、フェノキシ樹脂が好ましい。保護層を積層することにより、導電パターンを物理的、化学的に保護することができる。
【００２２】
本発明の導電性布帛は前記構成要素の他にも、必要に応じて各種構成を備えていてもよい。例えば、繊維布帛の全体あるいは一部を予め合成樹脂コーティングによって被覆するような構成であってもよい。また、導電性パターンが接着層を介して布帛に貼着されていてもよい。
【００２３】
本発明の導電性布帛を製造する方法について、その一例を図２を参照して説明する。
【００２４】
図２（ａ）は離型性基材１の一方の表面に、導電性材料をパターン状に塗布したものである。離型性基材の一方の表面には微細な凹凸構造が形成されている。この微細な凹凸構造によって、導電パターン３の表面に微細な凹凸構造が付与される。このように導電パターン３の表面に形成された微細な凹凸構造のＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に準拠して測定された算術平均粗さＲａ（基準長さ：１２８０．０μｍ、輪郭曲線フィルタλｃ：４２６．７μｍ）が５．０〜２０．０μｍとなるように、離型性基材１を選択する必要がある。
【００２５】
本発明で用いられる離型性基材としては、紙やフィルムなどの基材に離型層としてポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリメチルペンテンフィルムなどのポリオレフィンフィルムを貼合したものの他、紙やフィルムなどの基材にシリコーン系あるいはフッ素系の離型剤をコーティングしたものなどが挙げられる。
【００２６】
導電性材料をパターン状に塗布する方法はスクリーン印刷法、グラビア印刷法、インクジェット印刷法などが挙げられ、印刷後には加熱乾燥などによって溶剤を除去して導電パターンを硬化させる。導電性材料に含まれるバインダー樹脂がエネルギー線硬化型の樹脂である場合には、エネルギー線を照射することによって導電パターンを硬化させる。また、導電性材料に含まれるバインダー樹脂がエネルギー線硬化型の樹脂である場合、フォトリソグラフィーの手法を用いて導電パターンを形成することもできる。
【００２７】
導電パターンの厚さは用いる導電性材料の種類によって適宜設定されるが、導電性粒子を含む導電性樹脂組成物を用いた場合は１０〜１００μｍであることが好ましい。
【００２８】
次に、図２（ｂ）のように導電パターンの上に接着層４を形成する。接着層を形成する材料としては、ポリウレタン樹脂、ナイロン樹脂、ポリエステル樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合物、エポキシ樹脂およびそれらの溶液、分散体などを用いることができる。なかでも柔軟性に優れるという理由でポリウレタン樹脂が好ましい。接着層４は図２（ｂ）に示すように導電パターンを覆いつくすように積層されていることが好ましい。接着層４の厚さは１０〜１００μｍであることが好ましい。接着層の厚さがこの範囲であれば、布帛の柔軟性を損なうことなく、十分な接着性を発現することができる。
【００２９】
上記操作によって得られた導電性パターン３を備えた離型性基材１を、接着層４の側を布帛５の一表面に重ね、例えば熱転写法によって布帛５に貼り合わせる（図２（ｃ））。その後、離型性基材１を剥離して取り除き、本発明の導電性布帛を得る（図２（ｄ））。
【００３０】
熱転写法による貼り合せの条件としては温度１００〜１８０℃、圧力０．２〜０．８ＭＰａ、時間０．５〜２分であることが好ましい。
【００３１】
図２（ｅ）には本発明の導電性布帛上に保護層２を形成する例を示しているが、本発明においては保護層２は必須の構成ではない。保護層２を形成する場合は、布帛に転写された後の導電パターン上に形成される。
【００３２】
保護層は導電パターン上において絶縁性を付与すべき部分に形成される。図２（ｅ）に示すように、保護層は導電パターンに対し、幾分大きなサイズで形成されていてもよいし、布帛の全面を覆うように形成されていてもよい。このように保護層を形成することで、保護層が導電パターンを確実に被覆し高い絶縁性が得られる。
【００３３】
保護層をパターン状に形成する方法は電着塗装法、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法、グラビア印刷法、グラビアオフセット印刷法、フレキソ印刷法、フォトリソグラフィー法などが挙げられ、保護層を布帛の全面に形成する方法としてはグラビアコート法、ロールコート法、ナイフコート法、バーコート法、ディップコート法、スプレーコート法などが挙げられる。なかでも厚膜が得られやすく、必要な部分にのみ選択的に保護層を形成出来るという理由でスクリーン印刷法、フォトリソグラフィー法が好ましい。スクリーン印刷法によって保護層を形成する場合、合成樹脂のプレポリマーを溶剤にて希釈した合成樹脂組成物を用いることができる。この合成樹脂組成物をパターン状に塗布した後、必要に応じて溶剤を除去する工程をとることが好ましい。溶剤を除去する方法としては、加熱乾燥、真空乾燥、常温乾燥などの方法を採用することができる。
【００３４】
本発明の導電性布帛を製造する方法の別の一例としては、導電パターンを形成するにあたって導電性材料を用いた印刷法に替えて、無電解メッキ法を利用して金属被膜からなる導電パターンを形成する方法を用いることもできる。
【００３５】
離型性材料の一方の表面に無電解メッキ触媒を含有するインクによってパターン印刷を行う。無電解メッキ触媒を活性化した後、例えば無電解銅メッキ処理を行なって導電パターンを形成する。その後、上記と同様に接着層を設け、熱転写法によって布帛に接着、離型性材料を剥離して本発明の導電性布帛を得る。無電解メッキに用いられる無電解メッキ触媒やその活性化剤、無電解メッキ液などは一般的に用いられる材料を使用することができる。
【実施例】
【００３６】
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。
本実施例における各種物性の評価方法は以下の通りである。
【００３７】
＜伸び耐久性＞
幅３ｍｍ、長さ１００ｍｍの導電パターンを有する導電性布帛を作製する。導電パターン１００ｍｍ間の抵抗値を測定し、これを初期抵抗値とする。導電パターンの長さ方向に加速度０．９８ｍ／ｓ２、速度１５０ｍｍ／ｓで導電性布帛を１０％伸長させ、加速度０．９８ｍ／ｓ２、速度１５０ｍｍ／ｓで元の長さに戻す。これを２，０００回繰り返す。その後、導電パターン１００ｍｍ間の抵抗値を再度測定し、初期抵抗値からの変化率を算出して評価した。抵抗値の測定には日置電機株式会社製抵抗計３５４０を用いた。
【００３８】
［参考例１］
離型性基材としてリンテック株式会社製離型紙：型番  Ｒ１３１（算術平均粗さＲａ：２０．１μｍ）を用いた。藤倉化成株式会社製：ドータイトＦＡ−３５３Ｎ（銀粒子６９ｗｔ％、ポリエステル樹脂１２ｗｔ％、溶剤１８ｗｔ％）を用いてスクリーン印刷法によって幅３ｍｍ、長さ１１０ｍｍの導電パターンを離型性基材の表面に印刷した。用いた印刷装置は株式会社セリアコーポレーション製印刷機：ＳＳＡ−ＰＣ６６０Ａである。これを１３０℃、１５分間の加熱乾燥を行って導電パターンを硬化させた。次に、ユニ化成株式会社製ホットメルト接着剤：ユニバインダーＴＮ−４９２９Ｎを７０部、第一工業製薬株式会社製水分散ウレタン樹脂：スーパーフレックス４７０を３０部で混合した接着剤を用いスクリーン印刷法にて、導電パターンを覆うように幅５ｍｍ、長さ１１０ｍｍの接着層を印刷した。印刷に用いた装置はＳＳＡ−ＰＣ６６０Ａである。印刷後、１００℃で１０分間の加熱乾燥を行った。
【００３９】
次にナイロントリコット布帛（ナイロン４４Ｔ／３４ｆ：６６％、ポリウレタン４４Ｔ：２０％、ポリウレタン３１０Ｔ：２４％、目付４３０ｇ／ｍ２）を離型性基材の導電パターンと接着層を形成した面に合わせ、熱転写によって貼り合せを行った。用いた装置は株式会社ハシマ製熱転写プレス機：ＨＰ−４５３６Ａ−１２であり、熱転写の条件は１６０℃、０．５ＭＰａ、１分間であった。離型性基材を剥離して得られた導電性布帛において、導電パターン表面の算術平均粗さを測定した結果は１１．５μｍであった。
【００４０】
［参考例２］
離型性基材をリンテック株式会社製離型紙：型番Ｒ２３１（算術平均粗さＲａ：２９．１μｍ）に替えた以外は参考例１と同様にして導電性布帛を得た。得られた導電性布帛において、導電パターン表面の算術平均粗さＲａは１６．３μｍであった。
【００４１】
［実施例１］
参考例１で得られた導電性布帛に対し、導電パターン（算術平均粗さ１１．５μｍ）を保護層で被覆した。保護層を形成する合成樹脂としてＤＩＣ株式会社製ハイドランＷＬＳ２０２（水性ポリウレタン樹脂）１００部とセンカ株式会社製アクトゲルＮＳ１００（エマルション型増粘剤）１．５部との混合物を用い、スクリーン印刷法にて導電パターンを被覆するように印刷した。用いた印刷装置はＳＳＡ−ＰＣ６６０Ａであり、保護層のサイズは幅５ｍｍ、長さ１００ｍｍである。導電パターンの長さ方向における両端部は、抵抗値測定のために各５ｍｍずつ露出させている。その後１３０℃にて１５分間の加熱乾燥を行った。
【００４２】
［比較例１］
離型紙をパナック株式会社製：パナピールＴＰ−０３（算術平均粗さ１．２μｍ）に替えた以外は参考例１と同様にして導電性布帛を得た。得られた導電性布帛において、導電パターン表面の算術平均粗さＲａは２．５μｍであった。
【００４３】
［比較例２］
比較例１で得られた導電性布帛に対し、実施例１と同様にして保護層を形成した。
【００４４】
【表１】
0006721338.tif 000002
【００４５】
表１に示すように比較例１の導電性布帛は伸び耐久性試験での抵抗値変化率が１０４３％、比較例２では２０１７％となっており、抵抗値が１０倍以上に増大している。一方、実施例１の導電性布帛は伸び耐久性試験後の抵抗値変化率を有意に低く抑えることができている。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の導電性布帛は、柔軟性に優れ、伸びに対する抵抗値の変化率が小さい。これは導電パターンが布帛の伸びによって断裂しにくいことを示し、高い導電性が長く持続する。そのため、ウェアラブルデバイス用のベース素材等として好適に利用することができる。
【図１】
0006721338.tif 000003
【図２】
0006721338.tif 000004