首页> 中国专利> 伸缩性导体形成用导电浆料、伸缩性导体层、伸缩性导体层的制造方法、伸缩性电气配线结构体及生物体信息计测装置

伸缩性导体形成用导电浆料、伸缩性导体层、伸缩性导体层的制造方法、伸缩性电气配线结构体及生物体信息计测装置

摘要

本发明提供一种洗涤耐久性优良的服装型生物信息计测装置。在至少含有导电性粒子、柔性树脂的伸缩性导体形成用导电浆料中,该柔性树脂的饱和含水率为5质量%以下,相对于伸缩性导体形成用导电浆料的总固体成分的合计,该柔性树脂的混合量为13质量%~35质量%,如此混合,得到伸缩性导体形成用导电浆料。通过使用得到的导电浆料所形成的伸缩性导体层,形成服装型生物信息计测装置的电极和配线。还使用饱和含水率为5质量%以下的绝缘层。

著录项

  • 公开/公告号CN113226729A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2021-08-06

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 东洋纺株式会社;

    申请/专利号CN201980085800.9

  • 申请日2019-12-27

  • 分类号B32B5/02(20060101);H05K1/09(20060101);H05K3/12(20060101);H01B1/20(20060101);H01B5/14(20060101);H01B13/00(20060101);H01B7/06(20060101);A61B5/28(20210101);A61B5/296(20210101);A61B5/256(20210101);A61B5/0205(20060101);B32B7/022(20190101);B32B7/025(20190101);H05K1/02(20060101);

  • 代理机构31300 上海华诚知识产权代理有限公司;

  • 代理人汤国华

  • 地址 日本国大阪府大阪市北区堂岛浜二丁目2番8号

  • 入库时间 2023-06-19 12:07:15

说明书

技术领域

本发明涉及服装型生物体信息计测装置,更具体地涉及电极和配线使用了伸缩性导体被膜的服装型生物体信息计测装置,该伸缩性导体被膜由导电性粒子和柔性树脂构成的伸缩性导体形成用导电浆料获得,具有伸缩特性和优异的洗涤耐久性。

背景技术

最近,人们正对可穿戴电子设备进行开发,可穿戴电子设备的目的在于将具有输入输出、计算、通信功能的电子设备在与身体非常接近或紧贴的状态下进行使用。在可穿戴电子设备中,已知的有如手表、眼镜、耳机这样的具有配饰型外形的设备、在服装上植入了电子功能的织物集成型设备。

通过看准织物集成型设备的配线用途,着眼于导电性粒子的种类和组合,人们开发即使伸缩也不会失去导通的导电膜(现有文献1、2)。

特别是为了在伸缩时不仅可以维持导通、而且可以在伸缩时也能以低电阻值进行测定,人们进行如下尝试:对导电层的拉伸性、电气特性进行了优化(现有文献2),还从导电涂膜中的导电性粒子的偏析化这样的涂膜结构的控制的观点,抑制伸长时的电阻恶化(现有文献3、4)。

现有技术文献

专利文献1:日本专利第5363592号公报

专利文献2:日本专利第5486268号公报

专利文献3:国际公开第2017/154726号公报

专利文献4:国际公开第2015/119217号公报

发明内容

发明所要解决的课题

对于用于形成伸缩性导体的导电浆料,需要有与印刷方式相适应的印刷适性。导电浆料的图案形成主要采用的印刷方式是丝网印刷或凹版印刷。作为伸缩性导体形成用导电浆料的胶粘剂树脂之柔性树脂,已广泛尝试使用天然橡胶或合成橡胶。虽然这种橡胶材料特有的粘性对于导电层的拉伸性和与基材的粘合性有良好的作用,但是基于印刷适性的观点,特别是浆料从印刷版转印至被印刷基材时,多会对转印效率造成不利影响。即,产生橡胶粘性会显著损害脱版性的情况。

基于该观点,需要一种可以良好地适用于丝网印刷、凹版印刷这样的通过直接接触而转印浆料(墨水)的印刷方式的伸缩性导体形成用导电浆料。

假设将由此种导电浆料所获得的伸缩性导体构成的层(伸缩性导体层)用作服装型织物集成型设备的电气配线或皮肤接触电极材料的情况时,需要在穿着时伸缩性导体层也跟随服装的伸缩变形而变形。

另外,根据经验可知,在服装穿脱时,会产生比穿着时更大的拉伸变形,也要求伸缩性导体层有充分的拉伸特性。

再者,当应用于服装型织物集成型设备时,对于伸缩性导体层,除了简单的水,还要求假设与汗液、唾液、泪液、尿液、血液等源自生物体的液体、或者海水等接触时的耐性。

假设应用于服装型织物集成型设备的情况时,对于洗涤的耐久性是极其重要的要求特性。洗涤时,在浸渍于含有洗涤剂的水中的同时,从洗涤中到脱水、干燥为止的工序中,会被随机施加因搅拌等引起的拉伸、压缩、弯曲、扭转等的变形。

洗涤剂、即含有表面活性剂的水,与固体表面的接触角变小,即使是非常狭窄的缝隙,也容易渗透。当伸缩性导体层上存在裂缝等时,含有洗涤剂的水分不可避免地会渗入到层中。

对于洗涤中的温度,虽然地区差异异很大,但必须注意有时会使用40℃左右的温水。另外,烘干机内的温度有时也会达到80℃左右,必须考虑超过橡胶材料等多种柔性树脂的玻璃化转变温度的情况。即使在自然干燥的情况时,也需要注意直接置于阳光下的情况。

用于解决课题的手段

如上所述,对用于形成生物体信息计测用服装的电极和配线的伸缩性导体层形成用导电浆料,在要求印刷适性的同时,对于所形成的伸缩性导体层,要求具有对于源自生物体的液体的耐性、对于洗涤剂的耐久性、从洗涤到干燥为止的工序中的机械耐久性、耐热性、耐光性等种种特性。

鉴于此种情况,本发明人通过深入研究,完成了具有以下构成的发明。

[1]一种伸缩性导体形成用导电浆料,其特征在于,在至少含有导电性粒子和柔性树脂的伸缩性导体形成用导电浆料中,该柔性树脂的饱和含水率为5质量%以下,相对于伸缩性导体形成用导电浆料的总固体成分的合计,该柔性树脂的混合量为13质量%~35质量%。

[2]根据[1]所述的伸缩性导体形成用导电浆料,其特征在于,所述柔性树脂为非交联的聚氨酯树脂。

[3]根据[1]或[2]所述的伸缩性导体形成用导电浆料,其特征在于,所述柔性树脂的玻璃化转变温度为-10℃以上、+10℃以下。

[4]一种伸缩性导体层,其特征在于,是将所述[1]~[3]中任意一项所述的伸缩性导体形成用导电浆料印刷或涂布到基材后干燥而得到的伸缩性导体层,该伸缩性导体层的40℃下的饱和含水状态下的断裂伸长率ε’为500%以上。

[5]一种伸缩性导体层,其特征在于,所述[4]所述的伸缩性导体层中,平衡吸湿状态下的断裂伸长率ε与40℃下的饱和含水状态下的断裂伸长率ε’显示出以下关系:

ε’/ε>0.5。

[6]一种伸缩性导体层的制造方法,其特征在于,将所述[1]~[3]中任意一项所述的伸缩性导体形成用导电浆料印刷或涂布到伸缩性基材后,经过至少在70℃以上、120℃以下的温度进行干燥的工序,由此得到饱和含水率为5质量%以下的伸缩性导体层。

[7]一种伸缩性导体层的制造方法,其特征在于,将所述[1]~[3]中任意一项所述的伸缩性导体形成用导电浆料印刷或涂布到非伸缩性脱模基材后,经过至少在70℃以上、120℃以下的温度进行干燥的工序,由此得到饱和含水率为5质量%以下的伸缩性导体层。

[8]一种伸缩性电气配线结构体,其特征在于,在至少具有由纤维结构体构成的基材、与生物体表面直接接触的伸缩性电极、伸缩性电气配线、伸缩性绝缘层的伸缩性电气配线结构体中,所述伸缩性绝缘层由饱和含水率为5质量%以下、并且饱和含水时的弹性模量为10MPa以上、1000MPa以下的柔性树脂组合物构成。

[9]根据[8]所述的伸缩性电气配线结构体,其特征在于,所述伸缩性绝缘层形成在伸缩性电气配线结构体的面向生物体表面的一侧。

[10]根据[8]或[9]所述的伸缩性电气配线结构体,其特征在于,所述伸缩性绝缘层形成在伸缩性电极和/或伸缩性电气配线与由纤维结构体构成的基材之间。

[11]根据[8]~[10]中任意一项所述的伸缩性电气配线结构体,其特征在于,所述伸缩性绝缘层形成在:由纤维结构体构成的基材的、与形成有伸缩性电极和/或伸缩性电气配线的面相反侧的面上。

[12]根据[8]~[11]中任意一项所述的伸缩性电气配线结构体,其特征在于,构成所述伸缩性电极和/或伸缩性电气配线的伸缩性导电层的饱和含水率为5质量%以下。

[13]根据[8]~[12]中任意一项所述的伸缩性电气配线结构体,其特征在于,所述伸缩性导电层至少含有导电性粒子和柔性树脂,该柔性树脂的饱和含水率为5质量%以下,该柔性树脂相对于伸缩性导体层的混合量为13质量%~35质量%。

[14]根据[8]~[13]中任意一项所述的伸缩性电气配线结构体,其特征在于,所述柔性树脂的玻璃化转变温度为-10℃以上、+10℃以下。

[15]根据[8]~[14]中任意一项所述的伸缩性电气配线结构体,其特征在于,所述伸缩性绝缘层的40℃下的饱和含水状态下的断裂伸长率ε’为500%以上。

[16]根据[8]~[15]中任意一项所述的伸缩性电气配线结构体,其特征在于,所述伸缩性绝缘层的平衡吸湿状态下的断裂伸长率ε与40℃下的饱和含水状态下的断裂伸长率ε’显示出以下关系:

ε’/ε>0.5。

[17]根据[8]~[16]中任意一项所述的伸缩性电气配线结构体,其特征在于,所述柔性树脂为非交联的聚氨酯树脂。

[18]根据[8]~[17]中任意一项所述的伸缩性电气配线结构体,其特征在于,所述柔性树脂是在树脂骨架中含有13质量%以上的芳香族的聚酯系或聚碳酸酯系聚氨酯树脂。

[19]一种生物体信息计测装置,其特征在于,在具有直接接触生物体表面的伸缩性电极的生物体信息计测装置中,构成该伸缩性电极的伸缩性导体层是[4]或[5]所述的伸缩性导体层。

[20]根据[19]所述的生物体信息计测装置,其特征在于,在与所述伸缩性电极相同的伸缩性导体层上形成有伸缩性电气配线。

[21]根据[19]所述的生物体信息计测装置,其特征在于,在所述伸缩性电极的表面具有:含有以碳系填料为导电成分的导电性保护膜。

[22]根据[19]~[21]中任意一项所述的生物体信息计测装置,其特征在于,在所述伸缩性电极和/或伸缩性电气配线的与生物体表面的接触面侧相反的面上,具有由饱和含水率为5质量%以下、并且在含水率为0~5质量%的范围内的弹性模量为10MPa以上、1000MPa以下的柔性树脂构成的层。

[23]根据[20]~[22]中任意一项所述的生物体信息计测装置,其特征在于,在所述伸缩性电气配线的与生物体表面的接触面侧,具有由饱和含水率为5质量%以下、并且在含水率为0~5质量%的范围内的弹性模量为10MPa以上、1000MPa以下的柔性树脂构成的绝缘层。

本发明中优选进一步具有以下的构成。

[24]一种具有伸缩性导体层的生物体信息计测装置的制造方法,其特征在于,至少包括以下工序,

(1)在脱模片上印刷伸缩性导体形成用浆料,使其干燥,由此形成伸缩性导体层的工序;

(2)在所述伸缩性导体层的与脱模片相反侧的表面,形成热熔粘合材料层的工序;

(3)通过所述热熔层,将伸缩性导体层转印到织物上的工序。

[25]所述[1]~[3]中任意一项所述的伸缩性导体形成用导电浆料、所述[8]~[18]的伸缩性电气配线结构体、[19]~[23]所述的生物体信息计测装置,其特征在于,所述柔性树脂在树脂骨架中不含醚键、羟基、羧酸基、磺酸基或氨基。

[26]所述[1]~[3]中任意一项所述的伸缩性导体形成用导电浆料、所述[8]~[18]的伸缩性电气配线结构体、[19]~[23]所述的生物体信息计测装置,其特征在于,所述柔性树脂在树脂骨架中包含选自硅氧烷键、氟烷基、烷基或苯基的至少1种成分。

[27]所述[1]~[3]中任意一项所述的伸缩性导体形成用导电浆料、所述[8]~[18]的伸缩性电气配线结构体、[19]~[23]所述的生物体信息计测装置,其特征在于,所述柔性树脂是在树脂骨架中含有13质量%以上的芳香族的聚酯系或聚碳酸酯系聚氨酯树脂。

[28]所述[1]~[3]中任意一项所述的伸缩性导体形成用导电浆料、所述[8]~[18]的伸缩性电气配线结构体、[19]~[23]所述的生物体信息计测装置,其特征在于,所述柔性树脂是在树脂骨架中含有40质量%以上的芳香族的聚酯系或聚碳酸酯系聚氨酯树脂。

发明效果

本发明的效果在于,本发明的生物体信息计测装置的电极和/或配线中所使用的导电性浆料,印刷适性优异,并且由导电浆料形成的伸缩性导体层的各种耐性、特别是洗涤耐久性得到改善。

本发明中,特别是在厚度为50μm以下、优选为25μm以下、进一步优选为15μm以下的薄膜领域中也可以维持充分的洗涤耐久性,另外,在印刷线宽为3mm以下、优选为1.2mm以下、并且优选为0.8mm以下的细线领域中也可以维持洗涤耐久性。

本发明人发现,洗涤工序中的性能下降取决于涂膜的、特别是胶粘剂树脂之柔性树脂的含水率。树脂材料通过吸水,表现出与干燥时不同的物性。因此,为了实现以洗涤为首的长时间浸水的环境下的对于伸缩和摩擦等机械性运动的耐久性,需要基于洗涤环境下的涂膜状态来考虑物性控制。前述现有文献中没有关于含水时的涂膜物性的记载,基于这一观点的物性控制迄今为止在现有开发中尚未被实施。

一般来说,水分作为树脂的增塑剂发挥作用,因此在接近静态状态的环境下,增加树脂的柔性,对于单纯弯曲性等有时会显示出积极效果。然而,由于洗涤工序中会向伸缩性导体层施加复杂的拉伸和压缩两方的负荷,因此与单纯弯曲等简单的体系进行对比时难以理解。

特别是在压缩负荷侧,会观察到被吸入的水分从树脂部分被挤出的现象。由于被挤出的水分容易渗出到材料中的异种原材料界面,因此推测出,在导电浆料的固化物等有机无机混合材料的情况时,水分会渗出到导电性粒子与胶粘剂树脂的界面,在造成两者剥离的同时,会阻碍导电性粒子间的电气接触。

特别是考虑到应用于使用了厚度较薄或线宽较窄的配线的服装型织物集成型设备的情况时,在导电层的较薄的膜厚、或线宽较窄的配线中,即使是比较细微的机械性损伤,也容易完全断绝导电粒子间的接触,对导电回路整体的影响变大。

本发明中,通过将成为胶粘剂树脂的柔性树脂的饱和含水率控制在5质量%以下,由此抑制了上述压缩时的水分向界面的渗出,机械强度和伸长率优良,并且吸水性低,因此实现了即使在设想了洗涤时的环境下也维持一定程度以上的涂膜强度和伸缩性的伸缩性导体层,其结果是,即使是较薄膜厚且细线,也可以表现出优异的洗涤耐久性。本发明的伸缩性导体层,即使经过100次以上的反复洗涤后,也可以作为电气配线稳定地维持导通。

此外,本发明中发现,与伸缩性导体层组合使用的伸缩性绝缘层的含水率也强烈影响洗涤耐久性,通过将形成伸缩性绝缘层的柔性树脂的饱和含水率控制在5质量%以下,由此抑制了上述压缩时的水分向界面的渗出,机械强度和伸长率优异,并且吸水性低,因此,在与伸缩性导体层组合时,实现了即使在设想了洗涤时的环境下也维持一定程度以上的耐久性的伸缩性电气配线结构体,其结果是,即使是伸缩性导体层的较薄膜厚并且是细线,也可以表现出优异的洗涤耐久性。本发明的伸缩性导体层与伸缩性绝缘层组合而成的伸缩性电气配线结构体,即使经过100次以上的反复洗涤后,也可以作为电气配线稳定地维持导通。

附图说明

[图1]图1是显示在通过印刷法得到的电极和电气配线中没有电极表面层时的截面的示意图。

[图2]图2是显示在通过印刷法得到的电极和电气配线中设置电极表面层时的截面的示意图。

[图3]图3是显示在通过印刷-转印法得到的电极和电气配线中没有电极表面层时的截面的示意图。

[图4]图4是显示在通过印刷-转印法得到的电极和电气配线中设置电极表面层时的截面的示意图。

[图5]图5是显示通过印刷法的电极和电气配线的制造方法的工序的示意图。

[图6]图6是显示通过印刷-转印法的电极和电气配线的制造方法的一例的示意工序图。

[图7]图7是显示构成心电测定用的伸缩性电极和伸缩性配线部的绝缘基底层、伸缩性导体层、伸缩性覆盖层、电极保护层的平面形状的一例的示意图。

[图8]图8是显示配置有心电测定用的伸缩性电极和伸缩性配线部的T恤,即生物体信息测定装置的意像的示意图。另外,伸缩性电极与伸缩性配线部实际上配置在T恤的内侧。

符号说明

1:基材(织物)

2:绝缘基底层

3:伸缩性导体层(伸缩性导体层)

4:伸缩性覆盖层(绝缘覆盖层、第二绝缘层)

5:伸缩性碳层(电极表面层)

5a:皮肤接触电极部

5b:连接器连接部

6:粘合层(绝缘基底层、第一绝缘层)

10:临时支撑体(脱模支撑体)

20:心电测定用的伸缩性电极和伸缩性配线部

具体实施方式

本发明是一种伸缩性导体形成用导电浆料、伸缩性导体层、伸缩性导体层的制造方法、伸缩性电气配线结构体以及生物体信息计测装置。伸缩性导体形成用导电浆料,通过在基材上涂布干燥固化而形成伸缩性导体层。伸缩性导体层与伸缩性绝缘层组合而形成伸缩性电气配线结构体。生物体信息计测装置将所述伸缩性电气配线结构体用作电气配线和生物体接触电极。

本发明的伸缩性导体形成用导电浆料至少由导电性粒子和柔性树脂、以及溶剂构成。用于伸缩性导体形成用导电浆料的导电性粒子,是选自金属、碳系材料、导电性高分子等的导电性材料的微粒,优选是银或者至少含有银合金的金属粉。

作为金属粉的优选形状,可举出公知的鳞片状(也称为片状)、球状、树枝状(也称为dendrite状)、凝聚状(球状的1次粒子凝聚为3维状的形状)等。

本发明的伸缩性导体形成用导电浆料中,优选其主体中使用片状银粒子或无定形凝聚银粉。另外,此处主体中使用是指使用导电性粒子的90质量%以上。无定形凝聚粉是指球状或无定形的1次粒子三维地凝聚的物质。相比球状粉等,无定形凝聚粉和片状粉的比表面积大,因此即使以低填充量,也可以形成导电性网络,因而优选。使用片状粉时可得到伸缩性优良的涂膜,因此难以发生因伸缩而产生的涂膜损伤,更加优选。

片状粉的粒径没有特别限定,优选通过动态光散射法测定的平均粒径(50%D)为0.5~20μm。更优选为3~12μm。如果平均粒径超过15μm,则难以形成微细配线,在丝网印刷等情况时会发生堵塞。平均粒径不足0.5μm时,有时低填充下粒子间不能接触,导电性变差。

本发明的伸缩性导体形成用导电浆料,除了上述的银粉以外,还可以在不损害发明内容的范围内,混合其他的导电粉或非导电性粒子。作为导电粉,可以举出无定形凝聚粉和片状粉以外的形状的银粉,还可以举出由金粉、铂粉、钯粉等贵金属粉、铜粉、镍粉、铝粉、黄铜粉等贱金属粉、将由贱金属或二氧化硅等无机物构成的异种粒子以银等贵金属电镀的电镀粉、用银等贵金属合金化的贱金属粉、石墨、炭黑等碳粉。这些导电粉可以单独使用,也可以并用。

本发明中,作为非导电性粒子,可以使用硫酸钡粒子。作为本发明所使用的硫酸钡粒子,可使用作为被称做天然重晶石的重晶石矿物的粉碎品的硫酸钡粉、以及通过化学反应制造的所谓沉淀性硫酸钡。本发明中优选采用易于进行粒径控制的沉淀性硫酸钡。优选使用的硫酸钡粒子的以动态光散射法求得的平均粒径为0.01~18μm,更优选为0.05~8μm,进一步优选为0.2~3μm。此外,本发明的硫酸钡粒子优选通过Al、Si中的一种或两种的氢氧化物和/或氧化物进行表面处理。经由该表面处理,在硫酸钡粒子的表面上附着Al、Si中的一种或两种的氢氧化物和/或氧化物。这些物质的附着量以采用荧光X射线分析的元素比率计,相对于钡元素100,优选为0.5~50,更优选为2~30。

本发明的用于伸缩性导体层的伸缩性导体形成用导电浆料,由所述银系粒子和柔性树脂构成。相对于银系粒子与柔性树脂的总固体成分的质量,可以混合柔性树脂13~35质量%。本发明中的柔性树脂,相对于总固体成分的质量,优选相对于银系粒子和柔性树脂的总质量含有14~30质量%以下,更优选含有15~27质量%以下,进一步优选含有15~22质量%以下。通过使柔性树脂为规定范围,可以同时实现高洗涤耐久性和必要充分的导电性。

作为本发明的伸缩性导体形成用导电浆料的原料之柔性树脂是指,弹性模量为1~1000MPa的树脂。作为此种柔性树脂,可举出热塑性树脂、热固性树脂、橡胶等,但为表现出膜的伸缩性,可以优选使用天然橡胶、合成橡胶、氨基甲酸乙酯树脂等。作为合成橡胶,可举出氨基甲酸乙酯橡胶、丙烯酸酯橡胶、硅酮橡胶、丁二烯橡胶、丁腈橡胶或氢化丁腈橡胶等含腈基橡胶、异戊二烯橡胶、硫化橡胶、苯乙烯丁二烯橡胶、丁基橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、乙丙橡胶、偏二氟乙烯共聚物等。本发明的优选的弹性模量范围为1~600MPa,进一步优选为1~500MPa,更优选为3~300MPa的范围。其中可以最优选使用氨基甲酸乙酯树脂。

作为本发明中使用的氨基甲酸乙酯树脂,是通过使由聚醚系、聚酯系或聚碳酸酯系多元醇等构成的软链段与由二异氰酸酯等构成的硬链段进行反应而得到的。作为软链段成分,基于分子设计的自由度,更优选聚酯多元醇。

作为本发明中使用的聚醚多元醇,例如可举出聚乙二醇、聚丙二醇、聚丙烯三醇、聚丙烯四醇、聚四亚甲基二醇、聚四亚甲基三醇、使用于合成它们的环醚等单体材料共聚而得到的共聚物等的聚亚烷基二醇、向这些物质导入了侧链或导入了分枝结构而成的衍生物、改性体、或这些物质的混合物等。其中,优选聚四亚甲基二醇。其理由是因为机械特性优异。

作为本发明中使用的聚酯多元醇,可以使用芳香族系聚酯多元醇、芳香族/脂肪族共聚聚酯多元醇、脂肪族聚酯多元醇、脂环族聚酯多元醇。作为本发明中的聚酯多元醇,可以使用饱和型、不饱和型中的任意一种。其中优选脂肪族聚酯多元醇。

作为上述的脂肪族聚酯多元醇,也可以使用市售品。作为市售品的具体例子,例如可举出Polylite ODX-688、ODX-2044、ODX-240(DIC公司制造)、Kuraray Polyol P-2010、P-2050、P-1010(Kuraray)、テスラック2461、2455、2469(日立化成制造)等。

作为本发明中使用的聚己内酯二醇,例如可举出使γ-丁内酯、ε-己内酯、δ-戊内酯等内酯类通过开环加成反应得到的聚己内酯二醇化合物等。

作为本发明中使用的聚碳酸酯二醇化合物的市售品,可举出株式会社Kuraray制造的Kuraray Polyol C系列、旭化成化学株式会社的DURANOL系列等。例如可举出KurarayPolyol C-1015N、Kuraray Polyol C-1065N、Kuraray Polyol C-2015N、Kuraray Polyol C2065N、Kuraray Polyol C-1050、Kuraray Polyol C-1090、Kuraray Polyol C-2050、Kuraray Polyol C-2090、DURANOL-T5650 E、DURANOL-T5651、DURANOL-T5652等。

作为本发明中使用的二异氰酸酯化合物,可举出2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯、间苯二异氰酸酯、3,3’-二甲氧基-4,4’-联苯二异氰酸酯、2,6-萘二异氰酸酯、3,3’-二甲基-4,4’-联苯二异氰酸酯、4,4’-二苯二异氰酸酯、4,4’-二异氰酸酯二苯醚、1,5-萘二异氰酸酯、间苯二甲基二异氰酸酯等芳香族二异氰酸酯,或1,6-己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯、氢化苯二亚甲基二异氰酸酯(邻、间、对)的脂肪族、脂环族二异氰酸酯等。其中,优选二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯。此外,根据需要也可以并用上述异氰酸酯,并用三官能以上的聚异氰酸酯化合物。

本发明中使用的聚氨酯树脂,可根据需要与通常被称为链扩展剂的二醇化合物等共聚。

作为用作链扩展剂的二醇化合物,例如可举出乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、2-甲基-2-丙基-1,3-丙二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、2-丁基-2-己基-1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、1,5-戊二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、2-乙基-1,3-己二醇、2,5-二甲基-2,5-己二醇、1,8-辛二醇、2-甲基-1,8-辛二醇和1,9-壬二醇等脂肪族二醇。或者可举出三羟甲基丙烷、三乙醇胺等低分子量三醇、二乙胺、4,4’-二氨基二苯基甲烷等二胺化合物、或三羟甲基丙烷。其中特别优选1,6-己二醇。

制造聚氨酯树脂时,作为催化剂也可使用辛酸亚锡、二丁基锡二月桂酸酯、三乙胺、铋金属等。

本发明中使用的柔性树脂的玻璃化转变温度优选为10℃以下,进一步优选为-20℃以上、10℃以下,最优选为-10℃以上、10℃以下。通过设玻璃化转变温度为此范围,制作的导电涂膜具有高伸长率,洗涤中的裂纹发生频率降低,伸长时的电阻变化变小。

本发明中使用的柔性树脂理想的是饱和含水率在5%以下。饱和含水率是指,每1天后检查含水率时,含水率的变化未达到前一天数值的10%时的含水率。这是因为吸水性小的柔性树脂难以发生通过水进行的塑化和水解。由此,洗涤等在水中进行伸缩运动的模式下,可以抑制伸缩性导体层的裂纹产生及其进行。此外,还可以避免由于含水引起的柔性树脂的膨润而造成的导电不良。

欲使本发明中的柔性树脂的饱和含水率为5%,可以通过组合已知技术来达到。例如减少树脂骨架中的醚键、羟基、羧酸基、磺酸基、氨基等亲水成分。或者在树脂骨架中导入硅氧烷键、氟烷基、烷基、苯基等芳香族成分等疏水成分。树脂的高密度化和高结晶性化也是有效的方法。其中,考虑到价格方面、柔性,优选向聚酯系或聚碳酸酯系聚氨酯树脂骨架中导入芳香族成分。

具体地,通过使聚酯系或聚碳酸酯系聚氨酯树脂骨架中的芳香族浓度为10质量%以上、进一步优选为20质量%以上、最优选为30质量%以上,可以在维持柔性的同时使饱和含水率在5%以下。

本发明的伸缩性导体形成用导电浆料,为了可以改善浆料的印刷性,理想的是添加流变调节剂。另外,丙烯酸(酯)系流变调节剂与氨基甲酸乙酯树脂的组合,通过涂膜的塑化和偏析结构的形成,导致伸缩性改善,从而洗涤耐久性提高,因此更理想。

此外,除流变调节剂外,还可以混合触变性赋予剂、消泡剂、阻燃剂、增粘剂、抗水解剂、增塑剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、阻燃剂、颜料、染料。

本发明的伸缩性导体形成用导电浆料,除了上述的导电性粒子、柔性树脂以外,还可含有有机溶剂。本发明中使用的有机溶剂,优选沸点在100℃以上、不足300℃,更优选沸点在130℃以上、不足280℃。有机溶剂的沸点过低时,溶剂会在浆料制造工序和浆料使用时挥发,存在构成导电性浆料的成分比容易发生变化的担忧。另一方面,有机溶剂的沸点过高时,干燥固化涂膜中的残留溶剂量会增多,存在引起涂膜的可靠性下降的担忧。

作为本发明中的有机溶剂,可举出环己酮、甲苯、二甲苯、异佛尔酮、γ-丁内酯、苯甲醇、埃克森化学制的SOLVESSO 100,150,200、丙二醇单甲醚乙酸酯、松油醇、乙二醇丁醚乙酸酯、二戊苯、三戊苯、正十二烷醇、二乙二醇、乙二醇单乙醚乙酸酯、二乙二醇单乙醚乙酸酯、二乙二醇单丁醚乙酸酯、二乙二醇二丁醚、二乙二醇单乙酸酯、三乙二醇二乙酸酯、三乙二醇、三乙二醇单甲醚、三乙二醇单乙醚、三乙二醇单丁醚、四乙二醇、四乙二醇单丁醚、三丙二醇、三丙二醇单甲醚、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯等。此外,作为石油系烃类,举例有新日本石油(株)制的AF溶剂4号(沸点:240~265℃)、5号(沸点:275~306℃)、6号(沸点:296~317℃)、7号(沸点:259~282℃)和0号溶剂H(沸点:245~265℃)等,可根据需要含有2种以上的这些溶剂。适当地含有像这样的有机溶剂,以使导电性导电浆料成为适于涂布或印刷等的粘度。

用于形成本发明的伸缩性导体层的伸缩性导体形成用导电浆料,可以通过将材料之导电性粒子、硫酸钡粒子、伸缩性树脂、溶剂通过溶解机、三辊研磨机、自转公转型混合机、超微磨碎机、球磨机、砂磨机等分散机混合分散而得到。

本发明的伸缩性导体层,可以通过在基材上涂布或印刷伸缩性导体形成用导电浆料并干燥而获得。本发明的伸缩性导体形成用导电浆料,优选可以形成电阻率不足1.0×10

另外,本发明的伸缩性导体层优选断裂伸长率大于35%。此外,考虑到适用于人体或机器人的关节等时,涂膜的断裂伸长率更优选为60%以上,另外从可靠性的观点出发,进一步优选为100%以上。

伸缩性导体层优选饱和含水率为5质量%以下。饱和含水率是每24小时检查含水率,当含水率不再增大1质量%以上时,判断达到饱和含水率。

饱和含水率低的伸缩导体层,难以发生因洗涤引起的塑化和柔性树脂的分解而带来的机械物性的变化,可以发挥优异的耐久性。

由本发明的浆料形成的伸缩性导体层,即使是厚度在50um以下、线宽在5mm以下的细线薄膜,经过100次以上的洗涤后也可以维持导电。

此种伸缩性导体层的饱和含水率在5%以下,饱和含水时的断裂伸长率显示出在500%以上。这是因为,树脂的强度高,因此在含水后仍保持不会断裂程度的涂膜强度的同时,通过塑化伸缩性提高,因此断裂伸长率显示出500%以上的高数值。

因此,在断裂伸长率低于500%时,由于推测不仅作为含水时的伸缩性导体层的伸缩性差,而且强度也差,因此在洗涤时由于伸缩运动或片材表面与水和其他洗涤物接触,有可能在伸缩导体层产生裂纹等损伤。因此,在设计用于智能穿戴领域的伸缩配线、伸缩电极时,不能耐受相当于100次的洗涤。

本发明的伸缩性导体层的膜厚的范围没有特别限定,但优选为1μm~1mm。不足1μm时,容易产生针孔等涂膜缺陷,有时会出现问题。超过1mm时,溶剂容易残留在涂膜内部,涂膜物性的再现性有时会变差。

由本发明的伸缩性导体形成用导电浆料形成的伸缩性导体层,即使是厚度在50um以下、线宽在5mm以下的细线薄膜,经过100次以上的洗涤后也可以维持导电。此种伸缩性导体层的饱和含水率在5%以下,相对于饱和含水时伸缩性导体层的40℃下的断裂伸长率(ε’),平衡吸湿状态下的伸缩性导体层的25℃下的断裂伸长率(ε)之比为:

ε’/ε>0.5。

这里所规定的断裂伸长率之比,显示的是洗涤前后的伸缩性导体层的伸缩性变化度。当该变化在0.5以下时,前后的伸缩性恶化情况较大,因此认为容易因水引起塑化,或者原本的强度较弱。此种伸缩性导体层在洗涤时,由于伸缩运动或片材表面与水和其他洗涤物的接触,有可能在伸缩导体层引起裂纹等损伤。因此,在设计用于智能穿戴领域的伸缩配线、伸缩电极时,5mm以下的细线规格不能经受相当于100次的洗涤。

本发明的电气配线是指,作为第一形态,是在基底基材上将伸缩性导体浆料印刷成配线状的形态,作为第二形态,是将伸缩性导体层切割成配线状的形态,具备任意形状的电极部和配线部。电极部和配线部理想的是通过浆料的印刷或片材的切割而设置为一体型。在基底基材的相反侧配备有热熔剂时,由于还可以与服装压接,因此选该形态更理想。

涂布有伸缩性导体形成用导电浆料的基底基材,优选具有可挠性或伸缩性的基材。作为可挠性基材的例子,可举出纸、布、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚酰亚胺等。作为伸缩性基材,可举出聚氨酯、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、丁腈橡胶、丁二烯橡胶、SBS弹性体、SEBS弹性体等。优选这些基材可以弯折,可以在面方向伸缩。在这一点上,优选由橡胶或弹性体构成的基材。

在基材上涂布伸缩性导体形成用导电浆料的工序没有特别限定,例如可以通过涂布法、印刷法等进行。作为印刷法,可举出丝网印刷法、平版胶印法、喷墨法、柔版印刷法、凹版印刷法、凹印胶印法、烫印法、点胶法、刮板印刷等。

要用设计成不足5mm且不设保护层的细线来实现可耐受相当于100次洗涤的电气配线,厚度更优选为30μm~1mm。通过将配线宽度设定在该范围内,可以得到较高的洗涤耐久性。

使用厚度在30μm以下的配线时,优选对伸缩性导体形成用导电浆料所构成的电气配线并用保护层。保护层的种类可以是不同的,需要导电性等,根据需要,可以是绝缘性的保护层、导电性的保护层,适合的保护层不同。保护层的覆盖,不仅可以举出通过浆料的印刷、干燥来进行的例子,还可以举出通过对由带热熔的柔性树脂构成的薄膜进行热压接来进行的例子。

本发明的电气配线,为了赋予可设计性或配线部的绝缘性,可以使用伴随保护层的电气配线。通过覆盖具有绝缘性的保护层,可以防止来自配线表面的损伤,因此可以延长作为配线的寿命。另外,由于补充了电气配线的强度,因此可以改善反复伸缩时的配线的耐久性。

此外,保护层还可出于补强洗涤耐久性的目的使用。通过设置保护层,可以防止洗涤时的水流或与其他被洗涤物接触引起的配线损伤。由此,即使在伴随有线宽不足5mm、并且厚度不足30μm的部位的电气配线,在相当于100次的洗涤后,也可以维持导电。更具体地,理想的电气配线设计是:电极部的线宽为5mm以上、并且在5mm以上的线宽部位设置保护层的交界线。由于在保护层覆盖部的交界线附近会产生机械性负荷的偏析,因此理想的是避免设置在整个电气配线中耐久性脆弱的地方。

本发明的电气配线,为了弥补可设计性和电气配线的强度,可以使用伴随有以碳等为原材料的具有导电性的保护层的电气配线。作为此种情况的一个例子,可举出为了防止银的氧化而用碳层覆盖电气配线整体的例子。

本发明的电气配线,也可以将具有导电性的保护层和不导电的保护层的组合等2种不同的保护层组合使用。作为此种情况的例子,可举出如下构成:在电极部覆盖以碳等为原料的具有导电性的保护层、并且在配线部覆盖诸如绝缘涂剂这样的绝缘性保护层。此时,可以根据可设计性和构成面的难易度,部分地同时覆盖2种保护层。在不优选与银电极直接接触的例子中,这种构成是理想的构成。本发明的不导电的保护层是伸缩性绝缘层。

另外,本发明中构成伸缩性导体层、伸缩性绝缘层、保护层的各个组合物的柔性树脂可以相同,也可以不同。在本发明中,从两层的粘合性的观点来看,优选两者具有共同成分。所述柔性树脂的玻璃化转变温度优选为-10℃以上、+10℃以下。

为了实现可以在线宽不足5mm的线宽下耐受相当于100次洗涤的电气配线,理想的是涂布有伸缩性导体形成用导电浆料的基材的饱和含水率为5%以下。另外,优选:构成与伸缩性导体层组合的伸缩性绝缘层的柔性树脂的饱和含水率也在5%以下。这是因为,饱和含水率较低者,在反复洗涤时,难以产生主要因水的塑化和分解而引起的基材的物性变化,即使反复洗涤后,也可以维持与配线的附着性。

理想的是用于本发明中的伸缩性绝缘层的柔性树脂的饱和含水率为5%以下,饱和含水时的弹性模量优选为10MPa以上、1000MPa以下。这样在反复洗涤前后基材的物性难以变化,可以维持规定的弹性模量,从而即使在长期洗涤后,配线中的裂纹等损伤的发生和进行也可以控制在最小限度。由此,即使是细线,也可以实现在相当于100次洗涤后维持优异的导电性的电气配线。

本发明的伸缩性绝缘层的40℃下的饱和含水状态下的断裂伸长率ε’优选为500%以上。此外,伸缩性绝缘层的平衡吸湿状态下的断裂伸长率ε与40℃下的饱和含水状态下的断裂伸长率ε’,优选显示以下关系:

ε’/ε>0.5

本发明中,在由纤维结构体构成的基材上,组合由伸缩性导体层形成的与生物体表面直接接触的伸缩性电极和伸缩性电气配线、还有伸缩性绝缘层,得到伸缩性电气配线构成体。这样的伸缩性绝缘层形成在伸缩性电气配线结构体的面向生物体表面的一侧。此外,伸缩性绝缘层有时也形成在伸缩性电极和/或伸缩性电气配线与由纤维结构体构成的基材之间。另外,伸缩性绝缘层有时也形成在由纤维结构构成的基材的、与形成有伸缩性电极和/或伸缩性电气配线的面相反侧的面上。

此外,本发明中,优选在伸缩性电气配线构成体的与布料的粘合面上具备热熔粘合层。本发明中的热熔粘合层是由通过45℃~250℃的范围的加热而可以粘合在织物上的热塑性树脂、或者被称为反应性热熔胶粘剂的未固化或半固化状态的热固性树脂构成的粘合剂。本发明中的热熔粘合层优选通过60℃~230℃的范围、更优选80℃~210℃的范围、进一步优选90℃~180℃的范围的加热而粘合到织物上。通过局部开缝除去不需要部分后,通过热压,可以容易地进行热压接。如果使用在基材的相反侧具有热熔粘合层的伸缩性导体层,则可以将电气配线转印到织物上,可以简便地得到带有电气配线的服装。

热熔粘合层也可以设置为面向伸缩性导体层的形式。此时,可以通过将伸缩性导体层从基底基材上剥离、将热熔粘合层直接粘贴到服装上来制作电气配线。在这种方法中,可以在不残留基底基材的情况下为服装配备电气配线。

通过使用具有本发明的电气配线和热熔粘合层的伸缩性导体层,可以将电气配线转印到织物上,可以简便地得到带有电气配线的服装。

实施例

下文中,举出实施例对本发明进行更详细且具体的说明。另外,实施例中的操作、评估结果等用以下方法测定。

<评价用样品的制作方法>

在东洋纺株式会社制造的聚丙烯薄膜(PYLEN OT;50μm厚)上,使用间隔300μm、宽度130mm的敷抹器(applicator),涂布树脂组合物或树脂溶液或浆料(涂布面为130mm×200mm),将上述涂布物固定在厚纸上,利用热风干燥机进行120℃、30分钟干燥后,冷却至室温,之后将树脂膜从聚丙烯薄膜上剥离,得到评价用样品。

<玻璃化转变温度>

将评价用样品5mg放入铝制样品盘中密封,使用SII株式会社(Seiko InstrumentsInc)制造的差示扫描量热仪(DSC)DSC-7020,以升温速度20℃/分钟至100℃进行测定,求出基线延长线与显示过渡部的最大倾斜的切线的交叉点的温度。

<平衡吸湿率以及饱和含水率>

准备5个试验片(评价用样品或伸缩性导体层的片断),测定120℃下干燥1小时后的质量,作为初始质量。

接着,测定将它们静置在25℃、60%RH的环境中24小时后的质量,作为平衡吸湿质量,根据下式求出平衡吸湿率。

平衡吸湿率=100×(平衡吸湿质量-初始质量)/初始质量

接着,将测定平衡吸湿率后的试验片浸渍于40℃水中,分别在1小时后、2小时后、4小时后、8小时后、24小时后各取出一个检查含水率,将含水率的变化对于试验片的初始质量、不再增大1质量%以上时的含水率作为饱和含水率。(实际上在浸渍8小时后几乎达到饱和。)

另外,测定含水率时,将取出的样品周围的水份去除后再测定含水状态的质量,如下地求出含水率:

饱和含水率=100×(含水状态的质量-初始质量)/初始质量。

<电阻率的评价>

测定自然状态(伸长率0%)的伸缩性导体层的片电阻和膜厚,算出电阻率。膜厚采用Thickness Gauge SMD-565L(TECLOCK公司制造),片电阻采用Loresta-GP MCP-T610(三菱化学分析技术公司制造),测定4枚试验片,使用其平均值。

电阻率通过下式算出。

电阻率(Ω·cm)=Rs(Ω/□)×t(cm)

在这里,Rs表示在各条件下测定的片电阻,t表示在各条件下测定的膜厚。

<弹性模量、断裂伸长率>

从评价用样品或伸缩性导体层切下尺寸为10mm×50mm的试样,将其夹在拉伸试验机(Orientec制造RTA-100)的试样固定卡盘上,上下各20mm夹紧固定,在卡盘间距10mm、拉伸速度20mm/分钟、温度25℃、30RH%的条件下进行测定,根据应力-应变曲线(S-S曲线),从断裂伸长率和应力-应变曲线的初始斜率求出初始弹性模量。

另外,测定如下进行:关于在25℃、60%RH的环境下静置了24小时的试验片(平衡吸湿状态)、以及在40℃水中浸渍24小时后刚刚取出后的试验片(饱和含水状态),各测定5点,作为各自的平均值。

<洗涤耐久性>

依照JIS 2017 103方法5倍加速试验(5次连续洗涤后,阴干1次),用家用洗衣机(SANYO公司制造ASW-50F5(HS))和洗涤试验自动控制装置(辻井染机工业株式会社SAD-135型),有洗衣网袋的情况下累计进行100次洗涤。检测每次洗涤的电阻变化,当达到初始电阻值的1000倍以上的值时,判断为断线,评价为“”,当不足初始电阻值的1000倍时,判定为“〇”。另外,洗涤剂使用的是Attack的粉末型。

制造例

<树脂制造例1>

聚氨酯树脂(A)的合成

在1L的四口烧瓶中,将ODX-688(DIC制聚酯二醇)50份、RV220(东洋纺制造、共聚聚酯)33份、作为链扩展剂的新戊二醇5份、1,6-己二醇(宇部兴产制造)2份加入到二乙二醇单乙醚乙酸酯236份、乙二醇单丁醚乙酸酯79份中,设置在有罩加热器上。将带有搅拌密封的搅拌棒、回流冷却器、温度检测器、球塞设置在烧瓶上,在50℃下搅拌30分钟溶解。加入二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)26份、作为催化剂的二月桂酸二丁基锡0.4份。由反应热造成的温度上升稳定后,升温至90℃反应4小时,由此得到聚氨酯树脂(A)溶液。聚氨酯树脂(A)的芳香族浓度为45质量%。得到的树脂的特性如表1所示。

另外,芳香族的浓度为:

芳香族浓度(质量%)=苯环部分的分子量的总和/聚氨酯树脂的分子量

在这里,以每一个苯环,碳原子为12个、氢原子4个来计算苯环部分的分子量。

<树脂制造例2>

聚氨酯树脂(B)的合成

在1L的四口烧瓶中,将ODX-2044(DIC制聚酯二醇)100份、P-2010(Kuraray制聚酯二醇)33份、作为链扩展剂的1,6-己二醇(宇部兴产制)30重量%加入到二乙二醇单乙醚乙酸酯125份中,设置在有罩加热器上。将带有搅拌密封的搅拌棒、回流冷却器、温度检测器、球塞设置在烧瓶上,在50℃下搅拌30分钟溶解。添加Desmodur I(拜耳制造、异氰酸酯)70份、铋金属系催化剂1份。反应热造成的温度上升稳定后,升温至90℃反应4小时,由此得到聚氨酯树脂(B)溶液。聚氨酯树脂(B)的芳香族浓度为12.7质量%。得到的树脂的特性如表1所示。

<树脂制造例3>

聚氨酯树脂(C)的合成

在1L的四口烧瓶中,将Coatron KYU-1(三洋化成株式会社制聚酯聚氨酯)400质量份加入到丁基卡必醇240质量份中,设置在有罩加热器上。将带有搅拌密封的搅拌棒、回流冷却器、温度检测器、球塞设置在烧瓶上,在80~100℃下搅拌30分钟溶解。确认溶解后,安装减压泵。用减压泵减压,通过在80~100℃下反应4小时的溶剂置换,得到溶解于丁基卡必醇的聚氨酯树脂(C)溶液。聚氨酯树脂(C)的芳香族浓度为0质量%。得到的树脂的特性如表1所示。

<柔性树脂4>

作为柔性树脂4,使用日本瑞翁株式会社制造的NBR树脂“NIPOL(注册商标)DN003”。该NBR树脂的芳香族浓度为0质量%。为方便起见,与聚氨酯树脂放在同列,作为树脂组合物D。树脂的特性如表1所示。

<树脂制造例5~7>

将聚氨酯树脂(A)和聚氨酯树脂(B)按表1所示的比例混合,得到柔性树脂5~7。得到的柔性树脂的芳香族浓度及物性如表1所示。

<树脂制造例8~10>

将聚氨酯树脂(A)和聚氨酯树脂(C)按表1所示的比例混合,得到柔性树脂8~10。

得到的柔性树脂的芳香族浓度及物性如表1所示。

[表1]

<伸缩性导体形成用导电浆料的制造例>

首先,在规定溶剂量的一半量的溶剂中溶解柔性树脂1,在得到的溶液中添加导电性粒子1、流变调节剂1、硫酸钡进行预混后,经三辊研磨机分散而浆料化,得到表2所示的伸缩性导体形成用导电浆料。

以下,改变材料进行同样的操作,得到了表2所示的伸缩性导体形成用导电浆料。

[表2]

<绝缘保护层形成用的保护层形成用浆料(绝缘涂剂)的制造例>

首先,在规定溶剂量的一半量的溶剂中溶解柔性树脂1,在得到的溶液中添加填料1进行预混后,经三辊研磨机分散而浆料化,得到表3所示的绝缘保护层形成用的保护层形成用浆料(IP1)。以下同样地变更柔性树脂,同样地得到了表3所示的绝缘保护层形成用的保护层形成用浆料(IP2)、(IP3)。

<导电性保护层形成用的保护层形成用浆料(碳浆料)的制造例>

首先,在规定溶剂量的一半量的溶剂中溶解柔性树脂1、柔性树脂3,在得到的溶液中添加导电性粒子5进行预混后,经三辊研磨机分散而浆料化,得到表3所示的保护层形成用浆料(CP1)和(CP2)。

[表3]

另外,表2、表3中的原料如下所述。

导电性粒子1:福田金属箔粉工业株式会社制造微细片状银粉AGCA通用型(平均粒径3μm)

导电性粒子2:Metalor Technologies Japan株式会社AB5893(平均粒径5.0μm)

导电性粒子3:三菱材料株式会社银涂布粉通用型(平均粒径1.2μm)

导电性粒子4:DOWA Electronics株式会社凝聚银粉G-35(平均粒径6.0μm)

导电性粒子5:Lion·Specialty·Chemical株式会社制造石墨粉末KetjenblackECP 600JD

导电性粒子6:株式会社中越黑铅工业所制造鳞状石墨Graphite BF(平均粒径5.0μm)

填料1:堺化学工业株式会社B-34(平均粒径0.3μm)

柔性树脂1:树脂制造例1中得到的聚氨酯树脂A

柔性树脂2:树脂制造例2中得到的聚氨酯树脂B

柔性树脂3:树脂制造例3中得到的聚氨酯树脂C

柔性树脂4:JSR株式会社极高丁腈型DN003

柔性树脂7:树脂制造例7中得到的聚氨酯树脂

柔性树脂10:树脂制造例10中得到的聚氨酯树脂

流变调节剂1:共荣社化学MK CONC

溶剂1:二乙二醇单乙醚乙酸酯(ECA)

溶剂2:乙二醇单乙醚乙酸酯(BCA)

溶剂3:二乙二醇单丁醚(BC)

溶剂4:异佛尔酮(IS)

<伸缩性导体层的制造例和评价>

在厚度100μm的伸缩性柔性树脂基材上,用敷抹器或丝网印刷机涂布伸缩性导体形成用导电浆料,在100℃下干燥30分钟,制作伸缩性导体层(伸缩性导体片)。

在表4中显示所得到的伸缩性导体层(伸缩性导体片)的洗涤耐久性、

(a)40℃下浸渍24小时后的涂膜伸长率(%)

(b)平衡吸湿状态下的涂膜伸长率(%)

(a)/(b)比。

[表4]

<应用实施例1:直接印刷法>

在PET基材的脱模薄膜上涂布在绝缘保护层形成用的保护层形成用浆料(绝缘涂剂)的制造例中得到的保护层形成用浆料IP1,干燥至表面发粘消失之前。接着,在保护层形成用浆料层之上叠合作为基材的织物,用辊式层压机轻压接后,继续干燥,剥离脱模薄膜,得到单面形成有IP1涂膜的织物。将该IP1涂膜为绝缘基底层(第一绝缘层)。第一绝缘层的几乎一半渗透到织物(基材),渗透层与未渗透层的层厚之和为80μm。另外,作为织物,使用了Gunsen株式会社制造的双向经编(tricot)布料KNZ 2740(尼龙纱线:氨基甲酸乙酯纱线=63%:37%(混率),克重194g/m

接着,在该第一绝缘层上,用丝网印刷机涂布导电性浆料P1,在100℃下干燥30分钟,形成膜厚约25μm的伸缩性导体层,截面结构如图1所示。另外,将保护层形成用浆料IP1进行丝网印刷从而形成第二绝缘层(伸缩性覆盖层、绝缘覆盖层),得到在织物上具有电极部和配线部的伸缩性导电线路CT1。在这里,为了方便,将伸缩性导体层的、未被第二绝缘层覆盖的部分称为电极部,将被覆盖的部分称为配线部。

对得到的伸缩性线路的洗涤耐久性进行评价。结果如表5所示。

<应用实施例2:直接印刷法>

在应用实施例1中得到的导电线路的电极部分,印刷并干燥导电性保护层形成用浆料CP1作为导电性保护层(电极表面层、伸缩性碳层),得到带有导电性保护层的伸缩性导电线路CT2。对得到的伸缩性导电线路的洗涤耐久性进行评价。结果如表5所示。

<应用实施例3:印刷转印法>

按照图6的工序图,以形成图4的构成地进行操作,在成为基材的织物上,通过转印法得到伸缩性导电性线路CT3。在这里,使用CP1作为伸缩性碳层,使用IP1作为绝缘覆盖层,使用P1作为伸缩性导体层,使用IP1作为粘合层。对得到的伸缩性导电线路的洗涤耐久性进行评价。结果如表5所示。

<应用实施例4~6、应用比较例1~3>

以下同样地使用表5所示的浆料,得到导电性线路CT4~CT9。结果如表5所示。

[表5]

<应用实施例7~12、应用比较例4~6>

作为基材用织物,使用采用了棉/聚酯50/50混纺布料的T恤,根据应用实施例所使用的各流程及材料,根据流程依次层叠图7所示的绝缘基底层、伸缩性导体层、伸缩性覆盖层、电极保护层,制作带有心电测定用导电线路的T恤。材料的组合及流程如表6所示。

T恤的腋下部分具有使用了钩环扣件(面ファスナー)的腰围调节装置,穿着T恤后通过调节钩环扣件的位置,可以调整至心电测定用电极接触皮肤。在连接器连接部5b上安装作为连接器的按扣,作为穿脱式电子单元,连接具有向智能手机传输无线数据功能的Union Tool公司制造的心搏传感器WHS-2,使得在测定的同时,WHS-2将心电信号发送到智能手机,通过安装有该心搏传感器WHS-2专用的应用程序“myBeat”的苹果公司制的智能手机接收心搏数据,设定为可进行图像表示,并且还可以测定RRI(ms(毫秒))和HR(bpm(心率/分钟))。另外,RRI是心电中电位差最大的波之R波与下一个R波之间的时间间隔,可以根据RRI算出(心率)=60/(R-R时间(秒))[bpm]。如上所述地构成了使用具有心搏计测功能的生物体信息计测用服装的心电信息计测系统。

<穿着、运动试验>

使被试者穿着应用实施例7~12、应用比较例4~6中得到的各生物体信息计测用服装,连续实施第一广播体操和第二广播体操,计测其间的RRI和HR。另外,试验条件如下所述。

·试验环境20℃50%(整套动作结束时,没有出汗)

·在动作开始时用手按压电极部,之后,在结束前为止不用手按压。

·在开始之前计测电极部与腋下的服装压力,调整为:

电极部为0.8±0.05kPa、

腋下为0.7±0.05kPa

其结果是,在任意生物体信息计测用服装中,都可以良好地获得RRI和HR。

<生物体信息计测用服装的洗涤耐久性>

在上述穿着、运动试验后,进行生物体信息计测用服装的洗涤耐久性试验。结果如表6所示。

[表6]

<基材使用了伸缩性高分子薄膜的试制例>

基材使用Sheedom公司制造的聚氨酯片DUS 605-CD PT5S,使用丝网印刷机涂布导电性浆料P1,在100℃下干燥30分钟,形成了膜厚约25μm的伸缩性导体层,截面构成如图2所示。另外,将保护层形成用浆料IP1进行丝网印刷,形成第二绝缘层(伸缩性覆盖层、绝缘覆盖层),再使用导电性保护层形成用浆料CP2形成电极保护层,得到导电线路CT19。同样使用株式会社Formance制造的聚氨酯片TG88K,进行同样操作,得到导电线路CT20。CT19、CT20的洗涤耐久性均为“〇”。

<使用了带热熔的聚氨酯片的试制例>

在日清纺株式会社制造的带热熔层的弹性体片“Mobilon”的非热熔层侧,经过与CT19相同的构成、操作,得到图7所示形状的带导电线路CT21的弹性体片。接着,将该弹性体片的热熔层侧与压缩型T恤的内侧(穿着时与皮肤接触的一侧)合在一起,用氟树脂片夹住并热压接140±30秒钟,得到带导电线路CT21的压缩型T恤:具有心电测定功能的生物体信息计测用服装。在得到的T恤与应用实施例7同样地安装按扣,与以下同样地连接UnionTool公司制造的心搏传感器WHS-2,同样地进行穿着、运动试验。心电测定功能上没有问题,可以良好地测定RRI和HR。穿着后进行了洗涤耐久性试验,结果为“〇”。

同样地,基材采用NTW株式会社的聚氨酯热熔膜エスランSHM 104-PUR(带隔膜),通过相同的材料构成、流程,得到导电线路22,同样地在压缩型T恤上利用热压接粘贴导电线路,得到具有心电测定功能的生物体信息计测用服装。与以下同样地进行了穿着、运动试验和洗涤耐久性试验。结果为良好。

产业上的可利用性

如以上所示,本发明的伸缩性导体形成用导电浆料、伸缩性导体层、伸缩性导体层的制造方法、伸缩性电气配线结构体以及生物体信息计测装置,可以形成洗涤耐久性优良的电极或电气配线,作为制造服装型的生物体信息计测装置时的电气配线材料、电气绝缘材料是极其有用的。

通过将本发明的伸缩性导电被膜用于可穿戴式智能设备,可应用于以下用途:设置在服装上的传感器等用于检测人体具有的信息、即肌电位和心电位等生物电位、体温、脉搏、血压等生物体信息的可穿戴装置,或者,植入电热设备的服装,植入用于测定服装压力的传感器的可穿戴装置,利用服装压力而计测身体尺寸的穿戴品,用于测定足底压力的袜型装置,在织物上集成了柔性太阳能电池模块的服装、帐篷、包等的配线部,具有关节部的低频治疗仪、热疗治疗机等的配线部、弯曲度的传感部等。该可穿戴装置不仅以人体为对象,也可应用于宠物、家畜等动物,或具有伸缩部、弯曲部等的机械装置,也可以用作与机器人义臂、机器人义腿等机械装置与人体连接而使用的系统的电气配线。此外,也可作为可体内埋设的植入装置的配线材料应用。进而,不限定于生物体,也可以广泛用作车载用、产业机械用或家电产品等的导电线路。

去获取专利,查看全文>

相似文献

  • 专利
  • 中文文献
  • 外文文献
获取专利

客服邮箱:kefu@zhangqiaokeyan.com

京公网安备:11010802029741号 ICP备案号:京ICP备15016152号-6 六维联合信息科技 (北京) 有限公司©版权所有
  • 客服微信

  • 服务号