CN103451769A - 含有聚酯树脂组合物的聚酯纤维及其制品 - Google Patents
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Abstract
一种具有优异导电性的聚酯纤维,其特征在于,平均电阻率P低于1.0×1012[Ω/cm],该纤维中含有聚酯树脂组合物,所述聚酯树脂组合物含有炭黑且主要重复结构单元由对苯二甲酸三亚甲基酯构成,且该聚酯纤维的pH不足7.0。
Description
技术领域
本发明涉及导电性优异的聚酯纤维及使用了该聚酯纤维的纤维制品。更具体来说,涉及在湿度变化时导电性具有优异稳定性的聚酯纤维和使用该纤维而成的机织物、编织针织物、用该纤维形成的刷子等聚酯纤维制品。
背景技术
通常,“聚对苯二甲酸三亚甲基酯(以下有时也记为PTT)”是主要结构单元为对苯二甲酸三亚甲基酯的聚酯,由其形成的纤维兼具聚酰胺(尼龙)纤维和由以往的聚酯例如聚对苯二甲酸亚乙基酯(以下有时也记为PET)、聚对苯二甲酸四亚甲基酯(以下有时也记为PBT)形成的纤维两者的特征,近年来其作为这种纤维受到了人们的关注,特别是作为具有低弹性模量、高弹性回复性,低温可染性优异的产品正在被进行开发。但是,在对由以往这种材料构成的纤维赋予功能性时,“导电性”是重要的功能之一。具有导电性的纤维,例如作为洁净室用衣料用的纤维、地毯的混纺用纤维、或作为用于安装在装置内的部件的纤维,以除静电为目的或以向装置内提供电荷为目的等进行使用,被期待着在衣料、各种产业应用等广阔领域中有较大需求。近年来,由于电子信息设备特别是便携电话等无线终端的普及,即使在日常环境下电磁波的暴露量也在增加,可能会对健康造成影响,因此作为具有导电性的纤维的使用形态,除了利用导电性自身之外,作为电磁波屏蔽材料使用的例子也在增加。
例如,已提出了有关在PTT中添加或共聚亲水性化合物而形成的抗静电性纤维的技术(参见专利文献1及专利文献2)。在该技术中,虽然确实得到了抗静电性优异的纤维,但是其导电水平顶多为108Ω·cm左右,并未显示出高导电性。另外,由该技术得到的纤维的导电性对使用环境,特别是水分率(湿度)的依赖倾向强,并不能确保稳定的导电性。
另外,还提出了若干个有关在PTT中添加炭黑作为颜料而形成的黑色的原液染色聚酯纤维的技术(参见专利文献3、专利文献4及专利文献5)。但是专利文献3中记载的技术是在共聚PET中添加炭黑,并将其与PTT共混,炭黑并不是以与PTT直接接触的方式含有。因此,不能期待炭黑能够达到与PTT均匀混练的状态。另外,专利文献4中记载的技术只是添加了少量炭黑,专利文献5中记载的技术虽然含有较高浓度的炭黑,但是含有的是附着了苯甲酸的特殊炭黑,它们自始至终的记载都是关于使用炭黑作为颜料的一般炭黑添加纤维。因此,这些专利文献3~5都不是着眼于炭黑的导电性,关于以高浓度添加炭黑时的导电性的预测及要解决的问题或导电效果,没有任何记载和暗示。
发明内容
因此,本发明的问题是着眼于上述以往技术实质上并未考虑导电性,提供具有高导电性,并且在湿度变化时导电性具有优异稳定性的聚酯纤维和使用该纤维形成的机织物、编织针织物、或用该纤维形成的刷子等的纤维制品。
为了解决上述问题,本发明涉及的聚酯纤维的特征在于含有聚酯树脂组合物,平均电阻率P为1.0×1012[Ω/cm]以下,所述聚酯树脂组合物含有炭黑且主要重复结构单元由对苯二甲酸三亚甲基酯构成。即,其是使用直接含有炭黑且主要重复结构单元由对苯二甲酸三亚甲基酯构成的聚酯树脂组合物而形成的,作为表示导电性的指标的平均电阻率P为1.0×1012[Ω/cm]以下(即,由显示极高导电性的材料构成)的聚酯纤维。该聚酯纤维的pH值不足7.0。酸性使该纤维具有抗菌性、抗臭性和防污性。
优选上述聚酯树脂组合物形成纤维表面的至少一部分,由此聚酯纤维本身可显示出对周围电荷的高导电性。
另外,优选上述平均电阻率P与电阻率的标准偏差Q的比R(R=Q/P)为0.5以下,由此可以显示出均匀的优异导电性。
另外,优选温度23℃、湿度55%条件下的平均电阻率X[Ω/cm]和温度10℃、湿度15%条件下的平均电阻率Y[Ω/cm]的比Z(Z=Y/X)在1~5的范围内,由此就可以显示出相对于湿度或湿度及温度变化稳定的导电性。
为了得到这种优异的导电性,优选在聚酯纤维的制造中采用后述的各种办法,其中优选将上述聚酯树脂组合物中的炭黑含量配制为15重量%~50重量%。
本发明涉及的聚酯纤维制品是使用上述那种聚酯纤维作为至少一部分而形成的。例如可以使用上述那种 纤维构成纤维刷,特别是可以构成近年来需求正在增大的电子照相装置使用的刷子。
对于本发明涉及的聚酯纤维来说,用于形成纤维的聚酯树脂组合物是在主要结构单元由对苯二甲酸三亚甲基酯构成的聚酯中含有炭黑而成的,其与以往的聚酯例如以对苯二甲酸亚乙基酯为主要结构单元的PET类聚酯,以及以对苯二甲酸四亚甲基酯为主要结构单元的PBT类聚酯等有很大不同,即使是含有高浓度的导电性炭黑的树脂组合物,也可以方便地用于形成纤维。结果,就可以得到以往难以得到的具有高导电性的纤维,本发明涉及的聚酯纤维可以被用于例如防尘衣等衣料用途、车辆内部装饰材料、建筑物墙壁材料等内部装饰材料、地毯、地板材料等铺地物等非衣料用途,可以使它们具有所希望的高导电性。另外,由于树脂是聚酯,因此几乎没有吸水性或吸湿性,结果导电性对湿度的依赖性小,因此导电性非常稳定。由于这些情况,本发明涉及的聚酯纤维适合用作防尘衣等衣料用途、建筑物的墙壁材料、室内外的地毯、车辆内部装饰材料等非衣料用途领域中需要避免静电的材料、以及需要高导电性及相对于环境变化的导电性的稳定性的用途,例如也适宜被用于经常或频繁地施加电压进行使用的布线物,以及电子照相装置等中使用的各种纤维刷等。
另外,本发明涉及的聚酯纤维,作为特别优选的纤维形态之一,通过形成含有炭黑的PTT在纤维表面的至少一部分处露出的结构,可以使纤维电阻率的标准偏差,即导电性的不均匀变得非常小,从而显示出均匀的导电性。另外,可以使优选温度23℃、湿度55%的中温中湿度下与温度10℃、湿度15%的低温低湿度下的各温湿度条件下的平均电阻率之比非常小,由此可以进一步提高导电性对环境变化的稳定性。进而,如上所述,本发明中的聚酯树脂组合物,通过形成了具有导电性的纤维的承担导电作用的层,可以得到导电性优异的聚酯纤维,但是该聚酯树脂组合物也可以扩展到纤维形态之外。例如可以作为膜及片材、或注射成型物等各种成型物的材料使用,在这种情况下,与以往的含有炭黑的PET及PBT等聚酯树脂组合物相比,也保持了高导电性及导电性的稳定性,通过含有炭黑,树脂组合物本身的脆性得到了改善,破裂、损伤之类的缺陷的发生率变得非常小,同时成型品也可获得优异的力学物性。因此,本发明中的聚酯树脂组合物也适宜被用于需要导电性或抗静电性的用途。
附图说明
图1是显示实施例15得到的纤维的截面概略构成的说明图。
符号说明
1:含有炭黑且主要重复结构单元由对苯二甲酸三亚甲基酯构成的聚酯树脂组合物
2:具有纤维形成能力的聚合物(在实施例15中,是聚对苯二甲酸亚乙基酯)
具体实施方式
以下,结合优选实施方式对本发明进行详细说明。
本发明中的纤维是指细长形状,其长度可以是通常所说的长纤维(filament),也可以是短纤维(staple)。在短纤维的情况下,根据用途形成所希望的长度即可,但是如果考虑到被用于纺织工序或后述那样的电植毛加工等,则长度优选为0.05~150mm,更优选为0.1~120mm。另外,特别在用于电植毛加工的情况下,更优选为0.1~10mm的长度,特别优选为0.2~5mm。
另外,对本发明的纤维粗度即单纤维直径没有特别的限制,但是从可被应用于后述的各种用途的方面考虑,优选单纤维直径为1000μm以下,更优选为0.1~200μm,特别优选为0.5~50μm。特别是被用于纤维刷时,在被用于安装在电子照相装置中的清扫装置或带电装置中的用途的情况下,从清扫性能或带电性能优异的方面来看,特别优选该纤维直径为0.5~30μm。在被用于衣服衬料、防尘衣等,或其它各种衣类时,特别优选为0.5~25μm。除衣料用途外,在被用于车辆内部装饰材料、建筑物的墙壁材料等内部装饰材料、地毯及地板等铺地物等非衣料用途时,特别优选为0.5~150μm。这里,该单纤维直径通过后述实施例中的M项方法求出。
对于此处的单纤维直径,使用光学显微镜在大约100倍~1000倍的范围下,利用透射光对纤维外径进行聚焦测定来确定。还有,此时单纤维直径是至少对同一纤维中具有3cm以上间隔的任意5个点进行观察,进行上述测定,将测得的平均值作为单纤维直径。对于异形截面的单纤维直径,不管是否有中空部分,都将垂直于纤维轴的纤维横截面中的从纤维的一方的外边到纤维的另一方的外边划出最长直线时的该直线长度作为单纤维直径。
另外,对纤维的截面形状没有特别的限制。如果纤维的截面形状是圆形,则具有均匀的纤维物性及在纤 维截面内的各向同性的导电性,因此是优选的。另外,在将纤维用于刷辊(brush roll)时,可以采取短纤维、机织物、编织针织物或无纺布的形状,但是例如为了使纤维弯曲的方向上具有各向异性而提高刚性,或在后述的电子照相装置中获得与调色剂良好的接触性,实现更优异的清扫性能,优选截面形状为扁平形、多边形、多叶形、中空形或不规则形状等的纤维。
作为本发明的纤维,纤维中至少含有聚酯树脂组合物(以下,有时也记为“含CB的PTT”)作为构成单元的一部分,该聚酯树脂组合物含有炭黑(以下,有时也记为CB),主要重复结构单元由对苯二甲酸三亚甲基酯构成。该含CB的PTT在本发明的纤维中对导电性承担主要作用。由于纤维中的至少一部分具有该含CB的PTT,因此可以通过该含CB的PTT的性状来控制纤维本身的导电性,因此可以赋予所希望的导电性能,形成具有非常优异的导电性的纤维。
作为使纤维中至少包含含CB的PTT作为构成单元的一部分的方法,可以通过以下方式实现,所述方式是将该含CB的PTT、与选自(1)含CB的PTT以外的具有纤维形成能力的聚合物成分、(2)CB浓度和/或主要重复结构单元由对苯二甲酸三亚甲基酯构成的聚酯的组成不同的含CB的PTT中的至少一种成分进行混合纺丝来形成纤维。在此处的混合纺丝中,可以将含CB的PTT与这些(1)和/或(2)中的至少一种成分分别熔融,然后在排出前的任意阶段使其通过管道进行滑移变形,优选使用静态混炼器进行共混,或者也可以在熔融之前的任意阶段使含CB的PTT与这些(1)和/或(2)中的至少一种成分预先共混,然后一起进行熔融。熔融后使其通过管道进行滑移变形,优选使用静态混炼器进行共混即可。
作为本发明的纤维,为了使纤维中含有含CB的PTT作为构成单元的至少一部分,可以使该含CB的PTT排列在纤维中的至少一部分中,进行复合纺丝,形成纤维。从能够实现在纤维的纵向上导电性波动小的稳定的导电性的方面来看,虽然混合纺丝形成的纤维也是优异的,但更优选形成复合纤维,此时更为优异。
关于上述复合纤维的构成,含CB的PTT可以在纤维表面的至少一部分处露出,或者含CB的PTT也可以不在纤维表面露出。当含CB的PTT在纤维表面的至少一部分处露出时,可以与该含CB的PTT直接接触,实现高导电性,因此是非常优选的。而且,在纤维表面,该含CB的PTT露出的部位和/或露出面积越大,越能显示高导电性,因此优选含CB的PTT不仅仅存在(露出)于纤维表面的一个部位,而是2个以上的多个部位,更优选在纤维表面的一半以上的面积中,该含CB的PTT露出。特别地,从在纤维表面上该含CB的PTT的面积越大,纤维表面以及纤维表层整体的导电均匀性越优异的方面来看,最优选纤维表面被含CB的PTT全部覆盖的纤维。还有,在与纤维轴垂直的纤维横截面中(换言之,纤维中)的含CB的PTT的比例,虽然可以根据用途进行适当地设定,但是从本发明获得的纤维在保持特别优异的导电性的同时能够实现目标纤维物性(例如强度、残余伸长率、初始拉伸弹性模量等)方面来看,更优选纤维中该含CB的PTT的比例为7体积%以上,如果进一步考虑能够进行稳定生产,则特别优选为10体积%以上。另外,从上述导电性能优异的方面考虑,该含CB的PTT的比例越高,越优选,但是作为该比例的上限,从能够具备高温耐热性的方面考虑,优选为95体积%以下,更优选为90体积%以下,如果进一步考虑能够进行稳定生产,则特别优选为80体积%以下。另外,纤维中的该含CB的PTT的比例可以从单纤维截面中的含CB的PTT的部分相对于单纤维截面面积的面积比率求出,通过后述实施例中的N项方法进行测定。
当本发明的聚酯纤维如上述那样由含CB的PTT全部覆盖纤维表层时,作为纤维的结构,有以下情况:(3)纤维的内层部是与纤维表层相同的成分,即纤维仅由含CB的PTT构成,或(4)该内层部含有本发明所述的含CB的PTT以外的具有纤维形成能力的聚合物,即,是含有含CB的PTT和含CB的PTT以外的成分的复合成分的复合纤维。在(3)的情况下,纤维本身的纤维截面的导电性不存在不均匀,具有均匀的导电性,因此是优选的。而在(4)的情况下,例如含CB的PTT以外的成分,由于不含有含CB的PTT,因此可以被配置为对本发明的纤维的纤维物性、例如强度、伸长率起作用的成分,或者也可以是在不损害本发明的宗旨的范围内含有CB以外的导电剂等的承担其它功能的层,或者也可以是含有其它功能性成分的部分。另外,对于该(4)的情况下的复合纤维中,作为含CB的PTT以外的成分在垂直于纤维轴向的纤维横截面上的芯或岛的形状,可以是圆形或椭圆形,也可以是三边形、四边形、更多边的多边形等多种多样的形状。对于三边形以上的多边形,通常由于聚合物本身的熔融时的行为,角往往具有圆形。如果芯或岛为圆形,则在上述纤维横截面中,对弯曲有各向同性的强度(刚性),但是对于圆形以外的形状, 例如椭圆、三角形,弯曲刚性有时显示出以下行为,即在弯曲方向上显示出差异。特别是如后述那样例如被用于纤维刷等时,通过使芯或岛形成圆以外的三边形、四边形、更多边的多边形的形状,可以通过控制使纤维本身具有高刚性,因此可以形成特别是作为清扫刷具有极高性能的产品。
另一方面,本发明的纤维可以采取纤维中的含CB的PTT不在纤维表面露出的结构。例如,如果含CB的PTT层在纤维表面露出,则随着用途的不同,有时出现过度摩擦,也有时出现损伤等,但是通过采用不在纤维表面露出的结构,可以避免由这种摩擦造成的损伤。另外,通过将含CB的PTT配置在距离纤维表面一定厚度的纤维内,可以实现稳定的导电性。在含CB的PTT不在纤维表面露出的情况下,纤维中的该含CB的PTT与具有纤维形成能力的聚合物形成了复合纤维。该含CB的PTT可以配置在复合纤维截面中的一个部位,也可以配置在2个部位以上的多个部位。当被配置在2个部位以上的多个部位时,优选最多配置在100个部位。另外,当被配置在2个部位以上的多个部位时,从减小导电性不均匀的方面来看,优选该含CB的PTT分别按照与纤维表面距离相等的方式进行配置。
本发明的纤维是使用主要重复结构单元由对苯二甲酸三亚甲基酯构成的聚酯(以下,有时也简写为PTT类聚酯)而成的。在其它通用聚酯,例如PET类聚酯、PBT类聚酯的情况下,通常在以高浓度含有CB(10重量%以上)时,熔融纺丝中会经常出现断丝,完全不能拉取。但是本发明者们发现,对于PTT类聚酯成分,即使在含有大量CB的情况下,熔融粘度也不发生较大变化,在用于形成纤维的工艺,例如熔融纺丝中,仍可以按照与仅对通常的PTT类聚酯进行熔融纺丝相比不作任何改变的相同的方式进行熔融纺丝。由此,对于以往聚酰胺类聚合物能够形成的具有高导电性的导电性纤维的制造,在聚酯类聚合物的情况下也可以含有同样高浓度的CB,形成具有高导电性的导电性纤维。
主要重复结构单元由对苯二甲酸三亚甲基酯构成的聚酯,是通过作为羧酸的对苯二甲酸与作为醇的1,3-丙二醇进行酯化反应来形成的,主要重复结构单元由对苯二甲酸三亚甲基酯构成的聚合物。主要重复结构单元是指对苯二甲酸三亚甲基酯单元为50摩尔%以上。另外,由对苯二甲酸三亚甲基酯构成的成分优选为80摩尔%以上,更优选为90摩尔%以上。
在该主要重复结构单元由对苯二甲酸三亚甲基酯构成的聚酯中,还可以在不损害本发明的宗旨,即不损害高浓度含有CB的情况下的高熔融纺丝性的范围内共聚其它成分,例如可以共聚二羧酸化合物。作为该二羧酸化合物,例如可以列举间苯二甲酸、萘二甲酸、联苯二甲酸、蒽二甲酸、菲二甲酸、二苯醚二甲酸、二苯氧基乙烷二甲酸、二苯基乙烷二甲酸、己二酸、癸二酸、1,4-环己烷二甲酸、间苯二甲酸5-磺酸钠、间苯二甲酸5-四丁基鏻、壬二酸、十二烷二甲酸、六氢对苯二甲酸之类的芳香族、脂肪族、脂环族二羧酸及它们的烷基、烷氧基、烯丙基、芳基、氨基、亚氨基、卤化物等衍生物、加合物、结构异构体及光学异构体。这些二羧酸化合物可以单独使用1种,也可以在不损害本发明宗旨的范围内组合使用2种以上。另外,也可以共聚二醇化合物,作为该二醇化合物,例如可以列举乙二醇、1,4-丁二醇、戊二醇、己二醇、1,4-环己烷二甲醇、新戊二醇、氢醌、间苯二酚、二羟基联苯、萘二醇、蒽二醇、菲二醇、2,2-双(4-羟基苯基)丙烷、4,4’-二羟基二苯基醚、双酚S之类的芳香族、脂肪族、脂环族二醇化合物及它们的烷基、烷氧基、烯丙基、芳基、氨基、亚氨基、卤化物等衍生物、加合物、结构异构体及光学异构体。这些二醇化合物可以单独使用1种,也可以在不损害本发明宗旨的范围内组合使用2种以上。另外,作为共聚成分,可以列举1个化合物中具有羟基和羧基的化合物,即,羟基羧酸。作为该羟基羧酸,例如可以列举乳酸、3-羟基丙酸酯、3-羟基丁酸酯、3-羟基丁酸酯戊酸酯、羟基苯甲酸、羟基萘甲酸、羟基蒽甲酸、羟基菲甲酸、(羟基苯基)乙烯基羧酸之类的芳香族、脂肪族、脂环族羟基羧酸化合物及它们的烷基、烷氧基、烯丙基、芳基、氨基、亚氨基、卤化物等衍生物、加合物、结构异构体及光学异构体。这些羟基羧酸可以单独使用1种,也可以在不损害本发明宗旨的范围内组合使用2种以上。
另外,在本发明的纤维中,除了纤维仅由含CB的PTT构成的情况外,在还配置了该含CB的PTT以外的层的情况下,该含CB的PTT以外的层由具有纤维形成能力的聚合物构成主成分。作为该具有纤维形成能力的聚合物,例如可以列举聚酯类聚合物、聚酰胺类聚合物、聚酰亚胺类聚合物、聚烯烃类聚合物及其它通过乙烯基的加聚而合成的(例如聚丙烯腈类聚合物等)乙烯基类聚合物、氟类聚合物、纤维素类聚合物、硅氧烷类聚合物、芳香族或脂肪族酮类聚合物、天然橡胶及合成橡胶等弹性体、其它多种多样的工程塑料等。更具体来说,可以列举例如通过具有乙烯基的单体进行自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合等加聚反应生成聚合物的机理合成的聚烯烃类聚合物,以及作为其它烯属聚合物的聚乙烯、聚丙烯、 聚丁烯、聚甲基戊烯、聚苯乙烯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚偏二氯乙烯、聚偏氰乙烯等。这些聚合物可以是例如仅由乙烯,或仅由丙烯进行均聚而形成的聚合物,也可以是在多种单体同时存在下进行聚合反应而形成的共聚物,例如如果在苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯的存在下进行聚合,则生成所谓的聚(苯乙烯-甲基丙烯酸酯)共聚物,在不损害本发明宗旨的范围内也可以是这种共聚物。
另外,作为上述具有纤维形成能力的聚合物,例如可以列举通过羧酸或羧酰氯和胺的反应形成的聚酰胺类聚合物。具体来说,可以列举尼龙6、尼龙7、尼龙9、尼龙11、尼龙12、尼龙6,6、尼龙4,6、尼龙6,9、尼龙6,12、尼龙5,7和尼龙5,6等。另外,在不损害本发明宗旨的范围内,还可以是由其它芳香族、脂肪族、脂环族二羧酸和芳香族、脂肪族、脂环族二胺成分形成的聚酰胺类聚合物,也可以单独使用芳香族、脂肪族、脂环族等的1个化合物中同时具有羧酸和氨基这两方的氨基羧酸化合物,或由第3、第4共聚成分共聚而形成的聚酰胺类聚合物。
另外,作为上述具有纤维形成能力的聚合物,例如可以列举通过羧酸和醇的酯化反应而形成的聚酯类聚合物。具体来说,作为本发明中使用的聚酯类聚合物,例如可以列举通过二羧酸化合物和二醇化合物的酯键合而形成的聚合物。作为上述聚合物,可以列举其主要重复结构单元为对苯二甲酸亚乙基酯、对苯二甲酸三亚甲基酯、对苯二甲酸四亚甲基酯、萘二甲酸亚乙基酯、萘二甲酸亚丙基酯、萘二甲酸四亚甲基酯或对苯二甲酸环己烷二甲醇酯的聚酯,或以芳香族羟基羧酸为主成分的具有熔融液晶性的液晶聚酯等。
虽然没有特别的限制,但是在由二羧酸化合物和二醇化合物的酯键合而形成的聚酯类聚合物中,还可以在不损害本发明宗旨的范围内共聚其它成分,例如可以共聚二羧酸化合物。作为该二羧酸化合物,可以列举对苯二甲酸、间苯二甲酸、萘二甲酸、联苯二甲酸、蒽二甲酸、菲二甲酸、二苯醚二甲酸、二苯氧基乙烷二甲酸、二苯基乙烷二甲酸、己二酸、癸二酸、1,4-环己烷二甲酸、间苯二甲酸5-磺酸钠、间苯二甲酸5-四丁基鏻、壬二酸、十二烷二甲酸、六氢对苯二甲酸之类的芳香族、脂肪族、脂环族二羧酸及它们的烷基、烷氧基、烯丙基、芳基、氨基、亚氨基、卤化物等衍生物、加合物、结构异构体及光学异构体。这些二羧酸化合物可以单独使用1种,也可以在不损害本发明宗旨的范围内组合使用2种以上。
另外,作为聚酯类聚合物的共聚成分,也可以共聚二醇化合物。作为该二醇化合物,例如可以列举乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、戊二醇、己二醇、1,4-环己烷二甲醇、新戊二醇、氢醌、间苯二酚、二羟基联苯、萘二醇、蒽二醇、菲二醇、2,2-双(4-羟基苯基)丙烷、4,4’-二羟基二苯基醚、双酚S之类的芳香族、脂肪族、脂环族二醇化合物及它们的烷基、烷氧基、烯丙基、芳基、氨基、亚氨基、卤化物等衍生物、加合物、结构异构体及光学异构体。这些二醇化合物可以单独使用1种,也可以在不损害本发明宗旨的范围内组合使用2种以上。
另外,作为聚酯类聚合物的共聚成分,可以列举1个化合物中同时具有羟基和羧酸的化合物,即,羟基羧酸。作为该羟基羧酸,例如可以列举乳酸、3-羟基丙酸酯、3-羟基丁酸酯、3-羟基丁酸酯戊酸酯、羟基苯甲酸、羟基萘甲酸、羟基蒽甲酸、羟基菲甲酸、(羟基苯基)乙烯基羧酸之类的芳香族、脂肪族、脂环族羟基羧酸化合物及它们的烷基、烷氧基、烯丙基、芳基、氨基、亚氨基、卤化物等衍生物、加合物、结构异构体及光学异构体。这些羟基羧酸可以单独使用1种,也可以在不损害本发明宗旨的范围内组合使用2种以上。
另外,作为聚酯类聚合物,也可以是以芳香族、脂肪族、脂环族等的1个化合物中同时具有羧酸和羟基的羟基羧酸化合物为主要重复结构单元的聚合物。作为由该羟基羧酸形成的聚合物,例如可以列举以乳酸、3-羟基丙酸酯、3-羟基丁酸酯、3-羟基丁酸酯戊酸酯之类的羟基羧酸化合物为主要结构重复结构单元的聚酯。另外,作为这些羟基羧酸,也可以在不损害本发明宗旨的范围内使用芳香族、脂肪族、脂环族二羧酸、或芳香族、脂肪族、脂环族二醇成分,或者可以由多种羟基羧酸进行共聚。
另外,作为上述具有纤维形成能力的聚合物,可以列举通过醇和碳酸衍生物的酯交换反应形成的聚碳酸酯类聚合物、通过羧酸酐与二胺的环化缩聚形成的聚酰亚胺类聚合物、通过二羧酸酯与二胺的反应形成的聚苯并咪唑类聚合物。另外,除了聚砜类聚合物、聚醚类聚合物、聚苯硫醚类聚合物、聚醚醚酮类聚合物、聚醚酮酮类聚合物、脂肪族聚酮等聚合物外,还可以列举纤维素类聚合物,以及甲壳质、脱乙酰壳多糖及它们的衍生物等源自天然高分子的聚合物等。
作为这些具有纤维形成能力的聚合物,从与含CB的PTT的界面粘接性良好,不易产生剥离的方面来看,优选聚酯类聚合物,作为其主要重复结构单元,例如可以列举对苯二甲酸亚乙基酯、对苯二甲酸三亚甲基酯、对苯二甲酸四亚甲基酯、萘二甲酸亚乙基酯、萘二甲酸三亚甲基酯、萘二甲酸四亚甲基酯及对苯二甲酸环己烷二甲醇酯、乳酸等。而且,与含CB的PTT相同,主要重复结构单元由对苯二甲酸三亚甲基酯构成的聚对苯二甲酸三亚甲基酯,其界面粘接性特别好,是特别优选的。另外,从得到的纤维的弹性模量或强度高,可被用于各种用途的方面考虑,特别优选以对苯二甲酸亚乙基酯、萘二甲酸亚乙基酯、萘二甲酸三亚甲基酯、萘二甲酸四亚甲基酯为主要重复结构单元的聚酯。
在本发明的纤维中,选自上述物质的具有纤维形成能力的聚合物可以单独使用1种,也可以在不损害本发明宗旨的范围内合并使用多种。
本发明中主要重复结构单元由对苯二甲酸三亚甲基酯构成的聚酯中含有的炭黑,作为优选的品种,适宜使用例如通过炉法得到的炭黑(以下称为炉黑)、通过ketjen法得到的炭黑(以下称为ketjen炭黑)、用乙炔气作为原料的炭黑(以下也称为乙炔黑)、其它石墨、碳纤维等,其中优选炉黑、ketjen炭黑、乙炔黑。这些炭黑必须具有导电性,该炭黑具有的导电性,以比电阻计,在5000[Ω·cm]以下是重要的。特别优选的比电阻范围是1.0×10-6~500[Ω·cm]。此处的比电阻按照后述实施例中的E项方法进行测定、求出。另外,在本发明的纤维含有炭黑时,优选不损害纤维物性,另外还优选不产生凝集,因此导电性炭黑的粒子大小优选为平均粒径在1~500nm的范围内,更优选为5~400nm的范围。此处的平均粒径是按照后述实施例中的J项的方法求出。而且,对于主要重复结构单元由对苯二甲酸三亚甲基酯构成的聚酯,从即使与以往的PET类聚酯、PBT类聚酯相比含有更高浓度的CB,也具有高纤维形成能力,以及具有导电性的情况下纤维强度、伸长率等物性稳定等方面考虑,CB的含量优选为15重量%~50重量%,更优选为16重量%~40重量%,特别优选为16重量%~35重量%。此处的CB含量按照后述实施例中的L项方法进行测定。
作为使主要重复结构单元由对苯二甲酸三亚甲基酯构成的聚酯中含有CB的方法,可以采用在主要重复结构单元由对苯二甲酸三亚甲基酯构成的聚酯(PTT类聚酯)中添加添加物的任意方法。具体来说,可以列举(A)在惰性气氛中,使PTT类聚酯熔融后,添加CB,通过挤出机或静态混炼器之类的混炼机在常压或减压下进行混炼的方法、(B)在惰性气氛中,使PTT类聚酯和CB预先按规定的比例进行干混,优选使PTT类聚酯形成的粉体或颗粒与CB干混,然后进行熔融,用挤出机或静态混炼器等混炼机在常压或减压下进行混炼的方法、(C)在通常的PTT类聚酯的聚合反应中,在聚合反应停止前的任意阶段使其中含有导电性炭黑,进行混炼的方法等。从能够简便地实现混炼并使导电性炭黑和PTT类聚酯成分进行更微细的混炼的方面考虑,优选采用(A)或(B)的方法。特别是关于挤出机,虽然单螺杆或双螺杆以上的多螺杆挤出机是适宜使用的,但是从混炼PTT类聚酯成分和CB时,对导电性炭黑进行精细混炼的方面考虑,优选采用双螺杆以上的多螺杆挤出机。而且,对于挤出机的螺杆长度(l)及螺杆粗度(w)的比l/w,从提高混炼性的方面考虑,优选l/w为10以上,更优选为20以上,再进一步优选为30以上。另外,该l/w采用的值越大,混炼所需时间越长,混炼性越会得到提高,是优选的,但是如果l/w过大则停留时间过长,也可能导致PTT类聚酯的劣化,因此该l/w优选为100以下。另外,CB的添加可以是如上所述在提供到挤出机以前的阶段,事先进行干混,也可以使用挤出机中设置的侧进料器,与熔融的PTT类聚酯在挤出机中进行混合。另外,特别是关于静态混炼器,只要是例如实施将熔融的PTT类聚酯的流路分成两个或两个以上的多个流路,再进行合并的操作(将从该分割开始至合并为止的一次操作作为一段)的静态混炼器,则没有特别的限制,但是从混炼性更优异的方面考虑,优选该静态混炼器的段数为5段以上,更优选为10段以上。另外,虽然还取决于流路的必要长度,但是在过长的情况下,有时不能列入工程,因此上限优选为50段以下。
对于本发明的纤维来说,作为主要重复结构单元由对苯二甲酸三亚甲基酯构成的聚酯,或上述具有纤维形成能力的聚合物,通常可以使用具有可供应于合成纤维的粘度的聚合物。例如,对于聚酯类聚合物,固有粘度(IV)优选为0.4~1.5,更优选为0.5~1.3。另外,如果是主要重复结构单元由对苯二甲酸三亚甲基酯构成的聚酯(PTT类聚酯),则固有粘度(IV)优选为0.7~2.0,更优选为0.8~1.8。或者,如果是PBT类聚酯,则固有粘度(IV)优选为0.6~1.5,更优选为0.7~1.4。另外,如果是聚酰胺类聚合物,例如尼龙6,则极限粘度[η]优选为1.9~3.0,更优选为2.1~2.8。还有,该固有粘度(IV)或极限粘度[η]按照后述 实施例中K项的方法求出。
另外,本发明的主要重复结构单元由对苯二甲酸三亚甲基酯构成的聚酯的熔融粘度,根据所添加的CB的添加量及纤维的构成进行适当设定即可,但是对于含CB状态下的该聚酯的熔融粘度,通常使用在熔融纺丝温度下剪切速度为12.16[1/秒]时的剪切粘度是10~100,000[Pa·秒]的聚合物,优选是50~10,000[Pa·秒]。此处,该熔融粘度按照后述实施例中F项的方法测定。
本发明的纤维根据使用时的环境可能会暴露于高温下,因此从耐热性优异的方面考虑,优选在160℃的大气中保持15分钟时的收缩率(干热收缩率)为20%以下,特别优选为10%以下。该收缩率越小越好,适合使用收缩率达到0%的纤维。此处,该收缩率按照后述实施例中G项的方法测定。
作为本发明的纤维,从被用于衣料用途、后述的刷辊用等各种用途时的变形小的方面考虑,优选残余伸长率为5~100%,特别优选为30~50%。此处的该残余伸长率按照后述实施例中B项的方法测定。
作为本发明的纤维,虽然根据各种用途控制作为适宜纤维的物性即可,但是从能够广泛适用于这些各种用途的方面考虑,优选具有15~80cN/dtex的初始拉伸弹性模量,另外,在该范围内可以稳定地进行制造。而且,根据用途存在被认为更优选的初始拉伸弹性模量,例如在作为被安装于后述那种电子照相装置中的清扫装置的部件而用于刮掉调色剂等着色剂的情况下,一般优选刚性(与初始拉伸弹性模量有大的相关性)高的纤维,从刮掉性良好的方面考虑,更优选初始拉伸弹性模量为45~80cN/dtex,特别优选为50~80cN/dtex。为了使此处的初始拉伸弹性模量达到被用作安装于电子照相装置中的清扫装置的部件时优选的45cN/dtex以上,当包含含有CB且主要重复结构单元由对苯二甲酸三亚甲基酯构成的聚酯(含CB的PTT)作为构成单元的至少一部分而构成纤维时,从能够达到更高的初始拉伸弹性模量的方面考虑,优选使用例如以对苯二甲酸亚乙基酯为主要重复结构单元的PET类聚酯、以萘二甲酸亚乙基酯为主要重复结构单元的PEN类聚酯,作为含CB的PTT以外的具有纤维形成能力的聚合物来形成纤维。另外,在被用作后述那种电子照相装置中安装的带电装置的部件中的使感光体带电的部件,或被用作在清扫装置部件中施加电压而利于静电吸引和除去调色剂等着色剂的部件的情况下,通常优选刚性(与初始拉伸弹性模量有高相关性)低的纤维,优选初始拉伸弹性模量为15~45cN/dtex,更优选为15~40cN/dtex,特别优选为15~35cN/dtex。在这种情况下,初始拉伸弹性模量越低越好。这里,为了使该初始拉伸弹性模量达到45cN/dtex以下,由于含CB的PTT本身的该初始拉伸弹性模量低,因此其可以直接使用来设计,从能够实现更低的初始拉伸弹性模量的方面考虑,优选使用以对苯二甲酸三亚甲基酯为主要重复结构单元的PTT类聚酯、以对苯二甲酸四亚甲基酯为主要重复结构单元的PBT类聚酯等来形成纤维。还有,此处的该初始拉伸弹性模量按照后述实施例中B项的方法测定。
本发明的纤维,为了稳定地满足在衣料用途、后述的刷辊等各种用途中的形状或特性,优选断裂强度为1.0cN/dtex以上,更优选为1.3cN/dtex以上,进一步优选为2.0cN/dtex以上。通常,对于仅由用于制作导电性高的纤维的含有高浓度CB的聚酯类树脂构成的纤维,使用以往的PET类聚酯、PBT类聚酯时难以本质上稳定地得到纤维,即使在能够形成纤维的情况下,断裂强度也非常低(不足1.0cN/dtex),无论采取什么样的手段,都很难提高断裂强度。但是,本发明者们发现,使用主要重复单元由对苯二甲酸三亚甲基酯构成的聚酯成分作为聚酯时,即使含有高浓度的CB,也可以获得断裂强度特别高的纤维。虽然对于该断裂强度来说越高越好,但是如果考虑到生产率,则适合制造10.0cN/dtex的纤维。此处的该断裂强度按照后述实施例中B项的方法测定。
本发明的聚酯纤维的平均电阻率为1.0×1012[Ω/cm]以下。在该平均电阻率的范围内,可以对后述的多种纤维制品,例如衣料、激励器(actuator)、发热体等的布线物、纤维刷或具有纤维刷的纤维刷辊,或安装了它们的各种制品等,赋予所希望的导电性。平均电阻率越小,导电性越高,即,越容易进行电流流动,
虽然根据用途需要具有低平均电阻率,但是如果考虑到该含CB的PTT中可以最大程度含有的导电剂量,则平均电阻率的下限为1.0×100[Ω/cm]。特别是将本发明的纤维用于后述那种电子照相装置中安装的刷辊中时,优选具有1.0×103~1.0×1012[Ω/cm]的平均电阻率,可以根据使用刷辊的部件、装置的特性来采用具有后述那种平均电阻率范围的导电性纤维。另外,对于发热体等布线物,也是在形成机织物、编织针织物后形成所希望的形状,根据目标的通电电压、电流值进行适当设定即可,但是优选为1.0×101~1.0×107[Ω/cm]的平均电阻率。此处的该平均电阻率P按照后述实施例中C项的方法测定。
另外,作为本发明的纤维,优选在后述的各种用途中确保稳定的导电性,因此优选平均电阻率P与电阻 率的标准偏差Q的比R(R=Q/P)为0.5以下,更优选为0.4以下,特别优选为0.3以下。该比值R越小,纤维纵向的导电性不均匀越小,即表示具有稳定且优异的导电性。当上述导电性纤维的平均电阻率不足1.0×108[Ω/cm]时,该比值R特别优选为0.2以下。另外,如上所述,该比值R越小越好,通常可以采用直至0.001的值,在纤维的整个纵向的导电性不存在不均匀时,可采取0.001以下的值。这里,该比R采用后述实施例的C项的方法测定。
另外,本发明的纤维,优选即使发生温湿度变化,具体来说,例如在梅雨时期这样潮湿的气候下,以及在冬季这样低温和干燥的气候下,导电性纤维的性能也不发生任何变化。因此优选该导电性纤维在中温中湿度(23℃,湿度55%)下的平均电阻率X[Ω/cm]与低温低湿度(10℃,湿度15%)下的平均电阻率Y[Ω/cm]的比Z(Z=Y/X)在1~5的范围内,更优选在1~4的范围内,特别优选在1~2的范围内。Y/X越接近于1,中温中湿度与低温低湿度的差别越小,即,是对温度湿度依赖性小的优异纤维。应特别指出的是,通过本发明这样地使用PTT类聚酯,首次同时实现了以往通过使聚酰胺类纤维中含有CB得不到的在温湿度变化下的导电稳定性,和用PET、PBT等以往的聚酯来就不可能的含有高浓度炭黑的两方面。还有,此处的该平均电阻率的比按照后述实施例中D项的方法测定。
对于本发明的纤维来说,特别是形成短纤维而进行电植毛加工时,从进行更有效加工方面来看,比电阻优选为106~109[Ω·cm],更优选为107~108[Ω·cm]。为了形成具有上述优选采用的比电阻值的短纤维,优选用导电调制剂等进行处理。作为该导电调制剂,例如可以列举混合有二氧化硅类粒子的水类溶剂或有机类溶剂,此时,作为二氧化硅类粒子的粒径,通常使用1nm~200μm大小的粒子,优选3nm~100μm大小的粒径。此处的该比电阻值按照后述的实施例中E项的方法测定。
作为本发明的纤维,也可以在不损害本发明宗旨的范围内具有少量的消光剂、阻燃剂、润滑剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、红外线吸收剂、结晶成核剂、荧光增白剂、封端剂等添加剂。另外,当本发明的纤维是如上所述的复合纤维时,这些添加剂也可以被保持在该含CB的PTT和/或该含CB的PTT以外的具有纤维形成能力的聚合物的任一者中。
而且,在本发明中,具有纤维形成能力的聚合物还可以在不损害本发明宗旨的范围内含有CB和/或其它导电剂。此处,为了不损害宗旨,具有纤维形成能力的聚合物虽然含有CB和/或其它导电剂但是并不是作为承担主要导电性的成分,因此,重要的是仅该具有纤维形成能力的聚合物部分的比电阻比本发明的含CB的PTT部分的比电阻低。
以下,对本发明的纤维的优选制造方法进行举例。
本发明的纤维可以采用熔融纺丝、干式纺丝、湿式纺丝或干湿式纺丝等溶液纺丝等各种合成纤维的纺丝方法进行制造。但是优选通过熔融纺丝进行制造,因为此时容易并可能使纤维中配置的主要重复结构单元由对苯二甲酸三亚甲基酯构成的聚酯中含有高浓度的CB,另外也可以精密地控制纤维形状。而且,可以使含CB的PTT与上述具有纤维形成能力的聚合物共混来进行熔融纺丝、或对该含CB的PTT和具有纤维形成能力的聚合物进行复合纺丝,或单独对该含CB的PTT进行熔融纺丝,从而得到纤维。
对于熔融排出的纤维,在形成纤维的聚合物成分(含CB的PTT或具有纤维形成能力的聚合物)中的较低一方的玻璃化转变温度(Tg)以下的温度下进行冷却,不附着处理剂或附着处理剂后,在100~10000m/分钟的牵引速度下,优选在4000m/分钟以下,更优选在3000m/分钟以下,进一步优选在2500m/分钟以下的牵引速度下进行拉丝。另外,如果考虑到生产率,则按照100m/分钟以上,优选500m/分钟以上的牵引速度进行拉丝。对于本发明中使用的主要重复结构单元由对苯二甲酸三亚甲基酯构成的聚酯,采用过高牵引速度进行拉丝时,有时工程稳定性变差,因此最优选的牵引速度在500~2500m/分钟的范围内。
此处,从口模孔排出的一束纤维的根数(丝条的纤维根数)根据目标使用方法或用途进行适当选择即可,可以是1根单丝的状态,也可以是由3000根以下的多个丝条构成的复丝。但是,从得到各种物性稳定的纤维、适合于被用于各种用途的方面考虑,优选2~500根,特别优选3~400根。另外,附着的处理剂可以根据纤维的用途进行适当使用,此处可以采用含水类或不含水类的处理剂,但是为了防止使用本发明的纤维形成的电子照相装置的感光体劣化,优选不含使感光体劣化的化合物。
将按上述方式牵引纤维后不进行卷取或暂时卷取,然后加热至构成纤维的聚合物成分(含CB的PTT或具有纤维形成能力的聚合物)中的较低一方的玻璃化转变温度(Tg)+100℃以下的温度,优选加热至玻璃化转变温度较低一方的玻璃化转变温度Tg-20℃~玻璃化转变温度较高一方的玻璃化转变温度Tg+80℃的温 度范围内,按照使拉伸丝的残余伸长率达到5~60%的倍率,优选使拉伸丝的残余伸长率达到30~50%的倍率,即按照1.1~3.0倍的范围的拉伸倍率施加第一阶段拉伸。此处,在一次拉伸后(即,第一阶段拉伸结束后),还可以按1倍~2倍的倍率施加第二阶段拉伸。
拉伸后,优选在最终拉伸温度~熔点(Tm)的温度下对纤维进行热处理。通过在拉伸后进行高温热处理,可以形成耐热性更高,并且上述平均电阻率P与电阻率的标准偏差Q的比R(R=Q/P)更小、纤维纵向上的导电性波动更小的优异纤维。这里,该Tg、Tm采用后述实施例的H项的方法测定。
进而,在上述热处理前或热处理后,优选以0.9倍以上、小于1.0倍的倍率,使纤维进行非常微小的收缩,实施松弛处理。由此,也可以形成上述平均电阻率P与电阻率的标准偏差Q的比R(R=Q/P)更小、纤维纵向上的导电性波动更小的优异纤维。
作为上述拉伸方法或拉伸后的热处理方法,可以采用加热的针状物、辊状物、板状物等接触式加热器、使用加热液体的接触式浴,或使用加热气体、加热蒸气、电磁波等的非接触式加热介质等。其中,优选加热的针状物、辊状物、板状物等接触式加热器、使用加热液体的接触式浴等,因为其装置简单、加热效率高,特别优选加热的辊状物。
本发明的纤维可以作为机织物、编织针织物使用,而且在被用于各种衣料用途时还可以施加假捻加工。在假捻加工中,对于纤维,将拉伸丝或未拉伸丝用未加热或加热的针状物、辊状物、板状物或非接触式加热器进行加热后,用盘状物或带状物进行假捻加工。对于经过拉伸假捻加工的纤维,优选直接卷取或非限制性地经过热定形后进行卷取。另外,对于本发明的纤维,也可以施加捻线加工来代替上述假捻加工。
本发明的聚酯纤维除了可以制成例如机织物、编织针织物、无纺布之类的常规纤维制品外,还可以制成下述聚酯纤维制品,即,用其制成的纤维刷、衣料、铺地物,以及使用短纤维形成的植毛体、或可流通电流的布线物等中作为至少一部分使用而成的聚酯纤维制品。具体在以下内容中详细说明。
对于本发明的聚酯纤维,可以结合能够应用的用途或形状,制成在至少一部分或全部中使用了该聚酯纤维的机织物。此处,例如作为单层机织物,可以列举细平布、华而纱、上等细布、色织条格布、夏令机织物、塔夫绸、山东绸、双绉等平纹组织;劳动布、哔叽、华达呢等斜纹组织;缎子、驼丝锦等缎纹组织;席纹布、巴拿马布、席子、席纹呢、牛津布等方平组织;罗缎、粗横棱纹机织物、麻纱等棱纹组织;法兰西斜纹、人字呢、破斜纹等急斜组织;缓斜纹、山形斜纹、破斜纹、飞斜纹、曲线斜纹、花式斜纹、不规则缎纹、加点缎纹、加强缎纹、阴阳缎纹、蜂巢组织、浮松布、梨皮组织、尼阿格拉等。另外,作为将两片机织物叠合成一片机织物的二重机织物,可以列举凹凸组织、浮凸组织等经二重机织物,厚实凸条布等纬二重机织物、双面异色花纹组织、管袋机织物等经纬二重机织物等。另外,作为绒头机织物,可以列举平绒及灯芯绒等纬绒头机织物,毛巾、天鹅绒、丝绒等经绒头机织物等。另外,还可列举纱罗机织物、网眼机织物等纱罗机织物,多臂花机织物、提花机织物等提花机织物等。特别地,作为用于后述的纤维刷用的机织物,优选由经绒头组织形成的绒头机织物。而且,作为用于制作该机织物的本发明的聚酯纤维的形态,可以使用生丝、加捻丝、假捻加工丝等,以及长纤维(filament)、或短纤维(staple)等任意形态,没有特别的限制。
另外,本发明的聚酯纤维可以结合能应用的用途或形状,形成在至少一部分或全部中使用了该聚酯纤维的编织针织物。作为此处的编织针织物,可以列举平针组织、单梳栉组织等平针组织,罗纹组织、圆形罗纹组织等罗纹组织,双针筒组织等双反面组织,鹿皮、绉纹布、单面提花组织、小花纹组织、花边网眼针组织、背面绒头组织、半畦编组织、畦编组织、波纹组织、罗纹空气层组织、复式凹凸组织等纬编组织,或特里科经编组织、拉舍尔经编组织、米兰尼斯经编组织等经编组织等,特别地,作为用于后述的纤维刷辊的编织针织物,优选背面绒头组织或为了使绒头状纤维在编织针织物表面上突出而进行了起毛处理的编织针织物。而且,作为用于制作该编织针织物的本发明的聚酯纤维的形态,可以使用生丝、加捻丝、假捻加工丝等,以及长纤维(filament)、或短纤维(staple)等任意形态,没有特别的限制。
另外,本发明的聚酯纤维可以结合能够应用的用途或形状,形成在至少一部分或全部中使用了该聚酯树脂的无纺布。作为此处的无纺布,可以列举通过化学结合法、热结合法、针刺法、水射流喷网(Spun laced)法、针刺缝编法、毡化法等结合或粘合方法制成的无纺布。而且,作为用于制作无纺布的本发明的聚酯纤维的形态,可以使用生丝、加捻丝、假捻加工丝等,以及长纤维(filament)、或短纤维(staple)等任意形 态,没有特别的限制。
另外,将本发明的聚酯纤维用作至少一部分而制成的上述机织物或编织针织物,还可以进行使用常规方法的精练、染色、热定形等加工。或者,如果是上述的无纺布,则除了上述的精练、染色、热定形外,还可以实施压光、压花、压实加工、软化加工、热定形等物理处理加工,以及粘接加工、层合加工、涂布加工、防污加工、疏水加工、防静电加工、防火加工、防虫加工、卫生加工、树脂发泡加工等化学处理加工,以及其它的微波应用、超声波应用、远红外线应用、紫外线应用、低温等离子体应用等应用处理。另外,作为将本发明的聚酯纤维用作至少一部分而制成的上述机织物、编织针织物或无纺布,也可以是使用本发明的聚酯纤维和与本发明不同的合成纤维、半合成纤维、天然纤维等,例如选自纤维素纤维、羊毛、丝、弹力纤维、醋酸纤维的至少一种纤维形成的产品。如果进行具体举例,作为纤维素纤维,可以列举棉、麻等天然纤维、或铜氨人造丝、人造丝、波里诺西克等,对与这些纤维素纤维混用的本发明的聚酯纤维的含有率没有特别的限制,但是为了发挥纤维素纤维的手感、吸湿性、吸水性、防静电性等,并且为了发挥本发明的纤维的导电性,优选为0.1~50重量%。另外,该被混用的羊毛、丝可以直接使用已有的品种,关于与这些羊毛或丝混用的本发明的聚酯纤维的含有率,为了发挥羊毛的手感、温暖性、膨松性,以及丝的手感、摩擦音,并且为了发挥本发明纤维的导电性,优选为0.1~50重量%。另外,对该被混用的弹力纤维没有特别的限制,可以列举干式纺丝或熔融纺丝形成的聚氨酯纤维、其它的聚对苯二甲酸三亚甲基酯纤维、及聚对苯二甲酸四亚甲基酯纤维、或聚1,4-丁二醇共聚合聚对苯二甲酸四亚甲基酯纤维为代表的聚酯类弹力纤维等,在使用这些弹力纤维的混合布帛中,本发明的聚酯纤维的含有率优选为0.1~50重量%左右。另外,对被混用的醋酸纤维没有特别的限制,可以是二醋酸纤维,也可以是三醋酸纤维,关于与这些纤维混用的本发明纤维的含有率,为了发挥醋酸纤维的手感、鲜明性、光泽,并且为了发挥本发明的聚酯纤维的导电性,优选为0.1~50重量%。
关于这些各种混用形成的机织物、编织针织物或无纺布,对本发明的聚酯纤维的形态、混用方法没有特别的限制,可以使用公知的方法。例如,混用方法可以列举用于经丝或纬丝的交织机织物、双面机织物等机织物、特里科经编组织、拉舍尔经编组织等组织等,还可以施加交捻、合丝、交络。
将本发明的聚酯纤维用作至少一部分或全部而成的机织物、编织针织物或无纺布也可以含有上述的混用材料,还可以进行染色。特别是对于工序,在织编、织造后或无纺布的情况下,优选在形成网并通过上述结合或粘结法形成后,采取使用常规方法进行精练、预定形、染色、最终定形的过程。另外,不用说本发明的聚酯纤维是上述的含CB的PTT,当该含CB的PTT以外的具有纤维形成能力的聚合物也是聚酯类聚合物且形成纤维表面的一部分时,也可以根据需要在精练后、染色前按常规方法进行碱减量处理。还有,精练优选在40~98℃的温度范围下进行。特别是在与弹力纤维混用时,更优选一边使布帛松弛一边进行精练,因为这可以提高弹性。染色前后的热定形也可以省去一方或两方,但是为了提高机织物、编织针织物或无纺布的形态稳定性、染色性,优选进行两方。热定形温度为20~190℃,优选为140~180℃,热定形时间为10秒~5分钟,优选20秒~3分钟。
由于本发明的聚酯纤维的导电性优异,作为纤维本身也是非常有用的,作为纤维的一种形态,可以如上所述作为长度为0.05~150mm的短纤维使用。该短纤维可以是将单独的一条长纤维丝条切断或将多个丝条集束形成的纤维束切断形成的,特别是长度为0.1~10mm的短纤维,例如可以通过电植毛加工、喷涂加工等多种方法,栽植于基盘上而形成植毛体。在电植毛中,通过该植毛加工栽植的纤维的50%以上是以相对于基盘呈10度至垂直(即90度)的大致直立状态被栽植的。此处,在不损害本发明的宗旨的范围内,形成该植毛体的情况下使用的短纤维中,除了由本发明的聚酯纤维形成的短纤维外,也可以混合并非本发明纤维的其它纤维所形成的短纤维进行栽植。另外,该植毛体可以通过将短纤维粘结在基盘上来栽植,在进行粘结的情况下,例如优选使用丙烯酸类、聚氨酯类或酯类粘结剂进行粘结。此处的粘结剂层厚度优选为1~500μm,可使用单层,或根据需要混合多种粘结剂或分成多层进行使用。另外,作为栽植的基盘,没有特别的限制,只要根据安装上述植毛体的装置、所使用的粘结剂进行适当使用即可,但是适合采用由合成树脂、天然树脂、合成纤维、天然纤维、木材、矿物或金属形成的膜、片材、纸、板、布帛等,或者也可以在作为各种用途部件本身的金属加工体、合成或天然树脂加工体或成型体基盘上直接植毛。此处,特别是为了提高与上述粘结剂的亲和性,优选由经过亲水化处理的合成或天然树脂或金属形成的片材。而且,如果该基盘是上述膜、片材、纸、布帛等形成了表面背面的材料,则可根据用 途或目的在其表面及背面两面进行栽植。作为该植毛体的使用方法或用途,可以粘贴到别的基盘上进行使用,或者由于具有例如以下所示的导电性而被用作导电性纤维刷辊。
具体来说,将由本发明的聚酯纤维形成的上述短纤维用于至少一部分中而成的植毛体,可以被用作至少一部分来形成纤维刷。特别优选在棒状物体上直接栽植形成的纤维刷辊。此处使用的短纤维被栽植到棒状物体上时,可以通过气体喷涂短纤维,也可以进行电植毛加工,但是优选通过电植毛加工来形成,因为此时可以有效地形成在棒状物体的表面上大致直立的纤维。此时的短纤维中的50%以上是在棒状物体表面上呈10度至垂直(即90度)的大致直立状态被粘结的。此处,在不损害本发明宗旨的范围内,所使用的短纤维中除了本发明的聚酯纤维构成的短纤维外,还可以混合并非本发明纤维的其它纤维所构成的短纤维进行栽植。另外,对进行粘结栽植时的粘结剂没有特别的限制,例如可以根据用途或目的,从丙烯酸类、聚氨酯类或酯类粘结剂中进行各种选择使用,此处的粘结剂层厚度优选为1~500μm,可使用单层,或根据需要混合使用多种粘结剂或分成多层进行使用。另外,将由本发明的聚酯纤维构成的上述短纤维用于至少一部分中、在棒状物体上栽植形成的上述聚酯纤维刷辊的纤维刷辊本身的比电阻值为102~1011Ω·cm。
对于形成上述棒状物体的芯的主要材质,只要根据所应用的用途或目的采用适当的材料即可,可以从金属、合成树脂、天然树脂、木材、矿物等中单独选择一种,或选择其中多种的组合,但是作为被安装于后述电子照相装置中的部件使用时,优选主要由金属构成。而且,该棒状物体为金属时,优选对该金属的至少一部分或所需要部分的整个面覆盖中间层,并在其上粘结上述机织物和/或编织针织物和/或无纺布,或粘结短纤维进行栽植。用作中间层的材料主要是对棒状材料赋予缓冲性,或在仅依靠刷子状纤维的弹性、刚性不能实现时,其辅助承担弹性、刚性,可以显著提高后述的例如清扫装置中的调色剂的清除性能,或在显影装置中的调色剂的施加性能。虽然没有特别的限制,但该中间层中适合使用例如聚氨酯类材料、弹性体材料、橡胶材料或乙烯-乙烯醇类材料等。该中间层的厚度优选为0.05~10mm,而且可以根据需要添加上述导电性控制剂或磁性控制剂。
将本发明的聚酯纤维用作至少一部分而制成的上述机织物、编织针织物或无纺布,可以与基盘结合形成布帛复合体。在这种情况下,如果是机织物,则优选绒头机织物或通过处理在机织物表面上存在起毛或丝头的机织物,如果是编织针织物,则优选具有绒头状纤维起毛的编织针织物或进行起毛处理而在编织针织物表面上存在绒头或丝头的编织针织物,这样使得可能会进一步提高后述的聚酯纤维刷辊的功能。在结合时通过粘结而形成的情况下,例如优选使用丙烯酸类、聚氨酯类或酯类粘结剂进行粘结。此处粘结剂层的厚度优选为1~500μm,可使用单层,或根据需要混合使用多种粘结剂或分成多层进行使用。
另外,作为被粘结的基盘,没有特别的限制,只要根据安装该布帛复合体的装置、使用的粘结剂进行适当使用即可,但是适合采用由合成树脂、天然树脂、合成纤维、天然纤维、木材、矿物或金属构成的膜、片材、纸、板、或其它布帛等,或者也可以在作为各种用途部件本身的金属加工体、合成或天然树脂加工体或成型体基盘上直接粘结。此处,特别是为了提高与上述粘结剂的亲和性,优选由经过亲水化处理的合成或天然树脂或金属构成的片材。而且,如果该基盘是上述膜、片材、纸、布帛等形成了表面背面的材料,则可根据用途或目的在其表面及背面两面粘结上述机织物、编织针织物或无纺布,形成布帛复合体。作为该布帛复合体的使用方法或用途,可以粘贴到别的基盘上进行使用,或者由于具有例如以下所示的导电性而被用作导电性聚酯纤维刷。
由本发明的聚酯纤维制成的上述机织物和/或编织针织物和/或无纺布,可被用于至少一部分或全部中来形成聚酯纤维刷。特别地,从形态稳定的观点考虑,优选机织物。此处使用的机织物和/或编织针织物和/或无纺布接合在棒状物体上形成聚酯纤维刷辊时,可以仅仅将其切割成棒状物体实现功能所必需的长度(即,缠绕宽度)的程度并缠绕一周进行接合,或者按棒状物体的长度的几分之一~几十分之一的宽度切成长条状,将其以螺旋状缠绕在棒状物体上并进行接合。进行接合时,可以预先在棒状物体上形成凹凸等再进行嵌合,但是从确保接合的观点来看,使用粘结剂进行粘结是优选的。
此处使用的粘结剂根据用途或目的进行适当地选择即可,可以采用丙烯酸类、酯类或聚氨酯类等各种粘结剂,另外还可以根据需要添加CB、金属等导电性控制剂或铁、镍、钴、钼等金属或这些金属的氧化物或它们的混合物等磁性控制剂等。此处的粘结剂层厚度优选为1~500μm,可使用单层,或根据需要混合使用多种粘结剂或分成多层进行使用。而且,在粘结上述机织物和/或编织针织物和/或无纺布之前的阶 段,还可以在粘结面上贴合具有102~1010Ω·cm的比电阻的导电处理剂或导电性片或导电性膜等材料。本发明的聚酯纤维具有稳定的导电性且可控制到所希望的电阻率,因此施加一定的电压时可以流过微弱电流,可以形成各种布线物。例如作为其一个例子,可以使用其来形成利用微弱电流传送电信号从而被控制、驱动的激励器。关于此时的纤维长度,可以是长纤维(filament),也可以是上述那样的短纤维。作为该激励器,具体来说可以与人的肌肉同样将微弱电流作为信号传输,进行驱动,因此可以将本发明的纤维用于该激励器的电信号回路。
另外,作为布线物的一个例子,也可以用作使用本发明的聚酯纤维作为至少一部分或全部而成的发热体。关于此时的纤维长度,可以是长纤维(filament),也可以是上述那样的短纤维。在形成发热体的情况下,本发明的纤维的导电性优异,可以被设计为所需的平均电阻率[Ω/cm],因此可形成与施加电压、目标温度等相适应的发热体。通过施加一定的电压,本发明的聚酯纤维作为电阻起作用,进行发热。在设计发热体时,例如在可以有极小温度上升的情况下,优选使用每数根的本发明的聚酯纤维来形成经纱和/或纬纱。另外,在应该为温热的场所必需形成面状时,使用本发明的聚酯纤维形成经纱或纬纱时,如果再增加根数,则由于为面状而容易导致温度上升,极限情况下,经纱及纬纱全部使用本发明的纤维来形成机织物即可。还有,也可以是并非机织物,而是编织针织物。作为发热体,在纤维两端或织物两端施加100V的电压时,按照至少0.1℃/分钟的升温速度升温的产品可以作为良好的发热体使用。
作为本发明的聚酯纤维,可以形成用其作为至少一部分或全部而成的衣料。关于此时的纤维长度,可以是长纤维(filament),也可以是上述那样的短纤维。形成衣料时,例如由于导电性优异,因此可以抑制冬季或干燥时产生静电等,可带来更舒适的穿着感觉,或者由于不容易使灰尘靠近,因此可以形成手术衣或制造半导体时的工作服等防尘衣料。此时,优选使用每数根的本发明的聚酯纤维来一起形成经纱和/或纬纱。另外,作为辅助效果,因本发明的聚酯纤维含有大量CB而提高了纤维的导热性,可以作为在穿衣瞬间除去热量的接触凉感材料来使用或作为在冬季从寒冷的外部进入温暖的室内时身体立刻变暖的暖感材料等来使用。
作为本发明的聚酯纤维,可以形成用其作为至少一部分或全部而成的铺地物。作为铺地物,例如可以列举室内外、车辆内铺设的地毯、垫子、地板材料等。关于此时的纤维长度,可以是长纤维(filament),也可以是上述那样的短纤维。形成铺地物时,例如由于导电性优异而可以抑制步行时产生静电等,可形成更舒适的产品,或者由于不容易使灰尘靠近,因此防尘性也优异,不易污染。形成铺地物时,优选使用本发明的纤维的每数根来一起形成经纱和/或纬纱。另外,作为辅助效果,由于本发明的聚酯纤维的导电性优异,因此也可以将上述发热体的形式进行组合,用作冬季或寒冷场所中的温室材料。
将使用本发明的聚酯纤维作为至少一部分而成的上述机织物和/或编织针织物和/或无纺布作为至少一部分使用而形成的聚酯纤维刷辊、或将使用上述短纤维作为至少一部分而成的植毛体作为至少一部分使用而形成的聚酯纤维刷辊,起源于所使用的本发明的聚酯纤维的导电性,适宜被用作例如安装于电子照相装置中的清扫装置的部件。此处,该清扫装置中使用的刷辊的导电性纤维的平均电阻率P为1.0×105[Ω/cm]~1.0×1012[Ω/cm],特别优选1.0×109[Ω/cm]~1.0×1012[Ω/cm]的范围,并且可以根据清扫装置的结构进行使用。在清扫装置中,该刷辊一边旋转,一边根据必要进行充电,捕捉和除去不需要的物质(例如如果是在电子照相装置中,就是未转印的残存着色剂(调色剂)等),但是在使用本发明的聚酯纤维的情况下,如上所述是在温度及湿度变化的情况下仍具有稳定导电性能的纤维,因此其清除性能明显优异。另外,作为该聚酯纤维刷辊在清扫装置中的使用方式,除了如上所述的使聚酯纤维刷辊与感光体直接接触进行清扫外,还可以被用作下述刷辊,所述刷辊是用于对清扫感光体的部件(如上所述的聚酯纤维刷辊,或以往技术中的刀片状部件)进行清扫的刷辊,即对清扫装置本身进行清扫的刷辊,或用于将回收的不需要的着色剂(调色剂)转移到其它场所的聚酯纤维刷辊。另外,在上述清扫装置中,可以根据目的、效果、清扫结构使用1个或2个以上的多个本发明的聚酯纤维刷辊。
将使用本发明的聚酯纤维作为至少一部分而成的上述机织物和/或编织针织物和/或无纺布作为至少一部分使用而形成的聚酯纤维刷辊、或将使用上述短纤维作为至少一部分而成的植毛体作为至少一部分使用而形成的聚酯纤维刷辊,起源于所使用的本发明的聚酯纤维的导电性,适宜被安装在后述的电子照相装置中可以使用的带电装置中进行使用。被安装于该带电装置中的刷辊的导电性纤维的平均电阻率P为1.0×106[Ω/cm]~1.0×1011[Ω/cm]时,是适宜使用的产品。使用该刷辊形成的带电装置的性能取决于刷辊 的导电性能、即导电性纤维的性能,但是不用说作为本来目的的使感光体能够均匀带电,还需要对电子照相装置内的环境变化、即电子照相装置运转中缓慢变化的温度、湿度改变、或季节引起的温度、湿度变化,刷辊的导电性完全不发生变化。对此,本发明的聚酯纤维对于上述环境变化其导电性完全不发生变化,因此不容易引起感光体的带电不均,形成了非常优异的带电装置。另外,当该电子照相装置的感光体表面上存在因清扫不足而残留的调色剂时,也由于该刷辊为刷子状,可以兼做清扫辊,因此显影或印刷时没有或基本上没有污染,就此而言也是优异的。而且,在使电子照相装置小型化的情况下,上述清扫装置及带电装置不用分别设置,作为清扫装置兼带电装置能够谋求省空间化,因此就此而言也是格外优异的。另外,在上述带电装置中,可以根据目的、结构使用1个或2个以上的多个上述刷辊。
将使用本发明的聚酯纤维作为至少一部分而成的上述机织物和/或编织针织物和/或无纺布作为至少一部分使用而形成的聚酯纤维刷辊、或将使用上述短纤维作为至少一部分而成的植毛体作为至少一部分使用而形成的聚酯纤维刷辊,起源于所使用的本发明的聚酯纤维的导电性,适宜被安装在显影装置中进行使用。显影装置,是在后述的电子照相装置中使激光描绘的潜像在利用上述带电装置而同样带电的感光体表面上进行显影的装置,刷辊的电阻率也不会因上述那种电子照相装置中的环境变化而发生变化,因此可以将用于显影的调色剂均匀地提供给感光体进行显影,得到的显影物或印刷物不发生或基本不发生污染或印刷不均,获得了非常漂亮的产品,因此是格外优异的。
将使用本发明的聚酯纤维作为至少一部分而成的上述机织物和/或编织针织物和/或无纺布作为至少一部分使用而形成的聚酯纤维刷辊、或将使用上述短纤维作为至少一部分而成的植毛体作为至少一部分使用而形成的聚酯纤维刷辊,起源于所使用的本发明的聚酯纤维的导电性,适宜被安装在可用于后述的电子照相装置的除电装置中进行使用。安装在该除电装置中的聚酯纤维刷辊的导电性纤维的平均电阻率P为1.0×103[Ω/cm]~1.0×1012[Ω/cm]时,是适宜使用的。特别是被用于后述的电子照相装置中时,刷辊的导电性纤维实现了稳定和均匀的除电效果,通常除了可以使配置在除电装置后的上述清扫装置的清扫效果得到进一步提高外,在使该电子照相装置小型化的情况下,通过使用该刷辊,还可以作为除电装置兼清扫装置进行安装,是格外优异的。
上述清扫装置和/或带电装置和/或显影装置和/或除电装置安装了使用本发明的聚酯纤维作为至少一部分而形成的纤维制品,作为使用这些装置形成的电子照相装置,可以具体地列举激光束单色打印机、激光束彩色打印机、使用发光二极管的单色或彩色打印机、单色复印机、彩色复印机、单色或彩色传真机或多功能型复合机、文字处理机等。按照在带电的感光体中用激光和/或发光二极管描绘潜像、用调色剂显影的机理进行显影或印刷的装置,如上所述使用了本发明的聚酯纤维,因此具有不随电子照相装置内的环境变化、特别是温度、湿度变化的稳定清扫、带电、显影、除电性能,不用说得到的印刷物或显影物为单色的情况,在使用多种和大量调色剂的彩色情况下也尤其能形成非常漂亮的产品,而且可以提高电子照相装置的驱动速度,即可以提高单位时间内的印刷或显影速度(张数)。另外,使用本发明的纤维而形成的本发明的电子照相装置,如上所述可以谋求进一步小型化、节省空间、节省电力,是非常优选的。如上所述,本发明中的聚酯树脂组合物的构成成分至少含有主要重复结构单元由对苯二甲酸三亚甲基酯构成的聚酯成分和CB,是比电阻为1.0×104[Ω·cm]以下的具有导电性的聚酯树脂组合物。由于主要重复单元是由对苯二甲酸三亚甲基酯构成的聚酯成分,因此不用说如上所述含有高浓度的CB来形成纤维,即使在形成由该树脂组合物形成的例如膜及片材、或注射成型物等各种成型物时,也与以往的PET类聚酯、PBT类聚酯等聚酯不同,流动特性,特别是在500[1/秒]以上的高剪切速度下进行加工时的加工稳定性非常优异。由于该流动特性优异,因此可以由本发明的聚酯树脂组合物得到具有稳定形状的成型物。而且,得到的纤维、膜、或其它的成型品在保持了高导电性及导电稳定性的同时,树脂本身的脆性也得到了大幅度改善,作为有破裂、损伤之类的缺点极少发生的成型品,力学特性优异,适合被用于需要导电性或防静电的用途。还有,如果该比电阻的范围为1.0×104[Ω·cm]以下,虽然因导电性优异而适合使用,但优选更低的比电阻,更优选为1.0×103[Ω·cm]以下,特别优选为5.0×102[Ω·cm]以下。另外,该比电阻值越低,导电性越优异,因此越优选,但是作为含CB的聚酯树脂组合物,采用1.0×10-3[Ω·cm]以上的值。
从获得优异导电性方面考虑,该聚酯树脂组合物中的CB的含量优选为15重量%~50重量%,从使导电性及流动特性更为优异的方面考虑,更优选为16重量%~40重量%,从使导电性非常优异并且适合制作 各种成型品方面考虑,特别优选为16重量%~35重量%。此处的该CB含量按照后述实施中L项方法测定。
因此如上所述,该聚酯树脂组合物的流动特性非常优异。为了评价该流动特性,利用后述实施例中F项的测定方法在高剪切速度1216[1/秒]下测定熔融粘度即可。在测定温度下、在1216[1/秒]测定时,计算完全不含CB的聚合物的熔融粘度(η0%1k[Pa·秒])与含有CB的聚合物(例如在X重量%的导电性炭黑的添加量的情况下,为ηX%1k[Pa·秒])的熔融粘度的比(ηX%1k/η0%1k),优选该熔融粘度比为1≤ηX%1k/η0%1k≤1.5的导电性聚酯树脂组合物,更优选1≤ηX%1k/η0%1k≤1.3,特别优选1≤ηX%1k/η0%1k≤1.2。
实施例
通过以下实施例,对本发明进行具体和更详细地说明,但本发明并不仅局限于这些实施例。另外,实施例中的物性值按以下方法进行测定。
A、纤度[dtex]及单丝纤度[dtex]的测定
绞取长度为100m的纤维(复丝),测定该绞取的纤维的重量(g),将测得的值乘以100。将进行同样测定得到的三次结果的平均值作为该纤维的纤度。对于单丝纤度,将用上述纤度除以构成长纤维的单纤维的根数得到的值作为单丝纤度[dtex]。
B、纤维的初始拉伸弹性模量、残余伸长率、断裂强度的测定
使用オリエンテツク社制造的テンシロン拉伸试验机(TENSIRON UCT-100)测定初始拉伸弹性模量(仅拉伸丝)、强度及残余伸长率,如果是未拉伸丝,则初始试样长50mm,拉伸速度为400mm/分钟,如果是拉伸丝,则初始试样长200mm,拉伸速度为200mm/分钟,将5次测定的平均值作为各测定值。初始拉伸弹性模量,是在记录纸上以100cm/分钟的记录速度、全范围应力为500g条件下进行记录,从拉伸初始曲线的斜率求出的。
C、平均电阻率P[Ω/cm]及平均电阻率P与电阻率标准偏差Q之比R(R=Q/P)的测定
将在中温中湿度(23℃湿度55%)中所要测定的试样至少在该气氛中保持1小时,然后进行测定。在采用由送丝辊和卷取辊组成的一对镜面辊使丝线行走时,在辊子之间,利用按照使与东亚DKK制造的绝缘电阻计SM-8220连接的2根棒状端子所组成的探头与行走丝线接触的方式进行设置的装置,使棒的粗细为φ2mm,棒状端子间的连接的丝线的距离为2.0cm,施加电压为100V,送丝速度为60cm/分钟,辊间丝线张力为0.05~0.1cN/dtex(如果是该范围,则测定值没有差别),使绝缘电阻计的采样率为0.2秒,用120cm的长度来测定电阻值,将得到的值的平均[Ω]除以棒状端子间连接的丝线的距离(2.0cm),将该值作为平均电阻率P[Ω/cm]。另外,同时计算出所获得的全部电阻值的标准偏差Q,然后算出P与Q的比R(R=Q/P)。D、中温中湿度(23℃湿度55%)下的平均电阻率X[Ω/cm]与低温低湿度(10℃湿度15%)下的平均电阻率Y的平均电阻率之比Z(Z=Y/X)(温湿度变化Z)
对于中温中湿度,采用C项的方法进行测定,另外对于低温低湿度,也按与C项相同的方式进行测定,求出平均电阻率,求出分别得到的平均电阻率X、Y的比Z(Z=Y/X)。
E、比电阻值的测定方法
将在上述中温中湿度中所要测定的试样至少在该气氛中保持1小时,然后进行测定。测定物为长度在100mm以上的纤维状材料时,使纤维束形成1000dtex的束并切断成50mm的长度(此时,对纤维端面进行斜切割),在端面上涂布导电性糊,然后安装电极在500V下进行测定。另外,当测定物是长度不足100mm的纤维状物或粉体状材料时,用10MPa的压力将其填充在长10cm,宽2cm,深1cm,两端面具有电极的绝缘体的箱形容器中,密封后进行测定,换算成每单位体积的比电阻值[Ω·cm],求出结果。对于肠状材料,在一次测定中,对直径为D(直径在0.2~0.3cm的范围内)、长度为12cm的肠状材料,使用测试仪并将测试仪的两根端子按任意10cm的间隔按压在肠状材料上,测定其电阻值R[Ω],从式(比电阻值)=R×(D/2)2×π/10求出该肠状材料的比电阻值。并且,对5个不同的肠状材料各测定一次比电阻值,将5次的平均值作为该肠状材料的比电阻值。
F、熔融粘度的测定
使用(株)东洋精机社制造的キヤピログラフ1B,在氮气氛下,在圆筒直径9.55mm,喷嘴长度10mm,喷嘴内径1mm,聚合物挤出柱塞速度1mm/分钟(剪切速度12.16[1/秒])或100mm/分钟(剪切速度1216[1/秒]) 条件下,在从试样填充后刚经过10分钟后立即进行测定。将5次测定值的平均值作为各剪切速度下的熔融粘度。
G、在160℃大气中15分钟的收缩率(干热收缩率)的计算
在绞取了5根1m的拉伸丝的环而形成的束上固定1个夹子,测定束的长度L1(此时约为500mm的长度)。然后慢慢地放到160℃的空气中静置15分钟,15分钟后取出风干1小时以上。风干后再次测定束的长度L2。按下式计算收缩率(%)。
干热收缩率(%)={(L1-L2)÷L1}×100
H、玻璃化转变温度(Tg)及熔融(Tm)的测定
使用パ一キンエルマ一社制造的差示扫描量热分析装置(DSC-2),试样为10mg,在16℃/分钟的升温速度下进行测定。Tm、Tg的定义是按16℃/分钟的升温速度进行测定时所观测到的吸热峰温度(Tm1)被观测后,在约(Tm1+20℃)的温度下保持5分钟,然后急剧冷却到室温(急冷时间及室温下的保持时间合计保持5分钟),再按16℃/分钟的升温条件下进行测定时,将以与阶梯状基线产生的偏移的形式观测到的吸热峰温度作为Tg,将作为结晶熔解温度而观测到的吸热峰温度作为Tm。
I、短纤维的纤维长度测定
对于长度为20mm以上的短纤维,施加0.1g/dtex的载荷,用游标卡尺测定,对于不足20mm的短纤维,使用NIPPON KOGAKU K.K制造的SHADOW GRAPH Model6在20倍下测定50根短纤维的长度,将其平均值作为纤维长度。
J、炭黑(CB)的平均粒径的确定
用氧化钌溶液对将纤维或树脂包埋在环氧树脂中形成的物块进行染色,用超薄切片机切削,制成厚60~100nm的超薄切片,用透射型电子显微镜(TEM)观察装置(日立制作所制,H-7100FA型),在加速电压75kV,倍率2万~10万倍的任意倍率下进行观察,将得到的照片进行黑白数字化。将该照片用三谷商事社制作的WinROOF(版本2.3)计算机软件对呈现为黑色的CB进行图像解析,从而确定平均粒径。关于平均粒径,对照片上存在的全部CB的面积分别进行计算,从该面积值计算出被判定为大致为圆形而进行计算的CB的直径的平均值。
K、固有粘度(IV)、极限粘度[η]的测定
在聚酯类聚合物的情况下,将试样溶解在邻氯苯酚溶液中,使用奥斯特瓦尔德粘度计在25℃下进行测定。在聚酰胺类聚合物的情况下,将试样溶解在甲酸中,按与聚酯类聚合物相同的方法测定。
L、导电剂在聚酯中的含量
求出仅由含导电剂的树脂组合物构成的纤维中的导电剂的含量时,使用(株)日立ハイテクノロジ一ズ社的分光光度计U-3010,预先判断导电剂的浓度,使用5种不同浓度的溶液(溶解聚酯的溶剂:例如对于聚乳酸为氯仿,对于PET类聚酯、PTT类聚酯、PBT类聚酯为六氟异丙醇)制作标准曲线,然后求出含有导电剂的树脂组合物中的导电剂含量。在复合纤维的情况下,根据由后述N项求出的含有导电剂的树脂组合物的比例,求出导电剂的含量。对于不溶于或难溶于溶剂的聚酯,采用1N的氢氧化钠水溶液在30℃下搅拌24小时,离心分离后称量导电剂的量,从而求出含量。
M、单纤维直径的测定
使用FEI Company社制造的扫描型电子显微镜(SEM)STRATADB235,在加速电压2kV下进行蒸镀铂-钯(蒸镀膜压:25~50埃)处理,然后按照纤维外径全部进入视野的倍率(单纤维直径为25~50μm时为5千倍,单纤维直径为15~25μm时为1万倍,单纤维直径为5~15μm时为2万倍)进行确定。另外,此时对于单纤维直径的测定,至少要对同一纤维中具有3cm以上的间隔的任意5个点进行观察和测定,将测得的平均值作为单纤维直径。
N、纤维中的含有炭黑且主要重复结构单元由对苯二甲酸三亚甲基酯构成的聚酯(含CB的PTT)的比例的计算
对要计算其比例的长纤维包埋在环氧树脂中所形成的物块,用切片机沿与垂直于纤维轴方向的纤维横截面方向进行切削,制成薄切片,用光学显微镜在200倍下利用透射光观察、摄影后,对于得到的纤维横截面照片,用上述三谷商事株式会社制的WinROOF对含CB的PTT部分和其它部分的面积进行图像解析,从而分别求出,从而计算比例。
比较例1(聚对苯二甲酸亚乙基酯的制法、添加CB的聚对苯二甲酸亚乙基酯成分的制备、纤维的制造)
在由对苯二甲酸166重量份和乙二醇75重量份通过常规的酯化反应得到的低聚物中,添加作为防着色剂的磷酸85%水溶液0.03重量份、作为缩聚催化剂的三氧化锑0.06重量份、作为调色剂的醋酸钴四水合盐0.06重量份,进行缩聚反应,得到通常使用的IV为0.67,熔融粘度为181[Pa·秒](测定温度290℃,12.16[1/秒]),熔点(Tm)为256℃的聚对苯二甲酸亚乙基酯(以下称为PET)的颗粒。
将该PET颗粒在150℃下真空干燥10小时,然后在氮气氛下形成粉体,之后在使用双螺杆挤出机(螺杆长L/螺杆径D=45)进行熔融混炼前,在氮气氛下将作为CB的キヤボツト·スペシヤルテイ·ケミカルズ·インク社制造的炉黑(VULCAN XC72型,比电阻0.45[Ω·cm],平均粒径31nm,下面称为FCB)与粉体相互混合,然后熔融,在该双螺杆挤出机中进行混炼。对于此处的FCB,按照使混炼后得到的PET与FCB的树脂混合物中的FCB为16重量的方式进行配制,在280℃下进行混炼。混炼后,将排出的肠状树脂组合物用15℃的自来水进行冷却,然后用切割机切断,得到熔融粘度为1341[Pa·秒](测定温度290℃,12.16[1/秒])的PET与FCB的树脂组合物(以下称为PET-FCB)的颗粒。测定未颗粒化的树脂组合物的肠状材料的(平均)比电阻值,结果为102.31[Ω·cm]。
使用该PET-FCB,用具备双螺杆挤出机(螺杆长L/螺杆径D=35)的挤出型熔融纺丝机,纺丝温度为290℃,设置孔径为0.3mm,孔数为24的圆形孔形的口模和过滤层的孔眼大小为20μm的过滤器进行熔融纺丝,以相对于作为实效成分的丝为1重量%的附着量附着水类处理剂(实效成分20重量%浓度)后,在1000m/分钟的牵引速度下尝试牵引进行熔融纺丝。但是在1000m/分钟的牵引速度下断丝严重,完全不能拉丝,因此设定200m/分钟的牵引速度,但是断丝仍然严重,结果纺丝性非常差,不能得到卷取丝。
实施例1(聚对苯二甲酸三亚甲基酯的制法、添加了CB的聚对苯二甲酸三亚甲基酯成分的制备、纤维的制造)
添加对苯二甲酸二甲酯130份(6.7摩尔份)、1,3-丙二醇114份(15摩尔份)、醋酸钙一水合盐0.24份(0.014摩尔份)、醋酸锂二水合盐0.1份(0.01摩尔份),一边馏去甲醇一边进行酯交换反应而得到低聚物,在该低聚物中添加磷酸三甲酯0.065份和四丁氧基钛0.134份,一边馏去1,3-丙二醇,一边进行缩聚反应,得到碎片状预聚物。将得到的预聚物在220℃,氮气流下进行固相聚合,得到IV为1.15,熔融粘度为493[Pa·秒](测定温度260℃,12.16[1/秒]),熔点(Tm)为229℃的聚对苯二甲酸三亚甲基酯(以下称为PTT)颗粒。
将该PTT颗粒在150℃下真空干燥10小时,然后在与比较例1相同的混炼中,除了在250℃混炼外,在相同的装置中采用相同的FCB种类、FCB添加量(16重量%)等,得到熔融粘度为1238[Pa·秒](测定温度260℃,12.16[1/秒])的PTT与FCB的树脂组合物(以下称为PTT-FCB)的颗粒。测定未颗粒化的树脂组合物的肠状材料的(平均)比电阻值,结果为102.21[Ω·cm]。
使用该PTT-FCB,用与比较例1相同的挤出型熔融纺丝机,除了使纺丝温度为260℃外,在同样的条件下进行纺丝实验,结果在1000m/分钟的牵引速度下能够完全没有问题地卷取总纤度为350dtex,单丝数为24根的未拉伸丝。纺丝性完全没有问题,在5小时的连续纺丝中完全没有出现断丝。
对于得到的复丝进行拉伸时,使送丝辊的送丝速度为320m/分钟,第1辊在60℃、送丝速度为320m/分钟,第2辊在110℃、送丝速度为800m/分钟,第3辊在室温、送丝速度为792m/分钟(1%松驰),对纤维实施拉伸、松驰及热处理后,用冷却辊将丝冷却到聚酯的Tg以下,然后卷取。在拉伸中,完全未发生单丝缠绕到辊上等问题,拉伸性优异。丝的物性示于表1中。
实施例2~7及比较例2、3
在实施例1中,按照表1改变炭黑的量(实施例2~5及比较例2、3)、炭黑的种类(实施例7中,ケツチエン·ブラツク·インタ一ナシヨナル社制造的ketjen炭黑EC,比电阻值0.2[Ω·cm],平均粒径31nm,下面称为KCB)、纤维的粗细(纤维直径,实施例6中为14μm),除此之外,采用与实施例1相同的制丝条件下,在纺丝工序中采用相同的排出量(每单位时间下的相同容积量[cc/分钟]),另外,关于拉伸条件,除了实施例3~5中第1辊的温度设定为80℃外,其余按与实施例1相同的方式得到纤维。即使CB的种类、纤维直径改变,制丝性仍然没有出现问题(实施例6、7)。另外,随着CB含量的增大,得到的纤维的物性中导电性提高,但是其它物性趋于降低,浓度过高时(比较例2),虽然熔融纺丝前的树脂组合物的比电阻值非常低,具有高导电性,但是在熔融纺丝时不能拉丝。丝的物性示于表1中。
<间苯二甲酸共聚合聚对苯二甲酸亚乙基酯(以下称为PET/I)的制备>
在比较例1中,代替对苯二甲酸166重量份,而合并使用对苯二甲酸150重量份和间苯二甲酸16重量份,除此之外按与比较例1相同的方法得到IV为0.65,熔融粘度为119[Pa·秒](测定温度290℃,熔点(Tm)为222℃,12.16[1/秒])的PET/I的颗粒。在将该PET/I颗粒用于熔融纺丝的情况下,在130℃下真空干燥24小时来使用。
实施例8~10
使用具备两台双螺杆挤出机(螺杆长L/螺杆径D=35)的挤出型复合熔融纺丝机,对用于获得由下述鞘成分和下述芯成分构成的芯鞘型复合纤维的复合纺丝,除了纺丝温度在实施例10中为260℃,在实施例8、9中为275℃分别进行熔融纺丝外,其余按与实施例1相同的方法进行熔融纺丝,对得到的纤维进行卷取,其中所述鞘成分使用实施例2中使用的含18重量%FCB的PTT(以下称为PTT-FCB2)(实施例8、10)或实施例3中使用的含25重量%FCB的PTT(以下称为PTT-FCB3),另外芯成分使用表2所示的各种具有纤维形成能力的聚合物(实施例8、9:PET/I,实施例10:东丽株式会社制造的聚对苯二甲酸四亚甲基酯(1100S型,熔点(Tm)225℃,以下称为PBT)。对于得到的纤维进而进行拉伸时,除了在实施例8、9中使第1辊为85℃,第2辊为130℃外,其余用与实施例1相同的拉伸条件,另外,在实施例10中用与实施例1相同的条件进行拉伸,得到表2所示的纤维。与实施例1~6相同,可以得到导电性及丝物性优异的纤维。
实施例11~13
与实施例8~10同样,使用具备两台双螺杆挤出机(螺杆长L/螺杆径D=35)的挤出型复合熔融纺丝机进行熔融纺丝时,对用于获得由下述芯成分和下述鞘成分构成的芯鞘型复合纤维的复合纺丝,除了纺丝温度在实施例11中为260℃,在实施例12、13中为275℃分别进行熔融纺丝外,按与实施例1相同的方法进行熔融纺丝,对得到的纤维进行卷取,其中所述芯成分使用实施例3中使用的PTT-FCB3(实施例11),或实施例7中使用的含25重量%KCB的PTT(以下称为PTT-KCB2)(实施例12),或实施例5中使用的含50重量%FCB的PTT(以下称为PTT-FCB4)(实施例13),另外,所述鞘成分使用表2所示的各种具有纤维形成能力的聚合物(实施例11:PTT,实施例12、13:PET/I)。对于得到的纤维进而进行拉伸时,对于实施例11,按与实施例1相同的条件进行拉伸,对于实施例12及13,使第1辊为85℃,第2辊为130℃,除此之外,在与实施例1相同的拉伸条件下得到表2所示的纤维。在实施例12中,获得与实施例6同样程度的单纤维直径的纤维,在实施例13中,获得大纤维直径的纤维。与实施例1~10同样,即使在用具有纤维形成能力的聚合物覆盖纤维表层的情况下,利用含有高浓度CB的PTT,也可以使得到的纤维具有高导电性及优异的丝物性。
实施例14
进行与实施例8同样的复合纺丝时,如图1所示进行配置,使纤维表层的四处具有PTT-FCB2,使用PET作为具有纤维形成能力的聚合物,在纺丝温度285℃下进行复合纺丝,除此之外,进行与实施例8同样的熔融纺丝,另外,在与实施例9相同的拉伸条件下进行拉伸,得到具有表2所示物性的纤维。得到的纤维的导电不均性(标准偏差)虽然与实施例8~10相比稍大,但仍得到了具有良好导电性的纤维。
实施例15
进行与实施例1同样的熔融纺丝时,按照使PTT-FCB3∶PET/I=30∶70的体积比的方式预先在颗粒状态下使它们进行干混,使用由此得到的物质,使用挤出型熔融纺丝机,在275℃的熔融纺丝条件下,除此之外,按与实施例1相同的条件进行熔融纺丝,得到未拉伸丝。按与实施例9相同的拉伸条件,由该未拉伸丝得到具有表2记载物性的纤维。得到的纤维具有良好的导电性。
实施例16
使用实施例1、3、7、9、12、14、15中得到的纤维,分别切成平均纤维长度为0.5、1.0、2.0mm的短纤 维,然后用日产化学工业株式会社制造的胶态二氧化硅“スノ一テツクスOS(注册商标)”进行处理,之后在东丽株式会社制造的聚酯膜“ルミラ一(注册商标)QT33(厚度100μm)”上按照约100μm的厚度在膜的一个面上涂布大日本インキ化学工业株式会社制造的丙烯酸酯类粘结剂DICNAL K-1500(相对于100重量%的K-1500,使用2重量%的DICNAL VS-20作为增稠剂,下面有时称为“粘结剂A”),在涂布了粘结剂的膜的一个面上进行电植毛加工,制作植毛体。关于植毛性(植毛的成功程度),按照基本直立(◎),少见倒伏纤维(○)、约半数纤维倒伏(△),直立纤维少(×)进行目视判断评价,结果都为◎。
另外,分别使用实施例2、6、8、10、11、13中得到的纤维进行捻丝加工,然后分别制成绒头机织物、单梳栉经编组织,然后进行起毛处理,将所获得的各材料使用与上述相同的粘结剂A粘结在上述聚酯膜上,分别制作布帛复合体。与上述一样,起毛性全部优异。
实施例17
将实施例3、4、5、9、13中制作的纤维用作经纱及纬纱,按照织造密度为150根/英寸来制造机织物,按照长20cm,宽5cm,在两端设置电极拉来形成长20cm的布帛物体,将其作为布线物,在该两电极上施加100V的电压,结果分别呈现为按1.2℃/分钟、3.8℃/分钟、4.9℃/分钟、0.8℃/分钟、3.2℃/分钟的升温速度升温的发热体。
实施例18
使用实施例1、2、3、6、7、8、9、10、11、12、13、15中得到的纤维,制作平均纤维长度为2mm的短纤维,使用实施例16的粘结剂A,在由SUS304形成的金属棒状物A及具有SUS304且设置了添加有5%炭黑的聚氨酯制中间层(厚度1.5mm的覆盖物,且保留金属棒端部2cm不覆盖)的金属棒状物B上分别进行电植毛加工(金属棒状物B仅在中间层部施加),从各棒物体上清除未粘结的短纤维后,得到刷辊(A1、A2、A3、A6、A7、A8、A9、A10、A11、A12、A13、A15、B1、B2、B3、B6、B7、B8、B9、B10、B11、B12、B13、B15)。另外,使用实施例1、2、3、6、7、8、9、10、11、12、13、15,进行与实施例16相同的捻丝加工,使用得到的材料制作绒头机织物,使绒头起毛,进而将该起毛的绒头机织物制成宽1cm的条状,卷绕到上述金属棒状物A上,得到刷辊(C1、C2、C3、C6、C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13、C15)。
实施例19
使用下述单色激光打印机进行长时间的连续印刷(每分钟印刷、排出10张),所述单色激光打印机在清扫装置中分别安装配置了实施例18中得到的刷辊中的C1、C2、C6、C7、C8、C10、C11、C12、C13,确认打印机中的湿度变化和印刷性,结果虽然从开始印刷1000张左右时打印机中的湿度从开始的65%降低到35%,进而在印刷10000张左右时降低到了25%,但印刷张数超过20000张时印刷鲜明性、调色剂清扫性等仍然优异。另外,对刷辊中的C3、C9、C15,分别安装在带电装置中进行同样地研究,结果印刷张数超过30000张时印刷鲜明性仍然优异。
实施例20
使用实施例1~15中得到的各纤维,一种是仅用于纬纱中,由其平纹织造物制作Y衬衫(衣料A1~A15)。另一种是在经纱和纬纱中都使用实施例1~15中得到的纤维,来制作Y衬衫(衣料B1~B15)。随机选择10名男性评价员进行穿着试验,结果对于全部衣料A1~A15及衣料B1~B15,所有人均回答“穿衣时有凉感(有接触凉感)”,对于衣料A3~A5、衣料B3~B5这6种衣料,所有人都回答“穿衣时非常有凉感(感到强烈的接触凉感)”。
实施例21
使用比较例3及实施例1、3、9、13、14、15中得到的纤维,制作含有10重量%的这些纤维且以尼龙6为主而形成的地毯(大小为1m×1m),穿着在其上不施加导电加工等的合成皮革制成的皮鞋,在23℃及湿度55%的气氛下踩踏100次,保持踩在地毯上的状态,进行接触金属制的门把手的实验,结果仅比较例3因产生静电而出现放电,但是在实施例1、3、9、13、14、15中得到的纤维的情况下,未出现静电放电。如上所述,使用本发明的聚酯纤维作为至少一部分而成的机织物,如上所述使用了具有非常优异的导电性的纤维,因此机织物全体都使用了该纤维的情况自不必说,即使在机织物的一部分中使用该纤维的情况下,也可以形成具有优异导电性或静电逸失性能(换言之,静电性能)的机织物,因此可以被用于各种材料用途,例如帐幕、帘子、容易产生人体静电的汽车、铁道、飞机等交通工具的片材、墙壁材料、铺 地物、被子、毯子、床单等寝具等,可发挥优异性能。
另外,使用本发明的聚酯纤维作为至少一部分而成的编织针织物,是与上述的机织物一样具有导电性或静电性能的编织针织物,因此可以被用于各种材料用途,例如建筑物的墙壁材料、绒毯等铺地物、汽车、铁道、飞机等交通工具的片材、墙壁材料及铺地物、乘坐物用的片材或其铺地物、被子、毯子、床单等寝具等,可发挥优异性能。
另外,使用本发明的聚酯纤维作为至少一部分而成的无纺布,成为与上述的机织物、编织针织物一样具有导电性或静电性能的无纺布,因此除了可以作为与上述机织物、编织针织物的用途相同的材料外,还可被广泛地用于需要厚度的例如隔板材料、捆包物、垫子等不希望产生静电的装置、房屋的周边材料用材料,可发挥优异性能。
另外,作为由本发明的聚酯纤维形成的短纤维、机织物、特别是绒头机织物、编织针织物或无纺之外的其它用途,可以使用它们栽植在基盘上,形成植毛体或布帛复合体。这些植毛体或布帛复合体的导电性或防静电性优异,因此作为触感优异的材料可以形成各种内部装饰材料。
另外,本发明的聚酯纤维或由该导电性纤维形成的短纤维的导电性优异,因此可以形成布线物,例如可以作为进行各种动作的例如能够通过微弱的电流发生反应的人工肌肉之类的激励器回路的一部分进行使用。或者可以由布线物形成发热体,这是由于使用了导电性优异且导电性不均小的本发明的聚酯纤维,因此仅仅使用能控制为具有所希望的导电性能的材料,就可以得到发热效率良好的发热体,是优异的。另外,在主要使用该发热体的冬季,是低温低湿度的,但是由于本发明的聚酯纤维不存在温湿度依赖性或非常小,因此,即使在冬季,也可以发挥稳定的导电性能,成为非常优异的发热体。
另外,使用本发明的聚酯纤维作为至少一部分而成的衣料,由于使用了导电性优异的纤维,因此可以抑制穿着时静电的产生,可以使之逸散到体外。因此,作为特别忌讳静电产生的半导体产业的工作服或由于不易产生静电而不使尘埃接近的防尘衣使用时是有用的。另外,由于CB的导热性优异,因此作为能将热量施放到体外的接触凉感衣物,或者相反地作为能使较冷的身体迅速从体外吸热的接触暖感衣物等是有用的。例如适宜被用于需要这种功能的运动衣料(高尔夫球用品、门球、棒球、网球、乒乓球、排球、篮球、橄榄球、美式足球、曲棍球、田径、铁人三项、速滑、冰球等的服装)、幼儿、妇女、年长者的衣料、其它的室外衣料(鞋、包、运动护具、袜子、登山服)等。
另外,将使用本发明的聚酯纤维作为至少一部分而成的上述机织物和/或编织针织物和/或无纺布作为至少一部分使用、粘结而形成的聚酯纤维刷辊,由于使用具有导电性的纤维作为至少一部分,因此具有以下功能,即,可以利用电的作用有效地除去不需要的物质或施加所需要的物质,可发挥优异性能。
另外,使用由本发明的聚酯纤维构成的短纤维而形成的聚酯纤维刷辊,由于使用具有导电的纤维作为至少一部分,因此与上述一样具有以下功能,即,可以利用电的作用有效地除去不需要的物质或施加所需要的物质,就此而言是优异的。另外,通过控制短纤维的纤维长度,可以根据目的方便地控制刷辊的纤维栽植密度或纤维刷辊的上述清除性能或施加物质的性能,在这方面也是优异的。特别是所植毛的棒状物主要由金属构成时,通过控制本发明的聚酯纤维的导电性,可以控制纤维刷辊本身的导电性(比电阻值),进而当棒状物具有金属及覆盖金属一部分的中间层的情况下,通过控制中间层的材质、厚度等,可以赋予缓冲性。因此可以使纤维刷辊本身的上述清除性能或施加物质的性能得到显著提高,可发挥优异性能。
另外,使用本发明的上述聚酯纤维刷辊而形成的清扫装置,在通过该刷辊本身的旋转清扫除去不需要的物质的情况下,清除性能非常优异。例如在后述的电子照相装置等中在电清除调色剂等物质时,即使电子照相装置内存在环境变化,特别是存在湿度变化等的情况下,该刷辊的导电性能并不改变,因此总具有稳定的清除性能,是优异的。另外,本发明的上述刷辊除了在该清扫装置中与对象物质例如后述电子照相装置中的感光体直接接触进行清扫外,也可以从进行清扫操作的部件本身除去不需要物质,从而可用作对清扫装置本身进行清扫的部件,结果就成为高性能的清扫装置。
另外,使用本发明的上述聚酯纤维刷辊形成的带电装置是通过控制该刷辊本身的导电性(比电阻值)进行使用的,因此例如在电子照相装置等中作为使感光体同样带电的刷辊进行使用时,可以使感光体均匀带电,因此是优异的。另外,对于电子照相装置内的环境变化例如电子照相装置的运转中或季节变化引起的湿度变化,该刷辊本身的比电阻并不变化或变化非常小,因此感光体不容易出现带电不均匀,就此而言也 是优异的。另外,当该电子照相装置的上述感光体因清扫不充分而残存着色剂(调色剂)时,该刷辊可以同时起到清扫辊的功能,因此显影或印刷时不形成或基本不形成污染,是优异的。此外,在使电子照相装置小型化的情况下,上述清扫装置及该带电装置不用分别设置,可以两用,即仅该刷辊就可用作清扫装置兼带电装置,因此可以发挥非常优异的性能。
另外,使用本发明的上述聚酯纤维刷辊而形成的显影装置,与上述带电装置中的效果一样是利用刷辊本身的导电性进行使用的,例如在电子照相装置等中、在对感光体上描绘的静电潜像附着调色剂时,出现上述那样的湿度变化等环境变化时,刷辊本身的比电阻没有或基本没有不均匀。因此可以向感光体均匀地供给调色剂进行显影,得到的显影物或印刷物没有或基本没有污染,是非常漂亮的产品,可发挥优异的性能。
另外,使用本发明的上述聚酯纤维刷辊形成的除电装置,通过控制纤维中所含的导电性炭黑的含量来减小该刷辊的导电性(比电阻),成为具有极优异的除电性能的刷辊,因此是有用的。特别是被用于电子照相装置中时,由于具备无数的毛(纤维)的刷辊具有稳定和均匀的除电效果,因此可以使配置在除电装置后的上述清扫装置的清扫效果得到进一步提高。另外,在使该电子照相装置小型化的情况下,还可以通过使用该刷辊作为除电装置兼清扫装置进行安装,是非常优异的。
而且,上述清扫装置和/或带电装置和/或显影装置和/或除电装置在至少一部分中使用了本发明的聚酯纤维,使用上述清扫装置和/或带电装置和/或显影装置和/或除电装置而形成的电子照相装置,具体来说,激光打印机、复印机、传真机、多功能复合机或文字处理机等在带电的感光体上按照用激光描绘潜像,用调色剂显影的机理进行显影或印刷的装置,如上所述具有不随电子照相装置内的环境变化而变化的稳定清扫、带电、显影、除电性能,因此得到的印刷物或显影物非常漂亮。另外,通过对上述纤维刷辊的纤维长度或所含的导电性炭黑的含量等进行最佳化,可具有更稳定的清扫、带电、显影、除电性能,因此可以进一步提高电子照相装置的驱动速度,即可以提高单位时间内的印刷或显影速度(张数),是非常优选的。
工业可利用性
如上所述,本发明涉及的聚酯纤维及用其形成的纤维制品适合用于需要优异导电性的各种用途、需要对于湿度变化等保持稳定的导电性的各种用途、以及需要其它性能例如除电性能、带电性能的各种用途。
专利文献1:日本特开平11-181626号公报(权利要求书)
专利文献2:日本特开平10-141400号公报(权利要求书)
专利文献3:日本特开2003-89926号公报(权利要求书,第[0031]段)
专利文献4:日本特开2003-73534号公报(权利要求书,实施例)
专利文献5:日本特开2003-138115号公报(权利要求书,第[0015]、[0016]段)。
Claims (10)
1.一种具有优异导电性的聚酯纤维,其特征在于,平均电阻率P低于1.0×1012[Ω/cm],该纤维中含有聚酯树脂组合物,所述聚酯树脂组合物含有炭黑且主要重复结构单元由对苯二甲酸三亚甲基酯构成,且该聚酯纤维的pH不足7.0。
2.根据权利要求1所述的聚酯纤维,其特征在于,上述聚酯树脂组合物形成纤维表面的至少一部分。
3.根据权利要求1或2所述的聚酯纤维,其特征在于,上述平均电阻率P与电阻率的标准偏差Q的比R(R=Q/P)为0.5以下。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的聚酯纤维,其特征在于,温度23℃、湿度55%下条件的平均电阻率X[Ω/cm]与温度10℃、湿度15%下条件的平均电阻率Y[Ω/cm]的比Z(Z=Y/X)在1~5的范围内。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的聚酯纤维,其特征在于,初始拉伸弹性模量为15~80cN/dtex。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的聚酯纤维,其特征在于,上述聚酯树脂组合物中的炭黑含量为15重量%~50重量%。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的聚酯纤维,其特征在于,是纤维长度为0.05~150mm短纤维。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的聚酯纤维,其特征在于,上述聚酯树脂组合物的比电阻为1.0×104[Ω·cm]以下。
9.聚酯纤维制品,其特征在于,是在至少一部分中使用权利要求1~8中任一项所述的聚酯纤维而成的。
10.根据权利要求9所述的聚酯纤维制品,是纤维刷。
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