CN115362287A - 复合纤维 - Google Patents

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西浦贵子
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Abstract

本发明提供一种复合纤维，具有芯鞘结构，该芯鞘结构是具有芯部和覆盖该芯部的鞘部而成的。在该复合纤维中，上述芯部是包含金属或导电性材料而成的，上述鞘部为包含陶瓷成分而成的陶瓷鞘部。

Description

复合纤维
技术领域
本发明涉及复合纤维。具体而言，本发明涉及具有芯鞘结构的复合纤维，更具体而言，涉及芯部包含金属或导电性材料而成、鞘部为包含陶瓷成分而成的陶瓷鞘部的复合纤维等。
背景技术
例如，作为能够用于集尘用过滤器的驻极体纤维，已知有实施了电晕放电等带电处理的树脂纤维等(例如，专利文献1)。
另外，作为驻极体纤维，也已知有使用2种不同的树脂成分制作的芯鞘型的复合纤维等(例如，专利文献2、3)。
进而，还已知有使用驻极体纤维的片(驻极体纤维片)等(例如，专利文献4)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭53-130320号公报
专利文献2：日本特公平6-104952号公报
专利文献3：日本特开2018-138280号公报
专利文献4：日本特开2003-3367号公报
发明内容
本申请发明人等注意到现有的驻极体纤维、特别是树脂制的复合纤维存在应克服的课题，并发现了为此采取对策的必要性。具体而言，本申请发明人等发现了以下的课题。
通过本申请发明人等的研究可知，如果以电晕放电等方法将树脂纤维驻极体化(带电处理)(例如，专利文献1)，则随着时间的经过，电荷容易消失。另外，还可知即便仅用水、异丙醇(IPA)等清洗，电荷也容易从纤维表面消失。因此，通过本申请发明人等的研究可知，电晕放电等方法难以使纤维表面高密度地带有电荷。
另外，还已知有将使用2种不同的树脂成分而制作的芯鞘型的树脂纤维(复合纤维)进行驻极体化而得的纤维等(例如，专利文献2、3)。通过本申请发明人等的研究可知，这样的驻极体纤维中，由于在纤维表面混合存在正和负的电荷，因此电荷容易被中和而消失，难以高密度地带电。另外，可知也难以使纤维表面仅表现出正和负中的任一方的电荷。
例如，如图14所示，在专利文献2记载的树脂制的复合纤维(100)中，芯部(101)由极性聚合物构成，鞘部(102)由无极性聚合物构成。因此，如果将这样的复合纤维进行驻极体化，则在鞘部(102)的表面(纤维表面)存在(混合存在)正和负两种电荷，在芯部(101)的内部极化为正和负。
例如，如图15所示，在专利文献3记载的树脂制的复合纤维(200)中，芯部(201)由无极性聚合物构成，鞘部(202)由有极性聚合物构成。因此，如果将这样的复合纤维进行驻极体化，则在鞘部(202)混合存在正和负两种电荷。
进而，专利文献4中公开了能够用于空气过滤器等的驻极体纤维片。但是，在这样的驻极体纤维片的表面、特别是在驻极体纤维的表面，带电为正极性和负极性两种电荷混合存在。
因此，现有的树脂纤维中，由于在其纤维表面混合存在正和负两种电荷，因此通过电荷的中和，电荷随着时间的经过而消失，难以高密度地带电。另外，也难以使纤维表面仅表现出正或负中的任一方的表面电位。
本发明是鉴于上述课题而作出的。即，本发明的主要目的在于提供一种复合纤维，其能够使纤维表面高密度地带电；能够在纤维表面仅具有正或负中的任一方的表面电位(电荷)。
本申请发明人等没有在现有技术的延伸上进行应对，特别是没有使用树脂制的纤维，而是在新的方向上进行应对，从而尝试了解决上述课题。其结果，完成了实现上述主要目的的复合纤维的发明。
本发明提供一种复合纤维，具有芯鞘结构，该芯鞘结构是具有芯部和覆盖该芯部的鞘部而成的，上述芯部是包含金属或导电性材料而成的，上述鞘部为包含陶瓷成分而成的陶瓷鞘部。
本发明能够得到一种复合纤维，其能够使纤维表面高密度地带电；能够在纤维表面仅具有正或负中的任一方的表面电位(电荷)。应予说明，本说明书中记载的效果仅为例示，而非限定，另外，也可以有附加效果。
附图说明
图1为示意性地表示发明的一个实施方式的复合纤维的示意图。
图2为示意性地表示本发明的一个实施方式的复合纤维的带电状态(表面电位)的示意图。
图3为示意性地表示本发明的一个实施方式的复合纤维的表面电位的测定方法的示意图。
图4为示意性地表示本发明的实施例中使用的表面电位的测定样品的示意图。
图5为示意性地表示本发明的实施例中使用的表面电位的测定样品的带电方法的示意图。
图6为示意性地表示本发明的实施例中使用的表面电位的测定样品的测定点(9处)的示意图(俯视图)。
图7为表示本发明的实施例中使用的表面电位的测定样品(带正电的样品)的各测定点的电位的图表。
图8为表示本发明的实施例中使用的表面电位的测定样品(带负电的样品)的各测定点的电位的图表。
图9为表示比较例中使用的现有的驻极体过滤器的测定点(14处)的照片。
图10为表示比较例中使用的现有的驻极体过滤器的各测定点的电位的图表。
图11为示意性地表示本发明的实施例中制作的复合纤维的示意图。
图12为示意性地表示本发明的实施例中制作的复合纤维的带电方法的示意图。
图13为示意性地表示本发明的实施例中制作的复合纤维的测定点(4处)的示意图。
图14为示意性地表示现有的复合纤维(驻极体纤维)的带电状态的剖面示意图。
图15为示意性地表示现有的其它复合纤维(驻极体纤维)的带电状态的剖面示意图。
具体实施方式
本发明涉及一种复合纤维。具体而言，本发明涉及一种能够进行驻极体化或进行了驻极体化的复合纤维(驻极体纤维)。更具体而言，本发明涉及一种具有“芯鞘结构”的复合纤维，该芯鞘结构是具有“芯部”和覆盖该芯部的“鞘部”而成的，涉及一种复合纤维(以下，有时也称为“本发明的复合纤维”，简称为“复合纤维”或“纤维”)，其特征在于，芯部是包含“金属”或“导电性材料”而成的，鞘部为包含“陶瓷成分”而成的“陶瓷鞘部”。
本公开的复合纤维与现有的驻极体纤维(树脂制纤维)的技术思想完全不同。例如，本公开的复合纤维中，芯部包含“金属”或“导电性材料”而成，因此，这样的芯部至少能够具有电导率，在进行驻极体化后，如果将该芯部接地(或GND连接)，则遍及覆盖这样的芯部的“陶瓷鞘部”的表面整个区域，鞘部能够仅显示正或负中的任一方的表面电位。另外，本公开的复合纤维中，由于鞘部仅显示正或负中的任一方的表面电位，因此，能够使纤维表面(鞘部表面)高密度地带有电荷。进而，能够提高正或负中的任一方的表面电位的值。
(复合纤维)
本公开中，“复合纤维”通常是指可由不同的2种以上的材料构成的纤维。本公开的复合纤维是指以下详细说明的“芯鞘结构”的“芯部”和“鞘部”分别由不同的材料(或主成分)构成。
本公开中，“芯鞘结构”是指至少具有“芯部”和覆盖该芯部的“鞘部”而成的结构。本公开中，鞘部只要被覆芯部的至少一部分即可。本公开中，鞘部也可以被覆芯部全部。
本公开中，“芯部”是指包含与纤维的轴向垂直的剖面中的剖面形状的几何学中心的部分。例如，如图1所示，芯部1为包含与复合纤维10的轴向垂直的方向的剖面的圆形的中心的部分(参照图1(B))。应予说明，本公开的复合纤维中，芯部的形状不限于图示的形态。
本公开的复合纤维中，“芯部”是包含“金属”或“导电性材料”而成的，但也可以根据需要包含其它成分。
本公开中，“金属”是指可由以下记载的金属元素构成的金属(优选为金属单质)或合金。本公开的复合纤维中，芯部也可以由金属线构成。
可构成本公开的复合纤维中的芯部的金属或合金可以为烧结体。芯部中，可以使用由烧结体构成的金属单体。
本公开中，“烧结体”通常是指对无机物(优选为包含无机物的组合物的糊料)进行加热处理并烧硬而成的烧结体(无机固体材料)。
作为“金属元素”，例如可举出选自金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铁(Fe)、铝(Al)、镍(Ni)、钯(Pd)和铂(Pt)中的至少一种。
本公开中，“导电性材料”是指具有电导率的材料，只要具有电导率就没有特别限定。
“导电性材料”例如优选为以下记载的“导电性填料”与“树脂”的复合体。
“导电性材料”中可包含的“导电性填料”是指例如能够对树脂等高分子材料赋予导电性(容易通过电/电子)的材料(物质)，只要能够赋予导电性就没有特别限定。作为导电性填料，例如可举出碳系、金属系、金属氧化物系等导电性填料。作为导电性填料，例如，可以使用炭黑、乙炔黑、科琴黑、纳米碳材料、金、银、铂、镍、铜、锌、铝、锡、锰、不锈钢、氧化锡、氧化铟、氧化锌、氧化锌镍、镁、钨、钴、铬、钛等。
“导电性材料”中可包含的“树脂”例如是指高分子材料，只要是高分子材料就没有特别限定，只要根据需要适当地使用热塑性树脂、热固性树脂等树脂即可。作为树脂，优选可以为体积电阻率1014[Ω·m]以下的树脂。例如可以使用酚醛树脂、环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、氯乙烯系树脂、聚氨酯树脂、尼龙树脂、醚树脂、聚醚树脂、酮树脂、全芳香族聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚酯树脂、丙烯酸树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂、三聚氰胺树脂、有机硅树脂等。
“导电性材料”中使用的术语“复合体”是指将2种以上的材料、具体而言将“导电性填料”和“树脂”复合化而成的材料(复合材料)。本公开中，复合体也可以为仅将2种以上的材料简单地混合(或配合)而成的混合物(或配合物)。
复合体中的导电性填料与树脂的比(导电性填料/树脂)以重量为基准例如为99/1～1/99，优选为80/20～40/60。
本公开的复合纤维中，芯部包含金属、导电性填料等，因此，能够与外部电连接。优选使本公开的复合纤维带电后(进行驻极体化后)，将芯部接地或GND连接，从而能够在以下详细说明的“鞘部”(优选遍及鞘部的表面整个区域)仅显示正或负中的任一方的表面电位。
本公开中，“鞘部”是指覆盖上述“芯部”的部分，只要能够覆盖芯部的至少一部分即可。鞘部也可以覆盖芯部全部。
例如，如图1所示，鞘部2可以为以同心圆状覆盖复合纤维10的芯部1的部分(参照图1(B))。本公开的复合纤维中，鞘部的形状不限于图示的形态。
本公开中，“鞘部”优选为“陶瓷鞘部”。本公开中，“陶瓷鞘部”是指包含以下记载的“陶瓷成分”而成的鞘部。“陶瓷鞘部”也可以根据需要包含其它成分。
本公开中，“陶瓷成分”是指对陶瓷或陶瓷原料等无机物(优选为包含无机物的组合物的糊料)进行加热处理而烧硬而成的烧结体(无机固体材料)。
作为“陶瓷成分”，没有特别限定，例如可举出氧化铝(Alumina)、氧化锆(Zirconia)、磷酸三钙、磷灰石等陶瓷。其中，优选使用可用作陶瓷系生物材料的陶瓷。作为生物材料，特别优选使用具有生物相容性且具有高机械强度、断裂韧性、优异的电子物性等的磷灰石。在这样的情况下，尽管磷灰石是作为生物材料已知的陶瓷，但在驻极体纤维等纤维领域中使用这一点上有特异性。
“磷灰石”(apatite)是作为磷酸钙系功能性无机材料已知的陶瓷，以磷(P)和钙(Ca)为主成分。磷灰石通常具有高机械强度、断裂韧性，且电子物性、生物相容性、离子交换性、表面吸附性、光学性等优异。
本公开的复合纤维中，通过将这样的材料用于芯鞘结构的鞘部，从而能够对鞘部赋予高机械强度、断裂韧性，并且能够对纤维赋予电荷保持能力的显现·控制等电子物性。
作为“磷灰石”，优选为选自氟磷灰石、氯磷灰石和羟基磷灰石中的至少1种。其中，特别优选使用羟基磷灰石。尽管羟基磷灰石是作为生物材料已知的陶瓷，但在驻极体纤维等纤维领域中使用这一点上有特异性。羟基磷灰石不仅能够赋予高机械强度、断裂韧性，而且能够电荷保持能力等优异的电子物性。
“氟磷灰石”(FAp)(fluorapatite)由化学式：Ca5(PO4)3F表示，也称为“氟代磷灰石”、“氟化磷灰石”。
“氯磷灰石”(CAp)(chlorapatite)由化学式：Ca5(PO4)3Cl表示，也称为“氯代磷灰石”、“氯化磷灰石”。
“羟基磷灰石”(HAp)(hydroxyapatite)以化学式：Ca5(PO4)3OH表示，也称为“羟化磷灰石”、“氢氧化磷灰石”。
“陶瓷鞘部”优选由磷灰石单质(上述磷灰石的单质，优选为羟基磷灰石单质)或者磷灰石(上述磷灰石，优选为羟基磷灰石)与树脂的复合体构成。陶瓷鞘部更优选由磷灰石与树脂的复合体构成。或者，陶瓷鞘部也可以由烧结体构成。
“陶瓷鞘部”中可包含的“树脂”例如是指高分子材料，只要是高分子材料就没有特别限定，只要根据需要适当地使用热塑性树脂、热固性树脂等树脂即可。作为树脂，例如可以使用酚醛树脂、环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、聚丙烯树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、丙烯腈树脂等。另外，也可以在上述的树脂材料中配合1种以上的受阻胺系添加物或三嗪系添加物。
“陶瓷鞘部”中使用的术语“复合体”是指将2种以上的材料、具体而言将“磷灰石”和“树脂”复合化而成的材料(复合材料)。本发明中，复合体也可以为仅将2种以上的材料简单地混合(或配合)而成的混合物(或配合物)。
复合体中的磷灰石与树脂的比(磷灰石/树脂)以体积为基准，例如为99/1～1/99，优选为64/36～1/99，更优选为30/70～1/99，进一步优选为20/80～1/99的范围内。
本公开的复合纤维中，鞘部包含上述陶瓷成分(特别是磷灰石)，因此，在使本公开的复合纤维带电后(驻极体化后)，将芯部接地或GND连接，从而能够在鞘部的表面整个区域仅显示正或负中的任一方的表面电位。因此，鞘部的表面带电正负中的任一方，因此，正和负的电荷不会在纤维表面中和而消失，能够使纤维表面高密度地带有电荷，纤维的电特性提高。另外，根据本公开的复合纤维，也能够控制表面电位的极性的选择、表面电位的大小。
本公开中，“表面电位”是指可在复合纤维的表面、特别是鞘部的表面产生的电位。表面电位例如可利用电动力显微镜(Electric Force Microscope(EFM))来测定。本公开的复合纤维的表面电位例如优选在将芯部接地后(换言之进行GND连接后)，利用电动力显微镜(EFM)进行测定。
可在本公开的复合纤维的表面(优选为鞘部的表面)产生的表面电位例如为1mV以上，优选为20V以上，更优选为50V以上，进一步更优选为70V以上，特别优选为100V以上。表面电位的上限值例如为2000V以下，优选为1000V以下，更优选为500V以下，进一步更优选为450V以下，特别优选为350V以下或300V以下。本公开的复合纤维中，表面电位可以为正值，也可以为负值。
本公开的复合纤维中，芯部与鞘部的体积比(芯部/鞘部)没有特别限定，例如为1/99～99/1的范围内。
另外，本公开的复合纤维中，芯部与鞘部的重量比(芯部/鞘部)没有特别限定，例如为1/99～99/1的范围内。
本公开的复合纤维的纤维直径例如为10μm～200μm。在此，本公开的复合纤维的“纤维直径”是指与纤维的轴向垂直的方向的剖面中的最大的尺寸(例如直径)。
本发明的复合纤维优选为“驻极体纤维”。本公开中，“驻极体纤维”是指能够进行驻极体化的纤维和进行了驻极体化的纤维这两者。
本公开中，“驻极体化”是指使其带电(带电化)，具体而言是指实施带电处理等。带电处理没有特别限定，可以适当地使用现有公知的带电方法。例如，可以使用电场处理、优选为电场施加等。
(本发明的实施方式)
将本发明的一个实施方式的复合纤维示于图1。本发明不限于图示的实施方式。
图1(A)为示意性地表示本发明的一个实施方式的复合纤维10的立体示意图。复合纤维10具有可由芯部1和鞘部2构成的芯鞘结构。
图1(B)表示与复合纤维10的轴向垂直的方向的剖面。图示的实施方式中，芯部1和鞘部2均具有大致圆形的剖面，配置为大致同心圆状。应予说明，本公开的复合纤维中，芯部1和鞘部2的剖面的形状没有特别限定。芯部1和鞘部2可以具有任意的几何学形状，例如圆形、椭圆形、矩形、异形等剖面形状。
图1(C)表示图1(B)的X-X’的剖面(复合纤维10的轴向的剖面)。
如此图示的实施方式中，鞘部2在其轴向和周向中的任一者均整体地被覆芯部1。应予说明，本公开的复合纤维中，鞘部只要被覆芯部的至少一部分即可。
鞘部2的厚度没有特别限定，可以与芯部1的直径相同，也可以比芯部1的直径小，还可以比芯部1的直径大。芯部1的直径/鞘部2的厚度的比例如为99/1～1/99，优选为99/1～50/50或50/50～1/99，更优选为99/1～51/49或49/51～1/99的范围内。鞘部2的厚度例如为10mm以下，优选为5mm以下，更优选为1mm以下。
图2为示意性地表示本发明的一个实施方式的复合纤维10带电的状态的示意图。
图2(A)表示进行了驻极体化的复合纤维10的鞘部2(纤维表面)带负(－)电的状态。此时芯部1接地或GND连接，遍及鞘部2的表面整个区域(在轴向和周向)，鞘部2能够仅显示负(－)的表面电位。应予说明，这样的带电状态例如可通过在驻极体化时，在本公开的复合纤维中施加电场以使鞘部2带负(－)电而实现。
图2(B)表示进行了驻极体化的复合纤维10的鞘部2(纤维表面)带正(+)电的状态。此时芯部1接地或GND连接，在鞘部2的表面整个区域(在轴向和周向)，鞘部2能够仅显示正(+)的表面电位。应予说明，这样的带电状态例如可通过在驻极体化时，在本公开的复合纤维中施加电场以使鞘部2带正(+)电而实现。
如此，本发明中将芯部接地或GND连接而测定鞘部的表面电位时，能够在面内(鞘部)的哪个部分均显示单侧极性的表面电位。
即，如此本公开的复合纤维中，即便测定纤维表面(鞘表面)的哪个部分，表面电位均显示单侧极性，因此，可以说表面电荷偏在于单侧极性，或者单侧极性优势。
从这样的方面出发，本公开的复合纤维中，静电在纤维表面不会被抵消，驻极体的电特性提高。
另外，根据本发明，能够控制表面电位的极性、大小等，因此，能够设计期望的纤维(特别是驻极体纤维)。
图3为示意性地表示复合纤维10的表面电位的测定方法的一个例子的示意图。复合纤维10的表面电位的测定可以利用至少包括以下的工序(a)、(b)和(c)的方法测定。
(a)将进行了驻极体化的复合纤维10固定的工序(步骤)
(b)将复合纤维10的芯部1接地或GND连接的工序(步骤)
(c)利用电动力显微镜(EFM)测定复合纤维10的表面电位的工序(步骤)
工序(a)
工序(a)中，将进行了驻极体化的复合纤维10固定。例如，用刚体的夹具夹住复合纤维10的两端，从而能够将复合纤维10固定。此时可以对复合纤维10施加张力。
工序(b)
工序(b)中，将复合纤维10的芯部1接地或GND连接。应予说明，该工序也可以在工序(a)之前进行。
工序(c)
工序(c)中，利用电动力显微镜(EFM)测定复合纤维10的表面电位(鞘部2的表面电位)。例如，电动力显微镜的探针扫描复合纤维10的轴向(A-A’方向)和周向(B-B’方向)这两者，从而遍及表面整个区域测定鞘部2的表面电位。
或者，也可以使用电位计(例如，川口电机制作所制，S2002A)测定复合纤维的表面电位。此时，将从纤维表面起空出3mm的间隔测得的电位作为复合纤维的表面电位。
(本公开的复合纤维的制造方法)
本发明的复合纤维至少包含“芯部”和“鞘部”，优选该“芯部”和“鞘部”一体地相互邻接而形成或制造。
本公开的复合纤维的制造方法没有特别限定，例如，可以应用现有公知的陶瓷的煅烧技术等而适当制造本发明的复合纤维。
例如，可以分别准备将包含上述金属元素的原材料与根据需要的烧结助剂、共材、粘结剂(树脂)(例如，乙基纤维素、乙酸丁酸纤维素、聚乙烯醇缩丁醛)、分散剂(例如，聚羧酸系分散剂)、增塑剂、溶剂(例如，丁基卡必醇、甲苯)等一起制成糊料而得的糊料(芯部用糊料)，以及将上述陶瓷成分的原材料(陶瓷或陶瓷原料)与根据需要的烧结助剂、共材、粘结剂(树脂)(例如，乙基纤维素、乙酸丁酸纤维素、聚乙烯醇缩丁醛)、分散剂(例如，聚羧酸系分散剂)、增塑剂、溶剂(例如，丁基卡必醇、甲苯)等一起制成糊料而得的糊料(鞘部用糊料)后，例如适当地成型，例如一起煅烧，由此制造芯部和鞘部一体地邻接而形成的复合纤维。此时，例如可以使用多重喷嘴(二重喷嘴、三重喷嘴等复合纺纱用喷嘴)、成型模具等将各糊料成型为期望的形状。
本公开的复合纤维的芯部和鞘部均可以包含烧结体。换言之，芯部和鞘部均可以由烧结体构成。优选为芯部和鞘部均为烧结体。通过复合纤维的芯部和鞘部均包含烧结体，从而能够使复合纤维的表面、特别是鞘部的表面更高密度地带电。进而，能够实现100V以上、优选为300V以上的电位。
另外，在芯部、鞘部使用复合体的情况下(例如，在芯部使用导电性填料与树脂的复合体的情况，在鞘部使用磷灰石与树脂的复合体的情况等)，在准备各复合体的糊料后，使用例如多重喷嘴(二重喷嘴、三重喷嘴等复合纺纱用喷嘴)、成型模具等将各糊料成型为期望的形状，由此制造本公开的复合纤维。
应予说明，在芯部为金属的情况下，可以使用期望的形状的金属线、金属板等。
本公开的复合纤维的制造方法不限定于上述制造方法。
(用途)
本公开的复合纤维可以走位纱线使用。作为纱线，例如可以为仅将多个纤维简单地拉齐的纱线(拉齐纱线)，也可以为施加捻度的纱线(加捻纱线)。应予说明，加捻方法没有特别限定，可以使用现有公知的方法。本公开的复合纤维可以以这样的纱线的状态进行驻极体化。
另外，本发明的复合纤维也可以作为包含这样的纱线而成的过滤器、布(例如，机织物、针织物、无纺布)等而提供。本发明的复合纤维优选作为驻极体过滤器使用。可用作集尘用、应对花粉用、抗菌用、抗病毒用的驻极体过滤器等。
本发明的复合纤维不限定于上述实施方式。以下，根据实施例，对本发明的复合纤维进行进一步详细的说明。
实施例
实施例1
实施例1中，使用以下的“芯部用的金属线”和“鞘部用的糊料”，制作图1所示的形状的复合纤维。
＜芯部用的金属线＞
作为芯部用的金属线，准备铜线(Cu)(直径：0.1mm)。
＜鞘部用的糊料＞
通过将磷灰石/聚酰胺酰亚胺系材料(树脂)(体积比率：20/80)湿式混合，从而制备鞘部用的糊料。
依据使用喷嘴的挤出成型法，在铜线(芯部用的金属线)周围被覆鞘部用的糊料，制作具有芯鞘结构的复合纤维的成型体。接下来，通过以250℃～300℃的温度加热，制造芯部由铜(Cu)构成、鞘部由包含羟基磷灰石(HAp)而成的复合体构成的复合纤维(芯部的直径：0.1mm、鞘部的厚度：0.1mm)。
对实施例1中制作的复合纤维施加电场，使鞘部带负(－)电后，将芯部接地并利用电动力显微镜(EFM)测定表面电位时，可知鞘部的表面整体仅带负(－)电(图2(A))。
另外，同样地对实施例1中制作的复合纤维施加电场，使鞘部带正(+)电后，将芯部接地并利用电动力显微镜(EFM)测定表面电位时，可知鞘部的表面整体仅带正(+)电(图2(B))。
实施例2
实施例2中，制作模拟了由本发明的复合纤维构成的驻极体过滤器的表面电位的测定样品，测定其表面电位。
＜测定样品的制作＞
如图4所示那样，制作在可对应于本发明的复合纤维的芯部的金属层(或导电层)21的两面配置有可对应于鞘部的陶瓷层22(22a、22b)的表面电位的测定样品20(圆盘形状、直径：8mm)。
应予说明，图4(A)为测定样品20的立体示意图，图4(B)为测定样品20的剖面示意图(表示直径部分的层叠方向的剖面)。
本实施例中，金属层21由铜(Cu)构成(厚度：0.1mm)，陶瓷层22a、22b分别由羟基磷灰石(HAp)构成(厚度：1mm)。应予说明，陶瓷层22a、22b由实施例1中使用的鞘部用的糊料制作。
＜驻极体化＞
例如，如图5所示，将测定样品20配置在2个电极(30A(铝(Al)的负极(－))、30B(铝(Al)的正极(+)))之间。此时，在陶瓷层(HAp)22a与负极(Al)30A之间配置了作为子电极层31a的铜箔(铜带)和作为绝缘层32的有机硅橡胶的膜。在陶瓷层(HAp)22b与正极(Al)30B之间配置了作为子电极层31b的铜箔(铜带)。另外，测定样品20的金属层(Cu)21与负极(Al)30A电连接。
按照以下的电场施加条件对测定样品20施加电场，进行驻极体化。
电场施加条件
温度：200℃
电压：1000V
电场强度：10kV/cm
施加时间：1小时
本实施例中，如上使陶瓷层22a、22b均带正(+)电(以下称为“样品A”)。进而，使用其它相同的测定样品，反转电极(30A、30B)的极性并施加电场(30A：正极(+)、30B：负极(－))，从而使陶瓷层22a、22b均带负(－)电(以下称为“样品B”)。
＜表面电位的测定＞
对于“样品A”和“样品B”，将金属层21接地后，分别测定表面电位。
具体而言，使用电位计(川口电机制作所制，S2002A)从测定样品20的上表面起空出3mm的间隔在图6(俯视图)所示的9处的测定点1～9测定各点的电位。另外，从测定样品20的下表面空出3mm的间隔同样地在测定点1～9测定表面电位。
应予说明，测定点的间隔相等，为3mm。
将使用“样品A”(陶瓷层(+))测定的结果示于图7。
“样品A”中，在上下表面的任一方中，在测定点1～9均仅显示正(+)的电位(上表面：细线，下表面：粗线)。
将使用“样品B”(陶瓷层(－))测定的结果示于图8。
“样品B”中，在上下表面任一方中，在测定点1～9中均仅显示负(－)的电位(上表面：细线，下表面：粗线)。
根据图7和图8的结果，证实了根据本发明，可仅得到正(+)或负(－)中的任一方的表面电位。
比较例1
作为比较用的驻极体过滤器，准备“3M Filtrete”(空气净化过滤器[空调用])。
如图9所示，在缠绕内侧的14处(1cm间隔)和缠绕外侧的14处(1cm间隔)(未图示)使用电位计(川口电机制作所制，S2002A)在各点测定电位(从表面起的距离：3mm)。将结果示于图10。
根据图10所示的图表可知，在比较例1的驻极体过滤器中，在缠绕外侧、缠绕内侧中的任一方中均混合存在有正电位和负电位。
根据比较例1与实施例2的比较，比较例1中混合存在有正和负的电位，与此相对，本发明的实施例2中仅显示正(+)或负(－)中的任一方的表面电位。
在如本发明的实施例1和实施例2那样仅存在正或负中的任一方的表面电位的情况下，正和负的电荷不会抵消，电荷不会中和而消失，能够使纤维表面(特别是驻极体过滤器的表面)高密度地带电。
实施例3
实施例3中，使用以下的“芯部用的糊料”和“鞘部用的糊料”，制作具有与图1所示的形状同样的形状的复合纤维(样品)40(参照图11)。
＜芯部用糊料的制备＞
芯部用糊料是包含铂(Pt)粉末、粘结剂树脂和有机溶剂而成的。使用铂(Pt)粉末的平均粒径为1.0μm的铂。作为粘结剂树脂，例如可使用将树脂溶解在丁基卡必醇而得的树脂溶液。作为溶解于丁基卡必醇的树脂，例如可使用乙基纤维素、乙酸丁酸纤维素等。
在制备芯部用糊料时，调配铂(Pt)粉末(平均粒径1.0μm)50重量份、在丁基卡必醇中溶解10重量份的乙基纤维素而成的树脂溶液、以及作为剩余部分的丁基卡必醇，利用球磨机制备芯部用糊料。
＜鞘部用糊料的制备＞
鞘部用糊料是包含羟基磷灰石(HAp)粉末、聚乙烯醇缩丁醛系粘结剂树脂、甲苯等有机溶剂而成放入。使用羟基磷灰石的平均粒径为300nm的羟基磷灰石。
在制备鞘部用糊料时，调配羟基磷灰石(平均粒径300nm)82重量份、聚乙烯醇缩丁醛18重量份和甲苯，利用球磨机制备鞘部用糊料。
＜复合纤维前体的制作＞
使用芯部用糊料和鞘部用糊料，通过二重喷嘴制作以同心圆状配置了芯部用糊料和鞘部用糊料的具有圆形剖面的“复合纤维前体”(中心部：芯部用糊料，外侧部：鞘部用糊料，剖面积比(金属(Pt)/陶瓷(HAp))：1/1)。
＜煅烧＞
将“复合纤维前体”按照以下的条件进行煅烧，从而制造芯部41和鞘部42相互邻接而成的复合纤维(样品)40(参照图11)(芯部41的直径：0.1mm，鞘部42的厚度：0.1mm)。
(煅烧条件)
按照空气中300℃、10小时的条件进行脱脂处理后，在空气中以炉顶温度1400℃、2小时的条件进行煅烧。
＜驻极体化＞
如图12所示，配置作为复合纤维(样品)40的鞘部电极44的铜箔(铜带)和作为绝缘体43的有机硅橡胶的膜。将在复合纤维40的芯部(Pt)41连接负极，在鞘部电极44连接正极连接，按照以下的电场施加条件对复合纤维40施加电场，进行驻极体化。本实施例中，使鞘部(HAp)42带正(+)电。
电场施加条件
温度：200℃
电压：2000V
施加时间：1小时
<表面电位的测定>
从复合纤维(样品)40取出绝缘体43和鞘部电极44后，将芯部41接地，测定复合纤维40的表面电位。具体而言，从复合纤维40的外周起空出3mm的间隔在图13所示的周向的4处的测定点1～4(90°间隔)(上下左右)使用电位计(川口电机制作所制，S2002A)测定电位。
将使用复合纤维(样品)40测定的表面电位的测定结果示于以下的表1。
复合纤维40中，在测定点1～4中，在上下左右中的任一方均仅显示正(+)的电位。
[表1]
表面电位[V]
点1 405
点2 322
点3 343
点4 312
比较例2
比较例2中，使用以下的“芯部用的金属线”和“现有的驻极体过滤器”，制作具有与图1所示的形状类似的形状的比较用的复合纤维。
<芯部用的金属线>
作为芯部用的金属线，准备铜线(Cu)(直径：0.1mm)。
<现有的驻极体过滤器>
作为驻极体过滤器，准备“3M Filtrete”(空气净化过滤器[空调用])。
将驻极体过滤器(3M Filtrete)缠绕于芯部用的铜线(Cu)并固定。分别准备以现有的驻极体过滤器的缠绕外侧为上侧(表面)而缠绕的样品，和以缠绕内侧为上侧(表面)而缠绕的样品。
将芯部(铜线(Cu))接地(GND连接)后，使用电位计(川口电机制作所制，S2002A)沿着纤维的轴向在14处(1cm间隔)测定表面电位(从表面起的距离：3mm)。
与图10所示的结果同样对，在驻极体过滤器的缠绕外侧和缠绕内侧中的任一面均混合存在有正电位和负电位。
根据比较例2与实施例3的比较，比较例2中混合存在有正和负的电位，与此相对，本发明的实施例3中仅显示正(+)或负(－)中的任一方的表面电位。
在如本发明的实施例3那样仅存在正或负中的任一方的表面电位的情况下，正和负的电荷不会抵消，不会中和而消失，能够使纤维表面(特别是驻极体过滤器的表面)高密度地带电。
如此，根据本发明，可以选择成表面电位为正或负中的任一方，而且，能够任意地控制表面电位的大小。
另外，根据本发明，纤维的电特性提高，因此，在用于驻极体过滤器等的情况下，可以减少所使用的纤维的量，进而，也能够改善过滤器的堵塞(压力损失)等。
产业上的可利用性
本发明的复合纤维可以用作驻极体纤维。
另外，本发明的复合纤维可以加工成纱线、布(例如，机织物、针织物、无纺布)等而使用。
本发明的复合纤维可以作为纱线、布、或者过滤器、特别是驻极体过滤器使用。
符号说明
1、101、201 芯部
2、102、202 鞘部
10、40 复合纤维
20 测定样品
21 金属层(或导电层)
22 陶瓷层
30 电极
31 子电极层
32 绝缘层
41 芯部(Pt)
42 鞘部(HAp)
43 绝缘体
44 鞘部电极
100 现有的复合纤维
200 现有的其它复合纤维

Claims (10)

1.一种复合纤维，具有芯鞘结构，该芯鞘结构是具有芯部和覆盖该芯部的鞘部而成的，
所述芯部是包含金属或导电性材料而成的，
所述鞘部为包含陶瓷成分而成的陶瓷鞘部。
2.根据权利要求1所述的复合纤维，其中，所述复合纤维为驻极体纤维。
3.根据权利要求1或2所述的复合纤维，其中，在所述芯部接地的情况下，遍及所述鞘部的表面整个区域，所述鞘部仅显示正或负中的任一方的表面电位。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的复合纤维，其中，所述陶瓷成分为磷灰石。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的复合纤维，其中，所述陶瓷鞘部由磷灰石单质构成，或者由磷灰石与树脂的复合体构成。
6.根据权利要求4或5所述的复合纤维，其中，所述磷灰石为选自氟磷灰石、氯磷灰石和羟基磷灰石中的至少1种。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的复合纤维，其中，所述导电性材料为导电性填料与树脂的复合体。
8.根据权利要求1～4中任一项所述的复合纤维，其中，所述芯部和所述鞘部均是包含烧结体而成的。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的复合纤维，用于驻极体过滤器。
10.一种驻极体过滤器，包含权利要求1～9中任一项所述的复合纤维。
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