JP2000096347A - 蓄熱及び導電性繊維並びに糸及び布帛 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 着色がなく、蓄熱性と導電性の両方を有する
蓄熱及び導電性繊維並びにこの蓄熱及び導電性繊維から
なる繊維製品を提供する。 【解決手段】 白色導電性セラミックス微粒子が芯鞘複
合繊維の芯部に配された繊維であって、該セラミックス
微粒子が平均直径０．５〜５μｍの凝集体として存在
し、芯部に占める割合で１５〜７０体積％含まれ、導電
率が１０^-6Ｓ／ｃｍ以上である蓄熱及び導電性繊維、及
びその繊維からなる糸並びに布帛。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蓄熱性と導電性を
兼備した蓄熱及び導電性繊維並びにこの蓄熱及び導電性
繊維からなる糸、布帛等の繊維製品に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、防寒衣料或いはスポーツ衣料
の分野における繊維素材として、保温性を高めるために
炭化物系セラミックス微粒子を紡糸原液に添加する等に
より炭化物系セラミックス微粒子を練り込ん蓄熱繊維が
提案されているが、かかる繊維素材は、繊維が着色し、
衣料に白度や発色性が要求される場合には不適当であ
る。

【０００３】また、一般に合成繊維は、電気絶縁性であ
り、接触や摩擦等により発生した静電気が帯電し易く、
帯電した静電気により、衣類のまとわりつき、汚れの付
着、可燃ガス、粉塵への引火、爆発、さらには電子機器
の誤動作等を引き起こすという問題を有している。この
合成繊維の静電気の問題を解決する手段として、カーボ
ンブラックで代表される導電性物質の微粒子を繊維に練
り込む方法があり、練り込み方法として芯鞘複合紡糸す
る方法もあるが、得られた導電性繊維は、着色するた
め、使用される用途が限定されるという欠点がある。

【０００４】かかる蓄熱繊維或いは導電性繊維における
着色の問題を解決するため、インジウム・スズ酸化物、
アンチモン・スズ酸化物等の導電性を有する白色のセラ
ミックス微粒子を芯鞘複合繊維の芯部に配する方法が提
案されているが、この方法では、導電性と蓄熱性が得ら
れるものの、実用上十分に保温性を奏する蓄熱性を確保
するためには多量の白色セラミックス微粒子を必要とす
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、導電性物質
微粒子、特に導電性を有する白色のセラミックス微粒子
を用い、かかる微粒子を特定の凝集状態に複合繊維の芯
部に存在させるならば、経済的な使用量の範囲で、着色
がなく、かつ蓄熱性と導電性の両方を兼備した繊維が得
られることを見い出してなされたものである。本発明の
目的は、着色がなく、蓄熱性と導電性の両方を有する蓄
熱及び導電性繊維並びにこの蓄熱及び導電性繊維からな
る繊維製品を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、白色導
電性セラミックス微粒子が芯鞘複合繊維の芯部に配され
た繊維であって、該セラミックス微粒子が平均直径０．
５〜５μｍの凝集体として存在し、芯部に占める割合で
１５〜７０体積％含まれ、導電率が１０^-6Ｓ／ｃｍ以上
であることを特徴とする蓄熱及び導電性繊維、にある。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の蓄熱及び導電性繊維は、
白色導電性セラミックス微粒子が芯鞘複合繊維の芯部に
配されることが必要であり、白色導電性セラミックス微
粒子が鞘部に配されると紡績工程等の加工工程での加工
通過性が悪く、また衣料用途等に用いた場合に着用感が
悪くなる。

【０００８】本発明における白色導電性セラミックス微
粒子としては、繊維に着色を与えず、繊維に導電率で１
０^-6Ｓ／ｃｍ以上の良好な導電性と蓄熱性を発現させる
ためには、白色で、導電率が１０^-3Ｓ／ｃｍ以上のもの
であることが望ましく、好ましくはインジウム・スズ酸
化物、アンチモン・スズ酸化物、導電性酸化チタン等が
挙げられるが、白色で、導電率が１０^-3Ｓ／ｃｍ以上の
セラミックス微粒子であればこれらに限定されるもので
はない。白色導電性セラミックス微粒子は、粒径が０．
０１μｍ以上５μｍ未満であることが好ましい。粒径が
５μｍを超えると、凝集体を形成せず、また繊維を得る
際の紡糸ノズル圧の上昇が起こり紡糸性が悪化し、０．
０１μｍ未満では取扱いが困難となる。

【０００９】本発明の蓄熱及び導電性繊維においては、
芯鞘複合繊維の芯部に配された白色導電性セラミックス
微粒子は、平均直径０．５〜５μｍの凝集体として存在
することが必要である。白色導電性セラミックス微粒子
の凝集体の形成される機構は、定かではないが、紡糸工
程における繊維形成の際に基質ポリマーが固化する過
程、即ち、溶融紡糸の場合にはポリマー溶融液中で、湿
式紡糸等の溶液紡糸の場合にはポリマー溶液中で、セラ
ミックス微粒子がポリマーの固化に伴い、ポリマー濃厚
相と相分離することにより凝集するものと理解される。

【００１０】熱伝導性及び導電性は、導電性セラミック
ス微粒子の連なりからなる熱及び電子のパスの形成によ
って生じるが、導電性セラミックス微粒子と導電性セラ
ミックス微粒子との間のポリマー相は、パスの中で欠陥
点として挙動し、熱及び電子の移動を阻害する。従い、
熱伝導性能及び導電性能は、パスの数と共に、パス中の
欠陥点の多少により左右される。本発明の蓄熱及び導電
性繊維においては、導電性セラミックス微粒子が凝集体
として存在し、パスにおける凝集体同士の接触界面が増
大してパス中の欠陥点が低減したことにより、光エネル
ギーがセラミックス微粒子に吸収され熱エネルギーに変
換されてなる熱を繊維全体に効率よ移動させ繊維全体に
蓄熱されて保温性を高め、また導電性能を向上させ静電
気を容易に逃がすことができる。

【００１１】芯部における白色導電性セラミックス微粒
子の凝集体の存在は、芯鞘複合繊維の繊維縦断面を切り
出し、露出させた芯部の縦断面をイオンプラズマ・エッ
チング処理し、処理面を走査型電子顕微鏡で観察するこ
とにより確認することができる。また、凝集体のサイ
ズ、即ち直径は、走査型電子顕微鏡での像を画像処理す
ることにより平均直径として算出することができる。

【００１２】白色導電性セラミックス微粒子の凝集体
は、その直径が大きい程有利であるが、平均直径が５μ
ｍを超えるとパスの数が相対的に少なくなり、細繊度の
繊維で良好な蓄熱性、導電性を有するものを得ることが
困難となる。パスの数は、芯部に含まれる白色導電性セ
ラミックス微粒子の総量に拠り、本発明の蓄熱及び導電
性繊維においては、白色導電性セラミックス微粒子の総
量として芯部に占める割合で１５〜７０体積％、好まし
くは２０〜６０体積％含まれることが必要である。白色
導電性セラミックス微粒子が１５体積％未満では、蓄熱
性及び導電性が不十分であったりムラが生じたりし、７
０体積％を超えると、紡糸性が悪化し、また芯部の切断
が生じ蓄熱及び導電機能が失われるおそれがある。

【００１３】本発明の蓄熱及び導電性繊維は、芯鞘複合
繊維であり、その芯部／鞘部の体積比率に特に限定はな
いが、芯部／鞘部の体積比率が好ましくは１０／９０〜
５０／５０であることが好ましい。本発明の蓄熱及び導
電性繊維を構成する芯鞘複合繊維の芯部及び鞘部成分と
しては、ポリエステル、ナイロン、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、アクリロニトリル系ポリマー、ポリウレタ
ン、レイヨン等が挙げられ、芯部及び鞘部成分は、異種
または同種のポリマーの組み合わせであってもよい。

【００１４】特に本発明の蓄熱及び導電性繊維において
は、芯鞘複合繊維の芯部及び鞘部成分がアクリロニトリ
ル系ポリマーであることが好ましく、芯部及び鞘部成分
がアクリロニトリル系ポリマーであるときには、本発明
の蓄熱及び導電性繊維は、風合い、外観、発色性に優
れ、セーター等に好適に用いられる。

【００１５】アクリロニトリル系ポリマーは、アクリロ
ニトリルを５０重量％以上含有するポリマーであり、ア
クリロニトリルのホモポリマーであってもよいが、アク
リロニトリルコポリマーであることが好ましい。アクリ
ロニトリルの含有量が５０重量％未満では、アクリル繊
維としての特性を失ったものものとなり好ましくない。
また、アクリロニトリルコポリマーである場合は、アク
リロニトリルを５０重量％以上含有する範囲で、アクリ
ロニトリルと共重合可能な不飽和モノマーが共重合され
るが、アクリロニトリルと共重合可能な不飽和モノマー
としては、例えば次のモノマーが挙げられる。

【００１６】即ち、アクリル酸メチル、アクリル酸エチ
ル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、
アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸２−ヒドロ
キシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル等のアクリ
ル酸エステル類、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エ
チル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸ｎ−ブ
チル、メタクリル酸ｎ−ヘキシル、メタクリル酸シクロ
ヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸２−ヒ
ドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、メ
タクリル酸ジエチルアミノエチル等のメタクリル酸エス
テル類、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタ
コン酸、アクリルアミド、Ｎ−メチロールアクリルアミ
ド、ジアセトンアクリルアミド、スチレン、ビニルトル
エン、酢酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化
ビニル、臭化ビニリデン、フッ化ビニル、フッ化ビニリ
デン等のモノマー、さらに染色性改良等の目的の場合に
は、ｐ−スルホフェニルメタリルエーテル、メタリルス
ルホン酸、アリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、２
−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸及び
これらのアルカリ金属塩等が挙げられる。

【００１７】また、アクリロニトリル系ポリマーは、そ
の分子量に特に限定はないが、紡糸性、糸質、生産性か
ら分子量が１０万〜１００万であることが好ましく、分
子量が１０万以下では紡糸性及び繊維物性が低下する傾
向にあり、１００万を超えると生産性が低下する傾向に
ある。

【００１８】本発明の蓄熱及び導電性繊維は、芯鞘複合
紡糸の際の芯部成分となるポリマー或いはポリマー溶液
に白色導電性セラミックス微粒子を配合し芯鞘複合紡糸
して得ることができる。芯鞘複合紡糸は、溶融紡糸法、
乾式紡糸法、湿式紡糸法或いは乾湿式紡糸法のいずれで
あってもよいが、芯部及び鞘部成分がアクリロニトリル
系ポリマーであるときには、白色導電性セラミックス微
粒子の凝集体のサイズを大きくする上で、乾式紡糸法、
乾湿式紡糸法が好ましく採用される。

【００１９】芯部及び鞘部成分がアクリロニトリル系ポ
リマーであるときの蓄熱及び導電性繊維を得る方法をさ
らに説明するならば、アクリロニトリル系ポリマーをジ
メチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチル
スルホキシド、エチレンカーボネート、γ−ブチリラク
トン、ロダン塩水溶液、塩化亜鉛水溶液、硝酸水溶液等
のアクリロニトリル系ポリマーの溶媒に溶解して溶液と
し、芯部とすべき側の溶液に白色導電性セラミックス微
粒子を添加配合して芯部用紡糸原液を調製し、白色導電
性セラミックス微粒子を添加しない溶液を鞘部用紡糸原
液として芯鞘複合紡糸する。

【００２０】本発明の蓄熱及び導電性繊維は、任意の繊
度であってもよいが、衣料用途に用いられることを考慮
すれば、紡績等の加工性、製編織性の点で繊度が１〜３
０デニールであることが好ましい。本発明の蓄熱及び導
電性繊維は、フィラメント糸或いは紡績糸の糸形態であ
ってもよいが、特に紡績された糸はフィラメント糸に比
べ内部により多くの空間を有し繊維に蓄熱された熱の放
散が少なく保温性に優れるものであり、糸形態として好
ましい。本発明の蓄熱及び導電性繊維を紡績する際の紡
績方法には、特に制限はなく、綿紡、麻紡、２吋紡、３
吋紡、梳毛紡、毛紡、オープンエンド紡、ジェットスピ
ナー等が用いられる。

【００２１】また、本発明の蓄熱及び導電性繊維は、糸
形態にして或いは糸形態にすることなしに、織物、編物
或いは不織布の布帛とされるものであり、本発明の蓄熱
及び導電性繊維からなる布帛は、保温性に富み、静電気
障害のない布帛として優れるものである。

【００２２】さらに本発明の蓄熱及び導電性繊維は、単
独でも用いることができる、他の繊維と混合して用いて
保温性を与え、静電気障害を低減させることができる。
混合することのできる他繊維としては、綿、麻等の植物
繊維、絹、羊毛、モヘア等の動物繊維、レーヨン、キュ
プラ等の再生繊維、アセテート繊維、ビニロン繊維、ポ
リエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維、ポリエ
チレン繊維、ポリプロピレン繊維等の合成繊維等が挙げ
られる。また混合方法は、混紡、混繊、交織、交編等の
任意の方法であってよい。

【００２３】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。なお、実施例における評価項目は次の方法によって
測定した。

【００２４】〔繊維の導電率〕繊維束より取り出した単
繊維を１ｃｍ離れた二つの金属端子間に銀ペーストで接
着して取り付け、２０℃、４０ＲＨ％の雰囲気下で、金
属端子間に１０００Ｖの直流電圧を印加し、金属端子間
の抵抗値Ｒ（Ω）を東亜電波（株）製超絶縁計ＳＭ−８
２１０にて測定し、導電率σ（Ｓ／ｃｍ）を次式により
算出した。 導電率σ（Ｓ／ｃｍ）＝１／（１．１１×１０^-6×Ｒ×
（ｄ／ρ）） 但し、ｄは繊度（デニール）、ρは繊維の比重

【００２５】〔摩擦帯電圧〕目付け３００ｇ、タテ２０
ｃｍ、ヨコ１０ｃｍの編地をノニオン界面活性剤で精練
し、染色して風乾して試料とし、制電性能としてＪＩＳ
Ｌ１０９４−１９８０（織編物の帯電性試験方法）に
拠り京大化研式ロータリースタティックテスター（興亜
商会製）にて摩擦帯電圧（Ｖ）を測定した。なお、ドラ
ム回転数４００ｒｐｍ、摩擦時間６０秒とし、摩擦布と
して綿布を使用。

【００２６】〔繊維の蓄熱性〕目付け３００ｇ、タテ２
０ｃｍ、ヨコ１０ｃｍの編地に、２０℃、６０ＲＨ％の
雰囲気下で、編地面から１．５ｍ離れた位置から白黒用
レフランプ（５００Ｗ）を３０分間照射した後、編地の
表面温度（℃）をサーモビュアー（日本電子（株）製赤
外線センサー）で測定した。

【００２７】（実施例１〜８、比較例１〜３）芯部用紡
糸原液として、アクリロニトリル９３．５重量％、アク
リル酸メチル６．０重量％及びメタリルスルホン酸ナト
リウム０．５重量％からなる分子量１６万のアクリロニ
トリル系ポリマー（Ａ）と、 粒径０．２μｍ、導電率
が５×１０^-1Ｓ／ｃｍの導電性酸化チタン（三菱マテリ
アル（株）製Ｗ−Ｐ）（Ｂ）とを、表１に示す混合比率
（重量）で、ジメチルホルムアミドに添加混合した後、
ボールミルで約２０時間分散処理して調製した。また、
鞘部用紡糸原液として、アクリロニトリル９３．１重量
％及び酢酸ビニル６．９重量％からなる分子量１５万の
アクリロニトリル系ポリマーをポリマー濃度３０重量％
にジメチルホルムアミドに溶解して調製した。

【００２８】各紡糸原液を１３０℃に加熱し、孔数４０
０、孔径０．２ｍｍの芯鞘複合紡糸口金を用いて２３０
℃の不活性ガス中に、表１に示す芯部／鞘部の体積比率
になるよう各紡糸原液の吐出比率を変えて、吐出した。
得られた未延伸糸を、引き続き１００℃の熱水中で３．
７５倍に延伸し、さらに９５℃の熱水中で洗浄した。次
いで無緊張下、１５０℃、４０ＲＨ％で乾燥、緩和処理
し２０％収縮させて、単繊維繊度３デニールの繊維束を
得た。得られた繊維の芯部での導電性酸化チタン凝集体
の平均直径、占有体積率（ｖｏｌ％）及び繊維の導電率
を表１に示した。また、得られた繊維束を５１ｍｍ長に
カットしてなる原綿３ｄ×５１ｍｍと通常のアクリル繊
維原綿２ｄ×５１ｍｍとを混率１０重量％／９０重量％
に混紡して１／５２メートル番手の紡績糸とし、この紡
績糸を用いて１８ゲージ２本取りにて平編地に編成して
制電性能及び蓄熱性を評価し、その結果を表１に示し
た。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【発明の効果】本発明の蓄熱及び導電性繊維は、導電性
物質微粒子、特に導電性を有する白色のセラミックス微
粒子が特定の凝集状態に複合繊維の芯部に存在すること
により、経済的な使用量の範囲で、着色がなく、かつ蓄
熱性と導電性の両方を兼備した繊維であり、本発明の蓄
熱及び導電性繊維からなる糸、好適には紡績糸で構成し
た織編物或いは不織布は、保温性があり、かつ静電気障
害を低減するので、防寒衣料、スポーツ衣料等の繊維製
品の素材として極めて有用なるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｄ０４Ｈ 3/00 Ｄ０４Ｈ 3/00 Ｃ Ｆターム(参考） 4L035 BB72 BB89 BB91 DD01 DD19 EE13 FF10 HH01 JJ05 JJ09 KK01 MB06 4L041 AA04 AA20 BA02 BA05 BA21 BA46 BA49 BC04 BC07 BC09 BD14 BD20 CA50 CA51 CB05 CB25 CB28 DD01 DD15 DD21 4L045 AA01 AA03 BA03 BA06 BA18 BA51 BA53 BA60 CA25 CB09 CB13 DA03 DA08 DA34 DA42 DA46 4L047 AA17 AA27 AB02 AB07 CB00 CB06 CC01 4L048 AA16 AA28 AA52 AA56 AB01 AC01 AC13 DA03

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 白色導電性セラミックス微粒子が芯鞘複
   合繊維の芯部に配された繊維であって、該セラミックス
   微粒子が平均直径０．５〜５μｍの凝集体として存在
   し、芯部に占める割合で１５〜７０体積％含まれ、導電
   率が１０^-6Ｓ／ｃｍ以上であることを特徴とする蓄熱及
   び導電性繊維。
2. 【請求項２】 芯部及び鞘部成分がアクリロニトリル系
   ポリマーからなり、繊度が１〜３０デニールである請求
   項１または請求項２記載の蓄熱及び導電性繊維。
3. 【請求項３】 請求項１、請求項２または請求項３記載
   の蓄熱及び導電性繊維から紡績された糸。
4. 【請求項４】 請求項１、請求項２または請求項３記載
   の蓄熱及び導電性繊維からなる布帛。