JP2007113148A - 導電性不織布 - Google Patents

Abstract

【課題】静電気を散逸でき、かつ使用時の摩耗等による耐久性、耐繊維飛散性、表面抵抗率の均一性を向上させた導電性不織布を提供する。
【解決手段】導電性不織布１は、繊維長が共に２５〜１００ｍｍである炭素繊維２と超撥水性繊維３とを主とする繊維集合体であって、超撥水性繊維３の融着固化部６を伴う部分的圧縮によるエンボスパターンを備えることにより、圧縮部位４が炭素繊維２同士の交点接触が相対的に多い導電部であり、非圧縮部位５が炭素繊維２同士の交点接触が相対的に少ない弱導電部であるとともに、目付が１０〜３００ｇ／ｍ^２である。エンボスパターンの形状、大きさ、ピッチ、圧縮部位厚さ等を変化させることにより、表面の接触面積を変化することで摩擦帯電圧を調整する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、摩擦等で発生した静電気を散逸できる導電性不織布に関し、例えば、自動車用内装材や天井材の補強シート、透水フィルター、空調機器用フィルター、カーペットやバグフィルターの除電シート、電波吸収用抵抗膜等の用途に適したものである。

特許文献１には、表面改質剤を繊維に付着し撥水性と帯電防止性を改良した不織布が記載されている。
特許文献２には、繊維構造体にアニオン系帯電防止剤、撥水剤を処理した繊維構造体が記載されている。
特許文献３には、導電性粒状物を繊維に含めた静電気散逸性不織生地材料が記載されている。
特許文献４には、炭素繊維を用いた抄紙法による耐摩耗静電気中和紙が記載されている。
特許文献５には、帯電防止剤、撥水剤の付加機能付与剤を混合した自動車内装用表面材が記載されている。
特開平７−２１６７３７号公報 特開平１１−１８９９７６号公報 特許第３１７９４９１号公報 公告平４−１５３１９号公報 特許第３１８８１４９号公報

特許文献１、特許文献２、特許文献５は、帯電防止剤を繊維に付着したものであり、摩擦等により付着物の経時劣化が起こりやすく、耐久性と帯電防止レベルに不安がある。特許文献３は、導電状粒状物を含めた繊維で不織布全体を導電させるため、比較的柔軟性のあるものであるが、耐摩耗性等の機械的耐久性に劣り、高価である。特許文献４は、湿式不織布であり、繊維長が短いがゆえに、摩耗等で繊維が飛散しやすく、耐久性に劣り、伸びがなく、（エンボス加工の記載はないが、仮に）エンボス加工すると破れ易い。

そして、いずれの特許文献１〜５にも、本発明のエンボスパターンによる表面抵抗率の均一化、繊維飛散防止、又は接触面積の低減による摩擦帯電圧の低減効果については、何ら明記されていない。

本発明の目的は、各産業分野における静電気による帯電現象のために引き起こされる火花放電による着火、火災、爆発、精密機器や電子部品の静電気障害、不快感などを防ぐために静電気を散逸でき、かつ使用時の摩耗等による耐久性、耐繊維飛散性、表面抵抗率の均一性を向上させた導電性不織布を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は、次の手段（１）〜（３）を採った。
（１）繊維長が共に２５〜１００ｍｍである導電性繊維と熱可塑性合成繊維とを主とする繊維集合体であって、熱可塑性合成繊維の融着固化を伴う部分的圧縮によるエンボスパターンを備えることにより、圧縮部位が導電性繊維同士の交点接触が相対的に多い導電部であり、非圧縮部位が導電性繊維同士の交点接触が相対的に少ない弱導電部であるとともに、目付が１０〜３００ｇ／ｍ^２であることを特徴とする導電性不織布。

（２）繊維長が共に２５〜１００ｍｍである導電性繊維と熱融着性合成繊維とを主とする繊維集合体に、熱可塑性合成繊維の融着固化を伴う部分的圧縮を行うエンボス加工を施すことによりエンボスパターンを形成し、圧縮部位を導電性繊維同士の交点接触が相対的に多い導電部とし、非圧縮部位を導電性繊維同士の交点接触が相対的に少ない弱導電部とすることを特徴とする導電性不織布の製造方法。

（３）繊維長が共に２５〜１００ｍｍである導電性繊維と熱融着性合成繊維を主とする繊維集合体であって、導電性繊維同士の交点接触が部分的に多くなるようエンボスパターンの形状、大きさ、ピッチ及び圧縮部位厚さのいずれか一つ又は二つ以上を変化させることにより、ＪＩＳ＿Ｋ７１９４による表面抵抗率の均一性を高めた繊維集合体を形成するとともに、表面の接触面積を変化することで摩擦帯電圧を調整することを特徴とする導電性不織布の調整方法。

上記各手段における構成要素の態様を、以下に例示する。
１．導電性繊維
導電性繊維は、特に限定しないが、炭素繊維、ステンレス鋼等からなる金属繊維等を例示できる。特に導電性繊維に炭素繊維を用いると、加水又は加湿状態である場合、接触する部品との異種金属接触腐食対策として望ましい。また、炭素繊維には、製法により、ピッチ系、ＰＡＮ系等があるが、特に限定しない。低温処理による耐炎繊維は、十分な帯電散逸効果が得られにくいため、望ましくない。また、金属メッキ等で表面を被覆した合成繊維は、比較的に耐久性に劣るため、望ましくない。

繊維集合体中への導電性繊維（特に炭素繊維）の混率を１〜３０質量％とすることで、静電気散逸性に必要な表面抵抗率の値を１０〜１０^６Ω／□とすることができる。ここで、混率が３０％を超えると、表面抵抗率が概ね１０Ω／□未満となり、帯電防止要求以上の導電性となり、コストが高くなる。混率が１％未満であると、エンボス加工を施しても部分的に表面抵抗率が１０^７Ω／□以上となり、帯電した静電気を十分、散逸できなくなる。

２．熱可塑性合成繊維
熱可塑性合成繊維の材質は、特に限定しないが、レーヨン、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリエチレン、ビニロン、アクリル等を例示できる。熱可塑性合成繊維の成分型には、単一成分型と、並列や芯鞘の複合成分型とがあるが、不織布の嵩高感と柔軟性を要求される場合は、熱融着性複合繊維が良い。ポリオレフィン系では、ポリプロピレン芯／高密度ポリエチレン鞘、ポリエステル芯／低融点共重合ポリエステル鞘、ポリエステル芯／高密度ポリエチレン鞘、等の繊維断面構造（芯鞘構造）を持つものを例示できる。

熱可塑性合成繊維は、特に、撥水性成分を含むポリオレフィン系樹脂からなる芯鞘構造の複合繊維であることが好ましく、その例としては、宇部日東化成社製の超撥水繊維ＨＲ−ＰＬＥ（商品名）、ポリプロピレン芯／ポリエチレン鞘を例示できる。熱処理により、低融着の鞘に含まれる撥水成分が繊維表面に移行し撥水できる。

ポリオレフィン系繊維は、燃焼時に塩素ガスや塩化水素ガス等の有毒ガスが発生せず、環境ホルモンとの関連性もなく、焼却してもダイオキシンが発生しないため、望ましい。また、ポリオレフィン系繊維成分に、例えば金属水酸化物などのハロゲン元素を含まない防炎難燃化合物を加えることにより、防炎性および難燃性を向上した繊維でも良い。

３．その他の繊維等
不織布には、撥水性、消臭性、吸湿性、抗菌性、耐熱性を有する合成繊維、天然繊維、無機繊維を混繊しても良く、場合によっては、後加工で表面改質剤を不織布に付与しても良い。

４．繊維長
繊維長を２５〜１００ｍｍとするのは、乾式不織布だからである。繊維長が２５ｍｍ未満では繊維間の絡みが少なく、低強度となりやすく、１００ｍｍを超えると、繊維の分散性が著しく低下する。

５．目付
目付を１０〜３００ｇ／ｍ^２とするのは、エンボスパターンに適した範囲だからである。目付が１０ｇ／ｍ^２未満では、不織布の製造が困難であり、３００ｇ／ｍ^２を越えると、エンボスの圧着が不十分となり、効果が期待できなくなる。さらには、目付３０〜１００ｇ／ｍ^２が望ましい。

６．エンボス
エンボス加工は、不織布に部分的圧縮による凹凸模様を付けることであり、ロールエンボス、平板エンボス、高周波エンボス、超音波エンボス等の加工法がある。生産性を重視する場合は、エンボッシングカレンダーによるロールエンボスが望ましい。深絞りでシャープな模様とする場合は、プレス面で圧力をかける平板エンボスが望ましい。また、部分的圧縮は不織布の両面からの圧縮でも、片面からの圧縮でもよい。

本発明のエンボス加工は、熱可塑性合成繊維の融着固化を伴うために、圧縮と同時に又は圧縮の前に熱可塑性合成繊維を溶融させうる加熱を行う。加熱方法には熱カレンダーロール方式、熱風ドラム方式、熱風サクションバンド方式を例示できる。

エンボスパターンは、特に限定しないが、点状、菱形、角形、楕円、破線、チトリ線、格子線等を例示できる。圧縮部側面に抜きテーパーを付けても良いし、底部の形状に曲率を有する円錐形等でも良い。エンボスパターンの形状、大きさ、ピッチ及び圧縮部位厚さのいずれか一つ又は二つ以上を変化することで、ＪＩＳ＿Ｋ７１９４による表面抵抗率又は摩擦帯電圧を調整することができる。

不織布の厚み方向で導電性繊維が接触していない部位が、エンボス部で圧着されることで、交点の接触点が増加し導電部となり、表面抵抗率が略均一となり、ばらつきが低減できる。また、繊維保持力も高くなり、摩耗や気流、水圧等による繊維の飛散が防止できる。摩擦が生じる接触面積も少なくなり、摩擦帯電圧を低減できる。

７．導電性粘着剤
導電性不織布は、導電性粘着剤を一部に塗付できる。導電性粘着剤としては、金属箔テープに使われている導電性感圧型粘着剤が例示できる。ブチルゴム系粘着剤中にイオン化傾向が高い亜鉛粉末を混合した防食タイプが望ましい。粘着剤中に分散された金属またはカーボン粒子が導体として、被着間の導通を可能にすることでアースできる。

本発明によれば、摩擦等で発生した静電気を長期に渡って散逸でき、繊維の飛散低減と帯電防止のばらつき低減又は物質との摩擦接触面の低減に寄与するエンボスパターンを備える導電性不織布とその調整方法が簡単にできるという優れた効果を奏する。

繊維長が共に２５〜１００ｍｍである導電性繊維と熱可塑性合成繊維とを主とする繊維集合体であって、熱可塑性合成繊維の融着固化を伴う部分的圧縮によるエンボスパターンを備えることにより、圧縮部位が導電性繊維同士の交点接触が相対的に多い導電部であり、非圧縮部位が導電性繊維同士の交点接触が相対的に少ない弱導電部であるとともに、目付が１０〜３００ｇ／ｍ^２である。エンボスパターンの形状、大きさ、ピッチ及び圧縮部位厚さのいずれか一つ又は二つ以上を変化させることにより、ＪＩＳ＿Ｋ７１９４による表面抵抗率の均一性を高めた繊維集合体を形成するとともに、表面の接触面積を変化することで摩擦帯電圧を調整する。

以下、本発明を具体化した実施例について、図１及び図２（ａ）に従って説明する。なお、実施例で記す材料、構成、数値は例示であって、適宜変更できる。

試作に用いた導電性繊維は、繊維長が５０ｍｍ、平均繊維径が６μｍのＰＡＮ系の炭素繊維２である。また、熱可塑性合成繊維は、芯鞘構造の繊維長５１ｍｍ、繊度２．２ｄｔｅｘの超撥水性繊維３であって、鞘が融点１３０℃のポリエチレン、芯が融点１６５℃のポリプロピレンであり、宇部日東化成株式会社製の繊維ＨＲ−ＰＬＥ（商品名）を用いた。

上記の炭素繊維２と超撥水性繊維３とを、ニードルパンチにて乾式混繊し、不織布を作成した。この不織布に、熱可塑性合成繊維の融着固化を伴う部分的圧縮を行うエンボス加工を施すことによりエンボスパターンを形成した。具体的には、熱カレンダーロールで、温度１３５℃、加工速度１０ｍ／分、ニップ圧３０ｋｇ／ｃｍ^２にてエンボス加工した。エンボスパターンは、圧縮部位４を丸形（点条）凹部、直径０．６ｍｍ、ピッチ１．４ｍｍ、圧縮部位厚さ０．２ｍｍとし、非圧縮部位５を残部とした。圧縮部位４では、超撥水性繊維３の鞘のポリエチレンが溶融及び固化して融着固化部６となっているとともに、炭素繊維２同士の交点接触が相対的に多く且つその交点が融着固化部６により強固に結着している導電部である。非圧縮部位５は炭素繊維２同士の交点接触が相対的に少ない弱導電部である。こうして、表面抵抗率のばらつきの小さい導電性不織布１が得られた。

上記を共通とし、次の表１に示すように、目付量、炭素繊維の混率、不織布の厚さを変えた実施例１〜４の試料を作成した。また、エンボスパターン（エンボス加工）を施さないで、炭素繊維の混率を変えた比較例１〜４の試料も作成した。

各実施例及び各比較例の試料について、表面抵抗率、半減期、及び摩擦帯電圧を測定し、その結果を表１に併記した。
・表面抵抗率の測定は、ＪＩＳ＿Ｋ７１９４に規定する標準試験片サイズ８０ｍｍ×５０ｍｍで５点測定にて行い、平均値と標準偏差を求めた。測定器には三井化学社製のロレスターＧＰ（商品名）を用いた。
・半減期の測定は、室温２０℃、湿度３０％の試験室環境条件にて、試験片に１０ｋＶの電圧を印加した後、帯電圧が１／２に半減するまでの時間を測定した。半減期が測定不能となった試料は、１０ｋＶ印加中に放電してしまったためである。
・摩擦帯電圧の測定は、室温２０℃、湿度３０％の試験室環境条件にて、試験片を摩擦布と摩擦し、発生する帯電圧を測定した。なお、洗濯処理は未処理とした。

表１の測定結果のとおり、実施例１〜４は、表面抵抗率のばらつき（平均値に対する標準偏差の大きさ）が小さく、均一性が高い。また、帯電防止の判断基準は、半減期が１０秒以下かつ摩擦帯電圧１５００Ｖ以下を良とするが、実施例１〜４はいずれもこの判断基準を満たしている。一方、比較例１〜４は、表面抵抗率のばらつきが大きい。

従って、実施例１〜４の導電性不織布１によれば、摩擦等で発生した静電気を長期に渡って散逸でき、繊維の飛散低減と帯電防止のばらつき低減又は物質との摩擦接触面の低減に寄与する。その用途としては、特に、自動車用内装材や天井材の補強シート、カーペットやバグフィルターの除電シートに好適であり、また、図３に示すように波形に成形加工することで、透水フィルターや空調機器用フィルターに好適である。

なお、本発明は前記実施例の導電性不織布に限定されるものではなく、例えば以下のように、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。
（１）エンボスパターンを、図２（ａ）〜（ｄ）に例示するように破線、十字線、格子線等（いずれも圧縮部位４）に変更したり、段落００１９で述べたその他のパターンに変更したりすること。点状よりも線状のパターン（圧縮部位）とすることで、導電部が線状につながるため、表面抵抗率を低くすることができる。

（２）導電性不織布を有機又は無機バインダー等で処理したり、化粧表皮材や壁紙と積層一体化し、表面抵抗率を電波のＴＥ波、ＴＭ波の自由空間の特性インピーダンスの２乗に等しい１５４〜９２２Ω／□に調整することで、パーティション等の電波吸収用抵抗膜として用いることができる。

（３）導電性不織布に撥水性、消臭性、吸湿性、抗菌性、耐熱性を有する合成繊維、天然繊維、無機繊維を混繊することで、又は薬剤塗布等による後処理で、付加機能を寄与することが容易にできる。

本発明に係る実施例の導電性不織布の拡大断面図である。 同導電性不織布の平面図であり、（ａ）は同実施例のエンボスパターン、（ｂ）〜（ｄ）は変更例のエンボスパターンを示す。 同導電性不織布を成形加工した空調機器用フィルターを示す概略図である。

符号の説明

１ 導電性不織布
２ 炭素繊維（導電性繊維）
３ 超撥水性繊維（熱可塑性合成繊維）
４ 圧縮部位（導電部）
５ 非圧縮部位（弱導電部）
６ 融着固化部

Claims (7)

1. 繊維長が共に２５〜１００ｍｍである導電性繊維と熱可塑性合成繊維とを主とする繊維集合体であって、熱可塑性合成繊維の融着固化を伴う部分的圧縮によるエンボスパターンを備えることにより、圧縮部位が導電性繊維同士の交点接触が相対的に多い導電部であり、非圧縮部位が導電性繊維同士の交点接触が相対的に少ない弱導電部であるとともに、目付が１０〜３００ｇ／ｍ^２であることを特徴とする導電性不織布。
2. 繊維長が共に２５〜１００ｍｍである導電性繊維と熱融着性合成繊維とを主とする繊維集合体に、熱可塑性合成繊維の融着固化を伴う部分的圧縮を行うエンボス加工を施すことによりエンボスパターンを形成し、圧縮部位を導電性繊維同士の交点接触が相対的に多い導電部とし、非圧縮部位を導電性繊維同士の交点接触が相対的に少ない弱導電部とすることを特徴とする導電性不織布の製造方法。
3. 繊維長が共に２５〜１００ｍｍである導電性繊維と熱融着性合成繊維を主とする繊維集合体であって、導電性繊維同士の交点接触が部分的に多くなるようエンボスパターンの形状、大きさ、ピッチ及び圧縮部位厚さのいずれか一つ又は二つ以上を変化させることにより、ＪＩＳ＿Ｋ７１９４による表面抵抗率の均一性を高めた繊維集合体を形成するとともに、表面の接触面積を変化することで摩擦帯電圧を調整することを特徴とする導電性不織布の調整方法。
4. 導電性繊維が、炭素繊維である請求項１記載の導電性不織布。
5. 繊維集合体中への導電性繊維の混率を１〜３０質量％とすることで、静電気散逸性に必要な表面抵抗率の値を１０〜１０^６Ω／□とする特徴とする請求項１又は４記載の導電性不織布。
6. 熱可塑性合成繊維が、撥水性成分を含むポリオレフィン系樹脂からなる芯鞘構造の複合繊維である請求項１記載の導電性不織布。
7. 少なくとも一部に導電性粘着剤を含むことを特徴とする請求項１記載の導電性不織布。

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