JP2007231482A - Polyvinyl alcohol-based fiber having both of electroconductivity and flame retardancy and method for producing the same - Google Patents

Polyvinyl alcohol-based fiber having both of electroconductivity and flame retardancy and method for producing the same Download PDF

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好信 大前
Shunichiro Watabe
俊一郎 渡部
Hideki Kamata
英樹 鎌田
Riyoukei Endou
了慶 遠藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electroconductive, flame retardant polyvinyl alcohol (PVA)-based fiber having all of practically sufficient mechanical properties, excellent flame retardancy and electroconductive performance, applicable to fabrics such as paper, a nonwoven fabric, a woven fabric and a knit fabric and much useful for several uses such as a charging material, a discharging material, a brush, a sensor, an electromagnetic wave shielding material and an electronic material, and to provide a method for producing the same. <P>SOLUTION: The PVA (polyvinyl alcohol)-based fiber comprises a PVA (polyviny alcohol)-based polymer, a halogen-containing vinyl polymer, a tin compound, an antimony compound, and copper sulfide having an average particle diameter of ≤500 nm. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、実用上十分な機械的特性と、優れた導電性及び難燃性を兼ね備えたポリビニルアルコール(以下、PVAと略する)系繊維とその製造方法及び、該繊維を用いてなる布帛に関する。   The present invention relates to a polyvinyl alcohol (hereinafter abbreviated as PVA) fiber having both mechanical properties sufficient for practical use and excellent conductivity and flame retardancy, a method for producing the same, and a fabric using the fiber. .

従来、合成繊維に導電性を付与する方法として提案されている、カーボンブラックなどの導電性フィラーを練りこんだ導電性繊維は、コストが比較的安く、しかも量産化にも適しているため、多くの産業分野で広く使用されている。例えば、静電複写機に用いられる帯電用、除電用ブラシとして、かかる導電性繊維が広く使われているが、複写機等では定着時の加熱によって、機内の温度が高温になることから、これら用途に使用される導電繊維には長時間にわたって熱を受けても変形しないことが要求されている。   Conventionally, conductive fibers kneaded with conductive fillers such as carbon black, which have been proposed as a method for imparting conductivity to synthetic fibers, are relatively inexpensive and suitable for mass production. Widely used in industrial fields. For example, such conductive fibers are widely used as charging and static elimination brushes used in electrostatic copying machines. However, in copying machines, etc., the temperature inside the machine becomes high due to heating during fixing. Conductive fibers used for applications are required not to be deformed even when subjected to heat for a long time.

ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、アクリル系繊維、溶融紡糸によって得られるポリオレフィン系繊維などの大部分の汎用合成繊維は、耐熱性や高温下での形態安定性が不十分であることから、かかる用途においては導電性の再生セルロース系繊維が広く使用されている(例えば、特許文献1〜4参照)。しかしながら導電性セルロース繊維は力学物性が低いために、帯電用ブラシや除電用ブラシを製造する段階での取り扱い性や、長時間使用する場合の耐久性など、更なる高性能化要求に対して十分対応できなくなっている。   Most general-purpose synthetic fibers such as polyester fibers, polyamide fibers, acrylic fibers, and polyolefin fibers obtained by melt spinning have insufficient heat resistance and high form stability at high temperatures. In Japan, conductive regenerated cellulosic fibers are widely used (see, for example, Patent Documents 1 to 4). However, because conductive cellulose fibers have low mechanical properties, they are sufficient to meet the demands for higher performance such as handling at the stage of manufacturing charging brushes and static elimination brushes and durability for long-term use. It is no longer available.

一方、耐熱性及び機械的性能に優れたPVA系繊維を導電性繊維としてこれらの用途に用いることも提案されている(例えば、特許文献5参照)。しかし、この導電性PVA系繊維は、50μm程度の多量の導電性フィラーをあらかじめ紡糸原液に添加させるため、原液中でのフィラーの凝集や沈降などが起こり、製造工程の安定性は低下するばかりでなく、得られた糸の延伸性などが導電性フィラー無添加系に比べて著しく劣ってしまい、その結果、導電性は付与できても、繊維の強度、弾性率などの機械的性質の低下を招くなどの問題があった。これに対して、工程性、品位の問題を改善した導電性PVA系繊維として、原液に仕込むカーボンブラックなどの導電性フィラーの平均粒径を小さくすること、及びポリオキシアルキレン系などのノニオン系分散剤を併用し、原液中での凝集、沈降を防ぐことが提案されている(例えば、特許文献6参照)。この場合、導電性フィラーの粒子径は1μm程度まで小さくすることができ、粒子の比表面積を増加させて導電性を付与する観点からは望ましいが、やはり、所望の導電性を得るためには、数10%以上の添加が必要となり、原液での凝集や延伸性の低下などの問題を抱えていた。   On the other hand, it has also been proposed to use a PVA fiber excellent in heat resistance and mechanical performance as a conductive fiber for these applications (for example, see Patent Document 5). However, in this conductive PVA fiber, since a large amount of conductive filler of about 50 μm is added to the spinning stock solution in advance, the filler is agglomerated or settled in the stock solution, and the stability of the production process is reduced. As a result, the stretchability of the obtained yarn is remarkably inferior to that of the conductive filler-free system, and as a result, even if conductivity can be imparted, the mechanical properties such as fiber strength and elastic modulus are reduced. There were problems such as inviting. On the other hand, as conductive PVA fibers with improved processability and quality problems, reducing the average particle size of conductive fillers such as carbon black charged in the stock solution, and nonionic dispersions such as polyoxyalkylenes It has been proposed to use an agent together to prevent aggregation and sedimentation in the stock solution (for example, see Patent Document 6). In this case, the particle size of the conductive filler can be reduced to about 1 μm, which is desirable from the viewpoint of imparting conductivity by increasing the specific surface area of the particles, but in order to obtain the desired conductivity, Addition of several tens of percent or more was necessary, and there were problems such as aggregation in the undiluted solution and reduced stretchability.

また、近年、携帯電話や電子機器の飛躍的な普及に伴い、それらから漏洩する電磁波の人体への影響、または他電子機器への誤動作などの問題が取り沙汰されている。それを遮蔽する電磁波遮蔽材として、導電性布帛がよく用いられるが、この用途では、より高い導電性能と難燃性が必要とされており、先述した導電性フィラーの練り込み繊維などではその導電性が足りないために、電磁波遮蔽能力を発現させることはできないどころか、難燃性も有していない。一般的には、軽量で柔軟性のある合成繊維からなる布帛表面に、真空蒸着法、スパッタリング法、無電解メッキ法などにより金属被膜を形成させ、更に難燃剤をコーティングすることにより、導電性と難燃性を兼備した布帛が知られている。しかしながら、このような方法で作られた金属被膜は、耐摩耗性や耐候性、長期の使用による化学的変化による物性低下などの問題があり一層の改善が求められている。更には、これらの方法による導電化処理、難燃性の付与は、非常にコスト高になり実使用に制限がかかるものであった。   In recent years, with the rapid spread of mobile phones and electronic devices, problems such as the influence of electromagnetic waves leaking from them on the human body or malfunctions of other electronic devices have been investigated. A conductive fabric is often used as an electromagnetic wave shielding material for shielding it. However, in this application, higher conductive performance and flame retardancy are required. Because of its lack of properties, it cannot exhibit the ability to shield electromagnetic waves, but also has no flame retardancy. In general, a metal film is formed on the surface of a fabric made of lightweight and flexible synthetic fiber by a vacuum deposition method, a sputtering method, an electroless plating method, etc., and further coated with a flame retardant, thereby providing conductivity. Fabrics having flame retardancy are known. However, the metal film produced by such a method has problems such as wear resistance, weather resistance, and deterioration of physical properties due to chemical changes due to long-term use, and further improvement is required. Furthermore, the conductive treatment and flame retardancy imparted by these methods are very costly and limit actual use.

より高い導電性能を付与する方法としては、上記に示したような導電性フィラーを原液または原料の段階から仕込む方法とは別に、ポリアクリロニトリル系繊維で知られているように、塩化第二銅などの銅化合物を繊維表面に吸着させた後、これを硫化物で還元処理することにより、繊維自体の表面に導電性を示す硫化銅薄厚層を形成させる技術が広く提案されている(例えば、特許文献7及び8参照)。これらの方法で得られる導電性繊維は、繊維の表面に存在するシアノ基やメルカプトン基の銅イオン捕捉基を介して硫化銅が繊維に対して5〜15質量%程度結合されたもので、繊維表面に薄厚の表面層を有するものであり、高い導電性能を示すものとなる。しかしながら、これらの繊維は、100nm程度の極薄い表面の硫化銅メッキ層のみで導電性能を発現させるものであり、それ故、耐久性が不十分であり、また、繊維表面に所望の量の硫化銅を付着させるには、高温、長時間の処理が必要になり、更には、上記のシアノ基やメルカプトン基などは、一価の銅イオン捕捉能に優れており、工程中にて二価の銅塩をわざわざ一価の銅イオンに還元する必要があるなど、コストが高くなるなどの問題を抱えていた。当然、難燃性は有しておらず、該性能を付与するには、難燃性モノマーを共重合したり、難燃剤を練りこむことが必要となり、さらにコスト高になるなどの問題を抱えていた。またアクリル繊維は、燃焼時にシアンガスを発生するなどの根本的な問題もかかえており、実使用下において制約のかかるものであった。   As a method of imparting higher conductive performance, cupric chloride, etc. as known in polyacrylonitrile fiber, apart from the method of charging the conductive filler as shown above from the stock solution or raw material stage, etc. A technology has been widely proposed in which a copper sulfide thin layer showing conductivity is formed on the surface of the fiber itself by adsorbing the copper compound on the fiber surface and then reducing it with sulfide (for example, patents). References 7 and 8). The conductive fiber obtained by these methods is one in which copper sulfide is bonded to the fiber by about 5 to 15% by mass via a copper ion capturing group of a cyano group or mercapton group present on the surface of the fiber. It has a thin surface layer on the fiber surface and exhibits high electrical conductivity. However, these fibers exhibit a conductive performance only with a copper sulfide plating layer having an extremely thin surface of about 100 nm, and therefore, the durability is insufficient, and a desired amount of sulfide is applied to the fiber surface. In order to deposit copper, it is necessary to treat at high temperature for a long time. Furthermore, the cyano group and mercapton group described above are excellent in monovalent copper ion scavenging ability. In other words, it was necessary to reduce the copper salt to monovalent copper ions. Naturally, it does not have flame retardancy, and in order to impart this performance, it is necessary to copolymerize a flame retardant monomer or to incorporate a flame retardant, and there are problems such as higher costs. It was. Acrylic fibers also have fundamental problems such as the generation of cyan gas when burned, and are restricted under actual use.

これまでに本発明者等は、特定の平均粒子径を持つ硫化銅微粒子を繊維内部に微細に分散させることで、優れた導電性とその耐久性を兼備した導電性PVA系繊維が得られることを提案している(例えば、特許文献9参照)。しかしながら、この導電性PVA系繊維は、難燃性を有しておらず、難燃性を必要とする用途において制限のかかるものであった。   So far, the present inventors have been able to obtain conductive PVA fibers having both excellent conductivity and durability by finely dispersing copper sulfide fine particles having a specific average particle diameter inside the fibers. (See, for example, Patent Document 9). However, this conductive PVA-based fiber does not have flame retardancy and is restricted in applications that require flame retardancy.

一方、難燃性PVA系繊維は、メルトドリップがなく、且つ高強度で洗濯耐久性に優れていることから、難燃繊維として注目され種々の検討がなされており、中でも含ハロゲンビニルポリマー(以下、PVXと略する)を複合した難燃性PVA系繊維は高度の難燃性を示すことが知られている(例えば、特許文献10、11参照)。しかしながらこれらの難燃性を有するPVA系繊維は導電性を有しておらず、したがって、これに導電性を付与することで多岐の用途に極めて有効な繊維が提供できると想定される。   On the other hand, flame retardant PVA fiber has no melt drip, and has high strength and excellent washing durability. Therefore, it has been attracting attention as a flame retardant fiber. It is known that a flame retardant PVA fiber composited with (abbreviated as PVX) exhibits a high degree of flame retardancy (for example, see Patent Documents 10 and 11). However, these flame retardant PVA fibers do not have electrical conductivity, and therefore, it is assumed that fibers that are extremely effective for various applications can be provided by imparting electrical conductivity thereto.

特開昭63−249185号公報JP-A-63-249185 特開平4−289876号公報Japanese Patent Laid-Open No. 4-289766 特開平4−289877号公報Japanese Patent Laid-Open No. 4-289877 特公平1−29887号公報Japanese Patent Publication No. 1-229887 特開昭52−144422号公報JP-A-52-144422 特開2002−212829号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-212829 特開昭57−21570号公報JP 57-21570 A 特開昭59−108043号公報JP 59-108043 A 特開2005−264419号公報JP 2005-264419 A 特開平3−126749号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-126749 特開平5−78909号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-78909

本発明の目的は、従来のPVA系繊維の持つ強度、弾性率等の機械的性能を損なうことがなく、優れた導電性及び難燃性が付与されたPVA系繊維とその製造方法、及び該繊維を用いてなる布帛を提供することである。   An object of the present invention is to provide a PVA fiber having excellent conductivity and flame retardancy without impairing mechanical properties such as strength and elastic modulus of a conventional PVA fiber, a method for producing the same, and the method It is providing the fabric which uses a fiber.

本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、PVA系ポリマーにPVX、錫化合物、アンチモン化合物、硫化銅微粒子を特定の条件で複合することによって、機械的特性を低下させることなく、優れた導電性および難燃性が兼備されたPVA系繊維が製造できることを見出した。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have reduced mechanical properties by combining PVX polymer, tin compound, antimony compound, and copper sulfide fine particles with PVA polymer under specific conditions. The present inventors have found that PVA fibers having excellent conductivity and flame retardancy can be produced without any problems.

すなわち本発明は、PVA系ポリマー、及びPVX、錫化合物、アンチモン化合物と、平均粒子径が500nm以下の硫化銅からなることを特徴とする導電性と難燃性を兼備したPVA系繊維であり、好ましくは含ハロゲンビニルポリマー、錫化合物、アンチモン化合物、および平均粒子径が500nm以下の硫化銅が以下の1)〜4)の条件を満足するよう含有されてなることを特徴とする上記のPVA系繊維である。
1)ポリビニルアルコール系ポリマーに対し、含ハロゲンビニルポリマーが15〜65質量%含有されてなること、
2)全ポリマーに対し錫化合物が2〜10質量%含有されてなること、
3)アンチモン化合物が、アンチモン化合物と錫化合物の比が1/5〜5/1となるよう含有されてなること、
4)ポリビニルアルコール系ポリマーに対し硫化銅が1〜50質量%含有してなること。
さらに好ましくは、体積固有抵抗値が1.0×10−3〜1.0×10Ω・cmであることを特徴とする上記の導電性と難燃性を兼備したPVA系繊維、及び該繊維を用いてなる布帛に関する。
That is, the present invention is a PVA-based fiber having both conductivity and flame retardancy, characterized by comprising a PVA-based polymer, PVX, a tin compound, an antimony compound, and copper sulfide having an average particle diameter of 500 nm or less, Preferably, the above PVA system is characterized in that a halogen-containing vinyl polymer, a tin compound, an antimony compound, and copper sulfide having an average particle diameter of 500 nm or less are contained so as to satisfy the following conditions 1) to 4): Fiber.
1) The halogen-containing vinyl polymer is contained in an amount of 15 to 65% by mass with respect to the polyvinyl alcohol polymer.
2) The tin compound is contained in an amount of 2 to 10% by mass based on the whole polymer.
3) The antimony compound is contained so that the ratio of the antimony compound to the tin compound is 1/5 to 5/1.
4) Containing 1 to 50% by mass of copper sulfide with respect to the polyvinyl alcohol-based polymer.
More preferably, the volume specific resistance value is 1.0 × 10 −3 to 1.0 × 10 8 Ω · cm, and the PVA fiber having both conductivity and flame retardancy, and The present invention relates to a fabric using fibers.

また本発明は、PVA系ポリマー溶液に、PVX、錫化合物、及びアンチモン化合物が均一に分散した原液を、紡糸、延伸して製糸した糸を、銅イオンを含む化合物が10〜400g/Lの銅イオン濃度で溶解された浴と、硫化物イオンを含む化合物が1〜100g/Lの硫黄イオン濃度で溶解された浴を通して、繊維中に各々の化合物を含有、銅を硫化させることで、繊維内部に平均粒子径が500nm以下の硫化銅を微細に生成させることを特徴とする上記の難燃性と導電性を兼備したPVA系繊維の製造方法に関する。   Further, the present invention provides a yarn obtained by spinning and drawing a stock solution in which PVX, a tin compound, and an antimony compound are uniformly dispersed in a PVA polymer solution, and a copper-containing compound containing 10 to 400 g / L of copper. Each fiber is contained in the fiber through a bath dissolved at an ion concentration and a compound containing sulfide ions at a sulfur ion concentration of 1 to 100 g / L. Further, the present invention relates to a method for producing a PVA-based fiber having both flame retardancy and conductivity, wherein copper sulfide having an average particle size of 500 nm or less is finely produced.

本発明によれば、強度、弾性率などの力学的特性に加えて、高い導電性及び難燃性を兼備したPVA系繊維を提供することが可能である。また本発明のPVA系繊維は、特別な工程を必要とせず、通常の繊維製造工程で達成可能であり、安価に製造することができ、紙、不織布、織物、編物などの布帛とすることが可能であり、帯電材、除電材、ブラシ、センサー、電磁波シールド材、電子材料をはじめとして、特に高い導電性と難燃性が必要とされる多くの用途に極めて有用である。   According to the present invention, it is possible to provide a PVA fiber having both high conductivity and flame retardancy in addition to mechanical properties such as strength and elastic modulus. Moreover, the PVA fiber of the present invention does not require a special process, can be achieved by a normal fiber manufacturing process, can be manufactured at low cost, and can be made into a fabric such as paper, nonwoven fabric, woven fabric, and knitted fabric. It is extremely useful for many applications that require particularly high conductivity and flame retardancy, including charging materials, static elimination materials, brushes, sensors, electromagnetic shielding materials, and electronic materials.

以下、本発明について具体的に説明する。まず本発明のPVA系繊維を構成するPVA系ポリマーについて説明する。本発明に用いるPVA系ポリマーの重合度は特に限定されるものではないが、得られる繊維の機械的特性や寸法安定性等を考慮すると30℃水溶液の粘度から求めた平均重合度が1200〜20000のものが望ましい。高重合度のものを用いると、強度、耐湿熱性等の点で優れるので好ましいが、ポリマー製造コストや繊維化コストなどの観点から、より好ましくは、平均重合度が1500〜5000である。   Hereinafter, the present invention will be specifically described. First, the PVA polymer constituting the PVA fiber of the present invention will be described. The degree of polymerization of the PVA polymer used in the present invention is not particularly limited, but the average degree of polymerization obtained from the viscosity of the 30 ° C. aqueous solution is 1200 to 20000 in consideration of the mechanical properties and dimensional stability of the obtained fiber. Is desirable. The use of a polymer having a high degree of polymerization is preferable because it is excellent in terms of strength, heat and humidity resistance, and the like, but the average degree of polymerization is more preferably 1500 to 5000 from the viewpoint of polymer production cost and fiberization cost.

本発明で用いるPVA系ポリマーのケン化度は特に限定されるものではないが、得られる繊維の機械的特性の点から、88モル%以上であることが好ましい。PVA系ポリマーのケン化度が88モル%よりも低いものを使用した場合、得られる繊維の機械的特性や工程通過性、製造コストなどの面で好ましくない。   The saponification degree of the PVA polymer used in the present invention is not particularly limited, but is preferably 88 mol% or more from the viewpoint of the mechanical properties of the obtained fiber. When the saponification degree of the PVA polymer is lower than 88 mol%, it is not preferable in terms of mechanical properties, process passability, production cost and the like of the obtained fiber.

また本発明の繊維を形成するPVA系ポリマーは、ビニルアルコールユニットを主成分とするものであれば特に限定されず、本発明の効果を損なわない限り、所望により他の構成単位を有していてもかまわない。このような構造単位としては、例えば、エチレン、プロピレン、ブチレン等のオレフィン類、アクリル酸及びその塩とアクリル酸メチルなどのアクリル酸エステル、メタクリル酸およびその塩、メタクリル酸メチル等のメタクリル酸エステル類、アクリルアミド、N−メチルアクリルアミド等のアクリルアミド誘導体、メタクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド等のメタクリルアミド誘導体、N−ビニルピロリドン、N−ビニルホルムアミド、N−ビニルアセトアミド等のN−ビニルアミド類、ポリアルキレンオキシドを側鎖に有するアリルエーテル類、メチルビニルエーテル等のビニルエーテル類、アクリロニトリル等のニトリル類、塩化ビニル等のハロゲン化ビニル、マレイン酸およびその塩またはその無水物やそのエステル等の不飽和ジカルボン酸等がある。このような変性ユニットの導入法は共重合による方法でも、後反応による方法でもよい。しかしながら、本発明の目的とする繊維を得るためにはビニルアルコール単位が88モル%以上のポリマーがより好適に使用される。もちろん本発明の効果を損なわない範囲であれば、目的に応じてポリマー中に酸化防止剤、凍結防止剤、pH調整剤、隠蔽剤、着色剤、油剤、難燃剤、特殊機能剤などの添加剤が含まれていてもよい。   The PVA polymer forming the fiber of the present invention is not particularly limited as long as it has a vinyl alcohol unit as a main component, and may have other structural units as desired as long as the effects of the present invention are not impaired. It doesn't matter. Examples of such a structural unit include olefins such as ethylene, propylene, and butylene, acrylic acid and salts thereof and acrylic esters such as methyl acrylate, methacrylic acid and salts thereof, and methacrylate esters such as methyl methacrylate. Acrylamide derivatives such as acrylamide, N-methylacrylamide, methacrylamide derivatives such as methacrylamide, N-methylol methacrylamide, N-vinylamides such as N-vinylpyrrolidone, N-vinylformamide, N-vinylacetamide, polyalkylene oxide Allyl ethers having a side chain, vinyl ethers such as methyl vinyl ether, nitriles such as acrylonitrile, vinyl halides such as vinyl chloride, maleic acid and salts thereof, anhydrides or esters thereof There like of unsaturated dicarboxylic acids. Such a modified unit may be introduced by copolymerization or post-reaction. However, in order to obtain the target fiber of the present invention, a polymer having a vinyl alcohol unit of 88 mol% or more is more preferably used. Of course, as long as the effects of the present invention are not impaired, additives such as antioxidants, antifreeze agents, pH adjusters, masking agents, colorants, oil agents, flame retardants and special functional agents may be included in the polymer depending on the purpose. May be included.

本発明の繊維は、上記のPVA系ポリマー以外の第一の構成成分として、PVXを含有することが必要である。本発明でいうPVXとは、ハロゲン元素、すなわちフッ素、塩素、臭素、沃素を含有するユニットを50%以上有するビニルポリマーである。PVXとしては、例えば、塩化ビニル系ポリマー(PVC)、塩化ビニリデン系ポリマー、臭化ビニル系ポリマー、臭化ビニリデン系ポリマー、塩素化ポリオレフィン、臭素化ポリオレフィンなどを挙げることができるが、その中でも、難燃性、耐熱分解性、コストの点でPVCが好ましい。   The fiber of the present invention needs to contain PVX as the first constituent component other than the PVA polymer. PVX as used in the present invention is a vinyl polymer having 50% or more of units containing halogen elements, that is, fluorine, chlorine, bromine and iodine. Examples of PVX include vinyl chloride polymer (PVC), vinylidene chloride polymer, vinyl bromide polymer, vinylidene bromide polymer, chlorinated polyolefin, brominated polyolefin, and the like. PVC is preferable in terms of flame retardancy, heat decomposability and cost.

PVXは難燃性向上に寄与するため、含有量が多いほど難燃性は向上する。所望の難燃性を付与するためにはPVA系ポリマーに対して15質量%以上であることが好ましく、30質量%以上含有することがより好ましい。PVXの含有量が、65質量%を超えると繊維の機械的性質が不十分になることから、PVXの含有量としては、50質量%以下がより好ましい。また、難燃性向上を目的に、PVX以外の添加剤、すなわち、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、リン酸化合物、鉄系酸化物等の公知の難燃助剤を加えることも可能である。   Since PVX contributes to the improvement of flame retardancy, the flame retardancy improves as the content increases. In order to impart desired flame retardancy, the content is preferably 15% by mass or more, and more preferably 30% by mass or more based on the PVA polymer. When the content of PVX exceeds 65% by mass, the mechanical properties of the fibers become insufficient. Therefore, the content of PVX is more preferably 50% by mass or less. For the purpose of improving flame retardancy, additives other than PVX, that is, known flame retardant aids such as magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, phosphoric acid compounds and iron oxides can be added.

また、本発明の繊維は上記のPVA系ポリマー以外の第二の構成成分として、錫化合物を含有することが必要である。用いる錫化合物としては、錫を含むものであれば特に制限されるものではなく、具体的には酸化錫、メタ錫酸、塩化第一錫、錫酸亜鉛等を挙げることができる。さらに本発明では、これらの錫化合物を単独または2種以上組み合わせて用いることも可能である。これらの中でも、酸化錫やメタ錫酸は低コストであり、また繊維化工程性の観点や、繊維の難燃性、燃焼収縮抑制の観点からも特に好ましい。   Moreover, the fiber of this invention needs to contain a tin compound as 2nd structural components other than said PVA-type polymer. The tin compound to be used is not particularly limited as long as it contains tin, and specific examples thereof include tin oxide, metastannic acid, stannous chloride, and zinc stannate. Furthermore, in the present invention, these tin compounds can be used alone or in combination of two or more. Among these, tin oxide and metastannic acid are low cost, and are particularly preferable from the viewpoint of fiber forming processability, fiber flame retardancy, and combustion shrinkage suppression.

錫化合物の含有量は、その量が多いほど難燃性が向上し、更には燃焼時の収縮を抑制することもできる。所望の難燃性、燃焼収縮抑制の効果を得るためには、全ポリマーに対し錫化合物の含有量が2〜10質量%であることが好ましい。錫化合物の含有量が2質量%よりも少ない場合、目的とする難燃性や燃焼収縮抑制の効果が得られない。一方錫化合物の含有量が10質量%を超えて多くなった場合には、繊維の機械的特性が損なわれることから、その含有量は4〜8質量%の範囲であることがより好ましい。   As the content of the tin compound is increased, the flame retardancy is improved, and further, shrinkage during combustion can be suppressed. In order to obtain desired flame retardancy and combustion shrinkage suppression effects, the content of the tin compound is preferably 2 to 10% by mass with respect to the total polymer. When the content of the tin compound is less than 2% by mass, the intended effects of flame retardancy and combustion shrinkage suppression cannot be obtained. On the other hand, when the content of the tin compound exceeds 10% by mass, the mechanical properties of the fiber are impaired. Therefore, the content is more preferably in the range of 4 to 8% by mass.

さらに、本発明の繊維は上記のPVA系ポリマー以外の第三の構成成分として、アンチモン化合物を含有することが必要である。用いるアンチモン化合物としては、アンチモン原子を含むものであれば特に制限はなく、具体的には五酸化アンチモンや三酸化アンチモン、三塩化アンチモン、酒石酸アンチモニルカリウム、酸性ピロアンチモン酸カリウム、アンチモン酸鉛等を挙げることができる。さらに本発明では、これらのアンチモン化合物を単独または2種以上組み合わせて用いることも可能である。これらの中でも、五酸化アンチモンや三酸化アンチモンは低コストであり、また繊維化工程性の観点や、繊維の難燃性、燃焼収縮抑制の観点からも特に好ましい。   Furthermore, the fiber of the present invention needs to contain an antimony compound as a third constituent component other than the PVA polymer. The antimony compound to be used is not particularly limited as long as it contains an antimony atom. Specifically, antimony pentoxide, antimony trioxide, antimony trichloride, antimony potassium tartrate, potassium acid pyroantimonate, lead antimonate, etc. Can be mentioned. Furthermore, in the present invention, these antimony compounds can be used alone or in combination of two or more. Among these, antimony pentoxide and antimony trioxide are low in cost, and are particularly preferable from the viewpoint of fiber forming processability, fiber flame retardancy, and combustion shrinkage suppression.

アンチモン化合物の含有量は、錫化合物同様、その量が多いほど難燃性が向上し、更には燃焼時の収縮を抑制することもできる。所望の難燃性、燃焼収縮抑制の効果を得るためには、アンチモン化合物と錫化合物の比が1/5〜5/1となるようアンチモン化合物が含有されることが好ましい。この比率を超えて錫化合物の比率が高くなったり、逆にアンチモン化合物の比率が高くなった場合には、両添加薬剤の難燃化に対する相乗効果が不十分となり、難燃性が低下するといった問題が生じる。より好ましくは1/3〜3/1の範囲である。   The content of the antimony compound, like the tin compound, increases the flame retardancy, and can also suppress shrinkage during combustion. In order to obtain the desired flame retardancy and combustion shrinkage suppression effect, the antimony compound is preferably contained so that the ratio of the antimony compound to the tin compound is 1/5 to 5/1. If the ratio of the tin compound increases beyond this ratio, or the ratio of the antimony compound increases, the synergistic effect on the flame retardancy of both additive drugs becomes insufficient, and the flame retardancy decreases. Problems arise. More preferably, it is in the range of 1/3 to 3/1.

上記した成分で構成される本発明のPVA系繊維の難燃性能を示すLOI値は28以上であることが好ましい。LOI値が28未満であると、難燃性が要求される用途への適用が制限される。好ましくは29以上、より好ましくは30以上である。なおLOI値は後述する方法で測定された値である。   It is preferable that the LOI value which shows the flame retardance performance of the PVA-type fiber of this invention comprised with an above-described component is 28 or more. When the LOI value is less than 28, application to applications requiring flame retardancy is limited. Preferably it is 29 or more, More preferably, it is 30 or more. The LOI value is a value measured by a method described later.

さらに本発明の繊維は上記のPVA系ポリマー以外の第四の構成成分として、硫化銅微粒子を含有することが必須である。具体的には、平均粒子径が500nm以下の硫化銅微粒子が、繊維の内部に微細に分散されており、且つその含有量が1質量%以上であることが必要である。繊維表面にのみ、硫化銅粒子が付着している繊維や、繊維内部であっても、目視や実体顕微鏡レベルで確認できる1μm以上の大きな粒子が多く存在する繊維は本発明のPVA系繊維の範囲外であり、目的である導電性能が発揮されない。   Furthermore, it is essential that the fiber of the present invention contains copper sulfide fine particles as a fourth constituent component other than the PVA polymer. Specifically, the copper sulfide fine particles having an average particle diameter of 500 nm or less are finely dispersed inside the fiber, and the content thereof needs to be 1% by mass or more. The fiber in which copper sulfide particles are attached only on the fiber surface, or the fiber in which many large particles of 1 μm or more that can be confirmed visually or by a stereoscopic microscope exist within the fiber are within the scope of the PVA fiber of the present invention. It is outside, and the intended conductive performance is not exhibited.

本発明においては、硫化銅微粒子をPVA系ポリマーに対し1〜50質量%含有することが好ましく、より好ましくは2〜40質量%含有するものである。硫化銅微粒子の含有量が1質量%より少ない場合、所望の導電性能が得られにくい。一方で、硫化銅粒子の含有量が多くなりすぎると、繊維の機械的性質や耐摩耗性が不十分になることから、硫化銅微粒子の含有量は50質量%以下であることが好ましく、40質量%以下であることがより好ましい。   In this invention, it is preferable to contain 1-50 mass% of copper sulfide fine particles with respect to a PVA type polymer, More preferably, it contains 2-40 mass%. When the content of the copper sulfide fine particles is less than 1% by mass, it is difficult to obtain desired conductive performance. On the other hand, if the content of the copper sulfide particles is too large, the mechanical properties and abrasion resistance of the fibers become insufficient. Therefore, the content of the copper sulfide fine particles is preferably 50% by mass or less. It is more preferable that the amount is not more than mass%.

かかる硫化銅微粒子の平均粒子径は、500nm以下の微粒子であることが必要であり、300nm以下であるような微粒子であることが好ましく、100nm以下であるような微粒子であると更に好ましい。このような微粒子であることにより、繊維中での粒子間距離の著しい減少が可能となる。例えば、同じ質量部の含有量において、粒子径が百分の一になると、粒子間距離は一万分の一にまで小さくなることが知られている。また、このような場合、粒子間の相互作用が非常に強く働き、その間に挟まれたポリマー分子は、あたかも粒子と同じような機能を示すことも知られている〔例えば、ナノコンポジットの世界、p22(工業調査会)参照〕。従って、本発明で初めて達成できる、このサイズ効果により、電流がより流れやすくなり、少ない量でも、優れた導電性能を付与することができることが本発明のキーポイントである。一方で、平均粒子径が500nmより大きい場合、上記の理由で導電性改良効果が小さくなるので、本発明の目的とする導電性能を得ることはできない。   The average particle diameter of such copper sulfide fine particles needs to be fine particles of 500 nm or less, preferably fine particles such as 300 nm or less, and more preferably fine particles such as 100 nm or less. Such fine particles can significantly reduce the interparticle distance in the fiber. For example, it is known that when the particle diameter becomes 1/100 in the same mass part content, the inter-particle distance decreases to 1 / 10,000. In such a case, the interaction between the particles is very strong, and the polymer molecules sandwiched between them are known to function as if they were particles [for example, the world of nanocomposites, See page 22 (Industry Research Committee). Therefore, it is the key point of the present invention that the current can be more easily flowed by the size effect that can be achieved for the first time in the present invention, and that excellent conductive performance can be imparted even with a small amount. On the other hand, when the average particle diameter is larger than 500 nm, the conductivity improving effect becomes small for the above-mentioned reason, so that the conductive performance intended by the present invention cannot be obtained.

一般にPVA系ポリマーはその水酸基を介して銅などの金属イオンと強く配位結合することが知られている〔例えば、Polymer、Vol37、No.14、3097、(1996)参照〕。本発明ではこのPVA系ポリマー独自の挙動に着目し、硫化銅微粒子を繊維内部で均一に分散させることを試み、遂に本発明を完成したものである。本発明では、この銅イオンを、繊維の内部に含有させ、PVA系ポリマーの有する水酸基と配位させて、PVAと銅との配位結合を形成させる。詳細は後述するが、これを達成するには、銅イオンを含有する化合物が溶解された浴にPVA系繊維を通過させることにより、繊維の内部に均一に浸透させ、配位させることができる。   In general, it is known that a PVA polymer is strongly coordinated with a metal ion such as copper via its hydroxyl group [for example, Polymer, Vol37, No. 14, 3097, (1996)]. In the present invention, paying attention to the unique behavior of this PVA polymer, an attempt was made to uniformly disperse the copper sulfide fine particles inside the fiber, and the present invention was finally completed. In the present invention, this copper ion is contained inside the fiber and coordinated with the hydroxyl group of the PVA polymer to form a coordinate bond between PVA and copper. Although details will be described later, this can be achieved by allowing the PVA fibers to pass through a bath in which a compound containing copper ions is dissolved, so that the fibers are uniformly infiltrated and coordinated.

続いて、PVA系繊維内部にまでPVA系ポリマーの水酸基と配位結合している銅イオンを硫化処理することで、硫化銅微粒子を形成させることができる。すなわち、前述した銅イオン含浸処理に引き続き、硫化能力を有する硫化物イオンを含む化合物が溶解された浴を通すことで、PVA系ポリマーと銅イオンの配位を外すことにより、硫化銅微粒子を繊維内部に形成させることができる。この時も、繊維内部の銅イオンまで硫化処理が進む為には、やはり浴溶媒で膨潤していることが重要であり、連続して処理することが望ましい。なお、ここでの処理は、特別に高価な工程を設ける必要はなく、通常の繊維製造工程中で処理可能である。   Subsequently, copper sulfide fine particles can be formed by sulfiding copper ions coordinated with the hydroxyl groups of the PVA polymer up to the inside of the PVA fiber. That is, following the copper ion impregnation treatment described above, by passing through a bath in which a compound containing sulfide ions having a sulfurizing ability is dissolved, the coordination between the PVA polymer and the copper ions is removed, thereby removing the copper sulfide fine particles from the fiber. It can be formed inside. Also at this time, in order for the sulfidation process to proceed to the copper ions inside the fiber, it is important that the swell is still in the bath solvent, and it is desirable to perform the process continuously. In addition, the process here does not need to provide an especially expensive process, but can process in a normal fiber manufacturing process.

本発明で使用する銅イオンを含有する化合物としては、可溶であるものであれば特に限定はなく、酢酸銅、蟻酸銅、硝酸銅、クエン酸銅、塩化第一銅、塩化第二銅、臭化第一銅、臭化第二銅、沃化第一銅、沃化第二銅などが用いられる。かかる銅イオンは一価でも二価でもよく、特に限定されるものではない。一価の銅イオンを含有する化合物を用いる場合は、その溶解性を向上させる目的で、塩酸、ヨウ化カリウム、アンモニア等を併用してもかまわない。これらの中でも、溶液状態でPVA系ポリマーと配位結合し易いものがより望ましく、その観点からは、銅イオンを含む化合物は、硝酸銅が好適に用いられる。   The compound containing a copper ion used in the present invention is not particularly limited as long as it is soluble, copper acetate, copper formate, copper nitrate, copper citrate, cuprous chloride, cupric chloride, Cuprous bromide, cupric bromide, cuprous iodide, cupric iodide and the like are used. Such copper ions may be monovalent or divalent and are not particularly limited. When a compound containing monovalent copper ions is used, hydrochloric acid, potassium iodide, ammonia or the like may be used in combination for the purpose of improving the solubility. Among these, those that are easily coordinated with a PVA polymer in a solution state are more desirable, and from this point of view, copper nitrate is suitably used as the compound containing copper ions.

PVA繊維中で配位した銅イオンを硫化する硫化剤としては、硫化物イオンを放出し得る化合物が用いられ、例えば、硫化ナトリウム、第二チオン酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、ピロ硫酸ナトリウム、硫化水素、チオ尿素、チオアセトアミド等が挙げられる。これらの中でもコスト、入手し易さ、低腐食性の点で、硫化物イオンを含む化合物としては、硫化ナトリウムが好適である。   As the sulfiding agent for sulfiding copper ions coordinated in the PVA fiber, compounds capable of releasing sulfide ions are used. For example, sodium sulfide, sodium dithionate, sodium thiosulfate, sodium hydrogen sulfite, pyrosulfuric acid Sodium, hydrogen sulfide, thiourea, thioacetamide and the like can be mentioned. Among these, sodium sulfide is preferable as the compound containing sulfide ions from the viewpoint of cost, availability, and low corrosivity.

このように、従来の導電性繊維とは異なり、繊維内部にまで硫化銅微粒子を分散させ、粒子間距離を著しく小さくすることで、これに通電させた時の電流量を高めることができ、導電性に優れた繊維を得ることができる。また、粒子径が小さいことから、これを延伸する場合も何ら問題なく、硫化銅を含有していないPVA系繊維と同等の延伸倍率と力学物性を発現させる事が可能である。   Thus, unlike conventional conductive fibers, copper sulfide fine particles are dispersed inside the fibers, and the distance between the particles is remarkably reduced, so that the amount of current when energized can be increased. A fiber having excellent properties can be obtained. In addition, since the particle diameter is small, there is no problem even when this is stretched, and it is possible to express the stretching ratio and mechanical properties equivalent to those of the PVA fiber not containing copper sulfide.

本発明のPVA系繊維の体積固有抵抗値は1×10−3〜1×10Ω・cmであることがより好ましい。体積固有抵抗値が1×10Ω・cmより高い場合、もはや導電性繊維とは言えず、半導体材料として使用できない。より好ましくは、1×10−3Ω・cm〜1×10Ω・cmの範囲である。本発明のPVA系繊維の固有抵抗値は、後述するが、硫化銅の導入量や配向度などの繊維構造によって適宜コントロールできる。 The volume specific resistance value of the PVA fiber of the present invention is more preferably 1 × 10 −3 to 1 × 10 8 Ω · cm. When the volume resistivity value is higher than 1 × 10 8 Ω · cm, it is no longer a conductive fiber and cannot be used as a semiconductor material. More preferably, it is in the range of 1 × 10 −3 Ω · cm to 1 × 10 7 Ω · cm. Although the specific resistance value of the PVA fiber of the present invention will be described later, it can be appropriately controlled by the fiber structure such as the amount of copper sulfide introduced and the degree of orientation.

本発明により得られる繊維の繊度は特に限定されず、例えば0.1〜10000dtex、好ましくは1〜1000dtexの繊度の繊維が広く使用できる。繊維の繊度はノズル径や延伸倍率により適宜調整すればよい。   The fineness of the fiber obtained by this invention is not specifically limited, For example, the fiber of the fineness of 0.1-10000 dtex, Preferably 1-1000 dtex can be used widely. What is necessary is just to adjust the fineness of a fiber suitably with a nozzle diameter or a draw ratio.

次に、本発明により得られる繊維の製造方法について説明する。本発明の難燃性と導電性を兼備したPVA系繊維は、PVA系ポリマー、PVX、錫化合物、及びアンチモン化合物を含む紡糸原液を用いて後述する方法にて製造される。紡糸原液に用いる溶媒としては、PVA系繊維の製造に際して従来から用いられている溶媒、例えば、水、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、またはグリセリン、エチレングリコール、トリエチレングリコール等の多価アルコール類、ジエチレントリアミン、ロダン塩などの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。この中でも、供給性、環境負荷への影響の観点から、水及びDMSOが特に好ましい。原液の調製方法は特に限定されるものではなく、PVA系ポリマー、PVX、錫化合物、及びアンチモン化合物をそれぞれ単独で原液溶媒中に溶解または分散したものを適当な割合で混合する方法、原液溶媒中に一括で仕込んだ後に、溶解、分散させる方法、いずれも採用することができる。また、添加順序には特に限定はない。紡糸原液中の固形分濃度(PVA系ポリマー、PVX、錫化合物、及びアンチモン化合物の合計量)は、PVA系ポリマーの組成や重合度、溶媒によって異なるが、6〜60質量%の範囲が一般的である。紡糸原液の吐出時の液温は、紡糸原液が分解、着色しない範囲であることが好ましく、具体的には50〜150℃とすることが好ましい。なお、湿式紡糸とは、紡糸ノズルから直接固化浴に紡糸原液を吐出する方法のことであり、一方で乾湿式紡糸とは、紡糸ノズルから一旦任意の距離の空気中あるいは不活性ガス中に紡糸原液を吐出し、その後に固化浴に導入する方法のことであり、また、乾式紡糸とは、紡糸ノズルから空気中あるいは不活性ガス中に紡糸原液を吐出し、固化浴を経由せずに乾燥して繊維を得る方法のことである。   Next, the manufacturing method of the fiber obtained by this invention is demonstrated. The PVA fiber having both flame retardancy and conductivity according to the present invention is produced by a method described later using a spinning dope containing a PVA polymer, PVX, a tin compound, and an antimony compound. Solvents used in the spinning dope include solvents conventionally used in the production of PVA fibers, such as water, dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylformamide, dimethylacetamide, or glycerin, ethylene glycol, triethylene glycol, and the like. One kind or a combination of two or more kinds of monohydric alcohols, diethylenetriamine, rhodan salts and the like can be used. Among these, water and DMSO are particularly preferable from the viewpoint of supplyability and influence on environmental load. The method for preparing the stock solution is not particularly limited. A method in which PVA polymer, PVX, tin compound, and antimony compound are each dissolved or dispersed in the stock solution solvent and mixed in an appropriate ratio, in the stock solution solvent. Any of the methods of dissolving and dispersing after charging all at once can be employed. The order of addition is not particularly limited. The solid content concentration (total amount of PVA polymer, PVX, tin compound, and antimony compound) in the spinning dope varies depending on the composition, polymerization degree, and solvent of the PVA polymer, but is generally in the range of 6 to 60% by mass. It is. The liquid temperature at the time of discharging the spinning dope is preferably in a range in which the spinning dope is not decomposed or colored, and specifically 50 to 150 ° C. is preferable. Wet spinning is a method of discharging a spinning solution directly from a spinning nozzle to a solidification bath. On the other hand, dry-wet spinning is spinning in an air or an inert gas at an arbitrary distance from a spinning nozzle. This is a method of discharging the stock solution and then introducing it into the solidification bath.Dry spinning is a method in which the spinning stock solution is discharged from the spinning nozzle into air or inert gas and dried without going through the solidification bath. It is a method of obtaining fibers.

本発明において、湿式紡糸または乾湿式紡糸の際に用いる固化浴は、原液溶媒が有機溶媒の場合と水の場合では異なる。有機溶媒を用いた原液の場合には、得られる繊維強度等の点から固化浴溶媒と原液溶媒からなる混合液であることが好ましく、固化溶媒としては特に制限はないが、例えばメタノール、エタノール、プロパノ−ル、ブタノールなどのアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類等のPVA系ポリマーに対して固化能を有する有機溶媒を用いることができる。これらの中でも低腐食性及び溶剤回収の点でメタノールとDMSOとの組合せが好ましい。一方、紡糸原液が水溶液の場合、固化浴を構成する固化溶媒としては、芒硝、硫酸アンモニウム、炭酸ナトリウム等のPVA系ポリマーに対して固化能を有する無機塩類や苛性ソーダの水溶液を用いることができる。また、PVA系ポリマーと共に、ホウ酸などを加えた水溶液をアルカリ性固化浴中にゲル化紡糸することも出来る。   In the present invention, the solidification bath used in wet spinning or dry wet spinning differs depending on whether the stock solution is an organic solvent or water. In the case of a stock solution using an organic solvent, it is preferably a mixed solution composed of a solidification bath solvent and a stock solution solvent from the viewpoint of fiber strength and the like obtained, and the solidification solvent is not particularly limited, but for example, methanol, ethanol, An organic solvent capable of solidifying PVA-based polymers such as alcohols such as propanol and butanol, and ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone can be used. Among these, a combination of methanol and DMSO is preferable in terms of low corrosivity and solvent recovery. On the other hand, when the spinning dope is an aqueous solution, an aqueous solution of inorganic salts or caustic soda having a solidifying ability with respect to PVA-based polymers such as sodium sulfate, ammonium sulfate, and sodium carbonate can be used as the solidifying solvent constituting the solidifying bath. Further, an aqueous solution to which boric acid or the like is added together with the PVA polymer can be gel-spun in an alkaline solidification bath.

次に固化された原糸から紡糸原液の溶媒を抽出除去するために、抽出浴を通過させるが、抽出時に同時に原糸を湿延伸することが、乾燥時の繊維間膠着抑制及び得られる繊維の機械的特性を向上させるうえで好ましい。その際の湿延伸倍率としては2〜10倍であることが工程性、生産性の点で好ましい。抽出溶媒としては固化溶媒単独あるいは原液溶媒と固化溶媒の混合液を用いることができる。   Next, in order to extract and remove the solvent of the spinning dope from the solidified yarn, it is passed through an extraction bath. It is preferable for improving the mechanical properties. In that case, the wet draw ratio is preferably 2 to 10 times in terms of processability and productivity. As the extraction solvent, a solidified solvent alone or a mixed solution of a stock solvent and a solidified solvent can be used.

湿延伸後、乾燥し、更に場合によっては乾熱延伸、熱処理を施す。このための延伸条件は、一般的には100℃以上の温度、好ましくは150℃〜260℃の温度で行うのがよく、3倍以上の全延伸倍率、好ましくは5〜25倍の全延伸倍率で延伸すると、繊維の結晶化度と配向度が上昇し、繊維の機械特性が著しく向上するので好ましい。温度が100℃未満の場合、繊維の白化が生じ、そのため機械的物性の低下をもたらす。また260℃を越えると繊維の部分的な融解が生じ、この場合においても機械的物性の低下をもたらすので好ましくない。なお、ここでいう延伸倍率とは、先述した乾燥前の固化浴中での湿延伸と乾燥後の延伸倍率の積である。例えば、湿延伸を3倍とし、その後の乾熱延伸を2倍とした場合の全延伸倍率は6倍となる。   After wet stretching, the film is dried, and in some cases, dry heat stretching and heat treatment are performed. The stretching conditions for this are generally 100 ° C or higher, preferably 150 ° C to 260 ° C, and the total stretching ratio is 3 times or more, preferably 5 to 25 times. Is preferred because the crystallinity and orientation of the fiber are increased and the mechanical properties of the fiber are remarkably improved. When the temperature is less than 100 ° C., whitening of the fiber occurs, resulting in a decrease in mechanical properties. On the other hand, if the temperature exceeds 260 ° C., partial melting of the fiber occurs, and in this case, mechanical properties are deteriorated, which is not preferable. In addition, the draw ratio here is the product of the wet draw in the solidification bath before drying described above and the draw ratio after drying. For example, when the wet stretching is 3 times and the subsequent dry heat stretching is 2 times, the total stretching ratio is 6 times.

本発明の目的とする導電性難燃性PVA系繊維を得るためには、上記の湿延伸後の膨潤状態の糸篠、若しくは乾燥または延伸後の糸篠を、銅イオンを含む化合物を溶解した浴を通過させて該化合物を繊維中に含浸させる。この場合、繊維内部への銅イオンを含む化合物の均一浸透させ、銅イオンをPVA系ポリマーの水酸基と配位結合を形成せしめるためには、繊維は浴溶媒により膨潤していることが必須であり、そのためには浴に用いる溶媒はメタノール等のアルコール類や水、塩類あるいはこれらの混合物であることが好ましい。その時の浴溶媒による繊維の膨潤率は20質量%以上であることが好ましい。なお、膨潤率調整のため、糸篠を先ず所定の浴に浸漬し、その後、銅イオンを放出する化合物が溶解された浴に浸漬する事が望ましい場合もある。膨潤率が20質量%未満の場合、銅イオンがPVA系ポリマーの水酸基と十分な配位結合を形成できず、従って繊維内部まで硫化銅ナノ微粒子を生成させることができない。一方で、膨潤率が大きくなりすぎた場合、浴へのPVA系ポリマーの溶出などが起こり、工程通過性の面で好ましくない。以上のことから、銅イオンを含む化合物が溶解された浴での膨潤率は30質量%以上300質量%以下であることがより好ましく、50質量%以上250質量%以下であることがさらに好ましい。   In order to obtain the conductive flame-retardant PVA fiber of the present invention, the swollen state of the yarn after wet drawing, or the yarn after drying or drawing was dissolved in a compound containing copper ions. The compound is impregnated into the fibers by passing through a bath. In this case, it is essential that the fiber is swollen by a bath solvent in order to uniformly infiltrate the compound containing copper ions into the fiber and form a coordinate bond with the hydroxyl group of the PVA polymer. For this purpose, the solvent used in the bath is preferably alcohols such as methanol, water, salts or a mixture thereof. At this time, the swelling ratio of the fiber by the bath solvent is preferably 20% by mass or more. In order to adjust the swelling rate, it may be desirable to first immerse Yinshino in a predetermined bath and then immerse in a bath in which a compound that releases copper ions is dissolved. When the swelling ratio is less than 20% by mass, copper ions cannot form a sufficient coordination bond with the hydroxyl group of the PVA polymer, and therefore copper sulfide nanoparticles cannot be formed inside the fiber. On the other hand, when the swelling rate becomes too large, elution of the PVA polymer into the bath occurs, which is not preferable in terms of process passability. From the above, the swelling ratio in the bath in which the compound containing copper ions is dissolved is more preferably 30% by mass or more and 300% by mass or less, and further preferably 50% by mass or more and 250% by mass or less.

本発明のPVA系繊維は、先述したように、硫化銅の導入量や配向度などの繊維構造などにより、体積固有抵抗値を適宜コントロール可能である。銅イオンを含む化合物の浴への溶解量は要求される導電性能に応じて適宜設定すればよいが、銅イオンを含む化合物が10〜400g/Lの範囲の銅イオン濃度で溶解された浴であることが好ましい。この浴が銅イオン濃度で10g/L未満の場合、所望の物性が得られず、また400g/Lを越える場合は、ローラーへの付着など、工程性不良をもたらすので好ましくない。より好ましくは20〜150g/Lである。前記したように、所定の膨潤状態にある場合、銅イオンが溶解された浴に糸篠が通過した時点で、銅イオンを含む化合物の繊維への含浸は起こるので、浴での滞留時間については特に制限はないが、繊維内部にまで銅イオンを均一に含浸させ、PVA系ポリマーと配位結合を十分にせしめることを目的に、浴での滞留時間は3秒以上、好ましくは30秒以上であることが望ましい。   As described above, the volume specific resistance value of the PVA fiber of the present invention can be appropriately controlled by the fiber structure such as the amount of copper sulfide introduced and the degree of orientation. The amount of the compound containing copper ions dissolved in the bath may be set as appropriate according to the required electrical conductivity, but it is a bath in which the compound containing copper ions is dissolved at a copper ion concentration in the range of 10 to 400 g / L. Preferably there is. If this bath has a copper ion concentration of less than 10 g / L, the desired physical properties cannot be obtained, and if it exceeds 400 g / L, poor processability such as adhesion to a roller is caused. More preferably, it is 20-150 g / L. As described above, when the yarn is passed through a bath in which copper ions are dissolved, impregnation into the fiber of the compound containing copper ions occurs when the copper ions are dissolved. Although there is no particular limitation, the residence time in the bath is 3 seconds or more, preferably 30 seconds or more for the purpose of uniformly impregnating copper ions into the fiber and ensuring sufficient coordination with the PVA polymer. It is desirable to be.

次にPVA系繊維内部で配位結合している銅イオンを硫化処理する目的で、硫化物イオンを含む化合物を溶解した浴を通過させる必要がある。その場合、硫化物イオンを含む化合物の浴への添加量は銅イオンの導入量によって必要に応じて適宜設定すればよいが、1〜100g/Lの範囲であることが好ましい。添加量が1g/L未満の場合、繊維内部の銅イオンまで硫化処理が進まない可能性があるので好ましくない。また100g/Lを超える場合は、PVA系繊維内に含まれる銅イオンを硫化処理するに十分な量ではあるが、回収系や臭気問題など工程性の面であまり好ましくない。
繊維に含浸された銅イオンを硫化する反応は、特に硫化還元能の大きい化合物を用いた場合は瞬時に起こることから、この場合の滞留時間には特に制限はないが、繊維内部にまで十分硫化還元処理を施すことを目的に、滞留時間は0.1秒以上であることが望ましい。
Next, for the purpose of sulfiding copper ions coordinated within the PVA fiber, it is necessary to pass through a bath in which a compound containing sulfide ions is dissolved. In that case, the amount of the compound containing sulfide ions added to the bath may be appropriately set depending on the amount of copper ions introduced, but is preferably in the range of 1 to 100 g / L. If the amount added is less than 1 g / L, the sulfiding treatment may not proceed to the copper ions inside the fiber, which is not preferable. On the other hand, when it exceeds 100 g / L, the amount is sufficient for sulfiding copper ions contained in the PVA fiber, but it is not so preferable in terms of processability such as recovery system and odor problem.
The reaction to sulfidize the copper ions impregnated in the fiber occurs instantaneously, especially when a compound having a high sulfidation-reducing ability is used. For the purpose of performing a reduction treatment, the residence time is desirably 0.1 seconds or longer.

PVA系繊維の導電性能を高める為には、上記の銅イオンを繊維内部まで含浸させる工程と、銅イオンを硫化処理する工程を繰り返し通し、繊維中の硫化銅含有量を高めることが効果的である。一旦PVA鎖に配位した銅イオンを硫化処理することで硫化銅微粒子が生成するが、その際に、銅イオンと配位結合していた水酸基は回復し、再度銅イオンが配位できる水酸基が存在することになる。従って、上記処理を繰り返すことで、効果的に繊維への硫化銅微粒子を生成させ、導電性能を高めることができる。更には、繊維の配向度が高い繊維ほど、すなわち繊維の総延伸倍率が高いほど、導電性能を高めることができるので望ましい。この理由は現段階では明らかではないが、繊維の配向度が高いほど、硫化銅微粒子が、繊維軸方向に沿って生成し、粒子間の距離が一層短くなるためと考えている。ここでいう繊維の配向度は、銅イオンを含浸させた後の配向度である。繊維中に硫化銅微粒子を生成したものに対して延伸を行うと、繊維中の硫化銅微粒子間距離が増加するためか、導電性が低下する傾向があるので好ましくない。   In order to increase the conductive performance of the PVA-based fiber, it is effective to increase the copper sulfide content in the fiber by repeating the above-described step of impregnating the copper ions into the fiber and the step of sulfiding the copper ions. is there. The copper sulfide fine particles are generated by sulfiding copper ions once coordinated to the PVA chain. At that time, the hydroxyl groups coordinated with the copper ions are recovered, and the hydroxyl groups capable of coordinating the copper ions again. Will exist. Therefore, by repeating the above treatment, copper sulfide fine particles can be effectively generated on the fiber and the conductive performance can be improved. Furthermore, the higher the degree of orientation of the fibers, that is, the higher the total draw ratio of the fibers, the higher the conductive performance, which is desirable. The reason for this is not clear at this stage, but it is considered that the higher the degree of orientation of the fibers, the more the copper sulfide fine particles are generated along the fiber axis direction, and the distance between the particles is further shortened. The orientation degree of a fiber here is an orientation degree after impregnating a copper ion. If the copper sulfide fine particles are produced in the fiber, stretching is not preferable because the distance between the copper sulfide fine particles in the fiber increases or the conductivity tends to decrease.

一方で、硫化銅粒子を予め原液から仕込んだ場合には、繊維中に微粒子を分散させることはできず、所望の物性を発現させるには、多量の硫化銅粒子の添加が必要となる。この場合、原液中での分散不良や、凝集、沈降などが起こり、繊維化工程、その後の延伸性が低下し、結果として結晶化度が低く、ある程度の導電性は付与できても、機械的特性の低い繊維しか得られない。また、あらかじめ銅イオンを配位させたPVA系ポリマーを原料として使用した場合は、銅の配位による溶液粘度の上昇や、固化性が悪化するなど、工程性が悪化することに加えて、得られる繊維の力学物性は低いものとなる。   On the other hand, when the copper sulfide particles are previously prepared from the stock solution, the fine particles cannot be dispersed in the fiber, and a large amount of copper sulfide particles must be added to develop desired physical properties. In this case, poor dispersion in the stock solution, agglomeration, sedimentation, etc. occur, and the fiberization process and subsequent stretchability are reduced. As a result, the degree of crystallinity is low and a certain degree of conductivity can be imparted. Only fibers with low properties can be obtained. In addition, when a PVA polymer in which copper ions are coordinated in advance is used as a raw material, in addition to deterioration in processability such as increase in solution viscosity due to copper coordination and deterioration in solidification properties, The mechanical properties of the resulting fibers are low.

このようにして得られた、繊維中に硫化銅微粒子を導入された原糸若しくは延伸糸に、熱処理を施し繊維物性を向上させることで、本発明の導電性PVA系繊維を製造することができる。このための熱処理条件は、一般的には100℃以上の温度、好ましくは150℃〜260℃の温度で行うのがよい。温度が100℃未満の場合、繊維物性の向上効果が不十分である。また260℃を越えると繊維の部分的な融解が生じ、この場合においても機械的物性の低下をもたらすので好ましくない。   The conductive PVA fiber of the present invention can be produced by subjecting the raw yarn or drawn yarn, in which the copper sulfide fine particles are introduced into the fiber, to heat treatment to improve the fiber properties. . The heat treatment conditions for this are generally 100 ° C or higher, preferably 150 ° C to 260 ° C. When the temperature is less than 100 ° C., the effect of improving the fiber properties is insufficient. On the other hand, if the temperature exceeds 260 ° C., partial melting of the fiber occurs, and in this case, mechanical properties are deteriorated, which is not preferable.

本発明の繊維は、例えばステープルファイバー、ショートカットファイバー、フィラメントヤーン、紡績糸、紐状物、ロープ、布帛などのあらゆる繊維形態において優れた導電性を示すので、センサーや電磁波シールド材などの用途に用いることが出来る。その際の繊維の断面形状に関しても特に制限はなく、円形、中空、あるいは星型等異型断面であってもかまわない。なかでも、本発明によるPVA系繊維は、導電性、難燃性に優れているので、布帛として有利に用いることができ、例えば、本発明によるPVA系繊維を50重量%以上、好ましくは、80重量%以上、特に、90重量%以上含む布帛とすることによって、高度に導電性と難燃性を示すPVA系繊維製品を得ることができる。この時、併用し得る繊維として特に限定はないが、硫化銅微粒子を含有しないPVA系繊維や、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、セルロース系繊維等を挙げることができる。   The fibers of the present invention exhibit excellent conductivity in all fiber forms such as staple fibers, shortcut fibers, filament yarns, spun yarns, strings, ropes, and fabrics, and are therefore used for applications such as sensors and electromagnetic shielding materials. I can do it. The cross-sectional shape of the fiber at that time is also not particularly limited, and may be circular, hollow, or an atypical cross section such as a star shape. Especially, since the PVA fiber according to the present invention is excellent in conductivity and flame retardancy, it can be advantageously used as a fabric. For example, the PVA fiber according to the present invention is 50% by weight or more, preferably 80%. By using a fabric containing at least 90% by weight, particularly 90% by weight, a PVA fiber product exhibiting high conductivity and flame retardancy can be obtained. At this time, the fiber that can be used in combination is not particularly limited, and examples thereof include PVA fibers that do not contain copper sulfide fine particles, polyester fibers, polyamide fibers, and cellulose fibers.

本発明の繊維は、力学物性、耐熱性、に加えて、導電性、難燃性に優れることから、フィラメントや紡績糸、更には紙、不織布、織物、編物などの布帛とすることが可能であり、産業資材用、衣料用、医療用等あらゆる用途に好適に使用でき、例えば、帯電材、除電材、ブラシ、センサー、電磁波シールド材、電子材料をはじめとして多くの用途に極めて有用である。   The fiber of the present invention is excellent in electrical conductivity and flame resistance in addition to mechanical properties and heat resistance, and therefore can be made into filaments, spun yarns, and further fabrics such as paper, nonwoven fabric, woven fabric and knitted fabric. Yes, it can be suitably used for all uses such as industrial materials, clothing, and medical use. For example, it is extremely useful for many uses including a charging material, a charge eliminating material, a brush, a sensor, an electromagnetic shielding material, and an electronic material.

以下実施例により、本発明を詳細に説明するが、本発明は実施例により何等制限されるものではない。なお実施例において、繊維中の硫化銅の平均粒子径、含有量、繊維の体積固有抵抗値、限界酸素指数値(LOI値)、電磁波シールド特性などは以下の測定法にて得られるものとする。   Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples. However, the present invention is not limited to the examples. In the examples, the average particle diameter, content, volume specific resistance value, critical oxygen index value (LOI value), electromagnetic wave shielding characteristics, etc. of the copper sulfide in the fiber can be obtained by the following measurement methods. .

[繊維中の硫化銅微粒子の平均粒子径 nm]
繊維中の硫化銅粒子の存在形態は、(株)日立製作所製H−800NA透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて行った。繊維断面の写真から任意に50個の硫化銅微粒子を選び、その大きを夫々実測し、平均値を平均粒子径とした。
[Average particle diameter of copper sulfide fine particles in fiber nm]
The presence form of the copper sulfide particles in the fiber was performed using an H-800NA transmission electron microscope (TEM) manufactured by Hitachi, Ltd. Arbitrary 50 copper sulfide fine particles were selected from the photograph of the fiber cross section, their sizes were measured, and the average value was taken as the average particle diameter.

[繊維中の硫化銅微粒子の含有量測定 質量%]
繊維中の硫化銅微粒子の含有量測定は、ジャーレルアッシュ社製ICP発光分析装置IRIS−APを用いて行った。
[Measurement of content of copper sulfide fine particles in fiber by mass%]
The content of copper sulfide fine particles in the fiber was measured using an ICP emission analyzer IRIS-AP manufactured by Jarrel Ash.

[繊維の導電性(体積固有抵抗値)測定 Ω・cm]
PVA繊維を温度105℃で1時間かけて乾燥させ、その後、温度20℃、湿度30%の条件下で24時間以上放置させて調湿した。この繊維に対して、長さ2cmの単繊維試験片を採取し、該試験片の両端間に、横河ヒューレットパッカード社製の抵抗値測定機「MULTIMETER」を使用して、10Vの電圧をかけてその抵抗値(Ω)を測定した。そして、体積固有抵抗値(ρ)(Ω・cm)=R×(S/L)により、各試験片の体積固有抵抗値を求め、これを25試料片について行い、その平均値を試料の体積固有抵抗値とした。なお、Rは試験片の抵抗値(Ω)、Sは断面積(cm)、及びLは長さ(2cm)を示す。ここで、試験片の断面積は、繊維を顕微鏡下で観察することにより算出した。
[Measurement of fiber conductivity (volume resistivity) Ω · cm]
The PVA fiber was dried at a temperature of 105 ° C. for 1 hour, and then allowed to stand for 24 hours or more under conditions of a temperature of 20 ° C. and a humidity of 30% to adjust the humidity. For this fiber, a single fiber test piece having a length of 2 cm was collected, and a voltage of 10 V was applied between both ends of the test piece using a resistance measuring device “MULTITIMETER” manufactured by Yokogawa Hewlett-Packard Company. The resistance value (Ω) was measured. Then, the volume specific resistance value (ρ) (Ω · cm) = R × (S / L) is used to obtain the volume specific resistance value of each test piece, and this is performed for 25 sample pieces, and the average value is obtained as the volume of the sample. The specific resistance value was used. Here, R represents the resistance value (Ω) of the test piece, S represents the cross-sectional area (cm 2 ), and L represents the length (2 cm). Here, the cross-sectional area of the test piece was calculated by observing the fiber under a microscope.

[限界酸素指数値(LOI値)]
JIS K7201に準拠して、繊維を三つ編みにした試長18cmの試料を作り、試料の上端に着火したとき、試料の燃焼時間が3分以上継続して燃焼するか、又は着火後の燃焼長さが5cm以上燃えつづけるのに必要な最低の酸素濃度を測定し、n=3の平均値を採用した。
[Limited oxygen index value (LOI value)]
In accordance with JIS K7201, when a sample with a test length of 18 cm made of braided fibers is made and the upper end of the sample is ignited, the burning time of the sample continues for 3 minutes or more, or combustion after ignition The minimum oxygen concentration required to continue burning over 5 cm in length was measured, and an average value of n = 3 was adopted.

[電磁波シールド測定 dB]
電磁波シールド特性の測定は、関西電子工業振興センター法(KEC法)に従い、行った。測定温度は24℃、測定周波数は10〜1000MHz、電波発信部と受信部との距離は5mmで行い、n=5の平均値を採用した。100MHzでの電磁波シールド特性(dB)を比較することで、効果の有無を判断した。なお、20dBとは入射電磁波の90%を遮蔽することを意味しており、40dBとは99%の遮蔽、60dBとは99.9%の遮蔽材料であることを意味する。
[Electromagnetic shield measurement dB]
The measurement of electromagnetic shielding characteristics was performed according to the Kansai Electronics Industry Promotion Center method (KEC method). The measurement temperature was 24 ° C., the measurement frequency was 10 to 1000 MHz, the distance between the radio wave transmission part and the reception part was 5 mm, and an average value of n = 5 was adopted. The presence or absence of the effect was judged by comparing the electromagnetic wave shielding characteristics (dB) at 100 MHz. 20 dB means that 90% of the incident electromagnetic wave is shielded, 40 dB means 99% shielding, and 60 dB means 99.9% shielding material.

[繊維強度 cN/dtex]
JIS L1013に準拠して、予め調湿されたヤーンを試長20cm、初荷重0.25cN/dtex及び引張強度50%/分の条件で測定し、n=5の平均値を採用した。また繊維繊度(dtex)は質量法により求めた。
[Fiber strength cN / dtex]
In accordance with JIS L1013, a yarn conditioned in advance was measured under the conditions of a test length of 20 cm, an initial load of 0.25 cN / dtex and a tensile strength of 50% / min, and an average value of n = 5 was adopted. The fiber fineness (dtex) was determined by a mass method.

[実施例1]
(1)平均重合度1700、鹸化度98.2%のPVAを20%になるように水に溶解し、これに重合度1000のPVC−水エマルジョン(40%濃度)を、PVC含有量がPVAに対して60質量%になるよう混合し、さらに全ポリマーに対し錫化合物としてメタ錫酸を5質量%、アンチモン化合物として五酸化アンチモンを、五酸化アンチモンとメタ錫酸との比が1/1となるように混合し、またさらに1質量%のホウ酸、酢酸を混合し、溶液を調製した。
(2)この紡糸原液を、20g/Lの水酸化ナトリウムと350g/Lの硫酸ナトリウムを含む40℃の凝固浴の中へ、孔径0.08mm、孔数1000の口金を通して押し出して、糸条形成した後、100g/Lの硫酸と300g/Lの硫酸ナトリウムを含む温度35℃の処理浴を通して中和し、水洗、乾燥を経ながら、5倍の湿延伸を施した繊維を得た。
(3)得られた繊維を、和光純薬(株)製の硝酸銅を280g/L溶解した50℃の温水浴に滞留時間が240秒になるように導糸し、引き続き、和光純薬(株)製の硫化ナトリウムを50g/L溶解した30℃の温水浴に滞留時間が120秒間になるように導糸した。この導電化処理工程を2回繰り返した後、洗浄するために25℃の水浴を通し、120℃の熱風で乾燥することで繊維を得た。このときの硫化銅の含有量はPVAポリマーに対し5.0質量%、平均粒子径は120nmであった。
(4)上記(3)にて得られた繊維の性能評価結果を表1に示す。表1に示すように、得られた繊維は、導電性、難燃性双方において優れるものであった。
[Example 1]
(1) PVA having an average polymerization degree of 1700 and a saponification degree of 98.2% was dissolved in water so as to be 20%, and a PVC-water emulsion having a polymerization degree of 1000 (40% concentration) was added thereto. The total amount of the polymer is 5% by mass of metastannic acid as the tin compound, antimony pentoxide as the antimony compound, and the ratio of antimony pentoxide to metastannic acid is 1/1. In addition, 1% by mass of boric acid and acetic acid were further mixed to prepare a solution.
(2) This spinning stock solution was extruded through a die having a pore diameter of 0.08 mm and a pore number of 1000 into a coagulation bath at 40 ° C. containing 20 g / L sodium hydroxide and 350 g / L sodium sulfate to form a yarn. After that, the fiber was neutralized through a treatment bath containing 100 g / L sulfuric acid and 300 g / L sodium sulfate at a temperature of 35 ° C., and washed with water and dried to obtain a fiber subjected to 5 times wet drawing.
(3) The obtained fiber was introduced into a 50 ° C. hot water bath in which 280 g / L of copper nitrate manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was dissolved so that the residence time was 240 seconds. The yarn was introduced into a 30 ° C. warm water bath in which 50 g / L of sodium sulfide manufactured by the company was dissolved so that the residence time was 120 seconds. After this conductive treatment process was repeated twice, a fiber was obtained by passing through a 25 ° C. water bath and washing with hot air at 120 ° C. for washing. The content of copper sulfide at this time was 5.0% by mass with respect to the PVA polymer, and the average particle size was 120 nm.
(4) Table 1 shows the performance evaluation results of the fibers obtained in (3) above. As shown in Table 1, the obtained fiber was excellent in both conductivity and flame retardancy.

[実施例2]
PVCの添加量が、PVAに対し20質量%であること以外は、実施例1と同様な条件で紡糸、導電化処理して繊維を得た。繊維の性能評価結果を表1に示す。得られた繊維は、導電性、難燃性双方において優れるものであった。
[Example 2]
A fiber was obtained by spinning and conducting a conductive treatment under the same conditions as in Example 1 except that the amount of PVC added was 20% by mass with respect to PVA. The fiber performance evaluation results are shown in Table 1. The obtained fiber was excellent in both conductivity and flame retardancy.

[実施例3]
硝酸銅が溶解された浴を通す処理、次いで硫化ナトリウムが溶解された浴を通す導電化処理を10回繰り返した以外は実施例1と同じ条件で紡糸して繊維を得た。得られた繊維の性能評価結果を表1に示す。得られた繊維は従来のPVA系繊維に比べて、導電性、難燃性双方において優れるものであった。
[Example 3]
Fibers were obtained by spinning under the same conditions as in Example 1 except that the treatment through a bath in which copper nitrate was dissolved and then the conductive treatment through a bath in which sodium sulfide was dissolved were repeated 10 times. Table 1 shows the performance evaluation results of the obtained fibers. The obtained fiber was excellent in both conductivity and flame retardancy as compared with the conventional PVA fiber.

[実施例4]
実施例3で得られたPVA系繊維を、基布密度経50本/10cm、緯50本/10cmにて、織り幅20cm×20cmの布帛を製造した。性能評価結果を表1に示す。得られた布帛は従来のPVA系繊維から構成される布帛に比べて、導電性、電磁波シールド性、難燃性に優れるものであった。
[Example 4]
A fabric having a weaving width of 20 cm × 20 cm was manufactured using the PVA fiber obtained in Example 3 at a base fabric density of 50/10 cm and 50 weft / 10 cm. The performance evaluation results are shown in Table 1. The obtained fabric was superior in conductivity, electromagnetic shielding properties, and flame retardancy as compared with a fabric composed of conventional PVA fibers.

[実施例5]
実施例1と同様な方法にて湿式紡糸して得たPVA系繊維を紡績してC80/1とし、基布密度経96本/1inch、緯86本/1inchにて、織り幅20cm×20cmの布帛を製造した。この布帛を実施例3と同様な方法によって導電化処理を実施した。得られた布帛の性能評価結果を表1に示す。得られた布帛は従来のPVA系繊維から構成される布帛に比べて、導電性、電磁波シールド性、難燃性双方において優れるものであった。
[Example 5]
A PVA fiber obtained by wet spinning in the same manner as in Example 1 was spun to give C80 / 1, with a base fabric density of 96/1 inch, weft 86/1 inch, and a weaving width of 20 cm × 20 cm. A fabric was produced. This fabric was subjected to a conductive treatment in the same manner as in Example 3. The performance evaluation results of the obtained fabric are shown in Table 1. The resulting fabric was superior in both conductivity, electromagnetic shielding properties and flame retardancy compared to a fabric composed of conventional PVA fibers.

[比較例1]
実施例1と同様な方法で紡糸し、得られた繊維に対して、硝酸銅濃度を8g/Lとした以外は実施例1と同様な方法によって導電化処理を実施した。性能評価結果を表2に示す。得られた繊維は難燃性は優れるものの、PVAポリマーに対する硫化銅の含有量が0.4質量%と少ないため、導電性は劣るものであった。
[Comparative Example 1]
The fiber was spun by the same method as in Example 1, and the resulting fiber was subjected to a conductive treatment by the same method as in Example 1 except that the copper nitrate concentration was 8 g / L. The performance evaluation results are shown in Table 2. Although the obtained fiber was excellent in flame retardancy, the conductivity was inferior because the content of copper sulfide relative to the PVA polymer was as low as 0.4% by mass.

[比較例2]
PVCを添加しないこと以外は、実施例1と同様な条件で紡糸、導電化処理して、PVA系ポリマー以外の構成成分として錫化合物、アンチモン化合物、硫化銅微粒子を含有する繊維を得た。得られた繊維の性能評価結果を表2に示す。得られた繊維は導電性は優れるものの、難燃性は劣るものであった。
[Comparative Example 2]
Except not adding PVC, it spun on the same conditions as Example 1, and electrically conductive-treated, and obtained the fiber containing a tin compound, an antimony compound, and a copper sulfide fine particle as structural components other than a PVA-type polymer. Table 2 shows the performance evaluation results of the obtained fibers. The obtained fiber was excellent in electrical conductivity but inferior in flame retardancy.

[比較例3]
錫化合物を添加しないこと以外は、実施例1と同様な方法で紡糸、導電化処理して、PVA系ポリマー以外の構成成分としてPVCポリマー、アンチモン化合物、硫化銅微粒子を含有する繊維を得た。得られた繊維の性能評価結果を表2に示す。得られた繊維は導電性は優れるものの、難燃性は劣るものであった。
[Comparative Example 3]
Except that the tin compound was not added, spinning and conducting treatment were performed in the same manner as in Example 1 to obtain a fiber containing a PVC polymer, an antimony compound, and copper sulfide fine particles as constituent components other than the PVA polymer. Table 2 shows the performance evaluation results of the obtained fibers. Although the obtained fiber was excellent in conductivity, it was inferior in flame retardancy.

[比較例4]
アンチモン化合物を添加しないこと以外は、実施例1と同様な方法で紡糸、導電化処理して、PVA系ポリマー以外の構成成分としてPVCポリマー、錫化合物、硫化銅粒子を含有する繊維を得た。得られた繊維の性能評価結果を表2に示す。得られた繊維は導電性は優れるものの、難燃性は劣るものであった。
[Comparative Example 4]
Except not adding an antimony compound, it spun by the same method as Example 1, and electrically conductive-treated, and obtained the fiber containing a PVC polymer, a tin compound, and a copper sulfide particle as structural components other than a PVA-type polymer. Table 2 shows the performance evaluation results of the obtained fibers. The obtained fiber was excellent in electrical conductivity but inferior in flame retardancy.

[比較例5]
和光純薬(株)製の硝酸銅を280g/L溶解した水溶液と、和光純薬(株)製の硫化ナトリウムを50g/L溶解した水溶液を混合し、2次粒子径約3μmの硫化銅粒子を析出させた。これを水で十分洗浄後、80℃で乾燥したものを、PVAに対して30質量部となるように原液に添加し、実施例1と同様の方法で紡糸した。得られた繊維の性能評価を表2に示す。得られた繊維は難燃性には優れるものの、硫化銅粒子の平均粒子径が3μmと大きいため、導電性は劣るものであった。また力学物性も低いものであり、所々に糸斑が見られた。更には、繊維製造において、短時間でフィルターの昇圧が起こるなど、工程通過性も悪いものであった。
[Comparative Example 5]
An aqueous solution prepared by dissolving 280 g / L of copper nitrate manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. and an aqueous solution prepared by dissolving 50 g / L of sodium sulfide manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. are mixed to produce copper sulfide particles having a secondary particle size of about 3 μm. Was precipitated. This was thoroughly washed with water, dried at 80 ° C., added to the stock solution so as to be 30 parts by mass relative to PVA, and spun in the same manner as in Example 1. The performance evaluation of the obtained fiber is shown in Table 2. Although the obtained fiber was excellent in flame retardancy, since the average particle diameter of the copper sulfide particles was as large as 3 μm, the conductivity was inferior. In addition, the mechanical properties were low, and thread spots were observed in some places. Furthermore, in the production of fibers, the process passability is poor, such as the pressurization of the filter occurring in a short time.

[比較例6]
市販の難燃ポリエステル繊維を、和光純薬(株)製の酢酸銅を280g/L溶解した50℃の水浴に滞留時間が240秒になるように導糸し、引き続き、和光純薬(株)製の硫化ナトリウムを50g/L溶解した30℃の水浴に滞留時間が120秒間になるように導糸した。これを、2回繰り返した後、120℃の熱風で乾燥し、繊維を得た。得られた繊維の性能評価結果を表2に示す。得られた繊維は導電性、難燃性共に劣るものであった。
[Comparative Example 6]
A commercially available flame-retardant polyester fiber was introduced into a 50 ° C. water bath in which 280 g / L of copper acetate manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was dissolved so that the residence time was 240 seconds. Subsequently, Wako Pure Chemical Industries, Ltd. The yarn was introduced into a 30 ° C. water bath in which 50 g / L of sodium sulfide manufactured was dissolved so that the residence time was 120 seconds. This was repeated twice, followed by drying with hot air at 120 ° C. to obtain a fiber. Table 2 shows the performance evaluation results of the obtained fibers. The obtained fiber was inferior in both conductivity and flame retardancy.

[比較例7]
比較例6で得られた難燃ポリエステル繊維を、基布密度経50本/10cm、緯50本/10cmにて、織り幅20cm×20cmの布帛を製造した。性能評価結果を表2に示す。得られた布帛は本発明の繊維から構成される布帛に比べて、導電性、電磁波シールド性、難燃性共に劣るものであった。
[Comparative Example 7]
A fabric with a weaving width of 20 cm × 20 cm was produced from the flame-retardant polyester fiber obtained in Comparative Example 6 at a base fabric density of 50/10 cm and weft 50/10 cm. The performance evaluation results are shown in Table 2. The obtained fabric was inferior in electrical conductivity, electromagnetic shielding properties, and flame retardancy compared to the fabric composed of the fibers of the present invention.

Figure 2007231482
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Figure 2007231482
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表1の結果から明らかなように、実施例1〜5に示した、PVAポリマーにPVX、錫化合物、アンチモン化合物、及び平均粒子径が500nm以下の硫化銅微粒子が含有されてなる本発明のPVA系繊維は、優れた導電性と難燃性を兼ね備えており、また、それから構成される布帛は、優れた難燃性と電磁波シールド性能を兼備していることが分かる。
一方、表2から分かるように、PVXや錫化合物、アンチモン化合物、または500nm以下の硫化銅微粒子の何れかの構成成分が満たされないPVA系繊維、或いは、硫化銅微粒子の平均粒子径が500nmより大きい場合は、導電性と難燃性を兼備することはできない。
As is clear from the results in Table 1, the PVA polymer of the present invention, which is shown in Examples 1 to 5, contains PVX, tin compound, antimony compound, and copper sulfide fine particles having an average particle diameter of 500 nm or less. It can be seen that the system fibers have excellent electrical conductivity and flame retardancy, and the fabric composed thereof has excellent flame retardancy and electromagnetic wave shielding performance.
On the other hand, as can be seen from Table 2, the average particle size of PVX, tin compound, antimony compound, or PVA fiber that does not satisfy any constituent of copper sulfide fine particles of 500 nm or less, or copper sulfide fine particles is larger than 500 nm. In such a case, it is impossible to combine conductivity and flame retardancy.

本発明によれば、従来技術では達成することができなかった、優れた導電性と難燃性を兼備したPVA系繊維を提供することができる。また本発明のPVA系繊維は特別に高価な工程を必要とせず、通常の紡糸、延伸工程で安価に製造可能である。さらに本発明の導電性難燃性PVA系繊維は、紙、不織布、織物、編物などの布帛とすることが可能であり、帯電材、除電材、ブラシ、センサー、電磁波シールド材、電子材料をはじめとして多くの用途に期待される。


ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the PVA type fiber which has the outstanding electroconductivity and flame retardance which was not able to be achieved by the prior art can be provided. The PVA fiber of the present invention does not require a particularly expensive process, and can be manufactured at a low cost by ordinary spinning and drawing processes. Furthermore, the conductive flame-retardant PVA fiber of the present invention can be made into a fabric such as paper, non-woven fabric, woven fabric, knitted fabric, and the like, including a charging material, a static eliminating material, a brush, a sensor, an electromagnetic shielding material, and an electronic material. As expected in many applications.


Claims (6)

ポリビニルアルコール系ポリマー、及び含ハロゲンビニルポリマー、錫化合物、アンチモン化合物と、平均粒子径が500nm以下の硫化銅からなるポリビニルアルコール系繊維。   A polyvinyl alcohol fiber comprising a polyvinyl alcohol polymer, a halogen-containing vinyl polymer, a tin compound, an antimony compound, and copper sulfide having an average particle diameter of 500 nm or less. 含ハロゲンビニルポリマー、錫化合物、アンチモン化合物、および平均粒子径が500nm以下の硫化銅が以下の1)〜4)の条件を満足するよう含有されてなることを特徴とする請求項1記載のポリビニルアルコール系繊維。
1)ポリビニルアルコール系ポリマーに対し、含ハロゲンビニルポリマーが15〜65質量%含有されてなること、
2)全ポリマーに対し錫化合物が2〜10質量%含有されてなること、
3)アンチモン化合物が、アンチモン化合物と錫化合物の比が1/5〜5/1となるよう含有されてなること、
4)ポリビニルアルコール系ポリマーに対し硫化銅が1〜50質量%含有してなること。
The polyvinyl chloride according to claim 1, wherein the halogen-containing vinyl polymer, tin compound, antimony compound, and copper sulfide having an average particle size of 500 nm or less are contained so as to satisfy the following conditions 1) to 4). Alcohol fiber.
1) The halogen-containing vinyl polymer is contained in an amount of 15 to 65% by mass with respect to the polyvinyl alcohol polymer.
2) The tin compound is contained in an amount of 2 to 10% by mass based on the whole polymer.
3) The antimony compound is contained so that the ratio of the antimony compound to the tin compound is 1/5 to 5/1.
4) Containing 1 to 50% by mass of copper sulfide with respect to the polyvinyl alcohol-based polymer.
体積固有抵抗値が1.0×10−3〜1.0×10Ω・cmであることを特徴とする請求項1または2記載のポリビニルアルコール系繊維。 Volume specific resistance value is 1.0 * 10 < -3 > -1.0 * 10 < 8 > ohm * cm, The polyvinyl alcohol-type fiber of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned. LOI値が28以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載のポリビニルアルコール系繊維。   The polyvinyl alcohol fiber according to any one of claims 1 to 3, wherein the LOI value is 28 or more. 請求項1〜4のいずれか1項記載のポリビニルアルコール系繊維を用いてなる布帛。   The fabric formed using the polyvinyl alcohol-type fiber of any one of Claims 1-4. ポリビニルアルコール系ポリマー溶液に、含ハロゲンビニルポリマー、錫化合物、アンチモン化合物が均一に分散した原液を、紡糸、延伸して製糸した糸を、銅イオンを含む化合物が10〜400g/Lの銅イオン濃度で溶解された浴と、硫化物イオンを含む化合物が1〜100g/Lの硫黄イオン濃度で溶解された浴を通して、繊維中に各々の化合物を含有、銅を硫化させることで、繊維内部に平均粒子径が500nm以下の硫化銅を微細に生成させることを特徴とする請求項1〜4記載のいずれか1項記載のポリビニルアルコール系繊維の製造方法。

A stock solution in which a halogen-containing vinyl polymer, a tin compound, and an antimony compound are uniformly dispersed in a polyvinyl alcohol polymer solution is spun and drawn into a yarn, and a copper ion concentration of the compound containing copper ions is 10 to 400 g / L. Each compound is contained in the fiber through a bath in which the compound containing sulfide ions is dissolved at a sulfur ion concentration of 1 to 100 g / L, and copper is sulfided. The method for producing a polyvinyl alcohol fiber according to any one of claims 1 to 4, wherein copper sulfide having a particle diameter of 500 nm or less is finely produced.

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JP2014005554A (en) * 2012-06-21 2014-01-16 Nippon Nozzle Co Ltd Method for producing functional materials

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