JP2007262624A - 導電性複合モノフィラメントおよび工業用織物 - Google Patents

Abstract

【課題】工業用織物に使用されてきた従来の導電性モノフィラメントに比べて高い耐薬品性、耐熱性および帯電防止性を兼ね備え、且つ優れた強度を有する導電性複合モノフィラメントおよびこれを用いた工業用織物の提供。
【解決手段】芯部と鞘部を有する芯鞘複合構造モノフィラメントであって、芯部を弗素樹脂で、且つ鞘部を弗素樹脂９５〜５５重量％と導電性カーボンブラック５〜４５重量％とからなる樹脂組成物で、それぞれ構成してなる導電性複合モノフィラメント、およびこの導電性複合モノフィラメントを使用した工業用織物。
【選択図】なし

Description

本発明は、工業用織物に使用されてきた従来の導電性複合モノフィラメントに比べて高い耐薬品性、耐熱性および帯電防止性を兼ね備え、且つ優れた強度を有する導電性複合モノフィラメントおよび工業用織物に関するものである。

抄紙ワイヤー、抄紙プレスフェルト、抄紙ドライヤーカンバスなどの抄紙用織物、コンベヤーベルトや脱水用ベルトなどのベルト用織物および各種フィルター用織物などの各種工業用織物の構成素材としては、従来からポリエチレンテレフタレート繊維やポリアミド繊維が使用されてきた。

しかし、ポリエチレンテレフタレートやポリアミド等の繊維を素材とする工業用織物は、導電性が極めて低いために摩擦等により静電気が発生しやすく、これに起因して、空気中の塵埃を吸着して美観を損ねたり、あるいは発生する静電気が蓄積して製品に粉塵が付着したり、さらには放電火花による引火・爆発等の危険性を招いたりするなどの使用上様々な問題を抱えていた。

このような問題に対し、従来から様々な改良手段が試みられており、例えば、芯が芳香族ポリエステル／脂肪族ポリエステル（混合重量比率８０／２０〜９８／２）の混合ポリマーと導電性カーボンブラックとの混合物から成り、鞘が芳香族ポリエステルから成る導電性複合繊維（例えば、特許文献１参照）が既に提案されている。

しかし、この導電性複合繊維は、鞘成分に導電性カーボンブラックが存在しないため導電性が十分ではないばかりか、芯成分に対し導電性カーボンブラックを実質的には２０〜３０重量％と多量に混合する必要があるため、紡糸の際に紡糸口金の周辺が汚れやすく、その結果、コブ糸や線径斑の発生といった不具合が生じ、長時間安定生産を行うことが困難であった。

また、フィラメント断面の外周部の回転対象位置に、導電付与物質であるカーボンブラックを含む導電成分を点在させた導電性複合繊維（例えば、特許文献２参照）、高導電性カーボンブラック４〜１５重量％と、ブチレンテレフタレート単位および／またはブチレンテレフタレート単位９０〜９８％と、脂肪族ジカルボン酸のジブチルエステル単位１０〜２重量％とからなる共重合ポリエルテル９６〜８５重量％との混合物からなる導電性ポリエステルモノフィラメント（例えば、特許文献３参照）が既に提案されている。

しかし、これらの繊維およびモノフィラメントは、いずれも高導電性カーボンブラックを含むポリマーを紡糸機内で溶融し、押出した後で延伸されるため、高導電性カーボンブラックの鎖状構造が破壊されて十分な導電性が得られないばかりか、製造の各工程において、金属製機器との摩耗により鞘成分の剥離が生じやすいといった問題があった。

さらに、複合繊維の一部に、ヨウ化銅微粒子と、酸化第二スズで表面コーティングを施した導電性酸化チタン微粒子との混合物を含有する導電性複合繊維（例えば、特許文献４参照）も提案されているが、この導電性複合繊維は表面コーティングが剥離しやすいために、帯電防止性が低下しやすいといった問題があった。

さらにまた、芳香族ポリエステルを芯成分とし、芳香族ポリエステル９６〜８５重量％と高導電性カーボンブラックを４〜１５重量％との混合物１００重量部に対し、アイオノマー樹脂０．０５〜５重量部を含有させた組成物を鞘成分とする導電性複合ポリエステルモノフィラメント（例えば、特許文献５参照）、ポリアミドを芯成分とし、ポリアミド９５〜５５重量％と高導電性カーボンブラックを５〜４５重量％との混合物１００重量部に対し、アイオノマー樹脂０．０５〜５重量部を含有させた組成物を鞘成分とする導電性複合ポリアミドモノフィラメント（例えば、特許文献６参照）も提案されているが、これら導電性複合モノフィラメントは帯電防止効果が十分高いものであるとは言い難く、各種工業用織物の構成素材として使用するには十分満足できるものではなかった。

また、近年では、環境対策やダイオキシン対策を目的に、従来からパルプの漂白剤として使用してきた塩素系漂白剤が使用されなくなりつつあり、その代替として過酸化水素水などの酸素系漂白剤が使用されるようになってきている。

しかしながら、上述した従来の導電性複合繊維は、酸素系漂白剤により劣化を受けやすく、工業用織物素材としては使用が難しくなりつつあり、過酸化水素水などに対して耐薬品性の高い導電性複合繊維の開発が求められていた。
特開昭５６−８５４２３号公報 特開昭６１−２６６６１５号公報 特開平６−６３２８６号公報 特開昭６３−８５１１３号公報 特開２００５−１６３２３０号公報 特開２００６−０２８７０３号公報

本発明は、上述した従来技術における問題点の解決を課題として検討した結果達成されたものである。

すなわち、本発明の目的は、工業用織物に使用されてきた従来の導電性モノフィラメントに比べて高い耐薬品性、熱安定性および帯電防止性を兼ね備え、且つ優れた強度を有する導電性複合モノフィラメントおよびこれを用いた工業用織物を提供することにある。

上記の目的を達成するために本発明によれば、芯部と鞘部を有する芯鞘複合構造モノフィラメントであって、芯部を弗素樹脂で、且つ鞘部を弗素樹脂９５〜５５重量％と導電性カーボンブラック５〜４５重量％とからなる樹脂組成物で、それぞれ構成してなることを特徴とする導電性複合モノフィラメントが提供される。

なお、本発明においては、
芯部と鞘部を構成する弗素樹脂が、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリビニリデンフルオライドおよびテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフロライド共重合体から選ばれた少なくとも一種であること、
芯部と鞘部を構成する弗素樹脂が、共にエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体であること、および
芯部：鞘部の重量比が５０：５０〜９５：５の範囲にあり、且つ測定抵抗値（Ω）／電極間距離（ｃｍ）から求められる抵抗値（Ω／ｃｍ）が１０^８Ω／ｃｍ未満であること
がいずれも好ましい条件として挙げられ、これらの条件をさらに満たすことによってより一層優れた効果を取得することができる。

また、本発明の工業用織物は、上記導電性複合モノフィラメントを緯糸および／または経糸の少なくとも一部に使用したことを特徴とし、従来の導電性モノフィラメントを使用した工業用織物に比べて、耐薬品性、耐熱性および帯電防止性に優れているなどの際立った効果を発揮する。

本発明によれば、以下に説明するとおり、高い耐薬品性、熱安定性および帯電防止性を兼ね備え、且つ優れた強度を有する導電性複合モノフィラメントおよび工業用織物を得ることができる。

以下本発明を具体的に説明する。

本発明の導電性複合モノフィラメントは、芯部と鞘部を有する芯鞘複合構造モノフィラメントであって、芯部を弗素樹脂で、且つ鞘部を弗素樹脂９５〜５５重量％と導電性カーボンブラック５〜４５重量％とからなる樹脂組成物で、それぞれ構成してなることを特徴とするものである。

まず、本発明の導電性複合モノフィラメントは、芯部と鞘部を有する芯鞘複合構造であることが必要であり、さらに鞘部を構成する樹脂組成物に導電性カーブラックが含まれていることが必要である。

これは、得られた導電性複合モノフィラメントが工業用織物に使用される場合に十分な強度と優れた帯電防止性能を発揮するために必要な条件であり、これらの条件を満たさない場合は強度と帯電防止性能の欠けた導電性複合モノフィラメントとなりやすく、特に導電性カーボンブラックを含む単一構造の導電性モノフィラメントでは、工業用織物用途として十分な強度が得られにくいからである。

また、本発明の導電性複合モノフィラメントは、耐薬品性を高めるために芯部および鞘部を構成する樹脂が弗素樹脂であることが必要であり、もし弗素樹脂以外の樹脂を使用した場合は、耐薬品性や熱安定に欠けた導電性複合モノフィラメントが得られやすくなる。

ここで、本発明の導電性複合モノフィラメントに使用する弗素樹脂は、特に限定はされないが、例えば、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥ、ＰＶｄＦ、ＴＨＶから選ばれた少なくとも一種を使用することが好適である。

また、芯部および鞘部を構成する弗素樹脂の組合せについても特に限定はされないが、芯部と鞘部に同じ弗素樹脂を使用することが、芯部と鞘部とに界面剥離が起こりにくくなるために好ましく、特に耐薬品性、耐熱性、導電性カーボンブラックとの相溶性が良いとの理由から、芯部と鞘部を構成する弗素樹脂にＥＴＦＥを使用することがより好ましい。

さらに、本発明の導電性複合モノフィラメントに使用する導電性カーボンブラックは、導電性を有するものであれば特に限定はされないが、中でもＤＢＰ給油量（９ｇ法）が３４０ｍｌ／１００ｇ以上のカーボンブラックを使用することが望ましい。

このようなカーボンブラックとしては、例えば、ケッチェン・ブラック・インターナショナル社製“ケッチェンブラック”（商標）ＥＣや“ケッチェンブラック”（商標）ＥＣ６００ＪＤが知られており、その他にもアセチレンブラックが知られている。

そして、本発明の導電性複合モノフィラメントにおいては、鞘部を構成する樹脂組成物が弗素樹脂９５〜５５重量％と導電性カーボンブラック５〜４５重量％とからなることが必要であり、さらには弗素樹脂９０〜７０重量％と導電性カーボンブラック１０〜３０重量％とからなることがより好ましい。

この理由は、導電性カーボンブラックの含有量が上記範囲を下まわると、得られる導電性複合モノフィラメントの帯電防止性能が低下する傾向にあり、逆に、導電性カーボンブラックの含有量が上記範囲を上まわると、得られる導電性複合モノフィラメントの強度が低下する傾向となるばかりか、線径バラツキが大きくなるため、工業用織物に使用した場合には表面の織り斑発生を招きやすく、さらには導電性複合モノフィラメントを溶融紡糸する際には、原料を紡糸機内に押し込みにくくなり、溶融紡糸が困難となりやすいからである。

さらにまた、本発明の導電性複合モノフィラメントにおける芯部：鞘部の重量比率は５０：５０〜９５：５の範囲にあることが好ましく、さらには６５：３５〜９０：１０の範囲にあることがより好ましい。

これは、鞘成分の比率が上記の範囲を下まわると、十分な帯電防止性が得られにくくなるからであり、逆に、鞘成分の比率が上記範囲を上まわると、導電性は向上するものの、導電性複合モノフィラメントの強度が低下する傾向となるからである。

上記の構成からなる本発明の導電性複合モノフィラメントは、高い耐薬品性、耐熱性および帯電防止性を兼ね備え、且つ優れた強度を有したものとなる。

上記条件を満たす本願発明の導電性複合モノフィラメントは、十分な帯電防止性能を持つため、工業用織物として使用した場合においても優れた帯電防止性能を発揮することができるが、さらに高い帯電防止性能を持つ工業用織物を得るためには、本発明の導電性複合モノフィラメントの抵抗値（Ω／ｃｍ）が１０^８Ω／ｃｍ未満であることがより好ましい。

本発明の導電性複合モノフィラメントの製造方法については、何ら特殊な装置を使用する必要はなく、公知の複合紡糸機を使用して製造することができる。

また、本発明の導電性複合モノフィラメントを溶融紡糸するに際しては、鞘部を形成する原料に弗素樹脂と導電性カーボンブラックとのブレンド品を使用することができるが、ブレンド品以外にも予め弗素樹脂に導電性カーボンブラックを練り込んだマスターペレットを使用することも可能であり、その代表的なものとして、例えば、ＥＴＦＥに導電性カーボンブラックが練り込まれたフルオンＬＭ−ＥＴＦＥ ＡＨ−３０００（旭硝子（株）製）を挙げることができる。

なお、本発明の導電性複合モノフィラメントの断面形状は如何なるものでもよく、例えば丸、楕円、３角、Ｔ、Ｙ、Ｈ、＋、５葉、６葉、７葉、８葉などの多様形状、正方形、長方形、菱形および繭形などの形状や、さらにこれらの形状を一部変更したものでもよく、耐摩耗性や平滑性の観点から、本発明の導電性複合モノフィラメントの断面形状は丸断面であることが好ましい。

また、本発明の導電性複合モノフィラメントの直径は、用途に応じて適宜選択することができ、特に限定はされないが、工業用織物用途として通常０．１〜２．０ｍｍの範囲が最もよく使用される。

そして、本発明の工業用織物は、織物の経糸及び／または緯糸の少なくとも一部に上記本発明の導電性複合モノフィラメントを製織したことを特徴とするものであり、具体的には、抄紙ドライヤーキャンバスを始め、搬送用ベルト、不織布製造時に使用される乾燥および搬送用ベルト等の各種工業用織物である。

また、工業用織物の織り方についても、その用途によって適宣選択することができ、例えば、平織り、綾織り、２重織り、３重織りなど公知の折り方を採用することができる。

そして本発明の工業用織物は、上記本発明の導電性複合モノフィラメントを使用しているため、従来の導電性モノフィラメントを使用した工業用織物に比べて高い耐薬品性、熱安定性および帯電防止性を兼ね備えることができる。

以下に、実施例を挙げて本発明の導電性複合モノフィラメントをさらに詳細に説明する。なお、実施例中の％および部は、特にことわりのない限り重量％および重量部を示す。また、実施例における耐熱性、耐薬品性、抵抗値、引張強度および製糸工程における操業性の評価は次の方法で行った。

［耐熱性］
得られた導電性複合モノフィラメントまたは導電性モノフィラメントを熱風循環式耐熱性試験機に入れ、１８０℃の加熱空気中で５日間、１０日間処理した後、各日数処理した後の導電性複合モノフィラメントの強力Ａ（Ｎ）をＪＩＳ Ｌ１０１３の規定に準じて測定した。そして、処理前の導電性複合モノフィラメントの強力Ｂ（Ｎ）とし、式Ａ／Ｂ×１００から耐熱性の強力保持率（％）を求めた。この強力保持率が高いほど耐乾熱性に優れていることを表す。

［耐薬品性（耐過酸化水素水性）］
得られた導電性複合モノフィラメントまたは導電性モノフィラメントを８０℃に保温した濃度３％の過酸化水素水中に２４時間浸漬し、さらに水洗して２４時間風乾した後の導電性複合モノフィラメントの強力Ａ（Ｎ）をＪＩＳ Ｌ１０１３の規定に準じて測定した。

そして、過酸化水素水中に浸漬処理する前の導電性複合モノフィラメントの強力Ｂ（Ｎ）とし、式Ａ／Ｂ×１００から耐薬品性の強力保持率（％）を求めた。この強力保持率が高いほど耐薬品性（耐過酸化水素水性）に優れていることを表す。

［抵抗値］
得られた導電性複合モノフィラメント試料または導電性モノフィラメント試料を５ｃｍにカットし、その両端を電極間距離が４ｃｍになるように電気抵抗の極めて低いクリンプ（電極）で十分把持し、印加して糸の抵抗値を極超絶縁計ＳＭ−１０型（東亜電波工業（株）製）を使用して測定した。

そして測定抵抗値（Ω）／電極間距離（ｃｍ）から抵抗値（Ω／ｃｍ）を求めた。この抵抗値が小さいほど帯電防止性に優れていることを示す。なお、抵抗値の測定は温度２０℃、湿度６５％の条件下で行った。

［引張強度］
得られた導電性複合モノフィラメントまたは導電性モノフィラメントの引張強度（ｃＮ／ｄｔｅｘ）を、ＪＩＳ Ｌ１０１３の規定に準じて測定した。

［操業性］
導電性複合モノフィラメントまたは導電性モノフィラメントを溶融紡糸するに際して、糸切れの発生状況や原料の紡糸機への押し込み安定性を観察し、次の３段階で評価した。
○：全て良好であった、
△：糸切れが多少見られたが、原料の押し込みに問題はなく操業可能であった、
×：糸切れが多発するばかりか、原料の押し込みも不安定であり操業不可能であった。

［実施例１］
芯部を構成する弗素樹脂にＥＴＦＥ（旭硝子（株）製 フルオンＥＴＦＥ−Ｃ８８ＡＸＰ）、鞘部を構成する樹脂組成物にＥＴＦＥ（旭硝子（株）製 フルオンＬＭ−ＥＴＦＥ）９０重量％と導電性カーボンブラック１０重量％の混合物を使用し、これらをそれぞれ２基のエクストルーダー型複合紡糸機に供給して樹脂組成物の融点より２０〜４０℃高い温度で溶融混練し、芯部と鞘部の重量比が７０：３０となるように紡出した。

そして、紡出された複合糸条を９０℃の冷却浴で冷却固化した後、引き続き１６０℃の熱風の雰囲気中で３．８倍に延伸し、直径０．４ｍｍかつ円形断面の導電性複合モノフィラメントを得た。

［実施例２〜３］
鞘部を構成する樹脂組成物中のＥＴＦＥと導電性カーボンブラックの混合比率を表１に示すように変更したこと以外は、実施例１と同じ条件で導電性複合モノフィラメントを得た。

［実施例４〜５］
芯部と鞘部の重量比を表１に示すように変更したこと以外は、実施例１と同じ条件で導電性複合モノフィラメントを得た。

［実施例６〜９］
芯部を構成する弗素樹脂を表１に示すようにＰＦＡ（旭硝子（株）製 フルオンＰＦＡ）、ＦＥＰ（ダイキン工業（株）製 ネオフロンＦＥＰ）、ＰＶｄＦ（ダイキン工業（株）製 ネオフロンＶＤＦ）、ＴＨＶ（住友スリーエム（株）製 ＴＨＶ−５００Ｇ）に変更したこと以外は実施例１と同じ条件で導電性複合モノフィラメントを得た。

［実施例１０］
鞘部を構成する弗素樹脂をＰＦＡ（旭硝子（株）製 フルオンＰＦＡ）に変更したこと以外は、実施例１と同じ条件で導電性複合モノフィラメントを得た。

［実施例１１］
芯部と鞘部を構成する弗素樹脂をＰＦＡ（旭硝子（株）製 フルオンＰＦＡ）に変更したこと以外は、実施例１と同じ条件で導電性複合モノフィラメントを得た。

［比較例１〜２］
鞘部を構成する樹脂組成物中のＥＴＦＥと導電性カーボンブラックの混合比率を表１に示すように変更したこと以外は、実施例１と同じ条件で導電性複合モノフィラメントを得た。

［比較例３］
ＥＴＦＥと導電性カーボンブラックとの混合物を使用し、芯鞘複合構造とせずに単一構造としたこと以外は、実施例１と同じ条件で導電性モノフィラメントを得た。

［比較例４］
芯部および鞘部に使用する合成樹脂をそれぞれＥＴＦＥからナイロン６６およびナイロン６に変更したこと以外は、実施例１と同じように導電性複合モノフィラメントを得た。

以上、得られた導電性複合モノフィラメントおよび導電性モノフィラメントの各評価結果を表１に併せて記載する。

表１の結果から明らかなように、本発明の導電性複合モノフィラメント（実施例１〜１１）は、高い耐薬品性、耐熱性および帯電防止性を兼ね備え、且つ優れた強度を有するものであることが分かる。

これに対して、本発明の条件を満たさない導電性複合モノフィラメントまたは導電性モノフィラメント（比較例１〜４）は、耐薬品性、耐熱性および帯電防止性のいずれかが実施例の導電性複合モノフィラメントに比べて低く、また、実際の溶融紡糸工程においても、糸切れが多発するばかりか、原料の押し込みも不安定で操業不可能であり（比較例２〜３）、さらに工業用織物用途として十分な強度を持たないものであることが分かる。

［実施例１２、比較例５］
上記実施例１および比較例４で得られた導電性複合モノフィラメントを緯糸に用いて２重織の工業用織物を作製した。この工業用織物を不織布乾燥工程で実用に供したところ、本発明の導電性複合モノフィラメントを使用した工業用織物（実施例１２）は、従来の芯鞘複合型導電性ポリアミドモノフィラメントを使用した工業用織物（比較例５）に比べて、耐薬品性、耐熱性などの耐久性がはるかに優れるものであった。

以上説明したように、本発明の導電性複合モノフィラメントは、工業用織物に使用されてきた従来の導電性モノフィラメントに比べて高い耐薬品性、熱安定性および帯電防止性を兼ね備え、且つ優れた強度を有することから、例えば、抄紙ドライヤーキャンバスを始め、搬送用ベルト、不織布製造時に使用される乾燥及び搬送用ベルトなどの各種工業用織物用途に極めて有用である。

Claims (5)

1. 芯部と鞘部を有する芯鞘複合構造モノフィラメントであって、芯部を弗素樹脂で、且つ鞘部を弗素樹脂９５〜５５重量％と導電性カーボンブラック５〜４５重量％とからなる樹脂組成物で、それぞれ構成してなることを特徴とする導電性複合モノフィラメント。
2. 前記芯部と鞘部を構成する弗素樹脂が、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリビニリデンフルオライドおよびテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフロライド共重合体から選ばれた少なくとも一種であることを特徴とする請求項１記載の導電性複合モノフィラメント。
3. 前記芯部と鞘部を構成する弗素樹脂が、共にエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体であることを特徴とする請求項１または２に記載の導電性複合モノフィラメント。
4. 前記芯部：鞘部の重量比が５０：５０〜９５：５の範囲にあり、且つ測定抵抗値（Ω）／電極間距離（ｃｍ）から求められる抵抗値（Ω／ｃｍ）が１０^８Ω／ｃｍ未満であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の導電性複合モノフィラメント。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の導電性複合モノフィラメントを緯糸および／または経糸の少なくとも一部に使用したことを特徴とする工業用織物。