JP2599785B2 - 導電性複合繊維 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は除雪性能に優れた複合繊維、とりわけ繊維物
性、着用耐久性及び耐熱性、耐薬品性に優れた除雪性能
をもつ白色系の導電性繊維に関するものである。

（従来の技術） 一般に合成重合体は優れた物理的性質や化学的性質を
有するため広く利用されているが、絶縁抵抗性が高く、
帯電し易い傾向があり、実際の使用に際しての重要な問
題の一つになつている。この帯電性を抑制するために種
々の提案がなされており、例えば導電性を有さない繊維
の表面に金属メツキして導電性を付与せんとしたもの
や、導電性カーボンブラツクを樹脂に分散させたあと、
これを繊維表面にコートする事によつて導電性被覆層を
形成せしめたもの等がある。しかし、これらは製造工程
が複雑化して技術的に困難な方法によつて得られるもの
であつたり、導電性繊維を実用に供するため準備段階例
えば製繊編のための精練工程での薬品処理や実際の使用
における摩耗や繰り返し洗濯といつた外的な作用によつ
て導電性が容易に低下して実用の域を脱してしまうとい
う問題がある。他の導電繊維としてスチール繊維のよう
な金属繊維が除雪性能に優れたものとして知られている
が、金属繊維はコストが高く、しかも一般の有機素材と
はなじみにくく紡績性不良となつたり、製織、染仕上工
程でのトラブルの原因となつたり、着用時の洗濯による
断線、脱落が生じやすく、さらには通電性に基づく感
電、スパークの問題、布地の溶融トラブル等の原因とな
つていた。これらの問題を少しでも解消しようという目
的で、導電性カーボンブラツクを混在したポリマーから
なる導電成分と繊維形成性ポリマーからなる保護成分と
が接合された導電繊維が提案されている。

しかしながら、カーボンブラツクを用いた導電性複合
繊維の１つの欠点は、繊維が黒色又は灰色に着色してい
るということである。そのために、用途が限定されてい
るのが実状である。

この欠点を解決する方法として、近年、白色又は無色
の導電性金属酸化物を用いた導電性繊維を得る方法が提
案されている。例えば特公昭58−39175号公報にある如
く、合成重合体中に酸化第二スズの皮膜を有する酸化チ
タン粒子を３〜20wt％分散せしめた制電性合成重合体組
成物が提案されている。この他にも金属酸化物を用いた
導電性繊維及び複合繊維に関する例が見られる。

しかしこれらの繊維又は組成物の主たるポリマーはポ
リエステルか又はポリアミドである。

ポリエステル、ポリアミド等の合成繊維は物理的、化
学的に優れた性質を有し、汎用繊維として重要であり、
このような繊維に制電性を付与することは極めて有益な
ことである。しかしこれらポリエステル、ポリアミド類
の宿命的な欠点として熱、薬剤に対する耐久性の低さが
ある。

除雪性能が強く要望される衣料分野に、作業服分野、
特に静電気の帯電、火花の発生等によつて極めて重大な
事故につながる可能性のある化学薬品取扱い所やガソリ
ン等揮発引火物を取扱う所における作業服分野、又は消
防服等特に安全性が重視される分野がある。

しかし、ポリエステル、ポリアミドを繊維形成重合体
とした導電性繊維は熱や薬品に対してもつ本質的な欠点
のため、炎や高温又は薬品にさらされる条件下では繊維
自体が切断、又は溶融、燃焼してしまい、導電性能を完
全に発揮させることが難しい。したがつて導電性繊維が
本来必要とされる分野への進出が難しいのが現在の実状
である。

（発明が解決しようとする課題） 従つて本発明は、白色系の導電繊維であつて、優れた
除雪性能と着用耐久性を有し、かつ耐熱、耐薬品性を兼
ね備えた導電性繊維を得んとするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明者等は、繊維形成重合体をポリフエニレンサル
フアイド系重合体とし、該重合体を芯鞘複合繊維の鞘成
分とすることにより、優れた除雪性能と耐熱、耐薬品性
を兼ね備えた複合繊維が得られることを見い出し、本発
明に到達したものである。本発明でいうポリフエニレン
サルフアイド系重合体は、構成単位の少なくとも90モル
％以上のｐ−フエニレンサルフアイド単位からなるもの
であり、また10モル％以下の割合での共重合成分を含有
していても差し支えないのである。例えば１モル％未満
のトリクロルベンゼンモノマに基づく架橋成分や、酸化
反応による架橋成分を含むことによる高重合度重合体で
あるとが出来る。又別の一例を示すなら、フエニレン基
を上に示した範囲で一部ビフエニレン基、ナフタレン基
などとすることも可能であり、同様にサルフアイド基の
一部をオキサイド、スルフオン基などに置換したものも
本発明の主旨を逸脱しない範囲で適用可能である。本発
明の複合繊維の芯成分となる溶融紡糸可能な重合体と
は、溶融紡糸によつて繊維に形成しうる合成重合体を意
味し、具体例としてはナイロン６、ナイロン6,6等のポ
リアミドである。

次に本発明に用いられる導電性物質とは、白色あるい
は無色系の金属酸化物が無機微粒子を核としその表面に
皮覆された状態のものを指す。その好適な具体例として
は、酸化チタンの表面に酸化アンチモンを含有する酸化
スズ又は酸化亜鉛をコーテイングした平均粒子0.01μ以
上0.3μ以下の微粒子である。

金属酸化物の多くのものは絶縁体に近い半導体であつ
て本発明の目的に充分な導電性を示さないことが多い。
しかしながら、例えば、金属酸化物に適当な第２成分を
少量添加するなどの方法により、導電性を強化し、本発
明の目的に充分な導電性を有するものが得られる。この
ような導電性強化剤（ドーピング剤）としては酸化錫に
対して酸化アンチモンなどの酸化物が知られている。例
えば酸化スズのみの平均粒径0.1μの粒子では約10³Ω・
cmの比抵抗であり、酸化アンチモンとの固流体微粒子で
は１〜10Ω・cmとなる。導電性微粒子中に占める酸化ア
ンチモンの割合（重量比）は0.01以上0.10以下とするの
が総合的な性能からいつて必要である。さらに導電性微
粒子中に占める酸化スズの割合（重量比）は0.05〜0.20
が好ましい。コート量が少ないと導電性が不足し、多過
ぎると目的の白色系の方向から遠ざかつてしまう。

また本発明において、芯成分に含まれる導電性微粒子
の量は40〜80重量％である。ここで導電性金属酸化物微
粒子の含量が40重量％より少ない場合にては、好ましい
導電性が得られず、充分な除電性能は発揮されない。一
方、80重量％を越える量にした場合は、導電性のより一
層の向上は認められず、芯成分の流動性が著しく低下し
て紡糸性が極端に悪化し、とりわけフイルター詰まり等
パツク寿命が著しく短かくなる工程安定性がないので好
ましくない。

本発明の繊維は、さらに鞘成分（Ａ）と芯成分（Ｂ）
の複合比率を、重量比で（Ｂ）／（Ａ）＝8/92〜22/78
とすることが重要である。鞘成分（Ａ）が92重量％を越
えて多くなり、導電性の芯成分（Ｂ）が８重量％以下と
なると安定した芯鞘複合構造として紡糸する事が困難と
なつてくる。とくに長さ方向への連続性繊維を得る事が
むつかしくなる。一方、金属酸化物含有芯成分（Ｂ）が
22重量％を越えると、非導電性鞘成分（Ａ）が充分繊維
形成性を持つていたとしても複合した糸の紡糸性及び延
伸性さらに繊維物性が極端に低下し、実用性は全く失わ
れてしまう。これは導電性金属酸化物を含有する事によ
つてポリマー（Ｂ）は曳糸性が著しく低下してしまい、
これが複合繊維中の半分以上を占めるためにポリマー
（Ｂ）の性質がそのまま現われてしまつたためであろ
う。従つて、鞘成分（Ａ）と芯成分（Ｂ）の複合重量比
率は（Ａ）：（Ｂ）＝78:22〜92:8、好ましくは80:20〜
90:10の範囲である。

なお、本発明にかかる繊維の導電性の芯は繊維長さ方
向へ連続しており、芯の断面形状は円形に限らず、だ円
形その他であつてもかまわない。とくに凹凸や鋭い角を
もつことは除雪性能上はむしろ好ましいものである。

さらにその意義は繊維形成性ポリマー（Ａ）がポリフ
エニレンサルフアイド系ポリマーであることにより著し
く高められる。即ち、ポリマー（Ａ）をポリフエニレン
サルフアイドにすることにより、耐加工性が著しく改善
される。本発明の繊維は通常、布帛中に0.1〜10重量％
混入して使用されることは、他の導電性繊維の場合と同
じであるが、これら布帛は当然のことながら染色仕上工
程を経て完成されるものであり、芯成分は導電性金属酸
化物を多量に含むためもろく、加工中に熱薬品等による
傷害を受け易い。特にポリエチレンフタレートを主体と
する布帛にあつては、例えば高温染色、高温セツトは避
け得ないものであり実験の結果、芯である導電層はこれ
らによつて顕著な影響を受けることがわかつた。又、こ
れは程度の差こそあれ、鞘となる成分がこれらに対して
傷害を受け易いものを使用した場合にも同様に言えるこ
とであり、そうなると導電層を支える強力メンバーとし
ての鞘成分はその機能が低下することになる。このよう
な場合には、繊維の強度低下が起り、着用時の屈曲等で
容易に切断したり、導電層の脱落劣化につながりる。こ
れに対して、鞘成分ポリマー（Ａ）をポリフエニレンサ
ルフアイドにすることによつて、鞘層の物性保持は無論
のことながら、芯成分が例えばポリアミドのようなポリ
マーであつても全く性能低下が認められないことがわか
つたのである。

元来ポリフエニレンサルフアイドは、溶融成形可能な
耐熱、耐薬品性を有するポリマーである。該ポリマーの
性質は複合紡糸という特殊な成形過程を経ても保持さ
れ、加工工程時あるいは実着用時の様々の条件から芯成
分ポリマーの物性及び導電性を保持するのに十分である
ことが本発明の中で明らかとなつたのである。

さらに本発明において、その意義はポリマー（Ｂ）が
ポリアミド系ポリマー例えばナイロン６であることによ
つて、導電特性においてポリマー（Ｂ）が一般によく用
いられるポリエチレンの場合より優れているのである。
即ち導電性金属酸化物をポリマーに分散して導電性を発
現しこれを一成分とした導電性複合繊維を得ようとする
際に重要なことは、 （１） 金属酸化物を分散することによつて高い導電性
が得られること、 （２） 得られた導電性ポリマー中の金属酸化物の分散
性が良好で紡糸時に異常なフイルター詰まりを発生しな
いこと、 （３） 得られた導電性ポリマーの流動が良好であるこ
と、 （４） 得られた導電性ポリマーの機械的物性が良好で
あること、 等である。

本発明者らはこの観点から各種ポリマーに金属酸化物
を分散せしめて検討したところ、ポリアミド系ポリマー
が最適であることを見つけた。これはポリアミドが適当
な極性基を持つために金属酸化物と相溶性、接着性が良
好で、高濃度に金属酸化物を配合しても流動性があまり
低下せず、高い導電性と良好な流動性を兼ね備えたもの
となるからである。さらに金属酸化物とポリアミドは強
固な接着をうするためか機械的物性もきわめて良好であ
る。これに対して、ポリエステル系ポリマーに対して金
属酸化物を混練配合したポリマーでは理由は明確でない
が、低配合比でもポリマーの粘度が急上昇して流動性を
失なう。従つて、所望の導電性を持ちかつ繊維化できる
ような導電性ポリマーになりにくく、ポリアミド系ポリ
マーには全く対抗できない。又、ポリエチレン等のポリ
オレフイン系ポリマーは金属酸化物の混合配合によつて
流動性をある程度持ち、かつ導電性も良好な導電性ポリ
マーを得る事は容易である。しかしポリオレフイン系ポ
リマーと金属酸化物の接着性が小さく、得られたポリマ
ーの機械的物性はポリアミド系ポリマーの場合に比べる
とかなりもろいためか短期間での実着用で導電層が切断
され、除雪性能を失ない実着用耐久性能がない事が判明
した。以上のように、汎用ポリマーのうちではポリアミ
ド系ポリマーが、金属酸化物を含有せしめて導電性複合
繊維用導電性ポリマーをつくるベースのポリマーとし
て、もつとも好適である。

次に本発明による導電性複合繊維の製造方法について
説明する。表面を酸化第二錫でコーテイングした酸化チ
タン微粒子をナイロン６、ナイロン6,6等のポリアミド
系ポリマーと所定割合で溶融混合して、粒子混合チツプ
を作成する。次いでこのチツプを真空乾燥した後、通常
のポリフエニレンサルフアイドチツプと別々のエクスト
ルーダーでそれぞれ溶融し、複合紡糸装置を用いてポリ
アミド系ポリマーを芯、ポリフエニレンサルフアイド系
ポリマーを鞘部となるよう含寓紡糸を行つた。

本製糸工程においては低配向含寓紡糸原糸を延伸し、
導電複合繊維を得る方法と延伸工程を省略し、高配合溶
融紡糸によつて得る方法、いずれの方法によつても導電
複合繊維は得られるが、両方法で得られた糸条は乾熱及
び湿熱での収縮率が大きい場合があるので、その場合、
130℃以上で熱セツトすることが望ましい。

以下実施例によつて本発明を詳述する。

実施例１ 表面を15重量％の酸化第二錫（酸化アンチモンを２重
量％含む）コーテイングした酸化チタン微粒子（平均粒
径0.2μ以下W₁）60部をナイロン６（融点Tm＝218℃）の
チツプ40部と270℃で溶融混合して体積固有抵抗９×10²
Ω・cmの粒子混合チツプを得た。次いで、このチツプを
80℃で真空乾燥し、チツプ水分率を400ppmに調節した
［チツプ（Ｂ）］。次いで、このチツプ（Ｂ）とポリフ
エニレンサルフアイドチツプ（Ａ）とを別々のエクスト
ルーダーで溶融し、複合紡糸装置を用いて（Ｂ）が芯
部、（Ａ）が鞘部を形成するように芯鞘複合糸［（Ａ）
と（Ｂ）との複合比は重量で87:13］を295℃で４孔の吐
出孔より紡出し、紡速4500m/minで２分割して捲きと
り、25デニール/2フイラメント（芯抵抗５×10¹⁰Ω/cm
・ｆ）の高配向未延伸導電性複合繊維を得た。

この繊維を筒編し、30g/m²の編地となし、ポリエステ
ル織物の通常の染色加工仕上げと同様な条件で加工し
た。かくして得られた編地についてJIS L−1094に準じ
て簡易型フアラデーゲージを用いて、20℃、40％RHの雰
囲気中でアクリル繊維布を摩擦布として帯電電荷量を測
定したところ５×10^-6クーロン/m²（以上c/m²と略記）
であり良好な除雪性能を示した。

実施例2,3 実施例2,3はW₁の重量部を65部、70部とし、実施例１
と同じ紡糸条件で導電性複合繊維を得た。この導電性複
合繊維を実施例１と同じく2/1ツイル織物に打ち込んで
染色加工仕上げを行なつた。織物の帯電電荷量は3.5×1
0^-6c/m²であり、基準値7.0×10^-6c/m²以下をクリヤーし
ており非常に優れたものであつた。

実施例4,5,6 実施例4,5,6は紡速を1000,800,600m/minとしほかは実
施例１と同様な条件で行つたものである。この紡速で問
題なく捲き取られた原糸は、延伸性も良好であつた。帯
電電荷量はどれも５〜６×10^-6c/m²であり優れた除雪性
能を示した。

実施例7,8 芯鞘複合比率（B/A）を20/80とし紡速は実施例７では
4500m/min、実施例８では1000m/minとして紡糸した。両
側とも帯電電荷量は５×10^-6c/m²であり優れた除雪性能
を有する。

比較例１ 実施例１における導電性微粒子W₁65部をMI＝50のポリ
エチレンのチツプ35部を溶融混合して導電性ポリマーを
得た。このポリマーを芯部とし、紡速を1500m/minとし
た以外は実施例１と同一紡糸条件で複合紡糸原糸を得
た。この原糸を通常の延伸条件にて延伸して導電性複合
繊維を得た。この繊維を実施例１と同様に2/1ツイル織
物に打ち込んで染色加工仕上げを行なつた。織物の帯電
電荷量は10³c/m²であり基準値をクリアーするものでは
なかつた。

比較例２ 芯成分ポリマー中の導電性粒子の重量混合率が30％で
あるナイロン６チツプを作成し実施例１と同様な方法で
製糸を試みた。紡糸延伸工程共に良好であつたが、除雪
性能は満足できるものではなかつた。

比較例３ 芯鞘複合比（B/A）を30/70とし紡速1000m/minで紡糸
を試みたがノズル面での単糸切れ頻発し、満足な紡糸は
できなかつた。

以上の実施例並びに比較例のデータをまとめて第１表
に示す。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポリフェニレンサルファイド系重合体を鞘
   成分、導電性物質を40〜80重量％含有した溶融成形可能
   な重合体を芯成分とし、芯成分／鞘成分の重量比が8/92
   〜22/78である複合繊維であって、該導電性物質が、酸
   化第二錫又は酸化亜鉛を主成分とする導電性皮膜を10〜
   50重量％有する酸化チタン粒子であることを特徴とする
   導電性複合繊維。