JP2891476B2 - 導電性糸 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は，柔軟で耐屈曲疲労性に優れた導電性糸に関
するもので，保温シート，電気毛布，電気カーペツト等
の電気発熱体に利用できる導電性糸に関するものであ
る。

（従来の技術） 従来から，電気発熱体としては，ニクロム線が広く使
用されている。また，可撓性を必要とする分野には細い
ニクロム線に天然繊維や合成繊維からなる糸条をスパイ
ラル状に巻き付けたもの，布帛表面に導電性樹脂をコー
テイングしたもの，あるいは，導電性フイルム等がそれ
ぞれ目的に応じて使用されている。ところが，上述した
導電性材料は，いずれも耐屈曲疲労性や耐摩擦性等に問
題があり，可撓性が要求される電気カーペツトや電気毛
布において耐屈曲疲労性に優れた導電性材料の開発が望
まれている。

このような情勢において，繊維糸条の可撓性を利用す
る導電性糸についても従来から検討されており，カーボ
ンや金属粒子を分散した導電性樹脂を糸条に被覆した導
電性糸もすでに開示されている。たとえば，実公昭38−
28383号公報，同39−37687号公報には，糸条に導電性樹
脂溶液を塗布することで，導電性樹脂を被覆した導電性
糸条を得ること，実公昭38−1470号公報には，糸条に導
電性樹脂を溶融押出することで導電性樹脂を被覆した糸
条を得ること，特公昭40−15750号公報には，先ず，ア
クリル樹脂溶液を糸条に塗布した後，アクリル樹脂の熱
可塑性を利用して導電性粒子を熱固着することで導電性
糸条を得ること，また，特開昭51−109321号公報にはナ
イロン複合糸条の表面を一部軟化させてカーボン粒子を
熱固着する方法，特公昭46−23357号公報，特開昭63−2
70829号公報には糸条にポリウレタン樹脂溶液をコーテ
イング被覆する方法等が提案されている。しかしなが
ら，いずれも上記方法で得られた糸条あるいは，上記導
電性糸条は，芯糸と導電性樹脂層との接着性が不良であ
るため，導電性糸の耐屈曲疲労性に問題があるもので，
未だ耐屈曲疲労性能に優れた導電性糸は得られていな
い。

このような状況において，芯糸と導電性樹脂層との接
着性を向上させ，かつ，可撓性を得る方法として特開昭
63−270827号公報には芯糸に紡績糸，表層部に毛羽を有
する複合糸や嵩高加工糸を用いて気泡を含有した導電性
樹脂で被覆する方法が提案されている。この方法は，芯
糸表面の毛羽やループによるアンカー効果が期待できる
もので，導電性樹脂層と芯糸との接着性の向上が認めら
れる。ところが，芯糸表面の毛羽やループにより，樹脂
層が付着斑になり易い欠点がある。この導電性樹脂の付
着斑は，糸条の電気抵抗値が大きく変動することにな
り，好ましくない。さらに，被覆した樹脂層が発泡して
いるため，導電性能の面で不利で必要以上に導電性粒子
を添加することが必要となる。このため，導電性樹脂層
の物性低下，芯糸と導電性樹脂層との接着性低下を招
き，得られた導電性糸の耐屈曲疲労性が不良であるため
発熱体としの耐久性が低下して好ましくない。この欠点
を補うものとして導電性樹脂の気泡をなくす方法として
特開昭63−275775号公報には，導電性樹脂溶液を芯糸に
コーテイング加工する直前に芯糸を脱気処理する方法も
開示されている。また，導電性樹脂溶液の塗布斑防止対
策として特公昭64−6162号公報には導電性樹脂溶液を芯
糸に塗布した後にエアーノズルにてエアーを噴出させ，
さらに，上記加工される糸条をコーテイングダイスのほ
ぼ中央に位置せしめて均一な導電性樹脂被覆糸条を得る
方法も開示されている。しかし，いずれも得られる導電
性樹脂層の付着斑対策になっているだけで，依然として
耐屈曲疲労性の向上には寄与しないものであった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は，かかる従来の問題点を改善し，可撓性に優
れた，電気抵抗値の変動の少ない，かつ，耐屈曲疲労性
や耐久性に優れた導電性糸を提供しようとするものであ
る。

（課題を解決するための手段） 本発明者は，このような問題点を解決するため鋭意研
究した結果，芯糸表面層を形成している熱可塑性樹脂の
融点をコントロールすることによって，芯糸と導電性樹
脂層との接着性が改良でき，耐久性に優れた導電性糸を
得ることを見出し，本発明に到達したものである。

すなわち，本発明は，熱可塑性合成樹脂からなる第１
成分と，融点が110℃以上で，かつ，第１成分のそれよ
り30℃以上低い第２成分とを芯鞘型の複合に配し，第２
成分が鞘成分に形成されてなる芯鞘型複合繊維を芯糸と
し，該芯糸の表層部に導電性粒子を分散せしめた導電性
樹脂被覆層を有してなり，電気抵抗値が１〜30kΩーム/
mである導電性糸を要旨とするものである。

本発明における導電性糸の断面図を第１図に示す．
（１）は，芯糸の芯成分，（２）は，芯糸の鞘成分，
（３）は，導電性樹脂層である。芯成分（１）は，導電
性糸の抗張力を，鞘成分（２）は，芯成分（１）と導電
性樹脂層（３）との密着を強固にする接着剤の働きを担
っている。

鞘成分表面の一部または全部を熱溶融させて芯成分
（１）と導電性樹脂層（３）とを熱接着させることで得
られるために，芯糸の鞘成分（２）の融点は，芯成分
（１）の融点より30℃以上低いことが必要である。この
条件を満足することで，鞘成分（２）を熱溶融する工程
で芯成分（１）が十分に耐えることができるものであ
る。また，本発明の導電性糸を発熱体として使用する場
合，その温度範囲は,20〜80℃であるので，鞘成分
（２）の融点は，使用温度範囲の上限値より30℃以上高
い110℃以上であることが必要である。

上記芯糸が上述した芯成分，鞘成分の融点の条件を満
足すれば，芯糸の芯鞘部を構成する熱可塑性樹脂の組合
せは，特に限定されるものではない。

芯糸の形状は，表面に凹凸が少ない形状が好ましく，
マルチフイラメントよりもモノフイラメントの方が付着
斑が少なく，気泡の含有も少ない利点を有するものであ
る。また，フイラメントの表面部分が溶融し，しかも接
着性が優れているためにフイラメント断面をあえて異形
断面にする必要もない。

より可撓性を要求される場合，細いモノフイラメント
を数本引き揃えて樹脂被覆を行えばよい。なお，芯糸に
撚りをかけない方がコーテイング樹脂の付着斑の面で好
ましい。すなわち，撚りを付与した場合，コーテイング
工程のダイス通過直後に樹脂溶液が撚りの螺旋に沿って
移動するため付着斑になり易いからである。

芯糸の芯鞘各成分の構成比は，重量分率で芯成分が60
〜80％を達成するものが接着性と抗張力とのバランスが
とれたものが得やすく，好ましいが，芯鞘各成分の熱可
塑性樹脂を適宜選択することで，上記範囲外でも十分に
本発明を実施することも可能である。

導電性粒子は，特に制限するものではなく，通常市販
されているカーボンブラツク，グラフアイト，金属等の
いずれも利用できる。

カーボンブラツクとしては，アセチレンブラツク，ケ
ツチエンブラツク，フアーネスブラツク等があり，グラ
フアイトとしては，天然グラフアイトと合成グラフアイ
トがある。また，金属としては，金，銀，アルミニウ
ム，ニツケル，スズ等があり，特に銀の場合，酸化して
も電気抵抗値が良好であるので，好ましいが，価格的に
高い欠点がある。

また，金属を合成樹脂や無機粒子の表面にメツキ，蒸
着処理等にて被覆することで導電性材料として用いるこ
ともでき，一部カーボンブラツクやグラフアイトと併用
することも可能である。

導電性粒子として代表的なカーボンブラツクは，樹脂
溶液に分散させると，吸油性が高いため，増粘し，流動
性が極端に悪くなり，導電性樹脂層の付着斑の原因とな
る。したがって，樹脂溶液の構造粘性を示さないグラフ
アトや金属粒子と混合して使用するのが好ましい。構造
粘性の低い樹脂溶液の流動性のよい組み合わせとして
は，アセチレンブラツクの平均粒子径が大きいもの（約
50μｍ前後）とグラフアイトの平均粒子径が50μｍで粒
子分布が１〜250μｍの広範囲に分布しているものの混
合物が分散性が良好で，構造粘性を低く抑えることがで
き，好ましい。なお，アセチレンブラツクとグラフアイ
トとの混合比率は,2:1程度が導電性能，分散性および構
造粘性の点から好ましい。

導電性樹脂層のベース樹脂としては，ポリウレタン
系，ポリエステル系，アクリル系，ブチラール系等の熱
樹脂が好ましい。

一般的に可撓性を求めるためにベース樹脂にソフトな
ものを選択すると，外部変形に対して容易に追従するた
めに硬いベース樹脂に比較して粒子間のつながりが少な
くなるので，導電性粒子を多く添加する必要がある。す
なわち，可撓性と導電性糸の性能を両方とも満足するの
にベース樹脂の硬さと導電性粒子の添加量とのバランス
のよいものを選択することが必要である。

本発明の導電性糸の電気抵抗値は１〜30kΩ/mであ
る。電気抵抗値が1kΩ/m未満になると耐屈曲性が劣り,3
0kΩ/mを越えると発熱量が不足し，実用性に問題がある
ため好ましくない。

（作用） 上記構成を採用することで，耐屈曲疲労性に優れた導
電性糸が得られるもので．芯糸が導電性糸に可撓性を与
え，繰り返しの折り曲げ，摩耗に対する耐久性を与え
る。芯糸を被覆する導電性樹脂層と芯糸の接着が優れて
いるのは，芯糸の表面層が融解して導電性樹脂層と一体
的に融合するためと考えている。すなわち，本発明にお
いて，芯糸表面層の低融点層（鞘部分）がホツトメルト
バインダーの役目をして導電性樹脂層と芯糸とを強固に
固着するため可撓性を損なうことなく，耐屈曲疲労性が
向上するものである。

さらに，上述した理由で接着性が良好になるため，芯
糸の断面形状を真円形状にすることができ，その結果，
樹脂付与時の塗布斑がなく，また，通電時の発熱斑点も
少ない等の良好な性能を有する導電性糸となるものであ
る。

（実施例） 次に，本発明を実施例および比較例によって具体的に
説明する。

なお，実施例で測定した評価方法をまとめて下記に示
す。

（１）電気抵抗値 一定長の導電性糸についてテスターにて糸長1cm間で
の電気抵抗値を測定し，糸長1m当りに換算した。（測定
回数50回の平均値） （２）電気抵抗値斑（変動率CV値） 糸軸方向に25cm間隔で50回電気抵抗値を上述した
（１）電気抵抗値の測定方法に準じてテスターーにて測
定して電気抵抗値変動率を求めた。

（３）耐屈曲疲労性 MIT式耐揉疲労試験機にて0.3kgf荷重下で1000回耐揉
試験を繰り返した後の導電性糸についてテスターにて
（１）電気抵抗値の測定方法に準じて電気抵抗値を測定
した。

実施例１ 熱可塑性ポリウレタン樹脂［商品名：クリスボン856
6,大日本インキ化学工業（株）製品，ジメチルホルムア
ミド溶液（固形分濃度20重量％）］100部に平均粒子径5
3μｍのアセチレンブラツク［商品名：デンカブラツクH
S−100,電気化学工業（株）製品］を20部，平均粒子径5
0μｍの合成グラファイト［商品名：ファインパウダーS
GP−50,（株）SEC製品］を10部，イソシアネート架橋剤
［商品名：バーノツクDN−950,大日本インキ化学工業
（株）製品，有効成分75％］を５部それぞれ添加，攪
拌，混合してカーボンペーストを調整した。得られたカ
ーボンペーストの粘度は,2万センチポイズであった。

導電性糸を製造するに当たり，ナイロン６・66共重合
体を芯成分に，ナイロン６・12共重合体を鞘成分に使用
した芯鞘比8:2の複合モノフイラメント糸（繊度420デニ
ール）を準備した。芯成分の融点は210℃，鞘成分の融
点は140℃であった。

上記複合モノフイラメントを前記カーボンペースト溶
液に浸漬した後，直径1.3mmの円形状ダイスにて余分の
カーボンペーストを除去し，引続き160℃のオーブンで
熱処理してカーボンペーストを固化させて導電性樹脂で
被覆した導電性糸を得た。

得られた導電性糸の物性，性能結果を第１表に示す。

比較例１ 芯糸にナイロン６マルチフイラメント420デニール/48
フイラメント糸を使用する以外，他の条件は，全く実施
例１に準じて導電性糸を作成した。得られた導電性糸の
物性，性能を第１表に示す。

比較例２ 芯糸にポリエステル紡績糸10番手（500デニール相
当）を用いて加工する以外，他の条件は，全て実施例１
に準じて導電性糸の製造を行った。得られた導電性糸の
物性，性能を測定して第１表に示す。

表から明らかなように，本発明実施例の導電性糸の場
合，耐屈曲疲労性が良好で、かつ，電気抵抗値の変動も
少なく，優れたものであった。

（発明の効果） 本発明は，上記構成からなるもので，芯糸と導電性樹
脂層の接着力が飛躍的に向上したので，耐屈曲疲労性に
優れた導電性糸を提供することが可能となり，広く利用
できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は，本発明導電性糸の断面概略図である。 １……芯糸の芯成分 ２……芯糸の鞘成分 ３……導電性樹脂層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０５Ｂ 3/56 Ｈ０５Ｂ 3/56 Ｚ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱可塑性合成樹脂からなる第１成分と，融
   点が110℃以上で，かつ，第１成分のそれより30℃以上
   低い第２成分とを芯鞘型の複合に配し，第２成分が鞘成
   分に形成されてなる芯鞘型複合繊維を芯糸とし，該芯糸
   の表層部に導電性粒子を分散せしめた導電性樹脂被覆層
   を有してなり，電気抵抗値が１〜30kΩ/mである導電性
   糸。