JP4383628B2

JP4383628B2 - ビニロン導電糸

Info

Publication number: JP4383628B2
Application number: JP2000115170A
Authority: JP
Inventors: 光宏海野; 富夫小嶋
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 2000-04-17
Filing date: 2000-04-17
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2020-04-17
Also published as: JP2001303363A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維の長さ方向に安定、かつ優れた導電性を有し、しかも強度などの機械的特性にも優れたビニロン導電糸に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ナイロンまたはポリエステルと導電性カーボン微粒子（以下、単にカーボン微粒子と略記する。）からなる導電糸はよく知られているが、繊維に良好な導電性を付与するためには繊維中に多量のカーボン微粒子を含有させる必要があり、その結果、機械的特性は低下し、一般に繊維の強度は2.5cN/dtexより低いものであった。このため、特定の衣料用途など限られた用途に展開されているに過ぎない。
【０００３】
一方、ポリビニルアルコールを原料とするビニロン繊維においてもカーボン微粒子を使用した導電糸の製造法が特公昭５４−４４７７５号公報に開示されており、強度的には問題のない導電糸が得られている。しかしながら、この製造法によれば、導電性を付与するためにはカーボン微粒子の添加量を20〜60質量％とする必要があり、大幅なコストアップとなる上に、紡糸調子が不良となるため、残存酢酸基量が特定のポリビニルアルコールを使用する必要がある。このことは導電糸製造用に紡糸原液タンクを別途設置しなければならず、多額の設備投資や設置スペースの確保などの種々の問題を伴うものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような問題点を解決するものであって、通常のビニロン繊維製造用ポリビニルアルコールを使用することができ、カーボン微粒子の含有量が少なくても、繊維の長さ方向に安定かつ優れた導電性を有し、さらに強度などの機械的特性にも優れたビニロン導電糸を提供することを技術的な課題とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために、カーボン微粒子の添加量と紡糸延伸条件などを鋭意検討した結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、繊維中に導電性カーボン微粒子を５〜20質量％含むビニロン導電糸であって、導電糸の長さ方向において下記式（１）で算出される比抵抗の値が10¹〜10⁷Ωcm、比抵抗の最大値と最小値との関係が下記式（２）を満足し、かつ強度が2.5cN/dtex以上であることを特徴とするビニロン導電糸。
比抵抗＝抵抗値×断面積・・・（１）
比抵抗の最大値／最小値 ≦ 10² ・・・（２）
ここで、抵抗値は繊維長10cmでの電気抵抗値を単位長当たりに換算した値（Ω／cm）であり、断面積は繊維の繊度から密度補正して算出した断面積（cm²）である。そして、比抵抗の値は、これらの抵抗値と断面積を繊維の長さ方向における任意の30箇所の測定から求めた平均値である。
（２）式の比抵抗の最大値および最小値は、繊維の長さ方向における任意の30箇所より求めた比抵抗の値中の最大値および最小値である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のビニロン導電糸は少なくともポリビニルアルコールとカーボン微粒子で構成されるものであり、カーボン微粒子の含有量は繊維全体の５〜20質量％とする必要があり、さらに好ましい含有量は10〜18質量％である。カーボン微粒子の含有量が５質量％未満の場合は導電性が著しく低下したり、導電性能のバラツキが大きくなり、いずれも十分な導電性能を有していないものとなる。一方、20質量％を超える場合は紡糸調子が不良となったり、毛羽や糸切れが発生しやすくなり、得られる繊維の品位が低下する。
【０００７】
本発明においては、カーボン微粒子の含有量を５〜20質量％とすることにより通常のビニロン繊維製造用のポリビニルアルコールを用いることが可能となり、良好な紡糸調子を維持することができるのである。
【０００８】
なお、通常のビニロン繊維製造用のポリビニルアルコールとしては、残存酢酸基量が０．６モル％以下のものを挙げることができるが、本発明においては残存酢酸基量が５モル％以下のものを使用することができる。残存酢酸基量が５モル％を超えると凝固性が悪くなり、安定な紡出ができないなどの問題が発生しやすくなる。
【０００９】
一方、カーボン微粒子については一般に市販されている導電性カーボン微粒子を用いることができ、特に限定されるものではないが、紡糸安定性や繊維の毛羽、糸切れ発生の抑制などの点から粒径が30μｍ以下、さらには10μｍ以下のものを用いることが好ましい。
【００１０】
次に本発明のビニロン導電糸の性能について説明する。まず、導電糸の長さ方向において下記式（１）で算出される比抵抗の値が10¹〜10⁷Ωcmである。比抵抗の値が10¹Ωcm未満の場合、導電性としては良好であるが、カーボン微粒子の含有量が５〜20質量％の範囲内では、安定して生産することが困難である。さらに、本発明者等の研究によればカーボン微粒子を20質量％より多量に添加したとしても、比抵抗を10⁰Ωcmレベルよりも低くすることは極めて困難であり、紡糸調子が不良となったり、多量のカーボン微粒子添加によるコストアップなどの問題が生じる。一方、比抵抗の値が10⁷Ωcmを超える場合、導電性が低くなり、導電糸としての性能が不十分で用途展開が困難となる。
【００１１】
次に、比抵抗の最大値と最小値との関係が下記式（２）を満足し、かつ強度が2.5cN/dtex以上であることが必要である。この式は導電糸の長さ方向における比抵抗のバラツキを示すものであり、式（２）を満足することは本発明において最も重要な要件である。
比抵抗の最大値／最小値 ≦10² ・・・（２）
比抵抗の最大値／最小値の値が10²を超えると、導電糸の長さ方向における比抵抗のバラツキが大きくなり過ぎて品質上のトラブルを引き起こす。
【００１２】
なお、式（２）では、導電糸の長さ方向における任意の30箇所で測定した比抵抗の値のうち最大値と最小値を用いる。各比抵抗の値は抵抗値と断面積から式（１）により算出することができるが、抵抗値は繊維長10cmでの電気抵抗値を単位長当たりに換算した値（Ω／cm）である。
【００１３】
また、断面積は繊維の形態がモノフィラメントやマルチフィラメントの長繊維であっても、紡績糸のような短繊維であっても、便宜上断面が真円のモノフィラメントと仮定して繊維の総繊度から密度補正して算出した断面積（cm²）を用いる。
【００１４】
本発明の導電糸は、以上の要件を満足すると共に強度が2.5cN/dtex以上である。強度が2.5cN/dtex未満の場合であっても、ナイロンやポリエステル導電糸のように特定の衣料用途に展開できないことはないが、非衣料用途、産業資材用途に展開するためには少なくとも2.5cN/dtex以上の強度が必要であり、4.0cN/dtex以上であることがより好ましい。
【００１５】
一般に、強度を高くするためにはビニロン導電糸の製造過程で延伸倍率を高くする必要があり、一方では延伸倍率を高くすると長さ方向における比抵抗のバラツキが大きくなり式（２）を満足しなくなる。また、カーボン含有量を20質量％よりも高くすると紡糸調子が不良となるばかりでなく、延伸時に毛羽や糸切れが発生しやすくなるといった問題が生じる。
【００１６】
このようなことから、本発明者等は通常のビニロン繊維製造用ポリビニルアルコールを用いても紡糸調子が良好な条件として、まずカーボン含有量を20質量％以下の範囲とし、カーボン微粒子の含有量や延伸倍率と比抵抗との関係、さらに強度との関係などを詳細に検討することにより、特定範囲の条件を選定すれば、本発明の要件をすべて満足する導電糸が安定して得られることを見出したのである。
【００１７】
これについては、好適な製造方法の一つとしてポリビニルアルコール、カーボン微粒子、ホウ酸及び水を主要成分とする紡糸原液から製造する方法を例に説明するが、本発明のビニロン導電糸はこの製造方法に限定されるものではない。
【００１８】
上記の紡糸原液からビニロン繊維を製造する場合、一般にノズルからの紡出後、凝固、中和、湿熱、水洗、乾燥、熱延伸などの工程を経て捲き取られる。通常のビニロン繊維を製造する場合には、凝固から熱延伸工程までの全延伸倍率を10数倍とすることが一般的であるのに対し、前記式（２）を満足するためには12倍以下とすることが好ましい。一方、強度を2.5cN/dtex以上とするためには、延伸倍率を3.0倍以上、さらには3.5倍以上とすることが好ましい。
【００１９】
さらに全延伸倍率の上限は、上記の範囲内でカーボン微粒子の含有量を低減するに伴い、低下させることが好ましく、カーボン微粒子の含有量を１質量％低下させた場合、全延伸倍率を0.2〜2.0倍低下させることが好ましい。特にカーボン含有量が10〜18質量％の場合、このように全延伸倍率を適正化することにより強度が4.0cN/dtex以上となる繊維を得ることができる。
【００２０】
【実施例】
次に本発明を実施例により具体的に説明する。
なお、実施例における比抵抗の値は次の方法により算出した。
紙管に捲き取られた繊維を引き出し、任意の箇所で10cmより少し長くなるように切り取り、これを30回繰り返し、試料30本を採取する。各試料の両端付近に、その間隔が10cmとなるように少量の銀ペーストまたはアルミ箔で繊維表面を包んだ後、20℃×65%RHの室内にすべての試料を無緊張状態で24時間静置する。
しかる後、東亜電波工業社製超絶縁計SM-8220を用い、２本の測定棒をそれぞれ試料の両端付近にある銀ペーストまたはアルミ箔の部分に接続し、試料10cmの電気抵抗値を測定した。
この電気抵抗値を単位長当たりに換算した抵抗値と繊維の総繊度から算出した断面積を用い、式（１）にしたがって比抵抗の値を求めた。
比抵抗（Ωcm）＝抵抗値（Ω/cm）×断面積（cm²）・・・（１）
なお、電気抵抗値を測定するに際し、外部要因の影響を抑制するため東亜電波工業社製遮蔽箱SME-8350の中に試料を入れて測定した。また、測定電圧は500Ｖを標
準としたが、500Ｖで測定できない場合（試料の電気抵抗値が相当低い場合）には電圧を250Ｖ、100Ｖ、50Ｖ、25Ｖ、10Ｖと順次下げ測定可能な最大電圧にて測定した。
【００２１】
実施例１〜３、比較例１〜３
残存酢酸基量0.15モル％のポリビニルアルコールの濃度が17質量％、ポリビニルアルコールに対するホウ酸の濃度が1.3質量％となるように熱水に溶解し原液を調製した。この原液をノズルに送液する配管の途中にラインミキサーを設置し、カーボン微粒子の濃度が15.1質量％の水分散液（大日本インキ化学工業社製、商品名 VISCO B
LACK 1056、粒径10μm以下）を注入すると共に原液と混合し最終の紡糸原液とした。
その後、ノズルから凝固浴中に紡出し、中和、湿熱、水洗、乾燥、熱延伸の各工程を経て捲き取り、ビニロン導電糸1100dtex/250fを得た。
このとき、繊維中のカーボン微粒子の含有量、全延伸倍率を表１に示すように種々変更して行った。
得られた導電糸の比抵抗の値、比抵抗の最大値／最小値、強度の評価結果を表１に示す。
【００２２】
【表１】

【００２３】
表１より明らかなように、実施例１〜３のビニロン導電糸は導電性のばらつきも小さく良好な導電性能を有し、強度にも優れていた。特にカーボン微粒子の含有量が13質量%と18質量%の場合、強度に優れていた。
一方、比較例１の導電糸はカーボン微粒子の含有量が少なすぎたため、導電性能が不十分であり、強度も低かった。比較例２の導電糸は延伸条件が適切でなかったため、比抵抗のバラツキが大きく、導電性能に劣るものであった。比較例３の導電糸は、カーボン微粒子の含有量が多すぎたため、紡糸調子が不調で得られた繊維は多数の毛羽が生じており、実質的に使用できるものではなかった。
【００２４】
【効果】
本発明のビニロン導電糸は、通常のビニロン繊維製造用ポリビニルアルコールを使用しても安定に製造することが可能であり、しかも繊維の長さ方向に安定、かつ優れた導電性を有し、さらに強度などの機械的特性にも優れているため、衣料用途から産業資材用途まで広範囲の分野に使用することが可能である。

Claims

繊維中に導電性カーボン微粒子を５〜20質量％含むビニロン導電糸であって、導電糸の長さ方向において下記式（１）で算出される比抵抗の値が10¹〜10⁷Ωcm、比抵抗の最大値と最小値との関係が下記式（２）を満足し、かつ強度が2.5cN/dtex以上であることを特徴とするビニロン導電糸。
比抵抗＝抵抗値×断面積・・・（１）
比抵抗の最大値／最小値≦10² ・・・（２）
ここで、抵抗値は繊維長10cmでの電気抵抗値を単位長当たりに換算した値（Ω／cm）であり、断面積は繊維の繊度から密度補正して算出した断面積（cm²）である。そして、比抵抗の値は、これらの抵抗値と断面積を繊維の長さ方向における任意の30箇所の測定から求めた平均値である。
（２）式の比抵抗の最大値および最小値は、繊維の長さ方向における任意の30箇所より求めた比抵抗の値中の最大値および最小値である。