JP4916460B2 - 芯鞘複合型導電性繊維 - Google Patents

Description

本発明は、芯鞘複合型導電性繊維に関するものである。

従来から導電性繊維としては、導電性粒子を含有する導電成分を非導電成分で被覆した複合繊維が一般的に利用されている。

近年欧米では導電性繊維を含んだ繊維製品を破壊せずにその導電性を評価する手段として、繊維製品の表面の二ヶ所に電極を当て電極間の抵抗値を測定する方法（以下表面抵抗測定法と記す）が採用されている。本方法であると、繊維製品に混用する導電性繊維の表面に導電成分が露出していない場合、導電成分と電極が接触しないため見かけ上の導電性が低いつまり抵抗値が高くなるという問題がある。

この欠点を無くする為には表面層を導電成分とすればよいことは容易に考えられその提案は種種なされている。たとえば酸化チタン、ヨウ化第１銅などの金属を表面にコーティングまたはメッキする方法が提案されているが、これらの方法で得られる導電性繊維には洗濯耐久性が無く、初期の評価では導電性が高いが繰り返し洗濯を行うと金属成分の剥離および脱落がおこり、導電性を低下させるので実用時に多数の洗濯が必要不可欠な無塵衣料などに供することは難しい。

また、カーボンブラックを練りこんだ導電成分を鞘部に配した芯鞘型複合繊維が特許文献１に提案されているが、芯鞘形成が難しく実用的な製品はなかった。これは、カーボンブラックの混合により熱可塑性ポリマーの溶融流動性が著しく低下し、芯成分と鞘成分の溶融流動性の格差が広がるため、曳糸性が著しく悪化し、更に同様の理由から芯鞘複合形状が部分的に乱れ、延伸・織編等の後工程においても操業性が低下する、という問題があったことに起因する。

特公昭５７−２５６４７号公報

本発明の目的は、表面抵抗測定法における導電性と導電性の耐久性に優れ、紡糸工程および後工程の通過性が良好な導電繊維を得ることである。

本発明の芯鞘複合型導電性繊維は、芯鞘型の導電性複合繊維において芯成分が、エチレンテレフタレートを主体とするポリエステル、鞘成分が構成単位の６０〜９０ｍｏｌ％がエチレンテレフタレートである共重合ポリエステルとカーボンブラックとの混合物からなることを特徴とする。

本発明は、芯鞘複合型導電性繊維の鞘成分はイソフタル酸および／またはオルトフタル酸および／またはナフタレンジカルボン酸を酸成分の共重合体として共重合してなるポリエステルからなることを特徴とする。

更に、共重合成分であるイソフタル酸および／またはオルトフタル酸および／またはナフタレンジカルボン酸の共重合比率が１０〜４０ｍｏｌ％であることを特徴とする。

更に、鞘成分のカーボンブラック含有量が１０〜５０ｗｔ％であることを特徴とする。

好ましい態様として、芯鞘の複合比率が、芯成分と鞘成分の面積比率で２０：１〜１：２であることを特徴とする。

本発明は、鞘成分が導電成分である芯鞘複合型導電性繊維のうち、特にポリエステル系の繊維に関する。素材をポリエステル系にする事により、導電性、導電性の耐久性、紡糸工程及び後工程の通過性を良好にするだけでなく、更に耐薬品性に優れる導電性繊維を得ることが出来る。

本発明の芯鞘複合型導電性繊維の鞘成分である共重合ポリエステルは構成単位の６０〜９０ｍｏｌ％がエチレンテレフタレートである共重合ポリエステルである。

また、前記鞘成分の共重合ポリエステルの共重合成分は、イソフタル酸、オルトフタル酸、ナフタレンジカルボン酸が用いられる。またこれらの共重合比は１０〜４０ｍｏｌ％である。

なお、この共重合比率は、ジカルボン酸類にあっては酸成分中の比率を示し、グリコール類にあってはグリコール成分中の比率を示す。
共重合比率が１０ｍｏｌ％より小さいと芯鞘構造を形成しない。この場合、繊維表面に突起が出来たり、また、繊維の一部の単糸の鞘部分へ該ポリマーが流れ込まず芯成分のみとなってしまう。このような繊維は、紡糸、延伸および後加工の工程通過性が著しく悪くなる。一方、共重合比率が４０ｍｏｌ％を超えると低融点となり、芯成分に必要なる紡糸温度にて加熱するとポリマーが劣化してしまうため、糸切れの原因となり、曳糸性が著しく悪くなる。

本発明の芯鞘複合型導電性繊維における芯成分はエチレンテレフタレートを主体とするホ
モまたは共重合ポリエステルであり好ましくはホモＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート
）が良い。共重合ポリエステルに用いられる共重合成分として、例えばアジピン酸、セバ
シン酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸、スルホイソフタル酸などのジカルボン酸成
分、１−ヒドロキシ−２−カルボキシエタンなどのヒドロキシカルボン酸成分、およびエ
チレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレング
リコールなどのジオール成分が挙げられる。中でもスルホイソフタル酸が好ましく用いら
れる。共重合ポリエステルを用いる場合、１０〜３０ｍｏｌ％共重合したものである事が
好ましい。また、目的に応じて酸化チタン等の無機粒子を含んでいてもよい。

本発明の芯鞘複合型導電性繊維中の鞘成分のカーボンブラックの量は１０〜５０重量％である。カーボンブラックの量が上記範囲であると、繊維形成能と導電性に優れた繊維が得られる。

導電性カーボンブラックと共重合ポリエステルとの混合は、公知の方法、例えば２軸混練押し出し機などで加熱下に混練することにより得ることが出来る。

本発明の芯鞘複合型導電繊維の導電成分と非導電成分の複合構造は導電成分が非導電成分を完全に封抱するような芯鞘型であることが肝要である。

本発明の芯鞘複合型導電繊維の芯鞘複合比率は、芯成分：鞘成分の面積比率で１：２〜２０：１であることが好ましい。鞘成分が上記範囲にあると、繊維形成能と導電性と強度に優れた繊維が得られるので好ましい。

以下、実施例によって本発明を詳細に説明する。

最初に各物性値の測定方法、評価方法を記す。

表面抵抗測定は、緯糸に１０ｍｍピッチで芯鞘複合型導電性繊維を混入させた布帛の緯糸方向×経糸方向＝６０ｍｍ×５０ｍｍを試料とし、経糸方向の５０ｍｍ全体に接触する電極を緯糸方向に５０ｍｍ離して布帛上に接触させ、導電ペースト無しの条件下で抵抗値を測定した。抵抗測定機は、ヒューレットパッカード製ハイレジスタンスメーター４３２９Ａを使用した。

工程通過性は、紡糸の巻取り、延伸時ボビンの解舒、後加工時のパーンの解舒性が良い場合を○、悪い場合を×とした。

ＭＩ値は、株式会社 東洋精機製作所製 ｔｙｐｅ・Ｃ−５０５９Ｄを使用して測定した。特定温度で樹脂を溶融させて直径０．５ｍｍの孔より１０分間押し出したときの樹脂の吐出質量で表した。

洗濯耐久性はＪＩＳ Ｌ ０２１７ Ｅ １０３法の１００回までの抵抗値の増大の有無にて評価した。洗濯１００回にて抵抗値の増大が無い場合を○、増大が認められる場合を×とした。

耐酸性としては９５％蟻酸に浸漬して溶解の有無にて評価した。浸漬して５分程度経過して溶解しない場合を○、溶解する場合を×とした。

繊維の芯鞘形成状態は全フィラメント芯鞘を形成している場合を○、それ以外を×とした。

繊維の強度は島津製作所製のオートグラフＡＧＳ−１ＫＮＧにて測定を行なった。

（実施例１−１）
イソフタル酸を１２ｍｏｌ％共重合したポリエチレンテレフタレートに導電性カーボンブラックを２６重量％混合分散させた導電性ポリマーを鞘成分、ホモポリエチレンテレフタレートを芯成分とし、表１−１に示す芯鞘複合比率になるように複合し、２８５℃にて、導電性ポリマーの流路リード孔の壁面Ｈの粗度１．６Ｓ以下で孔径０．５ｍｍのオリフィスから紡出し、オイリングしながら１０００ｍ／ｍｉｎの速度で巻き取り、丸断面の１２フィラメントの未延伸糸を得た。更に１００℃の延伸ローラー上で延伸し、１４０℃の熱プレート上で熱処理して巻取り、８４デシテックス／１２フィラメントの延伸糸を得た。評価結果を表１に示す。

（比較例１−１）
ポリエチレングリコールを共重合したポリエチレンテレフタレートに導電性カーボンブラックを２３重量％混合分散させた導電性ポリマーを鞘成分、ホモポリエチレンテレフタレートを芯成分とし、表１に示す芯鞘複合比率になるように複合し、２８５℃にて、導電性ポリマーの流路リード孔の壁面Ｈの粗度１．６Ｓ以下で孔径０．５ｍｍのオリフィスから紡出し、オイリングしながら１０００ｍ／ｍｉｎの速度で巻き取り、丸断面の１２フィラメントの未延伸糸を得た。更に１００℃の延伸ローラー上で延伸し、１４０℃の熱プレート上で熱処理して巻取り、８４デシテックス／１２フィラメントの延伸糸を得た。評価結果を表１に示す。

（実施例２−１）
イソフタル酸３０ｍｏｌ％を共重合したポリエチレンテレフタレートに導電性カーボンブラックを２６重量％混合分散させたＭＩ値が０．０２の導電性ポリマーを鞘成分、ＭＩ値２．１のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を芯成分とし、表１に示す芯鞘複合比率になるように複合し、２９０℃にて、孔径０．２５ｍｍのオリフィスから紡出し、オイリングしながら７００ｍ／ｍｉｎの速度で巻き取り、丸断面の１２フィラメントの未延伸糸を得た。更に１００℃の延伸ローラー上で延伸し、１４０℃の熱プレート上で熱処理して巻取り、８４デシテックス／１２フィラメントの延伸糸を得た。評価結果を表２に示す。

（実施例２−２）
共重合ポリエステルを表２のように変更した以外は実施例２−１と同様にした結果を表２に示す。

（比較例２−１）
実施例２−１における共重合ポリエステルと芯鞘比率を表２のように変更した以外は実施例２−１と同様にした結果を表２に示す。比較例２−１の条件では糸を採取することが出来なかったので表面抵抗、強度、洗濯耐久性、耐蟻酸性、は評価できず「−」と記した。

（比較例２−２）
実施例２−１における共重合ポリエステルを表１のように変更した以外は実施例２−１と同様にした。比較例２−２の条件では糸を採取することが出来なかったので表面抵抗、強度、洗濯耐久性、耐蟻酸性、は評価できず「−」と記した。

（実施例２−３）
実施例２−１における芯鞘比率を表２のように変更した以外は実施例２−１と同様にした結果を表２に示す。
（比較例２−３）

実施例２−１における芯成分を６ナイロン（６Ｎｙ）に変更し、芯鞘比率を表２のように変更した以外は実施例１と同様にした結果を表２に示す。

本発明の芯鞘複合型導電性繊維は、繊維断面形状において導電成分が非導電成分を完全に封抱しており導電成分が表面全体に露出している形態であり、良好な紡糸工程および後工程通過性を有する。更に、芯成分、鞘成分を特定のポリエステルとする事により耐薬品性にも優れる複合導電糸を得ることが出来る。
本発明の導電性繊維は単独又は他繊維と混用して様々な用途に利用できる。例えば、無塵衣などの特殊作業服やカーペットなどのインテリア用途などである。

Claims (2)

1. 芯鞘型の導電性複合繊維において芯成分がエチレンテレフタレートを主体とするポリエステルからなり、鞘成分が構成単位の６０〜９０ｍｏｌ％がエチレンテレフタレートである共重合ポリエステルとカーボンブラックとの混合物からなり、イソフタル酸、オルトフタル酸、ナフタレンジカルボン酸よりなる群から選ばれる共重合成分を酸成分中１０〜４０ｍｏｌ％となるように共重合してなり、カーボンブラック含有量が１０〜５０重量％であることを特徴とする芯鞘複合型導電性繊維。
2. 芯鞘の複合比率が、芯成分と鞘成分の面積比率で芯：鞘＝２０：１〜１：２である請求項１記載の芯鞘複合型導電性繊維。