JPH01148811A - 導電性複合繊維の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は新規な導電性複合繊維の製造方法に関する。詳
しくは金属摩耗性がなく、工業的に製造容易な導電性複
合繊維の製造方法に関する。

（従来の技術） 繊維、特にポリエステル、ポリアミド、ポリアクリロニ
トリル、ポリオレフィン等の疎水性繊維は摩擦等による
静電気の発生が著しく、帯電圧がしばしば１０　ｋｖ　
を超え、種々の障害を起こすことはよく知られている。

このため帯電防止（制電性付与）に関する多数の提案が
なされている。

その１つは金属機維を帯電性繊維に混用する方法である
が、加工、使用時の屈曲による折損で制定性が低下した
り、他繊維との混合・交編・交織が困難であること、特
有の金属光沢が製品の品位を下げてしまう等の欠点を有
する。

また、金属をメツキした繊維や導電性物質をコーティン
グした繊維は、製造コストが極めて高いこと、加工時や
使用時の屈曲や摩擦で剥離することが多く、耐久性に乏
しいことなど多くの欠点を有する。

更に、カーボンブラックや金属粉などの導電性粒子を熱
可塑性重合体全体に分散させた繊維は、導電性を付与す
る程度まで導電性粒子を分散させた場合、紡糸性、強度
、伸度の低下は免れず実用に供するものを得ることは極
めて困難である。

かかる欠点を解消すべく、カーボンブラックや金属粉な
どの導電性粒子を分散させた熱可塑性重合体と繊維形成
性重合体をサイドバイサイド或いは芯鞘に複合したｍ維
が特公昭５２−８１４５０号公報１、特公昭５Ｂ−４４
５７９号公報、特公昭５７−２５６４７号公報等で提案
されている。

公知の導電性複合ｍ紬の断面形状は、次のいずれかに分
類される。即ち、 １、　サイドバイサイド型 ２、芯鞘型 ８、薄皮芯鞘型 である。このうちサイドバイサイド形は、導電性粒子を
含有する導電性成分が繊維の表面に露出しているために
繊維の金属摩耗性が大きく、ｍ紬の製造、加工工程に著
るしい不都合があった。また導電性成分を芯とする芯鞘
型の複合繊維憂こ於ては、導電性成分が非導電性成分に
包みこまれているため、コロナ放電を起し難く、制電性
が劣るという欠点がある。このため鞘部に金属粒子を混
入して放電性を増す方法（特開昭６０−２２４８１８号
公報）、鞘成分を溶解除去する方法（特願昭５９−２５
４８４９号）等が提案されているが、工業的実施は極め
て困難である。

博皮芯鞘型複合繊ｔａ　（特ＩＨＩＢ６０−１１０９２
０号公報）は、金属摩耗性をなくし、しかも制電性を得
るために極めてすぐれた方法であるが、充分な制電性を
得る程に非導電性成分の皮膜を薄くすると、皮膜が破れ
やすく、金属摩耗を生じやすくなり、安定に製造するこ
とが困難であるという問題点があった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は摩耗性がなく、且つ優れた制電性を有し
、しかも工業的に容易に製造することのできる新規な導
電性複合繊維の製造方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） すなわち、本発明は、導電性無機物粒子と熱可塑性ポリ
マーとからなる導電性成分と繊維形成性ポリマーとを使
用して複合紡糸するに際し、導電性成分を芯部に導入し
、該導電性成分と繊維形成性ポリマーとの混合物を鞘部
の少なくとも一部に導入することを特徴とする導電性複
合繊維の製造方法である。

本発明に用いられる導電性無機物粒子は、粉末状での比
抵抗が１０’Ω・ｃｍ程度以下のものであればあらゆる
種類の粒子が使用可能である。白変の高い金属酸化物や
金属酸化物被膜を有する粒子は勿論、カーボンブラック
や金属粉（例えば銀、ニッケル、銅、鉄或いはこれらの
合金など）、硫化銅、沃化堺、硫化亜鉛、硫化カドミウ
ムなどの金属化合物など着色の大きいものも使用し得る
。

金属酸化物粒子としては、酸化錫、酸化亜鉛、酸化銅、
亜酸化銅、酸化インジウム、酸化ジルコニウム、酸化タ
ングステンなどの粒子があげられる。金属酸化物の多く
のものは絶縁体に近い半導体であって本発明の目的（こ
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（不純物）を少量（５
０％以下、特に２５％以下）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としては、
酸化錫に対して酸化アンチモンが、酸化亜鉛に対してア
ルミニウム、カリウム、インジウム、ゲルマニウム、錫
などの金属酸化物が使える。

更に、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化
錫、酸化鉄、酸化ケイ素、酸化アルミニウムなどの非導
電性無機物粒子の表面に上記金属酸化物又は金属化合物
の導電性皮膜を形成した粒子も用いられる。

導電性粒子の導電性は、粉末状での比抵抗が１０４０・
ｃｍ程度以下、特（こ１０２Ω・ｃｍ程度以下が好まし
く、１０１Ω・ｃｍ程度以下が最も好ましい。

実際に１０２Ω・ｃｍ〜１０−２Ω・ｃｍ程度のものが
得られ、本発明の目的に好適に応用することができるが
、更に優れた導電性のものは一層好ましい。

粉末の比抵抗（体積抵抗率）は直径Ｉ　Ｃｍの絶縁体の
円筒に試料を５ｇ詰め、上部からピストンによって２０
０ｋｙ　の圧力を加え、直流電圧（例えば０．００１〜
１００ＯＶ）を印加して（電流１ｍＡ以下で）測定する
。

また、導電性粒子は充分小さい粒径のものでなくてはな
らない。平均粒径が１〜２μｍのものも使用不可能では
ないが、通常平均粒径が１μｍ以下、特に０．５μｍ以
下、最も好ましくは０．８μｍ以下のものが用いられる
。

導電性成分への導電性粒子の混合率は、粒子の種類、導
電性、粒子径、粒子の連鎖形成能及び混合する結合材ポ
リマーの性質や結晶性などによって変るが、通常５０〜
８５％（重量）程度の範囲内であり、多くの場合６０〜
８０％程度である。

無機導電性粒子と混合して導電性成分を形成する熱可塑
性ポリマーは、特に限定されることはなく任意に選ぶこ
とが出来る。例えばポリアミド、ポリエステル、ポリオ
レフィン、ポリビニル系、ポリエーテルなど多数の熱可
塑性ポリマーが挙げられる。このポリマーは繊維形成性
のものが可紡性の見地からは好ましいが可紡性の劣るも
のでも、組合わせる非導電性成分に繊維形成性のポリマ
ーを用いれば充分可紡性の良い複合繊維を得ることが出
来る。このようなポリマーのうち、繊維形成性の非導電
性ポリマーとの親和性の乏しい結晶化度６０％以上のポ
リマーが特に好適で、このようなポリマーとしてはポリ
エチレン、ポリプロピレン、ポリオキシメチレン、ポリ
エチレンオキシド及びその訪導体（例えばポリエチレン
オキシド／ＰＥＴのブロックコポリマー）、ポリカプロ
ラクトンなどがあげられる。これらのポリマーのうちポ
リエチレンが特に好適である。

導電性成分の比抵抗（体積抵抗率）は１０７Ω・ｃｍ未
満であることが必要であり、１０４Ω・ｃｍ以下が好ま
しく、１０Ω・ｃｍ以下が特に好ましい。

導電性成分には、更に分散剤（例えばワックス類、ポリ
アルキレンオキシド類、各種界面活性剤、有機電解質な
ど）、着色剤、顔料、安定剤（酸化防止剤、紫外線吸収
剤など）、流動性改善剤、その他の添加剤を加えること
が出来る。

複合繊維の繊維形成性ポリマーとしては、紡糸可能なあ
らゆるものが用いられる。中でもナイロン６、ナイロン
６６、ナイロン１２、ナイロン６１０などのポリアミド
、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンオキシベ
ンゾエート、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエ
ステル、ポリアクリロニトリル及びそれらのポリマーの
共重合体や変性体が特に好適である。繊維形成性ポリマ
ーには、艶消剤、顔料、着色料、安定剤、制電剤（ポリ
アルキレンオキシド類、各種界面活性剤など）などの添
加剤を加えることが出来る。また繊維形成性ポリマーと
導１１ｉ性成分の熱可塑性ポリマーとは互いに非相溶で
ある組合せが好ましく、混合物において互いに相分離状
態となる。互いに相溶である組合せの場合には、不均一
な混合状態例えば微細に海鳥状あるいは多層状に分散し
ている状態がコロナ放電の点で好ましい。

本発明に於いて、複合繊維の導電性成分の複合比（体積
）は任意であるが、通常８〜４０％、特に５〜１５％が
好適である。複合比が小さいと導電性或いは制電性が不
充分となり、多いと糸の力学的性質が低下する。

本発明の複合繊維に於いて、導電性成分と繊維゛形成性
ポリマーとの混合物（以下混合成分ともいう）とは、複
合紡糸の一成分として供給される導電性成分と他の一成
分であるＩｍ＃形成性ポリマーとの混合物を意味する。

混合割合は任意であるが、混合物中に含有する導電性無
機粒子の含有量が８〜５０重量％、特に５〜４０重斂％
が好適である。

含有量が多いと、繊維の金属摩耗性が大きく、少ないと
制電性が不充分となる。尚、混合物成分が繊維表面に露
出する割合が５０％以上を占めるときは、８〜２０重量
％の含有率にするのが好ましい。

本発明に於ける混合成分は任意の方法で作ることが出来
るが、たとえば紡糸パック内のポリマー流路に設置した
、好ましくは１〜８個の比較的少？ ない静止型混練素子により混合する方法（第一４Ｐ図）
、機械的に混練する方法（第争図）、高圧注入あるの併
用を用いることが出来る。図に於て、１０１：ｖＩ４Ｉ
４成形成性ポリマー０２：導電性成分、１０８：静止型
混練素子、１０４：混練機、１０５：混合部、１０６〜
１０８：会合部、１０９：絞り機構、１１Ｏ：紡糸ノズ
ルである。　　′本発明の複合繊維の製造方法に於いて
は、導電性成分および混合成分の繊維横断面内に占める
形状が重要で、導電性成分は芯部にあり、混合成分或い
は繊維形成性ポリマーに包み込まれ、繊維表面に露出し
ていないことが肝要である。無機物粒子を多量に含有す
る導電性成分が繊維表面に露出すると、金属摩耗性が著
しいからである。また、混合成分は、鞘成分の少なくと
も一部を占め繊維表面に露出しており、その一部は芯部
の導電性成分と接゛していることが必要であり、全＜Ｍ
Ｈｊｌ、ない場合には制電性が不充分となる。繊維表面
に占める混合成分の面積比率（露出比率）は任意である
が、繊維の金属摩耗性の点で小さい程有利であり、８０
％以下が好ましく１０％以下が最も好適である。本発明
方法により製造される繊維の横断面形状の例を第１〜４
Ｐ図に示す。第１及び８図は、芯部を構成する導電性成
分ｌと、芯部に接し表面に達する混合成分２、および鞘
部の大部分を構成する繊維形成性ポリマー８からなる形
状である。

第４図は、導電性成分１を芯部とし、混合成分２を鞘部
とする形状である。芯部の導電性成分は、中央に又は偏
心させて或いは単数又は複数配置させたり、或いは円、
三角形、四角形、星型或は水滴型等任意の形状をとるこ
とができる。また混合成分の形状も任意であるが、繊維
表面に露出する部分は単数よりも複数のものが、また芯
部から表面までの距離は短かい方が好ましい。更に、本
発明の複合繊維の断面（輪郭）は円形でもよく、非円形
でもよく特に限定されないが、円形断面或は一部ｌこ凹
部を有する円形断面が好適である。

以上に説明した如く、本発明方法により得られる導電性
複合繊維は、公知の芯鞘型或いはサイドバイサイド型の
導電性複合繊維ｆζ於て全く知られていない新規な形状
である。

（作用及び効果） 本発明方法によれば、導電性成分が芯部を構成し、導電
性成分と繊維形成性ポリマーの混合成分が鞘部の少くと
も一部を構成する新規な形状の導電性複合繊維を製造す
ることができ、本発明の目的である優れた制電性を有し
かつ摩耗性のない繊維を得ることができる。その理由は
次のように考えられる。即ち芯部は比抵抗が１００・ｃ
ｍ未満、多くの場合１０４Ω・ｃｍ未満の導電性成分が
繊維の長さ方向に連続しているため、繊維の長さ方向へ
の重電荷の移動が極めて容易である。

この機能は制電性を付与するために必須な機能である。

一方、混合成分は芯部に接しかつ少くとも一部が繊維表
面に露出しているため、繊維が帯電した際にコロナ放電
による除電が低電位で生ずるものと考えられる。この機
能も制電性付与のために必須である。更に、混合成分は
、導電性無機粒子の含有量が少いため、コロナ放電の励
起は可能であるが、繊維の製造、加工を通じて摩耗によ
る障害を生ずることがないという効果を発揮する。

（実施例） 以下実施例により本発明を説明する。実施例に於て、制
電性は、以下の方法によって評価した。

通常の６ナイロン延伸糸（２１０デニール１５４フイラ
メント）を丸編機を用いて編立て、その際１０周に１周
の間隔で導電性複合繊維を編み込み、混入率０．８５％
の丸編物を作成する。精練によって紡糸油剤を除去した
のち、充分に水洗し８０°Ｃで８時間乾燥した後、更に
２５°Ｃ１８０％ＲＨの雰囲気中で６時間調湿する。そ
の後同じ温湿度中で綿布にて１５回摩擦し、１０秒後の
帯電圧を測定した。

金属摩耗性は、直径３５μｍのステンレス線上を１００
ｍ／分の速度で糸を走行させた時の（接触前の糸張力４
〜５Ｆ、接触角４５°）ステンレス線の切断時間で評価
した。

導電性は、長さｌ　Ｑ　ｃｍの単糸５本を束ねて両端を
金属端子と導電性接着剤（藤倉化成ドータイトＤ−５５
０）で接着し、ＩＯＶの直流電圧を印加して抵抗値を測
定し、それから算出した導電性成分の比抵抗で評価した
。

実施例１ 表面に酸化錫の皮膜を有する酸化チタン粒子に対して０
．７５％の酸化アンチモンを混合焼成して得られた平均
粒径０．２５μｍ比抵抗６．８Ω・ｃｍの粒子７５（重
量）部と分子量ｓ　ｏ、　ｏ　ｏ　ｏのポリエチレン２
５（重量）部を混練して導電性ポリマー（Ａ１）を作っ
た。

この導電性ポリマー１０部（体積）と、９５％濃硫酸相
対粘度２．８のナイロン６　（Ｎｌ）　９０部（体積）
とを、例えば第６図に示す如く紡糸・ヘッド内に２個の
静止混練素子による混練機構を備えた紡糸機を用い、図
中１０１からＮ１を、１０２からＡＩを導入し、１０９
に示す絞り機構を調節し、第１表に示すような断面形状
および混合比になるように紡糸温度２８０℃で直径０．
２５　ｍｍのオリフィスから紡出し、冷却、オリイング
しながら８００ｍ／分の速度で捲取った。次いで８０℃
の熱ローラーを介し、延伸倍率２．６倍で延伸し、更に
１７０°Ｃの熱プレートに接触させた後捲取り、２０デ
ニール／３フイラメントの延伸糸Ｙ１〜Ｙ５を得た。こ
れらの導電性複合繊維の導電性（比抵抗）、制電性、金
属摩耗性を第１表に示す。

糸Ｙ１〜Ｙ５はいずれも比抵抗が１００・ａｍのオーダ
ーであり、良好な導電性を示した。制電性はＹ１〜Ｙ８
およびＹ５は良好であったが導電性ポリマーが繊維表面
に露出していないＹ４は、制電性が劣るものであった。

また金属摩耗性はＹ１〜Ｙ４は小さいがＹ５は著るしく
、ガイド摩耗のため安定製造は出来なかつｔこ　。

次に、Ｙ１〜Ｙ４をそれぞれナイロン６の２６００デニ
ール１４０フイラメントの糸と合糸して巻縮加工したも
のを４コースに１本用い、他の８コースはナイロンのみ
として、タフテッドカーペット（ループ、混用率０．１
７％）を製造した。２５°Ｃ１２′０％ＲＨの室内で得
られたカーペット上を皮靴で歩行したときの人体帯電圧
は、本発明繊維のＹ１〜Ｙ３を混用したカーペットはそ
れぞれ−２，１ＫＶ　、　−２，８［Ｖ　、−１，８Ｋ
Ｖであった。これに対し、芯鞘型複合糸であるＹ４　を
混用したカーペットでは−４，８ＫＶで、アースした把
手に触れたとき放電ショックを感じた。比較のためナイ
ロンのみを用いたカーペットの人体帯電圧は−９，２Ｋ
Ｖで、アースした把手に触れた時の放電ショックは激し
いもので、かなりの恐怖感を生ぜしめるものであった。

【図面の簡単な説明】

の例を示す。また第７〜９図は本願発明における紡糸パ
ック内のポリマー流を示すフロー図である。 第１図　　第２図 第４図　　第５図 第７図　　　第８図 第３図 第６図 第９図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）導電性無機物粒子と熱可塑性ポリマーとからなる
   導電性成分と繊維形成性ポリマーとを使用して複合紡糸
   するに際し、導電性成分を芯部に導入し、該導電性成分
   と繊維形成性ポリマーとの混合物を鞘部の少なくとも一
   部に導入することを特徴とする導電性複合繊維の製造方
   法。
2. （２）混合物が紡糸パック内で１〜３個の静止型混練素
   子により生成する特許請求の範囲第１項記載の方法。