JPH07189034A - 導電性複合繊維およびそのカーペット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】米国特許３，９６９，５５９に開示された導電
性複合繊維に比べ、導電性カーボンブラックを含有する
導電成分の黒色が一層軽減され、殊に透過光の寄与が大
きいパイルカーペットのパイル糸に混用して使用するの
に好適な導電性複合繊維を提供する。 【構成】導電性カーボンブラックを含有する重合体から
なる導電成分と保護成分とが接合された導電性複合繊維
であって、該複合繊維の横断面において、（イ）保護成
分中に中空部を有し、かつ中空部の外接円中心と複合繊
維の内接円中心とを結んだ直線上の外周部に導電性成分
がただ１つ配置され、（ロ）保護成分に対する導電成分
の断面積比が１／５以下である、ことを特徴とする導電
性複合繊維。及びこれをパイル糸に混用したことを特徴
とするカーペット。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、導電性カーボンブラッ
クの黒色が軽減された導電性複合繊維に関する。

【０００２】

【従来の技術】すでに導電性複合繊維に関する特許や製
品は、多数みられる。たとえば、本発明の前提となる公
知特許出願として、米国特許３，８０３，４３５、米国
特許３，９６９，５５９があり、これらはいずれも導電
性カーボンブラックなどの導電性粒子をポリマに高率で
配合し、繊維長手方向に複合紡糸により筋状に配置せし
めて繊維に導電性を与えるものであった。前者はカーボ
ン入りの繊維が黒色の外観を呈するため、芯鞘構造の複
合繊維とししかも鞘の比率を高くとり、更には酸化チタ
ンの如き増白剤を鞘に含有させる方法を提案している。
また後者は、静電気の低減をより有効とするため、繊維
横断面において外周部に導電成分を小部分配置する方法
を提案している。また特公昭６０−３６４８６号公報に
は、着色した導電成分を屈折率の小さい繊維形成性ポリ
マで包み込んで光が全反射され易くすることにより黒色
を軽減させた３成分海島型複合繊維を提案している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、黒さを
減少するのに、芯さや構造における芯成分の比率を著し
く低くする（導電性の関係で限度がある）とか、さや成
分に酸化チタンなどを入れるとか、多角形（星型）など
にして谷間部分に黒色成分を配置するとか、或いは屈折
率の小さいポリマで導電成分を包み込んだとしても、黒
みを消す所までが限度と思われる。

【０００４】本発明者等は、前記米国特許３，９６９，
５５９に記載された導電性複合繊維をパイル糸に用いた
カーペットで他の複合繊維に比べて黒筋が目立ちにくい
こと、この導電性複合繊維が導電成分の配置された側に
対し反対の方向から観る時だけ黒色が目立ち、他の方向
からは黒色が目立たないことに注目した。そして、黒色
がより軽減した商品価値の高い導電性複合繊維を得るこ
とを目的に研究した結果、本発明を完成した。

【０００５】

【課題を解決するための手段】即ち本発明は、導電性カ
ーボンブラックを含有する重合体からなる導電成分と繊
維形成性重合体からなる保護成分とが接合された導電性
複合繊維であって、該複合繊維の横断面において、
（イ） 保護成分中に中空部を有し、かつ中空部の外接
円中心と複合繊維の内接円中心とを結んだ直線上の外周
部に導電性成分がただ１つ配置され、（ロ） 保護成分
に対する導電成分の断面積比が１／５以下である、こと
を特徴とする導電性複合繊維、及びこれをパイル糸に混
用したことを特徴とするカーペットである。

【０００６】本発明に用いる導電性微粒子としてはアセ
チレンブラック，ファーネスブラック，チャンネルブラ
ック，ケッチェンブラックなど公知の導電性カーボンブ
ラックが挙げられる。

【０００７】繊維形成性重合体としてはポリエチレンテ
レフタレート，ポリブチレンテレフタレート，ポリエチ
レンナフタレートなどのポリエステル、ナイロン６，ナ
イロン６６，ナイロン１２などのポリアミド、ポリエチ
レンやポリプロピレンなどのポリオレフィン，ポリウレ
タン，ポリアクリロニトリル、及びこれらの一部を共重
合したものが挙げられるが、溶融紡糸可能なものが本発
明の複合形状を得るには好ましい。導電成分の着色を消
し光散乱による白味を付与するためには酸化チタン、硫
酸バリウム、酸化カルシウムなどの白色顔料、とくに平
均粒径０．１〜１μｍの酸化チタンを１〜１０重量％含
有することが好ましい。但し、１５重量％以上では鮮明
な原色に染色したカーペットで白筋を呈するようにな
る。

【０００８】導電性微粒子を含有させる重合体として
は、前記繊維形成性重合体の他に、溶融流動性や微粒子
分散性の良い重合体も使用できる。保護成分との接着性
が必要な場合には、同一の重合体或いはその共重合体や
ポリマブレンドを使用することが好ましい。

【０００９】導電成分は、通常比抵抗が１０⁴ Ω・ｃｍ
程度以下、好ましくは１０² Ω・ｃｍ程度以下であれば
帯電防止能を発揮する。そのためには、導電性カーボン
ブラックを含有させる重合体や紡糸法に依るが、多くの
場合１０〜４０重量％含有せしめる。

【００１０】導電性複合繊維は、公知の溶融紡糸法或い
は乾式紡糸法により導電成分と保護成分とを繊維長手方
向に連続して接合して製造する。本発明では、保護成分
中に中空部を配置しまた導電成分の配置を特定している
ので口金の製造には工夫が必要である。例えば、中空部
を形成するには、近接するポリマ吐出孔を２個以上配設
し、バラス効果により中空糸とする方法がある。また導
電成分を外周部に配置し更に円形に近い形状とするに
は、導電成分と一部の保護成分を予め接合したポリマの
専用導入孔を別個に斜め方向に設け、その先端のポリマ
吐出孔を他の保護成分だけのポリマ吐出孔に近接させる
構造とすること、更に吐出孔のうち導電成分を含むポリ
マのものを円孔とすることが好ましい。また、導電成分
より大きい中空部を安定して形成するには、保護成分だ
けのポリマ吐出孔をＬ字型またはＣ字型の横断面形状に
すること、孔数を４個で構成すること（孔数が少ないと
孔の強度が弱くなり、一方孔数が多いと中空の破れた形
状となり易い）、また紡糸速度を１５００ｍ／分以上
（とくにポリエチレンテレフタレートの場合３０００ｍ
／分以上）と高速に設定することが好ましい。図８に、
本発明に好適な口金構造の一実施例を示す。中空部の大
きさ（断面積）は、繊維の単糸デニールに依るが、導電
成分に対し１．０倍以上が好ましく（１．４〜３．０倍
がより好ましい）、黒色軽減効果が一層発揮される。４
倍以上と大きくすると、黒色の縮小の更なる効果が発揮
されずまた中空部の形成が困難となる。

【００１１】本発明の複合形状の代表例は図１〜３の如
きものである。Ａは導電性カーボンブラックを含有する
導電成分である。Ｂは繊維形成性重合体からなる保護成
分であり、その中に中空部Ｃが形成されている。図４は
芯鞘型、図５は外周部に導電成分を配置したサイドバイ
サイド型、図６はサンドイッチ型で、いずれも従来公知
の複合形状である。図７は、本発明が光を屈折し易く黒
色が軽減される特性をもつことをモデル的に図解したも
のである。

【００１２】導電成分の大きさは、安定した比抵抗を賦
与するためには多くの場合５μｍ程度以上であることが
好ましい。一方、導電成分はカーボンブラックを多量に
含有して力学的性質に劣るので繊維横断面の面積（但し
中空部を除く）に対し１／５以下好ましくは１／１２以
下とし、繊維の力学的性能を４／５以上を占める保護成
分に担わせることが必要である。また１／５未満では、
中空部による黒色軽減の効果も小さくなる。そして導電
成分は、入射する光がなるべく少なくなるように内接円
に対する外接円の半径比が２以下より好ましくは１．５
以下の円形に近い形状とすることが好ましく、これによ
り黒色軽減の作用・効果もより効果的になる。本発明に
おいては、導電成分を繊維外周部に１個だけ配置するこ
とが重要であり、複数個配置すると本発明の作用・効果
は発揮することが困難となる。

【００１３】本発明は、次の理由などにより導電性カー
ボンブラックの黒色を軽減させるのである。図７は、繊
維横断面の外形が円形であり、円形の中空部が中心部
に、円形の導電成分が外周部に配置され、中空部の直径
が外周円の１／３、導電成分の直径が外周円の１／４で
ある本発明の導電性複合繊維の例である。中空部は保護
成分中に配置されており、導電成分と保護成分を介在し
て近接している。図中ａ１は、導電成分と反対側に向う
光の屈折光路を示している（尚、図面と直角方向の成分
は、全反射が起る大きい角度の光を無視すれば考慮しな
くてよい）。もし中空部が無い場合には、導電成分を通
るため吸収されて存在しない光である。ａ２は導電成分
と反対側に向う光の屈折光路を示し、中空部がなくても
存在する光であり導電成分に接する限界のものである。
ａ３は導電成分と反対側に向う光の屈折光路を示し、中
空部を設けても導電成分を通る実際には存在しない光で
ある。従って、導電成分の配置された側と反対方向から
観る時、光が中心部方向に屈折するため導電成分の黒色
が繊維中央部に拡大されて目立つのである（以下凸レン
ズ効果という）。一方、本発明の如く中空部を設けるこ
とにより光が外周方向に屈折するため、逆に黒色が縮小
されてほとんど目立たなくなる（以下凹レンズ効果）。
従って、中空部の大きさは、前記したように導電成分の
大きさより大きくすることが好ましい。

【００１４】図中ｂは、導電成分の配置された方向に向
う光の屈折光路で導電成分に接するものを示している。
この方向から観る時、中空部の有無に関係なく、導電成
分の大きさとほぼ等しい黒色が発現するけれども、導電
成分の複合比率が小さいと繊維端部にあるためほとんど
目立たなくなる。図中ｃは、導電成分の配置された側と
横方向に向う光の屈折光路で導電成分に接するものを示
している。この方向から観る時、中空部の有無に関係な
く、光が中心部方向に屈折するため導電成分の黒色が縮
小されてほとんど目立たなくなる。

【００１５】図２は、繊維横断面の外形が楕円であり、
中空部が中心部に、円形の導電成分が短軸上の外周部に
配置された本発明の導電性複合繊維の好ましい例であ
る。導電成分の配置された方向と反対側に向う光の凹レ
ンズ効果は、長軸上の外周部より短軸上の外周部に配置
することが最も有利でありより好ましい。また中空部の
断面形状は、凹レンズ効果を発揮するには円形に近いも
のほど好ましい。図３は、中空部の外接円中心が繊維横
断面の内接円の中心部から導電成分と反対側に偏った複
合形状の例である。凹レンズ効果を発揮するには、導電
成分との距離を反対側の外周との距離と同じかそれ以下
となるよう中空部を配置することが好ましい。

【００１６】図４の芯鞘型の複合形状では、あらゆる方
向で凸レンズ効果が発現し黒色や着色が拡大され目立
つ。また図６のサンドイッチ型の複合形状では、更に導
電成分と直交する方向で全面的に黒色が発現してしま
う。

【００１７】本発明の導電性複合繊維は、導電成分の着
色が一層軽減されており、従来カーボンブラック系の導
電性複合繊維が不適当であった白色又は淡色の繊維製品
或いは鮮明な原色の繊維製品にも使用することができ
る。殊に、透過光の寄与が大きいパイルカーペットのパ
イル糸に好適であり、本発明の作用効果を最も発揮でき
る製品である。本発明は、連続フィラメント又はステー
プル状で、巻縮しない状態又は巻縮した状態で他の帯電
性の天然繊維又は人造繊維と混用して繊維製品に制電性
能を付与することができる。混用率は、通常０．１〜１
０％程度であるが、勿論目的によっては１０〜１００％
の混用率が適用される場合がある。混合は、混繊、合
糸、合撚糸、混紡、交織、交編その他公知のあらゆる方
法で行うことができる。本発明をマルチフィラメントで
混用する場合、着色を更に軽減するために、導電性複合
フィラメントを１又は２本で、残りを保護成分からなる
非導電性フィラメントからなる混繊マルチフィラメント
にして紡出することも好ましい。

【００１８】

【実施例】以下実施例によって本発明を説明する。％に
特記しない限り重量％を示す。導電性は、長さ１０ｃｍ
の単糸６０本を束ねて両端を金属端子と導電性接着剤で
接着し、１ＫＶ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成分の比抵抗で評価した。制電性
は、ナイロン６の２００デニール４８フィラメントの丸
編物に約６ｍｍ間隔で編込み（１０本に１本の割合）、
この編物をよく洗濯、乾燥し、温湿度２５℃、３３％の
雰囲気中、木製の台上でウール布で軽く１５回摩擦し、
１分後の帯電圧で評価した。この評価方法によれば帯電
圧が２０００Ｖ以下であればほとんどの状況下で静電気
障害を防止することができる。着色性は、１回／ｃｍの
実撚をかけた単糸を下面から燈明した刷ガラス上に固定
して黒色が目立つ部分の長さを測定し、その比率で評価
した。この評価方法によれば１５％以下であればほとん
どの繊維製品で黒筋が目立たなくなる。

【００１９】実施例１ 硫酸相対粘度２．７０、ＴｉＯ₂ 含有率０．５％のナイ
ロン６を保護成分とし、同じナイロン６に導電性カーボ
ンブラック粒子を３５％混合、分散させたカーボンブラ
ック含有重合体を導電成分として、エクストルーダー式
溶融紡糸機により、２成分の複合紡糸を行った。紡糸口
金は、図７のイ及びロの構造（直径１．５ｍｍの円周上
に直径０．１５ｍｍの円孔４１個と幅０．１０ｍｍの円
弧上の吐出孔４’３個が配設されたもので２４ホール、
３フィラメントずつの８分繊、６００ｍ／分の速度で巻
取を行った。次に巻取糸を６０℃に加熱したローラを用
い延伸倍率３．００倍、延伸速度６００ｍ／分で延伸
し、伸度５０％の２０デニール／３フィラメントの延伸
糸を製造した。得られた延伸糸（導電性複合フィラメン
ト）の横断面は図１の如き形状を有し、複合比（断面積
比、中空部は除く）は導電成分／保護成分＝１／１５、
中空比（中空部／導電成分）１．２であった。

【００２０】実施例２ 紡糸巻取速度を１５００ｍ／分に変更する以外、実施例
１と同様にして延伸糸を製造した。実施例１に比べ、得
られた導電性複合フィラメントは中空比１．６で断面形
状も安定していた。

【００２１】実施例３ 図７のハ及びニの構造の紡糸口金を用いる以外、実施例
１と同様にして延伸糸を製造した。得られた延伸糸の横
断面は図２の如き形状を有し、中空部／導電成分＝１．
５であった。

【００２２】実施例４ 図７のハ及びニの構造の紡糸口金を用いる以外、実施例
２と同様にして延伸糸を製造した。得られた延伸糸の横
断面は図２の如き形状を有し、中空部／導電成分＝１．
９であった。

【００２３】実施例５ 図７のロのポリマ吐出孔がすべて円孔である紡糸口金を
用いる以外、実施例１と同様にして延伸糸を製造した。
得られた延伸糸の横断面は図１の如き形状を有し、中空
部／導電成分＝０．６であった。

【００２４】実施例６ 図７のロで円弧状の吐出孔４’を２個に変更する以外、
実施例１と同様にして延伸糸を製造した。得られた導電
性複合フィラメントは中空比１．５で断面の外周形状が
実施例１に比べ三角形に近いものとなった。

【００２５】実施例７ 複合比率を導電成分／保護成分＝１／１０に変更する以
外、実施例１と同様にして延伸糸を製造した。得られた
延伸糸の横断面は図１の導電成分が外周方向に拡がった
形状でその内接円に対する外接円の半径比は１．５であ
り、中空部／導電成分＝１．２であった。

【００２６】比較例１〜３ 延伸糸の横断面が図４〜６の如き形状を形成する紡糸口
金を用いる以外、実施例１と同様にして延伸糸を製造し
た。

【００２７】実施例８，９ ＴｉＯ₂ 含有量を５％（実施例５）、１５％（実施例
６）とする以外、実施例１と同様にして延伸糸を製造し
た。

【００２８】実施例１０ 極限粘度（フェノール／テトラクロロエタン＝１／１の
混合溶媒中２０℃、１．０ｇ／１０mlの条件で測定）
０．７０のポリエチレンテレフタレート、導電性カーボ
ンブラックを２５％混合した共重合ポリエチレンテレフ
タレート（分子量１５００のポリエチレングリコールを
１０％共重合）を用い巻取速度３０００ｍ／分、延伸倍
率３．４０倍と変更する以外、実施例１と略同様にし
て、伸度３０％の２０デニール６フィラメント（４分
繊）の延伸糸を製造した。得られた糸（導電性複合フィ
ラメント）は図１の如き形状を有し、中空部／導電成分
＝２．３であった。

【００２９】

【表１】

【００３０】実施例１１ 上記実施例１〜８および比較例１〜３の延伸糸をそれぞ
れナイロン６の糸２６００デニール１４０フィラメント
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３コースはナイロン６巻縮加工糸２６００デニール１
４０フィラメントを用いてタフテッドカーペット（ルー
プ、混用率０．１９％）を製造した。カーペットは常法
により酸性染料で赤色に染色したが、本発明の実施例
２、３、４、８の延伸糸を用いたカーペットは、明るい
窓に向って見おろしても導電性繊維の筋が目立つことな
く、導電性繊維を混用していないカーペットと同様の外
観を有していた。次いで、実施例１、実施例５、実施例
６、実施例７、比較例２、比較例１、比較例３の順に筋
が目立ち、比較例３のカーペットでは黒筋がはっきりと
みえた。

【００３１】得られたカーペット上を皮靴で歩行（２５
℃、２０％ＲＨ）したときの人体帯電圧を測定したとこ
ろ、実施例１〜５と比較例２、３の延伸糸を混用したカ
ーペットは−１．９ＫＶと優れた制電性能を有してい
た。一方、比較例１の延伸糸を混用したカーペットは−
４．４ＫＶで、接地した把手に触れた時放電ショックを
感じた。また、比較例１の延伸糸を合糸した巻縮加工糸
を全コースに用いたカーペットは−２．５ＫＶであっ
た。尚、比較のため、ナイロン６巻縮加工糸２６００デ
ニール１４０フィラメントのみからなるカーペットでは
人体帯電圧が−９．２ＫＶで接地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じせ
しめるものであった。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、優れた制電性能を保持
しながら、導電性カーボンブラックを含有する導電成分
の黒色を一層軽減することができる。それ故、従来カー
ボンブラック系の導電性複合繊維が不適当であった白色
や淡色或いは鮮明な原色に染色された繊維製品にも使用
することができる。殊に、透過光の寄与が大きいパイル
カーペットのパイル糸に混用して使用するのに好適であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明導電性複合繊維の横断面形状の具体例で
ある。

【図２】本発明導電性複合繊維の横断面形状の好ましい
例である。

【図３】本発明導電性複合繊維の横断面形状の具体例で
ある。

【図４】本発明の優位性を示す導電性複合繊維の横断面
形状の比較例である。

【図５】本発明の優位性を示す導電性複合繊維の横断面
形状の比較例である。

【図６】本発明の優位性を示す導電性複合繊維の横断面
形状の比較例である。

【図７】本発明が光を屈折し易く黒色を軽減する特性を
もつことをモデル的に説明する図である。

【図８】本発明の製造に好適な口金構造の例である。

【符号の説明】

Ａ 導電成分 Ｂ 保護成分 Ｃ 中空部 １ 導電成分の分配溝 ２ 保護成分の分配溝 ３，３′ ポリマ導入孔（３は導電成分を含むポリマ導
入孔） ４，４′ ポリマ吐出孔（４は導電成分を含むポリマ吐
出孔）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性カーボンブラックを含有する重合
   体からなる導電性成分と繊維形成性重合体からなる保護
   成分とが接合された導電性複合繊維であって、該複合繊
   維の横断面において、（イ） 保護成分中に中空部を有
   し、かつ中空部の外接円中心と複合繊維の内接円中心と
   を結んだ直線上の外周部に導電性成分がただ１つ配置さ
   れ、（ロ） 保護成分に対する導電性成分の断面積比が
   １／５以下である、ことを特徴とする導電性複合繊維。
2. 【請求項２】 保護成分が平均粒径０．１〜１μｍの酸
   化チタンを１〜１０重量％含有する繊維形成性重合体か
   らなることを特徴とする請求項１記載の導電性複合繊
   維。
3. 【請求項３】 導電性成分に対する中空部の断面積比が
   １．４〜３．０倍であることを特徴とする請求項１記載
   の導電性複合繊維。
4. 【請求項４】 請求項１記載の導電性複合繊維をパイル
   糸に混用したことを特徴とするカーペット。