JPH09143821A - 導電性繊維 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 導電性物質を含有する芯成分と、該芯成分を
被覆する繊維形成性ポリマーとからなる鞘成分とにより
構成された新規な芯鞘型複合繊維で、導電性能の安定し
た導電性繊維を提供する。 【解決手段】 導電性カーボンブラックを含有する芯成
分と、該芯成分を、被覆する繊維形成性ポリマーからな
る鞘成分とから構成され、且つ放電処理されて繊維表面
の電気抵抗値が１０¹¹Ω／ｃｍ未満であり、かつ、該表
面の電気抵抗値と断面間の内部電気抵抗値との比が１０
³ 以下である芯鞘型複合繊維において、該芯成分は、３
〜１６個の先細り尖鋭端を有し、且つ、任意の隣り合う
尖鋭端は凹状曲線で結ばれた異型断面形状であって、該
尖鋭端と該鞘成分の外周部とにより形成される鞘成分最
小厚さＶｉの少くとも１つが５μｍ以下であることを特
徴とする導電性繊維。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は導電性繊維、詳しくは芯
成分に導電性カーボンブラックを含有する新規な芯鞘型
構造の導電性繊維に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリエチレン、ポリアミド、ポリエステ
ル等の熱可塑性樹脂は、繊維製品として多くの用途に使
用されているが、制電性に乏しいため帯電しやすいとい
う欠点がある。そのため、導電性繊維に関する多くの研
究がなされている。

【０００３】第一の方法として、繊維表面に導電性物質
をコーティングする方法がある。これらの導電性繊維は
初期の導電性能は良好であるが、着用時の対摩耗性が不
良であり、耐洗濯性、耐薬品性も不充分であるため防塵
衣等に使用した場合の発塵源となっている。

【０００４】第二の方法は、導電性物質の粉末を熱可塑
性樹脂中に分散させてコア層とし、繊維形成性ポリマー
をシース層としてシース・コアの複合繊維とする場合で
ある。例えば導電性カーボンを配合した導電性繊維は、
導電性カーボンが黒色であるため、シース層の薄い場合
などには、黒色に着色し、審美性が要求される分野に用
いることができず、コア層が完全にシース層の中にあ
り、かつ、シース層の厚みが充分でないとその用途が極
めて限定されるという問題を有している。また審美性以
外の観点からもコア層がシース層で覆われていない場合
には、使用中に導電性物質が脱落して、機能が低下する
などのトラブルの原因となっている。

【０００５】一方、シース層による被覆構造でも、以下
のような問題を有している。すなわち、繊維断面の芯部
間の導電性は良好で問題はないが、シース層は繊維形成
性の良好なポリマーで形成されているため、電気的には
絶縁体となっており、表面の電気抵抗値が高く、導電性
不良となっている点である。したがって、このように芯
部に導電性物質を含有する芯鞘型複合繊維であっても、
これを使用した布帛の静電気による不快感（着用衣服の
身体へのまつわりつき、脱衣時の放電音、空気中のほこ
り付着等）の問題があった。

【０００６】さらにかかる芯鞘型複合繊維の問題を解決
するため、特開昭６０―１１０９２０号公報に記載され
ているように芯成分を偏心させ、鞘成分の厚さを３μｍ
以下とすることも提案されているが、かかる複合繊維は
電気抵抗値も思ったように低くできない上、芯鞘界面剥
離が生じ、発塵しやすくなる等の問題を有していた。

【０００７】これらの問題点を解決するため特開平１―
１８３５２０号公報には導電性物質を含有する芯成分の
断面形状が２以上の鋭突部を有する芯鞘型複合繊維が提
案されており、この方法によれば繊維表面の電気抵抗値
を低くすることが可能であり、導電性の優れた導電性繊
維を得ることができる。ただし、芯成分であるカーボン
ブラックの構造粘性、あるいは導管部へのカーボンブラ
ック成分堆積等の為に、生産中に芯成分の流動性が変化
するなどして芯形状が変動するため、該導電性繊維を用
いた製品の品質が安定しないという問題や、鋭突部の先
端が丸みを帯びている鋭突性が不足し放電加工性が悪い
という問題を有していた。

【０００８】さらに、特開平３―５１３０７号公報には
芯の突出部の形状を安定して形成させる溶融紡糸方法に
関する記載があるが、この方法によって得られた導電性
繊維は芯の形状は安定しているものの、表面の電気抵抗
値が高く、充分な導電性を与えるものではなかった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
現状に鑑みて行われたもので、導電性カーボンブラック
を含有する芯成分と、該芯成分を被覆する繊維形状性ポ
リマーからなる鞘成分とにより構成される新規な芯鞘型
構造で導電性能の安定した導電性繊維を提供するもので
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するもので、次の構成よりなる。

【００１１】すなわち、本発明は導電性カーボンブラッ
クを含有する芯成分と、該芯成分を、被覆する繊維形成
性ポリマーからなる鞘成分とから構成され、且つ放電処
理されて繊維表面の電気抵抗値が１０¹¹Ω／ｃｍ未満で
あり、かつ、該表面の電気抵抗値と断面間の内部電気抵
抗値との比が１０³ 以下である芯鞘型複合繊維におい
て、該芯成分は、３〜１６個の先細り尖鋭端を有し、且
つ、任意の隣り合う尖鋭端は凹状曲線で結ばれた異型断
面形状であって、該尖鋭端と該鞘成分の外周部とにより
形成される鞘成分最小厚さＶｉの少くとも１つが５μｍ
以下であることを特徴とする導電性繊維である。

【００１２】以下、本発明について詳細に説明する。

【００１３】本発明繊維の芯成分は導電性カーボンブラ
ックを含有するものであるが、該導電性カーボンブラッ
クは公知の物が使用でき、例えば、アセチレンブラッ
ク、オイルファーネスブラック、サーマルブラック、チ
ャネルブラック、ケッチェンブラック等が示され、これ
らは通常微粉末としてマトリックスポリマーに分散して
用いることができる。

【００１４】次に芯成分を取り囲む鞘成分は繊維形成性
のポリマーにより構成される。該繊維形成性ポリマーと
しては、例えばポリエステル、ナイロン―６、ナイロン
―６，６、ポリプロピレン等が挙げられるが、特に良好
な風合いや、加工工程の取り扱いが優れていること、耐
薬品性も良好であることからポリエステル、とりわけポ
リエチレンテレフタレートが好ましい。

【００１５】本発明の導電性繊維の断面図の例を図１、
従来の導電性繊維の断面図を図２及び図３に示す。ここ
で１は、鞘成分、２は芯成分である。

【００１６】本発明では、上記物質からなる導電性繊維
は、繊維断面における芯成分の形状が放電加工を容易に
する３〜１６個の先細り尖鋭端部分と該尖鋭端部分と連
結した中央部分とから構成される異型断面形状であるこ
とが重要である。先細り尖鋭端部分は放電加工の際の電
極として作用するためなるべく鋭い先端部を有すること
が必要であり、その個数は３〜１６個が必要で、より好
ましくは４〜８個である。先細り尖鋭端部分が２個以下
では放電処理の効率が落ちるため充分な導電性を付与で
きず、一方１７個以上の先細り尖鋭端部分を与えること
は芯形状形成の上から非常に困難であり、実質上１６個
以下で充分な効果を発揮することが可能である。又なる
べく鋭い先端部を形成するために、隣り合う先細り尖鋭
端が凹状曲線で結ばれている形状が必要である。このよ
うにすることにより放電処理が効率よく又均質に行うこ
とができその結果繊維の長さ方向に安定した導電性を付
与することが可能になる。更に図１に示した先細り尖鋭
端と鞘成分外周との最小厚さＶｉの少なくとも一つが５
μｍ以下であることも重要な要素のひとつである。Ｖｉ
のすべてが５μｍより大きい場合には放電処理の際の印
加電圧を極端に大きくしなければならず、そのため鞘成
分が損傷し繊維強度が低下し、放電処理中に断糸するな
どの問題が生じるため好ましくない。

【００１７】さらには鞘成分最小厚さＶｉが０であるよ
うな先細り尖鋭端部分を有する場合には、鞘成分が芯成
分を被覆していない部分の割合が鞘成分全外周の５％以
下であることが必要である。仮に鞘成分が芯成分を被覆
していない部分の割合が鞘成分全外周の５％を越える
と、芯と鞘が剥離したり、導電性カーボンブラック成分
が脱落して導電性能が低下して、汚染の原因となる等の
問題が生じる。

【００１８】本発明では上記繊維形成性ポリマーで鞘成
分が構成された複合繊維は、導電性カーボンブラックを
含有する芯成分がたとえ導電性を有していても、表面電
気抵抗値が高く導電性不良となる結果、依然として帯電
しやすいものである。

【００１９】本発明の繊維は、後述するような放電処理
を施して得られるが、その結果、繊維表面の電気抵抗値
が１０¹¹Ω／ｃｍオーダー以下であり、かつ、繊維断面
間の内部電気抵抗値（Ω／ｃｍで測定）と表面電気抵抗
値（Ω／ｃｍ）との比が１０ ³ 以下であり、さらにその
導電性能が繊維の長さ方向で安定していることが肝要で
ある。

【００２０】通常、繊維形成性ポリマーからなる繊維の
表面抵抗値は、例えば１０¹³Ω／ｃｍオーダーというよ
うに非常に高く、仮に断面間内部抵抗値が１０⁷ Ω／ｃ
ｍオーダーと低くても、表面の電気抵抗値と断面間の内
部電気抵抗値との比はこの場合１０⁶ 程度と大であり、
繊維の表面にはほとんど導電性の効果が発現しない。

【００２１】それに対して本発明の繊維は、繊維形成性
ポリマーから構成されていても前記のようにその表面の
電気抵抗値は１０¹¹Ω／ｃｍオーダー以下と低く、その
導電性能は繊維の長さ方向に安定したものとなってい
る。

【００２２】ここに電気抵抗値（Ω／ｃｍ）は次のよう
にして測定する。

【００２３】（イ）断面間内部電気抵抗値 繊維軸方向の長さが２．０ｃｍとなるよう両端を横断面
方向にカットした繊維の該両断面にＡｇドウタイト（銀
粒子含有の導電性樹脂塗料、藤倉工業製）を付着させた
試料を電気絶縁性ポリエチレンテレフタレートフイルム
上で、温湿度２０℃×３０％ＲＨの条件のもとに１ｋＶ
の直流電圧を該Ａｇドウタイト付着面を使って印加して
両断面間に流れる電流値を求め、オームの法則により電
気抵抗値Ω／ｃｍを算出する。

【００２４】（ロ）表面電気抵抗値 繊維軸方向の長さ約２．０ｃｍにカットされた繊維の両
端付近の表面（繊維側面）に前記のＡｇドウタイトを付
着させたものを試料として、該試料を電気絶縁性ポリエ
チレンテレフタレートフイルム上で、温湿度２０℃×３
０％ＲＨの条件のもとに１ｋＶの直流電圧を該Ａｇドウ
タイト間に印加してＡｇドウタイト間に流れる電流値を
求め、かつ、Ａｇドウタイト間の距離を測定して、オー
ムの法則により電気抵抗値Ω／ｃｍを算出する。

【００２５】本発明の繊維は、放電処理を施すことによ
って表面電気抵抗値を低下させ、表面電気抵抗値と断面
間の内部電気抵抗値との比を小さくし、導電性を付与す
るものであるが、放電処理法としては、前記の構成から
なる芯鞘型複合繊維を高電圧電極に接触させて高電圧を
印加する通電法、放電形状の異なるコロナ放電、花火放
電、グロー放電、アーク放電等の高電圧放電処理法によ
り処理することができる。印加電圧としては、１ｋＶを
越える高電圧であって、１００ｋＶまでの範囲のものが
使用でき、好ましくは２〜５０ｋＶの範囲のものが好適
に例示される。電極の極性はプラスでもマイナスでも
（直流）、または交流であっても良い。電極間の距離は
０〜１０ｃｍの範囲のものが使用でき、放電形態と処理
速度、目標とする導電性により任意に決めることができ
る。また、導電性カーボンブラックを含有する芯成分を
一方の極とし他方の極を別に設けて、該両極に高電圧を
印加し、この高電圧電極下で放電処理することが最適に
例示され、そのために本発明のように芯形状は放電処理
の施しやすい先細り尖鋭端部分を有することが必要とな
る。もっとも、別々に設けた二つの極に高電圧を印加し
て放電処理する方法であっても本発明の効果が損なわれ
るわけではない。

【００２６】また、このような放電処理は糸の状態で
も、織編物等の布帛、不織布の状態でも行うことができ
る。さらに糸の場合、延伸糸に施しても未延伸糸に施し
ても良い。かかる放電処理によって、表面電気抵抗値を
１０¹¹Ω／ｃｍオーダー以下とすることができるばかり
でなく、表面電気抵抗値と断面間電気抵抗値との比を１
０³ 以下とすることができ、好ましくは、この比を１０
² 以下、特に厳しい条件で使用する場合は１０以下とす
ることもできる。

【００２７】次に本発明の芯成分形状を得るための口金
設計につき概説する。従来の方法、例えば特開平１―１
８３５２０号公報に記載されているような図２に示す芯
成分形状を与える一般的な口金は図４のような構成から
なる。この場合、芯成分吐出孔は通常丸穴であるためそ
の面積は小さく、生産中にカーボンブラックが堆積し、
吐出孔面積が減少、閉塞するなどして、芯成分形状が変
化するという問題が発生し、生産効率の低いものであっ
た。一方、芯成分吐出孔面積を大きくするべく最終目標
である芯成分形状に類似の芯成分吐出孔の形状を採用し
ても、カーボンブラックを含む芯成分の高粘性のため芯
成分形状は丸味を帯びた尖鋭端を有するものしか得られ
ないという問題があった。

【００２８】また、特開平３―５１３０７号公報に記載
されている方法では、最終目標である芯成分形状（図３
に示す）に類似の芯成分吐出孔の形状を採用し、かつ芯
の突出部間に鞘成分をより多く供給するような工夫がな
されているが、基本的に芯成分に対して全ての方向から
鞘成分が供給される方式であり、種々の検討の結果、こ
の方式では芯成分の形状は安定するものの本発明で必要
としているような鋭い尖鋭端部分の形成は不可能である
ことが判明した。

【００２９】そこで本発明者らは図５に示すように最終
目標である芯成分形状に類似の芯成分吐出孔の形状を採
用し、かつ尖鋭端部分を形成する芯成分の突出部間から
のみ鞘成分を供給することで初めて所期の鋭い尖鋭端を
有する芯成分形状を形成し得ることに到達したのであ
る。

【００３０】

【効果】本発明の繊維は、繊維形成性ポリマーの電気抵
抗値を高電圧放電処理により低下させることで、表面電
気抵抗値と断面間の内部電気抵抗値との比が１０³ 以
下、表面電気抵抗値が１０¹¹Ω／ｃｍ未満となり、優れ
た導電性能を発揮するものであり、かつ本発明では、こ
の放電処理を効率よく均一に行うべく、芯成分の断面形
状が３〜１６個の先細り尖鋭端部分を有しており、その
尖鋭端部分が避雷針的な役割を果たすことで放電処理の
効率が上がり、表面電気抵抗値を容易に低下させること
ができる。さらには芯成分が該尖鋭端部分と連結した中
央部分を有するために繊維の長さの方向の電荷の移動が
スムーズに行われ断面間内部電気抵抗値も充分満足する
値が得られるものである。

【００３１】さらに、上記のように芯成分吐出孔面積が
従来に比して大きいため経時でのカーボンブラック成分
堆積の影響は小さく、生産中に芯成分の形状が変化する
ようなことが起こりにくいことや、尖鋭端部分を形成す
る芯成分の突出部間からのみ鞘成分を供給することで鋭
い尖鋭端を有する芯成分形状を形成できること等の特徴
から品質の安定した導電性繊維を容易に製造することが
できるものである。

【００３２】

【実施例】以下、実施例によって本発明をさら具体的に
説明するが、本発明の適用範囲がこれに限定されるもの
ではない。

【００３３】なお、芯非被覆率Ｘｉは鞘成分が芯成分を
被覆していない部分の割合を鞘成分全外周長に対する百
分率で表した。また、導電繊維の電気抵抗値の長さ方向
でのばらつきは、電気抵抗値を１ｍおきに１０点測定し
てその最大値と最小値との差で表した。

【００３４】［実施例１］導電性物質として導電性カー
ボンブラック３０重量部と、ポリエステル７０重量部と
からなる導電性樹脂を芯成分とし、ポリエチレンテレフ
タレートを鞘成分とし、通常の複合紡糸装置を用いて溶
融紡糸し、図１（ロ）に示すような断面形状を有する芯
鞘型複合繊維とした後、３．１倍に延伸して２５デニー
ル、単糸数５のマルチフィラメントを得た。この芯鞘型
複合繊維を放電処理し、導電性繊維を得た。

【００３５】［実施例２〜４］実施例１においてＶｉも
しくはＸｉを表１のように変更した以外は実施例１と同
様にして導電性繊維を得た。結果は表１にまとめて示
す。

【００３６】［比較例１〜２］実施例１において芯形状
のみを表１に示すように変更した以外は実施例１と同様
にして導電性繊維を得た。結果は表１にまとめて示す。

【００３７】［比較例３］実施例１において、Ｖｉが表
１に示す値になるように変更した以外は、実施例１と同
様にして導電性繊維を得た。結果は表１にまとめて示
す。

【００３８】

【表１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の導電性芯鞘型複合繊維の断面形状の例
を示す図である。

【図２】従来例（特開平１―１８３５２０号公報）の導
電性芯鞘型複合繊維の断面形状を示す図である。

【図３】他の従来例（特開平３―５１３０７号公報）の
導電性芯鞘型複合繊維の断面形状を示す図である。

【図４】従来例の導電性芯鞘型複合繊維（図２）を得る
ための口金構造の一例である。 （イ）は吐出孔の縦断面図 （ロ）は芯成分吐出孔の底面図 （ハ）は鞘成分流入部の上面図

【図５】本発明の芯成分形状を得るための口金構造の一
例である。 （イ）は吐出孔の縦断面図 （ロ）は芯成分吐出孔の底面図 （ハ）は鞘成分流入部の上面図

【符号の説明】

１：鞘成分 ２：芯成分 ３，３′：芯成分導入孔 ４，４′：芯成分吐出孔 ５，５′：鞘成分流入部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｄ０６Ｍ 10/00 Ｆ

Claims (2)

【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芯成
   分と、該芯成分を、被覆する繊維形成性ポリマーからな
   る鞘成分とから構成され、且つ放電処理されて繊維表面
   の電気抵抗値が１０¹¹Ω／ｃｍ未満であり、かつ、該表
   面の電気抵抗値と断面間の内部電気抵抗値との比が１０
   ³ 以下である芯鞘型複合繊維において、該芯成分は、３
   〜１６個の先細り尖鋭端を有し、且つ、任意の隣り合う
   尖鋭端は凹状曲線で結ばれた異型断面形状であって、該
   尖鋭端と該鞘成分の外周部とにより形成される鞘成分最
   小厚さＶｉの少くとも１つが５μｍ以下であることを特
   徴とする導電性繊維。
2. 【請求項２】 鞘成分最小厚さＶｉが０である尖鋭端を
   有し、鞘成分が芯成分を被覆していない部分の割合が鞘
   成分の全外周の５％以下である請求項１記載の導電性繊
   維。