JPH101851A - 制電性短繊維集合体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い制電性能を有する制電性短繊維集合体お
よび所望の摩擦帯電圧を得るための短繊維集合体中の導
電性短繊維の単繊維繊度、導電性短繊維の混率を予想で
きる制電性短繊維集合体製造方法を提供する。 【解決手段】 印加電圧１００Ｖにおける導電率が１０
^-4Ｓ／ｃｍ以上である導電性短繊維と他の短繊維がＤ／
Ｗ≦３を満足する範囲の混率よりなる、摩擦帯電圧が３
０００Ｖ以下である制電性短繊維集合体、および、Ｄ／
Ｗをかえて短繊維集合体を製造し、摩擦帯電圧を測定
し、その測定値を最小二乗法により特定式にあてはめ、
得られた特定式より、所望の摩擦帯電圧を得る導電性短
繊維の単繊維繊度、導電性短繊維の混率を決める制電性
短繊維集合体の製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、優れた制電性を有
し、衣料・インテリア用途および資材用途として用いる
ことのできる、短繊維集合体（紡績糸、短繊維と長繊維
との複合糸、不織布、織物、編物）に関し、さらに所望
の摩擦帯電圧を得る短繊維集合体中の導電性短繊維の単
繊維繊度、導電性短繊維の混率を決める制電性短繊維集
合体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】制電性を付与した繊維集合体は静電気を
除去する目的で工業用および家庭用に広く使用されてお
り、静電気爆発の回避、電子部品の故障防止、衣服のま
とわりつき防止、冬場の低湿度期に顕著な衣類、マッ
ト、カーペットなどの摩擦帯電に起因するスパーク発生
の回避などのためには必要不可欠な材料となっている。

【０００３】繊維集合体に制電性を付与する方法として
は、原料となる繊維あるいは繊維集合体に帯電防止剤を
塗布する方法または原料繊維を製造する際に帯電防止剤
を紡糸原液に添加し紡糸する方法が一般的に行われてい
るが、これらの方法では初期には優れた制電性を示すも
のの繰り返し漂白、洗濯等により著しく制電性が低下す
るのが通例であった。

【０００４】このような状況下で最近、制電性繊維より
導電率の高い導電性繊維が注目されている。導電性繊維
は繊維表面に導電材料を後加工により複合化する方法、
繊維基質自身に導電材料を使用する方法、導電材料を繊
維内部に練り込む方法などにより生産され、各分野で使
用されてきた。

【０００５】例えば、後加工技術としてはカーボンブラ
ックまたは金属（化合物）などの導電性微粒子を繊維基
質表面に埋め込む方法、銅化合物などの金属化合物を含
浸した後に化学処理することにより硫化銅、沃化銅など
の導電性金属化合物を繊維内部または表層に析出させる
方法などが知られている。

【０００６】繊維基質自身に導電材料を使用する方法と
しては、金属繊維を用いる方法、炭素繊維を用いる方法
などが知られている。導電材料を繊維内部に練り込む方
法としては、カーボンブラックまたは金属（化合物）な
どの導電性微粒子をブレンド紡糸または複合紡糸などの
方法により複合化する方法が知られている。

【０００７】従来、導電性繊維の開発・工業化において
は、優れた制電性を発揮するための導電材の種類、添加
量、導電層を繊維表面に露出させるといった構造あるい
は、制電性発現の本質に関わる単繊維に必要な臨界導電
率などについての検討は種々行われているが、導電性短
繊維の混率と制電性の発現については、ほとんど定性的
にしか触れられていなかった。

【０００８】一般に、導電性繊維は長繊維として用いら
れることが多く、交織したりあるいは他の長繊維と交絡
し混繊糸として使用し、導電性短繊維を他の短繊維に混
合して制電性短繊維集合体にすることはほとんど皆無で
あった。しかし、近年セーター、ジャージあるいはタイ
ツなど紡績糸よりなる短繊維集合体に高い制電性能の付
与が望まれている。

【０００９】導電性短繊維を他の短繊維と混合して制電
性を有する短繊維集合体を得ようとする場合(例えば、
特開昭５３−８６８５６号公報、特開昭５２−１０７３
５０号公報に開示)、長繊維の導電性繊維を使用する場
合とは制電性の発現挙動が全く異なり、新規な技術が必
要であった。

【００１０】例えば、長繊維の導電性繊維を使用した織
物では、１ｃｍ前後の間隔で導電性繊維を打ち込むこと
により優れた制電性能を発揮する。この場合の混率は約
０．０１〜０．１重量％となるが、短繊維では通常この
程度の混率で満足する制電性能が得られない。このよう
に、導電性短繊維を用いて必要に応じた制電性能を発現
する短繊維集合体を得る技術はこれまで大変未熟であっ
た。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高い
制電性を有する制電性短繊維集合体（紡績糸、短繊維と
長繊維との複合糸、不織布、織物、編物）および所望の
摩擦帯電圧を得るための短繊維集合体中の導電性短繊維
の単繊維繊度、導電性短繊維の混率を予想できる制電性
短繊維集合体の製造方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく、制電性能発現メカニズムを鋭意解析した
結果、本発明に至った。

【００１３】すなわち、本発明は、印加電圧１００Ｖに
おける導電率が１０^-4Ｓ／ｃｍ以上である導電性短繊維
と他の短繊維が下記式（１）を満足する範囲の混率より
なる、摩擦帯電圧が３０００Ｖ以下である制電性短繊維
集合体を第１の要旨とし、

【００１４】Ｄ／Ｗ≦３ （１） Ｄ：導電性短繊維の単繊維繊度（デニール） Ｗ：導電性短繊維の混率（重量％）

【００１５】導電性短繊維と他の短繊維とを混合して短
繊維集合体を製造する方法において、Ｄ／Ｗをかえて複
数の短繊維集合体を製造し、その摩擦帯電圧を測定し、
その測定値を最小二乗法により下記式（３）または
（４）にあてはめ、得られた下記式（３）または（４）
より、所望の摩擦帯電圧を得る導電性短繊維の単繊維繊
度、導電性短繊維の混率を決める制電性短繊維集合体の
製造方法を第２の要旨とする。

【００１６】

【数３】

【００１７】

【数４】

【００１８】Ｄ：導電性短繊維の単繊維繊度（デニー
ル） Ｗ：導電性短繊維の混率（重量％） Ａ，Ｂ，Ｃ：定数

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の短繊維集合体としては、
紡績糸、短繊維と長繊維との複合糸、不織布、織物、編
物等が挙げられる。

【００２０】本発明において導電性短繊維と共に短繊維
集合体を構成する繊維としては、ポリエステル繊維、ポ
リプロピレン繊維、アクリル繊維、レーヨン繊維、羊
毛、ナイロン繊維等の短繊維集合体の形成が可能な繊維
であれば特に限定されない。

【００２１】本発明では、制電性短繊維集合体を構成す
る導電性短繊維の導電率が印加電圧１００Ｖにおいて１
０^-4Ｓ／ｃｍ以上である必要がある。印加電圧１００Ｖ
の時の繊維の導電率が１０^-4Ｓ／ｃｍ未満になると短繊
維集合体とした後における制電性能発現が困難となる。

【００２２】本発明では、Ｄ／Ｗ≦３（Ｄ：導電性短繊
維のデニール、Ｗ：導電性短繊維の混率（重量％））で
ある必要がある。Ｄ／Ｗ≦１とすることにより従来の混
率より小さな混率で十分低い摩擦帯電圧を有する短繊維
集合体が得られるのでさらに好ましい。Ｄ／Ｗの値が３
を超えると短繊維集合体とした後の制電性能の発現が困
難となる。

【００２３】本発明では、導電性微粒子の導電層に占め
る割合が１５〜７０体積.％の範囲にあることが必要で
あり、更に好ましくは２０〜６０体積％である。導電性
微粒子の導電層に占める割合が１５体積％未満になる
と、導電性の発現に繊維間のムラの発生する割合が急激
に上昇する。逆に、この割合が７０体積％を超えると紡
糸性が急激に悪化するなどの理由で、同様に導電性の発
現に繊維間のムラの発生する割合が上昇する。

【００２４】本発明において使用される導電性短繊維中
の導電材としては導電性を有する微粒子が好ましい。こ
のような導電性微粒子としては、鉄、銅、アルミニウ
ム、鉛、スズ、金、銀、ニッケルなどに代表される金属
類およびそれらの酸化物、硫化物、カルボニル塩、ファ
ーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルブラッ
ク、アセチレンブラックに代表されるカーボンブラック
系導電材、またＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）、Ａ
ＴＯ（アンチモン・スズ酸化物）、酸化亜鉛などの導電
性金属酸化物及びこれらを硫酸バリウム、酸化チタン、
チタン酸カリ、アルミニウムの担体微粒子にコーティン
グしたセラミックス系導電材等が挙げられる。より具体
的には、白色系のＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）、
ＡＴＯ（アンチモン・スズ酸化物）、酸化亜鉛などの導
電性金属酸化を酸化チタンの担体微粒子にコーティング
した粒状導電性セラミックスが好ましい。

【００２５】本発明の導電性短繊維の基質としては、ポ
リエステル、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン
等に代表される熱溶融性ポリマー、レーヨン、ポリウレ
タンアクリロニトリルなどに代表される溶剤可溶性ポリ
マーなどを用いることができる。紡糸法としては、溶融
紡糸または溶液紡糸法が挙げられる。

【００２６】本発明の導電性短繊維を複合繊維とする場
合には、層状複合紡糸、サイドバイサイド複合紡糸及び
芯鞘複合繊維等が好ましい例として挙げられる。これら
の中で最も好ましいのは、芯鞘複合繊維である。その
際、導電材は芯部に存在するのが好ましい。

【００２７】導電材が粒子状導電性セラミックスであ
り、これが鞘部に存在すると、紡糸工程および紡績工程
などの加工工程の工程通過性が著しく悪化すると同時
に、衣料用途等に使用した場合、着用感が悪いなどの欠
点がある。導電材を導電性微粒子とし芯鞘複合繊維の芯
部に入れた場合には、導電性の発現の点から芯／鞘体積
比率は５／９５〜６０／４０好ましくは１０／９０〜５
０／５０が特に好ましい。６０／４０を越えると、芯鞘
構造が崩れ目的とする繊維が得られなくなる傾向にあ
る。

【００２８】芯鞘複合繊維において、芯部に使用するポ
リマーは特に限定されないが、一般に、ポリエステル、
ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン等に代表され
る熱溶融性ポリマー、ポリアクリロニトリル、レーヨ
ン、ポリウレタンなどに代表される溶剤可溶性ポリマー
などを用いることができる。また、さらに場合によって
は、紡糸性向上、導電性向上などの目的で、他のポリマ
ー、化合物、添加物などを使用しても良い。

【００２９】また、風合い、外観、発色性等に優れ、衣
料分野で最も制電性の要求度の高いセーター用途等に対
応できるので、繊維基質としてアクリロニトリル系ポリ
マーを用いることが特に好ましい。

【００３０】本発明で導電性短繊維の繊維基質としてア
クリロニトリル系ポリマーを用いる場合には、通常のア
クリル繊維を構成するポリマーであれば特に限定されな
いが、モノマー構成としてアクリロニトリルを５０重量
％以上含有することが望ましい。ポリマーの中のアクリ
ロニトリル含有率が５０重量％未満であると、原糸が本
来のアクリル繊維としての特性を失い、本発明の目的に
不適合となる。

【００３１】上記のアクリロニトリルの共重合成分とし
ては、通常のアクリル繊維を構成する共重合モノマーで
あれば特に限定されないが、例えば、以下のモノマーが
挙げられる。

【００３２】すなわち、アクリル酸メチル、アクリル酸
エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ｎ−ブチ
ル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸２−ヒ
ドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピルなどに
代表されるアクリル酸エステル類、メタクリル酸メチ
ル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソプロピル、
メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メ
タクリル酸ｔ−ブチル、ｎ−ヘキシル、メタクリル酸シ
クロヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸２
−ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピ
ル、メタクリル酸ジエチルアミノエチルなどに代表され
るメタクリル酸エステル類、アクリル酸、メタクリル
酸、マレイン酸、イタコン酸、アクリルアミド、Ｎ−メ
チロールアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、
スチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、塩化ビニル、
塩化ビニリデン、臭化ビニル、臭化ビニリデン、フッ化
ビニル、フッ化ビニリデンなどの不飽和モノマーであ
る。さらに、染色性改良などの目的でｐ−スルホフェニ
ルメタリルエーテル、メタリルスルホン酸、アリルスル
ホン酸、スチレンスルホン酸、２−アクリルアミド−２
−メチルプロパンスルホン酸、およびこれらのアルカリ
金属塩などを共重合しても良い。

【００３３】アクリロニトリル系ポリマーの分子量は特
に限定されないが、分子量１０万以上かつ１００万以下
が望ましい。分子量１０万未満では、紡糸性が低下する
と同時に原糸の糸質も悪化する傾向にある。分子量が１
００万を越えると紡糸原液の最適粘度を与えるポリマー
濃度が低くなり、生産性が低下する傾向にある。

【００３４】アクリロニトリル系ポリマーの溶媒として
は、アクリロニトリル系ポリマーを溶解する溶媒であれ
ば特に限定されないが、このような溶媒として、例え
ば、硝酸（水溶液）、塩化亜鉛水溶液、ロダン塩水溶
液、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジ
メチルスルホキシド、エチレンカーボネート、γ−ブチ
ロラクトン及びアセトン等が挙げられる。

【００３５】導電性短繊維の基質としてアクリロニトリ
ル系ポリマーを用いる場合の紡糸法としては特に限定さ
れず、溶融紡糸、溶液紡糸法等の一般的な紡糸法が挙げ
られる。より具体的には、アクリロニトリル系ポリマ−
の紡糸法として湿式紡糸法、乾湿式紡糸法、乾式紡糸法
などが挙げられる。

【００３６】上述のようにＤ／Ｗを所定の値以下とする
ことにより短繊維集合体に対し、制電性能を付与できる
理由、言い換えれば導電性短繊維の単繊維繊度を小さく
することが導電性短繊維の短繊維集合体中の混率を増や
すことと等価である理由は現在のところ定かではないが
本発明者らは以下のように考えている。

【００３７】一般的に導電性短繊維集合体における制電
性のメカニズムは、コロナ放電による電荷の中和である
と考えられている（静電気ハンドブック第一版Ｐ８１５
静電気学会編オーム社発行による）。導電性繊維混綿紡
績糸では、コロナ放電は帯電した通常繊維の電界が導電
性短繊維に集中し、局部的に高い電界が生じこの部分が
絶縁破壊して起こる。つまり、導電性短繊維と帯電した
通常繊維とを電極とした放電であると考えることができ
る。

【００３８】本発明者らは次の２つのモデルを想定して
導電性短繊維の単繊維繊度と混率により摩擦帯電圧の定
式化を検討した。

【００３９】モデル１は、コロナ放電は帯電した通常繊
維と導電性短繊維の間に電位差により生じ、その電位差
は他の導電性短繊維間との静電容量により定まり、コロ
ナ放電可能距離はコロナ放電が開始する電位を生じる臨
界値における距離であり導電性短繊維間の半分の距離と
する。

【００４０】モデル２は、モデル１同様に電位差は他の
導電性短繊維間との静電容量により定まるが、コロナ放
電可能距離はコロナ定住の条件（ｄＥｍ／ｄＲ）Ｒ₂＝
ｒ＜０からはずれた時点の距離とした。

【００４１】以下に、２つのモデルの定式化について順
に説明する。モデル１においては、コロナ放電を左右す
る因子として次の二つをあげた。一つは摩擦によって生
じた静電界を導電性短繊維に効率よく集中させことであ
り、他の一つは帯電した通常繊維と導電性短繊維の間に
電位差をもたせるため導電性短繊維を接地あるいは接地
体との静電容量を大きくする事である。（静電気ハンド
ブック第一版Ｐ８３２静電気学会編オーム社発行によ
る）。

【００４２】電界集中は導電率が１０^-6Ｓ／ｃｍ以上で
ある導電性短繊維を使用すれば十分であると考えられる
ため、１０^-6Ｓ／ｃｍ以上であれば、コロナ放電を左右
する因子から除外することができる。

【００４３】一方、接地あるいは接地体との静電容量の
増大に関しては、衣料の場合他の衣類の上に着用するこ
とが多く、接地体である人体に直接接触することはまれ
であり、実質的に導電性短繊維を接地させることは不可
能である。そのため、混綿された導電性短繊維は絶縁状
態の導体であると考えられ、帯電した通常繊維の誘導電
圧により導電性短繊維は、帯電した通常繊維に近い電圧
となる。つまり、帯電した通常繊維と導電性短繊維との
間の電圧差が小さいものとなる。そこで、帯電した通常
繊維と導電性短繊維との間に電圧差をもたせるには、導
電性短繊維と接地体との静電容量を大きくする必要があ
る。コロナ放電を左右する最も重要な因子は導電性短繊
維と接地体との静電容量であるとした。

【００４４】図１に示すように、帯電体、絶縁状態にあ
る導体及び接地体がある場合、帯電体の帯電圧をＶ₁、
帯電体と絶縁状態にある導体の相互静電容量をＣ₁₂、絶
縁状態にある導体の対地静電容量をＣ₂とすれば、絶縁
状態にある導体の帯電圧をＶ_２は、次式（５）で表され
る。

【００４５】 Ｖ_２＝Ｃ₁₂×Ｖ₁／（Ｃ₁₂＋Ｃ₂） （５）

【００４６】この式より、帯電した通常繊維と導電性短
繊維の間の電圧差（Ｖ₁−Ｖ₂）は、絶縁状態にある導体
の対地静電容量（Ｃ₂）に比例すると考えられる（静電
気ハンドブック第一版Ｐ７８２静電気学会編オーム社発
行による）。

【００４７】ここで、実際の紡績糸を図２に示すような
導電性短繊維が１辺がｄの各格子の中心に位置し周りを
帯電した通常繊維で充填されているモデルで扱い、導電
性短繊維同士の相互静電容量すなわち導電性短繊維同士
間の距離と摩擦帯電圧との定式化を試みた。

【００４８】図２に示すようなモデルを図１にあてはめ
ると、帯電体は帯電した通常繊維、絶縁状態にある導体
が導電性短繊維となる。接地体は、通常は大地とする
が、この場合導電性短繊維のまわりに存在する他の導電
性短繊維との相互作用の方がはるかに大きいので、他の
導電性短繊維と想定した。

【００４９】帯電した通常繊維と絶縁状態にある導電性
短繊維の相互静電容量（Ｃ₁₂）は、導電性短繊維の周り
を帯電した通常繊維で取り囲まれていると仮定すると次
式により表せる（静電気ハンドブック第一版Ｐ１７０静
電気学会編オーム社発行による）。

【００５０】

【数５】

【００５１】Ｒ：導電性短繊維と帯電した通常繊維との
距離（ｍ） ｒ：導電性短繊維の半径（ｍ） ε：帯電した通常繊維の誘電率（Ｆ／ｍ）

【００５２】しかし、帯電した通常繊維と絶縁状態にあ
る導電性短繊維の相互静電容量（Ｃ₁₂）は、上記式から
わかるように導電性短繊維の混率に無関係で常に一定な
ので定数：Ｆとした。

【００５３】Ｃ₁₂＝Ｆ （７）

【００５４】次に、導電性短繊維間の静電容量（Ｃ₂）
は、導電性短繊維の周りに存在する他の導電性短繊維と
の静電容量の和として次式により表せる。

【００５５】

【数６】

【００５６】ｄ：導電性短繊維と他の導電性短繊維との
距離（ｃｍ） ε：帯電した通常繊維の誘電率（Ｆ／ｍ）

【００５７】導電性短繊維間の静電容量（Ｃ₂）は、上
記式（８）からわかるように導電性短繊維間の距離の関
数であり、また通常の紡績糸の場合、番手が２２メート
ル番手、混率が３重量％とすると紡績糸の断面あたりに
含まれる導電性短繊維の数は５本前後となることより、
近似して次式（９）により表した。

【００５８】

【数７】

【００５９】Ｇ：定数

【００６０】上記式（５）、（７）、（９）より導電性
短繊維の電圧（Ｖ₂）は、次式（１０）により表すこと
ができ、

【００６１】

【数８】 さらに、上記式を変形して帯電し、通常繊維と導電性短
繊維の間に電圧差（Ｖ₁−Ｖ₂）は、

【００６２】

【数９】

【００６３】となる。また、この場合のコロナ放電は、
導電性短繊維と帯電した繊維とをそれぞれ電極とし放電
が起こると考えられる。ここで、導電性短繊維の周りを
帯電した繊維で充填されているととすると、コロナ放電
を同軸円筒電極のモデルで扱うことができる。その場合
コロナ放電の開始電界強度は、次式（１２）により表せ
る（静電気ハンドブック第一版Ｐ２２２静電気学会編オ
ーム社発行による）。

【００６４】

【数１０】

【００６５】Ｅｍ：コロナ放電開始電界強度（Ｖ／ｍ） Ｖ：導電性短繊維と帯電した繊維との電位差（Ｖ） Ｒ：導電性短繊維と帯電した繊維間の距離（ｍ）

【００６６】ここで、Ｖ：導電性短繊維と帯電した繊維
との電位差（Ｖ）は式（１１）により表され、ｒは導電
性短繊維の半径とした。また、導電性短繊維と帯電した
繊維間の距離（Ｒ）つまりコロナ放電可能距離は、通常
の同軸円筒電極のモデルとは異なり周り帯電した繊維で
充填されているので明確な距離は設定できないが、摩擦
帯電圧の示す値をコロナ放電が開始する電位を生じる臨
界値すなわち摩擦帯電圧まで電荷を蓄積可能であり、そ
れ以上になるとコロナ放電を生じるとすると、その臨界
値における距離が導電性短繊維と帯電した繊維間の距離
に対応し、便宜上導電性短繊維間の半分の距離つまりｄ
／２とすることができる。

【００６７】したがって次式（１３）により短繊維集合
体中のコロナ放電開始条件を示すことができる。

【００６８】

【数１１】

【００６９】したがって、式（１１）、（１３）より、
摩擦帯電圧（Ｖ₁）は次式（１４）により表すことがで
きる。

【００７０】

【数１２】

【００７１】ここにおいて格子モデルにおいて格子の一
辺ｄは、導電性短繊維間の距離であり、導電性短繊維の
本数に関係する。そこで、ｄを導電性短繊維の単繊維繊
度及び混率により次式により表した。

【００７２】

【数１３】

【００７３】Ｄ：導電性短繊維の単繊維繊度（デニー
ル） Ｗ：導電性短繊維の混率（重量％）ｋ：定数 式（１４）、（１５）より、摩擦帯電圧（Ｖ₁）とデニ
ール及び混率の関係は次式（１６）により表すことがで
きる。

【００７４】

【数１４】

【００７５】この式において定数部分を

【００７６】

【数１５】

【００７７】と置き、

【００７８】

【数１６】

【００７９】が得られる。導電性短繊維の半径として１
×１０^-6〜１×１０^-5（ｍ）を代入すると、一般的な紡
績糸の場合には定数ｋは１．０×１０^-4となり、ｌｎ
（ｋ／ｒ）は２．３〜４．６となる。したがってＡ：
Ｂ：Ｃ＝１：１．３ａ：ａ２−０．７ａ｛ａ：２．３≦
ａ≦４．６｝となる。

【００８０】この式の定数Ａ、Ｂ、Ｃを上記関係に従い
数値を代入すると、実際のデータによく一致することが
分かった。これは、この式により必要に応じた制電性能
を有する紡績糸が得られることを意味する。

【００８１】モデル２では、モデル１と同様にコロナ放
電を左右する最も重要な因子は導電性短繊維と接地体と
の静電容量であると想定したが、式（１２）のコロナ放
電可能距離をコロナ定在の条件（ｄＥｍ／ｄＲ）Ｒ₂＝
ｒ＜０からはずれた時点の距離と想定した。この場合Ｒ
₂／ｒ≒２．７となりコロナ放電が停止する導電性短繊
維と帯電した通常繊維間のコロナ放電可能距離(ｍ)は
２．７×rとなる。それにより次式（１７）でコロナ放
電開始電界強度を表すことができる。（静電気ハンドブ
ック第一版Ｐ２２２静電気学会編オーム社発行によ
る）。

【００８２】

【数１７】

【００８３】したがって、式（１１）、（１７）より、
摩擦帯電圧（Ｖ₁）は次式（１８）により表すことがで
きる。

【００８４】

【数１８】

【００８５】さらに式（１３、１６）より、摩擦帯電圧
（Ｖ１）はデニール及び混率の関係は次式（１９）によ
り表すことができる。

【００８６】

【数１９】

【００８７】この式において定数部分を

【００８８】

【数２０】

【００８９】と置き、

【００９０】

【数２１】

【００９１】が得られる。この式の定数Ａ’、Ｂ’を上
記関係に従い数値を代入すると、実際のデータによく一
致することを分かり、この式により必要に応じた制電性
能を有する短繊維集合体が得られることが分かる。

【００９２】以上より、導電性短繊維と他の短繊維とを
混合して短繊維集合体を製造する方法において、Ｄ／Ｗ
をかえて短繊維集合体を製造し、摩擦帯電圧を測定し、
その測定値を最小二乗法により式（３）または（４）に
フィッティングし、得られた式（３）または（４）よ
り、その導電性短繊維を用いた場合、所望の摩擦帯電圧
を得る導電性短繊維の単繊維繊度（デニール）、導電性
短繊維の混率（重量％）を決めることができるのであ
る。

【００９３】

【実施例】以下の実施例により本発明をさらに具体的に
説明する。繊維の導電率は以下の方法により評価した。

【００９４】（導電率の測定）繊維束より単繊維を取り
出し、これを正確に１ｃｍ離して銀ペースト（藤倉化成
株式会社製ドータイト）により金属端子に接着した。２
０℃、相対湿度４０ＲＨ％において、この端子間に１０
０Ｖの直流電圧を印加し、端子間の抵抗値Ｒ（Ω）を超
絶縁計（ＳＭ−８２１０東亜電波株式会社製）により測
定した。導電率σ（Ｓ／ｃｍ）は次式によって求めた。

【００９５】 σ＝１／（１．１１×１０^-6×Ｒ×（Ｄ／ρ））

【００９６】ここで、Ｄは導電性短繊維の単繊維繊度
（デニール）、ρは導電性短繊維の比重である。

【００９７】（摩擦帯電圧の測定）導電性短繊維を紡績
糸して目付３００ｇの編地（１０ｃｍ×２０ｃｍ）を編
成した後、ＪＩＳ−Ｌ−１０９４−１９８０Ｂ法に準拠
し、以下のようにして摩擦帯電圧を測定した。

【００９８】編地１００部に対して精練液（スコアロー
ル濃度１グラム／リットルの水溶液）５０００部に浸
し、７０℃で２０分間油剤脱落処理を行い、引き続き編
地１００部に対して、染色液［ＢＬＵＥ−ＫＧＬＨ（保
土ケ谷化学社製染料）０．５部、酢酸２部、酢酸ソーダ
０．５部］５０００部に浸して、３０分間要して１００
℃まで昇温し、１００℃で６０分間加熱した後、編地を
取り出し風乾して後、制電性能測定用試料とした。

【００９９】得られた試料を、１３０℃、６０分で絶乾
処理した後、シリカゲル封入デシケーター中で降温して
後、恒温恒湿雰囲気下（温度２０℃、相対湿度４０％）
で２４時間以上の調湿した。京大化研式ロータリースタ
ーティックテスター（興亜商会社製）で摩擦帯電圧測定
した。

【０１００】ロータリースターティックテスター使用条
件 ドラム回転数：４００ｒｐｍ 摩擦時間 ：６０秒 摩擦布 ：綿

【０１０１】（実施例１〜１１、比較例１）アクリロニ
トリル９３．５重量％、アクリル酸メチル６．０重量
％、メタリルスルホン酸ソーダ０．５重量％からなるア
クリル系重合体（分子量１６万）をジメチルホルムアミ
ドに溶解し、重合体濃度が３０重量％の紡糸原液（Ｈ）
を得た。

【０１０２】さらに粒径０．２〜０．３μｍ、粉体導電
率２〜５Ｓ／ｃｍ、比重４．６の粒状導電性酸化チタン
（石原産業株式会社製ＥＴ−５００Ｗ）９０部を紡糸原
液（Ｈ）と同じ組成の紡糸原液１００重量部に分散し、
導電性微粒子の芯部に占める割合が４３体積％になるよ
うに紡糸原液（Ｉ）を調製した。芯部を形成する紡糸原
液として（Ｉ）を鞘部を形成する紡糸原液として（Ｈ）
を用いた。

【０１０３】紡糸原液を別々に１３０℃に加熱した後、
孔数４００、孔径０．２ｍｍφの芯鞘紡糸口金を用いて
２３０℃の不活性ガス中に吐出した。未延伸糸の芯部／
鞘部の体積比が３０／７０であり、延伸洗浄後の繊度が
２、３及び５デニールになるように紡糸原液の吐出量を
種々変更した。得られた未延伸糸を引き続き、１００℃
の熱水中で３．７５倍に延伸し、さらに９５℃の熱水中
で洗浄した。得られた繊維束は無緊張状態下に相対湿度
４０％、温度１５０℃で乾燥、緩和処理し、２０％収縮
させ導電性短繊維（Ｊ）として得た。

【０１０４】得られた導電性短繊維（Ｊ）の繊度はそれ
ぞれ０．８、２、３及び５デニールであった。この導電
性短繊維（Ｊ）を５１ｍｍにカットした後、通常のアク
リル繊維２ｄ×５１ｍｍとの混率を種々変更して１／５
２メートル番手の紡績糸を形成し、１８ゲージ２本取り
にて平編み地を編成して制電性能を評価した。その結果
を表1に示した

【０１０５】

【表１】

【０１０６】

【発明の効果】本発明により得られる制電性短繊維集合
体は、高い制電性能を有しており、また、本発明の制電
性短繊維集合体の製造方法によれば、従来困難であった
制電性短繊維集合体の製造のための設計が容易にでき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】帯電状態にある制電性短繊維集合体のモデル図
である。

【図２】本発明の制電性短繊維集合体中の導電性短繊維
の配置を示したモデル図である。

【図３】実施例各条件における短繊維集合体（編地）の
摩擦帯電圧を繊度／混率に対してプロットしたグラフ及
び理論曲線を示したグラフである。

【図４】実施例各条件における短繊維集合体（編地）の
摩擦帯電圧を繊度／混率に対してプロットしたグラフ及
び理論曲線を示したグラフである。

【符号の説明】

１ 通常の繊維（帯電体） ２ 導電性短繊維（絶縁状態にある導体） ３ 人体（接地体）

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｄ０３Ｄ 15/00 １０１ Ｄ０３Ｄ 15/00 １０１

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 印加電圧１００Ｖにおける導電率が１０
   ^-4Ｓ／ｃｍ以上である導電性短繊維と他の短繊維が下記
   式（１）を満足する範囲の混率よりなる、摩擦帯電圧が
   ３０００Ｖ以下である制電性短繊維集合体。 Ｄ／Ｗ≦３ （１） Ｄ：導電性繊維の単繊維繊度（デニール） Ｗ：導電性短繊維の混率（重量％）
2. 【請求項２】 印加電圧１００Ｖにおける導電率が１０
   ^-4Ｓ／ｃｍ以上である導電性短繊維と他の短繊維が下記
   式（２）を満足する範囲の混合率よりなる、摩擦帯電圧
   が２５００Ｖ以下である制電性短繊維集合体。 Ｄ／Ｗ≦１ （２） Ｄ：導電性短繊維の単繊維繊度（デニール） Ｗ：導電性短繊維の混率（重量％）
3. 【請求項３】 導電性短繊維と他の短繊維とを混合して
   短繊維集合体を製造する方法において、Ｄ／Ｗをかえて
   複数の短繊維集合体を製造し、その摩擦帯電圧を測定
   し、その測定値を最小二乗法により下記式（３）または
   （４）にあてはめ、得られた下記式（３）または（４）
   より、所望の摩擦帯電圧を得る導電性短繊維の単繊維繊
   度、導電性短繊維の混率を決める制電性短繊維集合体の
   製造方法。 【数１】 【数２】 Ｄ：導電性短繊維の単繊維繊度（デニール） Ｗ：導電性短繊維の混率（重量％） Ａ，Ｂ，Ｃ：定数