JPH10280245A - 導電性繊維の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 芯成分に導電性物質を含有する導電性芯鞘型
複合繊維であって、その導電性能が繊維の長さ方向に均
一な導電性繊維を安定して製造できる方法を提供する。 【解決手段】 芯成分に導電性物質を含有し、該芯成分
断面形状が２以上の鋭突部を有する異型断面であり、か
つ少なくとも一つの鋭突部での最小厚さが５．０μｍ以
下である芯鞘型複合繊維を、放電加工電極との接触長が
０．１〜５．０ｍｍとなるように接触させながら放電加
工処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、芯成分に導電性物
質を含有する芯鞘型構造の導電性繊維の製造方法に関す
る。さらに詳しくは、繊維の長さ方向に導電性能が均一
な優れた品質を有する芯鞘型構造の導電性繊維を安定に
製造することができる方法に関する。

【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
う欠点があり、そのため、導電性を付与するための多く
の研究がなされてきた。

【０００３】例えば導電性物質の粉末を熱可塑性樹脂中
に分散させて芯成分とし、繊維形成性ポリマーを鞘成分
として芯鞘型複合繊維とする方法があるが、この場合、
繊維横断面の芯部間の導電性は良好で問題はないが、鞘
成分は繊維形成性に優れているが導電性には劣ったポリ
マーで形成されているため、表面の電気抵抗値が高く、
実質導電性不良となる問題がある。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）は依然として残っていた。

【０００４】この問題点を解決するために、特開昭６２
−５３４１６号公報には導電性物質を芯成分に含有する
芯鞘型複合繊維を高電圧電極間で放電加工する方法が提
案されている。しかしこの方法では、最近の高性能を要
求される導電性繊維として使用するには品質の安定性が
不十分である。

【０００５】また特開昭６３−２１９６２４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を放電加工する方法が提
案されている。確かにこの方法によれば、繊維表面の電
気抵抗を低くでき、且つ導電性能のバラツキも小さくで
きるものの、まだ高性能を要求される分野では品質の安
定性の面で不十分であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、この様な現
状に鑑みて行われたもので、その目的は、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
マーからなる鞘成分とで構成された芯鞘型複合繊維を高
電圧電極間で放電加工するに際し、長さ方向の導電性能
が均一な繊維を安定性に製造することができる方法を提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために次の構成を採用するものである。すなわ
ち、本発明は、「導電性物質を含有する芯成分と、該芯
成分を完全に被覆する繊維形成性ポリマーからなる鞘成
分とにより構成され、繊維軸と直交する断面における芯
成分の形状が２以上の鋭突部を有する異型断面形状であ
り、且つ該鋭突部と鞘成分外周とにより形成される鞘成
分最小厚さＶ_i のうち少なくとも１つが５．０μｍ以下
である芯鞘型複合繊維を高電圧電極間で放電加工処理す
る導電性繊維の製造方法において、該複合繊維を高電圧
電極に接触させて放電加工処理すると共に、該接触長を
０．１〜５．０ｍｍとすることを特徴とする導電性繊維
の製造方法。」である。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明において放電加工処理を施
す繊維は、導電性物質を含有する芯成分と、該芯成分を
完全に被覆する繊維形成性ポリマーからなる鞘成分とに
より構成される芯鞘型複合繊維である。ここで芯成分に
含有させる導電性物質としては、導電性カーボンブラッ
ク、導電性金属化合物等の公知のものが使用できる。カ
ーボンブラックの種類としては、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例示される。他方
導電性金属化合物としては、導電性金属酸化物を主たる
対象とし、特に白色性に優れた酸化第二錫および酸化亜
鉛が好ましい。ここでいう酸化第二錫には、少量のアン
チモン化合物を含む酸化第二錫、酸化チタン粒子の表面
に少量のアンチモン化合物を含む酸化第二錫をコーティ
ングして得られる導電性金属複合体も含まれる。また酸
化亜鉛には少量の酸化アルミニウム、酸化リチウム、酸
化インジウム等を溶解した導電性酸化亜鉛も含まれる。
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。

【０００９】上記のマトリックスポリマーとしては、例
えばポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド等が挙
げられるが、後述の鞘成分として使用されるポリマーと
の接着性、分散される導電性物質との親和性、取扱い性
などの観点から、最適なものを適宜選択すればよい。

【００１０】次に芯成分を完全に取り囲む鞘成分は、繊
維形成性ポリマーであれば特に限定されず任意のものが
使用でき、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。なかで
も、良好な風合いが得られること、加工工程の取扱い性
に優れていること、耐薬品性も良好であることなどから
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。

【００１１】かかる成分からなる芯鞘型複合繊維は、繊
維横断面における該芯成分の形状が２以上、好ましくは
２〜８の鋭突部を有する異型断面形状であることが重要
である。なおここでいう鋭突部を有する断面形状とは、
凸状ないしは突起状の凸部を有する断面形状をいい、主
なものとしては図１（イ）〜（ニ）に示すものを例示す
ることができる。鋭突部が２未満の場合には、後述する
放電加工処理の安定性が低下して長さ方向の導電性能が
不均一となるので好ましくない。

【００１２】また、図１（ロ）に例示したように、鋭突
部と鞘成分外周との最小厚さＶ_i の少なくとも一つが
５．０μｍ以下である必要がある。Ｖ_i のすべてが５μ
ｍを越える場合には、放電加工処理が不十分となって導
電性能が低下しやすくなるという問題がある。なお、最
小厚さＶ_i はあまりに薄くなりすぎて、いずれか１つが
０．５μｍ未満になると、芯成分が鞘成分により完全に
被覆することが困難となり、芯と鞘とが剥離したり、導
電性成分が脱落して導電性能が低下したり汚染の原因に
なる等の問題を生じやすくなるので、すべてのＶ_i は
０．５μｍ以上であることが望ましい。

【００１３】本発明の製造方法においては、上記の形状
を有する芯鞘型複合繊維は、このままでは表面電気抵抗
値が高く導電性能は不十分で依然として帯電しやすいた
め、後述するような方法で放電加工処理するところに特
徴が有り、その結果として、繊維表面の電気抵抗値が１
０¹⁰Ω／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１０³ 以下であり、さらにその導
電性能が繊維の長さ方向に均一で安定している導電性繊
維が得られる。

【００１４】通常の導電性芯鞘型複合繊維は、繊維形成
性ポリマーからなる鞘部は電気抵抗が大きいため表面電
気抵抗値が、例えば１０¹³Ω／ｃｍオーダーというよう
に非常に高く、仮に繊維端面間の内部電気抵抗値が10⁷
Ω／ｃｍオーダーと低くても、表面の電気抵抗値と端面
間の内部電気抵抗値との比は１０⁶ 程度と極めて大き
く、繊維の表面にはほとんど導電性が発現しないという
問題がある。

【００１５】これに対して本発明の方法による導電性繊
維は、鞘成分が非導電性の繊維形成性ポリマーから構成
されていてもその表面抵抗値は１０¹⁰Ω／ｃｍオーダー
以下と低くなっており、しかも後述する特殊な放電処理
が施されているので、その導電性能が繊維の長さ方向で
安定したものとなっている。

【００１６】ここに電気抵抗値（Ω／ｃｍ）は次のよう
にして測定する。 （イ）繊維端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ィルム
上で、温度２０℃相対湿度３０％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。

【００１７】（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ィルム上で、温度２０℃相対湿
度３０％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
ムの法則により表面電気抵抗値Ω／ｃｍを算出する。

【００１８】本発明の放電加工方法としては、上記のよ
うにして得られた芯鞘型複合繊維を、高電圧電極に接触
させて高電圧を印加する通電法を採用する。高電圧放電
加工方法としては、この他に放電形状の異なるコロナ放
電、火花放電、グロー放電、アーク放電等があるが、こ
れらはいずれも放電加工電極と繊維とが接触していない
ため、十分な放電加工効果を得るためには非常な高電圧
を必要とし、コストがかさむ上に電圧印加時のショック
で繊維が断糸しやすい等の工程上のトラブルが多発する
しやすいので好ましくない。

【００１９】放電加工処理の印加電圧としては、１ｋＶ
を越える高電圧であって、１００ｋＶまでの範囲が適当
で、好ましくは２〜５０ｋＶの範囲である。電極の極性
はプラスでもマイナスでも（直流）、又は交流であって
もよい。電極間の距離は０〜１００ｃｍの範囲が適当
で、繊維が放電加工電極と接触していれば、放電形態と
処理速度並びに目標とする導電性能により、該電極間距
離は適宜設定することができる。また、導電性物質を含
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、この高電圧電極間で放電処理
する方法が最適なものとして例示されるが、この方法に
限るものではなく、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よい。

【００２０】かかる放電処理によって、表面電気抵抗値
を１０¹⁰Ω／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
１０³ 以下、好ましくは１０² 以下、特に厳しい条件で
使用する場合には１０以下とすることができる。

【００２１】本発明の放電加工処理においては、さらに
繊維と放電加工電極との接触長を０．１〜５．０ｍｍに
することが肝要である。該接触長が０．１ｍｍ未満の場
合には、放電加工処理を均一に行うことが困難になっ
て、繊維の長さ方向における導電性能の均一性が低下す
るので好ましくない。一方５．０ｍｍを越える場合に
は、高電圧が印加される距離が長くなりすぎて、放電加
工処理のショックで断糸しやすくなるので好ましくな
い。

【００２２】繊維を接触させる放電加工電極の形態は、
接触長が前記範囲内にあれば特に限定されるものではな
いが、接触面が曲率半径０．１〜５０ｍｍ、好ましくは
１〜２０ｍｍの範囲にある曲面である場合、長さ方向に
おける導電性能の安定性がさらに向上するので特に好ま
しい。放電加工電極の曲率半径が０．１ｍｍ未満になる
と、前記の接触長を得るためには放電加工電極に接する
前後の繊維が作る角度θ（図２）を小さくすることが必
要となり、その結果、繊維に大きな張力を負荷させるこ
ととなって断糸しやすくなる。一方５０ｍｍを越える
と、θが１８０度に近くなるため、わずかな繊維の揺れ
などに起因して接触長が変動しやすくなり、その結果長
さ方向における導電性能の不均一を誘発することとな
る。

【００２３】放電加工電極の形状は、上記の要求を満た
す範囲内であれば任意であり、真円、楕円、角型などい
ずれでもよく、例えば繊維と接触する部分のみを曲面に
加工したような形状であっても構わない。また電極の材
質も、放電加工処理ができるものであれば任意で、金
属、導電性セラミックスなどいずれをも使用できる。

【００２４】

【実施例】以下、実施例によって本発明をさらに具体的
に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。なお、導電性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。また断糸率は、放電加工
処理時の断糸回数を１０⁸ ｍ処理時の断糸回数に換算し
て表した。

【００２５】［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組成物を芯成分とし、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本のマルチフィラメントを得た。こ
の芯鞘型複合繊維を、半径が７ｍｍ、断面が真円の放電
加工電極を用い、繊維の接触長を１ｍｍとして、３００
ｍ／分の速度で放電加工処理を行った。得られた導電性
繊維の電気抵抗値の平均値および長さ方向でのばらつ
き、並びに放電加工時の断糸率を表１に示す。

【００２６】［実施例２〜５、比較例１〜３］実施例１
において，放電処理時の放電加工電極の曲率半径、繊維
との接触長およびＶｉを表１に記載のように変更する以
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。

【００２７】［実施例６］酸化チタン粒子の表面に導電
性酸化第二錫をコーティングした導電性粉体２４０重量
部と、ポリエチレン７５重量部をニーダーに仕込み、１
８０℃で３０分間混練した後、流動パラフィン１８重量
部、親油化剤としてステアリン酸４重量部を加えてさら
に５時間混練した。得られた導電性樹脂組成物を芯成分
とし、ポリエチレンテレフタレートを鞘成分とする芯鞘
型複合繊維（芯／鞘重量比＝１／６）を紡糸し、これを
４倍に延伸して３０デニール単糸数３本のマルチフィラ
ンメントを得た。この芯鞘型複合繊維を、半径が７ｍ
ｍ、断面が真円の放電加工電極を用い、繊維の接触長を
１ｍｍとして、３００ｍ／分の速度で放電加工処理を行
った。得られた導電性繊維の電気抵抗値の平均値および
長さ方向でのばらつき、並びに放電加工時の断糸率を表
１に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【発明の効果】以上に説明した本発明の導電性繊維の製
造方法によれば、繊維表面の電気抵抗値および断面間の
電気抵抗値が共に低く、かつその導電性能の繊維長さ方
向における均一性に優れた導電性繊維を安定して製造す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における導電性芯鞘型複合繊維の断面形
状の一例を示す図である。

【図２】放電加工電極と芯鞘型複合繊維とが接触する部
分を示す概念図である。

【符号の説明】

１ 放電加工電極 ２ 芯鞘型複合繊維 Ｌ 接触長 θ 放電加工電極に接触する前後の繊維が作る角度 Ｖ_i 鋭突部と鞘成分外周部とにより形成される鞘成分
最小厚さ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性物質を含有する芯成分と、該芯成
   分を完全に被覆する繊維形成性ポリマーからなる鞘成分
   とにより構成され、繊維軸と直交する断面における芯成
   分の形状が２以上の鋭突部を有する異型断面形状であ
   り、且つ該鋭突部と鞘成分外周とにより形成される鞘成
   分最小厚さＶ_i のうち少なくとも１つが５．０μｍ以下
   である芯鞘型複合繊維を高電圧電極間で放電加工処理す
   る導電性繊維の製造方法において、該複合繊維を高電圧
   電極に接触させて放電加工処理すると共に、該接触長を
   ０．１〜５．０ｍｍとすることを特徴とする導電性繊維
   の製造方法。
2. 【請求項２】 高電圧電極と繊維との接触面が曲率半径
   ０．１〜５０ｍｍの曲面である請求項１記載の導電性繊
   維の製造方法。