JPS5812374B2 - ポリアミドケイデンドウセイフクゴウセンイ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は導電性を有するポリアミド系の複合繊維に関す
る。

導電性のカーボンブラックを繊維中に均一に分散させる
試みが米国特許第３７０６１９５号明細書等において知
られているが、かかる方法においては導電性を高めるた
めにカーボンブラックの含有率を増加させると延伸可紡
性が悪化すると同時に強度等の繊維物性の低下も著しく
、十分な繊維性能を有する繊維の製造はできない。

一般にカーボンブラックを重合体中に高濃度に添加して
いくと得られる組成物は可撓性の低下、機械部性の低下
、溶融粘度の増大といった傾向を示す。

一方導電性のカーボンブラックを樹脂マトリックス中に
分散させると該組成物の導電性はその添加量に従い増加
するが、その体積固有抵抗値は樹脂マトリックスにより
大きく異る。

例えばカーボンブラックとの相溶性の良好なポリオレフ
インについては１５重量％程度の添加量において、ある
程度の導電性組成物が得られるのに反し、相溶分散性が
不良であるポリアミドの場合には、同程度のものを得る
には２０数重量％程度の添加量が必要となる。

したがってポリアミド系の導電性繊維を、一方の成分に
ポリアミドおよび他方の成分に多量のカーボンブラック
を含み溶融粘度が大きいポリアミドを樹脂マトリックス
とする導電性組成物を用いて複合紡糸により得ようとし
ても、両成分の溶融粘度が極端に異なるため高度な導電
性を示す繊維を得ることはできない。

一方ポリオレフインを樹脂マトリックスとして用いるな
らばより少量のカーボンブラックを含有させても良好な
導電性組成物が得られるものの、単にポリオレフインと
ポリアミドを複合成分に使用する場合には、繊維複合境
界面の接着性が保てず、繊維形成後の剥離が問題となる
。

本発明者らは、このような導電性のカーボンブラックを
使用したポリアミド系導電性複合繊維につき鋭意検討を
重ねた結果本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、一方の成分にポリアミドを使用し、
他方の成分に少なくとも１０重量％のカーボンブラック
および少なくとも０．０５重量％の不飽和カルボン酸で
変性されたポリオレフインを含む導電性組成物を使用し
てなるポリアミド系導電性複合繊維にある。

本発明を更に詳細に説明する。

本発明で使用する一方の成分のポリアミドとしては、４
−ナイロン、６−ナイロン、６６−ナイロン、１２−ナ
イロン、芳香族ポリアミド等の繊維形成能のあるポリア
ミド系合成重合体である。

また他方の成分に使用する導電性組成物は、必須成分と
して少なくとも１０重量％以上のカーボンブラックおよ
び少なくとも０．０５重量％の不飽和カルボン酸で変性
されたポリオレフインを含むものであり、他に適量のポ
リアミド、ポリオレフイン、ポリエーテル、ポリエステ
ルあるいはこれ等の共重合体等および安定剤等を含みう
る。

カーボンブラックはその製法からファーネス型アセチレ
ン型、チャネル型等に分類できるが、重合体中に分散さ
せ良好な導電性を有する組成物を得るのに適切なものに
は、ファーネスブラックあるいはアセチレンブラックが
ある。

通常、重合体中にカーボンブラックを分散させるとカー
ボンブラックの添加量を増すにつれ導電性も増加するが
添加量が８％未満では殆んど導電性を示さない。

例えばポリプロピレン中にカーボンブラックを分散させ
ると、１０〜２０％の添加量領域では添加量が増すにつ
れ著しい電気抵抗の低下が見られ、それ以上の領維では
添加量の増大に伴い、電気抵抗は斬減する。

また本発明で使用する不飽和カルボン酸で変性処理され
たポリオレフインは、ポリエチレン、ポリプロピレン、
ポリブテンー１、ポリスチレン、ポリメチルペンテンあ
るいはこれらの共重合体等のポリオレフインに対し、マ
レイン酸、フマール酸、アクリル酸、メタアクリル酸等
の不飽和カルボン酸を導電性組成物全重量に対し０．０
５重量％以上の量を適当な有機過酸化物の存在下に加熱
反応せしめて得られる。

この変性ポリオレフインは導電性カーボンブラックと相
溶性が良好なため少ないカーボンブラック添加量におい
ても高度の導電性を示し、かつカルボン酸の変性効果に
より繊維におけるポリアミドとの複合化界明間の接着力
を強固なものにする。

なおポリオレフインに不飽和カルボン酸を反応させる際
に用いられる過酸化物としては、過酸化ベンゾイル、過
酸化ラウロイル、過酸化ジクミルらどを挙げることがで
きる。

不飽和カルボン酸によるポリオレフィンの変性方法とし
ては、種々の方法が適用可能であるが、ポリオレフイン
粉末に不飽和カルボン酸と有機過酸化物を少量の低沸点
溶媒に溶解してヘンシェルミキサー等適当な混合機によ
り添加しつつ十分混合させた後、窒素雰囲気下押出機中
にフイードし溶融混練して反応させる方法が極めて簡単
に連続して高品質な変性ポリオレフィンが得られ好適で
ある。

なお変性化に使用する不飽和カルボン酸の量としては、
導電性組成物全重量に対し０．０５重量％は接着性を保
つために必要であり、好ましくは０．１〜１．０重量％
の範囲内での変性化が望ましい。

本発明に使用する導電性組成物中の樹脂マトリックス中
の主体をなす変性ポリオレフインは上記の如く準備でき
るが、更に第２成分として適切な樹脂マトリックスを選
び添加まるごとにより、導電性を高め溶融粘度を調整す
ることがポリアミドとの接着性を著しく減じない範囲で
任意にできる。

例えば、適量のポリアミドを第２成分として添加すれば
、導電性、接着性とも良好となる。

本発面は、このような導電性組成物をポリアミドと複合
し繊維化するものである。

複合の形態としては、従来知られている芯さや状、バイ
メタル状、粒状多島状、交互配列状、繊維状多島状等が
使用形態に応じ適当に選択される。

本発明においてはポリアミドを使用することは、導電性
繊維に通常の繊維並に強度を与えることが目的であるの
で導電性組成物とポリアミドとの割合には自ら制約が生
ずる。

好適な導電性繊維を得るには、導電性組成物を２〜７０
％、より望ましくは４〜５０％の範囲で複合するのが適
当である。

導電性組成物はカーボンブラックをかなり高濃度に含有
する為その溶融粘度は大きい。

しかし、本発明におけるポリアミドと変性ポリオレフイ
ン系導電性組成物とは、溶融粘度の温度依存性が犬きる
異るので、極切な防糸温度を設定することにより両成分
の溶融粘度は近づけることが可能であり、安定な複合防
糸が可能である。

このようにして紡糸された未延伸複合繊維は通常の繊維
と同様、延伸することにより特にポリアミド成分が配向
し、繊維として適度の強伸度言有する複合糸が製造でき
る。

しかし、この延伸工程は、ある延伸倍率以上においては
著しく導電性を低下させる方向に働く。

すなわちカーボンブラックを含有する導電性組成物に関
してはその含有率が少ない場合には延伸による配向作用
もみられるが、延伸による繊維の線抵抗の増大は極めて
大きく、カーボンブラックの含存率としては少なくとも
１０重量％は必要であり、また延伸倍率も好ましくは４
．５倍より少ない範囲内に押えることが高度な導電性を
有する繊維を製造するための必要条件となる。

このような導電性複合繊維の線抵抗値は、これらの条件
に加え繊度あるいは導電性組成物とポリアミドの使用比
といった条件によっても左右されるので、繊維の線抵抗
値とカーボンブラックの含有率の間に明確な関係を示す
ことは困難である。

しかし、１０９Ω／ｃｍ・ｆｉｌ（２０ｄ基準）程度の
導電性を有する繊維を製造するにはカーボンブラックの
含有率が１７重量％以上であることが望ましい。

本発明のポリアミド系導電性複合繊維は、その良好な導
電性から例えばカーペットの帯電防止に使用したり、あ
るいは他の繊維編織素材の一成分として使用することに
より、同様な帯電防止効果を持たせたり、特殊用途の導
電線あるいはシールド材料といった分野においても使用
することができる。

また導電性組成物が繊維表面に露出した形態のものにお
いては、連続フィラメントとして使用しても、カットさ
れたステープルファイバーとして使用しても永続的な導
電性は維持される。

以下実施例において本発明を説明するが、導電性繊維の
線抵抗は、適宜な本数のフィラメントを２ｃＩＩＬの距
離を保って導電性接着材で固定し、３■の電圧を加え３
０秒後にホイートストンブリッジでの平衝抵抗を測定し
算出した値である。

実施例 １ 極限粘度〔η〕が１．６８（テトラリン中１３５℃で測
定）のアイソタクチツクポリプロピレン（ｐｐ）粉末２
ｋｇにアクリル酸２０ｇと過酸化ベンゾイル５ｇをアセ
トン２００ｇに溶解して添加し、ヘンシエルミキサーで
充分に混合した後窒素シールを施した３０ｍｍψベント
型スクリュ一式押出機にフイードし２３０℃で７分間滞
在する様な条件下で押出を行ないアクリル酸変性ＰＰの
ペレットを得た。

赤外線吸収スペクトルより定量したアクリル酸の反応量
はＰＰに対し、０．８６重量％でありその〔η〕は１．
５０であった。

また、同様な方法にて無水マレイン酸２０ｇをＰＰ２ｋ
ｇに反応させ〔η〕が１．４８ＰＰに対するマレイン酸
の反応量が０．７４重量％である無水マレイン酸変性Ｐ
Ｐを得た。

これらの変性ＰＰ各１．８ユに対し、ＰＰ粉末０．６ｋ
ｇ％ファーネス型カーボンブラック（Ｃ．Ｂ）０．６ｋ
Ｉｉおよび適量の安定剤を各々に添加し、ヘンシエルミ
キサーで混合した後、スクリュー押出機にて押出し、２
種の変性ＰＰ導電性組成物を得た。

一方、粉末ＰＰ２．４ｋｇおよび〔η〕が２．０７（２
１℃ｍ−クレゾール中測定）である６−ナイロン（６−
Ｎｙ）フレーク２．４ｋｇに対し、Ｃ．ＢＯ． ６ ｋ
ｇおよび適量の安定剤を各々に対し添加し、ヘンシエル
ミキサーで十分混合した後スクリュー押出機で押出し、
比較用の導電性単純混合組成物を得た。

これら４種の導電性組成物をさや成分として用いるのに
対し、芯成分としては〔η〕が２．０７の６−ナイロン
を使用し、これらを円形同心芯さや型複合繊維製造用の
紡糸機を使用し、ノズル温度２８０℃、芯、さやの吐出
比が２：１となるよう調整した上で紡出糸を４ ０ ０
ｍ／ｍｉｎの速度で巻取り、単糸織度６０デニールの
未延伸フィラメントを得た。

得られた未延伸糸を１３０℃に保った加熱板上で３倍に
延伸した。

得られた延伸糸の電気的よび物理的性質を第１表に示し
た。

この結果から、さや成分の導電性組成物の樹脂マトリッ
クスとしてカルボン酸変性樹脂マトリックを使用すると
高度な導電性を有し、芯さや間の接着性が良好である導
電性繊維を紡糸できることが判明した。

なお６−ナイロンとＣ．Ｈの混合組成分をさや成分とし
て紡糸した場合には、単に線抵抗が著しく大きくなるだ
けでなく繊度成もかなり大きくなり、糸切れが生じやす
い状態であった。

これはさや成分の溶融粘度が芯成分の溶融粘度に比較し
著しく大きくなっていることによるためと考えられる。

実施例 ２ 実施例１で作成したと同様の方法で無水マレイン酸変性
ＰＰペレットを１３ｋｇ作成した。

このペレット１．８ｋｇに対し、ＣＢ／ＰＰ−１５／１
０５，３０／９０ ，４５／７５ ，ｓ２．ｓ／６＃．
ｓ ，６０／６０ ，６７．５／５２．５ ，７５／４
５ ，９０／３０の割合で混合した粉末各１．２ｋｇを
添加し、適量の安定剤を添加した後、ヘンシエルミキサ
ーにて均一に混合し、スクリュー押出機に押出し、Ｃ．
Ｂの含有率の異なる８種の導電性組成物のペレットを作
成した。

さや成分としては上記の組成物を用い、芯成分には〔η
〕が２．０７の６−Ｎｙペレットを用い、複合繊維製造
用の紡糸機を使用し、芯成分の重合体を２９０℃、さや
成分の組成物を２８５℃で溶融し、ノズル温度２７５℃
にて、芯さやの吐出量の割合が４：１となるよう調整し
た上で４２０ｍ／ｍｉｌの巻取速度で紡糸し、単糸織度
約５５ｄの未延伸糸を得た。

得られた未延伸糸を１４５℃の熱板、９０℃のピンを通
し、３倍の延伸を行った。

得られた繊維の電気的および物理的性質を第２表に示す
。

この結果から、Ｃ．Ｂの含有率の低い導電性組成物を使
用した際には、十分な導電性を有する繊維は得られず、
延伸糸が適度の導電性を有するためには、Ｃ．Ｂの含有
率が１７％程度以上であることが望ましい。

なお製品１２では、Ｃ．Ｂ濃度が大きいためか、幾分繊
度斑が得られ、紡糸安定性に欠けた。

実施例 ３ 実施例１で準備したと同様の方法により、Ｃ．Ｂ２０％
含存アクリル酸変性導電性組成物を得た。

この組成物を一成分とし、もう一方の成分として６−Ｎ
ｙを選び、複合繊維製造用の紡糸機を使用し、複合の形
態を芯さや状、バイメタル状、粒状多島状となるよう、
ノズルを交換しポリアミド成分、導電性成分の吐出量の
割合が４：１となるよう調整した上で４００ｍ／ｍｉｎ
の速度で巻取り単糸織度６０デニールの未延伸糸を紡糸
した。

得られた未延伸糸を１４５℃の熱板、９０℃のピンを通
し、３倍の延伸を行った。

得られた繊維の電気的および物理的性質を第３表に示す
。

なお、表面に導電性成分が露出していない複合形態をと
るフィラメントの電気抵抗の測定はフィラメントを２ｃ
ｍに切断し、繊維断面に導電性接着材が十分密着するよ
う配慮して行った。

この結果、複合の形態はこの種の導電性繊維に対し、特
に大きな物性間の差をもたらさないことが明らかになっ
た。

実施例 ４ 導電性組成物の樹脂マトリックスとしてＰＰを使用する
かわりに極限粘度０．７４（α−クロロナフタレン中１
２５℃で測定）の低圧法ポリエチレンおよび極限粘度０
．９６（ベンゼン中２５℃で測定）のポリスチレンを用
い、実施例１で作成したと同様の方法で無水マレイン酸
変性ポリエチレンならびに無水マレイン酸変性ポリスチ
レンを各１．８ｋｇ作成した。

これら変性ポリオレフインに対し、各々同種の未変性ポ
リオレフィン０． ６ ｋｇとＣ．Ｂ．０．６ｋ９およ
び適量の安定剤を添加し、ヘンシエルミキサーで混合し
た後スクリュー押出機にて押出し、樹脂マトリックスの
異るＣ．Ｂ含有率２０％の導電性ペレットを得た。

さや成分としては上記の導電性組成物を用い芯成分には
〔η）が２．０７の６−Ｎｙペレットを使用し、複合繊
維製造用の紡糸機を使用し、４００ｍ／ｒｎｔｎの巻取
速度で紡糸し単糸繊度６０ｄの未延伸糸を得た。

なお芯さやの吐出量の割合は４：１となるよう調整した
。

得られた未延伸糸は１４５℃の熱板、９０℃のピンを通
し、３倍の延伸を行った。

得られた繊維の電気的および物理的性質を第４表に示す
。

この結果から、変性ポリオレフインを使用すれば、ポリ
オレフインの種類によらず良好な導電性繊維が得られる
ことが判明した。

実施例 ５ 実施例１で作成したと同様の方法で無水マレイン酸変性
ＰＰペレツト６ｋｇ作成した。

この変性ＰＰと６−ＮｙとＣ．Ｂを６／２／２，４／４
／２，２／６／２の割合で混何し、これに適量の安定剤
を添加した後、ヘンシエルミキサーにて十分均一に混合
し、スクリュー押出機にて押出し、樹脂マトリックスが
無水マレイン酸変性ＰＰと６−Ｎｙの混合系から成る３
種の導電性ペレットを各３ｋ９作成した。

この導電性組成物を使用し、実施例４と同条件で紡糸お
よび延伸を行い３倍延伸糸を得た。

得られた繊維の電気的および物理的性質を第５表に示す
。

この結果から導電性組成物中の樹脂マトリックスとして
、カルボン酸変性ポリオレフイン以外に第２成分として
６−Ｎｙなどを適量添加することにより、より良好な導
電性繊維が得られることが判明した。

実施例 ６ 実施例１で得た製品番号２の未延伸糸を用い１４５℃の
熱板、９０℃のピンを通し、延伸倍率を変化させた数種
の延伸糸を試作した。

これらについて各種物性を測定した結果を第６表に示す
。

また、ここで得た製品番号２３の導電性繊維についてそ
の適宜な本数を９００ｄ／５０ｆのナイロンマルチフィ
ラメントと合撚した。

このフィラメントを用い、ポリプロピレン製のスリット
テープを編織してなる基布に１／１０ゲージ、ステッチ
１５、パイル高１０ｍｍのタフテイングを行ないループ
カーペットを作成した。

このカーペットはＮＢＲラテックスにより通常のバッキ
ング処理を施した後、ゴムローラー摩擦帯電圧試験によ
り制電性の評価を行った。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一方の成分にポリアミドを使用し、他方の成分に少
   なくとも１０重量％のカーボンブラックおよび少なくと
   も０．０５重量％の不飽和カルボン酸で変性されたポリ
   オレフインを含む導電性組成物を使用してなるポリアミ
   ド系導電性複合繊維。