JPS59223309A - 導電性アクリル系合成繊維の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は導電性アクリル系合成繊維の製造方法に関する
◇ 一般に合成繊維は制電性に乏しく特に冬季の低湿度雰囲
気においては静電気発生が著しく衣料、インテリア、寝
装等はもちろん工業用等においてもそ゛の改良が望まれ
各種の提案がなされてきた。これらの欠点を解消する方
法として金属繊維や余聞メッキ繊維または炭素繊維を用
いる方法があり、他の繊維と混用することによシ制電性
の向上が図られているが、これらの繊維は一般にその機
械的性質や光沢、色、染色性等が通常の合成繊維や天然
繊維と相達するため特殊な混紡、紡績方法、染色方法、
加工方法が必要でアリ、用途的にもカーペットなどに限
定されるのが普通である。

上記導電性繊維の欠点を改良する為に合成繊維の一部或
いは全体にカーボンブランク等の導電性物質を混入せし
める方法が提案された。繊維全体に導電性物質を混入さ
せる方法は、導電性物質の使用量が大きくコスト高及び
操業性、生産性の低下及び紡績性、絨編性の低下及び染
色性異常等の欠点が尚多く存在している。

繊維の一部に導電性物質を混入させる方法としては複合
紡糸法、海島状繊維紡糸法、導電層筋状分数紡糸法に大
別できる。

特公昭５２−３１４５０号公報或いは特開昭５１−１．
４５７２３号公報等ではシース・コテ型或いはサイドバ
イサイド型の導電性複合繊維が提案されているが製造の
困難さ、生産性の低さ及びフィブリル化や各成分の剥離
による導電性の低下、染色性の変化及び外観の劣化等を
生じるＯ特公昭５６−３４４７号公報、特開昭５６−６
８１０９号公報、特開昭５６−５８００８号公報等では
よシ複雑な製造法により、上記複合繊維の欠点の改良を
試みているかやはυ製造上の困難さ、生産性の低さは尚
大きく又、性能、品質の向上もわずかしか期待できない
と思われる。

特公昭５５−４１９７１号公報、特公昭５７−２０４０
４号公報、特開昭５４−１１２２１２号公報、特開昭５
５−４５８５６号公報、特開昭５２−１０３５２５号公
報にはカーボンブラック、銀、銅、アルミニウム、鉄な
どの導電性物質を繊維軸方向に連続的に配向、分散する
方法が提案されているが繊維軸方向に連続的に配向分散
させるためにはブロックポリエーテル、ブロックポリエ
ーテルにＡＮ等のビニルモノマーをグラフトした共重合
体などを該導電性物質ノ分・散マトリックスポリマーと
して用いなければならず、工業的に容易でないはかルか
該マトリックスポリマーの耐熱性の低さや強伸度の低さ
が導電繊維の物性、性能まで低下させる。又製造工程、
加工段階での延伸及び製品となってからも引っ張シ、曲
げ等の外力によって導電性の低下が生じやすい。これは
湿式紡糸に於いては導電成分と非導電成分との相溶性の
なさによるにＪＡ達した。

本発明の目的は浸れた導電性を有しかつ優れた加工性、
高いＫＭ品像性能もつ導電性アクリル系合成繊維を提供
するにあ如、他の目的は斯かる繊維を安価にかつ容易に
製造する方法を提供するにある。

本発明はアクリル系重合体溶液と導電性微粒子１０〜７
０重量％とアクリル系重合体と混和性はめるが非相溶性
の弾性重合体９０〜３０重量％とからなる導電性弾性重
合体の溶液とをアクリル系重合体／導電性弾性重合体＝
５［１７５０〜９０／１０　　（重量比）で混合し、紡
糸ドラフト２０倍以下にて乾式紡糸した後、３倍以下の
熱水延伸を行ない水洗、乾燥後湿熱下で収縮させる事を
特徴とする。

アクリル系重合体溶液と導電性弾性歪合体溶液はアクリ
ル系重合体、／　２！４ＶＬ性弾性重合体；５０１５０
〜９０／１０　（重量比）、好ましくは５５／４５〜８
５／１５（重量比）、更に好・ましくは６０／４０〜８
０／２０　　（−ミル）で両溶液を混合する。アクリル
系重合体が９０部を越え導電性弾性重合体が１０部未満
であると導電成分が少なくかつ繊維軸方向への伸びが不
十分であるという点の為に導電性の発現が十分でない。

又アクリル系重合体が５Ｄ部未満で導電性弾性重合体が
５０部を越えると繊維中での導電性弾性重合体成分の分
数形態が異常に大きくなル、又形状の分布も広がＤＭ造
工程中での糸切れ中のトラブル及び紡績、＆編工程での
トラブル等が多発したシ繊維の柴色性元沢が低下する。

本発明に趙用するアクリル系重合体には、アクリロニト
リルを”　０＞Ｋ　ｆｉｔ％υ上含有するアクリロニト
リル系重合体、及びアクリロニトリルを８０重ｉＡ％未
満かつ塩化ビニル塩化ビニリデン臭化ビニル、臭化ビニ
リデン等のハロゲン含有モノマーの少なくとも一８ｆ　
２０〜６ｏ重」％と刀・らなる創を燃アクリル系’！　
８４１’ｌがあげられる。

アクリル系重合体に共本合可能なモノマーとして、例え
ばアクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸
エチル等のアクリル酸エステル又はメタクリル酸アルキ
ルエステル類、アクリルアミド及びメタクリルアミド等
のアミド類、及びそれらのＮ−モノ置換或いはＮ　Ｎ−
ジ置換アミド類、酢酸ビニル、及びスチレンスルホン酸
すどのスルホン酸基含有のモノマー及びそｉらの塩類等
をあげる事が出来る。

Ｉ待にアリルスルホン酸又はメタリルスルホン酸及びそ
れらの垣を、０．３〜５．０重量％、好ましくは０．５
〜五〇重量％共重合せしめることにょシ単に染色性を向
上するに留捷らず無数の微小なヰζイドの発生を抑制す
ることによシ耐熱性の低下を抑えることができる。

又、本発明に適用される弾性重合体は、アクリル系重合
体と混和性は有るが相溶性はないものが必要である。こ
うした弾性重合体としてはポリウレタン系重合体、アク
リロニトリル・ブタジェンゴム、アクリルゴム等である
が、溶剤溶解性、織細形成性及びゴム弾性等物性の点で
、ポリウし／タン系重合体が好ましい。

ポリウレタン系重合体としては、ポリエステル型、ポリ
エーテル型、ポリエステルエーテル型、ポリエステルア
ミド屋およびポリチオエーテル型ポリウレタンの総称で
あシ、詳細にはエチレンクリコール、フロピレンゲリコ
ール、フチレンクリコール、ヘキサメチレングリコール
、１・１ ４−シクロヘキシルグリコール、Ｐ−キシレングリコー
ル、またはビスフェノールＡとアジピン酸、スベー°リ
ン酸、セパチン酸、テレフタル酸、イン７タル酸または
γ−ラクトン等からなるポリエステル、アジピン酸−ジ
ェタノールアミドまたはテレフタール酸−ビス−プロパ
ノ−ルアミドおよび前述のジカルボン酸類とからできる
ポリエステルアミド、ジエチレングリコール、トリエチ
レングリコール、１・４−フ二二しンピスオキシエチル
エーデルまたは２・２′−ジフェニルプロパン−４・４
−ビスオキシエチルエーテル及び前述のジカルボン酸類
とを原料とするポリエステルエーテル、エチレンオキサ
イド、プロピレンオキサイド、デトラヒドロフランから
なるポリエーテル、チオジグリコールなどのポリチオエ
ーテル類など分子量２００〜ｓｏ　ｏ。

の末端水酸基を有する線状重合体を有機ジイソシｙネー
）例、ｔば１・３−７二二レンジーｆンシアネート、１
・４−７エニレンジイソ７アネート、２・４−トリレン
ジイノシアネート、４・４′−シフェニルメタンジイノ
シアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、キシレ
ンジインシアネートまたは１・５−ナフチレンジイソシ
アネートと２価アルコールの鎖延長剤と共に公知の重合
方法で反応せしめたポリウレタン系重合体である。アク
リル系重合体と弾性重合体は混和性は有するが非相溶性
である事が必要である。

混和性を有するとはアクリル系重合体と弾性重合体を混
合する場合（例えは双方の溶液の混合或いは片方の溶液
へ他方の重合体のＵ１！！混合）においてゲル化又は凝
集せず一方の成分が他方の成分中によく分散、混合する
事を示す。又相溶性がないときはアクリル系重合体に弾
性重合体を混合させた場合肉眼による観察はもとよシ顕
微鏡観察（約６００′〜１０００倍）においても混合溶
液が不均質である事によシ判別できる。

導゛亀性弾性重合体は導′屯性粒子１０〜７０重量％及
びアクリル系重合体と混和性はめるが非相溶性の前述し
た弾性重合体９０〜６０重証％とよりなる。導電性粒子
が１０重蓋％未満では導電性の付与が十分でなく又、７
０重蓋％を越えると、操業性、加工性が著しく低下する
ばかｐか導電性も飽和に達し極めて不都合である〇本ジ
′１−ｉ明に適用する導電性粒子はカーボンブランク、
銀、銅、アルミニウム、鉄などの金属、酸化錫、酸化亜
鉛、及び酸化錫又は酸化亜鉛を被包した酸化チタンなど
の粒子が拳げられる。

これらの粒子の粒子径は通常１μＩＩ＋以下、好ましく
ｔよ０７μＩノー以下、特に好ましくは０．５μｍ乃至
０゜０１μ？ｎ程度のものが使用される。

導電性粒子としてのカーボンブラックは粒子径１μ？ｎ
以下のものが好壕しく、その種類は特に制限されず、所
ｍｌアセチレンブラック、オイルファーネスドブラック
、チャンイ・ルブラツク等が４ｔけられる。

銀、銅、アルミニウム、鉄などの金属粒子は通常粒径が
１μ〃１以下、好ましくは０，５μηｌ以下のもので、
比抵抗が１ｕΩ・ｃｍ以下のものが使用される。

導′＋を性酸化亜鉛又は皺化錫の導電性は粉末状での比
抵抗が１０　Ω・（至）程度以下、特に１０２Ω・１程
度以下が好ましく、１０１Ω・ａ、程度以下が最も好ま
しい。実際には１０２Ω・−〜１０−２Ω・箔程度のも
のが得られておシ、本発明の目的に好適に応用すること
が出来る。

酸化亜鉛又は酸化錫の被膜を有する酸化チタンは粒子径
、粉末状での比抵抗が酸化亜鉛、酸化錫と同程度のもの
が使用される。これらの被膜は例えば真空蒸着法、金属
化合物を付着させ焼成して酸化物にする方法、又はそれ
を部分還元する方法によシ形成することができる・カー
ボンブラックを導電性粒子として用いた場合、繊維の色
が黒色になるという欠点は有するが、その比重の小ささ
及びクラスター（微小な連鎖）構造ｔｉするという点で
使用量が少なくてよくカーホンブラックの導電性弾性重
合体中での含有率は好ｔしくは１０〜５０重量％、更に
好ましくけ１５〜４０重量％でりる。カーボンブラック
以外の２４電性粒子は比重が大きい為使用量も刀−ボン
ブラソフの一合よシ大きくな　　　７９コストアツプの
要因となるが繊維の色が黒色でないという大＠なメリツ
トかりる。％に導電性酸化錫、酸化亜鉛及びそれらを表
面コーティングした酸化チタン等では白色の導′肱性繊
維が得られる。アクリル系重合体の溶剤はジメチルホル
ムアミド、ジメチールスルホキシド、ジメチルアセトア
ミド、エブーレＩンン；−ボネート或いはγ−ブチロラ
クトンその他の有機溶剤が使用出来る□弾性重合体の溶
剤は弾性重合体の溶剤を使用出来る。アクリル系重合体
に使用した溶剤と同一のものが、溶剤回収の点で好まし
い。特に好１しくはジメチルホルムアミドを共通溶剤に
用いアクリル系重合体及びポリウレタンを各々溶液重合
を行なう。ジメチルポルムアミドを溶剤として使用した
場合アクリル系重合体溶液のＡ（合体濃度は２０〜５０
重に％、好ましく７は２５〜３５貫：ａＴｈ％であシ、
ポリウレタン溶液の′Ｊｋ合体濃度もアクリル系重合体
よシ小さいか、ＶＪ、　Ｋ同程辰でよい。アクリル系重
合体溶液と弾性重合体溶液はお互いに混和性はおるが非
相溶である４１か必要であり父、等電性微粒子が弾性ｍ
合体溶液中へ残留する事も必要である。

アクリル系重合体溶液と弾性重合体溶液の粘度も操業性
、製品品質導電性能に大きな影響を与える。ここでいう
粘度とは同一重合体濃度、同一１１ご一゛げる結反をｄ
う。亜合体一度２０重景％のジメチルホルムアミド溶液
の５０℃での粘度を通常使用する。

例えばアクリル系重合体溶液の粘度が弾性重合体溶液の
粘度よ〕ずっと小Ｊい場ばは、繊維の紡出時に弾性重合
体の変形が十分おきる事がなく、その部分のｆニールむ
らとなったり父、糸切ｉｚがソロ生じたり、導電性が不
十分であるという結果になる。一方アクリル系重合体溶
躾の粘度が弾性重合体溶液の粘度と同等か大きい場合に
は紡出時において弾性重合体が十分引き沖ばされ、斌維
則方同に訓長い島状成分として形成される。その為、ｆ
ニールひらや操業性の低下という現象は見られず、又４
４Ｌ性も良好である。

アクリル系重合体溶液とｊｌ＋ｉ性重合体重合体溶液の
比は１００７１　　以下が好ましく、更に好ましくは！
／′〜５！／　　でφる・ １ ４電性弾性重合体は導電性憾粒子１ｏ〜７０重社％と弾
性重合体９０〜６０重量％とよシなる。

尋電性毅子と１〜てカーボンブラックを使用する場合は
カーボンブランクを好ましくは１０〜５０重量％、更に
好ましくは１５〜４０重量％と弾性ＩＬｅ本を好捷しく
は２０〜５０重量％、更に好ましくは８５〜６０重量％
とよ）なる。

導電性微粒子の弾性重合体への混入は６細の方法が法用
される。例えば弾性重合体を重合する際に添刀口する方
法とか弾性重合体溶液へ添加する方法等があるが注意す
る事は導電性微粒子が十分に分散する１どけの攪拌力を
与える事及びカーボンブラックの場合ｔより−ボンブラ
ックのクラスターをＬＡ１１ノ１シないような撹拌を行
なう事であシ、導電性微粒子全添加後との尋電性弾性本
合体浴液を或いはアクリル系重合体溶液と等電性弾性亜
合体溶７反【混合した紡糸原液を枦祇、ｒ布、焼結金属
フィルター、金網或いは詞分子多孔質狭にで濾過する挙
が好ましい。ここでのｐ過梢鹿は約１０μ〜５０μの粒
子を除去する位のもので十分である〇 又、導電性粒子の弾性重合体への分散性及び安定性を向
上させるのに各種分散剤の使用も可能である。

アクリル系重合体溶液と導電性弾性重合体溶液との混合
は各ら混合方法を用いる事が出来るが、混合状態を顕微
鏡等で必読しムから行なう方がよい。混合１′ｙ、はア
クリル系重合体浴液中へ顕微５３下ではＩへ已に兄える
尋翫性弾性重合伺；ン賓液〃：多数の小さな球状或い（
ｒよ銃形した球状として浮遊、分散しているが、この分
散の大きさが均一でかつ１０〜１５０μ位が好ましく、
更に好ましくはご）０〜１００μ位かよいＯ 両者を混合して得られた紡糸原板は通りこの乾式紡糸用
の紡糸口輩を用すて紡糸する。紡糸ドープ（・工童合体
一度が隨い為、適鹿σ）粘（Ｉ夏ＩＣなるよう加熱する
必要かあ、す、大体５０〜１００ポイズになるよう加熱
する４エカ＝ｌＩＪ”ｌ：Ｌい。但し紡糸原？ｆ：ｔよ
７ｊｌｉ熱される事によυ着色が生じやすい為に加熱は
なるべく短時間行なう。加熱さ）した空気又は呈累、ヘ
リウム専の不活性気体中に紡出された繊維は紡糸筒中に
て溶媒を蒸発除去する。

加熱温度は１５０℃以上が好ましい。気体の量は含有さ
れる溶媒の爆発範囲をはずすように流す事が必要であシ
通常は爆発下限以下とする。

気体の流通方向は繊維と同一方向とするのが糸ゆれ、デ
ニールむら、膠着等のトラブル防止の点で好ましい。

紡糸ドラフトは２０倍以下、好ましくは３〜１５倍、更
に好ましくは５〜１２倍行なう。紡糸ドラフトが２０倍
を越えると紡糸段階での糸切れが多くなる。紡糸上シの
繊維は熱水中或いは溶剤水溶液中にて６倍以下、好まし
くは１．１〜２倍の延伸を行なう。延伸倍率が３倍を越
えると繊維中の導電層の連続性が切断しやすく導電性の
低下がある。延伸後、好ましくは温水又は熱水中にて水
洗し、油剤付与′後乾燥焼きつぶしを行なう。乾燥焼き
つぶしは十分に行なう必要が６９好ましくは１００〜１
８０℃の熱風及び１００〜１５０℃の熱ローラーを併用
して水分率が１％以下になるまで行なう。乾燥工程にお
いてトルクモーター等により１０％前後の収縮を行なわ
せる事も導電性の向上には好ましい。

乾燥後の繊維は温熱下で収縮を行なわせる。？Ｃの収縮
工程によ）繊維の導電性を飛躍的に向上させる事が出来
る。

収縮は湿熱１００〜１５０℃、好ましくは１１５〜１５
０℃で行なう。収縮処理は連続或いはバッチでも可能で
ある。処理中に重要な事は繊維に大きな張力をかけない
ようにする事である。

大きな張力を発生する収縮処理方法では導電性の改良が
余夛望めない。収縮率は大体５〜３０％位で十分である
が最適の収縮率の値はアクリル系重合体の組成、導電性
弾性重合体の含有率及び製造工８灸件により各々設定す
る。収縮工程を経た繊維は必要ならば油剤付与、クリン
プ付与等を実施され、フィラメント、トウ或いはステー
フルファイバーの形で製品となる。

本発′ｊＡ繊維中にて導電性弾性重合体は多数の島状成
分として、繊維軸方向に細長いが非連続に伸びた構造を
有する。

この繊維断面方向及び繊維軸方向への多数の導電性成分
の存在が除電と、放電という作用をうまく行なっている
。特に細長い非連続の島状として存在する為、多くの先
鋭端を有する事も制電性能を向上させる効果を有Ｌ２て
いるようであるＯ 又、導電性成分として弾性重合体を使用している事も制
を性能を維持するのに不可欠である。

それは繊維が引っ張シ、曲げという日常的な外力、変形
を受ける場合、導電性成分に弾性重合体を使用しない場
合は〈シ返しの外力、変形によシ導電性粒子とそれを含
有する重合体との境にクラックが生じ導電性の著しい低
下が生じるとし１５欠点を有する。

従って本発明に示した重合体の組合せによシ初めて安価
で高性能で、操業性、加工性の良好なかつ外力に対し導
電性の低下のない導′１４Ｌ性アクリル系合成繊維が得
られる。

本発明の導電性アクリル系合成繊維は製造するのに特殊
なポリマーやモノマーを用いる事なく又、９毎殊な機器
や製造工程を必要とせずかつ導電性能や加工性能及び池
の商品性能も十分満足されるものである等、従来にない
優れた点を有してｂる。

特に本発明繊維のもつ特長としては、引張力、曲げ等の
外力に対して導電性の低下がないか或いは極めて小さい
事が上げられ、この為に使用中に導電性の経時変化がな
くいつまでも良好な導電性能を有する事も上げられる◇
更に乾式紡糸独特のソフトでしなやかな風合いを有する
繊維が得られる。

本発質の導電性アクリル系合成繊維の用途としては日常
生活における静電気障害があるカーペット、作業衣、各
種制服等の衣服類及びインテリア製品等はもちろんであ
るが、静電気障害をきらう電子機器類、産業機器類等の
シールド材や産業資材等に大いに有用である◎ 以下実施例を示して本発明を更に詳細に説明してい〈０
繊細の導電性の測定は１０００〜１００００デニールの
繊維束を長さ５〜１５＋１１位に切断し繊維束の両端を
導電接着剤（ＤＯＴＩＴＥ　Ｄ−５，５０藤倉化成＠）
にて固着し、この部分をクリンプで十分よく把持して、
この間に電圧１０口■をかけ電気抵抗値Ｒ（Ω／ＣｊＩ
）を測定する。

繊維の電気比抵抗　（Ω−１）は下式によシ求める。

尚、実施例中に示す部、％は特にことわらな１限９、重
九部重量％を示す。

実施例１ アクリロニトリル：アクリル酸メチル：メタリルスルホ
ン酸ソーダー９５．７５　：　５．ｂＯ：　０．７５（
％）の組成と分子量５７０００を有するアクリル系重合
体をジメチルホルムアミド（以下Ｄ　Ｍ　Ｆと吋−称す
る）中にて溶液重合し残存モノマーを回収、除去後、重
合体濃度６２％のアクリル系重合体溶液を得た。

分子量７５０のポリエチレンアジペート２２５部と、１
・４−ブタンジオール１８部とジフェニルメタンジイソ
シアネート１１３部とをＤＭＦ６５６部中にて重合し、
粘度調節にＤＭＦを添加し最終的に重合体濃度１５％の
ポリ久レタン浴液を得た□ カーボンブラック（アセチレンブラック）１００部をＤ
ＭＦ　１００部に分散させた溶液を調製しポリウレタン
溶液と１＝１０で混合しカーボンブラック添加したポリ
ウレタン溶液を得た。

ポリウレタンとアクリル系重合体が第１表に示した比率
になるよう内溶液をプロペラ屋攪拌機にて混合、攪拌し
、紡糸原液を得た。

紡糸原液は紡糸原液の粘度が７０〜８０ボイズになるよ
うに加熱し、ギアポンプによシ３５αン′ｍｉｎの吐出
速度で孔径０．２０　ｔｕｒｆ’孔数１８ケの紡糸口金
よシ２００℃の窒素中へ紡出する。紡糸筒の下端を出た
繊維は残留溶剤を５〜１０％含有しており　４８８　ｍ
／ｍｉｎにてティクアップローラ、−に巻き取られた。

ティクアップローラーでボビンに巻き取られた繊維はト
ータルデニールが１ｓｏｏｏデニールに湿熱１２５℃で
自由端熱処理した０結果を第６表に示す。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　アクリル系重合体溶液と、導電性微粒子１０
   〜７０重量％とアクリル系重合体と混和性はあるが非相
   溶性の弾性重合体９０〜３０重量％とからなる導電性弾
   性重合体の溶液とをアクリル系重合体／導電性弾性重合
   体＝５０１５０〜９０／１０　（重量比）で混合し、紡
   糸ドラフト２０倍以下にて乾式紡糸した後３倍以下の熱
   水延伸を行ない水洗乾燥後湿熱下で収縮させる事を特徴
   とする導電性アクリル系合成繊維の製造方法。
2. （２）　　アクリル系重合体がアクリロニトリルを８０
   重部製以上含有す特許請求の範囲第１項記載の方法。
3. （３）　　アクリル系重合体がアクリロニトリルを８０
   車量％以下、塩化ビニル及び／又は塩化ビニリデン２０
   〜６０重量％よりなる特許請求の範囲第１項記載の方法
   。
4. （４）　　導電性微粒子がカーボンブランク、金属又は
   金属酸化物である特許請求の範囲第１項記載の方法。
5. （５）　　導電性微粒子゛が酸化錫、酸化亜鉛、及び酸
   化チタンに酸化錫′又は酸化亜鉛を核種したものである
   特許請求の範囲第１項記載の方法。
6. （６）　　弾性重合体がポリウレタンである特許請求の
   範囲第１項記載の方法。
7. （７）　　紡糸ドラフトを５〜１５倍行なう特許請求の
   範８第１項記載の方法。
8. （８）　　収縮を湿熱１００〜１５０℃で行なう特許請
   求の範囲第１項記載の方法。