JPS61113824A - 導電性複合繊維 - 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】 産業上の利用分野 本発明は導電性繊維、特に抽出低分子物が２重量％以下
の白色又は無色の導電性ポリエステル組成物を導電性成
分とする新規な導電性複合繊維に関する。

従来の技術 ポリエステル繊維、特にポリエチレンテレフタレート繊
維は優れた寸法安定性、耐熱性及び耐薬品性を有するた
め繊維素材として衣料用途や工業用途に広（使用されて
いる。しかしながら摩擦により静電気が発生し、これに
よる火花放電、或いは塵埃の付着などの静電気障害は非
常に厄介なものである。かかる静電気障害は、ナイロン
、羊毛等の繊維製品でも発生し、これを解決する有効な
手段として、導電性カーボンブラックを分散したポリマ
ーからなる導電性成分と繊維形成性ポリマーからなる保
護成分とが接合された導電性複合繊維を少量混用する方
法があり、しかも恒久的な制電性を付与できる点で最も
有効なものと注目されており、カーペット、無塵作業服
を中心に応用されている。近年、カーボンブラックを用
いた導電性複合繊維は外観が黒色に着色しており、その
用途を制限される場合が多いため、白色又は無色の導電
性粒子を分散させた繊維の研究も盛んである。

しかしながら、制電性を付与するためには多量に導電性
粒子を分散させる必要があり（例えば導電性金属化合物
の場合、カーボンブラックの２〜３倍程度）、殊にポリ
エチレンテレフタレートに代表される芳香族ポリエステ
ルに於いては製糸加工性の低下及び延伸に伴う導電性の
低下という致命的な欠点を有する。芳香族ポリエステル
は導電性成分のマトリクスポリマーとして挙げられてい
るスポリマーに用い、熱処理（結晶化）することにより
導電性を回復させた繊維が記載されている程度である。

しかし、実際に適用してみると、延伸倍率２．５倍以上
においては糸切れか多発するという欠点があることが判
明した。それ故、延伸倍率を充分に大きくすることが出
来ず、満足な糸強力を有する繊維（例えば強度８ｆ／ｄ
以上で伸度３０〜ｂＯ％）を得ることは困難である。

又、繊維に熱処理（例えば１４０℃で３０分間）を要す
ることは工業生産への適応性に乏しいという欠点もある
。

本発明者等はかかる背景から、導電性ポリエステル組成
物の成形加工性の改善を目的に研究した結果、抽出低分
子物を８重量％以下まで固相重合せしめた導電性ポリエ
ステルが優れた成形加工性と物性を有していること（特
願昭５９−１２１０６９号に提案）、更にこれを用いて
溶融紡糸した　　　　　　）導電性複合繊維は製糸性に
優れ、且つ糸性能も向上することを見出し、本発明を完
成するに至った。

発明か解決しようとする問題点 本発明の目的は、優れた製糸加工性と改善された糸性能
を有する白色又は無色のポリエステルの導電性複合繊維
を提供することにあり、又本発明の他の目的は寸法安定
性、耐熱性、耐薬品性を要求されるポリエステル繊維製
品に混用して制−性能を付与するのに好適な導電性複合
繊維を提供するものである。

問題点を解決するための手段 すなわち、本発明はエチレンテレフタレートを主たる繰
り返し単位とするポリエステル重合体に金属又は導電性
金属化合物の粒子或いは表面にこれらの皮膜を有する粒
子を４０〜８０重量％分散し、次いで固相重合せしめた
ポリエステル組成物よりなる導電性成分と、非導電性の
繊維形成性ポリエステル重合体からなる非導電性成分が
接合されてなり、前記導電性成分が２重世襲以下の抽出
低分子物を含み、且つ１０７Ω・α未満の比抵抗を有す
る導電性複合繊維にかかわるものである。

本発明において使用する導電性成分のポリエステル重合
体は、テレフタル酸又はテレフタル酸のエステル形成性
誘導体を主成分とするジカルボン酸成分とエチレングリ
コールを主成分とするグリコール成分とから形成される
熱可塑性ポリエステル重合体であって、エチレンテレフ
タレートを主たる繰り返し単位とするものである。この
ポリエステル重合体は固相重合可能であれば任意に選ぶ
ことができるが、繊維形成性のものが可紡性の見地力ら
は好ましい。共重合させるジカルボン酸成分としては、
例えばイソフタル酸、２．６−ナフタリンジカルボン酸
、アジピン酸、セバシン酸など、又エステル形成性誘導
体としてはこれらジカルボン酸の低級アルキルエステル
（例えばメチルエステル）、ジアリールエステル（例、
ｔばフェニルエステル）などが挙げられる。グリコール
成分としではテトラメチレングリコール、シクロへ牛サ
ン１．４ジメタツール、ネオペンチレンゲリコール、２
−２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）フロパ　　　　
′ン、ポリエチレングリコールなどを挙げることができ
る。

本発明において使用する導電性粒子は、金属又は導電性
金属化合物の粒子或いは表面にこれらの皮膜を有する粒
子であって、粉末状での比抵抗が１００・（７）程度以
下のものであれば、あらゆる種類の粒子か使用可能であ
る。好適な導電性粒子として、白変の高い酸化錫、酸化
亜鉛、酸化銅、亜酸化銅、酸化インジウム、酸化ジルコ
ニウム、酸化タングステンなどの金属酸化物、銀、ニツ
マル、銅、鉄などの金属或いはこれらの合金、硫化銅、
沃化銅、沃化亜鉛などの金属化合物を挙げることができ
る。金属酸化物の多くのものは絶縁体に近い半導体であ
って本発明の目的に充分な導電性を示さないことが多い
。しかしながら、例えば、金属酸化物に適当な第２成分
（不純物）を少量（５０％以下、特に２５％以下）・添
加するなどの方法により、導電性を強化し、本発明の目
的に充分な導電性を有するものが得られる。このような
導電性強化側としては、酸化錫に対して酸化アンチモン
が、酸化亜鉛に対してアルミニウム、カリウム、インジ
ウム、ゲルマニウム、錫などの金属酸化物が使える。

更に、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化
錫、酸化鉄、酸化ケイ素、酸化アルミニウムなどの非導
電性無機物粒子の表面に上記金属、金属酸化物又は金属
化合物の導電性皮膜を形成した粒子も用いられる。

導電性粒子の導電性は、粉末状での比抵抗が１０’Ω・
α程度以下、特に１０２Ω・α程度以下か好ましく、１
０１Ω・国程度以下が最も好ましい。実際に１０２Ω・
α〜ｔｏ−２０・α程度のものか得られ、本発明の目的
に好適に応用することができるか、更に優れた導電性の
ものは一畳好ましい。粉末の比抵抗　　　　′（体積抵
抗率）は直径ｌｘの絶縁体の円筒に試料を５　ｆｒ詰め
、上部からピストンによって２００Ｋｆの圧力を加え、
直流電圧（例えば０．００１−１０００■）を印加して
（電流１　ｍＡ以下で）測定する。

また、導電性粒子は充分小さい粒径のものでな　　　　
　　　゛）くてはならない。平均粒径が１〜２μｍのも
のも使用不可性ではないが、通常平均粒径が１μｍ以下
、特に０．５μｍ以下、最も好ましくは０．８μｍ以下
のものが用いられる。導電性粒子のポリエステル重合体
への分散は溶融状態で撹秤混合すること（混線）により
為されるが、分散をできるだけ均一にすることが好まし
い。必要であれば、流動性改善剤（例えば、可塑剤、ワ
ックス類、ポリアルキレンオキシドなどの低粘度ポリマ
ー）を少量添加することも好ましい。導電性粒子の混合
率は、種類、導電性、連鎖形成能及びポリエステル重合
体の性質や結晶性などによって変るか、通常４０〜８０
重量多程度の範囲であり、多（の場合５０〜７５重量繁
である。

混練して得られた混合物は脆く、溶融流動性が著しく劣
るという欠点かある。その原因は、多量の導電性粒子を
均一に分散させるためにポリエステル重合体を粉砕して
、混線を２〜５回繰り返すか、導電性粒子やポリエステ
ル重合体の粉砕物に含まれるわずかな水分が（通常、粉
体を充分に乾燥することは困難であり、実行されること
はほとんど無い）混線時に加水分解を誘発しているもの
と推定される。実際、混練して得られた混合物には抽出
低分子物が２〜８％含まれていることが多い。

本発明で使用する導電性ポリエステル組成物は上記混合
物を固相重合せしめることにより得られる。成形加工性
を改善するには抽出低分子物をｌ襲程度以下とすること
が好ましく、特に０．５％程度以下とすることが好まし
い。

固相重合は上記混合物のベレットを減圧下或いは不活性
気体の通気下に、融点以下の温度（多くの場合、２００
〜２４０℃）で加熱することによって重縮合反応を進め
る方法が採用される。抽出低分子物は導電性ポリエステ
ル組成物の粉砕した試料ｌｔとクロロホルムｌＯ−をガ
ラスアンプルに封入し、１２０℃で２時間加温し、冷却
後クロロホルムに溶解した低分子物（主として分子量が
数千以下のもの）を定量することによって求める。

又、複合繊維における導電性成分の抽出低分子物は、保
護成分だけからなる繊維の抽出低分子物を複合繊維にお
ける保護成分のそれとみなして算出する。

本発明の繊維の非導電性の保護成分を構成するポリエス
テル重合体は繊維形成性のものであれば任意であるが、
ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレ
ート及びこれらの共重合物又は混合物か好適である。特
にポリエチレンテレフタレートは現在量も多量に商業生
産されており、これと混用されて使用される機会が多い
導電性複合繊維の保護成分として最適である。また、公
知の方法によりその染色受容性を改善して合成繊維や天
然繊維とのブレンド又は相互染色を容易にすることもで
きる。或いは艶消剤、顔料、着色剤、安定剤、制電剤な
どを目的に応じて公知の方法で添加することもできる。

導電性成分及び保護成分のポリエステル重合体の組合せ
は延伸等による剥離を防止するという点から、四−又は
同種のポリエステルの組合わせが望ましい。しかし、複
合構造か芯鞘型の場合には剥離を伴う組合わせでもさほ
ど重大な問題となることは少ない。

本発明の繊維は溶融複合紡糸方法によって製造できるか
、導電性成分の抽出低分子物を２％以下にすることか必
要である。このような繊維は、導電性成分である導電性
ポリエステル組成物が著しく大きい溶融粘度を有し、殊
に桐断速度力月０２１１！ｃ−１程度以下では急激に大
きくなる傾向があり（例えば、繊維用ポリエチレンテレ
フタレートの８〜３００倍、またナイーロン６に導電性
粒子を７５重ｔ％混練したものに比べても、１０〜１０
０倍）、また抽出低分子物が溶融紡糸により増加する（
多くの場合、ｌ〜５％程度）ので、下記のような特別な
工夫をすることで製造可能となる。

すなわち、囚高圧で溶融押出しする、の）溶融押出から
口金よ、り吐出するまでの流路をできるだけ短かくし、
且つ流速を速くする、（Ｑ少な（とも同成分が口金の内
部オリフィスで合流する直前の吻断速度を１０２ｓｅｃ
７”程度以上にして、保護成分の溶融流動性と同質の状
態で合流させて安定した複合構造を保持することか必要
である。

本発明の繊維は、導電性成分の抽出低分子物が２％以下
であり、優れた製糸性と改善された糸性能を有している
。特に抽出低分子物が１％以下であるものは製糸性及び
糸性能における改善効果が顕著であり、本発明の好適な
例である。一方、固相血合する前の混合物を導電性成分
に用いた繊維は抽出低分子物が通常３％程度以上あり、
製糸性が不良で、糸性能も劣る。

本発明の繊維は、導電性成分と非導電性の保護成分とが
接合されたものである。導電性成分は充分な導電性を有
していなくてはならず、１０７Ω・の未満の比抵抗を有
することか必要であり、１０４Ω・α以下か好ましく、
１０２Ω・α以下か特に好ましい。

導電性成分の複合比率（断面積占有率）については、導
電性粒子を多量に含有した導電性成分は曳糸性に劣る傾
向かあるため、通常３０％以下が好ましく、特に１５％
以下が好適である。他方、複合比率か小さくなると導電
性が不安定になり、或いは低下する傾向か出てくるため
、通常１％以上か好ましく、特に３％以上が好適である
。

第ｔｈ〜第３図は本発明の繊維の横断面（複合構造）の
具体例である。特に第１図及び第２図のように導電性成
分（図中のＡ、保護成分はＢ）が繊維表面に露出した形
状のものは、第８図のような芯鞘型に比べ制電性能に優
れており、本発明の繊維の複合構造として特に好ましい
。

本発明の繊維は連続フィラメント又はステープル状で、
巻縮しない状態又は巻縮した状態で他の帯電性の天然繊
維又は人造繊維と混用して繊維製品に制電性能を付与す
ることができる。混用率は通常０．０５〜１０％程度で
あるが、勿論目的によっては１０〜１００％や０．０５
％以下の混用率が適用さ°れる場合がある。混合は、混
繊、金糸、合撚糸、混紡、交織、交編その他公知のあら
ゆる方実施例 以下実施例によって本発明を説明する。％は特記しない
限り重量％を示す。

実施例１〜３ 表面に酸化錫皮膜を有する酸化チタン粒子に対して１．
５重量％の酸化アンチモンを混合焼成して導電性化した
粒子をＤとする。Ｄの平均粒径は、０．２５μｍ、酸化
錫の含有量は１５重量％、比抵抗４．３０・副、外観は
白色に近い淡灰青色で白変（光反射率は８３％であった
。Ｄを６０重ｆｆ１％、ポリエチレングリコール（分子
量６０８）１．５モル饅共重合ポリエチレンテレフタレ
ートで抽出低分子量２．２重量％の粉末８９重量％及び
流動性改善剤としてステアリン酸マグネシウム塩１重量
部とを常圧窒素気流下２７５℃で８回溶融混練して抽出
低分子物３．１％、比抵抗１７Ω・αの導電性ポリエス
テル混合物（ペレット状）Ａ′を得た。次いでＡ′を窒
素気流下１８０℃で２時間結晶に乾燥を行った後、温度
２８０℃、０．５ｗａａＨｔで固相重合を行い、導電性
ポリエステル組成物ＡＩ、Ａ２を得た。

次いで、ＡＩを導電性成分に、分子量ａｏ、ｏｏ。

のポリエチレンテレフタレートで酸化チタンを０．３５
％含むもの（Ｂとする）を保護成分に用いて第１図のよ
うな複合構造で溶融紡糸した、（但し、導電性フィラメ
ントは２本で、残りの４本は導電性成分のない非導電性
フィラメントからなる混成糸）すなわち導電性フィラメ
ントにおける両成分の複合比（体積）は１：１０、紡糸
温度２９０℃で直径０．８０ｍのオリフィスから紡出し
、冷却・オイリングしながら８，６００ｍ／分の速度で
捲取った。次いで１００℃、１．２５倍で延伸し、１８
０℃の熱板に接触させた後、２０デニール６フイラメン
トの延伸糸Ｙｌ　　を得た。同様にＡＩ。

Ａ２を用いて延伸糸Ｙ２、Ｙ８を得た。これら延伸糸の
抽出低分子物、製糸性及び糸性能を第１表に示す。

繊維の導電性番よ・長さ１０′″０単糸６０本を束　　
　　　　）１ねて両端を金属端子と導電性接着剤で接着
し、■茸の直流電圧を印加して抵抗値を測定し、それか
ら算出した導電性成分の比抵抗で評価した。又、導電性
ポリエステル組成物（ペレット状）の導電性は、８〜１
００Ｋｆ／−の圧力で直径０．５　ｗｔのノズルから溶
融押出して得たポリマー索に直流電圧（０，１−１０Ｑ
Ｑｖ）を印加して抵抗値を測定し、それから算出した比
抵抗で評価した。

次にＹｌ〜Ｙ８をそれ、ぞれ導常のポリエチレンテレフ
タレート５０デニール２４フイラメントと合糸した糸条
を通常のポリエチレンテレフタレート７０デニール３６
フイラメントからなる高密度タフタ（経緯密度３００本
／インチ）に経糸として５．１　ｔｘｍ間隔で織り込み
、染色仕上げ加工を施した。これら染色布の帯電電荷量
はそれぞれ２．４．１．６．８．８Ｘ１０−６ク一ロン
／ｍ２であり（労働省産業安全研究所発行の静電気安全
指針に準じて測定）本発明の繊維Ｙ１〜Ｙ３を混用した
織物は前記静電気安全指針の基準値７Ｘ１０　　’クー
ロン／−以下に充分適合していた。

比較例１ 固相重合していない導電性ポリエステル混合物にを用い
て、実施例１〜３と同様に溶融紡糸、次いで延伸して延
伸糸Ｙ４を得た。

実施例１〜８及び比較例！の結果を第１表に示すが、第
１表から明らかなように本発明の繊維Ｙｌ〜Ｙａは比較
例のＹ４に比べ、製糸加工性が優れ、且つ良好な糸性能
を有していることか認められた。

また、いずれの染色布においてもスジ状のムラは観察さ
れなかった。

抽出低分子物は繊維の導電性成分の値。また糸切れ率は
巻ｆｋ　ｌ　Ｋｙにおける値。

発明の効果 本発明の繊維は優れた製糸加工性と改善された糸性能を
有する白変の高いポリエステル系導電性複合繊維であり
、常法によって任意の色に染色可能である。それ故あら
ゆる種類の繊維製品、特に寸法安定性、耐熱性或いは耐
薬品性を要求されるポリエステル繊維製品に混用して制
電性能を付与するのに好適であり、その工業的価値は極
めて大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明繊維の横断面図の具体例であり
、第１図及び第２図は導電性成分が繊維第３図 手続補正書 昭和６０年７月２日

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）エチレンテレフタレートを主たる繰り返し単位と
   するポリエステル重合体に金属又は導電性金属化合物の
   粒子或いは表面にこれらの皮膜を有する粒子を４０〜８
   ０重量％分散し、次いで固相重合せしめたポリエステル
   組成物からなる導電性成分と、非導電性の繊維形成性ポ
   リエステル重合体よりなる非導電性成分が接合されてな
   り、前記導電性成分が２重量％以下の抽出低分子物を含
   み、且つ１０＾７Ω・ｃｍ未満の比抵抗を有する導電性
   複合繊維。
2. （２）導電性成分の抽出低分子物が１重量％以下である
   特許請求の範囲第１項記載の繊維。
3. （３）非導電性の繊維形成性ポリエステル重合体がポリ
   エチレンテレフタレートである特許請求の範囲第１項記
   載の繊維。
4. （４）導電性成分が繊維横断面において１〜３０％の面
   積割合を占める特許請求の範囲第１項記載の繊維。
5. （５）導電性成分が繊維横断面において繊維表面に露出
   している特許請求の範囲第１項記載の繊維。