JPS61152823A - 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】 （産業上の利用分舒） 本発明は制電性能に優れ、且つ金ｈｅ耗性の改良された
白色の導電性複合繊維に関する。

（従来の技術） 従来、カーペットの上を歩い”Ｃドアの把手に触れた時
の放電シラツク、摩擦帯電による火花放電、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り、か
なりの不快感を生ぜしめるものであった。合成繊維や天
然繊維に制電性を付与する有効な手段の１つに、導電性
カーボンブラ、り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る。しかしな
がら、カーボンブラックを用いた導［性複合繊維は黒色
又は灰色に着色している為、その用途を制限されＣいる
のが実状である。

近年、このような外観の黒色を改良するものとしＣ１白
色又は無色の導電性物質を含有させた導電性繊維の研究
が盛んである。なかでも配化亜鉛や配化錫を主成分とす
る導電性金属酸化物やこれらの皮膜を有する微粒子は日
出に近く、比較的良好な導電性と混練性を有しているこ
とが判り、注目されＣいる。しかし、導電性カーボンブ
ラックを用いた導電性複合繊維並みの導電性を得るには
。

導電性金属酸化物粒子を混練する必要があるなど階決す
べき間顯がいくつか残されており、実用化が遅れている
。

導電性酸化物等の粒子を多量に分散した導電性成分が繊
維表面に露出し〔いる導電性複合繊維は優れた制電性能
を発揮するものの、金ｍｅ耗性が著しいという欠点があ
る。こうした欠点を改善するものとし゛Ｃ１島成分が導
電性を有する油島構造部と単一ポリマ一部とからなる特
殊複合勝維が特開昭５６−５８００８号公報に提案され
Ｃいる。

しかしながら、導ｗｔ性成分が表面に諏出しているもの
に比べ制ｗｔ性能に劣るという欠点は免れ難い。

また、導電性金属酸化物等の粒子を多量に分散した導電
性酸化物はメルトフロー（溶融流動性）が著しくｉ＜、
繊ｍ化することは容易なことではない。そのため、共叡
合しＣ低粘度化したポリマーを使用したり、可塑剤を添
加したりしているが、製糸性が犠牲になることが多い。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明者等はかかる背景から、導電性成分が繊維表面に
露出したものと同等の優れた制電性能を発揮し、且つ金
属摩耗性の改良された白色の導電性複合繊維を得ること
を目的に鋭意研究した結果、本発明を完成するに至った
。

（問題点を解決するための手段） すなわち、本発明は熱可塑性重合体Ｐ１に金属又は導電
性金属化合物の粒子を４０〜８０重量％分散した導電性
組成物バと前記重合体Ｐ、と相溶性を有しない繊維形成
性重合体Ｐ、の混合物Ａと、非導電性の繊維形成性熱可
塑性重合体Ｂとが接合され、前記混合物Ａが繊維表面の
一部を占め、且つ前記組成物Ｐ、′が繊維長さ方向にお
い゛Ｃ部分的に開口露出し“Ｃなる導電性繊維に係るも
のである。

本発明におい゛Ｃ使用する熱可塑性重合体Ｐ１は後記Ｐ
、と相溶性を有しないものであれば任意であるが、ナイ
ロン６、ナイロン６６、ナイロン１２などのポリアミド
、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタ
レートなどのポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピ
レンなどのポリオレフィン、ポリウレタン及びそれらの
共重合体、ポリオキシエチレン（ポリエチレンオキシド
）のようなポリエーテル及びその誘導体（例えば、ポリ
エチレンオキシド／ポリエチレンテレフタレートのブロ
ックコポリマー）、ポリビニルアルコール。

ポリカプロラクトンなどが好ましい、 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′Ｃ１粉末状での比抵抗が１０４０・閏程度以下
のものであれば、あらゆる種類の粒子が使用可能である
。好適な導電性粒子としＣ１白度の高い酸化錫、酸化亜
鉛、酸化釦、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、ニッケ
ル、伽、鉄などの金属或いはこれらの合金、硫化銅。

沃化銅、沃化曲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
うＣ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
電性酸化物とし°Ｃは、酸化錫に対しＣ酸化アンチモン
が、酸化曲鉛１こ対しＣ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１０４０・
ｅｒＩｔｋ度以下、特に１０２Ω・α程度以下が好まし
く、１０’Ω・ｍ程度以下が最も好ましい。実際に１０
”Ω・α〜１０”Ω・σ程度のものが得られ、本発明の
目的に好適に応用することができるが、更に優れた導電
性のものは一層好ましい。粉末の比抵抗（体積抵抗率）
は直径１ｍの絶縁体の円筒に試料を５ｆｒ詰め、上部か
らピストンによって２００幻の圧力を加え、直流電圧（
例えば０．００１〜１０００Ｖ）を印加しＣ（電流１ｍ
Ａ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Ｃ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
。

上記導電性粒子の熱可塑性重合体Ｐ、への分散は溶融状
態で攪拌混合すること（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
、粒子分散剤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Ｐｌの性
質や結晶性などによっＣ変るが、４０〜８５亀量％程度
の範囲であり、多くの場合６０〜８０ｉＲｊ１％である
ｃ　４０重量％未満では充分な導電性を示さなくなるし
、一方、８５重量％を超えても、導電性は飽和に達し°
Ｃおり、また溶融流動性や曳糸性が著しく低下する。

本発明において使用する繊維形成性熱可塑性重合体Ｐ２
及びＢは繊維形成性のものであれば任意であるが、ナイ
ロン６、ナイロン６６、ナイロン１２などのポリアミド
、ポリエチレンテレフタレート。

ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリ
エチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリ
ウレタン及びこれらの共電合体が好適である。特にナイ
ロン６、ナイロン６６、ポリエチレンテレフタレート、
ポリプロピレンは現在最も多量に商業生産されＣいる合
成繊維であり、これらと混用されＣ使用される機会が多
い導電性複合繊維の保護成分Ｂとし゛Ｃ最適である。Ｐ
、及びＢの組合せは、延伸等による剥離を防止するとい
う点から、同種又は近似のポリマーの組合わせが望まし
い。

また、公知の方法によりその染色受容性を改善しで（例
えば共重合させ°Ｃ塩基性又は酸性の染色部位を導入す
る）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、制電制（ポリアルキレンオキシド類、界面活性
剤など）などを添加することもできる。

本発明の繊維は、前記導電性組成物Ｐ１と上記Ｐ２の混
合物Ａと、上記Ｂの保護成分とが接合された複合繊維で
あるｅＡが繊維表面の一部を占めることは、導電性成分
Ｐ１′が繊維表面に開口露出するための必要条件である
。繊維横断面においｒＡが繊維表面に占める部分の長さ
くＡの露出部という）は、Ｐｌの開口露出部分の長さの
上限となり、金属摩耗性の見地から狭い程良く、３μｍ
以下とすることが好ましく、１−以下が特に好ましい。

更に１本発明の繊維は、導電性成分ＰＲが繊維長さ方向
におい°Ｃ部分的奢ζ開日露出している必要があり、開
口露出部分の発現間隔は０．１〜２００ｍが好ましい、
金属酸化物などの粒子を多量に分散したＰ、が０．１ｓ
ｍ未満の間隔で廁出すると、金属摩耗性が著しくなり、
延撚工程における糸切れ多発などのトラブルを生じる。

一方、導電性成分が繊維表面に（連続的に）露出したも
のと同等の制電性能を発揮するためには開口露出部分の
発現間隔は２００−以下であることが好ましく、１０鋼
以下が特に好ましい。２００１以上になると、制電性能
を充分に発揮できなくなり、混用率を増大しなければな
らなくなる。

Ｐｔの開口露出部分の発現間隔は、上記Ａの露出部に勿
論依存し°Ｃいるが、本発明ではＰ、′とＰ２の混合比
率及びメルトフローレート比によっＣコントロールする
。導電性成分Ｐ１の混合比率はＰ１′を繊維長さ方向に
おい°Ｃ部分的に開口露出させるためには７０本量％以
下とすることが好ましく、４０本量％以下が特に好まし
い。他方、この混合比率は小さくなると発現間隔が長大
となり、充分な制電性能を発揮しなくなる傾向が出Ｃ＜
るため、５重量％以上が好ましく、特に１０重量％以上
が好ましい、Ｐ１′のメルトフローレートは導！ｌｔ性
粒子を多量に分散しているため大巾に低下する傾向にあ
る。従っ゛（Ｐ２としＣｍ維用のポリマー、或いはその
変性ポリマーを使うとｐ７に対するＰ２のメルトフロー
レート比は１通常１より大きい組合せとなる。このメル
トフローレート比が１に近いと、導電性成分が繊維表面
に混合比率に応じて、或いは短い間隔で開口露出する傾
向が出るので、８以上とすることが好ましく、特に１０
以上が好ましい。

殊に、第２〜４図のようにムの露出部が狭い場合には、
メルトフローレートの小さい導電性成分は流量の多い内
部に集まり、開口臨出部分の発現間隔が混合比率に比べ
Ｃ大きくなり、好適である。

本発明の繊維は溶融紡糸方法（複合）によっＣ製造でき
るが、導電性成分Ｐ、か繊維長さ方向において部分的に
開口島田していることが必要である。

このような繊維は上述したように、熱可塑性重合体Ｐ１
に導電性粒子を分散した導電性組成物Ｐγ５〜７０重量
部とＰｌの８倍以上のメルトフローレートを有し、且つ
相溶性を有しない＆細形成性熱可塑性重合体Ｐｌ８０〜
９５車量部の混合物Ａと、非導電性の繊維形成性重合体
Ｂとを溶融紡糸（複合）することが肝要である。また、
口金の設計におい′Ｃは下記のような特別な工夫をする
ことで可能となる。すなわち、ｍｌムがＢと合流する直
前に剪断速度が１０”　５ｅａ−’以下となるポリマー
導入孔を設けること、（Ｕムの露出部を形成させるため
の内部オリフィスを短辺り、０７−程度の長方形にする
こと、（ハ）合流する直前のＡの流速をＶ＾、Ｂの流速
を’Ｖ８％合流直後の複合流の流速をＶ　Ａ＋ｌ＋とし
たとき、これらをほぼ等しく、且つ、Ｖ＾＜Ｖｉ＋　＜
ＶＡｌｅとすることが好ましい。本発明においては、導
電性組成物を単独ではなく、（これと相溶性の無い）繊
維形成性ポリマーとの混合流とし′で取扱うため、従来
繊維比が困難であった導電性粒子高混合率の複合繊維を
容易に製造することが可能となる。

本発明の繊維は、充分な導電性を有し“ＣいなくＣはな
らず、１０７Ω・百未満の比抵抗を有することが好まし
く、１０３Ω・備以下が特に好ましい。

導電性成分Ｐ、の複合比率（断面積占有率）についＣ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
る傾向があるため、通７Ｍ８０ｃｈ以下が好ましく、特
に１５９ｂ以下が好適である。他方、複合比率が小さく
なると導電性が不安定になり、或いは低下する傾向が出
°Ｃくるため、通常１％以上が好ましく、特に８％以上
が好適である。

本発明の繊維は白色又は白色に近く、例えば白変（反射
率）６０％以〃のものを製造することができ、従来カー
ボンブラック系の導電性複合繊維が不適当であった白色
又は淡色の繊維製品にも使用することができる。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′Ｃｍ維製品畳ζ制電性能を付与することができる。

混用率は、通常０．１〜１０％程度であるが、勿論目的
によっＣは１０〜１００％や０．１％以下の混用率が適
用される場合がある。混合は、混繊、合糸、合撚糸、混
紡、交織、交織その他公知のあらゆる方法で行うことが
できる。

以下実施例にようＣ本発明を説明する。％に特記しない
限り重量％を示す。

メルトフローレートは、ＪＩＳ　Ｋ７２１０（１９７６
）に準じＣ１すなわち、ダイの内径０．５ｆｉ、荷電は
２．１６峠ｆ、温度は紡糸温度、操作はＡ法によって測
定した。

導電性は、長さ１０３の単糸６０本を束ねＣ両端を金属
端子と導電性接着剤で接着し、ＩＫＶの直流電圧を印加
して抵抗値を測定し、それから算出した比抵抗で評価し
た。

金属摩耗性は、直径３５μｍのステンレス線上を１００
　ｍ／分の送度で糸を走行させた時の（接触前の糸張力
４〜５ｆ、接触角４５°）ステンレス線の切断時間で評
価した。

制電性は、ナイロン６の２００デニール４８フイラメン
トの丸編物に約６ｆｉ間隔て−込み（１０本に１本の割
合）、この編物をよ＜洗濯、乾爆・シ、温湿度２５°Ｃ
１３３％の雰囲気中、木製の台上でウール布で軽く１５
回摩擦し、１分後の帯電圧で評価した。この評価方法に
よれば帯電圧が２０００Ｖ以下であればほとんどの状況
下で静電気障害を防止することができる。

実施例１ 表面に酸化ａ（５ｎＯ２）皮膜を有する酸化チタン粒子
に対しＣ［，５％の酸化アンチモンを混合焼成し′Ｃ導
電性化した粒子をＣとする。Ｃの平均粒径はｌ］、　２
５　μｍ　（粒径のバラツキ範囲はｌ）、２Ｏ−１）、
１μｍで比較的揃っＣいる）、酸化錫の含有率は１５％
、比抵抗４．３０・備、外観は白色に近い淡灰青色で白
変（光反射率）は８８％であった。

メルトフロー１５のポリプロピレンの粉末的２５％と上
記０７５％を混合し、更に溶融混線しＣ導電性組成物Ｐ
１′を得た。粒子分散剤としＣポリエチレンオキシド／
ポリブチレンオキシドのブロック共重合物で（共重合比
８／１）１分子ｆｆ１４，０００のものをＣに対しＣ１
，８％添加し、ポリプロピレン粉末に混合するときは流
動性改善剤としＣステアリン酵マグネシウム塩をＣに対
し“（Ｇ、５％添加したｅＰＩ’のメルトフローレート
はう、１であった。

上記Ｐ１′のペレットとメルトフローレート２．０のナ
イロン６のペレットを１：２でブレンドした混合物と１
分子量　１６，０００のナイロン６に艶消剤としＣ配化
チタン粒子を＋１．８５％添加したものを第２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１本で、残りの２本は導電性成分の無い非導電性フ
ィラメントからなる混成糸−両成分の複合比（体積）を
１：ｌとし、紡糸温度２８０℃で、直径’）、２５Ｍの
オリフィスから紡出し、冷却・オイリングしながら８０
０ｍ／分の速度で捲取フた。次いで９０°Ｃ，２，６倍
で延伸し、更に１７０°Ｃの熱板に接触させた後、１２
Ｔ／ｍで加熱しなからパーンに巻取り、２０デニール８
フイラメントの延伸糸Ｙ、を得た。

比較例１ メルトフロー５０のポリプロピレンを使用シＣ。

実施例１と同様に導電性組成物Ｐ１＃を得た。Ｐ、″と
分子量１６．０００のナイロン６に酸化チタン粒子を０
．３５％添加したものを複合比（体［）１：１０で実施
例１と同様に紡糸し、次いで延撚しＣＩＡ伸糸Ｙ２を得
た。尚、Ｙ２の紡糸においては糸切れ率が１７％づ実施
例１の７％より＾く、また延撚においては約４００ｆＩ
〜５ｏｏｔの巻量で４０％近くが糸切れし、すべ°Ｃの
トラベラ−にするどい切込みキズが発生しＣいた。

比較例２ 導電性成分が芯部に含まれる芯鞘型の複合構造で、実施
例１と同様に紡糸・延撚し、延伸糸Ｙ３を得た。

これら延伸糸の性能を第１表に示す。Ｙ１〜Ｙ３はいず
れも比抵抗で１０３０・６ｎ程度の優れた導電性を示す
が、制電性能は芯鞘型のＹ、が著しく劣る。

また金属摩耗性においてはＹ２が著しく不良である。

一方１本発明の繊維であるＹ、は制電性能、金属摩耗性
ともに優れＣいることが判る。

次にＹ、〜Ｙ３をそれぞれナイロン６の糸２６００デニ
ール１４０フィラメントと合糸し′Ｃ巻縮加工したもの
を４コースに１本用い、他の８コースはナイロン６巻縮
加工糸２６００デニール１４０フイラメントを用い′Ｃ
タフテッドカーペット（ループ、混用率０．１９％）を
製造した。カーペットは常法により酸性染料で黄色に染
色したが、いずれも導電性１ａ維が目立つことなく、導
電性縁組を混用しＣいないカーペットと同様の外観を有
しＣいた。

得られたカーペット上を皮靴で歩行（２５°Ｃｌ２Ｏ％
ＲＨ）Ｌ／たときの人体帯電圧を測定したところ、本発
明の一維Ｙ１を混用したカーペットは−２，０ＫＶで、
Ｙ２を浬用したカーペットの−１，９ＫＶと同等の優れ
た制電性能を有していた。一方、Ｙ３を混用したカーペ
ットは−４，４ＫＶで、接地した把手に触れた時放電シ
ョックを感じた。また、Ｙ３を合糸した巻綬加工糸を全
コースに用いたカーペットは−２，５ＫＶであ）た、尚
、比較のため、ナイロン６巻縮加工糸２６００デニール
１４０フイラメントのみからなるカーペットでは人体帯
電圧が−９，２ＫＶで、接地した把手に勉れた時の放電
シロツクは激しいもので、かなりの恐怖感を生ぜしめる
ものであった。

（発明の効果） 本発明の繊維は、導電性成分が露出したものと同等の優
れた制電性能を発揮し、且つ金属窄耗性の改良された白
色の導電性複合締維であり、従来、カーボンブラック系
のものが不適当であった白色又は淡色の繊維製品にも使
用することが可能である。また１本発明の製造法は、溶
融流動性の低い導電性成分を単独ではなく、繊維形成性
ポリマーとの混合流とし゛Ｃ取扱うため、製糸性に優れ
、工業生産への通用性が＾いという効果もあり、工業的
（ｉ値は極め′Ｃ大きいものと言える。

【図面の簡単な説明】

第２図〜第４図は本発明繊維の横断面図の好適な具体例
であり、また第１図ａ、ｂは一実施態様を示すものであ
る。 手続補正書

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱可塑性重合体Ｐ＿１に金属又は導電性金属化合
   物の粒子を４０〜８０重量％分散した導電性組成物Ｐ＿
   １′と前記重合体Ｐ＿１と相溶性を有しない繊維形成性
   熱可塑性重合体Ｐ＿２の混合物Ａと、非導電性の繊維形
   成性熱可塑性重合体Ｂとが接合され、前記混合物Ａが繊
   維表面の一部を占め、且つ前記組成物Ｐ＿１が繊維長さ
   方向において部分的に開口露出してなる導電性複合繊維
   。
2. （２）混合物Ａが５〜７０重量部の導電性組成物Ｐ＿１
   ′と９５〜３０重量部の繊維形成性熱可塑性重合体Ｐ＿
   ２とよりなる特許請求の範囲第１項記載の繊維。
3. （３）繊維形成性熱可塑性重合体Ｂがナイロン６、ナイ
   ロン６６、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレ
   ンである特許請求の範囲第１項記載の繊維。
4. （４）混合物Ａが繊維表面に占めている部分の繊維横断
   面における長さが１μｍ以下である特許請求の範囲第１
   項記載の繊維。
5. （５）導電性組成物Ｐ＿１が繊維長さ方向において開口
   露出している部分が０．１〜１０ｍｍの間隔で発現して
   いる特許請求の範囲第１項記載の繊維。
6. （６）導電性組成物Ｐ＿１が繊維横断面に占める面積が
   １〜３０％である特許請求の範囲第１項記載の繊維。