JPS61174469A - 導電性複合繊維の製造法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は優れた制電性を有する導電性複合繊維の製造法
に関する。詳しくは金属摩耗性がなく、工業的に製造容
易な導電性複合繊維の製造法に関する。

（従来の技術及び問題点） 繊維、特にポリエステル、ポリアミド、ポリアクリロニ
トリル、ポリオレフィン等の疎水性繊維及び、天然繊維
であっても低湿度（例えば５０％ＲＩＩ以下）に於ては
摩擦等による静電気の発生が著しく、帯電圧がしばしば
ｌ０ＫＶを超え、種々の障害を起こすことはよく知られ
ている。この為、帯電防止（制電性付与）に関する多数
の提案がなされている。

就中、導電性繊維を混用する方法が特に有効であり、例
えば金属繊維、金属をメッキし九繊維、導電物質をコー
ティングした繊維、カーボンブラックや金属粉などの導
電性粒子を熱可塑性重合体全体に分散させた繊維などが
提案されているが、いずれも加工・使用時に折損・剥離
・脱落、製造コストが極めて高いこと或いは紡糸性や強
度の低下等様々な欠点を有している。

かかる欠点を解消すべく、カーボンブラック、金属粉、
導電性金属化合物粒子、金属や導電性金属化合物の皮膜
を有する無機粒子などの導電性粒子を分散させた熱可塑
性重合体と繊維形成性熱可塑性重合体をサイドバイサイ
ド或いは芯／鞘に複合した繊維が数多く提案されている
（特公昭６２−８１４５０号、特公昭６８−４４５７９
号、特公昭５７−２５６４７号、特開昭５６−１６９８
１６号、特開昭５６−１６９８１０号等）。しかし導電
性粒子を含有する導電成分を非導電性成分で完全に封包
した複合繊維では、コロナ放電を生起する為に鞘の絶縁
破壊を必要とし、制電性が劣るという欠点がある。一方
、導電成分を鞘とする複合繊維や導電成分と非導電成分
をサイドバイサイド型に接合し念複合繊維は、導電成分
が繊維表面に露出していることによりコロナ放電性すな
わち制電性に優れるが、カーボンブラック、金属粉、金
属化合物（特に金属酸化物）粒子は充分な導電性を付与
する程度まで多量に混合した場合は、摩擦する相手を著
しく損傷することが多い。例えば製糸工程、加工、織編
工程でのガイド類や編針、ヒータープレート、更には紡
糸ノズルの損傷が甚しい傾向がある。従って糸の製造と
いう観点からは導電層が繊維表面に露出しない芯鞘型が
好ましいが、制電性が劣るという互いに相反する問題が
ある。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は導電性繊維及び該繊維を含む繊維製品を
製造する工程に於て被摩擦（被接触）物の摩耗・損傷の
ない、従って工業的に製造容易な且つ優れた制電性を有
する導電性複合繊維の製造法を提供することにある。

（問題を解決するための手段） 本発明者等は前記導電繊維の諸欠陥を改善すべく鋭意研
究の結果、導電性粒子を含有する導電成分を芯、非導電
成分を鞘として複合するに当り、鞘の厚さを少なくとも
１ケ所に於て繊維直径の１７７以下とすることにより導
電性複合線維の製造・加工工程及び該繊維を含む繊維製
品の製造工程に於ては被摩擦物の摩耗・損傷がなく、し
かも使用直前の工程で、芯成分の少なくとも一部を繊維
表面に露出させる程度にまで溶剤又は分解剤によって鞘
成分を除去することで優れた制電性を有し且つ高い強度
と耐久性を持った繊維及び繊維製品が得られることを見
出し本発明を完成するに至った。

即ち、本発明方法は、導電性粒子を含有する比抵抗が１
０７Ω・０未満の導電性熱可塑性重合体を芯成分、比抵
抗が１０７Ω・α以上の非導電性熱可塑性重合体を鞘成
分とし、且つ鞘の厚さが少なくとも１ケ所に於て繊維直
径の１７７以下である複合ｂ　Ｔｍを溶剤又は分解剤に
よって鞘成分を除去し、芯成分の少なくとも一部を繊維
表面に露出せしめることを特徴とする。

本発明に用いられる導電性複合繊維は、（イ）導電性粒
子 （ロ）導電性粒子を分散させる熱可ｍ性重合体し→　繊
維形成性熱可塑性重合体 より構成される。詳しくは以下の要件を満次すものより
構成される。即ち、導電性粒子（イ）は、粉末状での比
抵抗が１０１０・傭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。カーボンブラックや金属粉
（例えば銀、ニッケル、銅、鉄或いはこれらの合金など
）、硫化銅、沃化銅、硫化亜鉛、硫化カドミウムなどの
金属化合物、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
どの金属酸化物が使用可能である。但し、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＠２構成（
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
性強化剤としては、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・
α程度以下、特に１０Ω・α程度以下が好ましく、１０
Ω・α程度以下が最も好ましい。

突際に１０”Ω・ｃＭ〜１０−２Ω・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１ｃＭの絶縁体の円筒に試料を５
１ｉｒ詰め、上部からピストンによって２００傘の圧力
を加え、直流電圧（例えば０．００１〜１０７ΩＯＶ）
を印加して（電流ｘｍム以下で）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０．５Ωｍ以
下、最も好ましくは０．８＃ｍ以下のものが用いられる
。但し、カーボンブラックの場合は更に粒径の小さいも
の、すなわち通常平均粒径が０．１Ωｍ以下、０．０２
〜０．０５μｍ程度のものか用いられる。

上記導電性粒子と混合して導電性重合体（芯成分）を形
成する熱可に性重合体１０１は特に限定されることはな
く任意に選ぶことが出来る。例えばポリアミド、ポリエ
ステル、ポリオレフィン、ポリビニル系、ポリエーテル
など多数の熱可塑性ポリマーが挙げられる。このポリマ
ーは線維形成性のものが可紡性の見地からは好ましいが
可紡性の劣るものでも、鞘成分に繊維形成性のポリマー
を用いれば充分可紡性の良い複合繊維を得ることが出来
る。

本発明の繊維の鞘成分を構成する繊維形成性ポリマー（
ハ）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、アクリル系ポリマー、ポリウ
レタン及びポリプロピレンなどのポリオレフィン及びそ
れらの変性物（共重合物又は混合物）が好適である。特
に上記ポリアミド、ポリエステル、アクリル系ポリマー
は現在量も多量に商業生産されており、これらの合成繊
維と混用されて使用される機会が多い導電性複合繊維の
鞘成分のポリマーとして最適である。

導電性成分に於ける導電性粒子の混合率は、粒子の種類
、導電性、粒子径、粒子の連鎖形成能及び混合する結合
材ポリマーの性質や結晶性などによって変るが、通常１
０〜８５％（重量）程度の範囲内であり、多くの場合２
０〜８０％程度である。

芯を形成する導電性成分の比抵抗（体積抵抗率）は１０
７Ω・σ未満であることが必要であり、１０４Ω・儒以
下が好ましく、１０Ω・備以下が特に好ましい。

導電性成分である芯と非導電性成分の鞘の複合比率は任
意であるが、一般に導電性粒子を多量に混合し念導電層
は強度・伸度などに劣る傾向があるので、８〜６０％、
特に５〜５０％程度が好ましいことが多い。

等電性成分である芯の断面形状は任意で、あらゆる形の
ものが可能であるが、ＩＳ［ｅ形成性ポリマーから成る
鞘成分を溶剤又は分解剤によって除去し、導電性の芯成
分を繊維表面に露出させる為には鞘の厚さはできる限り
薄い方が良い。しかし鞘の厚さを全体にわたって薄くす
ると、導電成分の複合比率が高くなり強・伸度の低下は
まぬがれない。しかも鞘成分を除去した後では更に強・
伸度が低下し、屈白・引張り、摩擦専によって折損し制
電性を維持できない。従って、鞘成分の除去量をできる
だけ少なくして強・伸度を保持しつつしかも導電性成分
である芯の少なくとも一部を話出させる為には、鞘の厚
さが少なくとも１ケ所に於て縁続直径の１７７以下、好
ましくは１７１０以下、最も好ましくは１／１５以下と
することが必要である。これを満足させるためには例え
は芯を扁心させること（＠１図）、芯を複数とし、且つ
扁心させること（第８図）、芯を多角形とすること（第
４図）、尖端部を有する芯とすること（第５図）等によ
って充分達成することが可能である。

溶剤又は分解剤によって鞘成分を除去し、芯成分の少な
くとも一部を繊維表面に露出せしめる時期は目的、用途
に応じて任意に選ぶことが出来る。

例えば、フィラメントとして使う場合は合糸交撚、編織
、交編織の後など、ステープルとして使う場合は綿の状
態で、或いは紡績糸（混紡糸を含む）や編織物とした状
態で行うことが出来る。この時に使用する溶剤、分解剤
は鞘成分に用いられるポリマーによって選ぶことが出来
る。例えばポリアミドの場合は酸、ポリエステルの場合
はアルカリ溶液、ポリビニル系ポリマーやポリウレタン
はジメチルホルムアミド等の有機溶剤を用いることが多
い。

本発明の方法によって得られる導電性複合繊維は通常化
の帯電性繊維に混合して使用され、混合率は多くの場合
０．１％〜１０％である。勿論目的によっては０．１％
未満や１０％を越える混率で使用される。繊維の形態は
任意でフィラメント、ステープル状で使用される。混合
は金糸、合撚糸、混綿、混紡、交編、交織その他公知の
あらゆる手段によって行うことが出来る。

（発明の効果） 本発明の方法によれば、導電性繊維又は該繊維を含む繊
維製品の製造途中に於ては導電性成分が繊維表面に露出
していない為に紡糸ノズル、ガイド類等被摩擦（被接触
）物を摩耗させ九り損傷させたりすることがなく、且つ
、使用時には溶剤又は分解剤によって鞘成分の一部を除
去し導電性成分を繊維表面に露出させている為、優れた
制電効果を発揮することができる。即ち工業的に極めて
容易に製造でき、且つ優れた制電効果を有する導電性繊
維を得ることができる方法である。

以下実施例によって本発明の詳細な説明する。

部、％等は特記しない限り重量比率である。

実施例１ 表面積２１０　ｍ”／Ｊｒの導電性カーボンブラック８
８部、分子量１６．０００、融点２１６℃のナイロン６
粉末（８０メッシ：Ｌ）６７部、ステアリン酸マグネシ
ウム０．５部、フェノール系酸化防止剤（チバガイギー
社イルガノックスナ１０９８）０．８部を２軸混練機で
溶融混練し比抵抗８Ｘ１Ｇ”Ω・国の導電性ポリマーＣ
ＰＩを得た。得られたポリマーＣＰＩを芯成分、分子量
１５，０００．融点２６５℃のポリエチレンテレフタレ
ートを鞘成分とし、複合比１／９　（体積比）となる様
計量して第１図のような断面を有する複合繊維を紡糸し
た一２８５℃、直径０．８　ｓ１１＋のオリフィスから
紡出し、冷却・オイリングの後１２００ｍ／ｍｉｎの速
度で巻取り、次いで８５℃の熱ロールを用いて８．０倍
に延伸、１５０℃のヒータープレートで熱固定をしつつ
巻取って２０デニール／６フイラメントの糸Ｙ１を得比
。糸Ｙ１を得る迄の工ａ（紡糸・延伸・巻取り）に於て
普通糸と変らず糸切れ等のトラブル発生はなかった。

又、紡糸ノズル、ガイド類、ヒータープレート、トラベ
ラ等の摩耗も殆どなく優れた操業性を示した。得られ九
糸は導電層（芯成分）の比抵抗が６×１０７Ω・備、直
径が１８．５部ｍで鞘の厚さは最も薄い所で約１．５部
１ｍであり、繊維直径の約ＩＡ２であった。次いで得ら
れた糸Ｙｌを総状で９８℃、４％の水酸化ナトリウム水
溶液を用いて約６０分間処理し、鞘成分の一部を除去し
た糸Ｙ１を得た。

得られた糸Ｙ１の断面は＠２図の様に導電性の芯成分が
わずかに繊維表面に露出していた。上記２種の糸Ｙｌ及
びＹｌの強度を測定したがＩＪ１表に示した様に若干の
低下はあるものの充分な強度を保持していた。更に、上
記２種の糸Ｙ１及びＹｌをポリエステル普通糸２２５ｄ
／１０８ｆで作成した筒編物に約７１１ＩＩピツチで混
入し、洗濯によって紡糸油剤を除去した後、乾燥・１部
湿（２５℃、８０％ＲＥ）Ｌ、同雰囲気中でウール織布
を用いて摩擦し帯電圧を測定した。結果を糸の強度と共
に第１表に示す。

＠１表 向、導電性繊維を含まないポリエステル１０７Ω％の筒
編物の摩擦帯電圧は一１８８００Ｖ　であった。

本発明の方法によって導電層を露出させた糸Ｙｌ’は非
常に高い制電性を示すと共に強度の低下も少なく、優れ
六制電性繊維製品を提供することができる。

実施例２ 酸化アンチモンを含有する導電性酸化スズの被膜を有す
る平均粒径０．２５μｍの酸化チタン粒子７５部、分子
盆約５００００の低密度ポリエチレン粉末２５部、ステ
アリン酸マグネシウム０．５部を混合しつつ２軸混練機
に供給し溶融混線を行い、比抵抗８Ｘ１０７Ω・αの導
電性ポリマーＣＰ２を得た。

得られたポリマーＯＰ２を芯成分、分子量６００のポリ
エチレングリコールを６％共重合した分子量１５０００
のポリエチレンテレフタレートを鞘成分とし、複合比１
／９で１８８図のような２つの芯を有する複合繊維を紡
糸した。２８２℃、直径０．８ｓｕ＊のオリフィスより
紡出し、冷却オイリングの後％１０７Ω０　ｒｎ７’ｍ
　１　ｎの速度で巻取り、次いで８５℃の熱ロールを用
いて８．１倍に延伸、１５０℃のヒータープレートで熱
固定をしつつ巻取って２５デニール／６フイラメントの
糸Ｙ２を得た。得られた糸は導電層の比抵抗がａｘｔｏ
ｓΩ・傭、直径が約２１μｍで鞘の厚さは最も薄い所で
約１ｊＪｍであり繊維直径の約１７１７であう次。得ら
れた糸Ｙ２を１５０デニール７４８フイラメントのポリ
エステル普通糸で織ったタックに１０１Ｉｊ＋ピツチで
混入し、織物を作成した。次いで実施例１と同じ水酸化
ナトリウム水溶液を用いて１０分間処理を行った。

得られた織物は水洗した後、実施例１と同様にして摩擦
帯電圧を測定した。帯電圧は一１２００Ｖで極めて優れ
た制電性を示した。

アルカリ溶液で処理した後の糸Ｙ２の減量率は約１２％
１強度は８．８　、Ｆ／ｄであり、ポリエステル普通糸
の減量率、強度はそれぞれ約４％、４．２超であり、織
物として充分な強度を有していた。

尚、上記織物を得る迄のあらゆる工程（紡糸・延伸・巻
取製織）での口金、ガイド類、トラベラ、ローラー等の
庫耗及びそれに併なう糸切れもな（何ら普通糸と変らな
い操業性を示し次。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第８〜５図は本発明の方法に用いられる複合
繊維の断面の具体例である。第２図は第１図の断面を有
する複合繊維の鞘成分を除去して導電層（芯成分）の一
部を露出させたものの断面を示す。図中の１は導電性の
芯成分を２は非導電性の鞘成分を表す。 ｌ　　　カネボウ合繊株式会社 第１図　　　第２図　　　第３図 第４’Ｚ　　　　第５図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）導電性粒子を含有する比抵抗が１０＾７Ω・ｃｍ
   未満の導電性熱可塑性重合体を芯成分、比抵抗が１０＾
   ７Ω・ｃｍ以上の非導電性熱可塑性重合体を鞘成分とし
   、且つ鞘の厚さが少なくとも１ケ所に於いて繊維直径の
   １／７以下である複合繊維を溶剤又は分解剤によつて鞘
   成分を除去し、芯成分の少なくとも一部を繊維表面に露
   出せしめることを特徴とする導電性複合繊維の製造法。
2. （２）導電性粒子が金属粒子、導電性金属酸化物粒子、
   金属又は導電性金属酸化物の皮膜を有する無機粒子であ
   る特許請求の範囲第１項記載の製造法。
3. （３）鞘成分を形成する非導電性熱可塑性重合体が、ポ
   リアミド、ポリエステル、ポリエーテル、ポリオレフィ
   ン又はポリビニル系ポリマーである特許請求の範囲第１
   項記載の製造法。
4. （４）鞘の厚さが少なくとも１ケ所に於て繊維直径の１
   ／１０以下である特許請求の範囲第１項記載の製造法。