JPS61201008A - 導電性モノフイラメントの製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は単繊維の直径が０．１〜３．Ｑｍｍでかつ体積
固有抵抗値が１Ｘ１０　　Ω・ｃｍ以下の導電性モノフ
ィラメントを効率的に製造する方法に関するものである
。

（従来技術） 導電性合成繊維については従来幾多の技術が開示されて
おり、繊維の断面形態や製造方法および導電性付与のた
めの添加剤の種類や形態などについてすでに数多くの提
案がなされているが、これらの検討対象とされている導
電性合成繊維は主として制電衣料用４１１Ｍやカーペッ
ト混入用繊維などの細い繊度のものである。

そしてこれら従来の導電性合成繊維の製造技術に共通す
ることは、先ず第１に合成繊維に導電性を付与するため
に導電体となる物質を何らかの形で添加しなければなら
ないことであり、この導電性付与物質の具体例としては
導電性カーボンブラック、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化
錫、ヨウ化第１銅などの粉体状固形物およびポリアルキ
レングリコール、ポリアルキレンオキシドなどの親水性
有機重合体などが挙げられる。これらの導電性付与物質
の中でも導電性カーボンブラックによる導電性付与効果
が最もすぐれているため代表的に用いられており、他の
ものは導電性カーボンブラックで繊維が黒色に着色する
ことを避けるために用いられてはいるものの、その導電
性改良効果は導電性カーボンブラックに比較して小さい
。

また第２の共通点として、上記の導電性付与物質、とり
わけ粉体状固形物を用いる場合に、繊維形成のための延
伸工程においてせっかく付与した導電機構が破壊され易
いということである。すなわち延伸することによって、
繊維中の導電性付与物質の鎖状構造が切断されるため、
導電性の低下が認められるのである。とくに繊度の太い
モノフィラメントの場合には導電性付与物質含有層の厚
さが大きく、しかも導電性付与物質含有層と導電性付与
物質を含有しない層との延伸性の相違が顕著に現われる
ため、導電性付与物質の鎖状構造切断が繊度の細い繊維
の場合よりも激しく起こり、延伸による導電性の低下が
著しいという傾向がある。

このＪ：つな問題を解決するための方法が種々提案され
ており、たとえば特公昭５７−２５６４７号公報、特公
昭５９−４５７６９号公報、特開昭５８−１６３７２３
号公報および特開昭５８−１２６３１５＠公報などでは
、熱可塑性重合体に導電性カーボンブラックを組合せた
細デニールの複合繊維の製造に際し、加熱状態にて延伸
することにより、導電性の低下を抑制しようとする試み
が例示されているが、これらの方法は衣料用などの繊度
の小さい繊維の取得には有効な手段となり得るものの、
直径０．１ｍｍ以上と繊度の大きいモノフィラメントに
適用しても同様の効果を得ることができない。

また導電性付与物質としてヨウ化第１銅を用いる場合に
ついては、特開昭５８−１４９３３０号公報に延伸した
複合繊維は経時とともに導電性能が向上し、１０〜３０
日後には目的とするすぐれた強力と導電性を有する繊維
が得られることが開示されてているが、すぐれた導電性
付与効果を有するカーボンブラックを用いる場合には同
様な導電性の経時による向上は決して認められない。ざ
らに特開昭５８−１４９３２８号公報および特開昭５８
−１４９３２９号公報には延伸したヨウ化第１銅含有複
合繊維を加熱雰囲気中で１０分間以上もの長時間熱処理
することにより低下した導電性能を回復させる方法が開
示されているが、この方法は上記特開昭５８−１４９３
３０号公報でいう経時変化を加速したものにすぎず、そ
の導電性向上効果はいまだに不十分である。

したがってすぐれた導電性付与効果を有するカーボンブ
ラックを用いた複合モノフィラメントの分野においては
、延伸による導電性を低下を避【プることができず、充
分な強力と導電性を併せ持つ太繊度モノフィラメントの
取得が当業界で強く望まれているのが実情である。

（本発明が解決しようとする問題点） そこで本発明者らは、単繊維の直径が０．１〜３．０ｍ
ｍと太い繊度であって、かつ体積固有抵抗値が１Ｘ１０
７Ω・ｃｍ以下と導電性のすぐれたモノフィラメントを
効率的に製造することを目的として鋭意検討した結果、
導電性付与物質としてカーボンブラックを用いた複合モ
ノフィラメントを延伸後、特定の条件にて熱処理するこ
とにより、目的とする導電性能を具備し、しかも延伸時
に付与されたすぐれた強力を望ましく保持したモノフィ
ラメントが得られることを見出し、本発明に到達した。

（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合成線状重合体（Ａ＞と導電
性カーボンブラックを混練した組成物からなる導電性重
合体層および熱可塑性合成線状重合体（Ａ＞および／ま
たは熱可塑性合成線状重合体（Ｂ）からなる非導電性重
合体層から形成され、上記導電性重合体層を断面の少な
くとも外周部または外周部に近い部分に有する複合モノ
フィラメントを溶融紡糸、延伸した後、引続いてあるい
は別工程にて熱処理することにより直径が０．１〜３、
Ｑｍｍのモノフィラメントを製造するに際し、熱可塑性
合成線状重合体（Ａ＞の融点±３５℃の温度で、０〜１
０％弛緩させながら、１〜６０秒間弛緩熱処理すること
を特徴とする導電性モノフィラメントの製造方法を提供
するものである。

本発明で用いる熱可塑性合成線状重合体（Ａ＞または（
Ｂ）としては、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６
１０、ナイロン１１、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、ポリブチレンテレフタレ
ートなどのポリエステルおよびポリエチレン、ポリプロ
ピレンなとのポリオレフィンなどが挙げられ、これらの
中からそれぞれ導電性重合体層および非導電性重合体層
の構成成分を選択することができる。

本発明で用いる導電性カーボンブラックとしてはアセチ
レンブラック、ファーネスブラックおよびチャンネルブ
ラックなどの通常導電性樹脂組成物に適用されるものの
中から任意に選択することができる。

上記導電性カーボンブラックの熱可塑性合成線状重合体
（Ａ＞への配合量は、使用する導電性カーボンブラック
の種類によって適性範囲が異なり、たとえば熱可塑性合
成線状重合体（Ａ＞がポリアミドである場合に、アセチ
レンブラックでは２０〜５５重量％、とくに２５〜３５
重量％、〕〕１−ネスブラッでは５〜３８重」％、とく
に１０〜３５重伍％の範囲が好適である。これら配合量
の適性範囲は°導電性カーボンブラックの粒度によって
も異なり、一般的には粒度が小さく、表面積の大きなも
のほど、比較的低率の配合量ですぐれた導電性能を得る
ことができる。

導電性カーボンブラックを含有する熱可塑性合成線状重
合体（Ａ＞からなる導電性重合体層と熱可塑性合成線状
重合体（Ａ＞および／または（Ｂ）からなる非導電性重
合体層の複合比率は、導電性カーボンブラックの種類と
配合量および導電性重合体層を複合繊維断面内のどの部
分に配置させるかによって異なるが、一般的には導電性
重合体層が繊維重量の２〜３５重量％、とくに５〜２０
重量％を占める割合が好適である。

上記導電性重合体層と非導電性重合体層の複合形態とし
ては上記導電性重合体層を断面の少なくとも外周部また
は外周部に近い部分に有する形態が選択できる。すなわ
ち導電性重合体層を鞘成分とする二重芯鞘構造、上記非
導電性重合体層を芯および最外層とする三重芯鞘構造お
よび上記導電性重合体層を非導電性重合体層の外周部に
点在させた構造などが挙げられ、これらの複合形態は通
常複合紡糸口金の変更により任意に選択することができ
る。

複合モノフィラメントの溶融紡糸法にはとくに制限がな
く、通常のスクリュー型またはプレッシャーメルター型
押出紡糸機を用い、紡糸口金の内部または出口付近で複
合成分を合体させた後、急冷、延伸する方法が採用され
る。複合モノフィラメントの延伸手段にもとくに制限が
なく、乾熱空気浴、温・熱水浴、水蒸気浴およびポリエ
チレングリコールなどの液体熱媒浴などの延伸浴中で１
段または２段以上の多段にて１．５〜５．５倍とくに２
．０〜４．５倍の延伸倍率となるまで延伸することが望
ましい。

次に本発明の特徴とする弛緩熱処理について説明する。

複合モノフィラメントに実用上問題を生じない程度の物
理特性を付与するために上記のごとき延伸を行なうと、
導電性能が著しく低化してしまう。この延伸によって低
下した導電性能を回復させて、物理特性と導電性を均衡
して満足せしめるための工程がこの弛緩熱処理である。

弛緩熱処理は延伸に引続いて行なってもよく、また延伸
後巻き取ったモノフィラメントについて別工程で行なう
こともできる。

弛緩熱処理は延伸した複合モノフィラメントを上記熱可
塑性合成線状重合体（Ａ＞の融点±３５℃、とくに（融
点−２０℃）〜（融点＋２０℃）の温度で、０〜１０％
、とくに５〜１０％弛緩させながら、１〜６０秒間、と
くに１．５〜４５秒間加熱処理することにより行なわれ
る。

弛緩熱処理の雰囲気としては熱風循環式の乾燥熱処理浴
が好適である。

ここで弛緩熱処理温度は、熱処理浴の長さと処理速度と
の関係、すなわち処理時間の長短によって適宜選択され
るが、熱可塑性合成線状重合体（Ａ＞の（融点＋３５℃
）よりも高いと処理時にモノフィラメント同志が融着を
生じたり、糸切れを生じるばかりか、モノフィラメント
の糸物性が低下し、また（融点−３５℃）よりも低いと
導電性能の回復が乏しく、望ましい導電性を有する複合
モノフィラメントが得られないため好ましくない。

また熱処理においては複合モノフィラメントが収縮する
ため、延伸により構造破壊された導電性カーボンブラッ
クの構造を回復させるには、熱処理時に操業上必要な程
度以上の張力をかけないことが重要であり、０〜１０％
の弛緩条件を選択する必要がある。ただし１０％を越え
て弛緩させる場合にはモノフィラメントにたるみを生じ
、長時間安定して操業できなくなるため好ましくない。

ざらに弛緩熱処理の時間が６０秒を越える場合には、モ
ノフィラメントの糸物性が低下するばかりか、熱処理時
にモノフィラメントの融着や糸切れを生じ、１秒未満で
は導電性の回復・改良効果が小さいため好ましくない。

なおこのように短時間で目的とする効果が達成できるこ
とは、工業的に連続処理が可能であり、効率的な生産性
の面できわめて望ましいということができる。

かくして本発明の方法によれば、単繊維の直径が０．１
〜３．Ｑｍｍでかつ体積固有抵抗値が１Ｘ１０　　Ω・
ｃｍ以下であり、しかも延伸により付与された望ましい
物性を保持した導電性モノフィラメントを効率的に製造
することができる。

以下に実施例を挙げて本発明をざらに詳述する。

なお実施例における引張強度および引張伸度はＪＩＳ　
　Ｌ−１０１３に順じて測定した値であり、体積固有抵
抗値は東亜電波工業（Ｉｌ製の極超絶縁計を用いて測定
した値である。

（実施例１） 硫酸相対粘度２．７のナイロン６に導電性ファーネスブ
ラックを３５重量％混合し、二軸押出機により溶＠混練
した後、これを水中に押出し、ペレタイズ、乾燥して導
電性重合体成分を調整した。

通常の複合紡糸法により、硫酸相対粘度２．９のナイロ
ン６６を芯成分として８０重量％および上記の導電性重
合体成分を鞘成分として２０重量％の割合で含有する複
合モノフィラメント未延伸物を押出し、紡糸ノズル下’
ｌＱｃｍの箇所に液面を有する６０℃の温水浴にて冷却
、固化した。

その後複合モノフィラメント未延伸物を引続いて８０℃
の第１延伸浴および９０℃の第２延伸浴に導き、４．０
６倍に延伸することにより、直径０．５８ｍｍの延伸モ
ノフィラメントを得た。

この延伸モノフィラメントを第１表の温度に調整した熱
風循環式の乾熱処理機に導き、５％弛緩させながら４５
秒間熱処理した。なお弛緩熱処理速度は、巻上げ時の速
度が８ｍ／分になるように調節した。

かくして得た６種の複合モノフィラメントについて、操
業性、糸物性および導電性を評価した結果を第１表に併
せて示す。

第１表の結果から明らかなように、本発明の方法（Ｎα
２〜４）で得た複合モノフィラメントは、弛緩熱処理を
行なわない場合（Ｎα６）に比較して、操業性および物
理特性がすぐれていると共に、導電性も体積固有抵抗値
が１×１０　Ω・ｃｍ以下と満足すべき水準にある。

これに対し、熱処理温度が低すぎる場合（Ｎα１）は導
電性の回復効果が小さく、高すぎる場合（Ｎα５）は操
業性が低下するため好ましくない。

（実施例２） 実施例１で得た延伸モノフィラメントを用い、熱風循環
式乾熱処理薇内温度を２２０℃、この弛緩熱処理浴内の
モノフィラメント滞沼時間を５秒間に設定し、弛緩率を
第２表のように変更して弛緩熱処理した。なお弛緩熱処
理速度は、巻上げ時の速度が９６ｍ／分になるように調
節した。

かくして得た５種の複合モノフィラメントについて、操
業性、糸物性および導電性を評価した結果を第２表に併
せて示す。

第２表の結果から明らかなように、弛緩率が０〜１０％
の範囲にある本発明の方法（Ｎα８〜１０）で得た複合
モノフィラメントは操業性および物理特性がすぐれてい
ると共に、導電性も体積固有抵抗値が１Ｘ１０　　Ω・
ｃｍ以下と満足すべき水準にある。これに対し、弛緩率
が一５％すなわち５％緊張下に熱処理した場合（Ｎα７
）は導電性が低く、弛緩率が１５％と高い場合（Ｎα１
１）は操業性が低下するため好ましくない。

（実施例３） 実施例１と同じ原料を用いて、芯成分（ナイロン６６）
を９０重世％および鞘成分（ナイロン６と導電性）７−
ネスブラツクとからなる導電性重合体成分）を１０重量
％の割合で含有する複合モノフィラメント未延伸物を押
出し、紡糸ノズル下１０ｃｍの箇所に液面を有する６０
℃の温水浴にて冷却、固化した。

その後複合モノフィラメント未延伸物を引続いて８０℃
の第１延伸浴および９０℃の第２延伸浴に導き、４．３
５倍に延伸することにＪ−り、直径０．３０ｍｍの延伸
モノフィラメントを得た。

この延伸モノフィラメントを第３表の温度に調整した熱
風循環式の乾熱処理機に導き、それぞれ１０％弛緩させ
ながら第３表に示した時間熱処理した。

かくして得た１５種の複合モノフィラメントについて、
操業性、糸物性および導電性を評価した結果を第３表に
併せて示す。

（以下重置余白） 第３表の結果から明らかなように、″弛緩熱処理温度が
ナイロン６の融点±３５℃でかつ熱処理時間が１〜６０
秒の範囲にある本発明の方法（Ｎα１５．１６．１８．
１９．２１および２２）で得た複合モノフィラメントは
、弛緩熱処理を行なわない場合（Ｎα２６）に比較して
、操業性および物理特性がすぐれていると共に、導電性
も体積固有抵抗値が１Ｘ１０　　Ω・Ｃｍ以下と満足す
べき水準にある。

これに対し、弛緩熱処理温度が低すぎる場合（Ｎα１２
および２０）は処理時間の長短に係わらず導電性改良効
果が得られず、処理温度が高すぎる場合（Ｎα１７およ
び２３）は操業性が著しく低下する。

また処理時間が長すぎる場合（Ｎα１３および１４）は
操業性が低下し、短かすぎる場合（Ｎα２４および２５
）は導電性改良効果が得られないばかりか、操業性も悪
い。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の方法によれば、単繊維の
直径が０．１〜３．Ｏｍｍでかつ体積固有抵抗値が１×
１０　Ω・ｃｍ以下の導電性モノフィラメントを効率的
に製造することができ、得られる導電性モノフィラメン
トは耐久性のすぐれた除電ブラシや導電性搬送ベルト用
基布織物などの種々の用途に有用である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 熱可塑性合成線状重合体（Ａ）と導電性カーボンブラッ
   クを混練した組成物からなる導電性重合体層および熱可
   塑性合成線状重合体（Ａ）および／または熱可塑性合成
   線状重合体（Ｂ）からなる非導電性重合体層から形成さ
   れ、／上記導電性重合体層を断面の少なくとも外周部ま
   たは外周部に近い部分に有する複合モノフィラメントを
   溶融紡糸、延伸した後、引続いてあるいは別工程にて熱
   処理することにより直径が０．１〜３．０ｍｍのモノフ
   ィラメントを製造するに際し、熱可塑性合成線状重合体
   （Ａ）の融点±３５℃の温度で、０〜１０％弛緩させな
   がら、１〜６０秒間弛緩熱処理することを特徴とする導
   電性モノフィラメントの製造方法。