JPS62223373A - 導電性繊維およびその製造方法 - 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〕 合成繊維編織物等において経験される静電気の発生は種
々の問題を引き起こす。そのため静電気除去方法が種々
提案されており、その一つとして合成繊維中に導電繊維
を混合して静電気の放電を促進する方法がある。本発明
はこうした静電気除去方法に適用されるすぐれた導電性
を有する導電繊維およびその製造法に関するものである
。

〔従来の技術〕

衣服のまつわりつきゃカーペット上を歩行する際の静電
気ショック等のように静電気による障害は日常生活にお
いてもしばしば経験される。

かかる静電気は産業界においては石油化学工業における
爆発事故、あるいは医薬品工業や電子精密工業における
埃りの付着あるいは放電による素子破壊等の問題を引き
起こし、安全性や生産性の面からもその除去が望まれて
いる。こうした状況の中で、静電気発生の源である合成
繊維編織物に導電性繊維を混合し静電気を大気中へ速や
かに放電させることをこよって静電気の蓄積を防止する
方法が提案されている。

ところで導電性繊維の製造方法としては■繊維表面に金
属めっきを施す方法、■金属または金属化合物等の導電
性粒子をポリマーに練り込む方法、■繊維の細孔に金属
または金属化合物等の導電性化合物を沈着させる方法等
が一般に行な些れているが、それ等はいずれも加工面で
種々の難点を有している。例えば、■繊維表面に金属め
っきを施す方法では、めっきの密着性を良好にするため
、予め繊維を収縮させて繊維表面にひだを作る工程、セ
ンシタイジング工程、アクチベーション工程、めっき工
程等のごとく多くの工程と高度の技術を必要とするもの
であり、■金属または金属化合物をポリマーに練り込む
方法では金属添加によって製糸工程上程々の難点を生じ
、また■繊維の細孔に導電性粒子を沈着させる方法では
わざわざ多孔質繊維を調製する必要がある。さらに■導
電性カーボンブラックを繊維全体に高濃度に分散させた
合成繊維も提案されているが、該繊維は製糸性が極めて
悪い上に得られる繊維の強度が低く、紡編織用繊維とし
ての特性を著しく欠いたものである。

そこで上記加工性および強度上の欠点を改良するものと
して、例えば■導電性カーボンブラックを含有する重合
体と非導電性の重合体を隣接させて複合紡糸した繊維、
■カーボンブラックを分散せしめた成分が繊維表面に一
部露出するように複合紡糸した繊維等が提案されている
。

これらの繊維は上述の製糸性不良、低糸質強度の各欠点
を改良するのには有利ではあったが、製品を作るための
後工程または製品の使用中に導電成分と非導電成分が剥
離し導電成分が脱落し塵埃になりつる欠点を有していた
。

こうした中で導電成分の脱落を改良する方法として■導
電性カーボンブラックを含有する熱可塑性重合体を芯部
分とし、これを非導電性の熱可塑性重合体で取り囲んだ
鞘−芯型の複合繊維が提案されている。しかしながら鞘
−芯型の複合繊維は絶縁層で被覆されているために繊維
全体の導電性はあまり良くない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明者らはこれらの欠点殊に上記の鞘−芯型複合繊維
の欠点を改良すべく検討した結果完成されたものであっ
てすぐれた導電性を備え、かつ加工性や糸質がすぐれ、
さらに、導電成分の脱落の如き欠点のない導電繊維を提
供することを目的とするものである。

〔問題を解決するための手段〕

上記課題を解決するための手段として、本発明は導電性
物質を含有する良導電性重合体組成物よりなる線状芯部
を繊維形成能を有する絶縁性重合体で被覆してなる複合
線状体の被覆層中に微細に分散して延びるポリピロール
による導電路が形成せしめられており、導電率が１０−
Ｓ・α−゛以上であることを特徴とする導電繊維を要旨
とするものである。本発明はまた上記の複合線状体をピ
ロール、支持電解質および有機溶媒を含有する電解中に
浸漬し、ピロールを該被覆に浸入拡散させて電解重合さ
せることにより上記の導電繊維を製造する方法をも要旨
とするものである。

本発明において被覆層（鞘部分）を構成する非導電性（
絶縁性）重合体は繊維形成能の高い重合体を用いる必要
があり、例えば、ポリアクリロニトリル系重合体、ポリ
エステル系重合本ポリアミド系重合体などが使われる。

本発明において芯部分を構成する良導電性重合体組成物
に使用される合成重合体は、例えばポリアクリロニトリ
ル系重合体、ポリエステル系重合体、ポリアミド系重合
体、嶌＼叉〜案系重食覧ポリオレフィンおよびそれらの
共重合体であり、特に繊維形成能を有している必要はな
い。

上記良導電性重合体組成物を調製するために合成重合体
に添加される導電性物質としては沃化鋼、酸化銅、酸化
インジウム、酸化チタン、硫化銅、硫化亜鉛、カーボン
ブラック等がある。

このうちカーボンブラックとしては市販のファ−イ・ス
ブラック（例えば三菱化成社製の＃４０１キャボット社
製のパルカンＸＣ−７２、パルカンＸＣ−７２Ｒ，ライ
オンーアクゾ社製のケッチェンブラックＥＣ）、アセチ
レンブラック等の公知のものが使用できる。

本発明における導電性物質は通常行なわれている公知の
方法によって合成重合体に分散される。例えば熱可塑性
重合体に分散させる場合には重合体の重合時に分散させ
たり、混練型エクストルーダーやドウミキサーなどの混
線機により分散させる。また溶剤に溶解する必要のある
重合体を用いる場合には重合時にカーボンブラックを導
入するか、および／または重合体溶解溶液にカーボンブ
ラックを添加し、ホモミキサー、ハイシャーミキサー等
で攪拌して分散することが出来る。

芯部分に使用される導電性物質がカーボンブラックの場
合、合成重合体中へのカーボンブラックの添加員は該合
成重合体重量に対して大略２０〜２００重量％、より好
ましくは３０〜１００重量％であり、これによりカーボ
ンブラック粒子が芯部分中で互いに有効条こ接触するこ
とになる。

なお導電性芯体の導電率は一般に１０−°乃至１０＠Ｓ
−１−１である。

本発明において最も重要な構成は前記の被覆層中に微細
に分散して延びるポリピロールの導電路が形成せしめら
れていることである。この導電路のため芯部の導電層と
外部が導通した態様になる。またかかる微細導電路が繊
維の軸方向にも連続することによりさらに導電性が増す
。

本発明によるかかる導電繊維は上記の導電性芯部と繊維
形成能を有する絶縁性重合体の被覆よりなる所謂鞘−芯
型複合繊維を常法により製造した後、これをピロール、
支持電解質および有機溶媒を含有する電解浴中に浸漬し
、その状態で該とロールを電解重合させることにより製
造することができる。

本発明における電解重合をこ使用しうる支持電解質とし
ては、例えば、リチウム、カリウム、ナトリウム、ルビ
ジウム、銀のような一価金属イオンまたはテトラアルキ
ルアンモニウムイオ］　゛ ンとルイス酸イオン、ＢＦ、−１ＰＦ・−１ＡｓＦａ−
１Ｃ１ｏ、−等の７ニオンの塩、例えばテトラエチルア
ンモニウム・パラト〜エンスルホネート、ヘンゼンスル
ホン酸ソーダ等があげられる。

また有機溶媒としては前記のピロールおよび支持電解質
を溶解すると共に複合繊維の被覆層を膨潤しつるものを
用いる。かかる溶媒としてはアセトニトリル、ベンゾニ
トリル、プロピレンカーボネート、ジメチルホルムアミ
ド等が例挙される。

電解浴中のピロールの濃度は約０．０１〜１０Ｍ／Ｊ１
電解質濃度は０．１〜Ｉ　Ｍ／ｌとするのが普通である
。

上記のような電解浴中に前記の複合繊維を浸漬してピロ
ールの電解重合を行なうのであるが、この際、複合繊維
の被覆層は有機溶媒の作用により膨潤すると共に該とロ
ールと電解質とは有機溶媒溶液として膨潤被覆層内に微
細に浸入拡散し、この状態で重合が進められるのである
。

かくしてピロールの重合により該被覆層内に微細に分散
して延びるポリピロールによる導電路が形成されるので
ある。

なお電解重合は常温により実施できる。電解電圧は浴組
成により広範囲に変化しうるものであり、例えばピロー
　）ｖ／　ＬｉｇＦ４　／　ＣＩ　、ＣＮ系の浴の場合
、約３ボルトで重合が開始する。

被覆層中に拡散して生成されるポリピロールの量は芯部
の導電性、印加電圧、電解時間（一般には約１０〜１０
０分）等のファクターにより任意適当に調整可能である
が、得られる導電繊維の導電率が１０″″４Ｓ、ｃｒ！
Ｌ″″１となるようにする。

電解重合終了後は繊維を電解浴より取り出し、洗浄しく
好ましくは電解浴の溶媒を用いる）、乾燥する。

以下本発明を図面を参照して更をこ説明する。

第１図（ａ）　、　（ｂ）および（ｃ）は本発明で用い
られる鞘−芯型複合繊維の数例の断面図である。勿論本
発明繊維の断面形状はこれらの特定のものに限られるこ
とはない。なお図中１は良導電性重合体組成物よりなる
線状芯部であり、２は繊維形成能を有する絶縁性重合体
の被覆層である。

第２図および第３図は上記複合繊維の被覆層に微細に分
散して延びるポリピロールによる導電路を形成せしめる
ための電解重合装置の例を結手するものであり、第２図
はバッチ式電解重合装置、第３図は連続電解重合装置で
ある。これらの図中同一符号は同一部材または材料を示
す。

第２図の装置昏こおいて、３は電解槽、４は電解浴、５
は対向電極である。対向電極としては白金、ＩＴＯ（イ
ンジウム・錫酸化物）、炭素棒などの導電体が用いられ
る。６は直流電源であり、７は鞘−芯型の複合短繊維束
８をとりつけた金属電極である。

第３図の装置は連続処理形式にした点において第２図の
それと異なるのみで他は同じである。

図中９は鞘−芯型の複合フィラメントであり、金属ロー
ル１０と接触して矢印の方向（こ移動せしぬられ、洗浄
ｗｉ１１で洗浄される。

第４図は本発明の導電ａ維の断面図であり、被覆層には
その中に微細に分散して延びるポリピロールによる導電
路１２が形成されている。

この導電路１２が芯部１と外部につながることおよび繊
維軸方向に連続的につながることによって繊維全体の導
電率が増加する。

また本発明の導電性繊維はヌテーブルファイバー、フィ
ラメント等のいずれの形態でも用いることか可能である
。

かくの如くして得られる導電性繊維は被覆層の一部が電
気絶縁性を消失しているため他の繊維と混用した場合極
めて効率的な除電がなされ静電気の蓄積が起こらない。

即ち静電気ショックを全く感知しなくなる低レベルまで
静電気電圧を低減することが可能をこなる。

〔実施例〕

以下本発明を実施例につき説明する。

実施例　１ アクリロニトリル９１部、７クリル酸メチル８．７部お
よびメタリルスルホン酸ソーダ０．３部からなる重合体
（１）とアクリロニトリル２５部およびＣＨ，＝　Ｃ（
ＣＨ，）Ｃｏｏ（Ｃ１，ＣＨ，Ｏ）、。ｃＨ，７５部か
らなる重合体（２）と市販の酸化チタンを重合体（１）
／重合体卸／酸化チタン＝９１／６／３の割合になるよ
うに混合した後、これらを４７％ロダンソーダ水溶液に
溶解し、紡糸原液（イ）を調整した。

次に重合体（Ｉ）および該重合体に対して６０％の市販
カーボンブラック（三菱化成＃４０）を混合し、これら
を４７％ロダンソーダ水溶液に溶解分散、攪拌して紡糸
原液（ロ）を調整した。なお紡糸原液（イ）、（ロ）中
の固形成分ペースはほぼ同一に維持した。

かくして得られた紡糸原液（イ）が繊維形成能を有する
合成重合体の被覆層と、紡糸原液（ロ）が良導電性の合
成重合体組成物の芯部分となる如く、各紡糸原液を公知
の鞘−芯型複合紡糸装置に送給し、鞘−芯型の複合紡糸
を行なった。凝固浴中に紡糸された糸条は更に水洗、延
伸、乾燥緻密化され２５ｄ１５フイラメントのフィラメ
ント糸を得た。得られた繊維の導電率は４．３Ｘ１０−
４Ｓ・ｃｍ−ｒｍ、−”　　であった。かくの如くして
得たフィラメント糸を２０本束ねて１０ｃＩｒＬに切断
した後一方を金具で固定した。この繊維束を次をこ示さ
れる電解浴に浸漬した。

（Ａ）／（Ｂ）＝　ｓ　／　１ 上記電解液および繊維束を第２図に示した装置に繊維束
が正極、対向電極が負極になるようにセットした。この
時対向電極には炭素棒を用いた。直流電圧６ｖを１時間
印加した後、繊維束をとり出しメタノールで洗浄した後
乾燥した。

得られた繊維束の導電率は５．　ＯＸ　１０”−’Ｓ−
α−′であった。

実施例　２ 実施例１で得られたフィラメント糸を実施例１と同様の
電解液を用いて第３図の装置により連続的に処理した。

この時対向電極として白金メツシュを用い、金属ロール
はステンレス製ヲ用いた。電源は直流で６ｖ印加し、糸
条が１５分間電解液に浸漬するようにその走行速度を調
整した。その後洗浄槽を通過した後巻き取った。

得られたフィラメントの導電率は２．　Ｏｘｌ□−ｓ　
３・ｍ’であった。

実施例　３ ３．０％の酸化チタンと硫酸相対粘度２．８のナイロン
６チップとポリε−カプロラクタムとポリエチレングリ
コ−シフ２主成分とするブロックポリエーテルアミド６
％をブレンドしたものを被覆層とし、市販カーボンブラ
ック（キャボット社、パルカンＸＣ−７２Ｒ）をナイロ
ン６に対して５０％添加したナイロン６を芯部として公
知の紡糸装置を用いて複合紡糸した（鞘／芯比＝９８／
２　）。このようにして得られた未延伸糸を１７５°Ｃ
で３倍に延伸し、２０ｄ／１フイラメントのフィラメン
ト糸を得た。次いで実施例２と同様にしてポリピロール
の電解重合を行なうと、導電率が６．８　Ｘ　１０’″
”Ｓ−ｃｍ−“の導電性繊維が得られた。なお処理前の
導電率は８．８Ｘ　１０−”　Ｓ−ａｍ−’であった。

なお本発明における導電率は下記の方法でぶＩＩ定した
。

繊維５本からなる長さ５ｃＩｒＬの繊維束を４０％ＲＨ
１２ｏｏｃの雰囲気中で両端をクランプで把持し、ＩＯ
Ｖの直流電圧を印加して電気抵抗Ｒを測定する。かかる
Ｒ値より次式より導電率σを算出した。

〔発明の効果〕

本発明によれば以上のとおり優れた導電性を有し、かつ
加工性並びに糸質の良好な導電性繊維を得ることができ
る。かくして静電気障害が皆無でしかも導電層の脱落に
よる塵埃が発生しないｍ織物を市場に提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で用いられる鞘−芯型複合は維の数例の
略断面図、第２図および第３図の各々は電解重合装置の
概略図、第４図は本発明の導電繊維の略断面図である。 １：導電性芯部　　　　２：絶縁被覆層３：電解Ｍｉ　
　　　　　　４：電解浴５：対向電極　　　　　６：直
流電源 ７：短繊維取付金具　　８：繊維束 ９：フィラメント糸　１０：金属ロール１１：洗浄槽　
　　　　１２：導電路 第　１　図 第　２　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、導電性物質を含有する良導電性重合体組成物よりな
   る線状芯部を繊維形成能を有する絶縁性重合体で被覆し
   てなる複合線状体の被覆層中に微細に分散して延びるポ
   リピロールによる導電路が形成せしめられており、導電
   率が１０＾−＾４Ｓ・ｃｍ＾−＾１以上であることを特
   徴とする導電繊維。 ２、導電性物質を含有する良導電性重合体組成物よりな
   る線状芯部を繊維形成能を有する絶縁性重合体で被覆し
   てなる複合線状体を、ピロール、支持電解質および有機
   溶媒を含有する電解浴中に浸漬し、ピロールを該被覆に
   浸入拡散させて電解重合させることを特徴とする導電性
   物質を含有する良導電性重合体組成物よりなる線状芯部
   を繊維形成能を有する絶縁性重合体で被覆してなる複合
   線状体の被覆層中に微細に分散して延びるポリピロール
   による導電路が形成せしめられており、導電率が１０＾
   −＾４Ｓ・ｃｍ＾−＾１以上である導電繊維の製造方法
   。