JPS63190017A

JPS63190017A - 制電性複合繊維

Info

Publication number: JPS63190017A
Application number: JP62020860A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Ogawa; 康弘小川; Takao Osagawa; 長川　孝夫; Hidenobu Dai; 提　英伸
Original assignee: Kanebo Ltd
Current assignee: Kanebo Ltd
Priority date: 1987-01-30
Filing date: 1987-01-30
Publication date: 1988-08-05
Also published as: JPH043450B2

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）本発明は新規な制電性複合繊維に関する。詳しくは金属
摩耗性がなく、工業的に製造容易な制電性複合線１Ｉａ
ＩＣ関する。

（従来の技術、）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ｉ　ｏ　ｋｖ
を超え、種々の障害を起こすことはよく知られている。

このため帯電防止（制電性付与）に関する多数の提案が
なされている。

その１つは金属繊維を帯電性繊維に混用する方法である
が、加工、使用時の屈曲による折損で制電性が低下した
り、他繊維との混合・交編・交織が困難であること、特
有の金属光沢が製品の品位を下げて、しまう等の欠点を
有する。

また、金属をメッキした繊維や導電性物質をコーティン
グした繊維は、製造コストが極めて高いこと、加工時や
使用時の屈曲や摩擦で剥離することが多く、耐久性に乏
しいことなど多くの欠点を有する。

更に、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は、導電性を付与す
る程度まで導電性粒子を分散させた場合、紡糸性、強度
、伸度の低下は免れず実用に供するものを得ることは極
めて困難である。

かかる欠点を解消すべく、カーボンブラックや金属粉な
どの導電性粒子を分散させた熱可塑性重合体とｍ細形成
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
が特公昭５２−８１４５０号公報、持分１１８５８−４
４５７９号公報、特公昭５７−２５６４７号公報等で提
案されている。

公知の制電性複合繊維の断面形状は、次のいずれかに分
類される。

即ち、１、　サイドバイサイド型２、芯鞘型８、薄皮芯鞘型である。このうちサイドバイサイド形は、導電性粒子を
含有する導電性成分が繊維の表面に鱈出しているために
繊維の金属摩耗性が大きく、繊維の製造、加工工程に著
るしい不都合があった。また導電性成分を芯とする芯鞘
型の複合繊維に於ては、導電性成分が非導電性成分に包
みこまれているため、コロナ放電を起し難く、制電性が
劣るという欠点がある。このため鞘部に金属粒子を混入
して放電性を増す方法（特開昭６０−２２４８１８号公
報）、鞘成分を溶解除去する方法（特願昭５９−２５４
８４９号）等が提案されているが、工業的実施は極めて
困難である。

薄皮芯鞘型複合繊維（特開昭６０−１１０９２０号公報
）は、金属摩耗性をなくシ、シかも制電性を得るためＧ
こ極めてすぐれた方法であるが、充分な制電性を得る程
に非導電性成分の皮膜を薄くすると、皮膜が破れやすく
、金属摩耗を生じやすくなり、安定に製造することが困
難であると１１つ問題点があった。

（発明が解決しようとする問題点）本発明の目的は摩耗性がなく、且つ優れた制電性を有し
、しかも工業的に容易番こ製造することのできる新規な
制電性複合繊維を提供することにある◎ （問題を解決するための手段）本発明は、繊維形成性ポリマーからなる比抵抗が１０７
０・ｃｍ以上の非導電性成分と、熱可塑性ポリマーと無
機導電性粒子からなる比抵抗が１０’Ω・ｃｍ未滴の導
電性成分との複合繊維に於て、導電性成分の断面形状が
非導電性成分に包みこまれた肉厚の部分と、該肉厚部に
接続し少なくともその一部が繊維の周辺に達する帯状部
とから構成され、且つ導電性成分が繊維表面に断続的に
露出していることを特徴とする制電性複合繊維にある。

本発明に用いられる無機導電性粒子は、粉末状での比抵
抗が１０４０・Ｃｍ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。白変の高い金属酸化物や金
属酸化物被膜を有する１粒子は勿論、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など着色の大きいものも使用し得る
。

金属酸化物粒子としては、酸化錫、酸イし亜鉛、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粒子があげられる。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０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・
ｃｍ程度以下、特に１０２０”ａｍ程度以下が好ましく
、１０１Ω・ｃｍ程度以下が最も好ましい。

実際番こ１０　Ω・ｃｍ〜１０　Ω・ｃｍ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１　ｃｍの絶縁体の
円筒に試料を５ｇ詰め、上部からピストンによって２０
０　ｋｌ　の圧力を加え、直流電圧（例えば０．００１
〜１００ＯＶ）を印加して（電流１ｍＡ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のものも使用不可能では
ないが１、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。

導電性成分への導電性粒子の混合率は、粒子の穏類、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１０〜
８６％（重量）程度の範囲内であり、多くの場合２０〜
８０％程度である。

無機導電性粒子と混合して導電性成分を形成する熱可塑
性ポリマーは、特に限定されることはなく任意番ζ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。このポリマーは繊維形成
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、組合わせる非導電性成分に繊細形成性のポリ
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。このようなポリマーのうち、繊細形成性の非導
電性ポリマーとの親和性の乏しい結晶化度６０％以上の
ポリマーが好適で、このようなポリマーとしてはポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリオキシメチレン、ポリエ
チレンオキシド及びその誘導体（例えばポリエチレンオ
キシド／　ＰＥＴ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あげられる。こ
れらのポリマーのうちポリエチレンが特に好適である。

導電性成分の比抵抗（体積抵抗率）は１０７Ω・ｃｍ未
満であることが必要であり、１０４Ω−Ｃｍ以下が好ま
しく、１０２Ω・Ｃｍ以下が特に好ましい。

導電性成分には、更に分散性（例えばワックス類、ポリ
アルキレンオキシド類、各種界面活性剤、有機電解質な
ど）、着色剤、顔料、安定剤（酸化防止剤、紫外線吸収
剤など）、流動性改善剤、その他の添加剤を加えること
が出来る。

複合繊維の繊維形成性ポリマーとしては、紡糸可能なあ
らゆるものが用いられる。中でもナイロン６、ナイロン
６６、ナイロン１２、ナイロン６１０などのポリアミド
、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンオキシベ
ンゾエート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエ
ステル、ポリアクリロニトリル及びそれらのポリマーの
共重合体や変性体が特に好適である。繊維形成性ポリマ
ーには、艶消剤、顔料、着色料、安定剤、制電剤（ポリ
アルキレンオキシド類、各種界面活性剤など）などの添
加剤を加えることが出来る。

本発明の複合繊維に於て導電性成分の複合比（断面積占
有率）は任意であるが、通常３〜４０％、特に４〜２０
％、最も多くの場合５〜１５％が好適である。複合比が
小さいと制電性が不充分となり、多いと糸質が劣化する
。

本発明の複合繊維の新聞（輪郭）は円形でもよく、非円
形でもよく特に限定されないが、円形断面或は一部に凹
部を有する円形断面が好適である。

本発明の複合繊維に於ては導電性成分の形状が重要であ
る。即ち本発明複合繊細の横断面形状は、１、導電性成
分の断面が頭部と尾部から構成されている。

４　頭部は非導電性成分に包みこまれ、尾部の一部が繊
維周辺近傍に達している。

８、繊維表面番こ導電性成分が断続的に露出している。

ものである。

導電性成分の形状は、第１図、第５図、第６図、第７図
に示されるように頭部に相当する太い部分と尾部に相当
する帯状の部分を有する、たとえばおたまじゃくしに似
た形状が好適である。頭部は円形、楕円形、三角形ある
いは四角形など任意の形状をとることが出来るが、導電
性成分の大部分たとえば６０％以上が集合した部分で・
ある。尾部は頭部と明確に区別できる場合（第５図）も
、区別できない場合（第７図）も好適である。尾部は頭
部につながった、頭部より細い帯状の部分を示すが、そ
の巾は頭から先端近傍まで同じ巾のもの、巾が徐々に細
くなるもの、細くなったり広くなったりしているもの、
不連続になったものなどいずれも好適である。尾の形状
は直線状も好適であるが、湾曲した形状がより好ましい
。

繊維断面に於ける導電性成分の位置は、頭部が非導電性
成分に包みこまれ略繊維の中央に位置し、尾部の先端の
みが繊維表面近傍に達していることが好適である。

繊維断面に於いて、導電性成分の形状は繊維の長さ方向
に同じ形状であってもよいが、形状が変化してもよい。

特に尾部の形状或いは巾は繊維長さ方向に徐々に変化し
てもよい。このことは頭部は繊維長さ方向に連続してい
るが、尾部は連続している場合も不連続な場合もあるこ
とを示している。

以上に説明した如く、本発明複合繊維の断面形状は、公
知の芯鞘型或はサイドバイサイド型の制電性複合繊維に
於て全く知られていない新規な形状である。

本発明の複合繊維に於ては、導電性成分は繊維表面に断
続的に露出している。露出する部分は尾部の先端或はそ
の近傍の一部であり、露出部の巾は１．５μｍ以下が好
ましく、更に好適には１μｍ以下である。露出部の長さ
は任意であるが、露出部の割合は９０％以下が好ましく
、更に好適には７０％以下、最も好ましくは５０％以下
である。

露出部の巾が大きい場合、或は割合が大きい場合には金
属摩耗を生じやすくなる。

（作用）導電性成分が頭部と尾部を有し、しかも尾部の一部のみ
が繊維周辺の近傍に達している形状をしていることによ
つ−て、本発明の目的である優れた制電性を有し、摩耗
性のない繊維を達成出来る理由は次のように考えられる
。即ち頭部は比抵抗が１０７０・ｃｍ未溝の導電性成分
が一定以上の厚さくたとえば５μｍ以上）に集合し、繊
維の長さ方向に連続しているため、繊維の長さ方向への
電荷の移動を容易にしているものと考えられる。この機
能は制電性複合繊維に必須な機能である。一方、尾部は
頭部に接続し、その一部が繊維表面近傍に達し断続的に
露出しているため、繊維が帯電した際にコロナ放電によ
る除電が低電位で生ずるものと考えられる。この機能も
制電性複合繊維に必須である。

更に尾部が帯状であり、繊維表両番と断続的に露出して
いるだけであるため繊維の製造、加工を通じて摩耗によ
る障害を生ずることがなく、製造容易であると考えられ
る。

（実施例）実施例１表面に酸化錫（ｓｎｏ、）　　皮膜を有する酸化チタン
粒子に対して１．５％の酸化アンチモンを混合焼成した
導電性粒子（平均粒径：０．２５μｍ１酸化錫の含有率
＝１５％、比抵抗ニアΩ・ｃｍ、白皮（光反射率）：８
８％）７５部、分子量約５０，０００、融点１０８℃の
低密度ポリエチレン２５部及びステアリン酸マグネシウ
ム（流動性改善剤）０．５部を均一に分散混練した導電
性ポリマーをＡ１とする。分子量約１６，０００、融点
２１６°Ｃのナイロン６に酸化チタンを０．８％添加し
たポリマーをＢ１とする。

導電性ポリ７−ム１とポリマーＢ１を（複合比１０％）
第１表に示すような断面形状になるように紡糸温度２８
０℃で直径０．２５　ｍｍのオリフィスから紡出し、冷
却、オリイングしながら８００ｍ／分の速度で捲取った
。次いで８０℃の熱ローラーを介し、延伸倍率２．６倍
で延伸し、更に１７０℃の熱プレートに接触させた後捲
取り、１８デニール／１フイラメントの延伸糸Ｙ１〜Ｙ
４　　を得た。

これらの延伸糸の導電性（比抵抗）、制電性、金属摩耗
性等の性能詔よび走査型電子顕微鏡によって観察した繊
維側面の状態を第１表に示す。

第　　　１　　　表 □　　制電性は以下の方法によって評価した。通常の６
ナイロン延伸糸（２１０デニール１５４フイラメント）
を丸編機を用いて編立て、その際１０周に１周の間隔で
上記糸Ｙ１〜Ｙ４を夫々編み込み、混入率０．８５％の
丸編物を作成する。精練によって紡糸油剤を除去したの
ち、充分に水洗して８０℃で８時間乾燥した後、更に２
５℃、８０％ＲＨの雰囲気中で６時間調湿する。その後
同じ温湿度中で綿布にて１６回摩擦し、１０秒後の帯電
圧を測定した。

金属摩耗性は、直径８５μｍのステンレス１上を１００
ｍ／分の速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。

導電性は、長さ１０　ａｍの単糸５本を束ねて両端を金
属端子と導電性接着剤（藤倉化成ドータイ）Ｄ−５５０
）で接着し、ＩＯＶ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。

糸Ｙ１〜Ｙ４はいずれも比抵抗□が１００・ｃｍのオー
ダーであり良好な導電性を示した。制電性はＹ１〜Ｙ８
　　が２．　ＯＫＶ以下で良−好であったが、導電性ポ
リマーが繊維表面に露出していないＹ４　　は制電性が
劣る。また金属摩耗性はＹｌとＹ４が小さいが、Ｙ２と
Ｙ８は著るしい金属摩耗性を示した。Ｙ２とＹ８は、糸
の延伸時のトラベラ摩耗も著るしく大きいため安定に製
造することは出来なかった。このように制電性が良好で
且つ金属摩耗性の小さい糸は、Ｙｌ　　のみであった。

実施例２非導電性ポリマーとして分子ｊ１１５，０００のポリエ
チレンテレフタレートに艶消剤として酸イレチタンを０
．６５％配合したポリマーを用い、導電性ポリマーとし
て実施例ＩＩご用いたＡ１を用いて第２表に示す断面形
状になるように口金内でサイドバイサイド形に複合し、
更に薄く非導電性ポリマーの鞘で覆う方法で紡糸温度２
８２°Ｃで直径０．８胴のオリフィスから紡出し、冷却
オイリングの後１０００ｍ／ｍｉｎ　　の速度で巻取り
、次いで８６°Ｃの熱ロールを用いて８．１倍に延伸、
１５０°Ｃのプレートヒーターで熱固定しつつ巻取り、
２５デニール／６フイラメントの糸を得た。

これらフィラメントの断面形状と性能は第２表の如くで
ありた。尚、糸の導電性、制電性、金属摩耗性等の性能
は実施例１に示す方法で測定した。

第　　　　２　　　　　表糸Ｙ６〜Ｙ８は側面を走査型電子顕微鏡で観察すると導
電性ポリマー薯と起因する表面の凹凸が断続しているの
が観察された。いずれも金属摩耗性は少く紡糸、延伸詔
よび製編織の工程でのトラブルは生じなかった。Ｙ　−
Ｙ　　は制電性が良葺ｆ」ｄｈ濠量１ゴｅ七艇九鼻曇崖
−―ｉＨｈ占１赴膨社良好であった。Ｙ８　は導電性ポ
リマーが肉厚の部分がない形状であるが、比抵抗の値が
高く、制電性も劣るものでありた。

【図面の簡単な説明】

第１図および第５図〜第７図は、本発明複合繊維の横断
面の模式図である。第２図、第８図および第８図はサイ
ドバイサイド型、第４図は芯鞘型複合繊維の横断面の模
式図である。図中の１は非導電性成分を、２は導電性成
分の肉厚部を、８は導電性成分の細い部分（帯状ＩＥ５
）を表す。第９図及び第１０図は、本発明複合繊維（未延伸糸）の
横断面および側面を示す電子顕微鋺写真である。第１図　　第２図　　第３図第４図　　第５図　　第６図第７図　　第８図一口の浄Ｅ手続補正書（方式）％式％特許庁長官　　黒　１）明　雄　殿　　　）ア１、事件
の表示昭和６２年特許願第２０８６０号２、発明の名称制電性複合ｆＩＬ維８、補正をする者事件との関係　特許出願人住所　東京都墨田区墨田五丁目１７番４号名称（０９５
）鐘紡株式会社〒５８４　大阪市部島区友淵町１丁目５番９０号鐘紡株
式会社特許部電話（０６）９２１−１２５１４、補正命令の日付６、補正の内容第９図と第１０図を別紙の通シ図面代用写真に補正する
。７、添付書類の目録（１）別紙　　　１通以上

Claims

【特許請求の範囲】

（１）繊維形成性ポリマーからなる比抵抗が１０＾７Ω
・ｃｍ以上の非導電性成分と、熱可塑性ポリマーと無機
導電性粒子からなる比抗抵が１０＾７Ω・ｃｍ未満の導
電性成分との複合繊維に於て、導電性成分の断面形状が
非導電性成分に包みこまれた肉厚の部分と、該肉厚部に
接続し少なくともその一部が繊維の周辺に達する帯状部
とから構成され、且つ導電性成分が繊維表面に断続的に
露出していることを特徴とする制電性複合繊維。
（２）繊維断面に於て導電性成分の形状が頭部と尾部を
有するおたまじゃくし形であり、頭部の割合が導電性成
分の６０％以上である特許請求の範囲第１項記載の繊維
。
（３）導電性成分の複合比（面積）が３〜４０％である
特許請求の範囲第１項記載の繊維。
（４）繊維表面に断続的に露出する導電性成分の巾が１
μｍ以下、繊維長さ方向の露出割合が５０％以下である
特許請求の範囲第１項記載の繊維。