JPS63219624A - 導電性繊維及びその製造方法 - 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） 本発明は、導電性繊維及びその製造方法に関する。

（従来技術） ポリエチレン、ポリアミド、ポリエステル等の熱可塑性
樹脂は、繊維製品として多くの用途に使用されているが
、訓電性に乏しいために帯電し易い欠点を有している。

例えば、ポリエチレンテレフタレート繊維よりなる衣服
は、帯電して着用時に身体にまつわりついたり、さらに
は空気中に浮遊する塵埃を吸着し、汚れ易いこと、或い
は、カーペット上を歩いてドアの把手に触れた時の放電
ショック等多くの問題を生じている。

かかる問題に対処するために、導電性繊維に関する多く
の方法が提案されている。

第１の方法として、繊維表面に導電性物質をコーティン
グするケースである。更に詳しく述べると、！ＩＮ表面
上に化学メッキした金属メッキ繊維。

金属粉末やカーボンブラック等の導電性粉末を塗布する
方法である。これらの導電性繊維は確かに初期の導電性
能は良好であるが、着用時の摩耗耐久性不良、或は、洗
濯により表面の導電剤層の剥離があるばかりか、導電性
もそれにより著しく低下し、耐薬品性も不良で、防塵衣
等に使用した場合の発塵源となっている。

第２の方法として、導電性物質の粉末を熱可塑性樹脂中
に分散させ、！ｌｌ影形成性ポリマーコア層としてシー
ス・コアの複合ｌｌ１Ｉｆｆとする場合である。例えば
、導電性カーボンを配合した導電繊維は、導電性カーボ
ンが黒色であるためコア層が見える場合や、シース層の
薄い場合には、着色が著しく審美性を要求される分野に
用いることができず、コア層が完全にシース層の中にあ
り、がっ、シース層の厚みが充分でないとその用途が極
めて限定されるという問題点も有している。

導電性物質が導電性金属化合物であって酸化第二錫や、
酸化亜鉛からなり、シース・コアの複合繊維を形成して
いる場合も、前記の導電性カーボンはどでないにしても
シース層で完全に覆わないと黒ずんで見えたり、使用中
に脱落して機能が低下するなどのトラブルの原因となっ
ている。

しかしながら、このようなシース層による完全被覆構造
は反面、下記のような問題を有している。

即ち、繊維断面の芯部間の導電性は良好で問題がないが
、シース層は、！Ｉ＃ｆ１形成性の良好なポリマーで形
成されているため、電気的には絶縁体となっており、表
面の電気抵抗値が高く、導電性不良になっている点が問
題である。

したがって、このように芯部に導電性物質を含有するシ
ース・コアの複合繊維であっても、これを使用した布帛
の静電気による不快感（即ち、着用衣服の身体へのまつ
わりつき、脱衣時の放電音。

空気中のほこり付着等）の問題があった。さらに、かか
る芯鞘型複合繊維の問題を解決するため特開昭６０−１
１０９２０号公報に記載されているように芯成分を偏心
させ、鞘成分の厚さを３μｍ以下とすることも提案され
ている。しかし、かかる複合繊維は、製糸が非常に困難
であり、又、電気抵抗値も思ったように低くできない等
の問題がある。これらの問題を解決するため本出願人は
、特願昭６０−１８６５９５号により導電性物質を芯成
分に含有する芯鞘型複合繊維を高電圧で放電加工するこ
とを提案したが、より品質の安定した導電性！！紺とす
る必要がある。

（発明の目的） 本発明の目的は、かかる問題点を解決し、芯成分の形状
として特殊形状を有する新規な導電性線　　維を提供す
るものであって、該導電性繊維は完全なシース・コアの
複合繊維であって、コア層に含有される導電性物質がそ
の着色防止効果のため表面に全く露出していない場合で
あっても、表面の電気抵抗の低い、かつ、品質の安定し
た繊維とすることができるものである。

（発明の構成） 本発明は、導電性物質を含有する芯成分と、該芯成分を
取囲む繊維形成性ポリマーからなる鞘成分とにより構成
される芯鞘型複合繊維において、該芯成分は鞘成分によ
って完全に被覆されており、かつ、該芯成分が特殊異型
形状を有すると共に、繊維表面の電気抵抗値が１０１０
Ω／ｃｍオーダー以下であり、かつ、繊維表面の電気抵
抗値（Ω／　ｃｍ　）と、断面間の内部電気抵抗値（Ω
／　ｃｒｔｒ　）の比が１０３以下であることを特徴と
する導電性繊維およびその製造方法にある。

本発明繊維の芯成分は導電性物質を含有するものである
が、該導電性物質としては、導電性カーボンブラック、
導電性金属化合物等の公知のものが使用できる。

カーボンブラックの種類としてはアセチレンブラック、
オイルファーネスブラック、サーマルブラック、チャネ
ルブラック、ケッチェンブラック等が例示される。

他方、導電性金属化合物とは導電性金属酸化物を主たる
対象とし、特に白色性に優れた酸化第二錫及び酸化亜鉛
が好ましい。ここでいう酸化第二錫には、少量のアンチ
モン化合物を含む酸化第二錫、酸化チタン粒子の表面に
少量のアンチモン化合物を含む酸化第二錫をコーティン
グして得られる導電性金属複合体も含まれる。また酸化
亜鉛には少量の酸化アルミニウム、酸化リチウム、酸化
インジウム等を溶解した導電性酸化亜鉛も含まれる。こ
れ等は通常微粉末として取扱われる。

又、該導電性金属化合物は低温流動性物質や親油化剤と
併用して用いられ、該低温流動性物質としては、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリブタジェ
ン、ポリイソプレン、ナイロン−６、ナイロン−６，６
，ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタ
レート等が好ましく例示される。又、これ等の一部を共
重合成分で置きかえたものでもよく、又低温流動性物質
であれば目的に応じ上記以外の樹脂を使用してもよく、
更に必要に応じてそれ等の２種以上を混合したものであ
っても良い。

更に、かかる導電性金属化合物の親油化剤としては、炭
素数６以上の有機カルボン酸及び炭素数５以上の有機ス
ルホン酸が好ましく、カルボキシル基、スルホン酸基に
結合する有機残基としてはアルキル基、アルキレン基、
アリール基、アルキルアリール基、アラルキル基を有す
るものが好ましく、またこれ等の基がカルボキシル基、
スルホンＦｌ！基以外の基であれば、任意の置換基を有
していても差しつかえない。

前記有機カルボン酸の具体例としてはｎ−カブ０ン酸、
安患香酸、ｎ−カプリル酸、フェニル酢酸、トリイル酸
、ｎ−ノナン酸、ローカプリル酸。

ステアリン酸等が挙げられる。また、該有機スルホン酸
の具体例としてはｎ−ペンタンスルホン酸。

ベンゼンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸等が
挙げられる。これ等親油化剤として用いられる有機カル
ボン酸、有機スルホン酸は単独で用いでも良く、また適
宜組合せて使用してもよい。

次に、該芯成分を取囲む鞘成分は繊維形成性のポリマー
により構成される。該繊維形成性ポリマーには、例えば
、ポリエステル、ナイロン−６゜ナイロン−６，６，ポ
リプロピレン等が挙げられる。前記ポリエステルの中で
もポリエチレンテレフタレートは良好な風合や、加工工
程の取扱いが優れていることから最適に例示される。か
かる物質からなる導電性繊維は！Ｉ維軸と直交する断面
における芯成分の形状が２以上の鋭突部を有する異型断
面形状であることが重要である。ここにいつ鋭突部を有
する異型断面形状とは凸状ないしは突起状の凸部を有す
る断面形状を云い、第１図に示すものが好適に使用され
る。また、該鋭突部の先端は、同率半径が２μｍ以下の
ものが好ましい。

さらに、第１図に示すように該鋭突部と鞘成分外周とに
より形成される鞘成分最小厚さＶｉのうち、少なくとも
１つが ０．５≦Ｖｉ≦５μｍ を満足することが必要である。また、該鋭突部の数は２
〜８　（ｉ　＝２〜８）が好適に示される。

かかる芯成分の形状と繊維形成性ポリマーで鞘成分とに
より構成されている複合繊維は、導電性物質を含有する
芯成分がたとえ導電性を有していても、表面電気抵抗値
が高く導電性不良となる結果、依然として帯電し易いも
のである。

本発明の繊維は、後述するような放電処理を施して得ら
れるが、その結果繊維表面の電気抵抗値が１０１°Ω／
ＣＩＲオーダー以下であり、かつ、繊維断面間の内部電
気抵抗値（Ω／　ｃｍで測定）と表面電気抵抗値（Ω／
　ａｔｒ　）の比が１０３以下であることが重要である
。

通常、繊維形成性ポリマーからなる繊維の表面抵抗値は
、例えば、１０Ｉ３Ω／ｌオーダーというように非常に
高く、仮に断面量的部抵抗値が１０７Ω／ａＳオーダー
と低くても、表面の電気抵抗値と断面間の内部電気抵抗
値の比は１０”程度と大であり、ｔａＨの表面には殆ん
ど導電性の効果が発現しない。

本発明の繊維は、繊維形成性ポリマーから構成されてい
ても、前記のようにその表面の電気抵抗値は１ＱＩｆｌ
Ω／ｃｍオーダー以下と低いものである。

ここに電気抵抗値（Ω／３）は次のようにして測定する
。

イ）　　　　　　電−抵抗値 繊維軸方向の長ざ２．Ｏｃｍとなるよう両端を横断面方
向にカットした繊維の該両断面にＡｇドウタイト（銀粒
子含有の導電性樹脂塗料、１６エ業製）を付着させた試
料を電気絶縁性ポリエチレンテレフタレートフィルム上
で、温湿度２０℃×３０％ＲＨの条件のもとに１ＫＶの
直流電圧を該へ〇ドウタイト付着面を使って印加して両
断面間に流れる電流を求め、オームの法則により電気抵
抗値Ω／ａｓを算出する。

（０１表面電気抵抗値 ｌＩＮ軸方向の長さ約２．００にカットされた繊維のり
両端付近の表面（繊維側面）に前記のＡ（］ドウタイト
を付着させたものを試料として、該試料を電気絶縁性ポ
リエチレンテレフタレートフィルム上で、温湿度２０℃
×３０％ＲＨの条件の下に、ＩＫＶの直流電圧を該ＡＵ
ドウタイト間に印加してＡｇドウタイト間に流れる電流
を求め、かつ、Ａｇドウタイト間の距離を測定して、オ
ームの法則により表面電気抵抗値Ω／ｃｍを算出する。

次に、放電処理について述べる。

即ち、本発明に用いる放電処理法としては、前記のよう
にして得られた芯鞘型複合繊維を高電圧電極に接触させ
て高電圧を印加する通電法、放電形状の異なるコロナ放
電、火花放電、グロー放電。

アーク放電等の高電圧放電処理法により処理することが
できる。

印加電圧としては、１ＫＶを超える高電圧であって、１
００ＫＶまでの範囲のものが使用でき、好ましくは５〜
１００Ｋ　Ｖ　、特に好ましくは１０〜５０ＫＶの範囲
のものが好適に例示される。電圧の極性はプラスでも、
マイナスでも（直流）、又は交流であってもよい。電極
間の距離は０〜１０ｃｍの範囲のものが使用でき、放電
形態と処理速度との関係で決めることができる。又、導
電性物質を含有する芯成分を一方の極とし、他方の極を
別に設けて、該両極に高電圧を印加し、この高電圧電極
下で放電処理することが最適に例示されるが、この方法
に限るものではなく、別々に設けた２つの極に高電圧を
印加して放電処理する方法であってもよい。

又、このような放電処理は糸の状態でも、編織物等の布
帛、不織布の状態でも行うことができる。

ざらに糸の場合、延伸糸に施しても、未延伸糸に施して
も良い。

かかる放電処理によって、表面電気抵抗値を１０１０Ω
／ａｎオーダー以下とすることができるし、表面電気抵
抗値と断面量的部電圧抵抗値との比を１０３以下とする
ことができ、好ましくは、この比を１０２以下、特に厳
しい条件で使用する場合は１０以下とすることができる
。

この比の値を加減するには、前記の放電処理の時間、高
電圧のＫＶを調節して行うことかできる。

（発明の作用） 本発明の繊維は、表面電気抵抗値と断面間の内部電気抵
抗値（導電性物質を含有する芯成分を通じて通電するた
めこの内部電気抵抗値は芯成分の電気抵抗値にほぼ等し
り１０８Ω／ｃｍオーダー以下、好ましくは１０７Ω／
ｃｍ以下である）と比が１０３以下となり、かつ、表面
電気抵抗値が１０１０Ω／　ｃｍオーダー以下の特性を
有するものである。これは、繊維形成性ポリマーの電気
抵抗値を高電圧による放電処理により低下させることが
できるためである。繊維形成性ポリマーは通常は、１０
１３Ω／ａｒ＋オーダー程度の電気抵抗値を示し、帯電
によるトラブルの原因となっている。たとえ、導電性物
質を含有する芯成分の電気抵抗値が１０７Ω／　ｃｍオ
ーダーと低くても、これを取囲む繊維形成性のポリマー
の電気抵抗値が前記のように高い場合は充分なυ１電効
果が得られない。このため従来のこの種の芯鞘型複合繊
維では、導電性物質を含む芯成分の一部をｍｉＮ表面の
一部に露出させるか、又は、該芯成分の［断面内位置を
偏心させる等の工夫が必要でおった。

本発明では、鞘成分としての４１４１を形成性ポリマー
の表面電気抵抗値を１０１′Ω／ｃｊＲオーダー以下、
さらに必要に応じて、１０９オーダー以下、１０８Ω／
ｃｕｔオーダー以下、ざらには芯成分の電気抵抗値と同
じオーダー程度の低い電気抵抗値として得ることができ
、静電気によるトラブルを解消できたものである。

かかる低い電気抵抗値は、前記のように導電性物質を含
有する芯成分とそれを取囲む繊維形成性ポリマーからな
る鞘成分とにより構成される芯鞘型複合繊維を高電圧に
より放電処理を行うことにより得ることができるが、特
に、芯成分を一方の極とし、他方の極を別に設けてこの
両極に高電圧をかけて放電処理した場合には繊維形成性
ポリマーの有する電気絶縁性をなくし、電気の半導体と
同様の性質を付与することができる。

また、本発明は導電性を有する芯成分（色々とトラブル
の原因となる）が完全に鞘成分で覆われていながら制電
性を発揮するので、色が着いたり使用中に脱落したりす
るという問題を回避出来る。

さらに、該芯成分の断面形状が鋭突部を有する異型断面
形状であるため、放電加工の際に該鋭突部先端において
放電加工が行われるため放電加工による鞘部の損傷を最
小限度にすることが出来、強力低下、放電加工中の断糸
等のトラブルを防止することが出来る。これは今迄全く
見られなかった事で本発明の画期的な作用・効果である
。

〈実施例１） 酸化チタン微粒子の表面に導電性酸化第二錫をコーティ
ングした平均粒径０．２５μ、比抵抗９Ω・１の導電性
粉体２４０重但部、メルトインデックス７５にポリエチ
レン乃重量部をニーダ−に仕込み、１８０℃で３０分間
混練した後流動パラフィン１８重堡部、親油化剤として
ステアリン酸４重金部を加えて更に５時間混練した。得
られた導電性樹脂の比抵抗は３．ＯＸ　１０２Ω・口で
あった。

溶融紡糸により、この導電性樹脂を芯成分とし、ポリエ
チレンテレフタレートを鞘成分とする芯鞘型複合ｍ維を
第１図（ｌ→（に）に示す断面により作り、３．１倍に
延伸して２５デニール、単糸数５のマルチフィラメント
を得た。

この芯鞘型複合繊維をマイナス５０Ｋ　Ｖ、２ｍ／分で
コロナ放電処理をした。第１表に示す如く、コロナ放電
処理により、表面の導電性が改良され、断面量的部電気
抵抗値レベルになっていると共に、強伸度の低下を最小
限とすることが出来た。

尚、比較例として、実施例と同様の芯鞘成分を使用し、
芯成分がほぼ円型形状で、かつ、同心円型の芯鞘型複合
繊維（２５デニール、５フイラメント）を作り、実施例
と同様の放電処理を施した。

結果を第１表に合わせて示す。

第１表 〈発明の効果） 本発明によれば完全な芯鞘型複合ｍ雑であるから、芯成
分は全く表面に出ていないので黒ずみ、脱落等のトラブ
ルが全く無く普通の繊維と同様に扱え、それでいて芯成
分が表面に出ている場合と同様な低い表面電気抵抗値を
有し抜群の制電効果を有する糸を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に使用する芯鞘型複合繊維の断面の例
を示す断面図である。 ｖｉ・・・鞘成分最小厚さ 第１図 （イ）　　、　　　　　　　　　　　　　　　　（”Ｏ
）（ハ）　　　　　　　　し）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、導電性物質を含有する芯成分と、該芯成分を取囲む
   繊維形成性ポリマーからなる鞘成分とにより構成される
   芯鞘型複合繊維において、該芯成分は鞘成分によって完
   全に被覆されており、かつ、繊維軸と直交する断面にお
   ける該芯成分の形状が２以上の鋭突部を有する異型断面
   形状を有し、該鋭突部と該鞘成分外周とにより形成され
   る鞘成分最小厚さＶｉのうち少なくとも一つが ０．５≦Ｖｉ≦５μｍ を満足すると共に、繊維表面の電気抵抗値が１０＾１＾
   ０Ω／ｃｍオーダー以下であり、かつ、該表面の電気抵
   抗値（Ω／ｃｍ）と断面間の内部電気抵抗値（Ω／ｃｍ
   ）の比が１０＾３以下であることを特徴とする導電性繊
   維。 ２、繊維形成性ポリマーが主としてポリエチレンテレフ
   タレートである特許請求の範囲第１項記載の繊維。 ３、導電性物質を含有する芯成分と、該芯成分を取囲む
   繊維形成性ポリマーからなる鞘成分とにより構成される
   芯鞘型複合繊維をであって、該芯成分は鞘成分によって
   完全に被覆されており、かつ、繊維軸と直交する断面に
   おける該芯成分の形状が２以上の鋭突部を有する異型断
   面形状を有し、該鋭突部と該鞘成分外周とにより形成さ
   れる鞘成分最小厚さＶｉのうち少なくとも一つが ０．５≦Ｖｉ≦５μｍ を満足するものを高電圧電極間で放電処理することを特
   徴とする導電性繊維の製造方法。