KR900008725B1 - 전도성 복합 필라멘트 및 그를 함유하는 섬유성 물품 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

전도성 복합 필라멘트 및 그를 함유하는 섬유성 물품

제1도 내지 6도는 본 발명의 전도성 복합 필라멘트의 단면도를 나타낸다.

제7도 내지 11도는 종래의 전도성 복합 필라멘트의 단면도를 나타내며, 제7도는 시이트-코어형이며, 제8∼11도는 사이드 바이 사이드형 필라멘트이다.

제12 내지 14도는 본 발명에 따른 필라멘트의 제조에 바람직하게 사용되는 방사 구금장치 중의 중합체흐름도이다.

제15도는 본 발명의 섬유성 물품의 예에서 전도성 복합 필라멘트의 혼합비와 전하량간의 관계를 나타내는 그래프이다.

제16도는 섬유성 물품, 즉 원형 편포내에 공간적으로 혼입된 전도성 복합 필라멘트의 피치와 마찰대전 전압간의 관계를 나타내는 그래프이다.

제17 및 18도 각각은 본 발명의 전도성 복합필라멘트(비연신 필라멘트)의 횡단면도 및 측면도를 나타내는 SEM 현미경 사진이다.

제19도는 본 발명의 일예인 전도성 복합 필라멘트 Y3(전도성 성분을 구성하는 PE는 비연신 필라멘트로부터 제거한다)의 횡단면도 및 외면(주위의 면)를 나타내는 SEM 현미경 사진이다.

본 발명은 신규의 전도성 복합 필라멘트에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 공업적으로 쉽게 제조 가능하며, 실질적으로 금속 마모성을 갖지 않는 전도성 복합 필라멘트에 관한 것이며, 또한 그를 함유하는 대전방지 섬유성 물품에 관한 것이다.

섬유, 특히 폴리에스테르, 폴리아미드 또는 폴리아크릴로니트릴, 폴리올레핀 등으로 구성된 소수성 섬유는 마찰 등으로 인한 다량의 정전기(때때로 10kV를 초과)를 발생하며, 이것은 여러 가지 어려움을 야기시킨다.

그러므로, 정전 방지처리(대전방지성 부여)에 관한 많은 제안이 있었다.

이들 중의 하나는 대전 가능성 섬유와 금속성 섬유를 혼합시키는 방법이다. 그러나, 금속성 섬유는 가공 및 사용중에 구부림에 의하여 파괴를 유발시키는 매짐성과 같은 단점을 갖는데, 이것은 대전방지성의 감소를 야기한다. 또한, 금속성 섬유는 다른 섬유와의 블랜딩, 혼합제직 또는 혼합편직이 어렵고, 더욱이, 금속성 섬유가 내부에 혼입될 때 물품의 질을 손상시키는 고유의 금속성 광택을 갖는다.

다르게는, 금속 침착된 섬유 및 전도성 재료 피복된 섬유도 여러 가지 단점을 가지는데, 예를 들면 제조원자가 매우 높고, 가공 및 사용도중 구부림에 의하거나 마찰로 인한 코팅의 이탈 용이성 때문에 내구성이 낮다.

한편, 예를 들어, 가본블랙, 금속입자등과 같은 내부에 분산된 전도성 입자를 함유하는 열가소성 중합체로 구성된 섬유는, 전도성 입자가 전도성을 제공하기에 충분한 많은 양으로 분산되어 있을 때, 가방성(spirinability), 인성 및 신장율의 감소를 피할 수 없다. 결과적으로, 실용적인 이러한 섬유를 수득하기가 극히 어렵다.

이러한 결점을 제거하기 위하여, 카본 블랙 또는 금속입자등과 같은 내부에 분산된 전도성 입자들을 함유하는 열가소성 중합체로 이루어진 전도성 성분 및 섬유-형성 열가소성 중합체의 비전도성 성분들이 필라멘트의 종축을 따라 균일하게 연장되는 병행(side by side) 또는 사이드-코어(sheath-core) 관계로 서로 결합되어 있는 복합 필라멘트가 일본국 특허 공고 제31,450/77, 44,579/78 및 25,647/82호 및 일본국 특허 공개 소 60-224,813에 제안되어 있다.

상기 제안된 시이드-코어형 복합 필라멘트 중에서, 전도성 성분을 함유하는 전도성 입자를 완전히 봉입하는 비전도성 성분을 가지는 것들은 코로나 방전을 유발하는 시이드 부분의 절연파괴가 거의 발생하지 않기 때문에 대전 방지 특성이 불량하다는 단점을 갖는다. 대조적으로, 전도성 성분으로 구성된 시이드를 가지는 시이드-코어형 복합 필라멘트를 함유하는 물품의 외양을 나쁘게 한다. 더욱이, 필라멘트 표면에 노출된 전도성 성분을 함유하는 경질 전도성 입자를 가지는 이들 복합 필라멘트는, 필라멘트가 정지체위를 스치면서 움직일 때, 마찰로 인하여 그 정지체를 마멸시키며, 결국 손상시킨다. 그러므로, 증가된 금속 마모성을 가지는 이러한 복합 필라멘트는 제조 및 가공중에 여러 가지 문제를 갖는다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 몇몇의 제안이 있었다. 예를 들어, 일본국 특허 공개 제110,920/85호에는 단면상에서 3㎛ 이하의 가장 얇은 부분을 가지는 외피 성분을 포함하는 코어 및 박피형 복합 필라메트가 개시되어 있다. 상기 필라멘트는 금속 마모성을 방지함에는 물론 대전방지성을 제공함에도 매우 뛰어나다. 그러나, 만일 비전도성 외피가 만족스러운 대전방지성을 제공하기에 충분히 얇게 단들어 진다면, 외피는 파열하기 쉽게 되고, 노출된 코어에 의한 금속 마모를 초래한다. 따라서, 상기 형태의 필라멘트는 여전히 안정한 제조를 수행하기가 어렵다는 문제를 제거한다. 이리본국 특허 공개 제224,812/85호에는 개선된 코어 및 박피형 복합 필라멘트가 개시되어 있는데, 여기에서 외피는 금속 산화물 또는 금속 화합물의 전도성입자를 가지는 섬유 형성 중합체로 구성되어 있으며 더욱 바람직하게는 그의 입자 크기는 식 : 0.5 전도성입자크기/외피의 최소두께 4를 만족시킨다. 그러나, 만일 외피중에 전도성 입자를 만족스러운 대전방지성을 제공하기에 충분하게 많이 함유시킨다면, 색깔 또는 금속 마모성의 문제가 다시 나타난다.

또한, 예를 들어 필라멘트의 표면상에 전도성 성분을 노출시키는 병행형 복합 필라멘트 등의 제조 및 가공동안에 금속마모성을 완화시키기 위하여, 예를 들어, 일본국 특허 공개 제132/626/1986호에는 시이드(sheath) 성분이 용매 가용성 중합체로 구성되어 있는 시이드-코어형 복합 필라멘트가 개시되어 있다. 상기 필라멘트의 시이드 성분을 물품으로 제조된 후에 용해시킴으로써 제거하여 전도성 코어성분을 노출시킬 수 있다.

일본국 특허 공개 제152,823/1986호에는, 전도성 중합체 조성물(P1') 및 (P1')과 불상용성인 섬유-형성 열가소성 중합체(P2)로 구성된 혼합물(A)를 비-전도성 섬유-형성 열가소성 중합체와 접합시켜 제조한 전도성 복합 필라멘트가 개시되어 있다. 이런 필라멘트에서는, 혼합물(A)는 필라멘트의 표면부를 차지하며 (P1')부는 개구부를 통하여 필라멘트의 길이방향으로 표면에 이른다. 그러나, 실제로 이러한 전도성 복합필라멘트는 얀(yan)-방사성이 불안정하며, 더욱이, 후술되는 비교예 Y₁₇의 경우에서 처럼 전도성 코어의 부족으로 전지 전도성이 불충분하다. 따라서, 이러한 필라멘트를 함유하는 섬유성 물품은 대전방지성이 불충분하며, 실용성이 거의 없다.

일본국 특허 공개 제161,126/1982호에는, 노출된 전도성 성분이 필라멘트 표면의 30% 이하를 차지는 복합 필라멘트가 개시되어 있다.

비록, 상기 필라멘트 둘다는 뛰어난 대전방지성을 가지며, 또한 제조 및 가공 단계에서의 금속 마모를 방지하려는 많은 주위가 있어왔지만, 이들 필라멘트는 불편하게도 특수한 중합체 또는 복합한 장치의 사용 또는 제조를 위한 특별히 섬세한 조건의 사용을 요구한다.

본 발명의 목적은 높은 백색도, 탁월한 대전방지성, 마모 성질의 비발현상을 가지며, 상업적으로 쉽게 제조 가능한 개선된 전도성 복합 필라멘트를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 본 발명의 전도성 복합 필라멘트를 함유하여 탁월한 대전방지성 심미적 외양을 갖는 섬유성물품을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적은, (a) 필라멘트의 전체 길이를 따라 연장되어 있는 시이트(sheath)를 형성하는 섬유-형성 열가소성 중합체로 구성된 비-전도성 성분 및 (b) 상기 시이드 중에 싸여있고 길이방향으로 연장되어 있는 전도성 코어 및 전도성 통로로 구성되어 있으며, 상기 전도성 코어는 열가소성 중합체와 무기입자의 혼합물로 구성되어 있고, 상기 전도성 통로는 전도성 코어와 동일하거나 또는 상이한 조성을 가지며, 열가소성 중합체 및 무기 전도성 입자로 이루어진 전도성 성분을 함유하는 전도성 성분으로 구성된 일의 한 부분으로부터 옆으로, 시이드(sheath)를 횡으로 통과하여 시이드의 외원주 또는 근처까지 연장되어 있으며, 전도성 통로가 시이드 외측 주위 표면상에서 길이 방향에서 적어도 부분적으로 폭 1.5㎛ 이하로 노출되어 있음을 특징으로 하는 단위 전도성 복합 필라멘트로 성취되어진다.

본 발명에 따른 복합 필라멘트의 단면형태는 구체적으로 제안되어 있지는 않다. 환상 또는 비환상 둘다가 가능하나, 환상의 것이 바람직하다.

본 발명의 복합 필라멘트에서 전도성 성분의 단면형태는 중요하다. 제1 내지 6도에 나타낸 바와 같이, 전도성 성분의 단면 형태는 두꺼운 전도성 코어(1) 및 얇은 전도성 통로(2)로 구성되어 있으며, 둘다 필라멘트의 전체길이를 따라 연장되어 있는 비-전도성 성분으로 구성된 시이드(3)으로 싸여 있다. 전도성 통로(2)는 두꺼운 전도성 코어(1)의 외면의 한 부분으로부터 옆으로, 시이드(3)을 횡으로 통과하여, 시이드의 외원주 또는 근처까지 연장되어 있다. 길이 방향으로는, 이것은 전도성 통로가 시이드의 외부 주위 표면상에서 적어도 부분적으로 길이방향에서 그리고 폭 1.5㎛ 이하로 노출되어 있도록 연장되어 있다.

전도성 성분에 대해서, 그이 머리로서의 전도성 코어 및 그의 꼬리로서의 전도성 통로로 구성된 올챙이형 형태가 특히 바람직하다. 필라멘트의 단면부의 전도성 성분의 위치에 대해서, 시이드 중에 박혀있는 전도성 코어가 필라멘트의 중심 가까이에 위치하고, 전도성 통로의 끝부분만이 필라멘트의 원주에 이르는 것이 바람직하다.

전도성 성분의 단면형태는 필라멘트의 전체 길이를 통하여 동일하거나 또는 다를 수 있다. 구체적으로, 전도성 통로의 형태 또는 폭은 필라멘트의 종축을 따라 점차로 변화할 수 있다. 이것은 두꺼운 전도성 코어가 필라멘트의 길이를 통해 연속적으로 연장되어 있으며, 얇은 전도성 통로는 필라멘트 표면상에서 연속 또는 단속적으로 길이방향으로 노출되어질 수 있다.

전도성 코어의 단면형태는 원형, 타원형, 삼각형, 직사각형 등으로부터 임의로 선택될 수 있다. 전도성 코어가 전도성 성분의 대부분, 예를 들어, 60부피% 이상을 차지한다. 그의 두께, 예를 들어, 제1도의 d₁은 5㎛ 이상임이 바람직하다. 코어는 분명하게 구별되어질 수도 있고(예, 제1도), 구별되지 않을 수도 있다(예, 제2 및 5도).

전도성 통로는 전도성 코어와 접합된 얇은 부분을 뜻한다. 그의 단면형태는 직선형일 수 있으나. 구부러진 것 또는 흰 것이 그의 끝부분까지 두께가 실질적으로 동일(제1도)할 수도 있으나, 점차로 가늘어지는 것(제2, 4 및 5도) 또는 얇고 두껍고 한 것(제6도)이 목적한 바와 같이 노출된 폭을 좁게 조절하는데 바람직하다. 대조적으로, 전도성 성분이 제10도에 나타낸 바와 같이 코어(두꺼운 부분)을 가지지 않는 얇은 밴드만으로 이루어져 있을 경우, 전기 전도성 또는 대전방지성이 감소하거나 또는 불안정하게 되기 쉽고, 반면에, 만일 두껍게 만들어졌을 경우, 금속 마모성이 상당히 증가할 것이므로, 상기 형태의 전도성 성분은 적당하지 않다.

필라멘트 표면상에 노출된 전도성 통로의 폭(예, 제1도의 d₂)이 1.5㎛ 이하, 바람직하게는 1.2㎛ 이하, 가장 바람직하게는 1.0㎛ 이하이다. 노축된 폭이 너무 클 경우, 금속 마모가 발생하기 쉽다.

본 발명에 따른 복합 필라멘트 중에서, 전도성 통로는 필라멘트의 표면상의 길이방향으로 단속적으로 노출될 수 있다. 노출된 부분이 전도성 통로의 끝부분이거나 또는 근처 부분일 수 있다. 필라멘트의 종축방향으로 노출된 부분의 길이는 구체적으로 한정된 것은 아니다. 그러나, 필라멘트의 전체길이에 대한 노출된 길이의 비율은 바람직하게는 901% 이하, 더욱 바람직하게는 70% 이하, 가장 바람직하게는 50% 이하이다. 노출부분의 폭 및 길이비율이 너무 클 때, 금속 마모가 발생하는 경향이 있다.

전술된 바와 같이, 본 발명에 따른 복합 필라멘트는 종래의 시이드-코어 또는 병행형 전도성 복합 필라멘트의 것과 전혀 다른 신규의 단면형태를 갖는다.

접합비, 즉, 복합 필라멘트의 단면부에서 전도성 성분에 의하여 점유되는 면적비율은 바람직하게는 3∼40%, 더욱 바람직하게는 4∼20% 바람직하게는 5∼15%이다. 접합비가 너무 작을 경우, 전도성이 감소되고, 따라서 대전방지성을 저하시킨다. 다르게는, 너무 클 경우. 필라메트의 물리적 또는 기계적 특성이 저하되며, 금속 마모성이 증가된다.

본 발명에서 사용되는 무기 전도성 입자로서, 이들이 분말형태에서 약 10⁴Ω·㎝ 이하의 비저항을 갖는한 모든 종류의 입자를 이용할 수 있다.

높은 백색도를 가지는 금속 산화물 또는 금속수산화물로 피복된 입자뿐만 아니라, 금속분말(예, 은, 니켈, 구리, 철, 이들의 합금 등) 및 황화구리, 요오드화 구리, 황화아연, 황화카드뮴 등과 같은 금속성 화합물을 사용할 수 있다.

금속 산화물 입자로서, 산화주석, 산화아연, 산화구리, 산화제일구리, 산화인듐, 산화 지르코늄, 산화 텅스텐등의 입자를 들 수 있다. 대부분의 금속 산화물은 절연체 또는 반도체이며, 본 발명의 목적을 만족시키기에 충분한 전도성을 나타내지 않는다. 그러나, 전도성은 소량(50% 이하, 특별하게는 25% 이하)의 적절한 이차성분(불순물)을 금속 산화물에 가함으로써 증가되며, 그리하여 본 발명의 목적을 만족시키기에 충분한 전도성을 가지는 전도성 금속 산화물 분말을 수득할 수 있다. 이러한 이차 성분, 즉, 전도성 개선제로서, 산화주석 대신에 산화안티몬을 사용할 수 있으며, 또한 알루미늄, 갈륨, 인듐, 게르마늄, 주석 등의 산화물을 산화아연 대신에 사용할 수 있다.

또한, 전술된 금속 산화물 또는 다른 금속 화합물의 전도성 필름을 비전도성 무기입자, 예를 들어 산화티탄, 산화아연, 산화마그네슘, 산화주석, 산화철, 산화실리콘, 산화알루미늄 등의 표면상에 형성시킨 입자가 또한 사용될 수도 있다. 특히 높은 백색도가 요구되는 경우, 산화주석-피복된 산화티탄 입자를 산화 안티몬과 혼합하고, 생성된 혼합물을 하소시켜 수득되는 전도성 입자를 사용하는 것이 바람직하다.

전도성 금속 산화물의 전도성이 분말상태의 비저항으로 약 10⁴Ω·㎝ 이하, 특히 약 10²Ω·㎝이하 , 가장 바람직하게는 약 10¹Ω·㎝ 이하인 것이 바람직하다. 실제로 , 약 10²Ω·㎝∼ 10²Ω·㎝를 가지는 입자가 수득되며, 본 발명의 목적에 적절하게 적용시킬 수 있다. 전도성이 더욱 탁월한 입자가 더욱 바람직하다. 비저항(체적 저항률)은 시료 5g을 직경이 1㎝인 절연성 실린더에 넣고, 피스톤을 사용하여 위로부터 실린더에 200㎏의 압력을 가하고, 직류 전압(예, 0.001∼1,000V, 1㎃ 이하의 전류)을 적용시켜 측정된다.

전도성 입자의 입자크기가 충분히 작은 것이 바람직하다. 1∼2㎛의 평균입자크기를 가지는 입자가 사용되나, 일반으로 1㎛ 이하, 특히 0.5㎛ 이하, 가장 바람직하게는 0.3㎛ 이하의 평균입자크기를 가지는 것들을 사용하는 것이 적절하다.

여기에서 사용되는 용어 "입자크기"는 단일입자의 무게평균직경을 의미한다. 시료를 전자현미경으로 관찰하며, 단일입자로 분리한다. 약 1,000 입자의 직경(장직경 및 단직경의 평균값)을 측정하고, 0.01㎛의 단위로 분류하여 입자크기 분포를 결정하고, 이어서 하기식(Ⅰ) 및 (Ⅱ)로부터 무게 평균입자크기를 결정한다.

(식중에서, ρ : 입자의 밀도 D : 입자의 직경)

전도성 성분중의 전도성 입자의 혼합비는 입자의 종류, 전도성, 입자크기, 사슬형성성 및 그 입자가 혼합된 중합체 결합제의 성질, 결정성 등에 의존된다. 그러나, 일반적으로, 약 10∼85중량%, 바람직하게는 약 20∼80중량% 범위내이다. 예를 들어, 전도성 필름으로 피복된 산회티탄 입자의 혼합비는 일반으로 약 40∼85중량%, 더욱 바람직하게는 50∼80중량%, 가장 바람직하게는 60∼80중량%의 범위내이다.

전도성 성분을 형성하는 무기전도성 입자와 혼합된 열가소성 중합체는 특별히 제안되어 있지 않으며, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리올레핀, 폴리비닐, 폴리에테르 등과 같은 많은 수의 열가소성 중합체로부터 임의로 선택될 수 있다. 이들 중합체가 방사 조작의 관점으로부터 섬유-형성성을 갖는 것이 바람직하다. 그러나, 섬유 형성성이 부족한 중합체가 사용된다 할지라도 결합되는 비전도성 성분으로서 섬유 형성 열가소성 중합체를 사용하여 복합 필라멘트에 충분히 양호한 방사성을 제공할 수 있다.

전도성 성분으로 사용되는 열가소성 중합체로서, 특히 바람직한 것은 60% 이상의 결정성을 가지는 것들로서, 이들은 비전도성 섬유 형성 열가소성 중합체와의 혼화성이 부족하다. 이러한 중합체로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리옥시메틸렌, 폴리에틸렌옥시드. 및 그의 유도체(예, 에틸렌옥시드/에틸렌 테레프탈레이트 블록 공중합체), 폴리 비닐 알코올, 폴리피발로락톤, 폴리카프로락톤 등이 있다. 이들 중합체중에서, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리옥시메틸렌 및 그의 공중합체가 특히 적합하다.

전도성 성분이 바람직하게는 10⁷Ω·cm 이하, 더욱 바람직하게는 10⁴Ω·cm 이하의 비저항(체적 저항성)을 가지며, 10²Ω·cm 이하가 특히 바람직하다.

전도성 성분에 분산제(예, 왁스, 폴리알킬렌옥시드, 여러가지 계면활성제, 유기 전해질 등), 착색제, 안료, 안정화제(산화방지제, UV 광선 흡수제등), 유동 개량제 및 다른 첨가제를 더 가할 수 있다.

본 발명의 복합 필라멘트에서 비전도성 성분을 형성하는 섬유형성 열가소성 중합체로서, 모든 방사 가능한 중합체를 사용할 수 있다. 방사 가능한 중합체 중에서, 나일론-6, 나일론-66, 나일론-12, 나일론-610등과 같은 폴리아미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌옥시벤조에이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트등과 같은 폴리에스테르, 폴리아크릴로니트릴 및 이들의 공중합체 및 변성 중합체가 특히 적절하다. 섬유-형성 열가소성 중합체에, 무광제, 안료, 착색제, 안정화제, 대전방지제(에, 폴리아킬렌옥시드, 여러 가지 계면 활성제 등)와 같은 첨가제를 가할 수 있다. 그러나, 금속마모를 유발시킬 만큼의 많은 양으로 무기입자를 첨가하는 것은 바람직하지 않다. 전술된 바와 같은 섬유-형성 열가소성 중합체로 구성된 비전도성 성분이 10⁷Ω·㎝ 이상의 비저항을 갖는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 복합 필라멘트의 전도성 성분 중에서, 전도성 코어 및 전도성 통로는 대개로는 실질적으로 동일한 조성을 갖는다. 그러나, 바람직한 태양에서, 전도성 통로에서의 열가소성 충합체 조성물은 비전도성 시이드 성분용의 중합체와 전도성 코어 성분용 중합체 조성물과의 혼합물로 구성되어 있다. 두 성분의 혼합비는 구체적으로 제안된 것은 아니다. 그러나, 전도성 무기입자의 혼합물 중의 함량이 3∼50중량%, 특히 5∼40중량% 범위내가 되게하는 혼합비가 바람직하다. 함량이 너무 클 때, 복합 필라멘트의 마모성이 지나치게 증가하며, 너무 작을 때 대전방지성이 불충분하게 된다. 혼합물이 전도성 통로의 필라멘트 표면상의 노출된 부분을 최소한으로 차지하는 것이 바람직하다.

전술된 중합체 혼합물은 모든 공지된 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 방사구금장치안의 중합체 흐름통로에 장착된 비교적 적은 수, 바람직하게는 1∼3의 혼합 요소로 구성된 정적 혼합기(제12도), 임펠러 또는 로우터와 같은 기계적 혼합기(제13도), 고압주입 또는 흐름통로(제14도)에 장착된 유리 구슬 또는 필터층과 같은 브레이커로 야기되는 유체의 유체역학적 혼합 이용 충돌 및 이들의 조합을 이용하여 혼합하는 방법을 사용할 수 있다. 제12∼14도에서, 숫자 101은 섬유-형성 열가소성 중합체용의 입구를 나타내며 ; 102는 전도성 성분중합체 조성물의 입구를 ; 103은 정적 혼합기를 ; 104는 반죽기를 ; 105는 혼합대를 ; 106∼108은 만나는 점을 ; 109는 압축장치를 ; 110은 방사구금을 나타낸다.

섬유 형성 열가소성 중합체 및 서로 혼합되는 전도성 성분중합체 조성물이 상호 혼합되지 않음이 바람직한다. 이러한 조합은 혼합물을 상호 상-분리된 상태로 만든다. 달리, 상호혼합 가능한 조합물의 경우에는 불균일하게 혼합된 상태, 예를들어, 미세한 군도식 또는 다층적으로 분산된 상태가 코로나 방전의 관점으로부터 바람직하다.

본 발명의 목적인 뛰어난 대전방지성 및 내금속 마모성이 두꺼운 전도성 코어 및 끝부분만이 필라멘트의 주위 표면에 이르는 전도성 통로로 구성된 전도성 성분의 특수한 단면에 의하여 성취되어지는 이유는 다음과 같이 설명된다 : 예를들어, 5㎛이상의 두께 및 약 10⁷Ω·㎝ 이하의 비저항성을 가지며 필라멘트의 전장을 통하여 연속적으로 뻗혀있는 두꺼운 전도성 코어는 전기적 전하의 길이방향의 운동을 쉽게 만드는 것이라 여겨진다. 이 작용은, 전도성 코어가 어느정도 이상의 두께를 가지므로, 연신(drawing), 가연(false-twisting), 되감기(rewinding), 편직(knitting), 제직(weaving)등과 같은 방법에서 저하되지 않을 수 있다. 달리, 두꺼운 전도성 코어와 연결된 전도성 통로가 그의 끝부분을 피라멘트의 표면까지 또는 근처까지 뻗치고 있으며 연속적으로 또는 단속적으로 길이 방향으로 노출되어 있으므로, 필라멘트에 전기를 통할 때, 코로나 방전에 의한 정전방지 처리가 낮은 전위에서 발생하는 것으로 여겨진다.

따라서, 본 발명의 복합 필라멘트를 매우 적은 량으로 혼입시켜서, 뛰어난 대전 방지성을 가지는 섬유성물품, 예를들어, 의복, 란제리, 안감, 양말류, 특히 무균실의 작업복, 시이트, 카페트, 실내장식품, 내부천등을 미적 외양의 손상없이 제조할 수 있다. 본 발명의 복합 필라멘트는 다른 천연섬유 또는 인조섬유와 혼합되어질 수 있고, 연속적인 필라멘트사, 스테이플 섬유로서 주름잡히지 않은, 주름잡힌, 비연신 또는 연신된 형태로 사용될 수 있다.

본 발명을 실시예를 통해 더 상세히 설명한다.

실시예에서, 대전방지성은 다음의 방법에 따라 평가된다. 보통의 나일론-6연신사(210데니어/54피라멘트)를 환상의 편직기상에서 편직하고 매 11번째 과정에서 전도성 복합필라멘트사를 혼압시켜, 전도성 복합필라멘트 직물의 중량을 기준하여 0.85%로 혼합된 관상의 편직포를 제조한다. 정련에 의하여 기름을 제거시킨 생성된 직물을 물로 철저히 세척하고, 이어서 80℃로 3시간동안 건조시키고, 30% R . H . 의 대기중에서 25℃로 6시간동안 유지시킨다. 이어서, 직물을 상기와 같은 온도 및 습도에서 면직물로 15회 문지른 다음 10초후 충전량을 측정한다.

금속 마모성은, 필라멘트사가 100m/분의 속도로 스테인레스강선상을 움직일 때 35㎛의 직경을 가지는 스테인레스강선을 절단시키는데 필요한 시간으로 측정된다(접촉전의 실장력은 4∼5g이고, 접촉각은 45°이다.).

전기적 저항은 10㎝의 길이를 가지는 5개의 단일 필라멘트로 이루어진 사로 측정한다. 사의 양 말단을 전도성 접착제(도디트 D-550, 후니꾸라 가세이(주)제조)로 금속말단에 결합시키고, 10V의 직류를 양 말단에 가하고, 전지저항을 결정한다. 전도성 성분의 비저항을 피라멘트사의 상기 수득된 값으로부터 계산한다.

다음의 실시예가 본 발명을 설명하며 본 발명을 제한하는 것은 아니다.

[실시예 1]

0.25㎛의 평균입자크기 및 6.3Ω·㎝의 비저항을 가지는 전도성 입자가 산화주석막으로 피복된 산화티탄 입자 및 0.75중량%의 산화안티몬의 상기 입자의 혼합물을 하소시켜 수득된다. 75중량부의 상기 수득 입자 및 80,000의 분자량을 가지는 25중량부의 폴리에틸렌을 서로 반죽하여 전도성 중합체 조성물 A₁을 제조한다. 상기 전도성 중합체 조성물 A₁및 95% 농황산중에서 2.3의 상대점도를 가지는 나일론-6를 280℃의 반사온도에서 0.25㎜의 직경을 가지는 오리피스로부터 1/9의 접합비(담면의 면적비)로 표 1에 나타낸 바와같은 단면도를 가지는 복합필라멘트사로 동시에 방사한다. 방사된 사를 800m/분의 속도로 보빈(bobbin)에 권사하고, 냉각 및 오일링한다. 이어서 권사된 필라멘트사를 80℃의 뜨거운 롤상에서 2.6배의 연신비로 연신하고, 이어서 170℃에서 플레이트 히터로 접촉시켜 편(pirn)에 감겨진 20데니어/3필라멘트의 연신사 Y₁∼Y₅를 제조한다.

이들 필라멘트사의 전도성(비저항), 대전방지성 및 금속 마모성을 표 1에 나타낸다.

[표 1]

Y₁∼Y₅사 모두는 10³Ω·㎝정도 이상의 비저항을 가지며 양호한 전도성을 나타낸다. Y₁∼Y₃및 Y₅사는 양호한 대전방지성을 가지나, 필라멘트 표면상에 전도성 중합체성분이 노출되지 않은 Y₄사는 대전방지성이 빈약하다. 더욱이, Y₁∼Y₄사는 약간의 금속 마모성을 가지나, 전도성 성분이 필라멘트 표면상에 큰 폭으로 노출된 Y₅사는 극히 증가된 금속 마모성을 갖는다. Y₅사는 가이드 바늘의 증가된 마모성에 기인하여 안정하게 제조될 수 없다.

이어서, Y₁∼Y₄사 각각은 2600데니어/140 필라멘트의 나일론-6 필라멘트사와 합연시키고, 합연사를 텍스쳐 가공에 의하여 꾸불꾸불하게 만든다.

매 네 번째 과정에서 텍스쳐 가공사를 매 세 번째 과정에서 나일론사만을 사용하여 티프티드(tufted)카페트(루프화된, 전도성 필라멘트의 혼합비 : 0.17%)를 제조한다. 20% R . H . 로 25℃의 방에서 생성된 카페트 위를 가죽신을 신고 사람이 걸어갈 때 발생하는 인체의 하전 전압을 측정한다. 본 발명의 Y₁∼Y₃사가 혼합된 카페트의 하전 전압은 각각 -2.0㎸, -2.3㎸ 및 -1.8㎸이다. 반면에 Y₄사, 시이드-코어형 복합 필라멘트사가 혼합된 카페트의 것은 -4.3㎸이고, 접지된 문손잡이로부터 전지적 쇼크를 받았다.

비교를 위하여, 나일론만으로 구성된 카페트의 인체의 하전전압은 -9.2㎸로 측정되었으며, 접지된 문손잡이로부터 받는 전기적 쇼크가 매우 커서 상당한 두려움이 느껴졌다.

[실시예 2]

15,000의 분자량을 가지며, 무광제로서 중합체의 중량을 기준하여 0.65%의 산화티탄과 혼합한 폴리에틸렌테레프탈레이트 중합체를 비전도성 중합체로 사용하고, 실시예 1에서 제조된 전도성 중합체 조성물 A₁을 전도성 중합체 조성물로 사용한다. 이들 중합체를 방사구금중에서 제 3 도에 나타낸 바와같은 단면도를 가지는 병행식으로 접합시키고, 285℃의 방사온도로 0.3㎜의 직경를 가지는 오리피스로부터 방사한다. 급냉 및 오일링후, 방사된 필라멘트사를 1,000m/분의 속도로 권사를 상에서 감는다. 이어서, 사를 85℃의 뜨거운 롤을 사용하여 그의 원래길이의 3.1배로 연신하고 150℃에서 히트플레이트로 열고정시키고, 편상에서 권사한다. 이리하여, 전도성 복합필라멘트사 Y₆∼Y₉을 수득한다. 이들 필라멘트사는 표 2에 나타낸 특성을 갖는다.

[표 2]

[실시예 3]

산화주석(SnO₂)로 피복된 산화티탄 입자 및 이 입자의 중량을 기준하여 1.5%의 산화주석의 함량, 7Ω·㎝의 비저항 및 83%의 백색도, 즉, 광반사를 가지는 전도성 입자를 제조한다. 제조된 전도성 입자 75중량부 및 약 50,000의 분자량 및 103℃의 융점을 가지는 저밀도 폴리에틸렌 25중량부를 0.5중량부의 마그네슘 스테아레이트(유동 개선제)와 혼합하고 균일하게 반죽하여 A₂로 표시된 전도성 중합체 조성물을 제조한다. 약 16,000의 분자량 및 215℃의 융점을 가지는 나일론-6를 나일론의 중량을 기준하여 0.08%의 산화티탄과 혼합하여 중합체 B₁을 제조한다.

전도성 중합체 A₂및 중합체 B₁을 0.25㎜의 직경을 가지는 오리피스로부터 280℃로 플레이트 히터와 접촉시키고, 편상에 권사한다. 이어서, 18데니어/1필라멘트의 연신사 Y₁₀∼Y₁₃을 수득한다.

SEM으로 관찰한 필라멘트의 측면도 설명과 전도성(비저항), 대전방지성, 금속 마모성 등과 같은 연신사의 특성을 표 3에 나타낸다.

[표 3]

Y₁₀∼Y₁₃사 모두가 10³Ω·㎝ 정도의 비저항을 가지며, 양호한 전도성을 나타낸다. Y₁₀∼Y₁₂사는 2.㎸이상의 양호한 대전방지성을 가지며, 그의 전도성 중합체 성분이 필라멘트의 표면상에 노출되지 않은 Y₁₁사는 빈약한 대전방지성을 갖는다. 또한, Y₁₀및 Y₁₁사는 감소된 금속 마모성을 가지며, Y₁₂및 Y₁₃사는 상당히 증가된 금속 마모성을 나타낸다.

Y₁₂및 Y₁₃사가 전방 고임조작중에 트레블러를 현저하게 마모시킴으로 사의 안정한 제조를 수행할 수 없다. Y₁₀사는 감소된 금속 마모성 및 양호한 대전방지성을 갖는다.

[실시예 4]

15,000의 분자량을 가지며, 무광제인 0.65중량%의 산화티탄과 혼합된 폴리에틸렌테레프탈레이트의 비전도성 중합체 및 실시예 3에서 사용된 전도성 중합체 조성물 A₂를 방사구금에서 표 4에 나타낸 단면형태와 같은 병렬식으로 접합시키고, 접합된 중합체를 비전도성 중합체의 박막으로 입혀서 282℃의 방사온도로 0.3㎜의 직경을 가지는 오리피스로부터 방사한다. 급냉 및 오일링후 방사된 필라멘트사를 1,000m/분의 속도고 권사롤에 권사한다. 이어서 사를 85℃의 뜨거운 롤을 사용하여 그의 원래길이의 3.1배로 연신하고, 150℃에서 플레이트 히터로 열고정시키고 핀에 권사한다. 이리하여 복합 필라멘트사 Y₁₄∼Y₁₇을 수득한다. 이들 필라멘트사은 표 4에 나타낸 바와 같은 단면도 및 특성을 갖는다.

[표 4]

Y₁₄∼Y₁₇사의 주위 표면상에, 전도성 중합체에 의해 발생되는 단속적인 불균일성이 SEM으로 관찰된다. 이들 모든사는 실질적으로 금속 마모성을 전혀 나타내지 않으므로, 방사, 연신, 편직 및 제직방법에서 문제가 발생하지 않는다. Y₁₄∼Y₁₆사는 양호한 대전방지성을 갖는다. 두꺼운 전도성 코어가 빈약한 Y₁₇사는 비저항이 높고, 대전방지성이 빈약하다.

[실시예 5]

산화주석으로 피복된 산회티탄 입자 및 그 입자 중량에 기준하여 0.75%의 산화안티몬을 함께 혼합하고, 하소하여 0.25㎛의 평균입자크기 및 6.3Ω·㎝의 비저항을 가지는 전도성 입자를 제조한다. 75중량%의 제조된 전도성 입자 및 25중량부의 80,000의 분자량을 가지는 폴리에틸렌을 혼합하고 서로 반죽하여 전도성 중합체 조성 A₃를 제조한다.

제12도에 나타낸 바와같은 방사구금 장치중의 한쌍의 혼합요소로 이루어진 정적혼합기가 장착된 방사기를 사용하여, 10부피부의 상기 전도성 중합체 A₃와 90부피부의 95% 농황산에서 2.3의 상대점도를 가지는 나일론-6(N₁)을 280℃의 방사온도에서 0.25㎜의 직경을 가지는 오리피스로부터 방사하여 표 5에 나타낸 바와같은 단면도와 혼합비를 가지는 필라멘트를 형성한다. 방사시, 중합체 N₁및 N₃를 각각 입구 101 및 102로부터 도입시키고, 압축장비 109를 조정하여 혼합비를 조절한다. 방사된 필라멘트사를 권사롤에 800m/분의 속도로 권사하고, 급냉 및 오일링시킨다. 이어서, 사를 뜨거운 롤로 80℃로 그의 원래길이의 2.6배로 연신하고, 170℃로 플레이트 히터와 접촉시키며 편상에 권사한다. 이리하여 20데니어/3필라멘트의 연신사 Y₁₈∼Y₂₀을 수득한다.

전도성(비저항), 대전방지성 및 금속 마모성과 같은 이들 전도성 복합 필라멘트사의 성질을 표 5에 나타낸다.

[표 5]

Y₁₈∼Y₂₀사 모두가 10²Ω·㎝ 정도의 비저항을 가지며 양호한 전도성을 나타낸다. Y₁₈및 Y₂₀사는 양호한 대전방지성을 가지나, 그의 전도성 중합체 성분을 필라멘트의 표면상에 노출하지 않은 Y₁₉사는 빈약한 대전방지성을 갖는다.

또한 Y₁₈및 Y₁₉사는 감소된 금속 마모성을 가지며, Y₂₀는 상당히 증가된 금속 마모성을 나타내며, 가이드 바늘의 마모에 기인하여 안정하게 제조할 수 없다.

이어서, Y₁₈및 Y₁₉사 각각을 2,600데니어/140필라멘트의 나일론-6사와 합연시키고, 합연사를 텍스쳐 가공하여 크림프시킨다. 매 네 번째 과정에서 텍스쳐 가공사 및 매 세 번째 과정에서 나일론사만을 사용하여, 리프티드 카페트(루우프화된 전도성 필라멘트의 혼합비 : 0.17%)을 제조한다. 25℃에서 20% R . H . 의 방에서 생성된 카페트상을 가죽신을 신은 사람이 걸어갈 때 발생되는 인체의 하전 전압을 측정한다. 본 발명의 Y₁₈사가 혼합된 카페트의 하전 전압은 -2.1㎸이다. 반대로, Y₁₉사, 시이드-코어형 복합 필라멘트사가 혼입된 카페트의 것은 -4.3㎸이며 접지된 문 손잡이로부터 전기적 쇼크를 받는다. 비교용으로, 나일론만으로 구성된 카페트의 인체의 하전 전압은 -9.2㎸이며 접지된 문 손잡이로부터 받은 전기적 쇼크가 너무 강하여 상당한 공포가 느껴진다.

Claims (16)

1. (a) 필라멘트의 전체길이를 따라 연장되어 있는 시이드를 형성하는 섬유-형성 열가소성 중합체로 구성된 비-전도성 성분 및 (b) 상기 시이드(sheath)중에 싸여 있고 길이방향으로 연장되어 있는 전도성 코어 및 전도성 통로로 구성되어 있으며, 전도성 코어는 열가소성 중합체 및 무기입자의 혼합물로 구성되어 있고, 전도성 통로는 전도성 코어와 동일하거나 또는 상이한 조성을 가지며, 열가소성 중합체 및 무지 전도성 입자로 이루어진 전도성 성분으로 구성되어 있으며, 전도성 통로는 전도성 코어의 외면의 한 부분으로부터 옆으로, 시이드를 횡으로 통과하여 시이드의 외원주 또는 근처까지 연자되어 있으며, 전도성 통로가 시이드의 외측 주위 표면 상에서 길이방향으로 적어도 부분적으로 폭 1.5㎛ 이하로 노출되어 있음을 특징으로 하는 일체형 전도성 복합 필라멘트.
2. 제1항에 있어서, 전도성 성분의 단면 형상은 5㎛이하의 두께를 가지는 전도성 코어인 머리부분과 전도성 통로의 꼬리부분으로 구성된 올챙이모양을 가짐을 특징으로 하는 일체형 전도성 복합 필라멘트.
3. 제2항에 있어서, 머리부분이 전도성 성분의 면적의 60% 이상을 차지함을 특징으로 하는 일체형 전도성 복합 필라멘트.
4. 제1항에 있어서, 전도성 통로가 필라멘트의 종축을 따라 연속적으로 노출되어 있음을 특징으로 하는 일체형 복합 필라멘트.
5. 제4항에 있어서, 전도성 통로가 1.2㎛이하의 폭으로 노출되어 있음을 특징으로 하는 일체형 전도성 복합 필라멘트.
6. 제1항에 있어서, 전도성 통로가 필라멘트의 종축을 따라 단속적으로 노출되어 있음을 특징으로 하는 일체형 전도성 복합 필라멘트.
7. 제6항에 있어서, 전도성 통로가 1㎛이하의 폭으로 50% 이하의 필라멘트의 전장으로 노출되어 있음을 특징으로 하는 일체형 전도성 복합 필라멘트.
8. 제1항에 있어서, 전도성 성분의 단면이 필라멘트의 면적의 3∼40%를 차지함을 특징으로 하는 일체형 전도성 복합 필라멘트.
9. 제1항에 있어서, 전도성 통로가 전도성 코어와 동일한 조성을 가짐을 특징으로 하는 일체형 전도성 복합 필라멘트.
10. 제1항에 있어서, 전도성 통로가 비전도성 성분을 구성하는 섬유 형성 열가소성 중합체의 혼합물과 전도성 코어를 구성하는 혼합물로 이루어짐을 특징으로 하는 일체형 전도성 복합 필라멘트.
11. 제1항에 있어서, 전도성 성분이 10⁴Ω·㎝이하의 비저항을 가짐을 특징으로 하는 일체형 전도성 복합 필라멘트.
12. 제11항에 있어서, 비저항이 10²Ω㎝이하임을 특징으로 하는 일체형 전도성 복합 필라멘트.
13. 제1항에 있어서, 섬유형성 열가소성 중합체가 나일론-6, 나일론-66, 나일론-12, 나일론-610, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌옥시벤조에이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 및 공중합체 및 그의 개질된 중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 유기 합성 선형 중합체임을 특징으로 하는 일체형 전도성 복합 필라멘트.
14. 제1항에 있어서, 전도성 성분중에 함유된 열가소성 중합체는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리옥시메틸렌 및 그의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택괸 유기 합성 선형 중합체임을 특징으로 하는 일체형 전도성 복합 필라멘트.
15. 제1항에 따른 필라멘트가 0.01∼5중량%로 혼입된 대전방지성 섬유성 물품.
16. 제15항에 있어서, 섬유성 물품이 카페트임을 특징으로 하는 대전방지성 섬유성 물품.

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