JP2005290630A

JP2005290630A - 導電性繊維

Info

Publication number: JP2005290630A
Application number: JP2004109882A
Authority: JP
Inventors: Yoshiki Shirakawa; 良喜白川; Keiji Nagamune; 恵示長棟; Hiroyuki Aisaka; 浩幸逢坂
Original assignee: Teijin Fibers Ltd
Current assignee: Teijin Frontier Co Ltd
Priority date: 2004-04-02
Filing date: 2004-04-02
Publication date: 2005-10-20

Abstract

【課題】繰返して洗濯処理を施しても導電性能の低下が小さい耐久性に優れた導電性繊維を提供すること。
【解決手段】導電性物質を含有するポリエーテルエステルエラストマーからなる芯成分と、該芯成分を完全に被覆する繊維形成性ポリマーからなる鞘成分とにより構成された芯鞘型複合繊維を、高電圧電極間で放電処理する。
【選択図】なし

Description

本発明は、除電性能に優れた導電性繊維に関するものである。さらに詳しくは、繰返し洗濯処理を施しても導電性能の低下が少ない耐久性に優れた導電性繊維に関するものである。

従来、除電性能に優れた繊維としての導電性繊維は種々提案されている。例えば導電性を有さない繊維の表面に金属メッキして導電性を付与したものや、導電性カーボンブラックを分散させた樹脂やゴム類を繊維の表面に被覆して導電性を付与したものなどがある。しかし、これらは製造工程が複雑化して技術的に困難であり、また、洗濯などに対する耐久性も低いという問題がある。

このような問題を解消するため、芯成分として導電性カーボンブラック等の導電性物質を配合したポリマーを用い、鞘成分として繊維形成性ポリマー用いた芯鞘型複合導電性繊維が提案されている。しかしながら、このような導電性繊維は、繊維断面の芯部間の導電性は良好であるものの、鞘部は電気的には絶縁体となっているため、表面の電気抵抗値が高く、導電性能が不十分であるという問題がある。したがって、このように芯部に導電性物質を含有する芯鞘型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（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）の問題がある。

このような問題を解消するため、特許文献１には、導電性カーボンブラックなどの導電性物質を配合したポリマー成分を繊維表面に一部露出させたものが提案されているが、繰返し使用による導電層の剥離やそれに伴う発塵などの問題を有している。

これらの問題を解決するため、特許文献２および３には、導電性物質を含有する芯成分の断面形状が２以上の鋭突部を有する芯鞘型複合繊維を高電圧電極間で放電加工する方法が提案されている。確かにこの方法によれば、繊維表面の電気抵抗値が低い、導電性能に優れた導電性繊維を得ることができる。しかしながら、繰返して洗濯処理を施すと導電性能が低下するという問題があり、さらなる改善が求められている。

特公昭５３−４４５７９号公報特開昭６３−２１９６２４号公報特開平１−１８３５２０号公報

本発明は、上記を背景になされたもので、その目的は、繰返して洗濯処理を施しても導電性能の低下が小さい耐久性に優れた導電性繊維を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために以下の構成を採用するものである。すなわち、本発明は、「導電性物質を含有するポリエーテルエステルエラストマーからなる芯成分と、該芯成分を完全に被覆する繊維形成性ポリマーからなる鞘成分とにより構成された芯鞘型複合繊維であって、該複合繊維は高電圧電極間で放電処理が施されていることを特徴とする導電性繊維。」である。

本発明の導電性繊維は、導電性物質を含むポリエーテルエラストマーを芯成分とすると共に放電処理が施された芯鞘型複合繊維であるので、繊維表面の電気抵抗値が低い優れた導電性を有すると共に、その洗濯耐久性も著しく向上する。

本発明の導電性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、導電性金属化合物などの公知のものを使用することができる。導電性カーボンブラックの種類としては、例えば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などが例示される。他方導電性金属化合物としては、特に白色性に優れた酸化第二錫や酸化亜鉛が好ましく例示される。なお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酸化第二錫をコーティングした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、酸化インジウムなどを含む酸化亜鉛も含まれる。これらの導電性物質は、通常微粉末としてマトリックスポリマーに分散して用いられるが、該マトリックスポリマーとしてポリエーテルエステルエラストマーを用いることが、得られる導電性繊維の洗濯耐久性を向上させる上で重要である。

ここでいうポリエーテルエステルエラストマーは、結晶性に優れたポリアルキレンテレフタレートまたはポリアルキレンナフタレートをハードセグメントとし、ポリオキシアルキレングリコールをソフトセグメントとするブロック共重合体からなるエラストマーである。なかでもジカルボン酸成分の８０モル％以上好ましくは９０モル％以上がテレフタル酸であり、グリコール成分の９０モル％以上が１，４−ブタンジオールであるポリブチレンテレフタレート系ポリエステルをハードセグメントとし、ポリオキシエチレングリコールまたはポリオキシブチレングリコールをソフトセグメントとするポリエーテルエステルエラストマーが好ましい。

上記ポリブチレンテレフタレート系ポリエステルに共重合できる成分としては、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、β−ヒドロキシエトキシ安息香酸、ｐ−オキシ安息香酸、アジピン酸、セバシン酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸、ネオペンチルグリコール、エチレングリコール、ビスフェノールＡなどを例示することができる。さらに、得られるポリエーテルエステルエラストマーが実質的に線状であれば、トリメリット酸、ピロメリット酸、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどの３官能以上の成分が共重合されていてもよい。

また、上記ポリオキシアルキレングリコールには他のオキシアルキレン単位、例えばポリオキシエチレングリコールにはオキシプロピレン単位やオキシブチレン単位がランダム共重合および／またはブロック共重合されていてもよい。なお、該ポリオキシアルキレングリコ−ルの分子量は、４００〜６０００、特に６００〜４０００のものが好ましく、４００未満になるとソフトセグメントとしての効果が小さくなる。

かかるポリエーテルエステルエラストマーには、酸化防止剤、紫外線吸収剤などを添加するのが好ましい。好ましく使用される酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール系化合物、ヒンダードアミン系化合物、硫黄元素含有エステル化合物などを、また紫外線吸収剤としては、ベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、サシレート系化合物などを例示することができる。

次に芯成分を完全に被覆する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としては、例えばポリエステル、ナイロン−６、ナイロン−６，６、ポリプロピレンなどが挙げられるが、特に良好な風合いや、加工工程の取扱いが優れていること、耐薬品性も良好であることからポリエステル、とりわけポリエチレンテレフタレートが好ましい。

上記の成分からなる本発明の導電性繊維は、繊維断面における芯成分の形状は特に限定する必要はないが、高電圧電極間で放電加工する際の効率および安定性に点から２以上、好ましくは２〜８個の鋭突部を有する断面形状が好ましい。ここでいう鋭突部とは、例えば図１の（イ）〜（ニ）に例示するように、凸状ないしは突起状の凸部を有する断面形状をいう。さらに、鋭突部と鞘成分外周部とにより形成される鞘成分最小厚さＶｉの少なくとも一つが５μｍ以下、特に０．３〜４μｍの範囲であることが、放電加工の効率の点から好ましい。

ここで、Ｖｉのすべてが５μｍより大きい場合には、放電処理の際の印加電圧を極端に大きくしなければならず、そのため鞘成分が損傷しやすくなり、また放電処理中に断糸するなどの問題が生じやすくなる。

さらには鞘成分最小厚さＶｉが０であるような、鞘成分が芯成分を被覆していない部分が存在する場合には、芯と鞘が剥離したり、導電性物質が脱落して導電性能が低下したり汚染の原因となるなどの問題が生じる。

本発明では、上記繊維形成性ポリマーで鞘成分が構成された複合繊維は、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、依然として帯電しやすいものである。

このため、本発明の導電性繊維は、後述するような放電処理が施されている必要がある。かくすることにより、繊維表面の電気抵抗値が１０^１１Ω／ｃｍ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／ｃｍ）との比が１０^３以下といった、優れた導電性能を有するものが得られる。

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１０^１３Ω／ｃｍオーダーというように非常に高く、仮に断面間内部抵抗値が１０^７Ω／ｃｍ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との比はこの場合１０^６程度と大であり、繊維の表面にはほとんど導電性の効果が発現しない。

それに対して本発明の導電性繊維は、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１０^１１Ω／ｃｍオーダー以下と低く、その導電性能は繊維の長さ方向に安定したものとなっている。

ここに電気抵抗値（Ω／ｃｍ）は次のようにして測定する。

（イ）断面間内部電気抵抗値
繊維軸方向の長さが２．０ｃｍ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、藤倉工業製）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イルム上で、温湿度２０℃×３０％ＲＨの条件のもとに１ｋＶの直流電圧を該Ａｇ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値を求め、オームの法則により電気抵抗値Ω／ｃｍを算出する。

（ロ）表面電気抵抗値
繊維軸方向の長さ約２．０ｃｍにカットされた繊維の両端付近の表面（繊維側面）に前記のＡｇ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イルム上で、温湿度２０℃×３０％ＲＨの条件のもとに１ｋＶの直流電圧を該Ａｇドウタイト間に印加してＡｇドウタイト間に流れる電流値を求め、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電気抵抗値Ω／ｃｍを算出する。

本発明の導電性繊維は、放電処理を施すことによって表面電気抵抗値を低下させ、表面電気抵抗値と断面間の内部電気抵抗値との比を小さくし、導電性を付与したものであるが、放電処理法としては、前記の構成からなる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、花火放電、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を越える高電圧であって、１００ｋＶまでの範囲のものが使用でき、好ましくは２〜５０ｋＶの範囲のものが好適に例示される。電極の極性はプラスでもマイナスでも（直流）、また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、目標とする導電性により任意に決めることができる。また、導電性カーボンブラック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、そのために本発明のように芯形状は放電処理の施しやすい先細り尖鋭端部分を有することが必要となる。もっとも、別々に設けた二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本発明の効果が損なわれるわけではない。

また、このような放電処理は糸の状態でも、織編物等の布帛、不織布の状態でも行うことができる。さらに糸の場合、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１０^１１Ω／ｃｍオーダー以下とすることができるばかりでなく、表面電気抵抗値と断面間電気抵抗値との比を１０^３以下とすることができ、好ましくは、この比を１０^２以下、特に厳しい条件で使用する場合は１０以下とすることもできる。

以下、実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明する。なお、洗濯耐久性は下記の方法で測定した。
＜洗濯耐久性＞
経８４ｄｔｅｘ／３６ｆｉｌａｍｅｎｔＦＯＹ糸／緯１１０ｄｔｅｘ／４８ｆｉｌａｍｅｎｔ仮撚加工糸を用い、３／２逆ツイルの組織に導電性繊維を５ｍｍ間隔で配した布帛とし、１サイクルの洗濯（Ｌ１）を６０℃×３６分洗い、３０分すすぎ、さらにタンブラー６０℃×３０分として、２００回洗濯後の導電性能の低下および繊維の形状変化を観察した。

[実施例１]
導電性物質として導電性カーボンブラック３０重量部と、ポリブチレンテレフタレートをハードセグメント、ポリオキシブチレングリコールをソフトセグメントとし、ソフトセグメントの割合が６０重量％であるポリエーテルエステルエラストマー７０重量部とからなる導電性樹脂組成物を芯成分とし、ポリエチレンテレフタレートを鞘成分として、通常の複合紡糸装置を用いて溶融紡糸し、図１（イ）に示す構造の芯鞘型複合繊維とした後、定法により１．９倍に延伸して３０ｄｔｅｘ、単糸数５本のマルチフィラメントを得た。この芯鞘型複合繊維を印加電圧７０００Ｖ、３００ｍ／分の速度で放電処理を行った。得られた複合繊維の表面抵抗が７．３×１０^６Ω／ｃｍ、断面抵抗は６．７×１０^６Ω／ｃｍと良好であった。次いで洗濯耐久性試験（洗濯２００回）を実施したところ、導電繊維の割れは無く、表面抵抗が７．７×１０^６Ω／ｃｍ、断面抵抗も７．０×１０^６Ω／ｃｍと劣化も無く十分満足できるものであった。

[比較例１]
実施例１において、ポリエーテルエステルエラストマーにかえて、全酸成分を基準としてイソフタル酸成分を１０モル％共重合したポリヘキサメチレンテレフタレートを用いる以外は実施例１と同様にしたところ、得られた複合繊維の表面抵抗が６．４×１０^６Ω／ｃｍ、断面抵抗は６．３×１０^６Ω／ｃｍと良好であったが、洗濯耐久性試験（洗濯２００回）で導電性繊維の割れが一部認められ、断面抵抗が一部１０^７Ω／ｃｍへと性能が低下する繊維が認められた。

本発明の導電性繊維は、繊維表面の導電性能に優れているだけでなくその洗濯耐久性も良好なので、無塵衣を始めとする除電性能が要求される各種用途分野に展開することができる。

本発明にかかる芯鞘型複合繊維の断面の好ましい例を示す断面図である。

符号の説明

Ｖｉ鞘成分最小厚さ

Claims

導電性物質を含有するポリエーテルエステルエラストマーからなる芯成分と、該芯成分を完全に被覆する繊維形成性ポリマーからなる鞘成分とにより構成された芯鞘型複合繊維であって、該複合繊維は高電圧電極間で放電処理が施されていることを特徴とする導電性繊維。
芯成分の断面形状が２以上の鋭突部を有する異型断面形状であって、該鋭突部と該鞘成分外周部とにより形成される鞘成分最小厚さＶｉの少なくとも一つが５μｍ以下である請求項１記載の導電性繊維。