JP6752755B2 - ポリアミド系導電性複合繊維 - Google Patents

Description

本発明は、ポリアミド系導電性複合繊維に関するものである。

導電性を有する導電性繊維は、主に静電気によるスパークや埃のまとわりつきを防ぐ目的で引火性危険物取扱者のユニフォーム、クリーンルーム用防塵衣、カーペット、カーテン等用の生地に用いられることが多い。このような生地に用いられる際は、数ｍｍ〜数ｃｍのピッチでグリット状またはストライプ状に導電繊維が挿し込まれており、これらの生地には低温低湿といった、種々の環境下でも安定した制電性能が求められている。
このような生地に用いる導電性繊維として、例えば、金属そのものからなる金属繊維、一般的な繊維に金属をメッキした金属メッキ繊維、一般的な繊維に導電性物質混練樹脂を溶融または溶液被覆させた導電性被覆繊維、導電性物質の混練樹脂組成物と熱可塑性樹脂を溶融複合紡糸した導電性複合繊維等が挙げられる。中でも、スパークを生じさせない制電性能、布帛とした際の風合い、耐腐食性、耐薬品性、耐伸張性、耐摩擦性、洗濯耐久性、製造コスト等を鑑みて、導電性カーボンブラックを使用した導電性複合繊維が最も好まれて使用されている。このような導電性複合繊維の繊維横断面においては、導電層が非導電層に完全に包まれている非露出タイプと、導電層が繊維表面の一部または繊維表面全体に露出している露出タイプがあり、用途に応じて様々な繊維横断面を持つ導電性複合繊維が使用されている。（特許文献１、特許文献２、特許文献３）

特開２０１４−１３３９５０号公報 特開平１１−６５２２６号公報 国際公開ＷＯ０１／０２１８６７号公報

ところで、繊維横断面において導電層となるカーボンブラック含有樹脂組成物を配し、非導電層かつ強度保持層となる樹脂を配し溶融複合紡糸することで導電性複合繊維となるが、カーボンブラック含有樹脂組成物は溶融流動性が低いことにより導電性複合繊維の強伸度が著しく劣り、工程通過性や耐久性に劣ったものとなるため、様々な工夫がなされている。特に後工程通過性や耐久性にかかわる導電性複合繊維の強度及び伸度に関しては、例えば一般的に強度に優れ、柔軟な樹脂として挙げられるポリアミドの中でも高粘度のものを強度保持層に使用するとより強度は向上し、工程通過性も優れたものとなる。しかし、強度保持層に高粘度ポリアミドを使用すると複合繊維の収縮率と収縮応力が高くなるため寸法安定性に劣り、例えば寸法安定性に優れるポリエステル糸と混用し、布帛として精練、染色、乾燥、仕上げ熱セットといった工程を通過させると、布帛内の導電性複合繊維の部分が強く収縮し、布帛全体が波打ったようなシワが生じ、品位に劣ったものとなる。
本発明は、上記の課題を鑑み、ポリアミド系導電性複合繊維において、強伸度及び導電性に優れ、更にポリエステル糸と混用して布帛とした際にシワが生じない寸法安定性に優れた導電性複合繊維を得ることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、繊維横断面において導電層と、強度保持層となる非導電層からなる導電性複合繊維であって、導電層は、導電性カーボンブラックを１５質量％以上、４５質量％以下含有したポリアミドであり、非導電層はメタキシレンジアミンと脂肪族ジカルボン酸の重縮合で得られるポリアミドである導電性複合繊維をその要旨とする。
上記導電性複合繊維において、導電層のポリアミドが、ポリアミド６、ポリアミド１２またはポリアミド６６であることが好ましい。
また、上記導電性複合繊維おいて、繊維横断面における非導電層／導電層の面積比率が３０／７０〜９８／２であることが好ましい。

本発明の導電性複合繊維は、強伸度及び導電性に優れ、ポリエステル糸と混用しても、加工後にシワ等の不良がない品位の高い布帛を得ることができる。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、導電層と強度保持層となる非導電層とからなる導電性複合繊維である。
そして、非導電層はメタキシレンジアミンと脂肪族ジカルボン酸の重縮合で得られるポリアミドからなる。

本発明において、非導電層を構成するポリアミドは、メタキシレンジアミンと脂肪族ジカルボン酸の重縮合から得られるポリアミドであり、例えば、メタキシレンジアミンとアジピン酸の重縮合から得られるポリアミドＭＸＤ６、メタキシレンジアミンとセバシン酸の重縮合から得られるポリアミドＭＸＤ８が好適に挙げられる。これらは三菱ガス化学（株）のＭＸナイロンシリーズとして一般的に入手できる。

本発明の導電性複合繊維の導電層は、導電性カーボンブラックを１５質量％以上、４５質量％以下含有したポリアミドである。

本発明において、導電層を構成するベースポリマーとなる熱可塑性樹脂は、ポリアミドである。
このようなポリアミドとしては、例えば、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド１２、ポリアミド１１、ポリアミド６６及びそれらを主体とする共重合体が挙げられ、中でも、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド１２が好ましい。

本発明の導電性複合繊維において、導電層は、導電性カーボンブラックを１５質量％以上、４５質量％以下含有する。カーボンブラックの量が、少な過ぎると導電性及び制電性が得られず、多過ぎると、紡糸の際に、流動性が失われ製糸性が悪くなる傾向がある。中でも、カーボンブラックの含有量は、２０質量％以上、４０質量％以下が好ましい。

本発明において、導電層に用いられる導電性カーボンブラックとしては、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラックなどが挙げられ、優れた導電性を有するカーボンブラックであれば特に限定はされない。

本発明における導電層に導電性カーボンブラックを含有させる方法としては、（１）溶融複合紡糸時に導電性カーボンブラックと樹脂を混合する方法、（２）予め、導電性カーボンブラックとベースポリマーとなる樹脂を混練させ、導電性カーボンブラックとベースポリマーの樹脂組成物を得た後に、この樹脂組成物を溶融複合紡糸し、導電層を形成する方法等が挙げられるが、後者の方が好ましい。

本発明の導電性複合繊維は、繊維横断面における非導電層／導電層の面積比率が３０／７０〜９８／２であることが好ましい。この範囲外となった場合は十分な導電性が得られず、布帛に使用した際に制電性が損なわれたり、糸強度が著しく低下するばかりでなく、糸切れが多発するおそれがある。より好ましくは、非導電層／導電層の面積比率が５０／５０〜９５／５である。尚、本発明において、繊維横断面は、繊維軸長手方向に垂直な面をいう。

本発明の導電性複合繊維の断面形状は、導電層が非導電層に完全に包まれている非露出タイプ、導電層が繊維表面の一部または繊維表面全体に露出している露出タイプのいずれでもよい。繊維表面全体に露出している露出タイプは、特に、通常、強伸度が得られにくいが、本発明の導電性複合繊維であれば、十分な強伸度を得て、ポリエステル糸と混用して布帛としても、シワにならず、品位の高い布帛を得ることができる。
本発明の導電性複合繊維において、制電性が優れる点からは、繊維表面全体に露出している露出タイプが好ましく、芯に非導電層、鞘に導電層を配したものが好ましい。

このような本発明の導電性複合繊維は、ポリエステル糸と組み合わせた布帛に用いたとしても、加工の際にシワが生じず、クリーンルーム用の防塵衣、作業衣等に好適に用いることができる。

また、本発明の導電性複合繊維は、織編物に混用して制電性生地とし、ユニフォーム、クリーンルーム用防塵衣、カーペット、カーテンに好適に用いることができる。短繊維化して紡績糸や不織布としても良いし、導電性を利用した導電ブラシ、タッチパネル用ペン先や手袋として使用しても良い。

本発明の導電性複合繊維の好適な製造方法の例を示す。
上記の導電性カーボンブラック、上記のポリアミドを準備し、混練して樹脂組成物を製造する。得られた樹脂組成物を導電層、ポリアミドＭＸＤ６またはポリアミドＭＸＤ８を非導電層とし、導電層と非導電層が繊維横断面で複合された状態で吐出される複合口金と用いて、溶融複合紡糸を行い、導電性複合繊維を製造する。

以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。なお、本発明は以下に述べる実施例に限定されるものではない。尚、本発明の実施例及び比較例で得られた導電性繊維及びそれからなる生地の特性・評価は次に示す方法より求めた。

＜ポリアミドの相対粘度ηｒ＞
９６．０％硫酸における相対粘度ηｒは、５０ｍｌの９６．０％硫酸に０．５ｇのポリアミドを溶解させた溶液を準備し、２５℃でオストワルド粘度計を通し、溶液の流下時間を硫酸の流下時間で割りかえすことにより求めた。
＜破断強度、破断伸度及び強伸度積＞
導電性複合繊維の破断強度及び破断伸度は、ＪＩＳ−Ｌ−１０１３に準じ、（株）島津製作所製ＡＧＳ−１ＫＮＧオートグラフ引っ張り試験機を用い、試料糸長２０ｃｍ、引っ張り速度２０ｃｍ／ｍｉｎの条件で試料が伸長破断したときの強度及び伸度を測定して求めた。また、それらの数値から下記式より強伸度積を求めた。後工程や耐久性を鑑みると、強伸度積は好ましくは２０以上、さらに好ましくは２２以上である。

＜熱水収縮率＞
ＪＩＳ−Ｌ−１０１３に準じ、熱水収縮率を求めた。
＜繊維の導電性評価（線抵抗値）＞
線抵抗値は、導電性複合繊維を１０ｃｍ採取し、その両端に導電性接着剤でアルミ箔を接着させ、ヒューレットパッカード製ハイレジスタンスメーター４３３９Ｂを用いて測定した。
＜サンプル生地の作製＞
導電性複合繊維を５６ｄｔｅｘ／２４ｆのポリエチレンテレフタレート繊維にカバリングしたカバリング糸を８ｍｍピッチで経糸に用い、その他の経糸及び緯糸は８４ｄｔｅｘ／３６ｆのポリエチレンテレフタレート繊維とし、タフタを作製し、７０℃の弱アルカリ性精練液にて精練し、１３０℃で染色し、乾燥した後１６０℃で熱セットしてサンプル生地とした。
＜シワの評価＞
サンプル生地を平坦な台の上に載せて光源を横方向から当てることにより目視でシワ不良の評価を行った。
シワのないものは○、軽度のシワがみられるものは△、強いシワがみられるものは×と評価した。

〔実施例１〕
ポリアミド６に導電性カーボンブラックを３５質量％混練した樹脂組成物を鞘の導電層、ポリアミドＭＸＤ６（三菱ガス化学製ＭＸナイロン Ｓ−６０１１）を芯の非導電層とし、導電層が繊維表面全体に露出した芯鞘型複合繊維を形成する口金を用いて溶融複合紡糸機にて複合紡糸を行った。口金のホール数は２４ホールであり、吐出された複合繊維を８糸条に分け、１糸条を３フィラメントとし、油剤付与ガイド、ゴデットローラーを介し１５００ｍ／ｍｉｎで回転するボビンに未延伸糸として巻き取った。巻き取られた未延伸糸を延撚機にてフィードローラー、９０℃の予熱ローラー、１５０℃の熱セットローラーを介し、予熱ローラーと熱セットローラー間で破断伸度が３０〜８０％程度となるように回転速度差を付けて延伸させ、トラベラを介してパーンに巻き取り、２２ｄｔｅｘ／３ｆの導電性複合繊維の延伸糸を得た。尚、繊維横断面における非導電層／導電層の面積比率は８３．３／１６．７とした。
得られた導電性複合繊維は強伸度に優れたものとなり、後工程の通過性にも優れたものであった。また得られた導電性複合繊維を用いて、サンプル生地を作製した。得られたサンプル生地は、シワの発生がなく、品位に優れるものであった。

〔実施例２〕
鞘の導電層をポリアミド１２とし、導電性カーボンブラックを３５質量％混練した樹脂組成物とした以外は、実施例１と同様の条件で２２ｄｔｅｘ／３ｆの導電性複合繊維の延伸糸を得た。繊維横断面における非導電層／導電層の面積比率は８３．３／１６．７とした。
得られた導電性複合繊維は強伸度に優れたものとなり、後工程の通過性にも優れたものであった。また得られた導電性複合繊維を用いて、サンプル生地を作製した。得られたサンプル生地は、シワの発生がなく、品位に優れるものであった。

〔実施例３〕
ポリアミド６に導電性カーボンブラックを３５質量％混練した樹脂組成物を芯の導電層、ポリアミドＭＸＤ６（三菱ガス化学製ＭＸナイロン Ｓ−６０１１）を鞘の非導電層とし、導電層が繊維表面全体に２点露出し、非導電層に挟まれる形のサンドイッチ芯鞘型複合繊維を形成する口金を用いて溶融複合紡糸機にて複合紡糸を行った。口金のホール数は２４ホールであり、吐出された複合繊維を４糸条に分け、１糸条を６フィラメントとし、油剤付与ガイド、ゴデットローラーを介し１０００ｍ／ｍｉｎで回転するボビンに未延伸糸として巻き取った。巻き取られた未延伸糸を延撚機にてフィードローラー、９０℃の予熱ローラー、１５０℃の熱セットローラーを介し、予熱ローラーと熱セットローラー間で破断伸度が３０〜８０％程度となるように回転速度差を付けて延伸させ、トラベラを介してパーンに巻きとり、２２ｄｔｅｘ／６ｆの導電性複合繊維の延伸糸を得た。尚、繊維横断面における非導電層／導電層の面積比率は９０．９／９．１とした。
得られた導電性複合繊維は強伸度に優れたものとなり、後工程の通過性にも優れたものであった。また得られた導電性繊維を用いて、サンプル生地を作製した。得られたサンプル生地は、シワの発生がなく、品位に優れるものであった。

〔実施例４〕
非導電層をポリアミドＭＸＤ８（三菱ガス化学製ＭＸナイロン ＬＥＸＴＥＲ８０００）とした以外は、実施例３と同様の条件で２２ｄｔｅｘ／６ｆの導電性複合繊維の延伸糸を得た。
得られた導電性複合繊維は強伸度に優れたものとなり、後工程の通過性にも優れたものであった。また得られた導電性繊維を用いて、サンプル生地を作製した。得られたサンプル生地は、シワの発生がなく、品位に優れるものであった。

〔比較例１〕
ポリアミド６に導電性カーボンブラックを３５質量％混練した樹脂組成物を鞘の導電層、ポリアミド６（ηｒ＝３．３７）を芯の非導電層とし、導電層が繊維表面全体に露出した芯鞘型複合繊維を形成する口金を用いて溶融複合紡糸機にて複合紡糸を行った。口金のホール数は２４ホールであり、吐出された複合繊維を８糸条に分け、１糸条を３フィラメントとし、油剤付与ガイド、ゴデットローラーを介し１５００ｍ／ｍｉｎで回転するボビンに未延伸糸として巻き取った。巻き取られた未延伸糸を延撚機にてフィードローラー、１１５℃の予熱ローラー、１３０℃の熱セットローラーを介し、予熱ローラーと熱セットローラー間で破断伸度が３０〜８０％程度となるように回転速度差を付けて延伸させ、トラベラを介してパーンに巻きとり、２２ｄｔｅｘ／３ｆの導電性複合繊維の延伸糸を得た。尚、繊維横断面における非導電層／導電層の面積比率は８３．３／１６．７とした。
得られた導電性複合繊維は強伸度に優れたものとなった。これを用いて、サンプル生地を作製した。得られたサンプル生地は、シワが発生し、波打ったものとなった。

〔比較例２〕
非導電層をポリアミド６（ηｒ＝２．５８）とした以外は、比較例１と同様の条件で２２ｄｔｅｘ／３ｆの導電性複合繊維の延伸糸を得た。
得られた導電性複合繊維を用いて、サンプル生地を作製した。得られたサンプル生地は、軽度のシワがみられた。

〔比較例３〕
非導電層をポリアミド６６（ηｒ＝２．８０）とした以外は、比較例１と同様の条件で２２ｄｔｅｘ／３ｆの導電性複合繊維の延伸糸を得た。
得られた導電性複合繊維を用いて、サンプル生地を作製した。得られたサンプル生地は、軽度のシワがみられた。

〔比較例４〕
非導電層をポリアミド６６（ηｒ＝３．８０）とした以外は、比較例１と同様の条件で２２ｄｔｅｘ／３ｆの導電性複合繊維の延伸糸を得た。
得られた導電性複合繊維を用いて、サンプル生地を作製した。得られたサンプル生地は、軽度のシワがみられた。
実施例及び比較例で得られた導電性複合繊維の構成と、糸質物性を表１に、導電性複合繊維を用いて作製したサンプル生地のシワの評価を表２に示す。

表１、表２の結果より、本発明の実施例から得られた複合繊維は、導電性、強伸度及び寸法安定性に優れた導電性複合繊維であった。このため、耐久性及び工程通過性に優れ、更にポリエステルと混用し、布帛とした際にシワが生じないものであった。

本発明の導電性複合繊維は、強伸度とそれに伴う耐久性及び工程通過性、また導電性に優れ、更に生地加工の際に寸法安定性に優れる。そのため、クリーンルーム用の防塵衣、作業衣等に好適に用いることができる。

Claims (3)

1. 繊維横断面において非導電層と導電層を有する導電性複合繊維であって、導電層は、導電性カーボンブラックを１５質量％以上、４５質量％以下含有したポリアミドであり、非導電層は、メタキシレンジアミンと脂肪族ジカルボン酸の重縮合で得られるポリアミドである導電性複合繊維。
2. 導電層のポリアミドが、ポリアミド６またはポリアミド１２である請求項１記載の導電性複合繊維。
3. 繊維横断面における非導電層／導電層の面積比率が３０／７０〜９８／２である請求項１または２に記載の導電性複合繊維。