JP7048468B2 - 未延伸導電性複合繊維およびそれを用いたbcfの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、BCF製造時に混繊、延伸されても十分な導電性を有しており、カーペットに使用された際に黒筋が目立たない導電糸を提供することをその目的とする。
上記未延伸導電性複合繊維は、BCFを製造する際の延伸工程への供給するものであることが好ましい。
上記未延伸導電性複合繊維は、繊維横断面における保護層の外周に3個以上の凸部を有するものであることが好ましい。
本発明は、また、非導電性繊維と導電性繊維と混繊してBCFを製造する方法であって、非導電性繊維を溶融紡糸する第1工程、溶融紡糸して得られた未延伸非導電性繊維と、上記未延伸導電性繊維を混繊して延伸する第2工程、混繊した延伸糸を流体噴射により嵩高加工する第3工程、得られた嵩高加工糸を巻き取る第4工程とを含むBCFの製造方法でもある。
本発明は、導電層と、保護層とからなる未延伸導電性複合繊維である。
これら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610、ポリアミド612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。
保護層は、通常は、導電材料としてのカーボンブラックを含まない非導電層である。
本発明において保護層となるポリアミドとして、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610、ポリアミド612などのポリアミド、及びこれらを共重合した物が挙げられるが、溶融紡糸可能なものであれば特に限定されるものではなく、好ましくはポリアミド6、ポリアミド66である。
上記の範囲で、保護層に、隠ぺい性無機顔料を含有することにより、製糸性や糸物性の低下を招くことなくカーボンブラックの着色を効果的に隠ぺいし、カーボンブラック含有繊維特有の黒スジが目立たず、良好な意匠性を有するものとなる。
本発明の未延伸導電性複合繊維のパッケージ(巻き姿)は、ボビンやパーンに巻き取られたものであり、そのパッケージ端面はテーパー角が90°のスクエアエンドでも、テーパー角が90°未満のテーパーエンドでも良い。また、ある一定の内層のボビン直径まではスクエアエンドで、その位置から外層はテーパーエンドとなるパッケージでも良く、それらは取扱い性や運搬、運送の効率や容易性、BCFへの混繊する際にパッケージから導電性複合繊維を繰り出す安定性を鑑みて決定すればよい。
本発明の未延伸導電性複合繊維は、導電層及び保護層が、繊維長手方向に連続していることが好ましい。
本発明の導電性複合繊維の繊維横断面の断面形状は、導電層が保護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。しかしながら、繊維とした際に十分な白度を有するためには、繊維横断面における繊維表面への導電層の露出長は短いほど好ましく、導電性複合繊維の繊維横断面における全周長に対する導電層の露出周長の割合は8%未満が好ましく、より好ましくは0%、すなわち導電層が非露出である。
また、繊維横断面としては丸断面、三角断面、多葉断面など、特に限定されるものではないが、乱反射により繊維の白度を上げるために多葉断面であることが好ましい。
特に好ましい断面形状として、繊維横断面における保護層の外周に3個以上の凸部を有するものが挙げられる。これにより、光が乱反射し易く、優れた白度を得られやすい。
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、隠ぺい材を5質量%以上含有するポリアミドを保護層とし、導電層と保護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。
溶融紡糸の際、紡糸温度は、原料となるポリアミドの融点+10℃~80℃、紡糸速度は、400~1800m/min程度が好ましく、この範囲であると製糸性が安定し、巻き取ったパッケージの形状も良好である。また、ポリアミドは合成繊維の中でも吸水性、吸湿性が高く、特に未延伸であるとその特性は顕著となるため、付与させる油剤や巻取環境温湿度を適宜調整する。
図1はBCFの製造方法の例を示す。溶融紡糸装置1から吐出された非導電性未延伸繊維と、本発明の未延伸導電性複合繊維2をガイド3を介して引き揃えて混繊し、油剤付与ローラー4で油剤付与し、第1ゴデッドローラー5に供給し、第1ゴデッドローラー5と第2ゴデッドローラー6の間で、延伸する。次いで、得られた延伸糸を嵩高加工装置7で流体噴射にて嵩高加工を行い、ワインダー8に巻取り、BCF9を得ることができる。また、糸走行やその方向、巻取張力を安定させたり、多段延伸もしくは弛緩させる目的で第2ゴデットローラー6のあとにもローラーを適宜設置しても良い。
未延伸非導電繊維と、未延伸導電性複合繊維の混合比率は、BCFとなった際の質量比率で、BCFに対し0.2~5質量%程度未延伸導電性複合繊維を混合することが好ましい。
第1ゴデッドローラー5と第2ゴデッドローラー6との延伸条件の好適な例を挙げると、例えば、第1ゴデッドローラー5の温度は室温でもよいが、延伸の安定性や導電性複合繊維の導電性を維持するためには40℃以上、第2ゴデッドローラー6の温度は第1ゴデッドローラーの温度よりも高く、好ましくは110℃以上、より好ましくは130℃以上である。延伸倍率は2.0倍から4.5倍で、BCFの強伸度や捲縮特性を鑑み決定する。
また、嵩高加工方法は、特に限定されるものではないが、例えば、流体噴射加工(エアジェット)が好適に挙げられる。
このようにして得られたBCFを用いて、公知の諸加工工程を経てタフティングを行い、精練して、染色し、制電性が優れ、黒筋が、目立たない意匠性の良好なカーペットを得ることができる。
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5cm、引っ張り速度10cm/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。
<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、Agilent社製ハイレジスタンスメーター4339Bを用いて10cm長での抵抗値を測定した。測定値を10cmで割り返し、線抵抗値(Ω/cm)とした。
<ニュアンス巻による白度評価>
未延伸導電性繊維を黒板に、その黒板が透けないよう目付1.2g/cm2以上で隙間なく、また、繊維を延伸することなく巻きつけ、日本電飾 測色色差計(ZE-2000)を用い、L*値を測定した。L*値が65以上となるとBCFとした際、しいてはカーペットとした際に導電性複合繊維の黒筋が目立たない。
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、アナターゼ型酸化チタン9.7質量%を含有するポリアミド6を鞘の保護層とし、導電層が保護層に完全に包まれ、保護層は4つの突起(凸部)を有する十字型断面となる口金を用いて溶融複合紡糸機にて複合紡糸を行った。保護層と導電層の繊維横断面における面積比率は10:1となるようギアポンプを調節し、8ホールのノズルから吐出された複合繊維を8つに分け、油剤を付与し、35dtexのモノフィラメントとして680m/minで回転する8つのボビンに未延伸複合導電繊維を巻き取った。
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、アナターゼ型酸化チタン9.7質量%を含有するポリアミド6を鞘の保護層とし、導電層が保護層に完全に包まれ、保護層は4つの突起(凸部)を有する十字型断面となる口金を用いて溶融複合紡糸機にて複合紡糸を行った。保護層と導電層の繊維横断面における面積比率は30:1となるようギアポンプを調節し、8ホールのノズルから吐出された複合繊維を8つに分け、油剤を付与し、35dtexのモノフィラメントとして680m/minで回転する8つのボビンに未延伸複合導電繊維を巻き取った。
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、アナターゼ型酸化チタン9.7質量%を含有するポリアミド6を鞘の保護層とし、導電層が繊維表面に一部露出し、保護層は4つの突起(凸部)を有する十字型断面となる口金を用いて溶融複合紡糸機にて複合紡糸を行った。保護層と導電層の繊維横断面における面積比率は30:1となるようギアポンプを調節し、8ホールのノズルから吐出された複合繊維を8つに分け、油剤を付与し、35dtexのモノフィラメントとして680m/minで回転する8つのボビンに未延伸複合導電繊維を巻き取った。導電層は繊維横断面における1つの凹部に露出し、全周長に対する導電層の露出周長の割合は5%であった。
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、ルチル型酸化チタン50質量%を含有するポリアミド6とアナターゼ型酸化チタン0.3質量%を含有するポリアミドをドライブレンドし、保護層における酸化チタンの総含有量が6.2質量%となるようブレンド比を調整したものを保護層とし、導電層が保護層に完全に包まれ、保護層は4つの突起(凸部)を有する十字型断面となる口金を用いて溶融複合紡糸機にて複合紡糸を行った。保護層と導電層の繊維横断面における面積比率は30:1となるようギアポンプを調節し、8ホールのノズルから吐出された複合繊維を8つに分け、油剤を付与し、35dtexのモノフィラメントとして680m/minで回転する8つのボビンに未延伸複合導電繊維を巻き取った。
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、アナターゼ型酸化チタン9.7質量%を含有するポリアミド6を鞘の保護層とし、導電層が繊維表面に一部露出し、保護層は4つの突起を有する十字型断面となる口金を用いて溶融複合紡糸機にて複合紡糸を行った。保護層と導電層の繊維横断面における面積比率は30:1となるようギアポンプを調節し、8ホールのノズルから吐出された複合繊維を8つに分け、油剤を付与し、35dtexのモノフィラメントとして680m/minで回転する8つのボビンに未延伸複合導電繊維を巻き取った。導電層は繊維横断面における1つの凹部に露出し、全周長に対する導電層の露出周長の割合は16%であった。
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、アナターゼ型酸化チタン1.6質量%を含有するポリアミド6を鞘の保護層とし、導電層が保護層に完全に包まれ、保護層は4つの突起を有する十字型断面となる口金を用いて溶融複合紡糸機にて複合紡糸を行った。保護層と導電層の繊維横断面における面積比率は30:1となるようギアポンプを調節し、8ホールのノズルから吐出された複合繊維を8つに分け、油剤を付与し、35dtexのモノフィラメントとして680m/minで回転する8つのボビンに未延伸複合導電繊維を巻き取った。
実施例1~4を用いて得たBCFは導電性に優れ、また導電性複合繊維が含まれていないBCFと比べ、筋が目立つものではなかった。比較例1,2を用いて得たBCFは導電性複合繊維が含まれていないBCFと比べ、黒もしくはグレーの筋が目立つものとなった。
<参考例1>
33dtex/3fの延伸導電性複合繊維(破断強度2.9cN/dtex,破断伸度65%、線抵抗値3.5E+07Ω/cm)のパッケージをクリルにセットし、溶融紡糸装置から吐出される96フィラメントのポリアミド6の糸条に、パッケージから繰り出した延伸導電性複合繊維を、ガイドを介して混繊し、900m/minで回転する50℃の第1ゴデットローラー、2800m/minで回転する160℃の第2ゴデットローラー間で連続的に延伸したが、ローラー間で導電性複合繊維の破断を繰り返し、BCFを安定的に得ることができなかった。
<参考例2>
溶融紡糸装置から吐出される96フィラメントのポリアミド6の糸条を900m/minで回転する50℃の第1ゴデットローラー、2800m/minで回転する160℃の第2ゴデットローラー間で連続的に延伸したのち、クリルにセットされた33dtex/3fの延伸導電性複合繊維(破断強度2.9cN/dtex,破断伸度65%、線抵抗値3.5E+07Ω/cm)パッケージから繰り出した延伸導電性複合繊維を混繊させ、160℃の流体噴射にて嵩高加工を施したのち、ワインダーにて巻き取った。パッケージからの繰り出しは安定せず、糸切れやパッケージの形状崩れを起こしたため、得られるBCFの歩留りが低下した。
2 未延伸導電性繊維
3 ガイド
4 油剤付与ローラー
5 第1ゴデットローラー
6 第2ゴデットローラー
7 嵩高加工装置
8 ワインダー
9 BCF
Claims (4)
- BCFを製造する際の延伸工程へ供給する繊維であって、導電性カーボンブラックを20質量%以上、45質量%以下含有するポリアミドからなる導電層と、隠ぺい性無機顔料を5質量%以上含有するポリアミドからなる保護層とを有し、繊維横断面において前記保護層の外周に3個以上の凸部を有し、破断伸度が200~600%であり、線抵抗値が1.0E+05~9.9E+07Ω/cmであり、繊維横断面の全周長に対する導電層の露出周長の割合は8%未満であり、黒板が透けないよう目付1.2g/cm2以上で隙間なく延伸することなく黒板に巻きつけたときのL*値が65以上である未延伸導電性複合繊維。
- 繊維横断面の全周長に対する導電層の露出周長の割合が0%である請求項1記載の未延伸導電性複合繊維。
- 隠ぺい性無機顔料を7質量%以上含有するポリアミドからなる保護層である請求項1または2記載の未延伸導電性複合繊維。
- 非導電性繊維と導電性繊維と混繊してBCFを製造する方法であって、非導電性繊維を溶融紡糸する第1工程、溶融紡糸して得られた未延伸非導電性繊維と、請求項1~3いずれか1項に記載の未延伸導電性繊維を混繊して延伸する第2工程、混繊した延伸糸を流体噴射により嵩高加工する第3工程、得られた嵩高加工糸を巻き取る第4工程とを含むBCFの製造方法。
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