JPH01213411A - 導電性繊維 - 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、詳しくは芯成分に導電性物質を含
有する芯鞘型構造の導電性繊維に関する。

（従来の技術） 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
、制電性に乏しいため帯電しやすいという欠点がある。

そのため、導電性繊維に関する多くの研究がなされてい
る。

第一の方法として、繊維表面に導電性物質をコーティン
グする方法である。これらの導電性繊維は初期の導電性
能は良好であるが、着用時の耐摩耗性が不良であり、耐
洗濯性、耐薬品性も不良であり、防塵衣等に使用した場
合の発塵源となっている。

第二の方法として、導電性物質の粉末を熱可塑性樹脂中
に分散させコア層とし、繊維形成性ポリマーをシース層
としてシース・コアの複合繊維とする場合である。この
場合には、例えば導電性カーボンを配合した導電性繊維
は、導電性カーボンが黒色であるため、シース層の薄い
場合などには、黒色に着色し、審美性が要求される分野
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、かつ、シース層の厚みが充分でないとその用途が
きわめて限定されるという問題を有している。

導電性物質が導電性カーボンでない場合でも、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。

一方、シース層による完全被覆構造でも、以下のような
問題を有している。すなわち、繊維断面の芯部間の導電
性は良好で問題はないが、シース層は繊維形成性の良好
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、導電性不良とな
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６０−１１０９２０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が、かかる複合繊維は、電気抵抗
値も思ったように低くできない上、芯鞘界面剥離が生じ
、発塵しやすくなる等の問題がある。

これらの問題点を解決するため本出願人は、特開昭６２
−５３４１６号公報に記載されているように導電性物質
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。

（発明が解決しようとする問題点） 上記の特開昭６２−５３４１６号公仰で提案した方法に
よると、導電性能の優れた繊維が得られるものの、放電
加工時の繊維の損傷や耐洗濯性に劣るなどの問題があっ
た。そこで、本発明は、繊維に損傷を与えずに繊維表面
の電気抵抗を低下させ良好な導電性能を付与するととも
に耐洗濯性、耐薬品性に優れた導電性繊維を提供するこ
とを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、上記問題点を解決するために研究を重ね
た結果、芯部を構成するポリエステルに特殊な共重合ポ
リエステルを用い、かつ、芯部の断面形状を鋭突部を有
する異形断面形状にすることによって、繊維に損傷を与
えず、耐洗濯性、耐薬品性に優れた導電性繊維が得られ
ることを見出し本発明に到達した。

すなわち、本発明は導電性物質を含有する芯成分と、該
芯成分を完全に被覆する繊維形成性ポリエステルからな
る鞘成分とにより構成され、繊維表面の電気抵抗値が１
０１Ω／ｃＩ１１未満であり、かつ、該表面の電気抵抗
値と断面間の内部電気抵抗値との比が１０３以下である
芯鞘型複合繊維において、該芯成分が８０〜１８０℃の
融点を有する共重合ポリエステルと導電性物質とからな
り、芯成分の断面形状が２以上の鋭突部を有する異形断
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のすべてが０．３μｍ以上
で、かつ、その少な（とも一つが５μｍ以下であること
を特徴とする導電性繊維である。

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、導電性カーポンプラック、
導電性金属化合物等の公知のものが使用できる。

カーボンブランクの種類としては、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
ネルブランク、ケッチエンブラック等が例示される。他
方、導電性金属化合物としては、ヨウ化銅、硫化銅等が
挙げられ、導電性金属酸化物としては特に白色性に優れ
た酸化第二錫、酸化亜鉛が挙げられる。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。

これらは、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には、融
点が８０−１８０℃である特殊な共重合ポリエステルポ
リマーを用いることが重要である。

この場合、融点が８０℃未満では、芯の異形断面形状が
バラツキ易く、均質な糸が得られないし、１８０℃を越
えると、芯成分中に所定量の導電剤を分散させることが
困難で、紡糸そのものが不可能となる。

かかる共重合ポリエステルとしては、特に、５〜５０モ
ル％のイソフタル酸またはイソフタル酸ジメチルと９５
〜５０モル％のテレフタル酸またはテレフタル酸ジメチ
ルとからなるジカルボン酸成分と、ヘキサメチレングリ
コールからなるジオール成分とからなる共重合ポリエス
テル、または４０〜８０モル％のイソフタル酸またはイ
ソフタル酸ジメチルと６０〜２０モル％のテレフタル酸
またはテレフタル酸ジメチルとからなるジカルボン酸成
分と、２〜１０モル％のエチレングリコールと９８〜９
０モル％のテトラメチレングリコールとからなるジオー
ル成分とからなる共重合ポリエステルを用いることが好
ましい。

この共重合ポリエステルは導電性物質を多量に分散させ
た状態でも分散性がよく、かつ、鞘部のポリエステル成
分との接着性が特に良好であるため、芯部の鋭突部と鞘
成分外周とにより形成される鞘成分最小厚さを薄くして
も洗濯耐久性が良好であり、かつ、より低電圧で放電処
理を行っても、十分な導電性能を付与することができる
ため、繊維に損傷を与えることがない。

該芯成分を完全に取り囲む鞘成分は繊維形成性ポリエス
テルから構成される。特に、風合、加工工程の取扱い性
において優れており、さらに、耐薬品性も良好なことか
らポリエチレンテレフタレートが好ましい。

かかる物質からなる導電性繊維は、繊維断面における該
芯成分の形状が２以上の鋭突部を有する異形断面形状で
あることが重要である。鋭突部の数は２〜８が好ましい
。ここにいう鋭突部を有する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いい、主なもの、に、
第１図（イ）〜（ニ）に示すものがある。さらに、第１
図（ロ）に示した鋭突部と鞘成分外周との最小厚さＶｉ
のすべてが０．３μｍ以上であり、少な（とも一つは５
μｍ以下であることが必要である。Ｖｉが０．３μｍよ
り小さい箇所がある場合には、耐洗濯性が低下し、■五
のすべてが５μｍより大きい場合には、導電性能が劣る
という問題がある。

また、本発明の導電性複合繊維は、第１図（ホ）に示す
ような中空繊維であってもよい。

本発明の導電性繊維は、後述するような放電処理を施し
て得られるが、繊維表面の電気抵抗値がＩＱＩＩΩ／ｃ
ｔｓ未満であり、かつ、該表面の電気抵抗値（Ω／　ｃ
ｓ　）と断面間の内部電気抵抗値（９７ｃｍ）との比が
１０’以下である。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、１０”Ω／ｃ−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
’Ω／　ｃｍ　井−ダーと低（でも、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
、繊維の表面には、はとんど導電性の効果が発現しない
。

本発明者らは、先に、鞘成分が繊維形成性ポリマーから
構成されていても、繊維表面の電気抵抗値がＩＱＩＯΩ
／　ｃｍオーダー以下である導電性繊維を提案した（特
開昭６２−５３４１６号公報）。

ここに、電気抵抗値（Ω／　ｃｍ　）は次のようにして
測定する。

（イ）断面量的部電気抵抗（直 繊維軸方向の長さ２．０　ｃｍ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ィルム
上で、温湿度２０’ＣＸ３０％ＲＨの条件のもとに０．
５ＫＶ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を求め、オームの法則によ
り電気抵抗値Ω／　ｃｍを算出する。

Ｊ…上１」四ｉ　％　Ｕ彊直 繊維軸方向の長さ約２．’Ｏｃｍ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ィルム上で、温湿度２０℃×
３０％ＲＨの条件の下に、０．５ＫＶの直流電圧を該Ａ
ｇ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
。

本発明の繊維は、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、導電性を付与するものである
が、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、１’ＫＶを超える電圧であって、１
００ＫＶまでの範囲のものが使用でき、好ましくは５〜
１００ＫＶ、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Ｏ”１０ｃｎａ間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。

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１０Ｉ０Ω
／ｃＩ１１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１０”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。

（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
抗値との比が１０３以下、表面電気抵抗値が１０”Ω／
　ｃｒｎ未満となり、かつ、洗濯耐久性および耐薬品性
に優れた特性を有するものである。

電気抵抗値に関しては、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
るため上記のような値をとることができる。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、芯成分として、鞘成分との接着性にすぐれた特殊
な共重合ポリエステルを用い、かつ、芯部の断面形状が
異形断面形状であり芯部が鞘部によって完全に被覆され
ているために、洗濯耐久性、耐薬品性に優れている。

すなわち、芯成分が、鞘成分のポリエステルと良好な接
着性を示す融点が８０〜１８０℃である共重合ポリエス
テルからなるため、芯部の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ＶｉＯ値が小さくても十分
な耐洗濯性を有することができる。これは従来の芯鞘型
導電性繊維にはみられなかったことである。さらに芯成
分の断面形状が鋭突部を有する異形断面形状であるため
、放電加工時に該鋭突部先端において放電処理が行われ
、低電圧での処理でも十分な導電性を付与することがで
きるため、放電加工による鞘部の損傷を最小限度にする
ことができ、強伸度低下、放電加工中の断糸等のトラブ
ルを防止できる。また、導電物質を含有する芯成分が完
全に鞘成分で覆われていながら制電性を発揮するので、
導電物質特有の色が繊維表面にあられれることもなく、
芯成分が使用中に脱落して機能が低下することもない。

（実施例） 以下、実施例について述べるが、洗濯耐久性及び耐薬品
性は下記の方法により評価した。

試料はＴ−８９３９３の繊維規格に準じて作成し、導電
糸を１ｃ１１間隔でストライプに織込んだ。

洗濯耐久性はクリーンルーム内で洗濯をくり返した後の
織物表面を任意に２０ケ所外観検査し、破損箇所の個数
割合を％で表した。耐薬品性は、織物試料を薬品に室温
で２４時間浸漬後、水洗乾燥後、スコツトテスターで５
０回揉み操作をくり返した後、織物表面を任意に２０ケ
所外観検査し、剥離なしを○、一部剥離をΔ、大部分剥
離を×で評価した。

実施例１ 酸化チタン徽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値の導電性粉
体２４０重量部と、ジカルボン酸成分としてテレフタル
酸ジメチル９０モル％、イソフタル酸ジメチル１０モル
％、ジオール成分としてヘキサメチレングリコール１０
０モル％からなる共重合ポリエステル（融点：１３８℃
、固有粘度：　０．６６）　７５重量部をニーグーに仕
込み、２００℃で１時間混練した。得られた導電性樹脂
の比抵抗は、３．　ｌ　Ｘ　１０２Ω・備であった。

この導電性樹脂を芯成分とし、ポリエチレンテレフタレ
ートを鞘成分とし複合紡糸装置を用いて溶融紡糸し、第
１図（ロ）に示すような断面形状を有する芯鞘型複合繊
維としたのち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５ＫＶ、５０ｍ／分でコ
ロナ放電処理をした。電気抵抗値、強伸度、耐洗濯性、
耐薬品性を第１表に示す。

比較例１ 実施例１で用いた導電性粉体２４０重量部とメルトイン
デックス７５のポリエチレン７５重量部とをニーグーに
仕込み、１８０’ｃで３０分間混練した。得られた導電
性樹脂の比抵抗は、３．０Ｘ１０”Ω・ｃｍであった。

実施例１と同様に溶融紡糸、延伸し、コロナ放電処理を
行った後の性質を第１表に示す。

比較例２ 実施例１において、共重合ポリエステルのかわりにナイ
ロン６を用い、２５０°Ｃで１時間混練した以外は実施
例１と同様に行った。得られた繊維の性質を第１表に示
す。

実施例２ 導電性物質として、導電性カーボンブラック３０重足部
と、実施例１で用いた共重合ポリエステル７０重量部を
混練した以外は実施例１と同様に行った。得□られた繊
維の性質を第１表に示す。

比較例３〜４ 実施例１において、Ｖｉが第１表に示す値になるように
芯・鞘成分の量を変更した以外は、実施例１と同様に紡
糸、延伸、コロナ放電処理を行った。結果を第１表に示
す。

実施例３ 実施例１において、共重合ポリエステルとしてテレフタ
ル酸ジメチル４０モル％、イソフタル酸ジメチル６０モ
ル％、からなるジカルボン酸成分と、エチレングリコー
ル５モル％、テトラメチレングリコール９５モル％から
なるジオール成分とからなる共重合ポリエステルを用い
る以外は実施例１と同様に行った。その結果を第１表に
示す。

（本真、以下余白） 第１表の結果から明らかなように、芯成分が導電性物質
と共重合ポリエステルからなり、かつ、ＶｉＯ値が本発
明の範囲内にある場合（実施例１〜３）には、芯成分が
ナイロン６やポリエチレンの場合（比較例１および２）
、あるいはＶｉＯ値が本発明の範囲よりも低い場合（比
較例３）に比べて、耐洗濯性および耐薬品性が優れてお
り、さらに、ＶｉＯ値が本発明の範囲よりも高い場合（
比較例４）に比べて、表面電気抵抗値が低く、制電性に
優れていることがわかる。

比較例５ 導電性物質、芯部ポリマーおよび鞘部ポリマーは実施例
１で用いたものを使用して溶融紡糸し、同心円型複合繊
維としたのち、３．１倍に延伸し、２５デニール、単糸
数５のマルチフィラメントを得た。実施例１と同様の方
法によりコロナ放電処理をした。得られた糸は、Ｖｉ（
μｒｎ）　−７，３、表面電気抵抗値５．ＯＸＩＯ”Ω
・ｃｍ、断面量的部電気抵抗値４Ｘ１０’Ω・ｃｍ、強
度３．９（ｇ／ｄｅ）　、伸度３９％であった。この結
果から明らかなように、芯部の断面形状が鋭突部を有す
る異形断面でない場合（比較例５）には、本発明の場合
（実施例１）に比較して、表面電気抵抗値が高く、実質
的に放電加工されない。

実施例４〜５、比較例６ 実施例１において、イソフタル酸ジメチルの量を第２表
に示すように変更し、融点の異なる芯成分ポリマーとし
た以外は、同様に紡糸延伸を行い、放電処理を行った。

電気抵抗値、強伸度、耐洗濯性、耐薬品性を第２表に示
す。

比較例７ 実施例３において、テレフタル酸ジメチルを８２モル％
、イソフタル酸ジメチルを１８モル％、エチレングリコ
ールを３モル％、テトラメチレングリコールを９７モル
％とする以外は、実施例３と同様に行った。その結果を
第２表に示す。

（本頁、以下余白） 第　　２　　表 ※　紡糸不可能 第２表の結果から明らかなように、芯成分の共重合ポリ
エステルの融点が８０℃未満である場合（比較例６）に
は、糸断面が不均一になるため強伸度が低く、１８０℃
を越える場合（比較例７）には芯ポリマーの粘度が高い
ため、紡糸そのものが不可能であった。

一方、融点が本発明の範囲内にある場合（実施例３〜４
）には、電気抵抗値が低くなり、強伸度、耐洗濯性およ
び耐薬品性は良好である。

（発明の効果） 本発明によれば、繊維表面の電気抵抗値が低く、制電性
に優れた芯鞘型複合繊維であり、かつ耐洗濯性、耐薬品
性に優れた導電性繊維を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の導電性芯鞘型複合繊維の断面形状の
例を示す図である。 Ｖｉ・・・・・・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。

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、該芯成分を完全に
   被覆する繊維形成性ポリエステルからなる鞘成分とによ
   り構成され、繊維表面の電気抵抗値が１０＾１＾１Ω／
   ｃｍ未満であり、かつ、該表面の電気抵抗値と断面間の
   内部電気抵抗値との比が１０＾３以下である芯鞘型複合
   繊維において、該芯成分が８０〜１８０℃の融点を有す
   る共重合ポリエステルと導電性物質とからなり、芯成分
   の断面形状が２以上の鋭突部を有する異形断面形状であ
   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のすべてが０．３μｍ以上で、かつ、
   その少なくとも一つが５μｍ以下であることを特徴とす
   る導電性繊維。 ２、繊維形成性ポリエステルが、主としてポリエチレン
   テレフタレートであり、芯成分を構成する共重合ポリエ
   ステルが、５〜５０モル％のイソフタル酸またはイソフ
   タル酸ジメチルと９０〜５０モル％のテレフタル酸また
   はテレフタル酸ジメチルとからなるジカルボン酸成分と
   、ヘキサメチレングリコールからなるジオール成分とか
   らなる共重合ポリエステルである特許請求の範囲第１項
   記載の導電性繊維。 ３、芯成分を構成する共重合ポリエステルが、４０〜８
   ０モル％のイソフタル酸またはイソフタル酸ジメチルと
   ６０〜２０モル％のテレフタル酸またはテレフタル酸ジ
   メチルとからなるジカルボン酸成分と、２〜１０モル％
   のエチレングリコールと９８〜９０モル％のテトラメチ
   レングリコールとからなるジオール成分とからなる共重
   合ポリエステルである特許請求の範囲第１項記載の導電
   性繊維。