JPH0639728B2 - 導電性モノフイラメントの製造方法 - Google Patents

導電性モノフイラメントの製造方法

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JPH0639728B2
JPH0639728B2 JP60038832A JP3883285A JPH0639728B2 JP H0639728 B2 JPH0639728 B2 JP H0639728B2 JP 60038832 A JP60038832 A JP 60038832A JP 3883285 A JP3883285 A JP 3883285A JP H0639728 B2 JPH0639728 B2 JP H0639728B2
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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は単繊維の直径が0.1〜3.0mmでかつ体積
固有抵抗値が1×10Ω・cm以下の導電性モノフィ
ラメントを効率的に製造する方法に関するものである。
(従来技術) 導電性合成繊維については従来幾多の技術が開示されて
おり、繊維の断面形態や製造方法および導電性付与のた
めの添加剤の種類や形態などについてすでに数多くの提
案がなされているが、これらの検討対象とされている導
電性合成繊維は主として制電衣料用繊維やカーペット混
入用繊維などの細い繊度のものである。
そしてこれら従来の導電性合成繊維の製造技術に共通す
ることは、先ず第1に合成繊維に導電性を付与するため
に導電体となる物質を何らかの形で添加しなければなら
ないことであり、この導電性付与物質の具体例としては
導電性カーボンブラック、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化
錫、ヨウ化第1銅などの粉体状固形物およびポリアルキ
レングリコール、ポリアルキレンオキシドなどの親水性
有機重合体などが挙げられる。これらの導電性付与物質
の中でも導電性カーボンブラックによる導電性付与効果
が最もすぐれているため代表的に用いられており、他の
ものは導電性カーボンブラックで繊維が黒色に着色する
ことを避けるために用いられているものの、その導電性
改良効果は導電性カーボンブラックに比較して小さい。
また第2の共通点として、上記の導電性付与物質、とり
わけ粉体状固形物を用いる場合に、繊維形成のための延
伸工程においてせっかく付与した導電機構が破壊され易
いということである。すなわち延伸することによって、
繊維中の導電性付与物質の鎖状構造が切断されるため、
導電性の低下が認められるのである。とくに繊度の太い
モノフィラメントの場合には導電性付与物質含有層の厚
さが大きく、しかも導電性付与物質含有層と導電性付与
物質を含有しない層との延伸性の相違が顕著に現われる
ため、導電性付与物質の鎖状構造切断が繊度の細い繊維
の場合よりも激しく起こり、延伸による導電性の低下が
著しいという傾向がある。
このような問題を解決するための方法が種々提案されて
おり、たとえば特公昭57−25647号公報、特公昭
59−45769号公報、特開昭58−163723号
公報および特開昭58−126315号公報などでは、
熱可塑性重合体に導電性カーボンブラックを組合せた細
デニールの複合繊維の製造に際し、加熱状態にて延伸す
ることにより、導電性の低下を抑制しようとする試みが
例示されているが、これらの方法は衣料用などの繊度の
小さい繊維の取得には有効な手段となり得るものの、直
径0.1mm以上と繊度の大きいモノフィラメントに適
用しても同様の効果を得ることができない。
また導電性付与物質としてヨウ化第1銅を用いる場合に
ついては、特開昭58−149330号公報に延伸した
複合繊維は経時とともに導電性能が向上し、10〜30
日後には目的とするすぐれた強力と導電性を有する繊維
が得られることが開示されているが、すぐれた導電性付
与効果を有するカーボンブラックを用いる場合には同様
な導電性の経時による向上は決して認められない。さら
に特開昭58−149328号公報および特開昭58−
149329号公報には延伸したヨウ化第1銅含有複合
繊維を加熱雰囲気中で10分間以上もの長時間熱処理す
ることにより低下した導電性能を回復させる方法が開示
されているが、この方法は上記特開昭58−14933
0号公報でいう経時変化を加速したものにすぎず、その
導電性向上効果はいまだに不十分である。
したがってすぐれた導電性付与効果を有するカーボンブ
ラックを用いた複合モノフィラメントの分野において
は、延伸による導電性の低下を避けることができず、充
分な強力と導電性を併せ持つ太繊度モノフィラメントの
取得が当業界で強く望まれているのが実情である。
(本発明が解決しようとする問題点) そこで本発明者らは、単繊維の直径が0.1〜3.0m
mと太い繊度であって、かつ体積固有抵抗値が1×10
Ω・cm以下と導電性のすぐれたモノフィラメントを
効率的に製造することを目的として鋭意検討した結果、
導電性付与物質としてカーボンブラックを用いた複合モ
ノフィラメントを延伸後、特定の条件にて熱処理するこ
とにより、目的とする導電性能を具備し、しかも延伸時
に付与されたすぐれた強力を望ましく保持したモノフィ
ラメントが得られることを見出し、本発明に到達した。
(問題点を解決するための手段) すなわち本発明は、導電性重合体層と非導電性重合体層
とが複合された形態を持ち、上記導電性重合体層を熱可
塑性合成線状重合体(A)と導電性カーボンブラックと
を混練した組成物から、また上記非導電性重合体層を熱
可塑性合成線状重合体(A)および/またはこの熱可塑
性合成線状重合体(A)以外の熱可塑性合成線状重合体
(B)からそれぞれ形成すると共に、上記導電性重合体
層を断面の少なくとも外周部または外周部に近い部分に
有する複合モノフィラメントを溶融紡糸、延伸した後、
引続いてあるいは別工程にて熱処理することにより、直
径が0.1〜3.0mmの複合モノフィラメントを製造
するに際し、上記熱処理を、上記導電性重合体層の形成
成分である熱可塑性合成線状重合体(A)の融点±35
℃の温度で、0〜10%弛緩させながら、1〜60秒間
の弛緩条件下で行うことを特徴とする導電性モノフィラ
メントの製造方法を提供するものである。
本発明で用いる熱可塑性合成線状重合体(A)または
(B)としては、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン
610、ナイロン11、ナイロン12などのポリアミ
ド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフ
タレートなどのポリエステルおよびポリエチレン、ポリ
プロピレンなどのポリオレフィンなどが挙げられ、これ
らの中からそれぞれ導電性重合体層および非導電性重合
体層の構成成分を選択することができる。
本発明で用いる導電性カーボンブラックとしてはアセチ
レンブラック、ファーネスブラックおよびチャンネルブ
ラックなどの通常導電性樹脂組成物に適用されるものの
中から任意に選択することができる。
上記導電性重合体層における導電性カーボンブラックの
熱可塑性合成線状重合体(A)への配合量は、使用する
導電性カーボンブラックの種類によって適性範囲が異な
り、たとえば熱可塑性合成線状重合体(A)がポリアミ
ドである場合に、アセチレンブラックでは20〜55重
量%、とくに25〜35重量%、ファーネスブラックで
は5〜38重量%、とくに10〜35重量%の範囲が好
適である。これら配合量の適性範囲は導電性カーボンブ
ラックの粒度によっても異なり、一般的には粒度が小さ
く、表面積の大きなものほど、比較的低率の配合量です
ぐれた導電性能を得ることができる。
導電性カーボンブラックを含有する熱可塑性合成線状重
合体(A)からなる導電性重合体層と、熱可塑性合成線
状重合体(A)および/またはこの熱可塑性合成線状重
合体(A)以外の熱可塑性合成線状重合体(B)からな
る非導電性重合体層の複合比率は、導電性カーボンブラ
ックの種類と配合量および導電性重合体層を複合繊維断
面内のどの部分に配置させるかによって異なるが、一般
的には導電性重合体層が繊維重量の2〜35重量%、と
くに5〜20重量%を占める割合が好適である。
上記導電性重合体層と非導電性重合体層の複合形態とし
ては上記導電性重合体層を断面の少なくとも外周部また
は外周部に近い部分に有する形態が選択できる。すなわ
ち導電性重合体層を鞘成分とする二重芯鞘構造、上記非
導電性重合体層を芯および最外層とする三重芯鞘構造お
よび上記導電性重合体層を非導電性重合体層の外周部に
点在させた構造などが挙げられ、これらの複合形態は通
常複合紡糸口金の変更により任意に選択することができ
る。
複合モノフィラメントの溶融紡糸法にはとくに制限がな
く、通常のスクリュー型またはプレッシャーメルター型
押出紡糸機を用い、紡糸口金の内部または出口付近で複
合成分を合体させた後、急冷、延伸する方法が採用され
る。複合モノフィラメントの延伸手段にもとくに制限が
なく、乾熱空気浴、温・熱水浴、水蒸気浴およびポリエ
チレングリコールなどの液体熱媒浴などの延伸浴中で1
段または2段以上の多段にて1.5〜5.5倍とくに
2.0〜4.5倍の延伸倍率となるまで延伸することが
望ましい。
次に本発明の特徴とする弛緩熱処理について説明する。
複合モノフィラメントに実用上問題を生じない程度の物
理特性を付与するために上記のごとき延伸を行なうと、
導電性能が著しく低下してしまう。この延伸によって低
下した導電性能を回復させて、物理特性と導電性を均等
して満足せしめるための工程がこの弛緩熱処理である。
弛緩熱処理は延伸に引続いて行なってもよく、また延伸
後巻き取ったモノフィラメントについて別工程で行なう
こともできる。
弛緩熱処理は延伸した複合モノフィラメントを上記熱可
塑性合成線状重合体(A)の融点±35℃、とくに(融
点−20℃)〜(融点+20℃)の温度で、0〜10
%、とくに5〜10%弛緩させながら、1〜60秒間、
とくに1.5〜45秒間加熱処理することにより行なわ
れる。
弛緩熱処理の雰囲気としては熱風循環式の乾燥熱処理浴
が好適である。
ここで弛緩熱処理温度は、熱処理浴の長さと処理速度と
の関係、すなわち処理時間の長短によって適宜選択され
るが、熱可塑性合成線状重合体(A)の(融点+35
℃)よりも高いと処理時にモノフィラメント同志が融着
を生じたり、糸切れを生じるばかりか、モノフィラメン
トの糸物性が低下し、また(融点−35℃)よりも低い
と導電性能の回復が乏しく、望ましい導電性を有する複
合モノフィラメントが得られないため好ましくない。
また熱処理においては複合モノフィラメントが収縮する
ため、延伸により構造破壊された導電性カーボンブラッ
クの構造を回復させるには、熱処理時に操業上必要な程
度以上の張力をかけないことが重要であり、0〜10%
の弛緩条件を選択する必要がある。ただし10%を越え
て弛緩させる場合にはモノフィラメントにたるみを生
じ、長時間安定して操業できなくなるため好ましくな
い。
さらに弛緩熱処理の時間が60秒を越える場合には、モ
ノフィラメントの糸物性が低下するばかりか、熱処理時
にモノフィラメントの融着や糸切れを生じ、1秒未満で
は導電性の回復・改良効果が小さいため好ましくない。
なおこのように短時間で目的とする効果が達成できるこ
とは、工業的に連続処理が可能であり、効率的な生産性
の面できわめて望ましいということができる。
かくして本発明の方法によれば、単繊維の直径が0.1
〜3.0mmでかつ体積固有抵抗値が1×10Ω・c
m以下であり、しかも延伸により付与された望ましい物
性を保持した導電性モノフィラメントを効率的に製造す
ることができる。
以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳述する。
なお実施例における引張強度および引張伸度はJIS
L−1013に順じて測定した値であり、体積固有抵抗
値は東亜電波工業(株)製の極超絶縁計を用いて測定し
た値である。
(実施例1) 硫酸相対粘度2.7のナイロン6に導電性ファーネスブ
ラックを35重量%混合し、二軸押出機により溶融混練
した後、これを水中に押出し、ペレタイズ、乾燥して導
電性重合体成分を調整した。
通常の複合紡糸法により、硫酸相対粘度2.9のナイロ
ン66を芯成分として80重量%および上記の導電性重
合体成分を鞘成分として20重量%の割合で含有する複
合モノフィラメント未延伸物を押出し、紡糸ノズル下1
0cmの箇所に液面を有する60℃の温水浴にて冷却、
固化した。
その後複合モノフィラメント未延伸物を引続いて80℃
の第1延伸浴および90℃の第2延伸浴に導き、4.0
6倍に延伸することにより、直径0.58mmの延伸モ
ノフィラメントを得た。
この延伸モノフィラメントを第1表の温度に調整した熱
風循環式の乾熱処理機に導き、5%弛緩させながら45
秒間熱処理した。なお弛緩熱処理速度は、巻上げ時の速
度が8m/分になるように調節した。
かくして得た6種の複合モノフィラメントについて、操
業性、糸物性および導電性を評価した結果を第1表に併
せて示す。
第1表の結果から明らかなように、本発明の方法(No.
2〜4)で得た複合モノフィラメントは、弛緩熱処理を
行なわない場合(No.6)に比較して、操業性および物
理特性がすぐれていると共に、導電性も体積固有抵抗値
が1×10Ω・cm以下と満足すべき水準にある。
これに対し、熱処理温度が低すぎる場合(No.1)は導
電性の回復効果が小さく、高すぎる場合(No.5)は操
業性が低下するため好ましくない。
(実施例2) 実施例1で得た延伸モノフィラメントを用い、熱風循環
式乾熱処理機内温度を220℃、この弛緩熱処理浴内の
モノフィラメント滞留時間を5秒間に設定し、弛緩率を
第2表のように変更して弛緩熱処理した。なお弛緩熱処
理速度は、巻上げ時の速度が96m/分になるように調
節した。
かくして得た5種の複合モノフィラメントについて、操
業性、糸物性および導電性を評価した結果を第2表に併
せて示す。
第2表の結果から明らかなように、弛緩率が0〜10%
の範囲にある本発明の方法(No.8〜10)で得た複合
モノフィラメントは操業性および物理特性がすぐれてい
ると共に、導電性も体積固有抵抗値が1×10Ω・c
m以下と満足すべき水準にある。これに対し、弛緩率が
−5%すなわち5%緊張下に熱処理した場合(No.7)
は導電性が低く、弛緩率が15%と高い場合(No.1
1)は操業性が低下するため好ましくない。
(実施例3) 実施例1と同じ原料を用いて、芯成分(ナイロン66)
を90重量%および鞘成分(ナイロン6と導電性ファー
ネスブラックとからなる導電性重合体成分)を10重量
%の割合で含有する複合モノフィラメント未延伸物を押
出し、紡糸ノズル下10cmの箇所に液面を有する60
℃の温水浴にて冷却、固化した。
その後複合モノフィラメント未延伸物を引続いて80℃
の第1延伸浴および90℃の第2延伸浴に導き、4.3
5倍に延伸することにより、直径0.30mmの延伸モ
ノフィラメントを得た。
この延伸モノフィラメントを第3表の温度に調整した熱
風循環式の乾熱処理機に導き、それぞれ10%弛緩させ
ながら第3表に示した時間熱処理した。
かくして得た15種の複合モノフィラメントについて、
操業性、糸物性および導電性を評価した結果を第3表に
併せて示す。
第3表の結果から明らかなように、弛緩熱処理温度がナ
イロン6の融点±35℃でかつ熱処理時間が1〜60秒
の範囲にある本発明の方法(No.15、16、18、1
9、21および22)で得た複合モノフィラメントは、
弛緩熱処理を行なわない場合(No.26)に比較して、
操業性および物理特性がすぐれていると共に、導電性も
体積固有抵抗値が1×10Ω・cm以下と満足すべき
水準にある。
これに対し、弛緩熱処理温度が低すぎる場合(No.12
および20)は、処理時間の長短に係わらず導電性改良
効果が得られず、処理温度が高すぎる場合(No.17お
よび23)は操業性が著しく低下する。
また処理時間が長すぎる場合(No.13および14)は
操業性が低下し、短かすぎる場合(No.24および2
5)は導電性改良効果が得られないばかりか、操業性も
悪い。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明の方法によれば、単繊維の
直径が0.1〜3.0mmでかつ体積固有抵抗値が1×
10Ω・cm以下の導電性モノフィラメントを効率的
に製造することができ、得られる導電性モノフィラメン
トは耐久性のすぐれた除電ブラシや導電性搬送ベルト用
基布織物など種々の用途に有用である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】導電性重合体層と非導電性重合体層とが複
    合された形態を持ち、上記導電性重合体層を熱可塑性合
    成線状重合体(A)と導電性カーボンブラックとを混練
    した組成物から、また上記非導電性重合体層を熱可塑性
    合成線状重合体(A)および/またはこの熱可塑性合成
    線状重合体(A)以外の熱可塑性合成線状重合体(B)
    からそれぞれ形成すると共に、上記導電性重合体層を断
    面の少なくとも外周部または外周部に近い部分に有する
    複合モノフィラメントを溶融紡糸、延伸した後、引続い
    てあるいは別工程にて熱処理することにより、直径が
    0.1〜3.0mmの複合モノフィラメントを製造する
    に際し、上記熱処理を、上記導電性重合体層の形成成分
    である熱可塑性合成線状重合体(A)の融点±35℃の
    温度で、0〜10%弛緩させながら、1〜60秒間の弛
    緩条件下で行うことを特徴とする導電性モノフィラメン
    トの製造方法。
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