JPH10131035A - 導電性繊維の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 芯成分に導電性物質を含有する導電性芯鞘型
複合繊維であって、その導電性能が繊維の長さ方向に均
一な導電性繊維を安定して製造できる方法を提供する。 【解決手段】 芯成分に導電性物質を含有する芯鞘型複
合繊維を、予め該繊維表面に水分を付着させた後、高電
圧電極間で放電処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、芯成分に導電性物
質を含有する芯鞘型複合繊維であって、その導電性能が
繊維長さ方向に均一な導電性繊維を得るための製造方法
に関する。

【０００２】

【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
う欠点があり、そのため導電性繊維に関する多くの研究
がなされてきた。

【０００３】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があり、このようにして得られ
た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、さらには耐洗濯性、耐薬品性が不充分であ
るため防塵衣等に使用した場合の発塵源となっている。

【０００４】第二の方法は、導電性物質の粉末を熱可塑
性樹脂中に分散させて芯成分とし、繊維形成性ポリマー
を鞘成分として芯鞘型複合繊維とする方法である。例え
ば導電性カーボンブラックを配合した導電性繊維は、導
電性カーボンブラックが黒色であるため、鞘成分が薄い
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、芯成分が完全に鞘成分の中にあ
り、かつ、芯成分の厚みが充分でないとその用途が極め
て限定されるという問題を有している。また審美性以外
の観点からも芯成分が鞘成分で覆われていない場合に
は、使用中に導電性物質が脱落して、機能が低下するな
どのトラブルの原因となっている。

【０００５】一方、鞘成分による被覆構造でも、以下の
ような問題を有している。すなわち、繊維両端面の芯部
間の導電性は良好で問題はないが、鞘成分は繊維形成性
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。

【０００６】このような芯鞘型複合繊維の問題を解決す
るため、特開昭６０−１１０９２０号公報には芯成分を
偏心させ、鞘成分の厚さを３μｍ以下とすることが提案
されているが、かかる複合繊維では電気抵抗値を思った
ように低くできない上、芯鞘界面剥離が生じ、発塵しや
すくなる等の問題を有していた。

【０００７】これらの問題点を解決するため特公平１−
３７４８７号公報には、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処理する方法が提案され
ており、この方法によれば繊維表面の電気抵抗値を低く
することが可能であり、導電性の優れた導電性繊維を得
ることができる。しかしながら、本発明者の検討によれ
ば、放電処理時に鞘成分である繊維形成性ポリマーの絶
縁破壊が長さ方向に均一に行われない場合があり、得ら
れる導電性繊維の長さ方向での導電性能が不均一となっ
て、該導電性繊維を用いた製品の品質が不安定になった
り、放電加工時に断糸等のトラブルが頻発するなどの問
題があることが判明した。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
現状に鑑みて行われたもので、その目的は、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芯鞘型
複合繊維を高電圧電極間で放電処理する際に、導電性繊
維の糸長方向での導電性能が均一となるような導電性繊
維を製造する方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するもので、次の構成よりなる。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マーからなる鞘成分とにより構
成される芯鞘型複合繊維を、高電圧電極間で放電処理す
るに際して、予め該芯鞘型複合繊維の表面に水分を付着
させて放電処理することを特徴とする、導電性能の安定
した導電性繊維の製造方法である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の対象とする導電性繊維
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マーからなる鞘成分とにより構
成される芯鞘型複合繊維である。ここで芯成分に含有さ
せる導電性物質としては、導電性カーボンブラック、導
電性金属化合物等の公知の物が使用できる。カーボンブ
ラックの種類としては、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、チャネルブラッ
ク、ケッチェ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、導電性金属酸化物を主たる対象と
し、特に白色性に優れた酸化第二錫および酸化亜鉛が好
ましい。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
ジウム等を含む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
ることができる。

【００１１】次に芯成分を完全に取り囲む鞘成分は、繊
維形成性ポリマーであれば特に限定されず任意のものが
使用でき、例えばポリエステル、ナイロン−６、ナイロ
ン−６，６、ポリプロピレン等が挙げられる。なかで
も、良好な風合いが得られること、加工工程の取り扱い
が優れていること、さらに耐薬品性も良好であることな
どからポリエステル、とりわけポリエチレンテレフタレ
ートが好ましい。

【００１２】かかる物質からなる芯鞘型複合繊維は、繊
維横断面における芯成分の断面形状が２以上、好ましく
は２〜８の鋭突部を有する異型断面形状であることが望
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、図１（イ）〜（ホ）に示すものがある。さらに、
図１（ロ）に例示した鋭突部と鞘成分外周との最小厚さ
Ｖｉの少なくとも一つが５μｍ以下であることがより好
ましい。Ｖｉのすべてが５μｍより大きい場合には、放
電処理のための印加電圧が高くなって放電処理が不充分
となり、得られる導電性能が低下しやすくなる。

【００１３】かかる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、表面電気抵抗値は比較的高い
ために導電性能は不充分となる結果、依然として帯電し
やすいものである。

【００１４】本発明の導電性繊維は、後述するような方
法で放電処理が施されているところに特徴が有り、その
結果、繊維表面の電気抵抗値が１０¹⁰Ω／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１
０³ 以下であり、さらにその導電性能が繊維の長さ方向
に均一で安定しているといった特性を有する。

【００１５】通常の導電性芯鞘型複合繊維は、繊維形成
性ポリマーからなる鞘部は電気抵抗が大きいため表面電
気抵抗値が、例えば１０¹³Ω／ｃｍオーダーというよう
に非常に高く、仮に繊維端面間の内部電気抵抗値が10⁷
Ω／ｃｍオーダーと低くても、表面の電気抵抗値と端面
間の内部電気抵抗値との比は１０⁶ 程度と極めて大き
く、繊維の表面にはほとんど導電性能の効果が発現しな
いという問題がある。

【００１６】こ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その表面抵抗値は
１０¹⁰Ω／ｃｍオーダー以下と低くなっており、しかも
後述する方法で放電処理が施されているので、その導電
性能が繊維の長さ方向で均一なものとなっている。

【００１７】ここに電気抵抗値（Ω／ｃｍ）は次のよう
にして測定する。 （イ）繊維端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ィルム
上で、温度２０℃相対湿度３０％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。

【００１８】（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ィルム上で、温度２０℃相対湿
度３０％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
ムの法則により表面電気抵抗値Ω／ｃｍを算出する。

【００１９】本発明における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
電圧放電処理法のいずれによっても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までの範囲が適当で、好ましくは２〜５
０ｋＶの範囲である。電極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良い。電極間の距離
は１０ｃｍ以下が適当で、放電形態と処理速度、ならび
に目標とする導電性能により任意に決めることができ
る。また、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方法が最適なものとし
て例示されるが、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
あっても良い。

【００２０】また、このような放電処理は糸の状態で
も、織編物や不織布等の布帛の状態でも行うことができ
る。さらに糸の状態の場合にあっては、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１０¹⁰Ω／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１０³ 以下、好ましくは１０² 以下、特
に厳しい条件で使用する場合には１０以下とすることが
できる。

【００２１】本発明の導電性繊維の製造方法において
は、上述した放電処理を施すに際して、放電加工前の芯
鞘型複合繊維表面に予め水分を付着させること、好まし
くは表面全体が被覆されるように水分を付着させること
が肝要である。かくすることにより、繊維表面の電気抵
抗に斑がなくなって放電処理の安定性が向上する結果、
導電性能が繊維の長さ方向に安定した導電性繊維を得る
ことが初めて可能となるのである。これに対して放電加
工前の繊維表面に水が付着していない場合には、放電処
理の安定性が低下するため、放電処理の均一性が低下し
て得られる導電性繊維の長さ方向での導電性能、特に表
面電気抵抗の均一性が低下するため好ましくない。

【００２２】なお、放電加工前の繊維（原糸）に水分を
付着させる方法は特に限定されないが、通常溶融紡糸工
程にて使用されるオイリング方式（オイリングローラ
ー、ＭＯノズル等）を採用しても良いし、原糸を直接水
浴に浸漬しても良い。水分付着量は、繊維表面が水分で
覆われているかぎり特に限定されない。

【００２３】さらに、付着させる水分中に少量の界面活
性剤を含有させておけば、原糸と放電加工電極との摩擦
軽減や、原糸の単糸同士の摩擦軽減により、単糸と放電
加工電極との接触面積が広がることにより放電加工効率
の向上が認められので好ましい。また、より少ない付着
水分量で繊維表面を被覆できるようにもなる。界面活性
剤の種類や濃度は、必要に応じて適宜設定すれば良い。

【００２４】

【実施例】以下、実施例によって本発明をさらに具体的
に説明するが、本発明はこれに限定されるものではな
い。また、導電性繊維の表面電気抵抗値の長さ方向での
ばらつきは、表面電気抵抗値を１ｍおきに１０点測定し
てその最大値と最小値との差で表した。

【００２５】［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、ポリエステル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、通常の複合紡糸装置を用
いて溶融紡糸し、図１（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後、３．１倍に延伸して２５
デニール、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水浴に浸漬した後、３００ｍ／ｍｉ
ｎの速度で放電処理を行った。得られた導電性繊維の電
気抵抗値の平均値および長さ方向でのばらつきを表１に
示す。

【００２６】［実施例２〜３］実施例１において、放電
処理前原糸に付着させる水分及びＶｉを表１の如く変更
する以外は、実施例１と同様にして導電性繊維を得た。
結果は表１にまとめて示す。

【００２７】［実施例４］酸化チタン粒子の表面に導電
性酸化第二錫をコーティングした導電性粉体２４０重量
部と、ポリエチレン７５重量部をニーダーに仕込み、１
８０℃で３０分間混練した後、流動パラフィン１８重量
部、親油化剤としてステアリン酸４重量部を加えてさら
に５時間混練した。得られた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する芯鞘
型複合繊維（芯／鞘重量比＝１／６）を紡糸し、これを
４倍に延伸して３０デニール単糸数３本のマルチフィラ
ンメントを得た。この芯鞘型複合繊維を水浴に浸漬した
後、３００ｍ／ｍｉｎの速度で放電処理を行った。得ら
れた導電性繊維の電気抵抗値の平均値および長さ方向で
のばらつきを表１に示す。

【００２８】［比較例１］実施例１と同様にして得られ
た芯鞘型複合繊維を、水分を付着させることなく３００
ｍ／ｍｉｎの速度で放電処理を行った。結果は表１にま
とめて示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の導電性
繊維の製造方法によれば、繊維表面の電気抵抗値および
断面間の内部電気抵抗値が低く、かつその導電性能が長
さ方向に均一な導電性繊維を安定して得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の導電性芯鞘型複合繊維の断面形状の一
例を示す図である。

【符号の説明】

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 (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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マーからなる鞘成分
   とにより構成される芯鞘型複合繊維を、高電圧電極間で
   放電処理するに際して、予め該芯鞘型複合繊維の表面に
   水分を付着させて放電処理することを特徴とする、導電
   性能の安定した導電性繊維の製造方法。
2. 【請求項２】 芯鞘型複合繊維が、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
   部と鞘成分外周部とにより形成される鞘成分最小厚さＶ
   ｉの少なくとも一つが５μｍ以下である請求項１記載の
   導電性能の安定した導電性繊維の製造方法。