JPH10310974A - 導電性繊維の製造方法 - Google Patents

導電性繊維の製造方法

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JPH10310974A
JPH10310974A JP11924997A JP11924997A JPH10310974A JP H10310974 A JPH10310974 A JP H10310974A JP 11924997 A JP11924997 A JP 11924997A JP 11924997 A JP11924997 A JP 11924997A JP H10310974 A JPH10310974 A JP H10310974A
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JP
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fiber
core
sheath
conductive
component
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JP11924997A
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Takeshi Masuda
剛 益田
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Teijin Ltd
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Teijin Ltd
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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、導電性能が繊維の糸長方向で均一な
ものを安定して製造できる方法を提供する。 【解決手段】 導電性物質を含有する芯成分と、吸湿率
が1.0%以上の繊維形成性ポリエステルからなる鞘成
分とで構成される芯鞘型複合繊維を、高電圧電極間で放
電加工処理する。

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構造の導電性繊維の製造方法に関す
る。さらに詳しくは、繊維の長さ方向に導電性能が均一
な優れた品質を有する芯鞘型構造の導電性繊維を安定に
製造することができる方法に関する。
【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、導電性を付与するための多く
の研究がなされてきた。
【0003】例えば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があるが、この場合、
繊維横断面の芯部間の導電性は良好で問題はないが、鞘
成分は繊維形成性に優れているが導電性には劣ったポリ
マーで形成されているため、表面の電気抵抗値が高く、
実質導電性不良となる問題がある。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)は依然として残っていた。
【0004】この問題点を解決するために、特開昭62
−53416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電極間で放電加工する方法が提
案されている。しかしこの方法では、最近の高性能が要
求される導電性繊維としては、品質の安定性の面(繊維
長さ方向での導電性能の安定性の面)で不十分であっ
た。
【0005】また特開昭63−219624号公報に
は、導電性物質を含有する芯成分の断面形状が2以上の
鋭突部を有する芯鞘型複合繊維を放電加工する方法が提
案されている。確かにこの方法によれば、繊維表面の電
気抵抗を低くでき、且つ導電性能のバラツキも小さくで
きるものの、まだ高性能を要求される分野では品質の安
定性の面で不十分であった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、この様な現
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被覆する繊維形成性ポリマ
ーからなる鞘成分とで構成された芯鞘型複合繊維を、高
電圧電極間で放電加工して繊維表面の電気抵抗を低くす
る方法において、繊維の糸長方向での導電性能の均一性
を著しく向上させるな方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために次の構成を採用するものである。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
放電加工処理する導電性繊維の製造方法において、該繊
維形成性ポリマーが、吸湿率1.0%以上のポリエステ
ルであることを特徴とする導電性繊維の製造方法。」で
ある。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明において放電加工処理を施
す繊維は、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ものが使用できる。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
散して用いることができる。
【0009】上記のマトリックスポリマーとしては、例
えばポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド等が挙
げられるが、後述の鞘成分として使用される繊維形成性
ポリエステルとの接着性、分散される導電性物質との親
和性、取扱い性などの観点から、最適なものを適宜選択
すればよい。
【0010】次に芯成分を完全に取り囲む鞘成分は、繊
維形成性のポリエステルであって吸湿率が1.0%以上
であることが肝要である。鞘成分がポリエステル以外の
ポリマーであるか、又は吸湿率が1.0%未満のポリマ
ーである場合には、得られる導電性繊維の風合と放電加
工の安定性(繊維の糸長方向での導電性の均一性)とを
両立させることができなくなるので好ましくない。な
お、ここでいう吸湿率とは、鞘成分単独で単繊維繊度2
5デニールの繊維を作成し、亜硝酸ナトリウム飽和水溶
液を入れたデシケータ中(相対湿度65%RH)に該繊
維を25℃にて48時間放置後に測定した重量(吸湿時
繊維重量)と、該繊維を真空乾燥機中105℃で24時
間乾燥した後に測定した重量(絶乾時繊維重量)とか
ら、下記式より算出した値である。 吸湿率=[(吸湿時繊維重量−絶乾時繊維重量)/絶乾
時繊維重量]×100
【0011】この様な吸湿性を有するポリエステルとし
ては、例えば5−ナトリウムスルホイソフタル酸等のス
ルホン酸金属塩基を有する成分を共重合したポリエステ
ル、ポリオキシエチレングリコール等のポリアルキレン
グリコールを共重合又は配合したポリエステル等を挙げ
ることができ、さらには、吸湿率を高めるためアクリル
酸及び/又はメタクリル酸をグラフト共重合したもので
あってもよい。なお、ポリエステルの主たる繰返し単位
は、特にエチレンテレフタレートである場合、得られる
導電性繊維の風合と放電加工の安定性とが共に優れたも
のが得られるので好ましい。
【0012】かかる成分からなる芯鞘型複合繊維は、繊
維横断面における該芯成分の形状が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のが好まし
い。なおここで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
のとしては図1(イ)〜(ニ)に示すものを例示するこ
とができる。鋭突部が2未満の場合には、後述する放電
加工処理の安定性が低下して、長さ方向の導電性能の均
一性が低下してくる。
【0013】また、図1(ロ)に例示したように、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
5.0μm以下であることがより好ましい。Vi のすべ
てが5μmを越える場合には、放電加工処理が困難とな
り充分な導電性能を得ることが難しくなる。なお、最小
厚さVi はあまりに薄くなりすぎて、いずれか1つが
0.5μm未満になると、芯成分を鞘成分により完全に
被覆することが困難となり、芯と鞘とが剥離したり、導
電性成分が脱落して導電性能が低下したり汚染の原因に
なる等の問題を生じやすくなるので、すべてのVi
0.5μm以上であることが望ましい。
【0014】本発明においては、上記の形状を有する芯
鞘型複合繊維は、このままでは表面電気抵抗値が高く導
電性能は不十分で依然として帯電しやすいため、後述す
るような方法で放電加工処理するところに特徴が有り、
その結果として、繊維表面の電気抵抗値が1010Ω/c
m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103 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導電性繊維が得られ
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方法による導電性繊
維は、鞘成分が非導電性の繊維形成性ポリエステルから
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、しかも鞘成分に吸湿率が
大きいポリエステルを用いて後述する特殊な放電加工処
理を施しているので、その導電性能が繊維の長さ方向で
安定したものとなっている。
【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】本発明の放電加工方法としては、上記のよ
うに構成さ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
電加工方法を採用することができる。放電加工処理の印
加電圧としては、1kVを越える高電圧であって、10
0kVまでの範囲が適当で、好ましくは2〜50kV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よい。電極間の距離は0〜1
00cmの範囲が適当で、放電形態と処理速度並びに目
標とする導電性能により、該電極間距離は適宜設定する
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、この高電圧電極間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よい。
【0020】また、このような加工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よい。かかる放電加工処理によ
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
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】さらに放電加工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
させることがより好ましい。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、放電加工処理の安定
性が著しく向上し、導電性能が繊維の長さ方向に極めて
安定した導電性繊維を得ることが可能となる。
【0022】放電加工前の繊維(原糸)に予め水分を付
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)を採用してもよいし、原糸を直接水浴に
浸漬してもよい。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完全に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
よい。
【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、数平均分子量
が1000のポリエチレングリコールを7重量%共重合
した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/minの速度で放電処理を行った。鞘成
分の吸湿率、得られた導電性繊維の電気抵抗値の平均値
及び長さ方向でのばらつきを表1に示す。
【0026】[実施例2〜6、比較例1]実施例1にお
いて、鞘成分の吸湿率(数平均分子量1000のポリエ
チレングリコールの共重合量)、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7]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、実施例1と同一の共重合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】
【表1】
【0029】
【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 (3)

    【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
    電加工処理する導電性繊維の製造方法において、該繊維
    形成性ポリマーが、吸湿率1.0%以上のポリエステル
    であることを特徴とする導電性繊維の製造方法。
  2. 【請求項2】 繊維軸と直交する断面における芯成分の
    形状が、2以上の鋭突部を有する異型断面形状であり、
    且つ該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Vi のうち少なくとも1つが5.0μm以下であ
    る請求項1記載の導電性繊維の製造方法。
  3. 【請求項3】 芯鞘型複合繊維の表面に予め水分を付着
    させた後高電圧電極間で放電加工処理する請求項1又は
    2記載の導電性繊維の製造方法。
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