JPS5822568B2 - 帯電防止性鞘一芯型複合繊維およびその製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は優れた帯電防止能を有する熱可塑性鞘−芯型複
合繊維およびその製造法に関するものである。

ポリエチレンテレフタレートあるいはその共重合体、ポ
リ−１・４−シクロヘキサンジメチルテレフタレートあ
るいはその共重合体、パラ−オキシエトキシ安息香酸よ
り得られるポリエステルあるいはその共重合体、ポリ〔
エチレン−１・２−ビス（フェノキシ）エタン−Ｐ −
Ｐ’−ジカルボキシレート〕あるいはその共重合体、ポ
リエチレン−２・６−ナノタレンジカルボキシレートあ
るいはその共重合体などで代表されるポリエステルやナ
イロン−４・６・７・６６・６１０・６１２などで代表
されるポリアミドやポリエチレン、ポリプロピレンなど
で代表されるポリオレフィンなどの熱可塑性重合体は各
種機械強度、耐薬品性、耐熱性などに優れ、それらから
得られる糸、フィルム、その他の成型物は工業的にも大
きな価値を有している。

しかしながら、これらの熱可塑性重合体は静電気を生じ
やすく、繊維加工を施し、衣類などとして着用中、特に
冬期の低温度の状態においては高い帯電性を示し、バチ
バチという放電音、身体へのからみつきなどの不快感を
きたし、さらにホコリなどを吸着しやす（連続着用を不
可能ならしめる程によごれてしまうことがしばしば見受
けられる。

そのため、かかる熱可塑性重合体構造物あるいはそれら
を含む構造物を改質して、静電障害を少なくしようとい
う試みが行なわれ数多くの帯電防止法が提案されている
。

出願人もブロックポリエーテルエステルと熱可塑性重合
体とを静止系混練装置で混合することにより、驚異的な
帯電防止能を有する熱可塑性繊維が得られるという知見
を得、すでにその繊維と製法について出願している。

しかし、この場合、確かに著しい帯電防止性が付与され
るのであるが、添加成分であるブロックポリエーテルエ
ステルが繊維表面にも露出される結果、繊維の物理化学
的特性が変化する。

例えば、表面摩擦係数が異常に低くなったり、薬品に対
する感受性が大きくなったり、また繊維表面に付与した
油剤水溶液の性状に変化をきたし、従来の油剤をそのま
ま使用できなかったりしてその工業的実現を困難にする
要因が極めて多いことがわかった。

本発明者らはこれらの問題点を解決すべくさらに検討を
加えたところ、ブロックポリエーテルエステル混合熱可
塑性重合体を芯成分にし、ブロックポリエーテルエステ
ルを混合しない熱可塑性重合体を鞘成分として配位せし
めた鞘−芯型複合繊維が優れた帯電防止性を示すと同時
に、機械的あるいは化学的耐性が一段と向上することを
見出し、本発明に到達したのである。

すなわち、本発明の目的は従来技術よりも少量のブロッ
クポリエーテルエステルを極めて有効に長いすし状に分
散させてなる熱可塑性重合体を芯成分に配位せしめた帯
電防止性複合繊維を提供するにあり、また、別の目的は
かかる帯電防止性複合繊維の製造法を提供するにある。

このような本発明の目的は ■ 熱可塑性重合体を主成分とする鞘部および芯部とよ
りなり、芯部にのみブロックポリエーテルエステルをそ
のポリアルキレングリコール含有量が０．０１〜５．０
重量％（対複合繊維）となる如く、繊維軸方向に微細な
すし状に分散させてなる帯電防止性を有する鞘−芯型複
合繊維、■ 熱可塑性重合体を主成分とする鞘部および
芯部よりなり、芯部にのみブロックポリエーテルエステ
ルを繊維軸方向に微細なすし状に分散させた鞘−芯型複
合繊維を製造するに際し、ポリアルキレングリコールを
１０．０〜９７．５重合％共重合させたブロックポリエ
ーテルエステル溶融流と熱可塑性重合体溶融流をポリア
ルキレングリコール含有量が０．０１〜５．０重量％（
対複合繊維）となる如く、静止系混練素子で急速混練し
たものを芯成分とし、ブロックポリエーテルエステルを
含まない熱可塑性重合体溶融流を鞘成分とし、両成分溶
融流を複合紡糸することによって達成することができる
。

本発明におけるブロックポリエーテルエステル（以下Ａ
ポリマという）のポリエステルセグメントとしてはポリ
エチレンテレフタレート、ポリート４−シクロヘキサン
ジメチレンテレフタレート、ポリエチレン−２・６−ナ
フタレンジカルボキシレート、ホリ〔エチレン−１・２
−ビス（フェノキシ）エタン−Ｐ−Ｐ’−ジカルボキシ
レート〕に任意の１種または２種以上の共重合成分を配
合したものが一般に好ましく使用される。

またこのほか、あらゆる種類のエステル結合形成性の１
価または２価以上のアルコール、１価または２価以上の
多価カルボン酸、オキシカルボン酸から選ばれた１種ま
たは２種以上の成分の組合わせから得られるポリエステ
ルおよび共重合ポリエステルが使用できる。

一方、ポリエステルセグメントとブロック共重合するポ
リアルキレングリコールは好ましくは分子量３００以上
のものであり、ポリエチレングリコール、メトキシホリ
エチレングリコール、ノニルフェノールエチレンオキサ
イド付加物、ポリプロピレングリコール、ポリテトラヒ
ドロフラン、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイ
ドのランダム共重合体、エチレンオキサイドとプロピレ
ンオキサイドのブロック共重合体、プロピレンオキサイ
ドとテトラヒドロフランのランダム共重合体などがあげ
られるが、これに限定されるものではない。

またＡポリマを得る際のポリアルキレングリコールの重
合反応への添加時期は重合完結前ならいつでもよいが、
エステル交換前またはエステル化反応前またはエステル
交換あるいはエステル化反応終了後重合前の段階で添加
するのが好都合である。

Ａポリマ中に含まれるポリアルキレングリコールの量は
１０．０〜９７．５重量％が必要である。

含有量が１０．０重量％未満では最終的に得られる複合
繊維の帯電防止効果が不十分であり、９７．５重量％を
越える量では例えば起毛製品にした場合最終的に得られ
る複合繊維切断面からＡポリマが水などによって抽出さ
れ易（なり、ことに加工製品の洗濯を繰返す都度帯電防
止効果の耐久性が低下するので好ましくない。

かくして得られるＡポリマのうち、２４０℃以下で流動
状態になるもの、好ましくは２００℃以下で流動状態に
なるものが特によい。

このためにはＡポリマ中のポリエステルセグメントを構
成するためのカルボン酸、グリコールを前記したものの
中からそれぞれ１種以上適宜選択するのが効果的である
。

流動可能温度の低いＡポリマを用いることにより、該Ａ
ポリマの熱劣化の問題がな（なり、安定した操業、均一
で優れた品位および良好な帯電防１Ｆ効果を有する複合
繊維が得られる。

なお、該Ａポリマにさらに導電性を向上させるような物
質、例えばアニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、
無機または有機の電解質（沃化カリウム、沃化リチウム
、沃化ナトリウム、臭化カリウム、臭化リチウム、塩化
第２銅、ベンゼンスルホン酸ソーダなど）の配合、吸着
、含浸処理を施すことは帯電防止効果をより向上させる
点で好ましい。

本発明で使用する熱可塑性重合体（以下Ｂポリマという
）にはポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２
・６−ナフタレンジカルボキシレート、ポリ−１・４−
シクロヘキサンジメチレンテレフタレート、ポリ〔エチ
レン−１・２−ビス（フェノキシ）エタン−Ｐ−ｙ−ジ
カルボキシレート〕、ポリ−ｐ−エチレンオキシベンゾ
エートなどおよびこれらの共重合ポリエステルで代表さ
れるポリエステルやナイロン４・６・７・６６・６１０
・６１２などおよびこれらの共重合ポリアミドで代表さ
れるポリアミドや立体規則性ポリプロピレン、ポリエチ
レン、ポリスチレン、ポリアクリレートおよびこれらの
共重合ポリオレフィンで代表されるポリオレフィンなど
がある。

もちろんこれらＢポリマは本発明の効果を阻害しないか
ぎりその特性を改質するため種々の変性を施していても
よい。

特に染色性を改良する目的で種々の有機のスルホン酸金
属塩、スルフィン酸金属塩、ホスホン酸金属塩、ホスフ
ィン酸金属塩、カルボン酸金属塩、脂肪族あるいは芳香
族アミンや各種アミドなどの含窒素化合物を共重合ある
いは添加混入させたものは重要である。

本発明になる熱可塑性鞘−芯型複合繊維中のポリアルキ
レングリコール含有量は０．０１〜５．０ 重量％であ
る。

０．０１重量％未満では得られた複合繊維の体積固有抵
抗が１０１２０・鑵以上となり帯電防止効果が不十分で
、５．０重量％を越える量では帯電防止効果が飽和する
とともに他の物理特性が低下する。

なお、鞘成分重合体とＡポリマを混練する芯成分重合体
とは同一の重合体を使用するのがよいが、親和性を有す
るものであれば異種の重合体を組合わせることもできる
。

次に本発明になる帯電防止能を有する熱可塑性複合繊維
の具体的な製造方法を図によって説明する。

第１図は本発明に用いられる複合紡糸装置の一例を示す
要部断面図である。

図において部材１゜２．３および口金４は必要に応じて
ガスケット５などを介して支持筒６内に装着される。

鞘成分を形成するＢポリマは計量されてドーナツ状に配
置されたポリマ導入室７に供給され、複数個の孔８を経
てスリット９，１０に２分される。

スリット９の方向に流れたＢポリマは孔１１，１２を経
て口金４の流入孔部１３に到る。

一方スリット１０の方向に進んだＢポリマは、別に計量
され、ポリマ導入室１５、孔１６を経て供給されたＡポ
リマと会合部１７で会合する。

該会合部で会合したＡ、８両ポリマはただちに混練素子
１８中を通過しながら混練される。

次いでスリット１９を放射状に進み、孔２０を経て口金
流入孔部１３において芯成分を形成し、孔１２を経て口
金流入孔部１３で鞘成分を形成したＢポリマとともに鞘
−芯状に構成しつつ口金細孔１４から吐出され繊維化さ
れる。

この場合、鞘−芯成分の比率はスリツ）９．１００方向
に２分された後、口金流入孔部１３で鞘−芯状に複合構
成されるまでの流路の圧力損失によって決定される。

この圧力損失を適宜調整し、所望の複合比率に設定する
ことは簡単な試験によって容易になし得られる。

勿論、鞘成分を形成するとともに芯成分として混練され
るＢポリマを個別に計量する方法を採用することも可能
である。

なお混練素子１８は会合部１７で会合させたＢポリマと
Ａポリマの複合流を混練せしめるもので、公知の駆動部
分の全く不要な静止系混練素子を任意に採用することが
できる。

すなわち米国ケ二ックス社の「スタティック・ミキサ」
、桜製作所の「スケア・ミキサ」、巽工業の「ノ・ニカ
ム・ミキサ」、特殊機化工業■のｒＴ−に−ＲＯ８Ｓ
ＩＳＧミキサ」などがあるが、これに限られるもので
はないのはもちろんである。

このような静止系混線素子によって複数の粘性流体を混
練すると必然的に２次元的な微分散が達成され、長さ方
向には実質的に無限のすし形態をとることができる。

本発明ではこのようになった流体混合物をただちに通常
の口金細孔から鞘−芯型複合繊維の芯成分として繊維化
させるものであり、これによって少量成分であるＡポリ
マは生成した複合繊維の芯成分中に実質的に無限のすし
状形態で存在するようになる。

混練素子１８によるＡポリマの２次元的微分散化を過度
に行なうことは本発明の効果を具現させる上に好ましく
なく、製糸性あるいは得られる組成物の要求特性に応じ
てできるだけ軽度の分散を行なわしめるのが望ましい。

このため混練素子によるＡ、 Ｂ両ポリマの混練時間は
１８０秒以下が好ましく、また混練素子の素子片数は６
〜１６個が好ましく、８〜１４個がより好ましい。

混練素子の素子片数が５個以下では繊維の延伸性が低下
し、１７個以上では混練過度となり帯電防止効果が低下
するので好ましくない。

これらの混練素子は全体で１流路を形成させてもよく、
あるいは並行して２流路以上の構成としてもよいが素子
片数は前記の範囲とするのが好ましい。

前述した装置は単なる例示であって本発明がこれによっ
て限定されるものではないのはもちろんである。

例えば第１図の口金細孔１４の形状を非円形にすること
により非円形断面の複合繊維が得られることも自明であ
る。

かくして得られた繊維は必要に応じて連続または非連続
的に数倍の延伸を施し、強度、伸度の調整をしたり、あ
るいはさらに適当な熱処理または賦型を行なっていわゆ
る加工糸等に変形するとか、あるいは変色加工や薬液処
理など従来公知の高次加工技術がすべて適用できる。

本発明の熱可塑性鞘−芯型複合繊維には適当な光安定剤
、熱安定剤、艶消し剤、可塑剤、顔料、染料、各種無機
および有機電解質、界面活性剤、表面改質剤、微粒粉体
、難燃剤などを含有させることができる。

本発明による熱可塑性鞘−芯型複合繊維の体積固有抵抗
は次のようにして求める。

すなわち試料を０．２％のアニオン活性剤の弱アルカリ
水溶液中で電気洗濯機を用いて２時間洗濯後、水洗、乾
燥してから長さくＬ）５ｃＩ′ｎ、繊度（Ｄ）１０００
デニールの繊維束に引き揃えて２０℃、４０％ＲＨに２
日間調湿後、振動容量型微少電位測定装置により印加電
圧５００Ｖで試料の抵抗を測定し、次式により算出する
。

ρ：体積固有抵抗（Ω・ｃｍ） Ｒ：抵抗（Ｑ） ｄ：試料密度（ｆ／ｃｒＩ） Ｄ：繊度（デニール） Ｌ：試料長（１） 本発明による熱可塑性鞘−芯型複合繊維中のポリアルキ
レングリコールはオスミック酸で処理した後、薄い切片
とするかあるいは適当な溶媒に溶解することによって光
学顕微鏡あるいは電子顕微鏡により、その存在を確認す
ることができる。

また該ポリアルキレングリコールの量は繊維を適当な溶
媒に溶解するか酸またはアルカリで分解した後、分解液
中のポリアルキレングリコールをＡｎａｌｙｔｉｃａｌ
Ｃｈｅｍ、、Ｊｌ、６７１（’６５）の方法などにし
たがってナトリウムテトラフェニルボレートなどにより
滴定する方法、広巾核磁気共鳴スペクトルの解析法によ
り定量することが可能である。

本発明の主要な効果をとりまとめると次のとおりである
。

■ Ａポリマが芯成分中に実質的にすし状に配合される
結果、微量のＡポリマの配合で体積固有抵抗が１０１２
０−Ｃ７７１以下、とくに１１０１０Ｑ−以下である帯
電防止性の優れた複合繊維が得られる。

■ 繊維表面がＢポリマで鞘成分を形成する結果、物理
的、化学的性状はＢポリマのみによって得られる通常の
繊維と何ら差異がな（、あえて従来使用していた表面処
理剤を変える必要もな（、また延伸以後の加工工程ある
いは製編織後の感触、審美性も全く損われることがない
。

■ 本発明による帯電防止性を有する複合繊維と通常の
繊維を混在させたいわゆる混繊糸としての使用も可能で
、この場合化学薬品処理が均一に行なえる。

■ 繊維表面の鞘成分と混練される芯成分の一方のポリ
マが同一物質で構成され、さらに芯成分自体がすし状に
混練されるため混練された共重合体成分の機械的刺激に
よるフィブリル化の現象がなくなる。

■ 親水性であるＡポリマが芯成分に配合され鞘成分に
存在しないため長時間保管しても品質が変化しない。

以下に実例をあげて本発明を説明する。

実施例 １ 紡糸装置として第１図に示す装置を用いた。

ただし、孔１１の先端部を０．３關φ、長さ０．６ ｍ
ｍの細孔として３０個円周等配し、孔２０の先端部も同
じ＜、０．３ｍｍφ、長さ０．６ ｍｍの細孔として３
０個円周等配し、さらに混練素子１８として８．１ ｙ
１１ｔφの内径を有するパイプ中に長さ１５ｍｍの長方
形板を上下端が１８０℃になるようにねじった素子片を
左右逆向きにして１０個直列に固定したスタティック・
ミキサを用いた。

ジメチルテレフタレート５０重量部、ジメチルイソフタ
レート５０重量部、エチレングリコール１００重量部に
分子量４０００のポリエチレングリコール１１３．４重
量部を、またエステル交換触媒としてＮａＨＴ ｉ（Ｏ
Ｃ４Ｈｇ） ６０−２重量部を加え、１４０〜２２０℃
でメタノールを留去しつつエステル交換を行なった後、
トリメチルホスフェート０．１重量部、ラウリルスルホ
ネートナトリウム塩を２５．２重量部を加えて２５０°
Ｃ１０，２ｍｍＨｇで４時間重合して色調良好なＡポリ
マを得た。

該Ａポリマを１５０℃の窒素雰囲気下で溶融保温し、徐
々に温度を上げ２６０〜２９０℃とした。

つ℃・でこのＡポリマ中のポリアルキレングリコールセ
グメント量が得られる複合繊維中に０．８重量％含有さ
れるよう計量して前記装置のポリマ導入室１５へ供給し
、孔１６を経て会合部１７へ導（。

一方Ｂポリマとして常法により得られた固有粘度０．７
０のポリエチレンテレフタレートを２９５°Ｃで溶融計
量し、ポリマ導入室７を通してスリット９．１０に分配
する。

スリット１０に進んだＢポリマは会合部１７にてＡポリ
マと会合し、混練素子１８内を通過し、以後スリット１
９、孔２０経て芯成分となり、またスリット９に進んだ
Ｂポリマは部材１，２，３の複数個の孔１１，１２を経
て口金流入孔部１３に到りＡポリマの芯成分を鞘状に包
囲しなから細孔１４より吐出される。

吐出量８８． Ｏｆｆ ／ｍｉｎで冷却給油後、巻取速
度３０００ｍ／ｍｉｎで巻取り、切断伸度１７５％のポ
リエステル鞘−芯型複合繊維を得た。

得られた複合繊維の体積固有抵抗は９．８×１０８Ｑ−
ｃｘで優れた帯電防止能を示した。

該複合繊維をさらに常法により延伸あるいは延伸仮より
等の高次加工に供したが、その加工性、品質均一性およ
び帯電防止能も良好であり、巻上製品を３ケ月間放置し
ても特に品質は損われなかった。

実施例 ２ Ｂポリマとして分子量約３０００００のポリプロピレン
を用い２８０℃で溶融紡糸する他は実施例１と全く同一
条件でポリオレフィン系鞘−芯型複合繊維を得た。

該複合繊維の体積固有抵抗は２．５ Ｘ １．０９Ω・
σで優れた帯電防止性を示した。

実施例 ３ Ｂポリマとして２８０℃での溶融粘度が ２０００ポイズであるポリ−ε−カプロラクタムを用い
る他は実施例１と全く同一条件でポリアミド鞘−芯型複
合繊維の体積固有抵抗は３゜８×１０８０・傭で優れた
帯電防止性を示した。

実施例 ４ 実施例１によって得られた複合繊維とＡポリマの代りに
Ｂポリマを用いる他は実施例１と同じ条件で得られた通
常のポリエチレンテレフタレート繊維を引揃えて常法に
より延伸し、伸度３０％、体積固有抵抗５．ｌＸ１０９
Ω・確の優れた帯電時Ｉト能を有する混繊糸を得た。

さらに該混繊糸を９８℃に繊持した３％の苛性ソーダ水
溶液中に浸漬し、各々単繊維の表面の溶解加重を施した
。

元の該繊維重量の１５％を溶出させたがすべて単繊維は
均一に減量した。

また複合繊維中のＡポリマが表向に露出されなかったの
で複合繊維自体の化学的変化による劣化もなく高次加工
に供することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いられる複合紡糸装置の−例を示す
要部断面図である。 １〜３：部材、４：口金、６：支持筒、７：Ｂポリマ導
入室、１４：口金細孔、１５：Ａポリマ導入室、１８：
混練素子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱可塑性重合体を主成分とする鞘部、および芯部と
   よりなり、芯部にのみブロックポリエーテルエステルを
   そのポリアルキレングリコール含有量が０．Ｏ１〜５．
   ０重量％（対複合繊維）となる如く、繊維軸方向に実質
   的に無限の長さの微細なすし状に分散させてなる帯電防
   止性鞘−芯型複合繊維。 ２ 熱可塑性重合体を主成分とする鞘部および芯部より
   なり、芯部にのみブロックポリエーテルエステルを繊維
   軸方向に実質的に無限の長さの微細なすじ状に分散させ
   た鞘−芯型複合繊維を製造するに際し、ポリアルキレン
   グリコールを１０．０〜９７．５重量％共重合させたブ
   ロックポリエーテルエステル溶融流と、熱可塑性重合体
   溶融流を静止系混練素子でポリアルキレングリコール含
   有量が０、Ｏ１〜５．０重量％（対複合繊維）となる如
   く、急速混練したものを芯成分とし、ブロックポリエー
   テルエステルを含まない熱可塑性重合体溶融流を鞘成分
   とし、両成分溶融流を複合紡糸することを特徴とする帯
   電防止性鞘−芯型複合繊維の製造法。