JPH06200416A - 導電性複合繊維 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 優れた導電性を呈し、且つその耐久性が良好
な導電性複合繊維を提供すること。 【構成】 繊維形成性重合体を非導電性層成分とし、導
電性金属化合物粒子を含有する熱可塑性重合体を導電性
層成分とする複合繊維を製造するに際し、前記導電性層
成分中に、熱可塑性重合体１００重量部に対して有機ス
ルホン酸塩化合物を５〜５０重量部配合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は耐久性に優れた導電性複
合繊維に関する。さらに詳しくは、後加工工程あるいは
着用時における耐久性に優れ、極めて長期間優れた除電
性能を発揮することができ、特に衣料用として好適な導
電性複合繊維に関する。

【０００２】

【従来の技術】合成繊維、例えばポリエステル系繊維、
ポリアミド系繊維等は導電性が低いため、摩擦により静
電気が発生し、塵埃の付着、放電に伴う各種の障害が発
生するという問題がある。

【０００３】かかる問題を解決し、且つ白度の高い導電
性繊維を得るべく、近年、各種白色又は無色の導電性物
質を配合する方法が提案されている。例えば、特公昭５
８―３９１７５号公報には、酸化第二錫の皮膜を有する
酸化チタン粒子を３〜２０重量％配合されたポリエステ
ルからなる制電性繊維が開示されている。しかし、この
ものは導電性能が極めて低く、導電性繊維とは到底言え
ないものである。

【０００４】また、特開昭５７―６７６２号公報、及び
特公昭６２―２９５２６号公報には、導電性金属酸化物
と熱可塑性重合体とからなる導電層成分と、繊維形成性
成分からなる非導電層成分とを複合紡糸した導電性繊維
が開示されている。しかし、導電性繊維の力学的特性を
向上させるために行われる延伸工程で導電性能が低下す
るため、延伸後に熱処理を施して導電層成分を修復する
必要があり、製造工程が複雑になるばかりか、使用時に
繰り返し負荷される伸縮によって導電層成分の連続性破
壊が発生し、導電性能が低下するといった耐久性の面で
問題がある。

【０００５】最近、特開平２―３０７９１１号公報に
は、かかる問題を解決せんと、導電性物質として導電性
金属酸化物ウィスカーを用い、また熱可塑性重合体とし
て熱可塑性エラストマーを用いる方法が提案されてい
る。

【０００６】しかしながら、かかる方法は、ウィスカー
の比表面積が大きいため熱可塑性重合体中に練り込む際
に気泡を巻き込み易く、また使用時における導電性能の
耐久性も従来のものよりは幾分向上するものの、未だ満
足できるレベルではない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の有する問題点に鑑みなされたもので、その目的は、
後加工工程あるいは使用時における導電性能の耐久性に
優れた導電性繊維を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意検討した結果、導電性金属化合物粒子
を含有する導電層成分に有機スルホン酸塩化合物を特定
量配合することにより、導電性能の耐久性が著しく向上
すること、また導電層成分中の熱可塑性重合体としてポ
リオレフィンを用いる時上記効果は大きくなることを見
い出し、本発明に到達した。

【０００９】すなわち、本発明によれば、 １．繊維形成性重合体を非導電層成分（Ａ）とし、導電
性金属化合物粒子を含有する熱可塑性重合体を導電層成
分（Ｂ）とする導電性複合繊維において、前記Ｂ成分中
には、熱可塑性重合体１００重量部に対して有機スルホ
ン酸塩化合物が５〜５０重量部配合されていることを特
徴とする導電性複合繊維、 ２．Ｂ成分中の熱可塑性重合体がポリオレフィンである
上記１記載の導電性複合繊維、が提供される。

【００１０】本発明の導電性複合繊維の一部を構成する
（Ａ）成分となる重合体は、溶融紡糸可能な繊維形成性
重合体であればよい。かかる重合体の具体例としては、
ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレ
ート等のポリエステル、ナイロン６やナイロン６，６な
どのポリアミド、ポリエチレンやポリプロピレン等のポ
リオレフィン等があげられる。また、これらを主成分と
する共重合体又は混合重合体をあげることができる。か
かる（Ａ）成分を構成する重合体には、必要に応じて任
意の添加剤、例えば艶消剤、着色剤、酸化安定剤、染色
向上剤等を含有させてもよい。

【００１１】また、本発明の導電性複合繊維の導電部を
構成する（Ｂ）成分は、導電性金属化合物粒子を含有す
る熱可塑性重合体に、有機スルホン酸塩化合物を配合せ
しめた組成物からなる。ここで使用される熱可塑性重合
体としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチ
レン、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ナイロン６、
ナイロン６，６、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等を主たる対象とするが、これら
の一部を共重合で置き換えたものでもよく、また熱可塑
性重合体であれば目的に応じ上記以外の重合体を使用し
てもよく、更に必要に応じてそれらの２種以上を混合し
たものであってもよい。なかでもポリエチレン等のポリ
オレフィンは、最終的に得られる繊維の導電性能及び使
用時の耐久性が良好なので特に好ましい。

【００１２】導電性金属化合物粒子は、粉末状での比抵
抗が１０⁴ Ωcm程度以下であれば特に制限する必要はな
く、金属粉、硫化銅、硫化亜鉛、硫化カドミウム等の金
属硫化物、ヨウ化第１銅の如き金属ハロゲン化物、酸化
錫、酸化亜鉛、酸化銅、酸化銀、酸化カドミウム、酸化
インジウム、酸化ジルコニウム、酸化タングステン、酸
化鉛等の金属酸化物等いずれをも使用することができ
る。また粒子形状も特に限定されず、球状粒子、針状粒
子、ウィスカー等任意のものが使用できる。

【００１３】上記金属酸化物の多くのものは絶縁体に近
い半導体であり、充分な導電性を示さないことが多い
が、適当な第２成分を少量添加することにより導電性を
向上させることができる。このような導電性向上剤（以
下ドーピング剤ということがある）としては、異種金属
の酸化物、並びに同種もしくは異種の金属があげられ
る。具体的には、例えば酸化錫に対して酸化アンチモ
ン、酸化銅に対して銅、酸化亜鉛に対して酸化アルミニ
ウムを添加する。

【００１４】ドーピング剤の添加量は、導電性金属酸化
物の電気伝導度と粒子の着色の度合いによって決定され
る。またかかる導電性金属酸化物粒子は、白度の高い金
属酸化物表面を導電性金属酸化物で覆ったものであって
もよい。すなわち、酸化チタンあるいはチタン酸カリウ
ム等の白度の良好な金属酸化物粒子の表面を、酸化錫あ
るいは酸化亜鉛を主成分とし、ドーピング剤として酸化
アンチモンを用いた導電性被膜で覆った導電性金属酸化
物粒子は、白度及び電気伝導度ともに良好なので好まし
い。

【００１５】かかる導電性金属酸化物粒子の平均粒径は
０．１〜２．０μｍの範囲内にあることが、良好な導電
性能及び紡糸等の工程安定性の観点から好ましい。な
お、ここでいう平均粒径は、遠心沈降式光透過法により
求めた、重量平均粒径である。

【００１６】導電性金属化合物粒子の混合量は、導電性
能と成形性とのかねあいから、（Ｂ）成分の重合体の重
量の０．２５〜４．０倍が適当である。

【００１７】本発明においては、上記導電性金属化合物
粒子を含有する熱可塑性重合体に、有機スルホン酸塩化
合物が配合されていることが肝要である。なかでも前記
熱可塑性重合体と実質的に非反応性であることが好まし
く、例えば下記一般式で表わされるスルホン酸金属塩を
例示することができる。

【００１８】ＲＳＯ₃ Ｍ 式中、Ｒは炭素数３〜３０のアルキル基又は炭素数７〜
４０のアリール基を示し、アルキル基は直鎖状であって
も分岐した側鎖を有するものであってもよい。ＭはＮ
ａ，Ｌｉ，Ｋ等のアルカリ金属又はＭｇ，Ｃａ等のアル
カリ土類金属であり、なかでもＮａが好ましい。

【００１９】好ましく用いられる具体例としては、例え
ば、ステアリルスルホン酸ナトリウム、オクチルスルホ
ン酸ナトリウム、ドデシルスルホン酸ナトリウム、炭素
原子数の平均が１４であるアルキルスルホン酸ナトリウ
ム混合物、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム（ハ
ード型、ソフト型）、ドデシルベンゼンスルホン酸カリ
ウム（ハード型、ソフト型）、ドデシルベンゼンスルホ
ン酸マグネシウム（ハード型、ソフト型）等を挙げるこ
とができ、これらは１種のみを単独で用いても２種以上
を混合して使用してもよい。

【００２０】かかる有機スルホン酸塩化合物の配合量
は、Ｂ成分中の熱可塑性重合体１００重量部に対して５
〜５０重量部の範囲とする必要がある。配合量が５重量
部未満の場合には、導電性能及びその耐久性の向上効果
が不充分となるので好ましくない。一方５０重量部を超
える場合には、有機スルホン酸塩化合物の熱分解に起因
する着色が甚だしくなるため好ましくない。

【００２１】上記（Ｂ）成分中の熱可塑性重合体と、導
電性金属化合物粒子並びに有機スルホン酸塩化合物とを
混合するには、良好に分散・混合できる方法であれば任
意の方法を採用することができる。この際、必要に応じ
て任意の添加剤、例えばカップリング剤、艶消剤、着色
剤、酸化防止剤、染色性向上剤等を配合してもよい。

【００２２】上記（Ａ）成分と（Ｂ）成分とによって構
成される複合繊維の形状はサイド・バイ・サイド型、芯
―鞘型のいずれでもよく、また導電層成分である（Ｂ）
成分の断面形状は任意の形をとることができ、その数も
１以上の任意の数をとることができる。

【００２３】繊維横断面における（Ａ）成分と（Ｂ）成
分の割合は、広い範囲にすることができるが、（Ｂ）成
分の割合があまりに大きくなると得られる導電性繊維の
強度が低下するようになるので、繊維横断面における
（Ｂ）成分の占める割合は５０％以下が好ましい。ま
た、この（Ｂ）成分の下限は、（Ｂ）成分が繊維軸方向
に沿って連続して存在しさえすればよく、通常繊維横断
面積の１％以上、特に３％以上にするのが好ましい。

【００２４】かかる導電性複合繊維を製造するには格別
の方法、条件を採用する必要はなく、二成分よりなる複
合繊維を製造する溶融紡糸方法及び条件を（Ａ）成分に
応じて任意に選択適用することができる。また、本発明
にあっては紡糸して得られた繊維は充分な強度を得るた
めに延伸する。この延伸方法及び条件についても任意の
方法が適宜採用される。

【００２５】

【発明の作用・効果】従来、導電性金属酸化物粒子を配
合した重合体を一成分とする導電性複合繊維は、製造直
後の導電性能が良好なレベルにあっても、その使用耐久
性に劣り、極めて短時間でその導電性能が大きく低下す
るといった問題があった。かかる現象は、使用時に導電
性複合繊維に負荷例えば張力が作用した場合、容易に導
電構造が破壊され、その導電層の連続性が遮断されるた
めと推定される。

【００２６】これに対して本発明の導電性複合繊維は、
導電層成分中に、導電性金属化合物粒子に加えて有機ス
ルホン酸塩化合物が配合されているため、その詳細な理
由は未だ解明されていないが、以下の理由により導電性
能及びその耐久性が向上するものと推定される。すなわ
ち、使用時に負荷された張力等の応力により導電性金属
化合物粒子の連続構造が破壊されても、導電性金属化合
物粒子の間の熱可塑性重合体中には、イオン性化合物の
有機スルホン酸塩化合物が配合されているので、該粒子
間の絶縁抵抗値は著しく低下しており、その結果導電性
能の低下は著しく抑制されるものと推定される。

【００２７】また、上記スルホン酸塩化合物は界面活性
効果を有し、一方金属酸化物は一般に親水性を有してい
るので、特に熱可塑性重合体がポリオレフィンの場合、
該界面活性効果により導電性金属化合物粒子をＢ成分中
に微分酸させることができる。その結果、製糸時の工程
安定性を低下させることなく導電性金属酸化物粒子の配
合量をあげることが可能となり、耐久性に優れた導電性
能を有する導電性繊維を安定して得ることができるもの
と推定される。

【００２８】

【実施例】以下、実施例をあげて本発明の複合繊維をさ
らに詳述する。なお、実施例における各評価項目は下記
方法に従った。

【００２９】電気抵抗値（Ω／cm） 単繊維を１cmの長さに切り、ポリエチレンテレフタレー
トフィルム上に置き、両切断面（両端）に導電塗料を塗
り、温度２０℃、湿度３０％ＲＨ下、１ＫＶ直流電圧に
て抵抗値を測定する。

【００３０】耐久性テスト 導電性複合繊維をポリエステル繊維／綿＝６５／３５の
混紡糸でカバーリングし、ポリエステル繊維／綿＝６５
／３５、綿番手２０の経糸に８０本に１本の割合で打ち
込み、経８０本／２５mm、緯糸５０本／２５mmの２／１
ツイル織物とした。得られた織物は、通常ポリエステル
綿混織物に施される条件で染色加工仕上げを行なった
後、２００回繰り返し洗濯を行なった。次いで、該織物
より導電性複合繊維を取り出し、上記方法により電気抵
抗値を測定した。

【００３１】帯電電価量 ＪＩＳ Ｌ １０９４摩擦帯電電荷量測定法に準拠し
た。この値が７μＣ／ｍ ² 以下であれば良好である。

【００３２】

【実施例１〜５、比較例１〜４】表１記載の導電性金属
化合物及び有機スルホン酸塩化合物を表２記載の割合
で、ポリエチレン（住友化学（株）製 スミカセンＧ８
０７）１００重量部中に加熱混合し、得られた混合組成
物を芯部とし、酸化チタン２．５重量％を含有するポリ
エチレンテレフタレートを鞘部として、同心円型芯鞘複
合紡糸機を用いて紡糸し、１３０℃で４倍に延伸し、１
６０℃で熱固定して複合繊維を得た。この繊維の横断面
における芯部、鞘部の面積比は１：６、繊維構成は３０
デニール／３フィラメントであった。結果を表２にまと
めて示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【表２】

【００３５】上記結果から明らかなように、導電性金属
酸化物粒子を含有する熱可塑性重合体に、本発明で規定
する量の有機スルホン酸塩化合物が配合された導電層を
有する導電性複合繊維は、優れた導電性能を呈しその使
用時耐久性も良好であることがわかる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 繊維形成性重合体を非導電層成分（Ａ）
   とし、導電性金属化合物粒子を含有する熱可塑性重合体
   を導電層成分（Ｂ）とする導電性複合繊維において、前
   記Ｂ成分中には、熱可塑性重合体１００重量部に対して
   有機スルホン酸塩化合物が５〜５０重量部配合されてい
   ることを特徴とする導電性複合繊維。
2. 【請求項２】 Ｂ成分中の熱可塑性重合体がポリオレフ
   ィンである請求項１記載の導電性複合繊維。