JPH11200149A

JPH11200149A - 白色導電性繊維

Info

Publication number: JPH11200149A
Application number: JP967498A
Authority: JP
Inventors: Satoru Takeuchi; 悟竹内; Yasuo Yanagi; 康夫柳; Hiroshi Hosokawa; 宏細川; Masakazu Hoshino; 正和星野
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1998-01-21
Filing date: 1998-01-21
Publication date: 1999-07-27

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】灰色等のくすみの無い、白色度に優れた導電
性繊維を提供する。【解決手段】芯部に導電性微粒子が存在し、芯部の導
電率が１．０×１０^-4Ｓ／ｃｍ以上である芯鞘複合繊維
において、鞘部の層厚が０．７μｍ以上、白色度が７５
以上である白色導電性繊維。導電性微粒子は比抵抗１０
^２Ω・ｃｍ以下の白色系導電性微粒子であり、芯部にお
けるその含有率は６０〜９０ｗｔ％である。鞘部は白色
顔料を５ｗｔ％以下含有するアクリロニトリル系重合体
からなる。白色顔料は酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫等
の金属酸化物又は硫化亜鉛、硫酸バリウム等の金属硫化
物あるいはＩＴＯ（イソジウム・スズ酸化物）、ＡＴＯ
（アンチモン・スズ酸化物）等の白色系の電子伝導性セ
ラミックスの微粒子からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に白度要求の大
きいインナーやセーター等の衣料用途に対し幅広い用途
展開が可能な白度に優れた導電性繊維に関する。

【０００２】

【従来の技術】導電性繊維は静電気を除去する目的で工
業用及び家庭用に広く使用されており、静電気爆発の回
避、電子部品の故障防止、衣服のまとわりつき防止、冬
場の低湿度期に顕著な衣類、マット、カーペットなどの
摩擦帯電に起因するスパーク発生の回避などのためには
必要不可欠な材料となっている。

【０００３】従来、導電性繊維は繊維表面に導電材料を
後加工により複合化する方法、繊維自身に導電材料を使
用する方法、導電材料を繊維内部に練り込む方法などに
より生産され、各分野で使用されてきた。例えば、後加
工技術としてはカーボンブラックまたは金属（化合物）
などの導電性微粒子を繊維表面に埋め込む方法、銅化合
物などの金属化合物を含浸した後に化学処理することに
より硫化銅、沃化銅などの導電性金属化合物を繊維内部
または表層に析出させる方法、ポリエーテル化合物、ポ
リエーテルエステル化合物などのイオン伝導性物質を化
学的架橋法などの方法により繊維表層部分に固定化する
方法などが知られている。

【０００４】繊維自身に導電材料を使用する方法として
は、金属繊維を用いる方法、炭素繊維を用いる方法、イ
オン伝導性ポリマーを用いる方法、π電子共役系から成
る導電性ポリマーを用いる方法などが知られている。導
電材料を繊維内部に練り込む方法としては、カーボンブ
ラックまたは金属（化合物）などの導電性微粒子をブレ
ンド紡糸または複合紡糸などの方法により複合化する方
法、ポリエーテル化合物、ポリエーテルエステル化合
物、イオン性化合物、これらの化合物を繊維形成ポリマ
ーにブロックまたはグラフト重合したポリマーなどのイ
オン伝導性物質をブレンド紡糸または複合紡糸などの方
法により複合化する方法が知られている。

【０００５】しかしながら、カーボンブラック、金属
（化合物）、π電子共役系高分子化合物などの電子伝導
性物質を使用する方法では、これらの物質を単体で使用
する場合であれ、または通常の繊維に複合化する方法で
あれ、得られた導電性繊維は通常の繊維に少量（一般的
には１％前後）ブレンドするだけで繊維加工品に制電性
を付与できるという優れた特徴を有する一方で、一般に
これらの電子伝導性物質は着色しているため、使用され
る用途が限定されるという欠点があった。

【０００６】他方、ポリエーテル化合物、ポリエーテル
エステル化合物、これらの化合物を繊維形成ポリマーに
ブロックまたはグラフト重合したポリマーなどのイオン
伝導性物質を使用する方法では、これらの物質が一般に
無色であることから、これらの物質を複合化した繊維は
広い用途に使用できるという優れた特徴を有する一方
で、電気伝導のメカニズムがイオンの移動に依ることか
ら、湿度依存性が高く、通常の繊維へのブレンド率を高
くする必要（一般的には４０〜１００％）があり、染色
性の低下、染色堅牢度の低下、風合いの硬化など繊維加
工品本来の特性を損なうなどの欠点があった。

【０００７】以上のような状況下において、繊維加工品
の本来の特性を損なうことなく、湿度依存性の無い白色
導電性繊維を得る目的で、白色の電子伝導性物質を連続
相を形成する形で通常の繊維に必要最低限の量だけ複合
化する技術が要望されていた。

【０００８】このような要望に答える方法として、白色
系の電子伝導性微粒子を繊維に練り込む方法が提案され
ており、特に芯鞘複合紡糸により芯部に練り込む方法の
有効性が強調されている。白色系の電子伝導性微粒子と
してはＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）、ＡＴＯ（ア
ンチモン・スズ酸化物）などに代表される透明導電性セ
ラミックスの微粒子またはこれらの材料を担体微粒子に
コーティングした微粒子などが一般的に知られている。
これらの白色系導電性微粒子が芯鞘複合紡糸により芯部
に練り込まれた繊維は、良好な制電性を付与することが
でき、しかも染色性、風合いなど繊維加工品本来の特性
を殆ど損なわないことから、市中でも使用され始めてい
る。しかしながら、これらの白色系導電性微粒子は完全
な白色ではないため、得られる導電性繊維は通常、灰白
色となっている。

【０００９】従来、芯鞘複合導電性繊維の用途として
は、一般に構成繊維の繊度が大きい建寝装・インテリヤ
用途向けを中心に展開されてきた。一方、一般に糸構成
の繊度が小さく白度が厳しく要求されるインナーやセー
ター等の衣料用途については、繊度が小さいため、導電
性の保持には鞘部に対して芯部領域を大きくすることが
必要であり、そのため、得られる導電繊維は灰白色であ
るものが多い。結果、従来芯鞘紡糸で得られる導電性繊
維は、衣料向けの白度レベルに対しては十分に満足され
るに至っておらず利用分野が限定されているのが現状で
ある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来の問
題点を解消し、良好な導電性能を有する白度に優れた白
色導電性繊維を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するため鋭意検討した結果、本発明に到ったもの
である。本発明の要旨は、芯部に導電性微粒子が存在
し、芯部の導電率が１．０×１０^-4Ｓ／ｃｍ以上である
芯鞘複合繊維において、鞘部の層厚が０．７μｍ以上、
白色度が７５以上であることを特徴とする白色導電性繊
維にある。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
なお、本発明における白色度は、ＪＩＳＬ１０１５
７．１３（３）Ｃ法（ハンターの方法）に基づきハン
ター形色差計（マクベスＭＳ−２０２０ＰＬＵＳ色彩管
理システム（インストゥルメンタルカラーシステ
ムスリミッテッド製（ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｌＣ
ｏｌｏｕｒＳｙｓｔｅｍｓＬｉｍｉｔｅｄ））を用
いてＬ，ａ，ｂを測定し、次の式によって算出した。白色度＝１００―［（１００−Ｌ）²＋ａ²＋ｂ²］^1/2

【００１３】本発明の白色導電性繊維は、芯部に導電性
微粒子が存在し、芯部の導電率が、１．０×１０^-4Ｓ／
ｃｍ以上である芯鞘複合繊維において、鞘部の層厚が
０．７μｍ以上であることが必要であり、より好ましく
は０．８μｍ以上である。鞘部の層厚が０．７μｍ未
満であると、鞘部の層厚が薄いため、繊維の色相がくす
み白色度は不良となる傾向がある。鞘部の層厚が０．７
μｍ未満で白色度が不良となる機構は現在のところ定か
ではないが、本発明者らは鞘部に対する可視光の散乱効
果の減少が関連していると推測している。すなわち、芯
鞘複合繊維における白色度の規定要因としては、芯部の
着色程度、鞘部の材質に起因する透明性、鞘厚等が挙げ
られるが、得られる芯鞘複合繊維において特に鞘厚が可
視光波長（約３５０〜約７００ｎｍ）程度である場合、
可視光は鞘部を透過し芯部に達するため、繊維表面は白
色度が低下するものと推定される。

【００１４】また、本発明の白色導電性繊維は、白色度
が７５以上でなくてはならない。白色度が７５未満だと
灰色のくすみ等が出てしまい製品外観上好ましいもので
はない。

【００１５】本発明の白色導電性繊維は、比抵抗が１０
²Ω・ｃｍ以下である白色系導電性微粒子を芯部に６０
〜９０ｗｔ％含有することが好ましい。芯成分に含有さ
れる導電性微粒子は、比抵抗が１０²Ω・ｃｍを越える
と導電性発現が弱くなる。また、白色系の導電性微粒子
を用いることが、本発明の白度に優れる導電性繊維を得
るためには一層好ましい。このような白色系導電性微粒
子の例としては酸化錫、酸化亜鉛及び酸化錫または酸化
亜鉛で表面を被覆した酸化チタン等が挙げられ、さらに
導電性を高める添加剤として酸化錫に対して酸化アンチ
モンが、酸化亜鉛に対してアルミニウム、カリウム、イ
ソジウム、ゲルマニウム、錫などの金属酸化物の併用が
挙げられる。

【００１６】このような白色系の導電性微粒子の芯部に
占める割合は、好ましくは６０〜９０ｗｔ％、更に好ま
しくは７０〜８０ｗｔ％の範囲にある。その理由として
は、導電性微粒子を高比率で芯部に練り込むことによ
り、繊度が小さい繊維に対して芯部の比率減少と鞘部の
厚みが増大し、その結果、導電率の性能保持及び白色度
向上の効果が発現すると推定される。導電性微粒子の芯
部に占める割合が６０ｗｔ％未満になると、導電性の発
現に繊維間のムラの発生する割合が急激に上昇する懸念
がある。９０ｗｔ％を越えると、紡糸性が急激に悪化す
る場合がある等の理由で、導電性の発現にムラの発生す
る割合が増加する傾向がある。従って、より一層安定な
導電性発現と白色度向上のためには、７０〜８０ｗｔ％
の範囲にあることが好ましい。

【００１７】本発明の白色導電繊維は、鞘部が白色顔料
を５ｗｔ％以下、好ましくは３ｗｔ％以下含有するアク
リロニトリル系重合体からなることが望ましい。白色顔
料が５ｗｔ％を越えると紡糸から紡績に至る各工程にお
いて、各種ガイドの磨耗や繊維の毛羽立ちが発生しやす
くなるなど、工程通過性並びに品質の面で好ましくない
場合がある。

【００１８】白色顔料としては、酸化チタン、酸化亜
鉛、酸化錫等の金属酸化物あるいは硫化亜鉛、硫酸バリ
ウム等の金属硫化物もしくはＩＴＯ（イソジウム・スズ
酸化物）、ＡＴＯ（アンチモン・スズ酸化物）等の白色
系の電子伝導性セラミックスの微粒子が好ましい。ある
いは、前記物質で担体をコーティングした微粒子を用い
てもよい。また、白色顔料の構成としては、上記に掲げ
る物質の単独あるいは併用使用いずれでも良い。

【００１９】一方、導電性芯鞘複合繊維において、芯部
と鞘部の断面積比率は芯部／鞘部＝５／９５〜１５／８
５であることが望ましい。芯部比率が５％未満である
と、紡糸や延伸時に芯部導電性微粒子の連続相形成が困
難となる場合があり、導電性が不十分となる懸念があ
る。芯部比率が１５％を越えると白色度が不良になり易
い。

【００２０】一般に導電性繊維混綿における制電性発現
のメカニズムは、摩擦により帯電した帯電物体から電気
力線が導電性繊維へ集められ、その近傍に不平等な強電
界を形成する。このためにその近傍には空気のイオン対
が発生し、いわゆるコロナ放電が起こって帯電物体と逆
極性のイオンは帯電物体へ、同極性のイオンは空気中へ
の拡散あるいは接地体へと移動する。その結果、帯電物
体の静電気は中和される。結果的に導電性繊維は帯電体
自身の形成する電界によって、自己放電を起こし除電す
ると言われている（静電気ハンドブック第一版ｐ８１
６静電気学会編オーム社発行）。導電性と白色度の
双方から上記メカニズムを考慮した場合、少ない芯部比
率でより十分な放電特性を得るために芯部を繊維表面近
くに偏在させる偏心型の芯鞘複合形態が好ましいが偏心
型に限定されるものではない。

【００２１】本発明の白色導電性繊維は、繊度は好まし
くは０．３デニール以上であり、更に好ましくは０．６
デニール以上である。繊度が０．３デニール未満である
と、紡糸性が不良となる場合があり、また芯部における
導電性物質の連続相が不安定になることがあるため、導
電性発現にばらつきが発生する懸念がある。また、後工
程での混綿後の紡績糸の風合いを考慮すると３０デニー
ル以下、さらに衣料用途向けの繊度としては１０デニー
ル以下が好ましいが繊度の上限については特に限定され
るものではない。

【００２２】本発明の導電性繊維を構成する重合体は特
に限定されず、ポリエステル、ナイロン、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン等に代表される熱溶融性ポリマー、
ポリアクリロニトリル、レーヨン、ポリウレタンなどに
代表される溶剤可溶性ポリマーなどを用いることができ
るが、アクリロニトリル系ポリマーを用いることによ
り、風合い、外観、発色性等に優れ、衣料分野で最も制
電性の要求度の高いセーター用途等に対応できる。

【００２３】アクリロニトリル系ポリマーは、通常のア
クリル繊維を構成するポリマーであれば特に限定されな
いが、モノマー構成としてアクリロニトリルを５０ｗｔ
％以上含有することが望ましい。ポリマーの中のアクリ
ロニトリル含有率が５０ｗｔ％未満であると、原糸が本
来のアクリル繊維としての特性を失い、本発明の目的に
不適合となる。

【００２４】アクリロニトリルの共重合成分としては、
通常のアクリル繊維を構成する共重合モノマーであれば
特に限定されないが、例えば、以下のモノマーが挙げら
れる。すなわち、アクリル酸メチル、アクリル酸エチ
ル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、
アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸２−ヒドロ
キシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピルなどに代表
されるアクリル酸エステル類、メタクリル酸メチル、メ
タクリル酸エチル、メタクリル酸イソプロピル、メタク
リル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリ
ル酸ｔ−ブチル、メタクリル酸ｎ−ヘキシル、メタクリ
ル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリ
ル酸２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプ
ロピル、メタクリル酸ジエチルアミノエチルなどに代表
されるメタクリル酸エステル類、アクリル酸、メタクリ
ル酸、マレイン酸、イタコン酸、アクリルアミド、Ｎ−
メチロールアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミ
ド、スチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、塩化ビニ
ル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、臭化ビニリデン、フ
ッ化ビニル、フッ化ビニリデンなどの不飽和モノマーで
ある。さらに、染色性改良などの目的でｐ−スルホフェ
ニルメタリルエーテル、メタリルスルホン酸、アリルス
ルホン酸、スチレンスルホン酸、２−アクリルアミド−
２−メチルプロパンスルホン酸、及びこれらのアルカリ
金属塩などを共重合しても良い。

【００２５】アクリロニトリル系ポリマーの分子量は特
に限定されないが、分子量１０万以上かつ１００万以下
が望ましい。分子量１０万未満では、紡糸性が低下する
と同時に原糸の糸質も悪化する傾向にある。分子量が１
００万を越えると紡糸原液の最適粘度を与えるポリマー
濃度が低くなり、生産性が低下する傾向にある。

【００２６】アクリロニトリル系ポリマーの溶媒として
は、アクリロニトリル系ポリマーを溶解する溶媒であれ
ば特に限定されないが、このような溶媒として、例え
ば、硝酸（水溶液）、塩化亜鉛水溶液、ロダン塩水溶
液、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジ
メチルスルホキシド、エチレンカーボネート、プロピレ
ンカーボネート、γ−ブチロラクトン、アセトン等が挙
げられる。

【００２７】本発明の白色導電性繊維を得るために用い
る紡糸法は特に限定されず、溶融紡糸、溶液紡糸法等の
一般的な紡糸法が挙げられる。より具体的には、アクリ
ロニトリル系ポリマーの紡糸法として湿式紡糸法、乾湿
式紡糸法、乾式紡糸法などが挙げられる。芯部、鞘部を
それぞれ形成する２つの紡糸原液は、通常の芯鞘複合紡
糸口金を用いて繊維形態に賦型され未延伸糸とする。未
延伸糸は、７０℃以上の熱水中で２〜７倍延伸するとと
もに脱溶媒し、次いで乾燥、緩和熱処理により５％以上
収縮する。延伸時の熱水の温度が７０℃未満では十分な
延伸倍率が得られないので、繊維に十分な糸質を付与す
ることができない。延伸倍率が２倍に満たないと同様に
十分な糸質が得られず、また６倍を越えると糸切れが多
発するとともに芯部の切断が発生し導電性能が低下する
ので好ましくない。上記の乾燥、緩和熱処理は従来アク
リル系繊維の製造に用いられている、熱ロールやネット
プロセスによる乾燥とアニール、熱緩和板、スチーム緩
和といった緩和方法を単独または組み合わせて行うこと
ができる。緩和熱処理における収縮率は良好な染色性ま
たは紡績、編織時に必要な糸質を確保するために５％以
上、好ましくは１０％以上とする。

【００２８】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明する。なお、実施例において鞘部の層厚は、１０本
の繊維の断面の顕微鏡写真より計測し、平均値として求
めた。また繊維の導電率は以下の方法により測定した。
すなわち、繊維束より単繊維を取り出し、これを正確に
１ｃｍ離して銀ペースト（藤倉化成株式会社製ドータイ
ト）により金属端子に接着する。２０℃、相対湿度４０
ＲＨ％において、この端子間に１０００Ｖの直流電圧を
印加し、端子間の抵抗値Ｒ（Ω）を超絶縁計（ＳＭ−８
２１０東亜電波株式会社製）により測定する。

【００２９】導電率σ（Ｓ／ｃｍ）は次式によって求め
られる。 σ＝１／｛１．１１×１０^-6×Ｒ×（ｄ／ρ）｝ここで、ｄは単繊維における繊維芯部の繊度（デニー
ル）、ρは繊維芯部の比重である。（実施例１）アクリロニトリル９３．５ｗｔ％、アクリ
ル酸メチル６．０ｗｔ％、メタリルスルホン酸ソーダ
０．５ｗｔ％からなる平均分子量１６万のアクリロニト
リル系重合体と粉体抵抗値が２〜５Ω・ｃｍの粒状導電
性酸化チタン（石原産業株式会社製ＥＴ−５００Ｗ）
をジメチルホルムアミドに添加混合後、アクリロニトリ
ル系重合体濃度が３０ｗｔ％であって導電性酸化チタン
濃度が７５ｗｔ％の芯成分の紡糸原液を得た。他方、ア
クリロニトリル系重合体と白色顔料として酸化チタンを
ジメチルホルムアミドに添加混合し、スラリー化後、８
０℃で加熱溶解することにより、アクリロニトリル系重
合体濃度が３０ｗｔ％であって白色顔料である酸化チタ
ン濃度が０．５ｗｔ％の鞘成分の紡糸原液を得た。芯成
分及び鞘成分の紡糸原液を個別に１３０℃に加熱した
後、孔数４００、孔径０．２ｍｍの同心芯鞘紡糸口金を
用いて２３０℃の不活性ガス中に吐出し未延伸糸を得
た。次いで未延伸糸を１００℃の熱水中で延伸した後、
９５℃の熱水中で洗浄し、さらに乾燥、緩和熱処理を施
し、単繊維繊度３デニールの白色導電性繊維を得た。そ
の結果を表１に示した。

【００３０】（実施例２）芯成分の紡糸原液の導電性酸
化チタン濃度を６５ｗｔ％とする以外全て実施例１と同
じ条件で白色導電性繊維を得た。その結果を表１に示し
た。

【００３１】（実施例３）鞘成分の紡糸原液の白色顔料
である酸化チタン濃度を２ｗｔ％とする以外全て実施例
１と同じ条件で白色導電性繊維を得た。その結果を表１
に示した。

【００３２】（実施例４）鞘成分の紡糸原液の白色顔料
である酸化チタン濃度を６ｗｔ％とする以外全て実施例
１と同じ条件で白色導電性繊維を得た。その結果を表１
に示した。

【００３３】（実施例５）紡糸口金を偏心タイプに変え
た以外は実施例１と全く同一の条件で、白色導電性繊維
を得た。その結果を表１に示した。

【００３４】（比較例１）紡糸口金を実施例５より偏心
程度の大きな偏心タイプに変えた以外は実施例１と全く
同一の条件で、導電性繊維を得た。その結果を表１に示
した。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、灰色等のくすみの無
い、従来にはなかった白色度に優れた白色導電性繊維を
提供することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者星野正和広島県大竹市御幸町20番１号三菱レイヨン株式会社大竹事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】芯部に導電性微粒子が存在し、芯部の導
電率が１．０×１０^-4Ｓ／ｃｍ以上である芯鞘複合繊維
において、鞘部の層厚が０．７μｍ以上、白色度が７５
以上であることを特徴とする白色導電性繊維。
【請求項２】導電性微粒子が比抵抗１０²Ω・ｃｍ以
下の白色系導電性微粒子であり、芯部におけるその含有
率が６０〜９０ｗｔ％である請求項１記載の白色導電性
繊維。
【請求項３】鞘部が白色顔料を５ｗｔ％以下含有する
アクリロニトリル系重合体からなる請求項１記載の白色
導電性繊維。
【請求項４】白色顔料が酸化チタン、酸化亜鉛、酸化
錫等の金属酸化物又は硫化亜鉛、硫酸バリウム等の金属
硫化物あるいはＩＴＯ（イソジウム・スズ酸化物）、Ａ
ＴＯ（アンチモン・スズ酸化物）等の白色系の電子伝導
性セラミックスの微粒子からなる請求項３記載の白色導
電性繊維。