JPS5830432B2 - タフテッドカ−ペット用基布 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、静電気ショックを防止する、いわゆる制電
性カーペットの製造に使用するための基布に関するもの
である。

従来のカーペットは麻糸、綿糸、あるいは合成繊維のフ
ィラメントまたはリボンの織布もしくは接合せしめた不
織布シート等を基布とし、これに羊毛、ポリエステル、
ナイロンなどの繊維を絡みあわせて、植毛として使用す
るものが多い。

また多くの場合基布と植毛との結合を十分にするため、
結合材としてゴム質の材料を塗布含浸させるのが普通で
ある。

これらはいずれも絶縁性の材料であるので、摩擦により
静電気を発生しやすい。

したがってこのカーペットは自ら帯電しやすいのみでな
く、カーペット上を歩行する時、靴底がカーペットのパ
イル面で接触摩擦、剥離をくり返すことによって人体に
静電気が蓄積する。

とくに室内の湿度が低い時にこの現象が起こりやすい。

人体に静電気を蓄積したままで、体の一部がドアのノブ
や金属体にふれるとその接触点で放電が起こり、不快な
ショックを受ける。

この発明は導電性の炭素繊維を基布を構成する有機重合
体中にブレンドすることにより、制電性カーペットの製
造に使用するための基布に関するものである。

ここで基布というのは、タフテッドカーペットのパイル
をさし込む布帛のことである。

これまでもステンレスのような金属よりなる繊維を基布
用材料に混紡または混繊することによって、導電性を与
え制電性付与をしようとした例がある。

この場合は制電性付与には若干の効果を有するが、通常
の繊維とは全く異質であるため均一な混紡あるいは混繊
繊維をつくることがむずかしいばかりでなく、十分の効
果をあられすために、混合量を多くすると基布としての
特性を蓄しく低下する。

すなわち、タフティング時基布への針貫通時の抵抗が大
きくなり、機械の振動や針の損傷などをひき起こすばか
りでなく、混合の不均一性によりパイル糸乱れが発生し
、カーペット品位の低下をも招くものである。

更にそれに加えタフティング時の針貫通時に金属繊維が
曲げられたりあるいは切断され、従って効果が少なくな
る。

また、繊細なステンレス線はきわめて高価であり、実用
化を妨げている現状である。

制電性織物の用途に用いるために、繊維全体に亘り分散
した電導性のカーボンブラックを用いることも知られて
いる。

しかし、これらの繊維は機械的並びに物理的性質がわる
く、例えば脆く且つ強度が弱いから、カーペット用基布
としては使用できず、仮に基布として用いカーペットを
作っても、通常の消費者による取扱い中効果を長く保つ
ことはできない。

このことは合成フィラメント上にカーボンブラックを含
む電導性被膜を帯電防止の目的でつけたものにも認めら
れている。

すなわち、従来の繊維布帛では基布としての特性とカー
ペットの制電性の均衡がいずれも劣っていた。

この発明は炭素繊維を基布として用いる繊維形成能を有
する有機重合体にブレンドすることを特徴とするので、
炭素繊維は有機重合体中に存在しており、タフティング
時に針で損傷されることもなく、また、該基布は表面に
表われることがないから、パイル繊維の外観を損うこと
は全くなく、従来の普通の方法と全く同様のプロセスで
カーペットを製造し得るのである。

また、この発明に従えば、寸法安定性（カーペット使用
中における外力による伸びを防止する）がよい制電性カ
ーペットが提供される。

絶縁性の有機重合体中に少量ブレンドし、大部分が非電
導体から戒っているにも拘らず、該繊維よりなる基布あ
るいは該繊維を混入せしめた基布を用いることで、カー
ペットに制電性を付与できることは誠に驚くべきことで
ある。

有機高分子体に無機物質を含有し繊維化することは従来
から一般に行なわれている。

例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン６やポ
リエチレンテレフタレートなどの重合体に酸化チタンや
カーボンブラック等が添加される。

しかし、これ等は着色剤あるいは制電剤などを目的とし
たものであるが、着色剤としては目的を果すが、制電剤
としては少量の添加では目的を果たすことが出来ず、１
０〜３５重量φを混合するのが普通であった。

しかし、このように例え大量に添加しても個々の粒子が
重合体中に独立して存在しているため電気抵抗が非常に
大きく、電気良導体とは言えずその商品価値は蓄しく低
かった。

しかも、大量に添加するため繊維としての他の特性、例
えばヤング率、強度、伸度等を非常に劣化させ、到底実
用に供し得ない。

まして繊維のヤング率や強度を向上させたり、熱収縮率
を下げたりすることはできない。

これは従来使用されている添加物質は、いかに物性が高
くかつ導電性が高くとも、いずれも粒径もしくは薄片形
のような形状のため、この発明に用いられるような導電
性、および複合強化させるに必要な長さ／直径（以下Ｌ
／ｄと略記）を有していないためである。

この発明では炭素繊維の短繊維のもつ特有な導電性、高
モジュラス、高強度に着目し、その特性を活かし得るに
十分なＬ／ｄを有する炭素繊維を有機高分子系繊維に含
有させて制電性を付与し、かつ、該繊維を補強するとい
う従来全く試みられなかった手法に成功したのである。

この発明の目的は、これまで述べてきたように炭素繊維
をブレンド有機重合体よりなる基布を用いることでカー
ペットに制電性を付与、かつ強化すること、特に寸法安
定性を高めることにある。

さらに他の目的としては短繊維状炭素繊維のもつ特有な
制電性、高強度および高モジュラスな特性を有効に活用
させることにある。

この発明は有機高分子系繊維と炭素繊維がそれぞれもつ
長所を有効に結びつけて上述の目的を達成する基布を提
供するものであって次の構成を有する。

即ち、この発明は繊維形成能を有する有機重合体中に、
炭素繊維がブレンドされ、該炭素繊維が該有機高分子系
繊維の軸方向にはぼ配向している繊維を基布に混入せし
めたことを特徴とするカーペット基布である。

この発明に用いられる繊維形成可能な有機重合体とは、
前記した有機高分子系物質を作るときに用いる重合体で
あって、それらの単独または混合で有機高分子系繊維と
なり得ぬものであればよく、前述の重合体に限るもので
はない。

また紡糸法も溶融紡糸でもよく、溶剤を用いて乾式紡糸
や湿式紡糸を行なってもよく、あるいはエマルジョン紡
糸のような特殊な防糸法でもよく、特に限定されない。

ブレンドする炭素繊維の長さは制電性付与、外力あるい
は内部収縮応力が加わったときに生じる母材のセン断応
力に耐え得るために十分な値が必要であり、界面の接着
状態にも依存するが、一般的にいって０．０５ｍｍ以上
が要求される。

しかしあまり長すぎると炭素繊維にからみが生じて母材
である有機重合体に均一に分散せず、紡糸前で炉材や口
金孔に詰り易くなるのみならず、曳糸性が損われて連続
して繊維を生産することができない。

炭素繊維の直径や分散技術あるいは有機重合体の曳糸性
などにより多少異なるが長さは一般に５０朋以下０．５
ｍｍ程度の平均長のものが用いられる。

５０關以上になるとブレンドによって均一に分散させ、
またそれを均一に繊維状化させることが困難になる場合
が多く、０．０５７ｎ７／Ｌ以下になると制電性を与え
る効果が少くなるので適当でない。

この発明において使用する炭素繊維としては、ポリアク
リロニトリルを主成分とする繊維、レーヨンピッチ繊維
、リグニン繊維などの前駆物質を焼成して得られたもの
であり、ある場合には焼成条件によって耐炎化糸、炭化
糸、黒鉛系といった分類をしている場合もあるが、本発
明の炭素繊維はこれらをすべてを包含するものであり、
これらを挙げられる。

単糸の直径は小さい方が細繊度の繊維を得るのに有オリ
であり、目的とする繊維の繊度によっても異なるが、２
０μ以下、好ましくは１５μ以下がこの発明の実施例に
適している。

次に有機重合体へ添加する炭素繊維の量は０．０１係（
重量比）以下では炭素繊維の特性がいかに優れていても
ほとんど制電性および複合強化が得られない。

これは短繊維の連続性が欠けるためではないかと考えら
れるが、制電性および複合強化を得るには０．０１％以
上、好ましくは０．０３％以上が要求される。

しかしながら９係を越えると分散を均一に行なっても曳
糸性がなくなり、紡糸時の糸切れが頻発する。

また１０％以上では延伸もほとんど不能となり、脆弱な
繊維しか得られずこの発明の目的を達成することができ
ない。

いずれにしても添加量は用いられる繊維の長さとも関連
して定められるものである。

紡糸を行なうことによって炭素繊維は繊維軸方向にある
程度配向するが、さらに配向を高めると同時に有機重合
体自身の強度、ヤング率を上げるために少なくとも２倍
の延伸を行なうことが必要である。

注目すべきことは炭素繊維を９φ近くまで含有させても
、有機母材単独の場合とほとんど変らない延伸比が可能
であり、炭素繊維の障害作用がほとんどないということ
である。

これは炭素繊維の比ヤング率（ヤング率／比重）が高い
ことに起因して紡糸で炭素繊維が予備配向するために延
伸が円滑に行なわれるものと解釈される。

すなわち、この発明では有機重合体を母材にして短繊維
状炭素繊維を口金の細孔部から吐出して繊維を形成させ
、さらには高度に延伸するので、母材に含有されている
無数の短繊維状炭素繊維は均整に母材の繊維軸方向に配
向する。

このため短繊維状炭素繊維の複合による補強は略、繊維
軸方向となって、繊維の制電性付与、引張りおよび収縮
の抗張力へ有効に寄与する。

この発明に従った基布を用いてカーペットを作るときの
パイルを形成するものとしては、羊毛、ナイロン、ポリ
エステル、麻、綿など天然または合成繊維などの任意の
繊維を用いることができる。

さらに、一般に制電性繊維といわれている繊維すなわち
４０％ＲＨにおける電気比抵抗が１０］１Ω鋼以下のも
のを用いることは好ましい。

また、タフテッドカーペットでは、普通タフトをその場
に維持するためにラテックス層を有する。

更にカーペット中のタフトの位置に対してより一層安定
性を付与するために、第２の裏打ち材を底の面に５ＢＲ
１にかわなどで接着させるかまたは他の方法で接着せし
めることができる。

これらの層はより一層大きな電荷の消散を与えるために
伝導性材料を随時含有していてもよい。

この発明の基布は、基布全面に施す必要はなく、適尚の
幅の帯状に付与することにより基布の全面積の１０分の
１以上好ましくは５分の１以上の面積を占めれば、全基
布面に付与したときと同一の効果が得られる。

この発明の基布を用いたカーペットでは、パイル表面に
発生した静電気をカーペットの基布に流し、基布全体に
分散させ、低湿度条件下において、帯電防止剤、金属粒
子、炭素粒子などの添加によっては得られない制電効果
を発揮するものである。

この発明は、基布を構成している有機重合体中に炭素繊
維をブレンドするものであるため、炭素繊維が露出せず
、かつ制電性がよく、しかもカーペットの寸法安定性、
ラテックスとの接着性などの機械的性質に好結果を与え
るものである。

また、外力による屈曲に対して脆弱な炭素繊維をそのよ
うな外力にさらすことがなく、かつパイル部により接近
せしめたことで少量の炭素繊維で制電効果を長時間接続
する。

なお、この発明による基布を用いると、パイル部には何
の加工もしないでよいから、外観、触感などをそこねる
おそれがない。

実施例 １ ε−カプロラクタム９８ ｗ ｔ ％に直径７μ、平均
繊維長５間の炭素繊維２ ｗ ｔ ％を添加し、超音波
で分散後、通常の条件で常圧重合を行ない、ナイロン６
と炭素繊維との混合体を得た。

これをロウツク紡糸機でスリット状断面を有する繊維を
紡糸した。

この繊維を１４０℃の熱板上で３倍の延伸を行ない幅２
朋のスリット状繊維を得た。

延伸後の繊維を顕微鏡で観察すると、ナイロン６中に炭
素繊維が均斉に配向しているのが認められた。

この繊維を平織りし、目付１９０ ｇ／−のスリット織
物を得た。

これを基布に用いナイロン６よりなるパイル糸をタフト
し、カーペット生機を得た。

生機は、パイル長５ｍｍ、パイル目付５０５ｇ／ｍの構
成を有するものであった。

それにＳＢＲラテックスを用い塗布、更に二次バッキン
グ基布としてジュートを貼り合せた。

得られたカーペットによる人体帯電圧および寸法安定性
の測定結果は。

第１表に示すとおりである。

本発明のものは、人体帯電圧が３ｋｖ以下であり制電性
効果にすぐれ、かつ寸法安定性もすぐれているが、比較
例は、いずれも１０ｋｖ以上であって制電性が不十分で
あり、また寸法安定性が劣る。

なお、人体帯電圧は、次の方法により測定したものであ
る。

１ ｍ Ｘ ２ ｍのカーペットをポリエチレンフオー
ム１００％により絶縁された床に敷き、牛皮底の靴を使
用し、歩行法（人間がカーペット上を５０歩以上歩きま
わる。

）によって人体に帯電する帯電圧を春日式測定器を用い
て、２０℃、２０１％ＲＨの条件下で測定する。

寸法安定性−残留伸び率（使用中における外力による伸
びの程度をみる）は次のようにして測定した。

５ｃｒＩＬ×５０ｃｒｒＬのカーペットをたて、よこ方
向に採取し、各カーペットを定速で定荷重（１０’ｋｇ
）まで引張り、直ちに元の長さまでもどす操作を６回く
り返す。

１回目および６回目引張スタートから初荷重３００ｇま
での長さから次式により定荷重をくり返し、引張５回後
の残留伸び率を求める。

ここに、１□：引張１回目の引張スタートから初荷重ま
での長さく皿） １６ ：引張６回目の引張スタートから初荷重までの長
さく朋） Ｍ：カーペットの長さく朋） 通常０．６％以下でないと工事用途カーペットとしては
不適当である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の基布の１例を示す拡大平面図。 １：基布構成繊維、２：炭素繊維。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 基布と該基布に混入させた導電性繊維とからなるタ
   フテッドカーペット用基布であって、該導電性繊維は繊
   維形成能を有する有機重合体と該有機重合体中にブレン
   ドされた炭素繊維とよりなり、該炭素繊維は上記導電性
   繊維の軸方向にほぼ配向していることを特徴とするタフ
   テッドカーペット用基布。