JPS6297918A - 導電性繊維 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ）技術分野 本発明は、導電性繊維、特に屈曲耐久性の優れた白色導
電性芯鞘型複合繊維に関するものである。

（ｂ）従来技術 ポリエヂレン、ポリアミド、ポリエステル等の熱可塑性
重合体は繊維、フィルム、その他の成形品として多くの
用途に用いられているが、訓電性にとぼしいために帯電
し易い欠点を有する。例えば、ポリエチレンテレフタレ
ート繊維よりなる衣服は、その帯電性のために、着用時
に身体にまつわりつき易いこと、空気中に浮遊する塵埃
を吸着して汚れ易いこと、更にはかかる繊維よりなるカ
ーペット上を歩いてドアの把手に触れたときに放電ショ
ックを受は易いこと等多くの問題がある。

かかる問題に対処するために、導電性繊維に関する多く
の提案がなされている。第１の方法として導電性カーボ
ン粒子を繊維中に練り込むが、又は導電性カーボン粉末
を熱可塑性重合体中に分散させたものを芯部とし、繊維
形成性重合体を鞘部とした複合繊維にする方法がある。

しかしながら、かかる導電性！！紺は、導電性カーボン
が黒色であるために着色が著しく、審美性を要求される
分野に用いることかできず、その用途が極めて限定され
るという欠点を有する。

第２の方法として、ＩＩｉ雑表面表面電性物質層を設け
る方法がある。更に詳しく）ホへると、繊維表面上に化
学メッキした金属メッキ繊維、金属粉末やカーボンブラ
ック等の導電性粉末を塗布する方法である。これらの導
電性繊維は確かに初期の導電性能は良好であるが、着用
時の摩耗や洗濯等により表面の導電剤層がはがれて導電
性が箸しく低下するばかりか、耐薬品性も不良で防塵衣
等での発塵源となり、更には導電性物質による着色も避
けられない。

以上の欠点を解決する方法として、近時、無色又は淡色
の導電性金属化合物を用いた導電性繊維を１７６方法が
提案されている。

（Ｃ）解決すべき問題点 しかしながら、これらの提案に基いて製造された導電性
繊維は数１００回の屈曲摩耗により導電性が失われ、着
用短時間でその期待される効果である訓電性を失う結果
、前述の衣服のまつわりつきゃ埃の付着を引き起こす。

（ｄ）問題解決の手段 本発明者等は、かかる欠点のない導電性繊維を提供せん
として鋭意研究を重ねた結果導電性の芯鞘型複合繊維の
芯部には低温流動性高結晶性重合体のマトリックス中に
導電性金属酸化物が存在するが、これが単に均一分散さ
れているだけでは導電性は認められない。紡糸・延伸・
熱処理等の過程で受ける熱により、低温流動性重合体は
高結晶化配向現象を引き起こし、そのために導電性金属
酸化物が低温流動性重合体の系外にはじきとばされて相
分離を生じる結果、金ｆｉ！化物が凝集・再配列して連
鎖構造形成により初めて導電機能が発現する。しかしな
がら、この様にして１７だ繊維は屈曲摩耗させると電気
抵抗値が高くなり、導電性不良となる。本発明者等は、
この現象を種々解析し、芯部の高結晶化した低温流動性
重合体層と鞘部の重合体層の界面接着性が低いことに起
因していることを児いだした。即ち、界面接着性が悪い
と、屈曲摩耗時に容易に芯部と鞘部の剥離を引き起こし
、芯部に存在する金属酸化物の連鎖構造破壊が発生する
ことを知った。この芯部と鞘部の界面接着性を向上さけ
る技術について鋭意検討を重ねた結果、金属酸化物と低
温流動性高結晶重合体の混合系に有１１を配合すること
により屈曲耐久性を改良することに成功した。即ち、有
機酸を芯部に配合しておくことにより、低温流動性重合
体が高結晶配向化を起こす際に、導電性金属化合物ばか
りでなく、有機酸をも相分離させ、芯部の系外に出た有
機酸は鞘部の内面層に拡散・浸透するというブリードア
ウト現象が生じる。その結果、芯部層と鞘部内面層の界
面接着性が飛躍的に向上し、屈曲摩耗俊の導電性ｔａ紺
の電気抵抗値が１０９Ω／Ｃｍ未渦に維持され、まつわ
りつきゃ、埃付着のない布帛が得られることを解明し、
本発明に到達したものでおる。

即ち、本発明は繊維形成性重合体よりなる鞘部と、導電
性金属酸化物微粉末を分散させた低温流動性高結晶性重
合体よりなる芯部とから構成された複合繊維であって、
該鞘部の芯部に接する内面層に有機酸を存在させてなる
導電性繊維に係るものである。　かかる本発明の導電性
繊維は、低温流動性高結晶性重合体と微粉末状の導電性
金属酸化物とからなる導電性組成物中に予め有ＵＪ［２
を配合し、この導電性組成物か芯部を、繊維形成性重合
体が鞘部を構成するように溶融紡糸して複合繊維となし
、必要に応じて延伸、熱処理することによって製造され
る。このように芯部となる成分に有機酸を配合しておく
ことにより、前述した如く紡糸、延伸、熱処理等の過程
で受ける熱、史には布帛にした後に行う、例えば精練、
染色等の過程で受ける熱により、右＠酸は第１図に示す
ように、芯部に接する鞘部の内面層に移行し、存在する
ようになる。この鞘部内面層の有機酸の存在は、繊維断
面を　２０００倍程度に拡大した電顕写真で容易に識別
することができる。

本発明の導電性繊維の鞘部を構成する重合体は熱可塑性
でしかも繊維形成能を有する重合体であればよい。例え
ばポリエチレンテレフタレー１〜。

ナイロン−６、ナイロン−６，６，ポリプロピレン等が
めげられる。

低温流動性高結晶性重合体は、鞘部を構成するＩ！維影
形成性重合体流動温度より低い流動温度を有し、且つ高
結晶性の熱可塑性重合体であればよく、具体的にはポリ
エチレン、ポリプロピレン。

ポリスチレン、ポリブタジェン、ポリイソプレン。

ティトン−６，ナイロン−６，６，ポリエチレンテレフ
タレート、ポリエチレンテレフタレート等を主たる対象
とするが、これ等の一部を共重合成分で置き換えたもの
でもよく、また低温流動性で且つ高結晶性であれば目的
に応じ上記以外のを使用してもよく、更に必要に応じて
それ等の２種以上を混合したものであっても良い。

本発明でいう導電性金属酸化物としては、特に酸化第二
錫及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１ｑ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。これ等は通常微粉末として取り扱われる
。

芯部の低温流動性高結晶性重合体に予め配合する有機酸
としては、炭素１４以上の有機カルボン酸又は有機スル
ホン酸が好ましく、特に炭素数２４までのものが好まし
い。カルボキシル基、スルホン酸基に結合する有機残基
としてはアルキル基、アルキレン基、アリール基、アル
キルアリール塁、アラルキル基を右するものが好ましく
、またこれ等の基がカルボキシル 外の基であれば、任意の置換基を有していても差しつか
えない。

かかる有機カルボン酸の具体例としてはｎ−力プロン酸
，ｎ−へブタン酸，安息香酸，ｎ−カプリル酸，フェニ
ル酢酸，トルイル酸，ｎ−ノナン酸，ステアリン酸等が
あげられる。また、社殿スルホン酸の具体例としてはｎ
−ペンタンスルホン酸，ペンピンスルホン酸，ドデシル
ベンゼンスルホン酸等があげられる。これ等有機カルボ
ン酸。

有機スルホン酸は甲独で用いても良く、また適宜組合せ
て使用してもよい。

一ヒ記看機酸を低温流動性重合体に配合するには０ｖ笈
酸である有機カルボン酸や有機スルホン酸の熱的特性を
考慮して （１）低温流動性重合体と導電性金属酸化物と有機酸と
を直接溶融混合する方法、 （２）導電性金属酸化物を予め有機酸で処理した後、低
温流動性重合体と溶融混合する方法のいずれかを適宜選
択するのが良い。

例えば、ｎ−へブタン酸の如き沸点の低い有機酸を比較
的高融点の低温流動性重合体へ導電性金属酸化物ととも
に直接溶融混合して導電性組成物を冑ようとすることは
好ましくない。かかる場合は、予め導電性金属酸化物を
ｎ−へブタン酸で処理した後低温流動性重合体と溶融混
合する方法が好ましい。

これに対し、同じｎ−へブタン酸を有機酸とする場合で
も、用いる低温流動性重合体がポリエチレンの如く比較
的低融点の場合には、導電性金属酸化物とｎ−へブタン
酸とを直接ポリエチレンに溶融混合しても何んら差しつ
かえない。

予め導電性金属酸化物を右は酸で処理する方法としでは
、有機酸を有機溶媒に溶解させてｊｑられる溶液に、所
望の導電性金属酸化物粉体を吸入分散させ、数時間攪拌
した後＠機溶媒と粉体とを濾別するという極めて簡単な
方法が用いられる。

導電性金属酸化物を有機酸で予め処理するに当たり、前
述の如く有機酸の有機溶媒溶液に導電性金属酸化物を投
入分散させ、常温で数時間攪拌するだけでもよいが、よ
り短時間で処理するためには加熱攪拌することが効果的
である。ここで用いる有機溶媒は、有機酸である有機カ
ルボン酸及び／又は有機スルホン酸化合物を溶解するも
のでおれば特に限定されない。また、この処理に当たり
、有機酸を多量使用したときは、濾別後過剰の有機酸を
洗浄除去すればよい。有職酸の使用量は必要且つ十分な
最少量にとどめることが好ましく、通常導電性金属酸化
物粉体１００重量部に対して０．１〜３重量部の範囲が
好ましい。有機酸の圏が０．１重量部以下の場合には、
導電層でおる芯部と鞘部の界面接着性が充分に改善され
ず、充分な耐屈曲性の改善効果が得られない。また、３
型苗部を越えた場合には、処理後有機溶媒に分散液から
濾別するのが困難となったり、濾別後過剰の有機酸を洗
浄除去する必要が生じて好ましくない。また、有機酸と
導電性金属酸化物とを直接低温流動性重合体と溶融混合
する場合、有機酸を過剰に加えることは、低温流動性重
合体の物性を損なうため好ましくない。

（ｆ）発明の効果 本発明の導電性繊維は、耐屈曲摩耗性が格段に改善され
ており、糸条や布帛等いずれの形態にも極めて有効に適
用される。また、本発明の白色導電性繊維は、洗濯、ク
リニング、スチーミング等の後処理をしても、電気抵抗
値の変化が認められなかった。

（ｇ）実施例 以下実施例により本発明を具体的に説明する。

測定法 （１）屈曲摩耗試験法： ポリエステル１００％平織物に導電性域１ｆｆ１３フィ
ラメントを０．５ｃｍ間隔で縫い付け、ユニバーリル型
摩耗試験機にレットし、引張荷重２２０（］。

押え荷重なしてＯ〜１，２００回屈曲と摩耗を繰り返し
た（　２０’Ｃｘ　５０％ＲＨ）。

（２）電気抵抗値（Ｒｓ）測定法 絶縁ポリエチレンテレフタレートフィルム上で精密に２
．０ｃｍに両端を断面方向にカットした導電性繊維の断
面にＡｇドウタイト（導電性樹脂塗料、藤倉工業製）を
付着させ、２０’Ｃｘ　３０％Ｒ１−１下で、１ＫＶの
直流電圧を印加して電気抵抗値を測定した（単位はΩ／
ｃｍ）。

実施例１ 酸化チタン微粒子の表面に少量の三酸化アンチモンを含
む導電性酸化第二錫をコーティングした平均粒径０．２
μ、非抵抗１０Ω・ｃｍの導電性粉体１ｋｇとステアリ
ン酸２０（］にトルエン３．ｌ！を加えて激しく攪拌し
ながら５時間加熱還流させた。この混合液を１夜静置し
た後デカンデージョンにより大部分のトルエンを除き、
粉体を濾別し、トルエンで充分洗浄し、乾燥した。

こうして得た粉体２５０重里部、流動パラフィン２０ｆ
ｆＲ足部及びメルトインデックス７５（ＪＩＳＫ６７６
０−１９７１）のポリエチレン８０重量部をニーダ−に
仕込み、１７５℃に加熱して５時間混合した。

１７られた導電性組成物の比抵抗は１　Ｘ　１０２Ω・
ｃｍであった。溶融紡糸により、この導電性組成物を芯
とし、ポリエチレンテレフタレートを鞘とする芯鞘型複
合繊維（芯鞘比＝１／６）を作り、４倍延伸して１００
デニール、単糸数１２の導電性マルチフィラメントを（
ｑた。

この導電性複合繊維の屈曲摩耗回数と電気抵抗値の関係
を調べた結果を第１表に示した。また、走査型電顕によ
り２０００侶に拡大した断面写真を第１図に示した。写
真より鞘部内面層に有機酸であるステアリン酸がブリー
ドアウトして第三の層を形成しているのが認められる。

この第三の層により鞘部と芯部の界面接着性が良好にな
り、導電性の屈曲摩耗耐久性が向上したものと考えられ
る。

比較例 実施例１で使用したステアリン酸の代わりにステアリン
酸亜鉛を用いる以外は実施例１と同様にしてポリエチレ
ンテレフタレートを鞘とする導電性複合繊維を得た。

この繊維について、実施例１と同じ方法により、屈曲試
験を行い屈曲回数と電気抵抗値の関係を調べた結果、第
１表の結果を得た。走査型電顕断面写真では第１図の如
きブリードアウト現象による第三の層は認められず、芯
部と鞘部の界面接着↑４が不良で剥離を生じており、そ
の結果電気抵抗値の屈曲摩耗耐久性が不良で、実用レベ
ルの導電性にはとても及ばない。

第１表 実施例２ 少量の三酸化アンチモンを含む酸化第二錫からなる導電
性金属粉体２５０重量部とメルトフローインデックス１
．０　　（ＡＳＴ）１０１２３８−６５１）のポリプロ
ピレン５０重量部をニーダ−に仕込み２００℃で３０分
間溶溶融金した後、ドデシルベンゼンスルホン酸２重量
部、流動パラフィン５０重量部、イルガノックス１０１
００．５重量部を加え更に４時間混練した。

こうして１７た導電性組成物の比抵抗は６．０Ｘ１０２
Ω・ｃｍであった。溶融紡糸により、この導電性組成物
を芯とし、ポリエチレンテレフタレートを鞘とする芯鞘
型複合繊維（芯鞘比＝１１５）を作り、４倍に延伸して
１００デニール単系数１２の導電性マルチフィラメント
を（ｑだ。

この導電性複合繊維を１６０″Ｃｘ１分の乾熱処理し、
屈曲摩耗回数と電気抵抗値の関係を調べた結果を第２表
に示した。

第２表

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の導電性繊維の断面の走査型電顕による
２０００倍の拡大写真である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、繊維形成性重合体よりなる鞘部と、導電性金属酸化
   物微粉末を分散させた低温流動性高結晶性重合体よりな
   る芯部とから構成された複合繊維であつて、該鞘部の芯
   部に接する内面層に有機酸を存在させてなる導電性繊維
   。 ２、有機酸が炭素数４以上の有機カルボン酸及び有機ス
   ルホン酸より選ばれた少なくとも１種の有機酸である特
   許請求の範囲第１項記載の導電性繊維。