JPS6320921B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は導電性繊維、特に導電性物質として沃
化第１銅微粉末を含有する新規な導電性複合繊維
及びその製造法に関する。

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
電気が発生し易く、かかる合成繊維よりなる布帛
は使用に際して数拾KVにも達する高電位の帯電
が認められ、塵埃の付着、放電に伴う各種の障害
が発生する。

かかる問題を解決するため、繊維製品に導電性
繊維を混合することが知られており、導電性繊維
として金属繊維、金属メツキを施した繊維、導電
性物質を配合したポリマードーブを塗布した繊
維、カーボンブラツクを配合した繊維等が提案さ
れている。

しかしながら、これら従来の導電性繊維は、い
ずれも重大な欠点を有し、満足できるものではな
かつた。例えば金属繊維は、屈曲回復性がないた
め、使用時又は加工時の屈曲により導電性能が低
下すること、他繊維との混合、交編、交織が容易
でないこと、更には金属特有の色調を有すること
等、多くの欠点を有している。金属メツキを施し
た繊維は、繊維表面に均一で且つ連続したメツキ
層を形成する必要があるため、繊維表面には平滑
性が要求され、適用できる繊維の種類が大きく制
限されること、メツキ処理は精確に施さなければ
ならず、製造コストが極めて高くなること、使用
時又は加工時にメツキ層が剥離し易く耐久性が低
いこと、更には金属特有の色調を呈すること等、
多くの欠点を有している。導電性物質を配合した
ポリマードープを塗布した繊維も、製造コストや
剥離等について上述の金属メツキ繊維と同様の欠
点がある。更にカーボンブラツク含有繊維はカー
ボンブラツクの黒色に着色しており、合成繊維と
混合すると外観が著しく損なわれるため、その使
用分野が制限されるという致命的欠点を有する。

本発明者は、上記欠点のない導電性繊維を提供
せんとして鋭意検討した結果、導電性物質として
沃化第１銅を使用することに着目し、繊維形成性
熱可塑性樹脂よりなる(A)成分と沃化第１銅と熱可
塑性樹脂との混合物よりなる(B)成分とを使用した
複合繊維を製造せんと試みたところ、未延伸糸で
は十分な導電性を示すが糸強力をあげるために延
伸すると、導電性能が低下し、延伸倍率をあげる
に従つて導電性能の低下が著しくなる。このため
充分な倍率の延伸ができず、糸強力と導電性共に
優れた導電性複合繊維を得ることはできなかつ
た。

そこで(B)成分中の沃化第１銅を配合する熱可塑
性重合体について、その延伸による導電性変化、
熱処理による導電性能の変化について検討を重ね
た結果、この重合体としてそのDSCカーブにお
いては結晶化及び融解に基ずくピークが認められ
ず且つ熱処理することにより、その昇温DSCカ
ーブに融解に基づくピークが発現する熱可塑性重
合体を選択すれば、得られる導電性組成物(B)成分
及び原糸の電気抵抗値は、普通の結晶性ポリマー
を使つた場合に比べて高目になるにもかかわら
ず、延伸後(B)成分中の重合体の融点以下の温度で
熱処理することにより複合繊維中において該重合
体をその昇温DSCカーブに融解に基ずくピーク
を発現する程度まで結晶化させることによつて、
繊維の導電性能が飛躍的に向上し、目的とする糸
強力、導電性共に優れた導電性複合繊維が得られ
ることを見い出し、本発明を完成させた。

即ち、本発明は繊維形成性熱可塑性重合体より
なる(A)成分及び沃化第１銅と熱可塑性重合体との
混合物よりなる(B)成分とから形成されてなる複合
繊維であつて、(B)成分中の熱可塑性重合体はその
DSCカーブにおいては結晶化及び融解に基づく
ピークが認められず、熱処理することによりその
昇温DSCカーブに融解に基ずくピークが発現す
る熱可塑性重合体であつて且つ該重合体が複合繊
維中においてはその昇温DSCカーブに融解に基
づくピークが発現されている導電性複合繊維に係
るものである。

本発明の導電性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
タレートの如きポリエステル、ナイロン６やナイ
ロン6.6の如きポリアミド、ポリエチレンやポリ
プロピレンの如きポリオレフイン等又はこれらを
主成分とする共重合体若しくは混合重合体等をあ
げることができる。また、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、染色性向上剤等
を含有させてもよい。

また本発明の導電性繊維の導電部を構成する(B)
成分は、沃化第１銅微粉末と熱可塑性重合体とか
らなる。この(B)成分を構成する重合体は、溶融急
冷後の昇温DSC測定及び溶融後の降温DSC測定
においては結晶化及び融解に基ずくピークが認め
られないが、ポリマーに熱処理を施した後の昇温
DSC測定には融解に基ずくピークが発現される
ような低結晶性の熱可塑性重合体であり、紡糸温
度において分解等を生じない熱安定性を有し、且
つ溶融押出し可能なものであればそれ自体は繊維
形成能を有していても有していなくてもよい。(B)
成分中の重合体が、DSC測定において結晶化及
び融解に基ずくピークが認められるような結晶性
ポリマー又はピークは認められないが、熱処理し
てもその昇温DSCカーブに融解に基ずくピーク
が発現しないような非晶性ポリマーである場合
は、後述する延伸後の熱処理を行なつても充分な
導電性能を得ることはできない。かかる(B)成分中
の重合体は、具体例には酸成分が芳香族ジカルボ
ン酸であるポリエステルに、該芳香族ジカルボン
酸の立体異性体を共重合させることにより結晶性
を乱させた共重合ポリエステルであり、特にイソ
フタル酸又はフタル酸を共重合させたポリエチレ
ンテレフタレートが好ましいものとして挙げるこ
とができる。

上記(B)成分中の重合体と沃化第１銅とを混合す
るには、良好に分散できる方法であれば任意に採
用される。沃化第１銅の混合量は要求される導電
性能によつて異なり、一概に特定し難いが、複合
繊維に充分な導電性能を付与するためには、50重
量％以上にするのが好ましい。一方、沃化第１銅
の混合量をあまりに多くすると、(B)成分の調整及
び紡糸が困難になるので、80重量％以下にするの
が好ましい。また(B)成分中にも必要に応じて任意
の添加剤、例えば艶消剤、着色剤、酸化安定剤等
を含有させることができる。

上記(A)成分と(B)成分とによつて構成される複合
繊維の形状は(B)成分が繊維軸方向に沿つて連続し
さえすれば、どのようなものでもよい。しかし(B)
成分が完全に(A)成分によつて包まれた芯−鞘型
は、(B)成分の一部が繊維表面上に露出した形状に
比べて若干制電性能が劣るため、カーペツト用途
では問題ないが、より厳しい性能を必要とする衣
料用途には、(B)成分の少なくとも一部が繊維表面
上に露出した形状が好ましい。また(A)成分、(B)成
分に使用される重合体の組み合わせは、完全芯−
鞘型の場合は任意でよいが、一部表面露出型の場
合は剥離を防止する意味から同系統の重合体を用
いるのが好ましい。

また繊維横断面における(A)成分と(B)成分の割合
は、極めて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に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)成分の占める面積は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
方向に沿つて連続しさえすればよく、特に設ける
必要はないが、通常繊維横断面において面積で１
％以上、特に３％以上にするのが好ましい。

かかる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、２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
じて任意に適用することができる。

本発明にあつ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
条件については任意の方法が適宜採用される。

本発明の導電性複合繊維は、通常に紡糸・延伸
した状態では充分な導電性能を有しないが、(B)成
分中の重合体の融点以下の温度で熱処理を行な
い、複合繊維中における該重合体を、その昇温
DSCカーブに融解に基ずくピークが発現する程
度にまで結晶化させることにより必要導電性能を
有するようになる。この熱処理の最適温度は(B)成
分中の重合体の結晶化速度が最も大きくなる温度
であり、使用する重合体により適宜選択すればよ
い。延伸後に行なうかかる熱処理には任意の手段
が採用される。また充分な導電性能を発現させる
には少なくとも10分の処理時間が必要であるが、
60分以上続けてもその効果は飽和するので60分程
度までが適当である。

本発明の導電性繊維は導電性物質として白度の
高い沃化第１銅粉体を使用し、且つ通常の合成繊
維を形成する(A)成分部分を保有しているため、極
めて良好な色調及び充分な強度を有し、常法によ
つて任意の色に染色可能であり、その導電性能も
加工時や使用時に低下することがない等、従来の
導電性繊維の有する欠点を全て解消し得たもので
あつて、導電性能が要求される何れの分野におい
ても適用可能である。

以下に実施例をあげて本発明の導電性繊維を更
に詳述する。実施例における導電性組成物及び導
電性繊維の体積抵抗値測定条件は20℃、30％
RH、1KV直流電圧である。また導電性微粉末の
体積抵抗値測定条件は20℃、30％RH、3V直流電
圧、400Kg／cm²圧力下である。

重合体のDSCカーブの測定はデユポン900型示
差熱分析温度を用いて行なつた。熱処理しないポ
リマーについては、昇温カーブはポリマーを溶融
急冷後20℃／mmの昇温速度で、また降温カーブは
ポリマーを溶融後室温放令で測定し、熱処理後の
ポリマーについてはそのまま20℃／minの昇温速
度で測定した。

実施例 １ ジメチルテレフタレート68重量部、ジメチルイ
ソフタレート29重量部、エチレングリコール64重
量部及び酢酸カルシウム１水塩0.06重量部を仕込
み、窒素雰囲気中徐々に加熱し、160℃附近から
エステル交換の結果生成したメタノールは精留塔
を経て系外に除去した。約３時間加熱しメタノー
ル留出が終了した後、これに三酸化アンチモン
0.039重量部、亜リン酸0.033重量部及びシリコン
オイル0.2重量部を添加し、280℃まで昇温せし
め、30分間撹拌の後、徐々に系を減圧に移行し、
0.5mmHg以下の高真空で１時間重縮合反応させ
て、イソフタル酸30モル％共重合ポリエチレンテ
レフタレートを得た。このポリマーはそのままで
はDSCカーブに結晶化及び融解に基ずくピーク
は認められないが、140℃で30分間熱処理すると
昇温DSCカーブで181℃に融解に基ずくピークが
発現する。

上記イソフタル酸30モル％共重合ポリエチレン
テレフタレート100重量部と沃化第１銅微粉末
（体積抵抗値５×10Ω・cm）250重量部とを常圧窒
素気流下280℃で30分間溶融混合して体積抵抗値
6.2×10³Ω・cmの導電性組成物を得た。

上記導電性組成物を(B)成分とし、固有粘度0.65
dl／ｇのポリエチレンテレフタレートを(A)成分と
して、サイド・バイ・サイド型紡糸孔（0.3mmφ）
を12孔有する紡糸口金を使用し、紡糸温度280℃、
紡糸速度400ｍ／分で450デニール、繊維横断面に
おける(A)成分と(B)成分の面積比が７：１で表面の
約15％が(B)成分である未延伸複合繊維を得た。こ
の未延伸複合繊維の電気抵抗値は2.4×10⁸Ω／cm
であつた。次いで延伸温度100℃で4.0倍に延伸し
た。得られた延伸繊維の電気抵抗値は10¹²Ω／cm
以上であつた。この繊維を140℃で30分間熱処理
したところ強力323ｇ、伸度26％、電気抵抗値1.3
×10⁸Ω／cmの導電性複合繊維が得られた。

比較例 １ 実施例１と全く同様にして４倍延伸複合繊維を
製造し、この繊維を200℃で30分間熱処理した。
得られた繊維の電気抵抗値は3.5×10¹¹Ω／cmで
あり導電性繊維としては不合格であつた。

比較例 ２ 固有粘度0.365dl／ｇのポリエチレンテレフタ
レート（昇温DSCカーブで177℃に結晶化、262
℃に融解に基ずくピーク、降温DSCカーブで210
℃に結晶化に基ずくピークが存在する）100重量
部と沃化第１銅微粉末（体積抵抗値５×10Ω・
cm）250重量部とを常圧窒素気流下280℃で30分間
溶融混合して体積抵抗値1.5×10²Ω・cmの導電性
組成物を得た。

上記導電性組成物を(B)成分とする以外は全て実
施例１と同様にして未延伸複合繊維を得た。この
未延伸複合繊維の電気抵抗値は8.9×10⁷Ω／cmで
あつた。次いで延伸温度100℃で4.0倍延伸した。
得られた延伸繊維の電気抵抗値は10¹²Ω／cm以上
であつた。この繊維を100℃、140℃、180℃、200
℃の種々の温度で熱処理を行なつたが、導電性の
向上は認められなかつた。

比較例 ３ ポリスチレン（出光石油化学K.K製FH−10、
DSCカーブに結晶化及び融解に基ずくピークは
認められず、又熱処理を行なつても、昇温DSC
カーブに融解に基ずくピークを発現させることは
できない。）100重量部と沃化第１銅微粉末（体積
抵抗値５×10Ω・cm）250重量部とを常圧窒素気
流下250℃で30分間溶融混合して体積抵抗値1.3×
10⁶Ω・cmの導電性組成物を得た。

上記導電性組成物を(B)成分とし、ポリプロピレ
ン（宇部興産K.K製Ｓ−115M）を(A)成分とする
以外は全て実施例１と同様にして未延伸複合繊維
を得た。この未延伸複合繊維の電気抵抗値は1.5
×10⁹Ω／cmであつた。次いで延伸温度120℃で
4.0倍に延伸した。得られた延伸繊維の電気抵抗
値は10¹²Ω／cm以上であつた。

この繊維を常温以上、140℃以下の種々の温度
で熱処理を行なつたが、導電性の向上は認められ
なかつた。

実施例 ２ ジメチルテレフタレート68重量部、ジメチルフ
タレート29重量部、エチレングリコール64重量部
及び酢酸カルシユウム１水塩0.6重量部を仕込み、
窒素雰囲気中徐々に加熱し、160℃付近からエス
テル交換の結果生成したメタノールは精留塔を経
て系外に除去した。約３時間加熱してメタノール
の留出が終了した後、これに三酸化アンチモン
0.036重量部、亜リン酸0.033重量部及びシリコン
オイル0.2重量部を添加し、280℃まで昇温せし
め、30分間後、徐々に系を減圧に移行し、0.5mm
Hg以下の高真空で１時間重縮合反応させてフタ
ル酸30モル％共重合ポリエチレンテレフタレート
を得た。このポリマーはそのままではDSCカー
ブに結晶化及び融解に基づくピークは認められな
いが、130℃で約１時間熱処理すると昇温DSCカ
ーブで178℃に融解に基づくピークが発現する。

上記フタル酸30モル％共重合ポリエチレンテレ
フタレート100重量部と沃化第１銅微粉末（体積
抵抗値５×10Ω・cm）250重量部とを常圧窒素気
流下280℃で30分間溶融混合して体積抵抗値2.5×
10⁴Ω・cmの導電性組成物を得た。

上記導電性組成物を(B)成分として使用する以外
は実施例１と同様にして紡糸、延伸して得た複合
繊維の電気抵抗値は10¹²Ω・cm以上であつた。こ
の繊維を130℃で１時間熱処理したところ強力325
ｇ、伸度28％、電気抵抗値3.1×10⁸Ω・cmの導電
性複合繊維が得られた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 繊維形成性熱可塑性重合体よりなる(A)成分及
   び沃化第１銅と熱可塑性重合体との混合物よりな
   る(B)成分とから形成されてなる複合繊維であつ
   て、(B)成分中の熱可塑性重合体はそのDSCカー
   ブにおいては結晶化及び融解に基づくピークが認
   められず、熱処理することによりその昇温DSC
   カーブに融解に基づくピークが発現する芳香族共
   重合ポリエステルであつて且つ該共重合ポリエス
   テルが複合繊維中においてはその昇温DSCカー
   ブに融解に基づくピークが発現されている導電性
   複合繊維。 ２ 導電性複合繊維の横断面における(B)成分の占
   める面積割合が１〜50％である特許請求の範囲第
   １項記載の導電性複合繊維。 ３ (B)成分中の沃化第１銅の配合量が50〜80重量
   ％である特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
   導電性複合繊維。 ４ 繊維形成性熱可塑性重合体よりなる(A)成分、
   及び沃化第１銅とそれ自体のDSCカーブにおい
   ては結晶化及び融解に基づくピークが認められず
   且つ熱処理することによりそのDSCカーブに融
   解に基づくピークが発現する熱可塑性の芳香族共
   重合ポリエステルとの混合物よりなる(B)成分を予
   め混合することなく溶融して複合紡糸し、次いで
   延伸した後(B)成分中の熱可塑性重合体の融点以下
   の温度で少なくとも10分熱処理することを特徴と
   する導電性複合繊維の製造法。