(57)【要約】【課題】導電性繊維を用いた布帛において、通電部が外面に露出しないようにする。【解決手段】芯鞘複合繊維であって、芯部が導電性を有する第１の樹脂組成物にて構成され、鞘部が、導電性を有しないとともに芯部の樹脂組成物よりも低融点の第２の樹脂組成物にて構成されている。芯鞘複合繊維によって布帛が形成されている。この布帛は、芯鞘複合繊維同士の交点において、芯部の第１の樹脂組成物は溶融しておらず、鞘部の第２の樹脂組成物同士が熱融着しており、かつ芯部の第１の樹脂組成物同士が接近して導通している。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯部が導電性を有する第１の樹脂組成物にて構成され、鞘部が、導電性を有しないとともに芯部の樹脂組成物よりも低融点の第２の樹脂組成物にて構成された、芯鞘複合繊維によって布帛が形成されており、この布帛は、前記芯鞘複合繊維同士の交点において、芯部の第１の樹脂組成物は溶融しておらず、鞘部の第２の樹脂組成物同士が熱融着しており、かつ芯部の第１の樹脂組成物同士が接近して導通していることを特徴とする導電性布帛。
【請求項２】
芯部が芯鞘複合繊維の外面に露出していないことを特徴とする請求項１記載の導電性布帛。
【請求項３】
第１の樹脂組成物は、溶融紡糸が可能な樹脂に導電性粒子が含有されたものであることを特徴とする請求項１または２記載の導電性布帛。
【請求項４】
第１の樹脂組成物の融点と第２の樹脂組成物の融点との融点差が５０℃以上であることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項記載の導電性布帛。
【請求項５】
芯部が導電性を有する第１の樹脂組成物にて構成され、鞘部が、導電性を有しないとともに芯部の樹脂組成物よりも低融点の第２の樹脂組成物にて構成された、芯鞘複合繊維であることを特徴とする導電性繊維。
【請求項６】
第１の樹脂組成物は、溶融紡糸が可能な樹脂に導電性粒子が含有されたものであることを特徴とする請求項５記載の導電性繊維。
【請求項７】
第１の樹脂組成物における導電性粒子の含有量が３０質量％以下であり、かつ電気抵抗値が１０９Ω／ｃｍ以下であることを特徴とする請求項６記載の導電性繊維。
【請求項８】
第１の樹脂組成物の融点と第２の樹脂組成物の融点との融点差が５０℃以上であることを特徴とする請求項５から７までのいずれか１項記載の導電性繊維。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は導電性布帛およびこの導電性布帛に用いられる導電性繊維に関する。なお、本明細書において、「布帛」の語は、織物、編物、不織布、その他のシート状体のすべてを含む広い概念を表すものとする。
【背景技術】
【０００２】
導電性布帛の例として、特許文献１には、導電性繊維と熱可塑性合成繊維とが混繊された繊維集合体にて構成された導電性不織布が記載されている。この導電性不織布は、熱可塑性合成繊維の融着固化を伴う部分的圧縮によるエンボスパターンを備えることにより、圧縮部位を導電部として構成している。エンボスパターンによって、表面抵抗率の均一化、繊維飛散防止、摩擦帯電圧の低減などが図られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１１３１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の不織布では、導電性繊維と熱可塑性合成繊維とが混繊された繊維集合体にて構成されているために、導電性繊維すなわち通電部が外面に露出することになる。このため、用途によっては漏電や感電の危険性がある。
【０００５】
そこで本発明は、このような問題点を解決して、導電性繊維を用いた布帛において、通電部が外面に露出しないようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するための本発明は、次の（１）〜（８）を要旨とするものである。
【０００７】
（１）芯部が導電性を有する第１の樹脂組成物にて構成され、鞘部が、導電性を有しないとともに芯部の樹脂組成物よりも低融点の第２の樹脂組成物にて構成された、芯鞘複合繊維によって布帛が形成されており、この布帛は、前記芯鞘複合繊維同士の交点において、芯部の第１の樹脂組成物は溶融しておらず、鞘部の第２の樹脂組成物同士が熱融着しており、かつ芯部の第１の樹脂組成物同士が接近して導通していることを特徴とする導電性布帛。
【０００８】
（２）芯部が芯鞘複合繊維の外面に露出していないことを特徴とする（１）の導電性布帛。
【０００９】
（３）第１の樹脂組成物は、溶融紡糸が可能な樹脂に導電性粒子が含有されたものであることを特徴とする（１）または（２）の導電性布帛。
【００１０】
（４）第１の樹脂組成物の融点と第２の樹脂組成物の融点との融点差が５０℃以上であることを特徴とする（１）から（３）までのいずれかの導電性布帛。
【００１１】
（５）芯部が導電性を有する第１の樹脂組成物にて構成され、鞘部が、導電性を有しないとともに芯部の樹脂組成物よりも低融点の第２の樹脂組成物にて構成された、芯鞘複合繊維であることを特徴とする導電性繊維。
【００１２】
（６）第１の樹脂組成物は、溶融紡糸が可能な樹脂に導電性粒子が含有されたものであることを特徴とする（５）の導電性繊維。
【００１３】
（７）第１の樹脂組成物における導電性粒子の含有量が３０質量％以下であり、かつ電気抵抗値が１０９Ω／ｃｍ以下であることを特徴とする（６）の導電性繊維。
【００１４】
（８）第１の樹脂組成物の融点と第２の樹脂組成物の融点との融点差が５０℃以上であることを特徴とする（５）から（７）までのいずれかの導電性繊維。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、芯部の導電性を有する第１の樹脂組成物が導電性を有しない鞘部の第２の樹脂組成物にて囲まれており、また繊維同士の交点においては、芯部の第１の樹脂組成物は溶融しておらず、鞘部の第２の樹脂組成物同士が熱融着しており、かつ芯部の第１の樹脂組成物同士が接近して導通しているため、表面抵抗率の均一化、繊維飛散防止、摩擦帯電圧の低減などを図ったうえで、さらに芯部が繊維の外面に露出することがなく、したがって漏電や感電の危険性を排除した布帛とすることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の布帛を構成する繊維は、芯鞘複合繊維であって、芯部が導電性を有する第１の樹脂組成物にて構成され、鞘部が、導電性を有しないとともに芯部の樹脂組成物よりも低融点の第２の樹脂組成物にて構成されている。
【００１７】
第１の樹脂組成物としては、たとえば熱可塑性樹脂中に導電性粒子が練り込まれたものなどを挙げることができる。
【００１８】
この第１の樹脂組成物を構成する熱可塑性樹脂としては、後述の導電性を有する粒子を練り込むことが可能、かつ上記の導電性微粒子を含んだ状態で溶融紡糸が可能であれば、任意の樹脂を用いることができる。なかでも、紡糸時の操業性や物性の点から、ポリアミド樹脂やポリエステル樹脂が好ましい。ポリアミド樹脂の例としては、ナイロン６、ナイロン６１０、ナイロン１２、ナイロン１０１０、ナイロン１１、ポリメタキシリレンアジパミド、これらの共重合体やエラストマーなどが挙げられる。ポリエステル樹脂の例としては、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、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、これらの共重合体やエラストマーなどが挙げられる。
【００１９】
導電性を有する粒子は、上記の樹脂に練り込んでコンパウンド化が可能であるとともに、コンパウンド化の工程や紡糸工程において熱分解が起こらない粒子であれば、任意のものを用いることができる。このような導電性を有する粒子の例としては、カーボンやグラファイト等の炭素系材料、金属微粒子、金属酸化物等の半導体粒子、導電性高分子などが挙げられる。
【００２０】
炭素系材料の例としては、カーボンブラック、アセチレンブラック、ファーネスブラック、サーマルブラック、チャネルブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブ、グラファイトなどが挙げられる。金属微粒子の例としては、銀、銅、アルミニウムなどの微粒子が挙げられる。半導体粒子としては、酸化亜鉛、酸化スズなどの微粒子が挙げられる。これらの導電性を有する粒子は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、コスト面ではカーボンブラックを単独で用いることが好ましく、必要含有濃度を低くできる点ではカーボンナノチューブを単独で用いることが好ましい。
【００２１】
芯部の第１の樹脂組成物における導電性を有する粒子の含有濃度は、所要の導電性を発揮するために用いる粒子の種類によって適宜に変更することができる。なかでも３０質量％以下であることが好ましく、５〜２８質量％であることがより好ましい。粒子の含有濃度が３０質量％を超過すると、第１の樹脂組成物が限度を超えて増粘しやすく、その場合は樹脂中の粒子の分散性が悪化して凝集を起こしやすく、そのために製糸性が低下しやすくなる。反対に粒子の含有濃度が５質量％を下回ると、製糸性は良好になるが導電性が低下し、目的とする導電性能を発揮できにくくなる。
【００２２】
繊維における電気抵抗値は１０９Ω／ｃｍ以下であることが好ましい。
【００２３】
本発明においては、上述の含有濃度と電気抵抗値を満たす範囲で、必要に応じて粒子の含有濃度を適宜変更することが可能である。
【００２４】
鞘部の第２の樹脂組成物を構成する熱可塑性樹脂としては、第１の樹脂組成物を構成する樹脂よりも融点が低く電気絶縁性を有する樹脂が用いられる。そのような樹脂としては、第１の樹脂組成物を構成する樹脂と同種の樹脂であることが好ましい。しかし、異種の樹脂であっても差し支えない。
【００２５】
多数の芯鞘複合繊維を用いて、鞘部の第２の樹脂組成物を構成する樹脂の融点以上かつ芯部の第１の樹脂組成物を構成する樹脂の融点未満の温度で熱処理を行うことで、鞘部の樹脂のみが融解して、繊維同士を融着させることができる。それによって、本発明の布帛を得ることができる。この布帛は、芯鞘複合繊維同士の交点において、芯部の第１の樹脂組成物は溶融しておらず、鞘部の第２の樹脂組成物同士が上述の加熱により熱融着しており、加熱により鞘部の樹脂が溶融流動し、芯部の第１の樹脂組成物同士が接近して導通している状態となる。なお、加熱の際に、加圧も施してもよい。
【００２６】
本発明の導電性繊維は、導電性を有する第１の樹脂組成物が芯部に配されるとともに、導電性を有しない鞘部の第２の樹脂組成物がこれを囲んでいるため、導電性の芯部が繊維の外面に露出することがない。また本発明の導電性布帛も、上記の繊維にて構成されており、しかも繊維同士の交点においても、鞘部の第２の樹脂組成物同士が熱融着した状態で導電性の芯部を囲んでいるため、同様に導電性の芯部が布帛の表面に露出することがない。このため、漏電や感電の危険性を排除した繊維および布帛とすることができる。また布帛については、繊維同士の交点において、芯部の第１の樹脂組成物同士が接近して導通した状態で、繊維同士が互いに熱融着しているため、表面抵抗率の均一化、繊維飛散防止、摩擦帯電圧の低減などを図ることができる。
【００２７】
この状態を達成するために、多数の芯鞘複合繊維をシート状に敷き詰め、芯鞘複合繊維同士が交差した状態で、上記の温度で熱処理を行う。このとき、芯部の第１の樹脂組成物を構成する樹脂と鞘部の第２の樹脂組成物を構成する樹脂との融点差が５０℃以上であることが好ましい。この融点差が５０℃未満であると、鞘部の樹脂のみの融解とならず、芯部の樹脂も融解して繊維全体が融解し、それによって繊維物性が損なわれることになる可能性がある。
【００２８】
芯部の第１の樹脂組成物を構成する樹脂には、製糸性および導電性を損なわない範囲で、公知の添加剤を添加することができる。また鞘部の第２の樹脂組成物を構成する樹脂には、製糸性を損なわない範囲で、同様に公知の添加剤を添加することができる。
【００２９】
本発明の芯鞘型導電繊維は、物性、柔軟性、導電性の優れていることから、本発明の布帛の構成繊維として好ましく用いることができるし、他の用途に展開することもできる。またこのような繊維にて構成された本発明の布帛は、産業用資材、医療用資材等あらゆる分野に好適に使用することができる。たとえば、帯電防止材、静電気除去材、各種センサ、電子材料をはじめ、多用途に展開可能である。
【実施例】
【００３０】
以下の実施例、比較例における各特性値の測定は、次の通りに行った。
【００３１】
（１）繊維径［ｍｍ］
温湿度２０℃×６５％の雰囲気で２４時間調質した長さ１０ｃｍの試料を５本準備した。それぞれの試料の繊維径をマイクロメータにて測定し、その平均値を繊維径とした。
【００３２】
（２）抵抗値［Ω／ｃｍ］
温湿度２０℃×６５％の雰囲気で２４時間調質した長さ１０ｃｍの試料２本を結節部で繋いで、測定サンプルとした。この測定サンプルを５本準備し、それぞれ結節部を中心として試料長が１０ｃｍとなるように切断し、試料断面に接触するように一対の電極を取りつけた。そして、電極間に直流１００Ｖの電圧を印加した時の抵抗値をそれぞれ測定し、その平均値を抵抗値とした。
【００３３】
（実施例１）
融点が２３０℃のポリブチレンテレフタレート樹脂にカーボンナノチューブを６質量％含有させた、カーボンナノチューブ含有ポリブチレンテレフタレートコンパウンド樹脂を準備した。このコンパウンド樹脂を、紡糸温度２８０℃の溶融紡糸機を用いて溶融した。一方、融点が１６０℃の共重合ポリエチレンテレフタレート樹脂を、紡糸温度２８０℃の別の溶融紡糸機を用いて溶融した。両溶融物を別々の定量ポンプで定量した後、紡糸ヘッドに供給し、カーボンナノチューブ含有ポリブチレンテレフタレートを芯成分とするとともに、ポリエチレンテレフタレート樹脂を鞘成分として、両成分の複合比を体積比で１／１として、芯鞘複合型紡糸ノズルに導き、同ノズルから糸条を吐出した。
【００３４】
続いて、紡糸ノズルの下流側に設置した４０℃の冷却バスにて紡出糸条を冷却固化した。さらに引取りローラに導き、その下流側に設置した周速の異なるローラ群にて延伸を行って、芯鞘構造の複合モノフィラメントを得た。
【００３５】
得られたモノフィラメント２本を結節部でつなぎ、１８０℃×３分間の熱処理を行った。熱処理後、結節部を中心として１０ｃｍの長さとなるように切り取った。そして断面部に電極を接触させて電気抵抗値を測定した。その結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
（実施例２）
実施例１と比べて、鞘成分の樹脂を、融点が１３３℃の高密度ポリエチレンに変更した。
【００３８】
そして、それ以外は実施例１と同じとして、芯鞘構造の複合モノフィラメントを得た。さらに、実施例１と同様にして、熱処理と電気抵抗値の測定とを行った。その結果を表１に示す。
【００３９】
（実施例３）
ナイロン６樹脂に導電性カーボン粒子を２５質量％含有させた、融点が２３３℃の、導電性カーボン含有ナイロン６コンパウンド樹脂を準備した。このコンパウンド樹脂を、芯成分として、紡糸温度２８０℃の溶融紡糸機を用いて溶融した。
【００４０】
それ以外は実施例１と同じとして、芯鞘構造の複合モノフィラメントを得た。さらに、実施例１と同様にして、熱処理と電気抵抗値の測定とを行った。その結果を表１に示す。
【００４１】
（実施例４）
実施例３に比べて、鞘成分の樹脂を、融点が１３３℃の高密度ポリエチレンに変更した。
【００４２】
そして、それ以外は実施例３と同じとして、芯鞘構造の複合モノフィラメントを得た。さらに、実施例１と同様にして、熱処理と電気抵抗値の測定とを行った。その結果を表１に示す。
【００４３】
（比較例１−４）
実施例１−４と同じ条件によって、それぞれ芯鞘構造の複合モノフィラメントを得た。
【００４４】
得られたモノフィラメント２本を結節部でつなぎ、熱処理を行わずに、結節部を中心として１０ｃｍの長さとなるように切り取った。そして断面部に電極を接触させて電気抵抗値を測定した。その結果を表１に示す。熱処理を行わなかったため、各繊維の芯部同士が近接導通しにくく、したがって、比較例１、比較例３、は、それぞれ実施例１、実施例３と比べて電気抵抗値が著しく高かった。比較例２、４は、測定器の測定限界である上限値（１０×１０１４Ω／ｃｍ）を即座に振り切ってしまい、電気抵抗値が極めて高いものであった。