(57)【要約】【課題】  製糸および高次の工程通過性に優れ、かつ高い導電性を有する導電性複合繊維を提供する。【解決手段】  三重芯鞘構造からなる複合繊維において、芯を形成するポリエチレンテレフタレートの融点が２４０℃以下で、芯を被覆する鞘を形成するポリアミドが導電性カーボンブラックを含有し、さらに最外層を形成する鞘がポリ乳酸からなることを特徴とする導電性複合繊維。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
三重芯鞘構造からなる複合繊維において、芯を形成するポリエチレンテレフタレートの融点が２４０℃以下で、芯を被覆する鞘を形成するポリアミドが導電性カーボンブラックを含有し、さらに最外層を形成する鞘がポリ乳酸からなることを特徴とする導電性複合繊維。
【請求項２】
最外層を形成する鞘成分の複合比率が５〜２０重量％であることを特徴とする請求項１記載の導電性複合繊維。
【請求項３】
芯を形成するポリエチレンテレフタレートが、全酸性分に対してイソフタル酸を５〜３０モル％共重合していることを特徴とする請求項１または２に記載の導電性複合繊維。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は導電性複合繊維に関するものであり、詳しくは導電性能が高く、製糸工程や製織工程での工程通過性に優れた導電性複合繊維に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポリエステル系熱可塑性樹脂からなる合成繊維は広く衣料用のみならず、産業用分野にまで利用されている。しかしながら、これらの合成繊維は電気抵抗が著しく高く、静電気を帯びやすいという致命的な欠点を有し、衣類においては脱着時の不快感、裾のまとわりつき、汚れの付着等の問題があり、特に作業衣として用いる場合は可燃ガスへの引火の危険性や、精密機器類の破壊の問題がある。これら静電気による欠点を排除すべく、これまで種々の方法が提案されている。
【０００３】
従来から、導電性カーボンブラックを均一分散させたポリマー単体より導電性繊維を得る方法が提案されているが、この導電性繊維はカーボンブラックを多量に含有するために繊維の製造が難しく、且つ繊維物性が著しく低下するという問題があった。これらの問題を解決するため、芯鞘複合タイプ複合繊維の芯成分ポリマーに導電性カーボンブラックを含有させ、それを通常の繊維形成性ポリマーからなる鞘で包み込もうという提案がある（特許文献１）が、この場合、繊維性能を保つため芯部を非導電性の鞘が厚く包囲しているため、十分な導電性が得られない。
【０００４】
この問題を解決するため、カーボンブラックを含有した導電層成分が繊維表面の一部または全てに露出した導電性複合繊維が数々提案されている（特許文献２）が、これらの導電性繊維は繊維表面に導電層が露出しているため、製糸・製織工程における毛羽、糸道ガイド類との擦過による導電層成分の剥離、糸道ガイド類の摩耗等、種々の問題があった。
【０００５】
製糸および製織工程での通過性を向上させるため、導電性粒子が含まれる芯成分に対し、鞘の厚さが繊維直径の１／７以下とし、後工程で溶剤で鞘成分を溶解させることにより芯成分を表面に露出させる複合繊維の製造方法が提案されている（特許文献３）。この方法では確かに工程通過性は良好であるが、鞘成分を常に均一に溶出させることは困難であり、芯成分の表面露出状態を均一に制御できないため、導電性能にバラツキが生じるという問題があった。
【特許文献１】特開昭５５−１３３７号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】特開２００４−２２５２１４号公報（請求項１）
【特許文献３】特開昭６１−１７４４６９号公報（特許請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来技術では達成できなかった、製糸および製織工程での毛羽、糸道ガイド類の摩耗を改善し、かつ溶出処理後での導電性能バラツキのなく優れた導電性能を有した導電性複合繊維を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記本発明の目的は、以下によって達成することができる。すなわち、三重芯鞘構造からなる複合繊維において、芯を形成するポリエチレンテレフタレートの融点が２４０℃以下で、芯を被覆する鞘を形成するポリアミドが導電性カーボンブラックを含有し、さらに最外層を形成する鞘がポリ乳酸からなる導電性複合繊維である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により製糸工程や高次工程での工程通過性に優れ、かつ高い導電性を有する導電性複合繊維を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明における導電性複合繊維は、三重芯鞘構造の芯が、融点が２４０℃以下のポリエチレンテレフタレートからなることが必要である。本発明でいうポリエチレンテレフタレートとは、エチレンテレフタレートを主たる繰り返し単位とするものであるが、ここで主たるとは全繰り返し単位の６０モル％以上、好ましくは７０モル％以上であることを意味する。複合繊維の芯成分をポリエチレンテレフタレートとすることで、複合繊維に十分な機械的特性を持たせることが可能となり、かつ融点を２４０℃以下とすることで、鞘を形成するポリアミドおよび最外層を形成するポリ乳酸と、同一紡糸温度で安定的に製糸することが可能となる。芯を形成するポリエチレンテレフタレートは、融点が２４０℃以下であればよく、テレフタル酸成分およびエチレングリコール成分以外の第３成分を共重合させたポリエチレンテレフタレートが例示できる。ここで、第３成分としては、酸成分として、例えば、イソフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、アジピン酸、ダイマ酸およびセバシン酸などのジカルボン酸類が挙げられ、一方、グリコール成分として、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール、ポリエチレングリコールおよびポリプロピレングリコールなどを例示することができるが、融点降下の効率から特にイソフタル酸が好ましく、ポリエチレンテレフタレートの全酸性分に対してイソフタル酸が５〜３０モル％共重合していることが特に好ましい。また、艶消剤としての二酸化チタン、滑剤としてのシリカやアルミナの微粒子、抗酸化剤としてのヒンダードフェノール誘導体、および着色顔料などを必要に応じて添加したものであってもよい。
【００１０】
次に、本発明の導電性複合繊維は、芯を被覆する鞘はポリアミドで形成されていることが必要であり、さらに該ポリアミドが導電性カーボンブラックを含有していることが必要である。本発明の導電繊維は、製糸、製織・製編工程後にアルカリ成分で最外層のポリ乳酸を溶出除去し、導電性カーボンブラックを含む鞘を繊維表面に露出することで優れた導電性を発揮する。鞘を形成するポリマーをポリアミドとすることで、最外層のポリ乳酸をアルカリ成分で溶出処理しても、鞘のポリアミドはアルカリ成分で影響を受けないため、最外層を溶出した段階で溶出は終了し、カーボンブラックの脱落や、溶出バラツキによる溶出後の繊維断面の不均一化といった問題が発生することはない。従って、導電性能に優れ、なお且つ導電性能バラツキがない導電性複合繊維を得ることができる。本発明でいうポリアミドとは、ナイロン６やナイロン６６、ナイロン１０、ナイロン１２、およびそれらの共重合体等のポリアミド系熱可塑性樹脂を好ましく用いることができる。また、本発明でいうポリアミドには、導電性能を損なわない範囲内であれば耐熱剤や流動化剤等を添加してもよい。
【００１１】
また、本発明において、鞘を形成するポリアミドは導電性カーボンブラックを含有することが必要である。鞘に導電性カーボンブラックが含有されていることで、最外層の溶出処理後に鞘が表面に露出され、結果優れた導電性を発揮することが可能となる。導電性カーボンブラックは、本発明に用いる導電性カーボンブラックとしては、１０−３〜１０２Ωｃｍの固有体積抵抗を有するものが良く、具体的にはファーネスブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラックを好適に用いることができる。ポリアミド中の導電性カーボンブラックの含有量は、製糸性、導電性の点から１５〜５０重量％の範囲であることが好ましい。
【００１２】
さらに、本発明の導電性複合繊維の最外層を形成する鞘は、ポリ乳酸で形成されていることが必要である。最外層がポリ乳酸で被覆されることにより、カーボンブラックを含有した鞘成分が直接表面に露出している場合と比較して、製糸時には紡糸口金汚れを大幅に抑制することが可能であり、また高次加工時にはホットプレートや糸道ガイド、筬の摩耗を大幅に低減することが可能となる。
【００１３】
本発明の導電性複合繊維は、最外層のポリ乳酸をアルカリ溶出処理せず、そのまま用いてもよいが、最外層をアルカリ溶出し、カーボンブラック成分を含有したポリアミドを表面に露出させることで、導電性能を飛躍的に向上させることが可能である。また、最外層を溶出した場合、糸表面は全て導電性成分で被覆されるため、耐摩耗、耐洗濯性等の耐久性にも優れたものとなる。
【００１４】
ポリエステル系合成繊維において、溶出成分としては、有機金属塩を共重合したポリエステルが一般的に用いられるが、ポリ乳酸は、有機金属塩を共重合したポリエステルよりも一般的にアルカリ溶出速度が速いため、容易に溶出除去することが可能であり、溶出不良が発生することもない。本発明でいうポリ乳酸は、数平均分子量は５万〜１０万のものが好ましく、さらには純度が９５．０％〜９９．５％のＬ−乳酸からなるポリ乳酸が好ましい。このようなポリ乳酸であれば、各製造工程での強度を維持できるほか、適度な生分解性が得られることから溶出した後の廃液の環境負荷が小さい。なお、Ｌ−乳酸やＤ−乳酸のほかにエステル形成能を有するその他の成分を共重合した共重合ポリ乳酸であってもよい。
【００１５】
特に好ましいポリ乳酸としては、高融点と低屈折率の観点から、Ｌ−乳酸を主成分とするポリエステルであるポリ乳酸、およびグリコール酸を主成分とするポリエステルであるポリグリコール酸を挙げることができる。Ｌ−乳酸を主成分とするとは、構成成分の６０重量％以上がＬ−乳酸よりなっていることを意味しており、４０重量％を超えない範囲でＤ−乳酸を含有するポリエステルであってもよい。また、艶消し剤、消臭剤、難燃剤、糸摩擦低減剤、抗酸化剤および着色顔料等として無機微粒子や有機化合物を必要に応じて添加することができる。
【００１６】
本発明の導電性複合繊維を形成する各成分の複合比率については、用途に応じて決定すればよいが、アルカリ溶出処理後の繊度変化による織編物空隙部分の増加、および製糸、製織・製編工程での安定性を考慮すると、最外層を形成する鞘成分の複合比率は、５〜２０重量％であることが好ましい。
【００１７】
また、本発明の導電性複合繊維の断面形状は、三重芯鞘構造であることが必要であり、丸断面のみならず、扁平や三角、さらには複数の突起部を有する異形断面を好ましく例示できる。また三重芯鞘の形態は、同心円状であっても良いし、芯が鞘に対して偏芯した構造であっても良い。
【００１８】
本発明の導電性複合繊維の製造方法は、三重芯鞘の複合形態を満足すればよく、一例として、芯、鞘、最外層の各成分のポリマーを別々に溶融し、複合紡糸パックに導入後、三重芯鞘複合口金の吐出孔から紡出し、紡出した糸条を所定の速度で引取った後、一旦パッケージに巻上げ、得られた未延伸糸を延伸機にて延伸する方法があげられる。また、紡出糸を一旦巻取ることなく連続して加熱延伸を行ってもよく、例えば、紡出糸を１０００〜５０００ｍ／分で引取り、引続いて３０００〜６０００ｍ／分で延伸・熱固定する方法が挙げられる。
【実施例】
【００１９】
以下に本発明を詳細に説明する。尚、実施例中の評価は以下の評価方法に従った。
【００２０】
Ａ．極限粘度［η］
オルトクロロフェノール１０ｍｌに対し試料０．１０ｇを溶解し、温度２５℃においてオストワルド粘度計を用いて測定した。
【００２１】
Ｂ．布帛表面抵抗値（Ω）
ＺＨＩ  ＳＨＥＮＧ  ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ社製ＳＵＲＦＡＣＥ  ＲＥＳＩＳＴＡＮＣＥ  ＣＨＥＣＫＥＲ  ＳＲＭ−１００を用い後述する実施例で得られた布帛の表面電気抵抗を測定し、表示抵抗値（Ω）の常用対数で評価した。なお、７以下を合格とした。
【００２２】
Ｃ．融点
Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅ１ｍｅｒ社製のＤＳＣ−ＩＢ型で、昇温速度１０℃／分で測定し、融解曲線の主ピーク温度を融点とした。
【００２３】
Ｄ．製糸性
後述する実施例の方法で導電性複合繊維を得るに当たり、チップ原料１０００ｋｇから得られた導電性複合繊維の収率が１００％以下８５％以上を○、８５％未満〜７０％以上を△、７０％未満を×とし、○および△を合格とした。
【００２４】
Ｅ．高次工程通過性
後述する実施例の方法で導電性複合繊維から布帛を得るにあたり、導電性複合繊維のガイドおよび糸道での毛羽、糸切れ発生頻度（導電性複合繊維１ｋｇ当たり）が５回未満を○とし、６〜１０回を△、１１回以上を×とし、○および△を合格とした。
【００２５】
Ｆ．総合評価
布帛抵抗値、製糸性、高次工程通過性の中で、一つでも不合格な項目がある場合を×、製糸性・高次工程通過性のいずれか／両方が△であり、布帛抵抗値が合格な場合を△、製糸性・高次工程通過性の両方が○であり、布帛抵抗値が合格な場合を○とし、○および△を合格とした。
【００２６】
実施例１
イソフタル酸を全酸性分に対して１２．７モル％共重合した、融点が２２４．０℃、極限粘度［η］が０．６５のポリエチレンテレフタレートチップ（芯成分）、および導電性カーボンブラックが３５重量％となるよう常法にて溶融混錬したＮ６チップ（鞘成分）、また光学純度９８．０％、数平均分子量８４，０００のポリ−Ｌ−乳酸チップ（最外層成分）をそれぞれ別のプレッシャメルターにて溶融押出しし、紡糸温度２５５℃で三重芯鞘複合口金より紡糸した。各成分の複合比率は芯成分７０重量％、鞘成分２０重量％、最外層成分１０重量％とした。紡糸した糸条は空冷し、紡糸油剤を付与した後、１５００ｍ／分の速度で巻き取り、導電性複合繊維の未延伸糸を得た。得られた未延伸糸の断面は各成分が同心円状に配列した複合状態であった。この未延伸糸を表面温度８８℃のホットローラーにて加熱した後、２．７倍の延伸倍率を付与しつつ、表面温度１６０℃のホットプレート上を通過させた後、ボビン状に巻き取り、２８ｄｔｅｘ３フィラメントの導電性複合繊維を得た。製糸性は収率９３％と良好であった。
【００２７】
得られた導電性複合繊維はダウンツイスターにて、３３ｄｔｅｘ１２フィラメントのポリエステル繊維と３００Ｔ／ｍの条件で合撚した。得られた合撚糸はタテ・ヨコ共に８４ｄｔｅｘ７２フィラメントのポリエステル繊維に対して８０本に１本の間隔でウォータージェットルーム製織機を用い、タテ糸密度３５本／ｃｍ、ヨコ糸密度２５本／ｃｍのツイル布帛とした。高次工程通過性としては、糸切れ発生頻度は３回であり、問題なく生産可能なレベルであった。
【００２８】
得られた布帛を水酸化ナトリウム３０（ｇ／ｌ）濃度の８０℃温水中で５０分間処理して、最外層のポリ乳酸を溶出処理した。このようにして得られた布帛の表面電気抵抗値の常用対数は６と優れた導電性能を有していた。
【００２９】
実施例２
芯成分および最外層成分の複合比率をそれぞれ７５重量％、５重量％に変更した以外は実施例１と同様の方法で導電性複合繊維を得た。製糸性は収率９１％と良好であった。実施例１と同様に糸加工、製織を実施したところ、高次工程での糸切れ発生頻度は４回と良好な結果であった。さらに実施例１と同様の方法でアルカリ処理を行って得られた布帛の表面抵抗値の常用対数は７であり、良好な導電性能を有していた。結果を表１に示す。
【００３０】
実施例３
芯成分および最外層成分の複合比率をそれぞれ６０重量％、２０重量％に変更した以外は実施例１と同様の方法で導電性複合繊維を得、さらに実施例１と同様の方法で糸加工、製織して布帛を得た。製糸性は収率８８％と問題なく、高次工程での糸切れ発生頻度も３回と良好な結果であった。その後実施例１と同様の方法でアルカリ処理を行い、得られた布帛の表面抵抗値の常用対数は６であり、優れた導電性能を有していた。結果を表１に示す。
【００３１】
実施例４
イソフタル酸の共重合量を、全酸性分に対し５．０モル％に変更した、融点が２４０℃のポリエチレンテレフタレートチップを芯成分に用い、それ以外は実施例１と同様の方法で製糸を行い、導電性複合繊維を得、さらに実施例１と同様の方法で糸加工、製織して布帛を得た。製糸性は収率９０％で問題なく、高次工程での糸切れ発生頻度も３回と良好な結果であった。実施例１と同様の方法でアルカリ処理を行ったところ、得られた布帛の表面抵抗値の常用対数は６であり、優れた導電性を有していた。結果を表１に示す。
【００３２】
実施例５
イソフタル酸の共重合量を、全酸性分に対し３０．０モル％に変更した、融点が１８２℃のポリエチレンテレフタレートチップを芯成分に用い、紡糸温度を２５０℃とした以外は実施例１と同様の方法で製糸を行い、導電性複合繊維を得、さらに実施例１と同様の方法で糸加工、製織して布帛を得た。製糸性は収率８８％で問題なく、高次工程での糸切れ発生頻度も４回と良好な結果であった。実施例１と同様の方法でアルカリ処理を行ったところ、得られた布帛の表面抵抗値の常用対数は６であり、優れた導電性を有していた。結果を表１に示す。
【００３３】
比較例１
第３成分を共重合していない、融点が２６０℃のポリエチレンテレフタレートチップを芯成分に用い、紡糸温度２７０℃とした以外は実施例１と同様に製糸を実施したが、ポリ乳酸の融点に対して紡糸温度が高いため、ポリ乳酸の劣化、分解が激しく、製糸不可能であった。
【００３４】
比較例２
芯および鞘成分を実施例１と同一のポリエチレンテレフタレートおよびカーボンブラック含有ナイロン６とし、それぞれを別のプレッシャメルターにて溶融押出しし、紡糸温度２５５℃、各成分の複合比率は芯成分８０重量％、鞘成分２０重量％とし、芯鞘複合口金より紡糸した以外は実施例１と同様の方法で導電性繊維を得、さらに実施例１と同様の方法で糸加工、製織して布帛を得た。紡糸においては口金汚れ発生頻度が高く、収率が７２％であった。また、高次工程での糸切れ発生頻度は１２回と不良であり、量産可能なレベルではなかった。
【００３５】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の導電性複合繊維は、これまでにない優れた製糸性と高次通過性を有していることに加え、高い導電性能、耐久性を有していることから、防塵衣、低発塵衣、手術衣等に好ましく用いられる他、ＯＡ機器用ブラシ等の用途にも幅広く使用でき有用である。