JP2593937B2 - White conductive composite fiber - Google Patents
White conductive composite fiberInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 (1) 産業上の利用分野 本発明は除電性能に優れた導電性複合繊維、とりわけ
繊維物性、着用耐久性に優れた除電性能を有する導電性
複合繊維に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (1) Field of Industrial Application The present invention relates to a conductive conjugate fiber having excellent static elimination performance, particularly a conductive conjugate fiber having excellent static elimination performance with excellent fiber physical properties and wearing durability. .
さらに詳しくは、ポリエステル系ポリマーを非導電層
成分(A)とし、導電性金属酸化物を含有する特定の熱
可塑性エラストマーを導電層成分(B)とする除電性能
に優れた白色または無色系の複合繊維であつて、該導電
性複合繊維を通常の非導電繊維に0.01wt%〜10wt%(重
量%)添加するだけで優れた除電性能を有する布等の組
成物が得られ、かつ実着用1年後においてもその除電性
能は低下しない導電性複合繊維に関するものである。More specifically, a white or colorless composite having excellent static elimination performance using a polyester-based polymer as a non-conductive layer component (A) and a specific thermoplastic elastomer containing a conductive metal oxide as a conductive layer component (B). By adding the conductive conjugate fiber to ordinary non-conductive fiber in an amount of only 0.01 wt% to 10 wt% (wt%), a composition such as cloth having excellent static elimination performance can be obtained. The present invention relates to a conductive composite fiber whose static elimination performance does not decrease even after years.
(2) 従来の技術 従来から除電性能の優れた繊維としての導電繊維につ
いて種々の提案がなされており、例えば導電性を有さな
い繊維の表面に金属メツキして導電性を付与せんとした
ものや、導電性カーボンブラツクを樹脂に分散させたあ
と、これを繊維表面にコートすることによつて導電性被
覆層を形成せしめたもの等がある。しかし、これらは製
造工程が複雑化して技術的に困難な方法によつて得られ
るものであつたり、導電性繊維を実用に供するための準
備段階例えば製織編のための精錬工程での薬品処理や実
際の使用における摩耗や繰返洗濯といつた外的な作用に
よつて導電性が容易に低下して実用の域を脱してしまう
という問題があつた。他の導電繊維としてスチール繊維
のような金属繊維が除電性能の優れたものとして知られ
ているが、金属繊維は一般の有機素材とはなじみにくく
紡績性不良となつたり、製織・染め仕上げ工程でのトラ
ブルの原因となつたり、着用時の洗濯による断線・脱落
が生じやすく、さらには通電性に基づく感電・スパーク
の問題あるいは布地の溶融トラブル等の原因となつてい
た。これらの問題を少しでも解消しようという目的で、
導電性カーボンブラツクを混合したポリマーからなる導
電層成分と繊維形成性ポリマーからなる保護成分とが接
合された導電性複合繊維が提案されている。(2) Conventional technology Various proposals have been made for conductive fibers as fibers having excellent static elimination performance. For example, those in which metal is applied to the surface of a non-conductive fiber to impart conductivity. Also, there is a method in which a conductive carbon black is dispersed in a resin and then coated on the fiber surface to form a conductive coating layer. However, these are obtained by a method which is technically difficult due to a complicated manufacturing process, and are used in preparation steps for putting conductive fibers into practical use, such as chemical treatment in a refining process for weaving and knitting. There is a problem that the conductivity is easily reduced due to external action such as abrasion and repeated washing in actual use, and the practical use is lost. As other conductive fibers, metal fibers such as steel fibers are known as having excellent static elimination performance.However, metal fibers are hardly compatible with general organic materials and have poor spinnability, and in the weaving and dyeing finishing processes In addition, it is easy to cause disconnection and dropout due to washing when worn, and it also causes electric shock and sparking problems due to electrical conductivity and troubles in melting fabric. For the purpose of solving these problems even a little,
There has been proposed a conductive composite fiber in which a conductive layer component composed of a polymer mixed with a conductive carbon black and a protective component composed of a fiber-forming polymer are joined.
しかしながら、カーボンブラツクを用いた導電性複合
繊維の大きな欠点は、繊維が黒色に着色しているという
ことであり、そのために用途が限定されているというの
が実情である。However, a major drawback of the conductive conjugate fiber using carbon black is that the fiber is colored black, which limits the use of the fiber.
この欠点を解決する方法として、近年白色又は無色系
の導電性金属酸化物粒子を用いた導電性複合繊維が提供
されている。As a method for solving this drawback, conductive composite fibers using white or colorless conductive metal oxide particles have recently been provided.
(3) 発明が解決しようとする課題 例えば特公昭58−39175号公報にある如く、合成重合
体中に酸化第2スズの被膜を有する酸化チタン粒子を3w
t%〜20wt%分散せしめた制電性合成重合体組成物が提
案されている。しかしこの場合下記の2点の理由により
我々が目的とする除電性能を有する導電性複合繊維を得
ることは困難である。(3) Problems to be Solved by the Invention For example, as disclosed in Japanese Patent Publication No. 58-39175, titanium oxide particles having a coating of stannic oxide in a synthetic polymer are mixed with 3w.
Antistatic synthetic polymer compositions in which t% to 20% by weight are dispersed have been proposed. However, in this case, it is difficult to obtain a conductive conjugate fiber having the desired static elimination performance for the following two reasons.
a.金属酸化物の多くのものは絶縁体に近い半導体であつ
て、除電性能を有する導電性繊維を得るためには金属酸
化物に適当なドーピング剤を添加することを必要とす
る。a. Many of the metal oxides are semiconductors close to insulators, and it is necessary to add an appropriate doping agent to the metal oxide in order to obtain conductive fibers having static elimination performance.
b.記載の低粒子混合率では目的の導電性複合繊維は得ら
れにくい。b. With the low particle mixing ratio described, it is difficult to obtain the desired conductive conjugate fiber.
上記の2点の問題点により、この発明においては実用
上有用な導電性複合繊維を得ることはできない。本発明
者等の検討結果では、導電性金属酸化物の配合量は少な
くとも55wt%以上を必要とし、好ましくは60wt%以上を
必要とする。Due to the above two problems, practically useful conductive composite fibers cannot be obtained in the present invention. According to the study results of the present inventors, the amount of the conductive metal oxide needs to be at least 55% by weight or more, preferably 60% by weight or more.
特開昭57−6767号公報、特公昭62−29526号公報で
は、導電性金属酸化物と熱可塑性樹脂との混合物(導電
層)と繊維形成性熱可塑性重合体との導電性複合繊維を
作成する場合において、複合原糸を作成し延伸を行なつ
た後にさらにその繊維を熱処理することにより導電層を
修復する方法が提案されている。導電性金属酸化物のバ
インダーとして熱可塑性樹脂を使用した場合においては
延伸工程によつて導電層の切断が発生する。このままの
状態では電導性が失われているために制電繊維としての
役割をはたすことはできない。導電性金属酸化物のバイ
ンダーとして熱可塑性樹脂、特に結晶性の高い熱可塑性
樹脂を使用した場合にはこうした熱処理は必要なもので
ある。上記の特許において得られる制電繊維は延伸後の
熱処理工程が存在するために生産効率が悪いという欠点
があり、かつ得られる制電繊維は耐久性が不足している
という大きな欠点も有している。In JP-A-57-6767 and JP-B-62-29526, a conductive composite fiber of a mixture (conductive layer) of a conductive metal oxide and a thermoplastic resin and a fiber-forming thermoplastic polymer is prepared. In such a case, there has been proposed a method in which a composite raw yarn is prepared and drawn, and then the fiber is subjected to a heat treatment to repair the conductive layer. When a thermoplastic resin is used as a binder for the conductive metal oxide, the conductive layer is cut by the stretching process. In this state, since the conductivity is lost, it cannot serve as the antistatic fiber. Such a heat treatment is necessary when a thermoplastic resin, particularly a thermoplastic resin having high crystallinity, is used as a binder for the conductive metal oxide. The antistatic fiber obtained in the above patent has a drawback that production efficiency is poor due to the presence of a heat treatment step after stretching, and the obtained antistatic fiber also has a major drawback that durability is insufficient. I have.
即ち、特公昭62−29526号においては複合繊維を延伸
後熱処理することを条件とし、導電性金属酸化物のバイ
ンダーとして好適な熱可塑性樹脂として結晶化度の高い
ものが挙げられている。熱可塑性樹脂の結晶化度として
は40%以上のものが好ましく、具体的にはポリエチレ
ン、ポリエチレンオキシド、ナイロン6が使用されてい
る。導電性金属酸化物のバインダーとして結晶化度の高
い熱可塑性樹脂を使用し、複合繊維を延伸後熱処理を行
なうという方法は導電性複合繊維を得るための一つの方
法ではあるが、このようにして得られた導電性複合繊維
には着用耐久性が不足しているという問題点があつた。That is, Japanese Patent Publication No. 62-29526 discloses a thermoplastic resin having a high crystallinity as a thermoplastic resin suitable as a binder for a conductive metal oxide on condition that the composite fiber is subjected to a heat treatment after drawing. The crystallinity of the thermoplastic resin is preferably 40% or more, and specifically, polyethylene, polyethylene oxide, and nylon 6 are used. A method of using a thermoplastic resin having a high degree of crystallinity as a binder for the conductive metal oxide and performing a heat treatment after stretching the composite fiber is one method for obtaining a conductive composite fiber. The obtained conductive conjugate fiber had a problem that the wearing durability was insufficient.
周知の如く、制電性能とは帯電した物体の電荷を非接
触により除電することをいい、本発明者らが鋭意検討し
た結果、フイラメントの抵抗(以下芯抵抗ともいう)が
1×1011Ω/cm・f以下の場合、非平衡電解を形成し、
コロナ放電により除電されるが、芯抵抗が1×1011Ω/c
m・f以上の場合にはコロナ放電によつて除電は起こら
ず、有効な制電性を示さない。このような事情から制電
繊維(除電性能を有する繊維)とはフイラメントの抵抗
がその繊維の使用条件に依存せず、常に9×1010Ω/cm
・f以下のものでなければならない。As is well known, the antistatic performance refers to non-contact static elimination of the charge of a charged object. As a result of extensive studies by the present inventors, the filament resistance (hereinafter, also referred to as core resistance) is 1 × 10 11 Ω. /cm.f or less, a non-equilibrium electrolysis is formed,
The charge is eliminated by corona discharge, but the core resistance is 1 × 10 11 Ω / c
In the case of m · f or more, static elimination does not occur due to corona discharge, and no effective antistatic property is exhibited. Under these circumstances, antistatic fibers (fibers having static elimination performance) are always 9 × 10 10 Ω / cm, regardless of the resistance of the filament, regardless of the usage conditions of the fiber.
-It must be less than or equal to f.
制電繊維の耐久性とは、例えば制電衣料においては制
電繊維を0.1wt%〜10wt%織り込んだ織物を1年間程度
実着用し、その時に制電性能が存在するかどうかという
ことを判定する。労働省作業安定研究所発行の静電気安
全指針の帯電量の基準値は7μクーロン/m2であり、こ
の値以下であることは必要である。従来の白色あるいは
無色の導電性複合繊維においては上記の耐久性を満足す
ることができなかつた。例えば熱可塑性重合体がポリエ
チレンの場合、実着用耐久性は不十分であり、とくに作
業服等の危険な作業上での使用は不適であるということ
が本発明者らの検討結果で判明した。熱可塑性重合体と
して結晶性熱可塑性樹脂を使用した場合においては、、
電性複合繊維の作成直後のフイラメントの抵抗は9×10
10Ω/cm・f以下の値にすることができ、織物の帯電基
準値を満足することできるが、耐久性が悪いために織物
の制電性能が低下し、実際上使用することが困難であ
る。結晶性の熱可塑性樹脂を使用した場合において耐久
性が良くない原因は結晶性の熱可塑性樹脂が脆いために
制電繊維の導電構造が切れやすいことに起因している。The durability of the antistatic fiber means that, for example, in the case of antistatic clothing, a woven fabric containing 0.1 to 10 wt% of antistatic fiber is actually worn for about one year, and at that time, it is determined whether or not the antistatic performance is present. I do. The standard value of the charge amount in the electrostatic safety guideline issued by the Ministry of Labor's Work Stability Research Institute is 7 μcoulomb / m 2 , and it is necessary that the value be less than this value. The conventional white or colorless conductive conjugate fiber cannot satisfy the above-mentioned durability. For example, the present inventors have found that when the thermoplastic polymer is polyethylene, the actual wearing durability is insufficient, and the use thereof in dangerous work such as work clothes is inappropriate. When using a crystalline thermoplastic resin as the thermoplastic polymer,
The resistance of the filament immediately after the preparation of the conductive composite fiber is 9 × 10
It can be set to a value of 10 Ω / cm · f or less, and can satisfy the charge standard value of the fabric. However, the antistatic performance of the fabric is deteriorated due to poor durability, and it is difficult to actually use the fabric. is there. The reason why the durability is not good when the crystalline thermoplastic resin is used is that the conductive structure of the antistatic fiber is easily broken because the crystalline thermoplastic resin is brittle.
(4) 課題を解決するための手段 本発明者らはかかる欠点の無い導電性複合繊維を提供
するために詳細な検討を行なつた。とりわけ繊維構造と
除電性能と実着用耐久性について鋭意検討を行なつた結
果、優れた除電性能、実着用耐久性を有する白色あるい
は無色系の導電性複合繊維を見出し本発明に到達したも
のである。(4) Means for Solving the Problems The present inventors have conducted detailed studies in order to provide a conductive conjugate fiber free of such defects. In particular, as a result of intensive studies on the fiber structure, the static elimination performance and the actual wearing durability, a white or colorless conductive conjugate fiber having excellent static elimination performance and actual wearing durability was found and arrived at the present invention. .
本発明の骨子とするところは、ポリエステル系ポリマ
ーを非導電性成分(A)、導電性金属酸化物粒子と熱可
塑性エラストマーとの混合物を導電性成分(B)とする
導電性複合繊維であつて、該導電性成分に使用する熱可
塑性エラストマーがポリエステル系もしくはポリアミド
系のエラストマーまたは第3アミンペンダントNBRであ
ることを特徴とする白色あるいは無色系の導電性複合繊
維である。このような条件により作成された導電性複合
繊維はフイラメントの抵抗が9×1010Ω/cm・f以下で
あり、かつ実着用耐久性にも優れたものであつた。The gist of the present invention is a conductive conjugate fiber comprising a polyester polymer as a non-conductive component (A) and a mixture of conductive metal oxide particles and a thermoplastic elastomer as a conductive component (B). A white or colorless conductive composite fiber, wherein the thermoplastic elastomer used for the conductive component is a polyester-based or polyamide-based elastomer or a tertiary amine pendant NBR. The conductive conjugate fiber produced under such conditions had a filament resistance of 9 × 10 10 Ω / cm · f or less, and was excellent in actual wear durability.
白色あるいは無色系の制電繊維を得る場合の最も重要
な課題は、複合繊維の延伸工程において導電層が切断す
る場合が多いが、これをどのようにして解決するのかと
いうことと実着用における耐久性をどのようにして付与
するのかという2点である。バインダーとして結晶性の
熱可塑性樹脂を使用し、繊維を延伸後熱処理を加えると
いう方法は延伸工程によつて切断した導電層を再接続す
るための有用な方法であるが、このような手法により得
られた導電性複合繊維は本発明者らの検討結果によれば
実着用における耐久性が不足していた。耐久性が不足し
ている原因は、バインダーとして熱可塑性樹脂、特に結
晶性の熱可塑性樹脂を使用した場合には熱処理により破
断した導電層を修復することはできるが導電層そのもの
が本質的に脆いために実着用における繰り返しの伸縮に
おいて導電層が再び破断するために耐久性を発揮するこ
とができないからである。The most important issue in obtaining a white or colorless antistatic fiber is that the conductive layer is often cut in the process of drawing the conjugate fiber.How to solve this and the durability in actual wearing The two points are how to give the gender. A method of using a crystalline thermoplastic resin as a binder and applying heat treatment after drawing the fiber is a useful method for reconnecting the conductive layer cut in the drawing step. According to the results of the study by the present inventors, the obtained conductive conjugate fiber had insufficient durability in actual wearing. The cause of the lack of durability is that when a thermoplastic resin is used as a binder, particularly when a crystalline thermoplastic resin is used, the conductive layer broken by heat treatment can be repaired, but the conductive layer itself is inherently brittle This is because the conductive layer breaks again in repeated expansion and contraction in actual wearing, and thus cannot exhibit durability.
本発明者らは鋭意検討の結果、導電性金属酸化物粒子
と特定の熱可塑性エラストマーとの混合物を導電層とす
る導電性複合繊維は低い抵抗値と高い実着用耐久性を有
することを認め本発明を完成するに至つた。しかも本発
明において得られる導電性複合繊維は繊維を延伸後熱処
理を行なうという工程が必要無く、工程を簡略化できる
という点からも有用である。The present inventors have conducted intensive studies and found that a conductive composite fiber having a conductive layer made of a mixture of conductive metal oxide particles and a specific thermoplastic elastomer has a low resistance value and a high durability in actual use. The invention has been completed. Moreover, the conductive composite fiber obtained in the present invention is useful in that the step of performing heat treatment after drawing the fiber is not required, and the step can be simplified.
熱可塑性エラストマーとは、常温ではゴム弾性体であ
るが高温(融点以上の温度域)では可塑化され成型可能
な高分子材料である。The thermoplastic elastomer is a polymer material which is a rubber elastic body at normal temperature but plasticized and moldable at a high temperature (a temperature range higher than the melting point).
本発明において使用される熱可塑性エラストマーとし
てはゴム弾性を有するものであつて、引つ張り破断伸度
(JIS K−6301)が100%以上、好ましくは200%以上
のものを使用するのが良い。The thermoplastic elastomer used in the present invention has rubber elasticity and has a tensile elongation at break (JIS K-6301) of 100% or more, preferably 200% or more. .
本発明において使用される熱可塑性エラストマーとし
ては、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミ
ド系熱可塑性エラストマーおよび第3アミンペンダント
NBRを挙げることができる。このようなエラストマーは
本発明の目的を達成する上で好適である。Examples of the thermoplastic elastomer used in the present invention include polyester-based thermoplastic elastomers, polyamide-based thermoplastic elastomers, and tertiary amine pendants.
NBR can be mentioned. Such an elastomer is suitable for achieving the object of the present invention.
本発明の導電性複合繊維の非導電層を形成するポリエ
ステル系ポリマー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を主成分とするポリエ
ステル系ポリマーを挙げることができ、かかるポリマー
を使用することにより著しく加工耐久性、実着用耐久性
が向上するのである。Examples of the polyester polymer forming the non-conductive layer of the conductive conjugate fiber of the present invention include polyethylene terephthalate and polyester polymers containing polybutylene terephthalate as a main component. Thus, the durability for actual wearing is improved.
ポリエチレンテレフタレートを使用する場合におい
て、熱可塑性エラストマーに要求される耐熱性(耐熱分
解性)は300℃以上である。前述した熱可塑性エラスト
マーは、この条件を満足している。When polyethylene terephthalate is used, the heat resistance (thermal decomposition resistance) required of the thermoplastic elastomer is 300 ° C. or higher. The above-mentioned thermoplastic elastomer satisfies this condition.
本発明において使用される導電性金属酸化物粒子とし
ては、例えば酸化錫、酸化亜鉛、酸化銀、酸化銅、酸化
カドミウム、酸化鉛等が挙げられる。金属酸化物の多く
のものは絶縁体に近い半導体である。しかし適当な第2
成分を添加することにより導電性を向上させることがで
きる。このような導電性強化剤(いわゆるドーピング剤
と称する)としては異種金属の酸化物あるいは同種・異
種金属が挙げられる。例えば酸化錫に対して酸化アンチ
モンを添加する。酸化銅に対して銅を添加する、酸化亜
鉛に対して酸化アルミニウムを添加する、酸化錫と酸化
アンチモンに対して錫あるいはアンチモンを添加する。
ドーピング剤の添加量は導電性金属酸化物粒子の電気伝
導度と粒子の着色の度合いによつて決定される。すなわ
ち粒子の電気伝導性を向上させるためにドーピング剤の
添加量を増加させた場合には電気伝導度は上昇するけれ
ども導電粒子の着色の度合いが大きくなる。Examples of the conductive metal oxide particles used in the present invention include tin oxide, zinc oxide, silver oxide, copper oxide, cadmium oxide, and lead oxide. Many of the metal oxides are semiconductors that are close to insulators. But a suitable second
The conductivity can be improved by adding the components. Examples of such a conductivity enhancer (so-called doping agent) include oxides of different metals or same and different metals. For example, antimony oxide is added to tin oxide. Copper is added to copper oxide, aluminum oxide is added to zinc oxide, and tin or antimony is added to tin oxide and antimony oxide.
The addition amount of the doping agent is determined by the electric conductivity of the conductive metal oxide particles and the degree of coloring of the particles. That is, when the addition amount of the doping agent is increased to improve the electrical conductivity of the particles, the electrical conductivity increases but the degree of coloring of the conductive particles increases.
この問題を解決するため導電性金属酸化物において白
色の状態を保つたままで電気伝導度を上げる方法が提案
され、その方法の一つとして白色の金属酸化物粒子の表
面を金属酸化物の導電性皮膜で覆うことが行なわれてい
る。すなわち酸化チタン粒子の表面が酸化亜鉛あるいは
酸化錫を主成分とし、ドーピング剤として酸化アンチモ
ンを用いたものが各社から市販されており(例えば、三
菱金属W−1、チタン工業ECT−52等)、本発明におい
てはこれらを用いることも好ましい。In order to solve this problem, a method has been proposed to increase the electrical conductivity of the conductive metal oxide while keeping the white state, and as one of the methods, the surface of the white metal oxide particles is exposed to the conductivity of the metal oxide. Covering with a film is performed. That is, titanium oxide particles whose surface is mainly composed of zinc oxide or tin oxide, and that uses antimony oxide as a doping agent are commercially available from various companies (for example, Mitsubishi Metal W-1, Titanium Kogyo ECT-52, etc.), In the present invention, it is also preferable to use these.
粒子の着色を防止するために導電粒子の粒径を光の波
長以下の大きさにすることも有用である。具体的には粒
径を0.1μm以下、好ましくは0.05μm以下にすること
により粒子に透明性を付与することができる。本発明に
おいてこのような透明性の導電性金属酸化物粒子を用い
ても良い。It is also useful to make the particle size of the conductive particles smaller than the wavelength of light in order to prevent coloring of the particles. Specifically, transparency can be imparted to the particles by setting the particle size to 0.1 μm or less, preferably 0.05 μm or less. In the present invention, such transparent conductive metal oxide particles may be used.
本発明において好ましく用いられる導電粒子としては
平均粒子径において1μm〜0.01μmのものを用いるの
が電気伝導性を高くすることができるので良い。As the conductive particles preferably used in the present invention, particles having an average particle diameter of 1 μm to 0.01 μm are preferably used because the electric conductivity can be increased.
混合物の電気伝導度を上げるためには導電性金属酸化
物粒子を相互に接触させなければならない。このために
は混合物中の導電性金属酸化物の濃度を上げることと導
電性金属酸化物粒子の凝集を起こさせることが重要であ
る。In order to increase the electrical conductivity of the mixture, the conductive metal oxide particles must be in contact with each other. For this purpose, it is important to increase the concentration of the conductive metal oxide in the mixture and to cause aggregation of the conductive metal oxide particles.
一般に、バインダーとしてシリコンエラストマー、液
状エラストマー等の柔軟性あるいは流動性のある高分子
材料を使用した場合においては導電性金属酸化物粒子の
混合量を極めて高くすることができる。本発明者らの検
討結果によればこのような高分子材料を使用した場合に
おいては導電性金属酸化物粒子の混合量を80〜90wt%程
度まで上げることができる。しかしこの場合には導電性
金属酸化物粒子の混合量を多くすることはできるが混合
物の電気伝導度を上げることは困難であつた。このよう
な理由からバインダーとして単に流動性が高い高分子材
料を使用し、導電性金属酸化物粒子の混合量を上げても
抵抗値が低い導電性複合繊維を得ることはできなかつ
た。本発明のバインダーを使用する場合には高い混合率
と適度な凝集が起こり、上記の欠点を回避することがで
きる。Generally, when a flexible or fluid polymer material such as a silicone elastomer or a liquid elastomer is used as a binder, the mixing amount of the conductive metal oxide particles can be extremely increased. According to the study results of the present inventors, when such a polymer material is used, the mixing amount of the conductive metal oxide particles can be increased to about 80 to 90 wt%. However, in this case, the amount of the conductive metal oxide particles mixed can be increased, but it is difficult to increase the electric conductivity of the mixture. For these reasons, it has not been possible to obtain a conductive composite fiber having a low resistance value even if a polymer material having high fluidity is simply used as the binder and the amount of the conductive metal oxide particles mixed is increased. When the binder of the present invention is used, a high mixing ratio and moderate aggregation occur, and the above-mentioned disadvantages can be avoided.
本発明において導電性金属酸化物粒子と熱可塑性エラ
ストマーとの混合率は、導電性金属酸化物粒子の割合が
混合物の60〜85wt%である。好ましくは70〜80wt%であ
る。従来、導電性金属酸化物粒子のバインダーとして提
案されて来た結晶性の熱可塑性樹脂の場合には金属酸化
物粒子の混合量が70wt%を越える場合には導電性のより
一層の向上は認められず、導電性複合繊維の導電性成分
の流動性が著しく低下して紡糸性が極端に悪化し、とり
わけフイルター詰まり等パツク寿命が著しく短くなり工
程安定性が失われる。しかし熱可塑性エラストマーを使
用した場合にはこのような欠点を克服することができ
た。In the present invention, the mixing ratio of the conductive metal oxide particles to the thermoplastic elastomer is such that the ratio of the conductive metal oxide particles is 60 to 85% by weight of the mixture. Preferably it is 70-80 wt%. In the case of crystalline thermoplastic resin which has been conventionally proposed as a binder for conductive metal oxide particles, further improvement in conductivity is recognized when the mixing amount of metal oxide particles exceeds 70 wt%. However, the fluidity of the conductive component of the conductive conjugate fiber is significantly reduced, and the spinnability is extremely deteriorated. In particular, the life of a pack such as filter clogging is significantly shortened, and the process stability is lost. However, such a disadvantage could be overcome when a thermoplastic elastomer was used.
本発明において熱可塑性エラストマーと導電性金属酸
化物粒子の混合物を作成する場合に、導電性金属酸化物
粒子の表面処理剤を添加しても良い。さらに導電性改善
剤、分散剤等を混合しても良い。In the present invention, when preparing a mixture of the thermoplastic elastomer and the conductive metal oxide particles, a surface treating agent for the conductive metal oxide particles may be added. Further, a conductivity improver, a dispersant and the like may be mixed.
本発明の導電性複合繊維は通常の複合繊維の製造法を
そのまま用いることができる。即ち、複合繊維の原糸を
延伸した延伸糸としてもよいし、また高速紡糸を行うこ
とにより延伸工程を省略した高配向未延伸の導電性複合
繊維を直接得ることができる。For the conductive conjugate fiber of the present invention, a normal conjugate fiber production method can be used as it is. That is, a drawn yarn obtained by drawing the original yarn of the conjugate fiber may be used, or a highly oriented undrawn conductive conjugate fiber in which the drawing step is omitted can be directly obtained by performing high-speed spinning.
本発明における導電性複合繊維の複合形態は前述のよ
うに、非導電層成分が鞘部、導電層成分が芯部を構成す
る芯鞘型である。芯の数は1つに限らず多芯でも良く、
芯部の形状も任意である。また偏芯芯鞘型、三層構造の
中間層を導電層成分が構成する複合形態等を含むもので
あり、要するに導電層成分が非導電層成分により完全に
覆われている状態をさす。さらに、該導電層成分は繊維
軸方向に連続した状態で複合されており、かかる複合形
態により、導電性の向上および導電性の実着用耐久性が
奏されるのである。As described above, the composite form of the conductive conjugate fiber in the present invention is a core-sheath type in which the non-conductive layer component forms the sheath and the conductive layer component forms the core. The number of cores is not limited to one and may be multi-core,
The shape of the core is also arbitrary. Further, it includes an eccentric core-sheath type, a composite form in which a conductive layer component constitutes an intermediate layer having a three-layer structure, and the like, in other words, a state in which the conductive layer component is completely covered by the non-conductive layer component. Further, the conductive layer component is compounded in a continuous state in the fiber axis direction, and by such a compound form, improvement in conductivity and durability in actual wearing of the conductivity are exhibited.
本発明の白色導電性繊維は制電布に使用する場合通
常、布中に0.1wt%〜10wt%混入して使用されることは
通常の導電性繊維の場合と同じである。これらの布は当
然のことながら染色仕上げ工程を経て完成するものであ
る。導電層成分は導電性金属酸化物粒子を多量に含むた
めにもろく、かつ加工中に熱薬品等による損害を受けや
すい。特にポリエチレンテレフタレートを主体とする布
にあつては、高温染色、高温セツトは避け得ないもので
あり、これらの工程により導電性複合繊維の導電層成分
は顕著な影響を受ける場合があつた。高温染色、高温セ
ツトの影響を受けないようにするためには芯鞘構造の複
合導電性繊維とする場合が最も工程上の影響を受けない
ものであつた。When the white conductive fiber of the present invention is used for an antistatic cloth, it is usually mixed with 0.1 wt% to 10 wt% of the cloth and used as in the case of the normal conductive fiber. Naturally, these fabrics are completed through a dyeing and finishing process. The conductive layer component is fragile because it contains a large amount of conductive metal oxide particles, and is susceptible to damage by a hot chemical or the like during processing. In particular, in the case of a cloth mainly composed of polyethylene terephthalate, high-temperature dyeing and high-temperature setting cannot be avoided, and the conductive layer component of the conductive composite fiber may be significantly affected by these steps. In order to avoid the effects of high-temperature dyeing and high-temperature setting, the use of a composite conductive fiber having a core-sheath structure is the one which is least affected by the process.
以下実施例により本発明をより詳しく説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
実施例1 表面を15wt%(重量%)の酸化第二錫(酸化アンチモ
ンを2wt%含む)でコーテイングした酸化チタン微粒子
(平均粒径0.2μm、三菱金属株式会社製 W−1)を
導電性金属酸化物粒子として使用した。このものの体積
固有抵抗は10Ω・cmであつて、ほとんど白色であつた。Example 1 Titanium oxide fine particles (average particle size: 0.2 μm, W-1 manufactured by Mitsubishi Metals Co., Ltd.) coated on the surface with 15 wt% (wt%) stannic oxide (containing 2 wt% antimony oxide) were used as a conductive metal. Used as oxide particles. It had a volume resistivity of 10 Ω · cm and was almost white.
熱可塑性エラストマーとしてポリエステル・ポリエー
テル型熱可塑性エラストマー(東洋紡(株)製ペルプレ
ンP40H、構造式を以下に示す。破断伸度は690%)を用
いた。As the thermoplastic elastomer, a polyester / polyether type thermoplastic elastomer (Perprene P40H manufactured by Toyobo Co., Ltd., the structural formula is shown below. The elongation at break is 690%) was used.
上記の導電性白色酸化チタン微粒子70wt%とポリエス
テル・ポリエーテル型の熱可塑性エラストマー30wt%を
240℃の温度において小型のプラベンダーを用いて混合
した。酸化チタン微粒子を均一に混合し、かつ混合物の
粘度を下げるために、微量のチタネート系のカツプリン
グ剤(日本曹達株式会社製)を酸化チタン粒子とポリエ
ステル・ポリエーテル型の熱可塑性エラストマーとの混
合中に添加した。この導電性のチツプを使用して白色導
電性複合繊維の作成を行なつた。 70% by weight of the conductive white titanium oxide fine particles and 30% by weight of a polyester / polyether type thermoplastic elastomer
The mixture was mixed using a small lavender at a temperature of 240 ° C. In order to uniformly mix the titanium oxide fine particles and reduce the viscosity of the mixture, a small amount of titanate-based coupling agent (manufactured by Nippon Soda Co., Ltd.) is being mixed with the titanium oxide particles and a polyester / polyether type thermoplastic elastomer. Was added. Using this conductive chip, a white conductive composite fiber was produced.
この導電性のチツプ(B)と通常のポリエチレンテレ
フタレート(A)のチツプ(Tm2=256℃、紡糸後の
〔η〕=0.63)とを別々のエクストルーダーで溶融し、
複合紡糸装置を用いて(B)が芯部、(A)が鞘部を形
成するように芯鞘複合糸{(A)と(B)との複合比は
重量比で80:20:}を300℃で4孔の吐出孔より紡糸し、
紡速4500m/minで2分割して巻き取り、25デニール/2フ
イラメントの高配向未延伸導電性複合繊維を得た。紡糸
工程性は良好であつた。得られた繊維は白色であり、フ
イラメントの芯抵抗は5×108Ω/cm・fであつた。This conductive chip (B) and a normal polyethylene terephthalate (A) chip (Tm 2 = 256 ° C., [η] = 0.63 after spinning) are melted by separate extruders,
Using a composite spinning device, the composite ratio of the core-sheath composite yarn {(A) and (B) is 80:20:} by weight so that (B) forms the core and (A) forms the sheath. Spinning from 4 discharge holes at 300 ° C,
The film was wound in two at a spinning speed of 4500 m / min to obtain a 25-denier / 2-filament highly oriented undrawn conductive composite fiber. The spinning processability was good. The obtained fiber was white, and the core resistance of the filament was 5 × 10 8 Ω / cm · f.
得られた繊維はポリエチレンテレフタレート/綿=65
/35の混紡糸でカバーリングし、ポリエチレンテレフタ
レート/綿=65/35、綿番手20s/2のタテ糸に80本に1本
の割合で打ち込んでタテ80本/in 50本/inの2/1ツイル織
物とした。つづいて通常のポリエステル綿混織物の条件
で染色加工仕上げを行なつた。織物の帯電電荷量は4.3
μクーロン/m2であつた。作業服として1年間実着用
し、その間100回繰り返し洗濯を行なつた後の帯電電荷
量は4.7μクーロン/m2であり、優れた除電性能を有する
織布であつた。つまり労働省産業安全研究所発行の静電
気安全指針の基準値(以下基準値と称する)7μクーロ
ン/m2をクリアーしており耐久性も非常に優れたもので
あつた。また織物から導電織物を回収し芯抵抗を測定し
たところ3×109Ω/cm・fであり、抵抗の低下率は満足
すべきものであつた。The obtained fiber is polyethylene terephthalate / cotton = 65
Covering with blended yarn of / 35, polyethylene terephthalate / cotton = 65/35, cotton yarn 20s / 2 , drive into 80 warp yarn at a ratio of 1 yarn to 80 warp 80 / in 50 / in 2 / One twill fabric was used. Subsequently, dyeing and finishing were carried out under the conditions of ordinary polyester cotton blend fabric. The charge on the fabric is 4.3
It was μ coulomb / m 2 . The garment was actually worn as work clothes for one year, and after being repeatedly washed 100 times, the charge amount was 4.7 μCoulomb / m 2 , and it was a woven cloth having excellent static elimination performance. In other words, it passed the standard value (hereinafter referred to as the standard value) of 7 μCoulomb / m 2 of the Electrostatic Safety Guidelines issued by the Ministry of Labor, Industrial Safety Research Institute, and had extremely excellent durability. When the conductive fabric was recovered from the fabric and the core resistance was measured, it was 3 × 10 9 Ω / cm · f, and the rate of decrease in the resistance was satisfactory.
実施例2 第3アミノペンダントNBR(構造を以下に示す)を使
用し、鞘成分としてポリブチレンテレフタレート(Tm2
=226℃、紡糸後の〔η〕=0.82を使用し、実施例1と
同様に導電性複合繊維の作成を試みた。第3アミノペン
ダントNBRの架橋剤として2,2′−ジクロルパラキシレン
を使用した(第3アミノペンダントNBRに対して1.5wt%
添加した。)W−1との混合率は75wt%であり、混合は
210℃で行つた。紡糸速度は3700m/分である。紡糸工程
性は良好であつた。この複合繊維の芯抵抗は3×109Ω/
cm・fであつた。この繊維を用いて実施例1と同様に染
色織物を作製した。織物の帯電電荷量は4.7μC/m2であ
つた。さらに作業服として1年間着用した後の帯電電荷
量は5.8μC/m2であり、基準値を満足していた。またこ
の作業服から導電繊維を回収し、芯抵抗を測定したとこ
ろ8×109Ω/cm・fであり、制電性能およびその耐久性
共に良好であつた。Example 2 Using tertiary amino pendant NBR (structure is shown below), polybutylene terephthalate (Tm 2
= 226 ° C, [η] = 0.82 after spinning was used, and an attempt was made to produce a conductive composite fiber in the same manner as in Example 1. 2,2'-Dichloroparaxylene was used as a crosslinking agent for tertiary amino pendant NBR (1.5 wt% based on tertiary amino pendant NBR).
Was added. ) The mixing ratio with W-1 is 75 wt%.
Performed at 210 ° C. The spinning speed is 3700m / min. The spinning processability was good. The core resistance of this composite fiber is 3 × 10 9 Ω /
cm · f. Using this fiber, a dyed fabric was produced in the same manner as in Example 1. The charge amount of the woven fabric was 4.7 μC / m 2 . Further, the charge amount after being worn as work clothes for one year was 5.8 μC / m 2 , which satisfied the standard value. The conductive fiber was recovered from the work clothes, and the core resistance was measured. The result was 8 × 10 9 Ω / cm · f, indicating that both the antistatic performance and the durability were good.
比較例1、2 バインダーとしてナイロン6(結晶化度45%)を使用
した以外は実施例1と同様にして導電性複合繊維を作成
した。W−1の混合率は65あるいは70wt%とし、混合温
度は240℃とした。この複合繊維の作成直後の制電性能
は優れたものであつたが実着用1年後には制電性能は消
失していた(表1、2)。W−1と混合率を70wt%とし
た場合にはフイルター詰まりが発生しパツク寿命が著し
く短かいものとなつた。 Comparative Examples 1 and 2 Conductive composite fibers were prepared in the same manner as in Example 1 except that nylon 6 (crystallinity: 45%) was used as a binder. The mixing ratio of W-1 was 65 or 70 wt%, and the mixing temperature was 240 ° C. Although the antistatic performance immediately after the preparation of this composite fiber was excellent, the antistatic performance had disappeared one year after actual wearing (Tables 1 and 2). When the mixing ratio with W-1 was 70 wt%, filter clogging occurred and the packing life was extremely short.
比較例3 バインダーとして結晶性の熱可塑性樹脂である高密度
ポリエチレン(結晶化度70%)を使用し、導電性粒子の
混合率を65wt%として、導電性複合繊維を作成した。こ
の繊維の作成直後の制電性能は良好なものであつたが実
着用1年後には制電性能は消失していた。Comparative Example 3 Conductive composite fibers were prepared by using high-density polyethylene (crystallinity: 70%), which is a crystalline thermoplastic resin, as a binder and mixing the conductive particles at 65 wt%. Immediately after the fiber was made, the antistatic performance was good, but after one year of actual wearing, the antistatic performance had disappeared.
実施例3 バインダーとしてポリエーテル・アミド型の熱可塑性
エラストマー(エムスジヤパン(株)グリルアミドELY
−60、融点160℃)を使用した。W−1との混合は240℃
で行つた。その他の条件は実施例1と同様にして導電性
複合繊維の作成を行なつた。この繊維の制電性能は良好
であつてかつ耐久性も優れたものであつた(表1,2)。Example 3 Polyether amide-type thermoplastic elastomer as a binder (MS Jiapan Co., Ltd. Grilamide ELY)
-60, melting point 160 ° C). 240 ° C with W-1
I went in. Other conditions were the same as in Example 1 to produce a conductive conjugate fiber. The antistatic performance of this fiber was good and the durability was also excellent (Tables 1 and 2).
第1〜2図は本発明で規定する芯鞘型複合繊維の断面図
である。図中の斜線部は導電層成分(B)を示す。1 and 2 are cross-sectional views of the core-in-sheath type conjugate fiber specified in the present invention. The hatched portion in the figure indicates the conductive layer component (B).
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 和彦 岡山県倉敷市酒津1621番地 株式会社ク ラレ内 (72)発明者 河本 正夫 岡山県倉敷市酒津1621番地 株式会社ク ラレ内 (56)参考文献 特開 昭59−223309(JP,A) 特開 昭59−223313(JP,A) 特公 昭62−28410(JP,B2) 特公 昭61−16622(JP,B2) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Kazuhiko Tanaka 1621 Sazu, Kurashiki-shi, Okayama Prefecture Inside Kuraray Co., Ltd. JP-A-59-223309 (JP, A) JP-A-59-223313 (JP, A) JP-B-62-28410 (JP, B2) JP-B-61-16622 (JP, B2)
Claims (1)
成分(A)を鞘部、導電性金属酸化物粒子と熱可塑性エ
ラストマーとの混合物とからなる導電層成分(B)を芯
部としてなる白色または無色系の導電性複合繊維におい
て、 熱可塑性エラストマーがポリエステル系エラストマー、
ポリアミド系エラストマーまたは第3アミンペンダント
NBRから選択された1種であり、 導電層成分(B)における導電性金属酸化物粒子の混合
量が60〜85重量%の範囲であり、 かつ導電層成分(B)が繊維軸方向に連続した状態で複
合されている、 ことを特徴とする白色系導電性複合繊維。A non-conductive layer component (A) composed of a polyester-based polymer as a sheath, and a conductive layer component (B) composed of a mixture of conductive metal oxide particles and a thermoplastic elastomer having a core portion of white or white. In the colorless conductive composite fiber, the thermoplastic elastomer is a polyester elastomer,
Polyamide elastomer or tertiary amine pendant
One kind selected from NBR, the amount of the conductive metal oxide particles in the conductive layer component (B) is in the range of 60 to 85% by weight, and the conductive layer component (B) is continuous in the fiber axis direction. A white conductive conjugate fiber, which is conjugated in a mixed state.
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