JP2003313727A

JP2003313727A - ストレッチ性に優れた導電性ポリエステル繊維

Info

Publication number: JP2003313727A
Application number: JP2002117805A
Authority: JP
Inventors: Yoshitoki Mori; 義斉森; Yoshitaka Matsumura; 由隆松村; Masayuki Sato; 正幸佐藤
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2002-04-19
Filing date: 2002-04-19
Publication date: 2003-11-06

Abstract

(57)【要約】【課題】電性カーボンブラックを熱可塑性ポリマーに
含有せしめた導電ポリマーとＰＴＴとを複合紡糸し、導
電性カーボンブラック含有量、ＰＴＴの繊維横断面積占
有率、繊維の伸長回復率を適正なものとすることによ
り、優れた除電性能とストレッチ性を兼ね備え、製糸性
の安定な導電性ポリエステル繊維を得ることができる。【解決手段】９０モル％以上がトリメチレンテレフタ
レート繰り返し単位から構成されるポリトリメチレンテ
レフタレートであるポリエステル成分Ａと導電性カーボ
ンブラックを１５〜４０重量％含有する熱可塑性ポリマ
ーである導電成分Ｂからなり、ポリエステル成分Ａが繊
維横断面積の７０〜９５％を形成する伸長回復率が５０
％以上であるストレッチ性に優れた導電性ポリエステル
繊維。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、除電性能に優れた
ポリエステル繊維に関するものであり、さらに詳しく
は、ポリトリメチレンテレフタレートと導電性カーボン
ブラックを含有する熱可塑性ポリマーからなる優れたス
トレッチ性と除電性能を併せ持つ導電性ポリエステル繊
維に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から除電性能の優れた繊維としての
導電性繊維については、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ッキして導電
性を付与せんとしたものや、導電性カーボンブラックを
樹脂やゴム類に分散させた後、これを繊維表面にコート
することによっ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
困難な方法によって得られたものであったり、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
り返し洗濯といった外的な作用によって導電性が容易に
低下し、実用の域を脱してしまうという問題があった。
他の導電性繊維として、スチール繊維の様な金属繊維が
除電性能の優れたものとして知られているが、金属繊維
はコストが高く、しかも一般の有機素材とはなじみ難
く、紡績性不良となったり、製織・染色仕上げ工程での
トラブルの原因となったり、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、布帛の溶融トラブルなどの原因となってい
た。また、別のタイプの導電性繊維として、導電性カー
ボンブラックを含有する熱可塑性ポリマーをポリエチレ
ンテレフタレートであるポリエステル成分に均一分散あ
るいは複合させてを繊維化する方法が提案されている
が、これらの方法で得られた導電性繊維では、繊維の伸
長回復性が低く、ストレッチ性と除電性能を両立するこ
とができないといった問題や、染色性が不十分で鮮明に
染色することが困難であるといった問題があり、近年、
一般衣料用素材となりつつあるストレッチ織編物や、天
然繊維織編物などに、これら従来の導電繊維を用いた場
合、該導電繊維にストレッチ性がないために異質感を感
じたり、染色性が不十分であるために布帛品位を損ねる
といった懸念があった。

【０００３】また、特開平１１−１８１６２６号公報で
は、ポリトリメチレンテレフタレートに炭素数８〜２０
のアルキル基で構成されたアルカリ金属化合物を含有し
た摩擦帯電圧１０００〜２０００Ｖの制電ポリエステル
繊維が提案されているが、この制電性ポリエステル繊維
では、繊維の比抵抗値が１０⁸〜１０¹¹Ω・ｃｍレベル
であり、十分な除電性能を有しているとは言えないもの
であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題を
解決し、ストレッチ織編物や天然繊維織編物などに当該
導電性繊維を０．０１〜１０重量％の少量構成とした場
合でも、布帛品位や質感を損なうことなく優れたストレ
ッチ性と除電性能と発揮する導電性ポリエステル繊維を
提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明は、９０モル％以上がトリメチレンテレフタレ
ート繰り返し単位から構成されるポリトリメチレンテレ
フタレートであるポリエステル成分Ａと、導電性カーボ
ンブラックを１５〜４０重量％含有する熱可塑性ポリマ
ーである導電成分Ｂからなり、ポリエステル成分Ａが繊
維横断面積の７０〜９５％を形成するとともに伸長回復
率が５０％以上であるストレッチ性に優れた導電性ポリ
エステル繊維である。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下本発明を詳細に説明する。

【０００７】本発明において、ポリエステル成分Ａは９
０モル％以上がトリメチレンテレフタレートであるポリ
トリメチレンテレフタレート（以下、ＰＴＴと略す）で
あり、導電性繊維横断面積の７０〜９５％、好ましくは
８０％以上を形成するものである。ＰＴＴは、結晶構造
においてアルキレングリコール部のメチレン鎖がゴーシ
ュ−ゴーシュの構造（分子鎖が９０度に屈曲）であるこ
と、さらにはベンゼン環同士の相互作用（スタッキン
グ、並列）による拘束点密度が低く、フレキシビリティ
ーが高いことから、メチレン基の回転により分子鎖が容
易に伸長・回復するという特有の伸長回復性を有してお
り、優れたストレッチ性を発揮するものである。

【０００８】本発明において、導電成分Ｂ成分に含まれ
る導電性カーボンブラックの量は１５〜４０重量％、好
ましくは２０〜３５重量％である。導電性カーボンブラ
ックの含有量が１５重量％より少ない場合には十分な除
電性能は発揮されない。一方、４０重量％を超える場合
では、ポリマー流動性が著しく低下して製糸性が極端に
悪化するので好ましくない。

【０００９】本発明において、通常用いる導電性カーボ
ンブラックは１０^-3〜１０²Ω・ｃｍの固有電気抵抗を
有するものが良い。周知の如く、カーボンブラックは完
全に粒子分散をしている場合は一般に導電性が不良であ
って、ストラクチャーと呼ばれる連鎖構造をとると導電
性が向上して導電性カーボンブラックと言われるものに
なる。従って、導電性カーボンブラックによって、ポリ
マーを導電化するにあたっては、このストラクチャーを
破壊しないでカーボンブラックを分散させることが肝要
となる。そして、導電性カーボンブラック含有複合体の
電気伝導メカニズムとしては、カーボンブラック連鎖の
接触によるものとトンネル効果によるものが考えられる
が、前者の方が主と考えられる。従って、カーボンブラ
ックの連鎖が長く高密度ポリマー中に存在する方が接触
確率大となり、高導電性となる。本発明者らの検討結果
では、導電性カーボンブラック含有量１５重量％未満で
は効果がないが、２０重量％になると急激に導電性が向
上する。

【００１０】本発明における導電成分Ｂに用いる熱可塑
性ポリマーは、特に限定するものではないが、ＰＴＴで
あるポリエステル成分Ａとの複合安定性あるいは均一分
散性、および製糸性を考慮した場合、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
ーを用いることが好ましい。

【００１１】本発明において、繊維全体の伸長回復率は
５０％以上、好ましくは６０％以上である。伸長回復率
が５０％を下回ると、織編物に当該導電性繊維を使用し
た際にストレッチ性が十分発揮されない。

【００１２】本発明の導電性繊維は、ポリエステル成分
Ａと導電成分Ｂが、繊維横断面積比率（Ａ：Ｂ）が７
０：３０〜９５：５で複合され、導電成分Ｂが繊維表面
に露出した複合繊維であることが好ましい。導電成分が
露出した複合繊維とすることで繊維表面の電気抵抗値を
低減し、織編物に当該導電性ポリエステル繊維を０．０
１〜１０重量％の少量構成とした場合でも十分な除電性
能が得られるものである。より好ましくは、ポリエステ
ル成分Ａと導電成分Ｂの繊維横断面積比率（Ａ：Ｂ）は
８５：１５〜９５：５である。

【００１３】本発明の導電性繊維は、単糸繊度が４．０
デシテックス以上であることが好ましい。単糸繊度を
４．０デシテックス以上とすることで、ＰＴＴ織編物に
導電性繊維を０．０１〜１０重量％の少量構成とした場
合でも十分な除電性能が得られるものである。

【００１４】本発明の導電性ポリエステル繊維は、通常
のポリエステル系繊維の製造方法をそのまま用いること
ができ、特に限定するものではなく、紡糸した未延伸糸
を一旦巻き取った後に加熱延伸する方法を採用しても良
く、紡糸した未延伸糸を一旦巻き取ることなく、加熱延
伸する直接紡糸延伸法を採用しても良い。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。実施例中における固有粘度、繊維断面抵抗値、繊維
表面抵抗値および伸長回復率は以下の通りである。な
お、除電性能は、繊維断面抵抗値、繊維表面抵抗値の一
方または双方が９．０×１０¹⁰Ω／ｃｍ・ｆ未満である
ものを合格とした。

【００１６】１．固有粘度オルソクロロフェノール１０ｍｌ中に試料ポリマーを
０．８ｇ溶かし、２５℃にてオストワルド粘度計を用い
て相対粘度ηｒを次式により算出した値（ＩＶ）であ
る。

【００１７】ηｒ＝η／η₀＝（ｔ×ｑ）／（ｔ₀×
ｑ₀）ＩＶ＝０．０２４２ηｒ＋０．２６３４但し、η：ポリマー溶液の粘度、η₀：ＯＣＰの粘度、
ｔ：溶液の落下時間（秒）、ｑ：溶液の密度（ｇ／ｃｍ
³）ｔ₀：ＯＣＰの落下時間（秒）、ｑ₀：ＯＣＰの密度
（ｇ／ｃｍ³）。

【００１８】２．繊維断面抵抗値（Ω／ｃｍ・ｆ）導電性繊維を１０ｃｍ長さに切断し、切断面に導電塗料
（ドータイト）を塗布して繊維端部を固定した後、該端
部を電極として印可電圧１ｋＶにおける電気抵抗を測定
して算出した。

【００１９】３．繊維表面抵抗値（Ω／ｃｍ・ｆ）：導
電性繊維を１０ｃｍ長さに切断し、導電塗料が該切断面
に付着しないように、繊維端部の側面に導電塗料（ドー
タイト）を塗布して繊維端部を固定し、印可電圧１ｋＶ
における電気抵抗を測定して算出した。

【００２０】４．伸長回復率（ストレッチ性）導電性繊維をチャック間距離２０ｃｍで引っ張り試験機
に取り付け、伸長率２０％まで引っ張り速度２０ｃｍ／
ｍｉｎで伸長した後、再び同じ速度で収縮させて応力−
歪曲線を描く。収縮中、応力がゼロになった時の伸度を
残留伸度（Ｘ）とし、下式の通り伸長回復率を算出し
た。伸長回復率が５０％以上のものを合格とした。

【００２１】伸長回復率＝｛（２０−Ｘ）／２０｝×１
００（％）５．製糸安定性通常の複合紡糸機にて、１，０００ｋｇの未延伸糸を巻
き取った後に、通常の延伸機にてボビンに０．５ｋｇの
延伸糸を巻き取り、１，０００ｋｇの未延伸糸に対する
製品収率で以下の通り判定し、○および△を合格とし
た。

【００２２】９５％以上：○、８０〜９４％：△、７９％以下：× 実施例１導電成分Ｂとして、導電性カーボンブラックを２０重量
％含有したナイロン６を芯成分とし、二酸化チタンを
０．３０重量％含有した固有粘度１．４７であるＰＴＴ
をポリエステル成分Ａとし、成分Ａが鞘成分として繊維
横断面積の７０％を形成する芯鞘複合繊維を紡糸し、つ
いで延伸熱処理を行い、２５デシテックス５フィラメン
トの導電性繊維を得た。得られた繊維の横断面模式図を
図１に示す。得られた繊維は、繊維断面抵抗値：３．０
×１０⁸Ω／ｃｍ・ｆ、繊維表面抵抗値：８．８×１０
¹⁰Ω／ｃｍ・ｆ、伸長回復率：５２％となり、除電性能
およびストレッチ性は問題なく、製品収率：８６％であ
り製糸安定性も実際操業上問題のないものであった。

【００２３】実施例２導電成分Ｂとして、導電性カーボンブラックを４０重量
％含有したナイロン６を用い、二酸化チタンを０．３０
重量％含有した固有粘度１．４７であるＰＴＴをポリエ
ステル成分Ａとし、成分Ａが繊維横断面積の８０％を形
成するように導電ポリマーＢを分散した芯成分として紡
糸を行った後に紡糸し、ついで延伸熱処理を行い、２５
デシテックス５フィラメントの導電性繊維を得た。得ら
れた繊維の横断面模式図を図２に示す。得られた繊維
は、繊維断面抵抗値：４．５×１０ ⁸Ω／ｃｍ・ｆ、繊
維表面抵抗値：７．８×１０¹⁰Ω／ｃｍ・ｆ、伸長回復
率：６１％となり、除電性能は問題なく、ストレッチ性
の優れた導電繊維が得られた。また、製品収率：８２％
であり製糸安定性も実際操業上問題のないものであっ
た。

【００２４】実施例３導電成分Ｂとして、導電性カーボンブラックを３０重量
％含有したナイロン６を芯成分とし、ポリエステル成分
Ａが鞘成分として繊維横断面積の９５％を形成する芯鞘
複合繊維としたこと以外、実施例１と同様に導電性繊維
を得た。得られた繊維は、繊維断面抵抗値：１．９×１
０⁷Ω／ｃｍ・ｆ、繊維表面抵抗値：５．４×１０⁹Ω／
ｃｍ・ｆ、伸長回復率：６９％となり、高い除電性能と
優れたストレッチ性を兼ね備えた導電繊維が得られた。
また、製品収率：９７％であり製糸安定性も良好な結果
となった。

【００２５】実施例４導電成分Ｂとして、導電性カーボンブラックを３５重量
％含有したナイロン６を用い、ポリエステル成分Ａが繊
維横断面積の９０％を形成し、導電成分Ｂが繊維表面に
一部露出した偏芯芯鞘複合繊維としたこと以外、実施例
１と同様に導電性繊維を得た。得られた繊維の横断面模
式図を図３に示す。得られた繊維は、繊維断面抵抗値：
２．０×１０⁷Ω／ｃｍ・ｆ、繊維表面抵抗値：１．８
×１０⁷Ω／ｃｍ・ｆ、伸長回復率：６５％となり、優
れた除電性能とストレッチ性を兼ね備えた導電繊維が得
られた。また、製品収率：９１％であり実際操業上問題
のない製糸安定性であった。

【００２６】比較例１導電成分Ｂとして、導電性カーボンブラックを１０重量
％含有したナイロン６を用いたこと以外、実施例１と同
様に導電性繊維を得た。得られた繊維は、伸長回復率：
５３％でありストレッチ性には問題なく、また製品収
率：９５％と製糸安定性は良好であったものの、繊維断
面抵抗値：１．１×１０¹¹Ω／ｃｍ・ｆ、繊維表面抵抗
値：８．２×１０¹¹Ω／ｃｍ・ｆとなり除電性能が低
く、目的とする導電繊維とは言えないものとなった。

【００２７】比較例２導電成分Ｂとして、導電性カーボンブラックを３０重量
％含有したナイロン６を用い、ポリエステル成分Ａが鞘
成分として繊維横断面積の６０％を形成する芯鞘複合繊
維としたこと以外、実施例１と同様に導電性繊維を得
た。得られた繊維は、繊維断面抵抗値：１．９×１０⁷
Ω／ｃｍ・ｆ、繊維表面抵抗値：８．９×１０⁹Ω／ｃ
ｍ・ｆとなり除電性能には問題ないものの、伸長回復率
が４３％となりストレッチ性が不足し、また製品収率：
７６％と製糸性安定性も劣る結果となった。

【００２８】比較例３導電成分Ｂとして、導電性カーボンブラックを５０重量
％含有したナイロン６を用いたこと以外、実施例３と同
様に導電性繊維を得た。得られた繊維は、繊維断面抵抗
値：２．０×１０⁷Ω／ｃｍ・ｆ、繊維表面抵抗値：
５．７×１０⁹Ω／ｃｍ・ｆ、伸長回復率：５５％とな
り除電性能やソフト性には問題ないものであったが、製
品収率：６２％と製糸性安定性が劣る結果となった。こ
の原因は、導電成分Ｂのカーボンブラック含有量が過多
であったために、紡糸工程におけるポリマー流動性が著
しく低下し、連続紡糸を行った際に紡糸機ポリマー配管
内壁が閉塞し、導電成分Ｂの吐出が不安定となったこと
によるものと推定される。

【００２９】比較例４二酸化チタンを０．３０重量％含有した固有粘度０．６
５であるポリエチレンテレフタレートをポリエステル成
分Ａに用いたこと以外、実施例３と同様に導電性繊維を
得た。得られた繊維は、繊維断面抵抗値：１．８×１０
⁷Ω／ｃｍ・ｆ、繊維表面抵抗値：５．５×１０⁹Ω／ｃ
ｍ・ｆ、また製品収率は９５％であり、除電性能および
製糸安定性には問題ないものの、伸長回復率：３２％と
なりストレッチ性が不足したものとなった。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、導電
性カーボンブラックを熱可塑性ポリマーに含有せしめた
導電成分とＰＴＴとを複合紡糸し、導電性カーボンブラ
ック含有量、ＰＴＴの繊維横断面積占有率、繊維の伸長
回復率を適正なものとすることにより、ストレッチ織編
物や天然繊維織編物などに０．０１〜１０重量％の少量
構成とした場合でも布帛品位や質感を損ねることなく、
十分な導電性能とストレッチ性を発揮し、且つ優れた除
電性能とストレッチ性を兼ね備え、製糸性の安定な導電
性ポリエステル繊維を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の本発明導電性繊維の糸横断面模式図

【図２】実施例２の本発明導電性繊維の糸横断面模式図

【図３】実施例４の本発明導電性繊維の糸横断面模式図

【図４】その他の本発明導電性繊維の糸横断面一模式図

【符号の説明】

Ａ：ポリエステル成分Ｂ：導電成分

フロントページの続きＦターム(参考） 4L041 AA07 BA02 BA03 BA04 BA05 BA16 BA21 BA22 BA32 BC09 CA08 CA20 CB05 CB25 DD03 DD21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】９０モル％以上がトリメチレンテレフタ
レート繰り返し単位から構成されるポリトリメチレンテ
レフタレートであるポリエステル成分Ａと、導電性カー
ボンブラックを１５〜４０重量％含有する熱可塑性ポリ
マーである導電成分Ｂからなり、ポリエステル成分Ａが
繊維横断面積の７０〜９５％を形成するとともに伸長回
復率が５０％以上であるストレッチ性に優れた導電性ポ
リエステル繊維。
【請求項２】導電成分Ｂが繊維表面に露出した複合繊
維であることを特徴とする請求項１記載のストレッチ性
に優れた導電性ポリエステル繊維。
【請求項３】単糸繊度が４．０デシテックス以上であ
ることを特徴とする請求項１または２記載のストレッチ
性に優れた導電性ポリエステル繊維。