專利名稱：纖維復(fù)合體及其用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及以抑制靜電帶電的目的而使用的纖維制品。
背景技術(shù)：
由合成纖維構(gòu)成的布帛如與天然纖維構(gòu)成的布帛相比較，一般，由于在強度、耐久性方面優(yōu)良，因此廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。但是，合成纖維構(gòu)成的布帛具有容易帶電的缺陷。近年來，隨著醫(yī)療品、藥品、食品、電子器件及精密儀器制造等行業(yè)中產(chǎn)品高性能化的進展，已經(jīng)明確了空氣中的塵埃對產(chǎn)品性能有較大影響，因衣服所帶靜電吸附塵埃，而直接帶著塵埃進入制造環(huán)境會降低生產(chǎn)效率。不只是如此，在易引起火災(zāi)及爆炸的環(huán)境中，因靜電容易產(chǎn)生火花，也有爆發(fā)危險的可能性，這樣，用實施靜電對策的布帛制成的纖維制品就成為各種制造場所必需的用品。
具體是，由實施靜電對策的布帛制成的防塵衣及鞋內(nèi)層材料，例如，被用于凈室內(nèi)的工作服及工作鞋。通過抑制在衣服及人體中蓄積的靜電，防止放電破壞微小電路，抑制衣服及人體上的靜電吸附塵埃，不把塵埃帶入凈室內(nèi)，以提高產(chǎn)品的成品率。此外，實施靜電對策的布帛作為過濾器的材料，也具有高的利用價值。這樣，在過濾具有引火性的液體或氣體時，可以抑制與過濾器摩擦產(chǎn)生的靜電，從而避免引火爆炸。
以往，作為布帛的靜電對策，提出了各種方法。例如，一般有加工后涂敷表面活性劑的方法及用混入親水性聚合物的抗靜電纖維構(gòu)成布帛的方法等。但是，上述布帛的洗滌耐久性都低，低濕度下的抗靜電性能不足。因此，通常使用按一定比例混入導(dǎo)電性纖維的布帛。
作為導(dǎo)電性纖維，從工序通過性及耐洗滌性兩方面考慮，一般采用以由導(dǎo)電性粒子和熱塑性成分構(gòu)成的導(dǎo)電性成分為芯成分(島成分)，以纖維形成性成分為外鞘成分(海成分)的導(dǎo)電性復(fù)合纖維。
近年來，以歐美為中心，作為不破壞纖維制品而評價其抗靜電性能的手段，正在普及在纖維制品表面上的兩個地方放上電極，然后測定電極間電阻值的方法(以下稱為表面電阻測定法)。如采用該方法，盡管作為實際制品的抗靜電性能充分，但在混用于纖維制品中的導(dǎo)電性纖維表面上的導(dǎo)電性成分的露出面積不足時，由于導(dǎo)電性成分與電極不接觸，降低布料表面的導(dǎo)電性能，存在抗靜電性不良的問題。
在日本專利特開平11-350296號公報中，為提高導(dǎo)電性能，提出了采用在成為芯的合成纖維絲條上包覆導(dǎo)電性復(fù)合纖維的導(dǎo)電絲條，從而提高導(dǎo)電絲條之間的接觸性的織物。但是，如果導(dǎo)電性成分在纖維表面上的露出面積小，不引起導(dǎo)電性成分之間或與電極間的接觸，除非使用具有浸透性的導(dǎo)電性粘合劑，減輕接觸電阻，否則很難得到表面電阻測定法的良好導(dǎo)電性能。
要消除上述缺陷，容易認為只要把表面層作為導(dǎo)電性成分就行，提出了多種此方面的提案。例如，提出了用分散有氧化鈦、碘化亞銅等金屬成分或?qū)щ娦蕴剂Ｗ拥膶?dǎo)電性成分包覆表面或鍍敷的方法。但是，采用上述方法得到的導(dǎo)電性纖維，無耐洗滌性，在初期評價時導(dǎo)電性能好，但如果進行反復(fù)洗滌，引起導(dǎo)電性成分剝離、脫落，這不僅降低導(dǎo)電性能，還助長自己產(chǎn)生灰塵，很難用于使用時需要多次洗滌的用途，例如在凈室使用的防塵衣等用途。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種即使在采用表面電阻測定法也能得到良好導(dǎo)電性能的，并且抗靜電性能和耐久性能都優(yōu)良的纖維制品。
本發(fā)明是一種纖維復(fù)合體，混用由導(dǎo)電性熱塑性成分和纖維形成性成分構(gòu)成的導(dǎo)電性復(fù)合纖維，其特征在于導(dǎo)電性復(fù)合纖維由包含碳黑的熱塑性聚合物構(gòu)成，比電阻在106Ω·cm以下，導(dǎo)電性熱塑性成分包覆50％以上的纖維表面，并且具有向纖維長度方向連續(xù)的結(jié)構(gòu)。
此外，作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，纖維復(fù)合體中含有0.1～15重量％的導(dǎo)電性復(fù)合纖維。另外，作為本發(fā)明的纖維復(fù)合體的具體用途有防塵衣、鞋內(nèi)層材料、過濾器。


圖1是一例用于本發(fā)明纖維復(fù)合體中的導(dǎo)電性復(fù)合纖維的橫剖面圖。
圖2是一例用于本發(fā)明纖維復(fù)合體中的導(dǎo)電性復(fù)合纖維的橫剖面圖。
圖3是一例用于本發(fā)明纖維復(fù)合體中的導(dǎo)電性復(fù)合纖維的橫剖面圖。
圖4是一例用于本發(fā)明范圍外的纖維復(fù)合體中的導(dǎo)電性復(fù)合纖維的橫剖面圖。
圖5是一例用于本發(fā)明范圍外的纖維復(fù)合體中的導(dǎo)電性復(fù)合纖維的橫剖面圖。
圖中1導(dǎo)電性成分，2非導(dǎo)電性成分。
具體實施例方式
下面說明本發(fā)明的導(dǎo)電性復(fù)合纖維。
作為在本發(fā)明使用的導(dǎo)電性復(fù)合纖維的導(dǎo)電性成分、非導(dǎo)電性成分中所使用的熱塑性聚合物，可以使用聚酯類、聚酰胺類、聚烯類及其共聚物等所謂公知的具有纖維形成能的熱塑性聚合物，可適當(dāng)選擇。從減少在染色和其他后續(xù)工序中的需要格外注意的必要方面考慮，最好與占布帛大部分的基礎(chǔ)絲即與導(dǎo)電性復(fù)合纖維混用的纖維原料種類相同。
此外，用于導(dǎo)電性成分和非導(dǎo)電性成分的熱塑性聚合物，從兩成分的粘接性方面考慮，最好是同種類的熱塑性聚合物。即使在雙方的熱塑性聚合物不同時，也能夠通過在雙方或其中的一方的成分中混入互溶劑，改善接合性。例如，在采用聚酰胺和聚烯時，可通過向聚烯一側(cè)作為互溶劑少量混入馬來酸變性聚烯，改善接合性。
可通過在熱塑性聚合物中用常規(guī)方法均勻混合導(dǎo)電性碳黑，構(gòu)成上述導(dǎo)電性成分。導(dǎo)電性碳黑的混合比率因使用的聚合物及碳黑的種類而有所不同，但通常在10～50重量％，而最好是在15～40重量％。
關(guān)于用于本發(fā)明的導(dǎo)電性復(fù)合纖維的導(dǎo)電性能，比電阻必須在106Ω·cm以下。比電阻不在此范圍時，未發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電性纖維的自放電能，對纖維復(fù)合體的抗靜電對策不產(chǎn)生作用。所以，一般在104Ω·cm左右以下，而最好是在102Ω·cm左右以下。
還可根據(jù)需要，在導(dǎo)電性成分、非導(dǎo)電性成分中進而添加分散劑(石蠟類、聚環(huán)氧烷類、各種表面活性劑、有機電解質(zhì)等)、著色劑、熱穩(wěn)定劑(抗氧化劑、紫外線吸收劑等)、流動性改善劑、熒光增白劑及其他添加劑。
用于本發(fā)明的導(dǎo)電性復(fù)合纖維的復(fù)合方式不是特限定的內(nèi)容，但是，導(dǎo)電性成分必須包覆50％以上的纖維表面。作為一例剖面形狀，如圖1～3所示，圖中示出在纖維表面配置了大致4～8個導(dǎo)電性成分。通過利用這樣結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性復(fù)合纖維，提高了導(dǎo)電性纖維間的導(dǎo)電性成分相互間的接觸性及導(dǎo)電性成分與測定儀電極的接觸性，能夠得到表面電阻測定法的良好導(dǎo)電性能。如從本發(fā)明的目的來講，導(dǎo)電性成分在纖維表面的露出率越高越好，但是，由于導(dǎo)電性成分中含有導(dǎo)電性碳黑，顯著降低熔融流動性，所以要全部包覆在技術(shù)上難度大，此外，從表面電阻測定法中使用的測定儀的電極尺寸和復(fù)合纖維的纖維直徑上判斷，有充分的接觸性，所以，如果包覆50％以上的纖維表面，可以說能夠達到目的。
關(guān)于導(dǎo)電性成分和非導(dǎo)電性成分的復(fù)合比率，按體積比率，最好為導(dǎo)電性成分∶非導(dǎo)電性成分＝1∶20～2∶1。從確保纖維的物性方面考慮，非導(dǎo)電性成分的比率越大越好，但如果導(dǎo)電性成分的比率減小，由于很難得到穩(wěn)定的復(fù)合形式，同時導(dǎo)電性的穩(wěn)定性不足，所以考慮到這些問題，優(yōu)選導(dǎo)電性成分∶非導(dǎo)電性成分＝1∶20～2∶1，更優(yōu)選為1∶15～1∶1。
用于本發(fā)明的導(dǎo)電性復(fù)合纖維主要是用熔融復(fù)合紡絲法制造的。如采用通過涂敷等工藝在后續(xù)加工中形成類似復(fù)合形式的復(fù)合纖維，耐久性不足，在反復(fù)洗滌制品時，導(dǎo)電性成分產(chǎn)生剝離、脫落。通過采用熔融復(fù)合紡絲法制造，例如，即使在需要多次洗滌的如在凈室等中使用的防塵衣的用途中，也能夠顯示出足夠的耐久性。
本發(fā)明的纖維復(fù)合體，在上述導(dǎo)電性復(fù)合纖維中混用其他纖維(以下稱非導(dǎo)電性纖維)。導(dǎo)電性復(fù)合纖維中混用的其他纖維可利用所有的纖維。例如，尼龍、聚酯、丙烯等合成纖維或棉花、絲綢、羊毛等天然纖維。另外，也可以采用多種纖維混合的混合纖維。
其中，如考慮到纖維復(fù)合體的用途，最好使用合成纖維。這是因為合成纖維與天然纖維相比強度及耐久性好。
導(dǎo)電性復(fù)合纖維和非導(dǎo)電性纖維的混合方法不特別限定。例如，可以以單體向紡織物及編織物中按一定間隔加入導(dǎo)電性復(fù)合纖維，也可以根據(jù)其細度與非導(dǎo)電性纖維形成合絲或股線，加入到布帛中。此外，也可以切成規(guī)定長度與其他短纖維混紡，也可以作為縫線混用于現(xiàn)有布帛中。
作為本發(fā)明纖維復(fù)合體中的導(dǎo)電性復(fù)合纖維的使用量，最好在0.1～15重量％。導(dǎo)電性復(fù)合纖維的比例如在0.1重量％以下，由于電暈放電產(chǎn)生的帶電防止效果不明顯，不能夠防止衣服及人體因靜電吸附塵埃。此外，如果上述比例超過15重量％，纖維復(fù)合體的帶電防止效果大致飽和，15重量％以上的用量不僅對成本不利，還會招致不希望發(fā)生的工序通過性的降低。
本發(fā)明的防塵衣由上述纖維復(fù)合體的紡織物、編織物等構(gòu)成。成為基礎(chǔ)的絲條，從抑制原材料本身產(chǎn)生灰塵量角度考慮，最好使用長絲。在使用短纖維絲時，最好抑制在層壓加工等中的自己產(chǎn)生灰塵。
布帛的組織不是特別限定的內(nèi)容，但從阻止通塵性方面考慮，最好是高密度。然而，由于密度過高會劣化穿著感，可以根據(jù)使用目的設(shè)定組織和密度。此外，在必要時，可通過壓延加工等壓緊布帛提高致密性，也可以合并使用以改善穿著感為目的具有吸水即干性及抗菌性的纖維、促進纖維及布帛的帶電壓更迅速減衰的抗靜電纖維等各種功能性纖維。
通過使用本發(fā)明的防塵衣，在任何環(huán)境下都能抑制在衣服中蓄積靜電，防止放電破壞微小電路，抑制因靜電吸附塵埃，不使塵埃帶進凈室，由此能夠期待提高產(chǎn)品的成品率。此外，由于能夠通過測定產(chǎn)品的表面電阻預(yù)測其抗靜電性能，可簡化質(zhì)量管理。
本發(fā)明的鞋內(nèi)層材料由上述纖維復(fù)合體的布帛、無紡布等構(gòu)成。作為非導(dǎo)電性纖維，主要采用耐磨損性優(yōu)良的聚酰胺，但這不是特別限定內(nèi)容。也可以采用熱粘接性纖維及在外鞘部配置低熔點聚合物的復(fù)合纖維，實施點壓接加工，保持立體結(jié)構(gòu)，緩和沖擊。
在作為無紡布采用本發(fā)明的導(dǎo)電性復(fù)合纖維時，單絲的細度最好在8分特(十分之一特)以下。因為如果單絲的細度變小，即使按同一重量混合率混用的根數(shù)多，導(dǎo)電性復(fù)合纖維之間接觸的概率增加，布帛表面(水平方向)及垂直方向的導(dǎo)電性能提高。
通過使用本發(fā)明的鞋內(nèi)層材料，當(dāng)然能夠防止內(nèi)層材料自身帶電，如果在鞋底部使用具有導(dǎo)電性的樹脂，內(nèi)層材料和鞋底連通，就可使人體中蓄積的靜電向地面泄漏。其結(jié)果是，與防塵衣一樣，能夠期待提高凈室內(nèi)的工作效率。
本發(fā)明的過濾器由上述纖維復(fù)合體的布帛、無紡布等構(gòu)成。與鞋內(nèi)層材料一樣，也可采用熱粘接性纖維及在外鞘部配置低熔點聚合物的復(fù)合纖維，實施點壓接加工，保持立體結(jié)構(gòu)，謀求提高穩(wěn)定性。此外，在作為無紡布使用時，單絲細度最好比較小，此點與鞋內(nèi)層材料相同。
通過使用本發(fā)明的過濾器，在高速過濾具有引火性的液體或氣體時，可以抑制與過濾器摩擦而產(chǎn)生的靜電，從而避免引火爆炸。此外，由于能夠較高地設(shè)定過濾速度，可以有希望提高生產(chǎn)率。
實施例下面，根據(jù)實施例具體說明本發(fā)明。此外，在下面的實施例中的各項物性的測定及評價，根據(jù)如下的方法實施。
關(guān)于導(dǎo)電性復(fù)合纖維的導(dǎo)電性能，切斷成長10cm，作為試樣，兩端用導(dǎo)電性粘合劑與金屬端子粘接，外加1000V的直流電壓，測定電阻值，按以此值為基準(zhǔn)的比電阻進行評價。
關(guān)于布帛的表面電阻，采用ACL Staticide公司制兆歐計模型800，測定平行電極寬7.5cm、電極間距7.5cm內(nèi)的導(dǎo)電性。此外，測定中采用在20℃×30％RH的環(huán)境下預(yù)先調(diào)濕的試樣。
關(guān)于布帛的抗靜電性能，基于JIS L 1094摩擦帶電減衰測定法，采用在20℃×30％RH的環(huán)境下預(yù)先調(diào)濕的試樣，測定了初期帶電壓。
關(guān)于耐久性，評價了洗滌耐久性。按照JIS L 0217 E 103法，實施100次的洗滌，用上述方法測定洗滌前后的導(dǎo)電性復(fù)合纖維的導(dǎo)電性能及布帛的表面電阻。
關(guān)于纖維表面的導(dǎo)電性成分的包覆比率，用奧林巴斯公司制光學(xué)顯微鏡，按任意間隔，拍攝絲的20處剖面照片，用keyence公司制圖像分析儀進行測定，按其平均值評價。
實施例1～3、比較例1～2在12mol％共聚合異酞酸的聚乙烯對酞酸鹽中，混合分散25重量％的導(dǎo)電性碳黑，形成導(dǎo)電性聚合物，以該導(dǎo)電性聚合物作為導(dǎo)電性成分，以均聚乙烯對酞酸鹽作為非導(dǎo)電性成分，按數(shù)種條件的復(fù)合比率、復(fù)合結(jié)構(gòu)進行復(fù)合，在285℃一邊紡絲、冷卻、潤滑，一邊以1000m/min的速度卷取，然后在100℃的拉伸輥上拉伸，在140℃的熱板上熱處理并卷取，制成導(dǎo)電性復(fù)合纖維Y1～Y4。Y1～Y4的導(dǎo)電性能及纖維表面上的導(dǎo)電性成分的包覆比率示于表1。
表1

形成底部的經(jīng)絲、緯絲使用聚脂長纖維絲84分特/72長絲，作為導(dǎo)電性絲條按經(jīng)、緯各自5mm間隔使用Y1，形成如此的平織物，用通常的加工方法加工該織物，使之成為布帛1。
除使用按捻數(shù)250T/m使Y2～Y4分別與聚脂長纖維絲56分特/24長絲合捻的導(dǎo)電性合捻線作為導(dǎo)電性絲條來代替Y1外，形成構(gòu)成與布帛1同樣的布帛2～4。
此外，作為比較例，采用沿市售的尼龍單長絲22分特的周圍包覆碳黑混入樹脂的導(dǎo)電性纖維Y5，形成構(gòu)成與布帛2～4同樣的布帛5。此外，Y5的原絲導(dǎo)電性能良好，為2.2×100Ω·cm。布帛1～5中的導(dǎo)電性纖維的混用率及各項物性值示于表2。
表2

由表2可以看出，雖可確認表面完全不露出導(dǎo)電性成分的Y4具有對洗滌的耐久性，但在表面電阻測定中未發(fā)現(xiàn)效果。此外，關(guān)于Y5，在初期，雖具有與本發(fā)明同等以上的性能，但在洗滌100次后，導(dǎo)電性成分產(chǎn)生剝離、脫落，其導(dǎo)電性能及抗靜電性能大約都消失掉。與此相反，本發(fā)明的表面電阻及其耐久性的結(jié)果都良好。
采用上述布帛，制作了防塵衣，在進行實用評價時得到與布帛評價時相同的結(jié)果。
實施例4～5、比較例3以在6尼龍絲中混合分散35重量％的碳黑的導(dǎo)電性聚合物作為導(dǎo)電性成分，以6尼龍絲作為非導(dǎo)電性成分，按數(shù)種條件的復(fù)合比率、復(fù)合結(jié)構(gòu)進行復(fù)合，在275℃一邊紡絲、冷卻、潤滑，一邊以800m/min的速度卷取，然后在80℃的拉伸輥上拉伸，在140℃的熱板上熱處理，隨后卷取，制成330分特/100長絲的導(dǎo)電性復(fù)合纖維Y6～Y8。Y6～Y8的導(dǎo)電性能及纖維表面上的導(dǎo)電性成分的包覆比率示于表3。
表3

分別收集Y6～Y8，形成30萬分特后，實施蜷曲加工，切成長51mm，得到單絲3.3分特的坯料纖維。
按5重量％的混合率，將上述坯料纖維與3.3分特、51mm長的6尼龍絲坯料纖維混合，利用針沖孔法，制作目付約180g/m2的無紡布，然后，實施壓紋加工，得到布帛6～8。布帛6～8的各項物性值列于表4。
表4

由表4可以看出，比較例3雖在抗靜電性及其耐用性方面得到很好的效果，但在表面電阻測定中，測定值偏差較大，未發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定的效果。推斷這是因?qū)щ娦猿煞值膹?fù)合比率小，纖維表面上所占的導(dǎo)電性成分露出不足之故。
此外，在穿著用本發(fā)明的無紡布作為鞋內(nèi)層材料并在鞋底部也實施導(dǎo)電處理的工作鞋時，人體內(nèi)蓄積的靜電通過鞋泄漏，得到減輕人體帶電的效果。
實施例6～8、比較例4～5除變更了上述的Y6的混合率外，用與實施例4相同的方法制作了布帛9～13。形成的無紡布的物性值列于表5。
表5

由表5可以看出，在實施例6～8中，隨著導(dǎo)電性復(fù)合纖維的混用率的提高，表面電阻及抗靜電性呈良化的趨勢，每項結(jié)果都滿足要求。然而，在比較例4中，混用率不足，在表面電阻及抗靜電性方面都未見有效果。此外，在比較例5中，表面電阻及抗靜電性達到飽和狀態(tài)，認為是過剩存在導(dǎo)電性復(fù)合纖維之故。作為無紡布的工序通過性及各物性沒有特別的問題，但在成本方面不太好。
實施例9對利用以往眾所周知的熔流方式得到的聚乙烯對酞酸鹽長纖維無紡布實施壓紋加工，制作目付約75g/m2的無紡布。在該無紡布上，采用以Z捻數(shù)480T/m捻合的縫線，按無紡布的寬度方向，間隔5mm地縫進以S捻數(shù)600T/m捻合2根上述導(dǎo)電性復(fù)合纖維Y2和合計3根聚酯長纖維絲44分特/18長絲而成的線，將所得的無紡布作為布帛14。該布帛的表面電阻值為4.7×107Ω，抗靜電性為2110V，測定結(jié)果良好。
此外，該布帛即使洗滌100次，性能也不降低，在作為過濾器使用時可充分發(fā)揮了其抗靜電性。
如采用本發(fā)明，可得到導(dǎo)電性能及其耐用性能都優(yōu)良的纖維制品。
權(quán)利要求
1.一種纖維復(fù)合體，混用由導(dǎo)電性熱塑性成分和纖維形成性成分構(gòu)成的導(dǎo)電性復(fù)合纖維，其特征在于導(dǎo)電性復(fù)合纖維由包含碳黑的熱塑性聚合物構(gòu)成，比電阻在106Ω·cm以下，導(dǎo)電性熱塑性成分包覆50％以上的纖維表面，并且具有向纖維長度方向連續(xù)的結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的纖維復(fù)合體，其特征在于含有0.1～15重量％的導(dǎo)電性復(fù)合體。
3.一種防塵衣，其特征在于由權(quán)利要求1或2所述的纖維復(fù)合體構(gòu)成。
4.一種鞋內(nèi)層材料，其特征在于由權(quán)利要求1或2所述的纖維復(fù)合體構(gòu)成。
5.一種過濾器，其特征在于由權(quán)利要求1或2所述的纖維復(fù)合體構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種混用由導(dǎo)電性熱塑性成分和纖維形成性成分構(gòu)成的導(dǎo)電性復(fù)合纖維的纖維復(fù)合體，其特征在于導(dǎo)電性復(fù)合纖維由包含碳黑的熱塑性聚合物構(gòu)成，比電阻在10
文檔編號A43B7/36GK1531608SQ0280591
公開日2004年9月22日 申請日期2002年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月15日
發(fā)明者中西啟二, 野口章一郎, 一郎 申請人:鐘紡株式會社, 鐘紡合纖株式會社