导电性复合纤维制造技术

本发明专利技术提供的导电性复合纤维，在制造过程中不产生成分剥离，长期使用时仍保持初期的导电性能，而且染色牢固度优良。将含有１５－５０重量％导电性炭黑的导电性聚酰胺层（Ａ）和由特定组成的聚酰胺形成的保护聚合物层（Ｂ）进行复合，使导电性聚酰胺层（Ａ）露出纤维表面，其表面露出部分的数量，每１单丝有３处以上，每１个纤维断面周长方向上的露出距离Ｌ↓［１］（μｍ）满足下式，而且，保护聚合物层（Ｂ）占纤维面周长的６０％以上，纤维总重量的５０－９７重量％。０．１≤Ｌ↓［１］≤Ｌ↓［２］／１０（１）Ｌ↓［２］∶１根单丝纤维的断面周长（μｍ）。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于除电性能优良的复合纤维。详细讲，是关于实际使用时能防尘，长期保持优良导电性能，和其他纤维混用时，消费性，耐熨烫性及染色牢固性，都充分满足用于衣料的导电性纤维。进而本专利技术是关于含少量导电性炭黑，作为复印机和打字机用的带电用刷等，能长时间内显示优良除电性能，长时间内形成高质量印刷图像的导电性纤维。多年来，关于除电性能优良的导电性纤维已有种种提案，例如有，在不具有导电性纤维的表面上实施金属镀，赋予导电性。或将导电性炭黑分散在树脂或橡胶类中，再将其涂敷在纤维表面上，形成导电性覆盖层，等等。然而，这些导电性纤维是以复杂的制造工序技术高难的方法获得的，所以存在的问题是为实用导电性纤维作准备阶段，例如，为制作编织品进行精加工时的药物处理、实际使用中的磨损和反复洗涤，这些外界作用，很容易降低导电性，而不能实际应用。作为其他的导电性纤维，像钢丝纤维一类的金属纤维，除电性能优良已广为知晓，但是，金属纤维的费用很高，而且也很难和一般的有机材料溶合在一起，造成纺织性不好，在编织，印染过程中产生很多故障，穿着时，洗涤很容易产生断线、脱落，由于通电性，带来感觉不适、放电打火花的问题、布料熔融的麻烦等。进而，作为其他形式的导电性纤维，虽然提出将导电性炭黑均匀分散的聚合物进行纤维化的方法，但由于含大量的导电性炭黑，纤维的制造很难，收率也低，费用很高，而且，纤维的物性明显降低，除了要使用特殊的工艺以外，还难以形成制品。以解决这些问题为目的的方法提案，例如，美国专利第3803453号说明书中公开的方法是将导电性炭黑包含在芯鞘型复合纤维的芯成分聚合物中，再将其用由普通的纤维形成性聚合物形成的鞘进行包复。如特公昭53-44579号公报中公开的导电性纤维，是将含导电性炭黑的芯成分中的一部分穿透鞘成分并露出纤维的表面。前一种情况，为保持纤维的物性，必须使芯成分低于50％，为此，包围芯成分的非导电性鞘成分很厚，当芯成分中的炭黑含量不够多时，也就不能充分发挥其性能。特公昭53-44579号公报，为解决该课题，含炭黑的芯成分露出表面的比率很大，纤维的耐药剂性，耐久性很差，芯成分和鞘成分很容易产生剥离和其他问题。特开昭52-152513号公报中提出一种粘结纤维，其目的是提高上述单一芯鞘型导电性纤维的除电性能，和防止成分层间剥离，提高耐久性，将含导电性炭黑的导电性聚合物层和用相同的聚合物形成的不含导电性炭黑的非导电性聚合物层，以多层状粘结。这时，由于含导电性炭黑的层过于露出纤维表面，所以不可能充分提高耐药剂性和耐久性。在特开昭53-147865号公报和特开昭54-34470号公报中，公开了一种将含有有机导电性物质的线状聚合物，以筋状分散在能形成纤维性的聚合物中的导电性纤维，这些导电性纤维，因为导电性成分不在纤维表面，而是在纤维内部，所以说提高了耐剥离，耐表面磨损和耐洗涤的耐久性。然而，这种情况是，含有机导电性物质的线状聚合物是在和它完全不相溶的纤维形成性聚合物内，向纵方向以非连续状态分散混合，由于不能完全赋予纤维强度，所以也就不可避免地导致纤维强度降低。由于导电性能随导电性聚合物的分散状态而变化，所以制造条件、制品质量管理也就不得不变得非常难，进而，一般在混合分散非相溶聚合物时，分散成分不可能完全包混在非分散聚合物中，由于一部分露出表面，所以有可能一部分导电性聚合物从该部分脱落出。制造这种纤维时的制造状况，例如，纺丝抽出中的纬缩非常之大，时常发生喷丝咀污染和断丝。造成生产率极大降低。除此之外，导电性聚合物层一部分露出纤维表面型的复合纤维，例如，特开昭54-134117号公报、特开昭61-132624号公报、特开平9-279416号公报中公开的导电性复合纤维，在纤维和纤维制品的制造过程中，与金属磨擦很少，所以复合成分之间不会剥离，导电性成分不会脱落。然而，以前提出的导电性聚合物层与非导电性聚合物层组合时，即使制造过程没有问题，但作为导电性纤维制品，评价其长时间使用时，存在的问题是仍因剥离引起导电性降低的问题。将导电性纤维用于制服等衣料用途时，与其只用导电性复合纤维制作成衣料，不如在其他纤维中混用少量的导电性复合纤维，大多作为衣料对这种混用布料进行染色时，过去的导电性纤维产生的问题是，即使能进行染色，但染色牢固度很差，颜色会转移到其他纤维上，作为衣料制品，是不能满足要求的。这样，在导电性纤维的衣料用途中，考虑到导电性能的长期耐久性、复合成分的耐剥离性、消费性能的技术，从来还没有提出过。当前的现状是，即使在所见到的非衣料用途中，例如，导电性能对湿度的依赖性(环境)很少，开始放电电压低，即使在高施加电压下，仍具有优良的除电性能，在实际中连续使用时，除电性能几乎不降低，可以说当前能长期保持优良性能(图像鲜明)的导电性复合纤维还不存在。本专利技术的目的是提供一种导电性复合纤维，在纤维和纤维制品的制造过程中不产生磨损和成分剥离，不用说，作为纤维制品，即使在长期实际使用时，也不会产生类似问题，能够保持初期的良好导电性能。本专利技术的另一目的是提供一种导电性复合纤维，与其他纤维混用制作纤维制品时，即使进行染色处理，染色牢固度优良，颜色不会转移到其他纤维上。即，本专利技术的导电性复合纤维是由导电性聚合物层(A)和保护聚合物层(B)形成。而导电性聚合物层(A)是由含15-50重量％导电性炭黑的热塑性聚酰胺形成，保护聚合物层(B)是由熔点170°以上的热塑性聚酰胺形成，当观察任意纤维断面时，在纤维表面上有3处以上露出导电性聚合物层(A)，每个露出处的露出距离L1(μm)必须满足下式(1)，而保护聚合物层(B)占纤维断面周长的60％以上，占纤维总体重量的50～97重量％，进而，构成保护聚合物层(B)的热塑性聚酰胺是二羧酸成分和二胺成分聚合形成的热塑性聚酰胺，而二羧酸成分是芳香族二羧酸在60摩尔％以上的二羧酸成分，二胺成分是6-12个碳原子的脂肪族烷撑二胺在60摩尔％以上的二胺成分。0．1≤L1≤L2／10(1)L31个单丝的纤维断面周长(μm)本专利技术中，最好的导电性复合纤维，其导电性聚合物层(A)至少含有2种以上的吸油量不同的导电性炭黑，而且施加100V电压时的电阻值R(Ω／cm·f)必须满足下述式，更好的导电性复合纤维是含有吸油量比为1．2～25的2种导电性炭黑的。logR=7．0～11．9(2)本专利技术的导电性复合纤维，可以用于制服等衣料的用途，不用说，还可以用于打印机和复印机等OA机器中的带电刷和／或除电刷。本专利技术中最重要的是导电性聚合物层(A)中所含的导电性炭黑在A成分中含15-50重量％，最好20-40重量％。导电性炭黑的含量低于15重量％时，得不到所要求的导电性，不能充分发挥除电性能。另一方面，超过50重量％时，导电性没有进一步提高，由于芯成分聚合物的流动性显著降低，所以纺丝性能极为不好，不理想。导电性炭黑完全以粒子状进行分散时，导电性不好，在具有称作结构的连锁结构时提高了导电性，这种炭黑才叫作导电性炭黑。因此在由导电性炭黑使聚合物形成导电时，在不破坏这种结构的条件下分散导电性炭黑是非常重要的。我们认为含导电性炭黑的复合体，导电机理是由炭黑的连锁接触和隧道效果引起的，但我们认为前者是主要的。因此，炭黑的连锁越长，以及在聚合物中存在密度越高，接触准本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导电性复合纤维，其特征是由导电性聚合物层（Ａ）和保护聚合物层（Ｂ）形成的导电性复合纤维，而导电性聚合物层（Ａ）是由含１５～５０重量％导电性炭黑的热塑性聚酰胺形成，保护聚合物层（Ｂ）是由熔点在１７０℃以上的热塑性聚酰胺形成，由任意纤维断面看时，导电性聚合物层（Ａ）在纤维表面上露出３处以上，每一个露出处的露出距离Ｌ↓［１］（μｍ）满足下式（１），且保护聚合物层（Ｂ）占纤维断面周长的６０％以上，占纤维总体重量的５０～９７重量％，进而，构成保护聚合物层（Ｂ）的热塑性聚酰胺，是由二羧酸成分和二胺成分聚合形成的热塑性聚酰胺，而二羧酸成分是芳香族二羧酸在６０摩尔％以上的二羧酸成分，二胺成分是６～１２碳原子的脂肪族烷撑二胺在６０摩尔％以上的二胺成分。 ０．１≤Ｌ↓［１］≤Ｌ↓［２］／１０ （１） Ｌ↓［２］∶１根单丝纤维的断面周长（μｍ）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：田中和彦，保木本明弘，松尾义辉，河本正夫，
申请(专利权)人：可乐丽股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]