JP4367038B2

JP4367038B2 - Fiber and fabric

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Publication number: JP4367038B2
Application number: JP2003205361A
Authority: JP
Inventors: 亘宝田; 隆志越智
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2003-08-01
Filing date: 2003-08-01
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2023-08-01
Also published as: JP2005054277A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はカーボンナノチューブを含有した繊維に関するもので、更に詳しくは含有するカーボンナノチューブが２〜５層のカーボンナノチューブであり導電性が良好で白色度が高く強度の優れたカーボンナノチューブ含有繊維、および該繊維を使用した布帛に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
導電性繊維は静電気を除去する目的で衣料用、産業用など様々の分野において要求がある。例えば、クリーンルーム用の衣料用繊維として、またカーペットへの混繊用繊維として使用されている。更に、コンピューター等を使用するエレクトロニクス産業やその周辺分野で、電磁波遮蔽の目的で利用されている。近年では電子情報機器、特に携帯電話などの無線端末の普及により日常的な環境においても電磁波の暴露量が増加しており、健康への影響が懸念されているので、一般衣料分野においても電磁波を高度に遮蔽する素材の要求が高まっている。
【０００３】
現在使用されている導電性繊維の中で、その導電性が著しく高い物質としては鉄や銅などの金属細線や炭素繊維などが挙げられるが、これらは伸度がほとんど無く、また染色性が極めて劣ることからその用途は限られており、一般的な衣料分野に用いることは到底困難である。
【０００４】
一般衣料用に多用されている合成繊維に近い力学特性を有する導電性繊維を製造する方法として、合成繊維に後処理で導電性物質を付着させ、導電性を付与することが知られている。代表的なものとしては、金属被覆、導電性樹脂被覆、金属化合物含浸などが挙げられる。しかしながら、これらの方法では繊維表面に導電性物質を完全に覆うことが困難であるため、導電性物質が剥離する、あるいは洗濯時の摩擦などで導電性が低下する問題を有していた。さらに、表面が導電性成分で覆われているため、鮮明な染色性が発現しないため、洗濯耐久性やファッション性が求められる一般衣料分野に用いることは困難であった。
【０００５】
前記問題点を解決するため、繊維内部に有る程度の導電性物質を混入して繊維自体に導電性能を付与することも数多く提案されている。
【０００６】
特開昭５０−１０９３５１号公報には、導電性物質としてカーボンブラックを用いる方法の開示がある。しかし、この方法で十分な導電性を確保するためには多量のカーボンブラックを配合する必要があるため、繊維自体が黒色となり、所望の染色布帛を得ることができなかった。この解決方法として、特開昭４９−５０２１６号公報ではカーボンブラックを含有した導電性樹脂の周囲を艶消し剤を含有した樹脂で覆い、繊維外観の白色度を改善する方法が提案されている。しかし、導電性樹脂の周囲を非導電性樹脂で覆ってしまうため、繊維表面における抵抗値が高く、衣服の摩擦などにより生じる静電気を効率的に除去することができず、白色度と除電性を両立した繊維を得ることはできなかった。
【０００７】
導電性微粒子を添加した際の色調の悪化を防ぐため、カーボンブラックのような黒色の導電性物質ではなく、白色の導電性物質を練り込む方法も提案されている。白色の導電性物質としては、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）やアンチモン錫酸化物（ＡＴＯ）などの金属酸化物の微粒子またはこれらの材料を担体微粒子にコーティングした微粒子が公知である。しかし、このような金属酸化物の導電性微粒子はカーボンブラックと比較して導電性に劣るため、十分な導電性を得るためには多量に添加する必要があり、金属酸化物系微粒子が繊維を形成する樹脂と比較して極めて密度が大きいので樹脂中への分散が不均一になりやすく、紡糸時の操業性の悪化は避けられなかった。
【０００８】
また、カーボンブラックや金属酸化物等の導電性微粒子を添加した繊維に共通する問題点として、粒子状の添加物により導電性を発揮させているため、紡糸後の延伸工程において延伸倍率を大きくすると粒子間の電気的接合が破壊され、導電性が低下する傾向があること。粒子状の物質を多量に添加した樹脂は脆くなってしまい摩擦により容易に剥落を起こすこと。粒子状の物質を多量に添加した樹脂は曳糸性が低下すること、などの問題があり、曳糸性の良い樹脂との複合繊維にするなどの工夫はなされているものの、操業性が悪くコスト高となることから一般衣料用途に用いられることはなかった。
【０００９】
このように、カーボンブラックや導電性樹脂、金属酸化物など従来の導電成分を繊維に含有させても繊維の風合いと色調を悪化させることなく繊維に十分な導電性を付与することは不可能であった。これらの問題を解決するため、導電成分としてカーボンナノチューブを用いることが提案されている（特許文献１参照）。
【００１０】
このカーボンナノチューブは従来の炭素繊維と比較して炭素原子シートの完全度が高いことから高い伝導性を示し、カーボンブラックよりはるかに少量の添加量で導電性を発現することが知られている。加えて、カーボンナノチューブは直径が可視光の波長の１／１０以下と細いため、樹脂へ添加した際に色調の悪化が少ないことが期待されている。しかし、現在広く用いられている直径１５ｎｍ程度の多層カーボンナノチューブを添加剤として用いた場合、僅か０．３重量％程度のカーボンナノチューブの添加であっても繊維の色調が悪化し、任意の色に染めることは不可能であった。これは、カーボンナノチューブの特性として、互いに絡み合いやすく、また樹脂に均一分散させることが難しいため、樹脂内でカーボンナノチューブの凝集した部分が存在し、見かけのサイズが増加することで可視光を散乱または吸収するためと考えられる。
【００１１】
この欠点を補うため、特許文献１ではカーボンナノチューブと白色導電性微粒子を併用することを提案しているが、多層カーボンナノチューブによる色調の悪化を隠蔽するためには白色導電性微粒子を多量に含有させる必要があり、製糸性の悪化、および繊維強度の低下が激しいという問題点があった。
【００１２】
【特許文献１】
特開平９−１１１１３５号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した欠点を解消し、導電性に優れ、しかも白色度が高く力学特性に優れた繊維を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記した課題は、カーボンナノチューブを０．１〜３重量％含有した熱可塑性樹脂からなる繊維であって、該カーボンナノチューブの７０％以上が２〜５層のカーボンナノチューブであることを特徴とする繊維によって、達成できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
カーボンナノチューブは中空炭素マイクロファイバー或いは炭素フィブリルとも呼ばれる外径が数〜数十ｎｍの中空状炭素であり、黒鉛化した炭素原子のシートを筒状に丸めたものを同心円状に配列した構造を有している。本発明においてカーボンナノチューブの層数とは前記炭素原子シートの枚数のことを指しており、単層ナノチューブとは筒状の炭素原子シート１枚で構成されているもので、２層ナノチューブとは筒状の炭素原子シート２枚が同心円状に配置されて構成されているものである。この炭素原子シートの層数は高倍率の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による観察により特定できる。特に層数の少ない場合にカーボンナノチューブの物性値はこの層数に大きく左右されるため、層数の異なるカーボンナノチューブは別の物質と考えるべきである。しかし、層数が６層を超えた多層化したカーボンナノチューブでは層数による影響は総数が少ない時と比較すれば少なくなる。そこで、本発明では６層以上の筒状炭素原子シートを持つカーボンナノチューブを全て多層カーボンナノチューブと呼ぶことにする。以下、カーボンナノチューブは、その頭文字からＣＮＴ（Ｃａｒｂｏｎｎａｎｏ−ｔｕｂｅ）と以下略称する。
【００１６】
本発明で導電成分として用いられるＣＮＴは２〜５層の比較的層数の少ないＣＮＴが全体の７０％以上であることが重要である。ＣＮＴはそれを構成する層数が少ないほど細くなり、２層のＣＮＴの直径は３〜４ｎｍと従来用いられてきた多層ＣＮＴ（１５ｎｍ）の１／３〜１／４である。これにより、多少ＣＮＴの密度が高い部分が存在しても光を吸収または散乱することが少なくなり、繊維の色調悪化を抑えることができる。また、ＣＮＴは内周の層ほど炭素原子シートの完全性が高いという特徴があるため、層数の少ないＣＮＴは欠陥が少なく、導電率も高くなる。加えて、ＣＮＴが細いと１本のＣＮＴの重量が軽くなることから、同じ重量を添加した場合でも添加したＣＮＴの本数は増加するため、繊維内部でＣＮＴ同士が接近または重なり合い、導電路を形成する確率が増加し、導電性も高いものとなる。これらの効果はＣＮＴが細いほどその効果が高くなるため、２〜５層のＣＮＴが８０％以上を占めているとより好ましい。
【００１７】
本発明においては、２〜５層のＣＮＴが多いことに加えて、最も細い２層のＣＮＴがＣＮＴ全体の５０％以上含まれていると、繊維の色調の悪化も小さくなり、かつ繊維の導電性も高くなるので好ましい。この効果も２層のＣＮＴが多いほど効果が高く、２層ＣＮＴが６０％以上含まれているとより好ましい。
【００１８】
なお、本発明におけるＣＮＴの層数の分率については、添加前のＣＮＴの一部をエタノールに分散させ透過型電子顕微鏡で観察することによって測定される。観察に際しては透過型電子顕微鏡の倍率を２０万倍とし、視野内に存在する全ＣＮＴの層数を記録し、各層のＣＮＴの個数を全ＣＮＴの個数で割ることにより各層のＣＮＴの分率が求められる。
【００１９】
多層のＣＮＴが多く含まれていると、ＣＮＴが太いことから多少の凝集により光を吸収または散乱するので、繊維の色調を悪化させてしまう。また、単位重量中に含まれるＣＮＴの本数が少なく、樹脂に分散させた際には導電路の形成が困難となるので、導電率が低下する。一方、単層のＣＮＴは最も細く、炭素シートの完全性も高い。しかし、単層のＣＮＴはその完全性からＣＮＴ同士の凝集力が非常に強く、数１０本から数１００本が束状に凝集した形態をとり、樹脂中に単分散させることが困難である。このため、繊維に添加した際には繊維の色調は束状の凝集体の径に従って著しく悪化する。これに対し、２層以上のＣＮＴであれば、最外層の炭素シートに適度に欠陥が存在し、凝集力が単層ＣＮＴほど強くない。このため、ＣＮＴを直線的に引き伸ばして束を形成する事はなく、樹脂中に分散させることが比較的容易である。
【００２０】
また、本発明の繊維は上記ＣＮＴを０．１〜３重量％含有する樹脂から成ることが重要である。０．１重量％以上のＣＮＴを含有させることで、繊維に十分な導電性を与えることができる。また、ＣＮＴの含有量を３重量％以下とすることにより、繊維の色調を染色可能な領域に抑えることができる。このため、本発明においてはＣＮＴ以外の導電性物質や色調改善のためのトナーなどを加える必要がない。繊維の導電性はＣＮＴの含有量を多くするほど改善されるが色調は悪化する。本発明では繊維の色調が良好であることが必須であるため、上記範囲内でもＣＮＴの含有量は必要最小限に留めることが好ましく、ＣＮＴの含有量は繊維全体に対して０．２〜１．５重量％がより好ましく、０．３〜１．０重量％が一層好ましい。
【００２１】
一般に、機能性を有する繊維を製造する際には、機能性付与と生産性の両立をはかるために、機能性を発揮する樹脂と、紡糸性に優れた樹脂とを複合またはブレンドして繊維を製造することが広く行われている。本発明においても、繊維はＣＮＴを含む単一の樹脂から製造しても良いが、ＣＮＴを含有する樹脂とＣＮＴを含有しない樹脂とを複合またはブレンドして繊維を製造しても良い。この場合、比較的導電性に優れた樹脂にＣＮＴを含有させ、繊維形成性に優れた樹脂と複合化すると、添加するＣＮＴの量を制限できるため、繊維の色調および紡糸性が向上する。
【００２２】
２成分以上の樹脂を用いる場合、繊維の形態は芯鞘型、張り合わせ型、ブレンド型等任意の形状にすることができるが、繊維軸方向にＣＮＴを含有する樹脂が連続的に存在していると樹脂の導電性が十分に発揮されるため好ましい。また、繊維の表面比抵抗値を減らすためにＣＮＴを含有した成分の一部が繊維表面に露出しているとより好ましい。特に、本発明ではアスペクト比の高いＣＮＴを導電成分として利用しているため、粒子状のカーボンブラックなどを導電成分として配合した場合と比較して含有樹脂の耐摩擦性が良好となり、繊維表面に露出するＣＮＴ含有成分の面積を大きくできるため、複合繊維とした際でも表面抵抗値の悪化が少なく理想的である。
【００２３】
２成分以上の樹脂を用いたときの各成分の複合比は任意に決定することが可能であるが、繊維に十分な導電性を与えるためにはＣＮＴを含有する樹脂を２０重量％以上含むことが好ましく、４０重量％以上含むことがより好ましい。
【００２４】
本発明の繊維は上記の条件を満たすことにより、実施例で示す測定方法で表面比抵抗値を３×１０⁸Ω・ｃｍ以下とすることができる。表面比抵抗値とは繊維表面の２点の電極間の抵抗値を測定したものであり、繊維表面で発生した電荷をどれだけ外部に逃がしやすいかを示す指標となる。繊維の静電気は通常繊維の表面で発生するため、繊維の除電性の指標としては表面比抵抗値が重要である。なお、繊維の導電性を示す指標としては表面比抵抗値の他に、繊維の両断面に電極を取り付けて抵抗値を測定する断面比抵抗値も使用されることもある。これは繊維の本質的な導電性を示す値であり、電磁波遮蔽のように外部と電荷の出入りのない場合に重要な指標となる。
【００２５】
従来の導電性繊維は導電成分を含有した樹脂の脱落を防ぐため、繊維表面を耐摩耗性に優れた樹脂で被覆する手法が良く用いられた。しかし、このような手法によると断面比抵抗値が低くても表面比抵抗値が大幅に増加し、実用においては静電気を効果的に除去できないという問題があった。しかし、本発明の繊維は、微細でアスペクト比の大きなＣＮＴを導電成分とするため、これを含有する樹脂の脆化がない。そのため、導電成分を含有する樹脂を繊維表面に露出させることが可能であり、表面比抵抗値を３×１０⁸Ω・ｃｍ以下と低くすることが可能である。よって、本発明の繊維は効率的に静電気を除去し、この繊維を用いた布帛や除電ブラシに高い除電性を与えることができる。
【００２６】
また、本発明の繊維は前記の要件を満たすことにより、実施例で示す方法で測定された白色度を４０以上とすることができる。これにより、該繊維は染色することが可能となり、ファッション性を求められる分野にも使用することができる。また、ＣＮＴの層数分布と添加量を調節することにより、白色度がより高い繊維を得ることも可能である。この時、白色度が５０以上であればより鮮やかな発色が得られるようになり、白色度が６０以上であれば淡色であっても鮮明な発色が得られるため、染色性により用途を限定されることが無く好ましい。
【００２７】
さらに、本発明の繊維は前記の要件を満たすことにより、その強度を２ｃＮ／ｄｔｅｘ以上とすることができる。これにより、織編時の工程通過性が向上し、他の素材と混合して用いる際にも良好な生産性を保つことが可能となる。また、ＣＮＴの添加条件を適性化することにより、より高い強度を得ることも可能である。この時、強度が３ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であればエアジェット製織の様なより生産効率の高い生産方式を採用することが可能となり、４ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であれば、他の素材と混合することなく衣料用のほとんどの分野で好適に使用することができ、高い強度の要求される産業用途にも使用可能となるため好ましい。
【００２８】
本発明の繊維は良好な導電性と風合いを兼ね備えているので、この繊維を使用した布帛は良好な導電性と風合いを兼ね備えたものとなる。本発明の布帛は織物であっても編物であっても良く、前記ＣＮＴ含有繊維単独から成る布帛であっても他の素材との混合や交織であっても良いが、ＣＮＴ含有繊維が５重量％以上含まれていることが重要である。
【００２９】
従来の導電性繊維を衣服などに用いる場合は、導電性繊維のみで布帛を作成すると布帛の白色度が低いために染色が不可能であり、また、布帛の強度も不足してしまうため、他の繊維と混合して布帛を作成する必要があった。他の繊維と混合する場合でも、布帛をファッション性の必要な衣服に使用する際には布帛の染色性の観点から、導電性繊維の適用量は低く抑える必要があり、一般的には全布帛重量の３％以下とする必要があった。しかし、本発明の繊維は導電性に優れるだけでなく、白色度が高く強度に優れるため、布帛に混入した際の風合いの低下も少なく、混入率を多くすることが可能である。本発明の布帛は前記ＣＮＴ含有繊維を全重量の５％以上混入することにより布帛に十分な制電性を与え、静電気により布帛が体にまとわりついたりするのを防ぐことができる。また、ＣＮＴ含有繊維の含有量は要求される特性に応じて増加させることが可能である。ＣＮＴ含有繊維を布帛重量の１０重量％以上含有させることにより布帛の除電性能が増加し、微細な埃の吸着を防ぐことができるため、クリーンルームなどで使用する衣服に使用できるだけでなく、花粉の吸着も防ぐことができるので、春物の外衣にも好適に使用できる。また、電磁波遮蔽などでより高度の性能が必要な場合には、他の繊維と混合することなく、本発明の繊維のみで布帛を作成しても良く、本発明のＣＮＴ含有繊維であれば１００％の使用でも良好な染色性を持つ布帛を生産性良く得ることが可能である。
【００３０】
また、本発明の布帛は上記の要件を満たすことにより、実施例に記載する方法で測定した摩擦帯電圧を１０００Ｖ以下とすることができる。このため、本布帛は静電気により体にまとわりついたり、脱衣時に帯電圧の放電による痛みを感じたりすることが無い。また、本発明の布帛はＣＮＴ含有繊維の量を変更することにより、より高い除電性を実現することが可能である。この時、摩擦帯電圧が５００Ｖ以下であれば布帛への埃や花粉の吸着を防ぐことが可能になるため好ましく、１００Ｖ以下であれば良好な電磁波遮蔽性能を示すためより好ましい。
【００３１】
本発明の繊維は良好な導電性を示しつつ、強度と耐摩耗性に優れるため、導電性ブラシにも好適に用いられる。導電性ブラシの代表的なものは、トナー印刷機内部で用いられる帯電ブラシや除電ブラシなどである。導電性ブラシはその用途により導電性を調整する必要があり、例えば帯電ブラシなら比抵抗が１０⁵〜１０⁸Ω・ｃｍ、除電ブラシなら比抵抗が１０²〜１０⁴Ω・ｃｍのものが好適に用いられる。本発明の繊維を用いる場合、導電性の調整はＣＮＴの含有量を調整することによって行うことが可能である。
【００３２】
本発明の繊維を用いた導電性ブラシは必要に応じてステンレスファイバーや炭素繊維等の他素材を混用することができるが、本発明の繊維の特徴を活かすためにはその大部分が本発明のＣＮＴ含有繊維であることが好ましい。本発明の繊維は有機繊維の特徴であるしなやかさを有し対象物を傷つけることが無い。また、従来の導電剤を含有させた有機繊維と比較して、強度が強く摩擦にも強いため、長時間の使用においても安定した性能を発揮できる。また、粒子状の導電剤を添加した導電性繊維は熱による繊維の収縮・膨張により粒子間の通電状態が変化し、繊維の導電性が変化してしまう問題があったが、ＣＮＴを添加した本発明の繊維ではアスペクト比の極めて大きなＣＮＴを導電剤として用いているため、温度変化による導電性の変化が少なく、安定した導電性を得ることができる。これらのＣＮＴ含有繊維の性能を十分に発揮するためにはブラシに使用される繊維の７０重量％以上がＣＮＴ含有繊維であることが好ましく、９０重量％以上がＣＮＴ含有繊維であることがより好ましい。
【００３３】
本発明の繊維および布帛は公知の任意の方法で製造することが可能であるが、以下に代表的な製造方法を記載する。
【００３４】
本発明の繊維に用いる樹脂は繊維状に形成可能である熱可塑性樹脂である。生産性の高い溶融紡糸が行えるため好ましい。好適な熱可塑性樹脂としてはポリオレフィン系（ポリエチレン、ポリプロピレン等）、ポリアミド系（ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６，１０等）、ポリエステル系（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、ポリ乳酸等）の樹脂が挙げられる。また、複合繊維とする場合はＣＮＴを含有しない成分として繊維形成に優れた樹脂を用いていればＣＮＴを含有する成分としては任意の樹脂を選択することが可能となるが、前述の通り比較的導電性の高い樹脂を使用するとＣＮＴの添加量を減少できるため好ましい。
【００３５】
また、本発明の導電性繊維に用いる樹脂は本発明の主旨を損ねない範囲で艶消し剤として二酸化チタン、滑剤としてシリカやアルミナの微粒子、抗酸化剤としてヒンダードフェノール誘導体などを必要に応じて添加しても良い。
【００３６】
本発明で使用される２〜５層のＣＮＴ、特に２層のＣＮＴを多く含むＣＮＴは特願２００２−３４６０４６号公報、特願２００２−３４６４２４号公報等に記載の方法により好適に製造される。
【００３７】
樹脂へのＣＮＴの混合は樹脂の製造時に行っても、樹脂の製造後に混練しても良いが、ＣＮＴの分散性を向上させるため、予め溶媒への分散処理を行ったＣＮＴを樹脂の製造工程において添加し、ＣＮＴを分散した樹脂を得ることが好ましい。樹脂の製造後に混合を行う際は、加熱ロールミル、押出混合機、溶融ブレンダー等公知の混合機を用いることができるが、混練性と生産性のバランスから、２軸混練押出機を用いるのが好ましい。
【００３８】
また、樹脂を繊維化する際にはプレッシャーメルタ型、エクストルーダー型等の公知の紡糸機を使用でき、また複合紡糸を行う際の口金やブレンド紡糸を行う際のブレンド方法についても特に限定されるものではない。繊維断面形状についても円形のほかに、三葉、中空、田形など任意の形状とすることができる。繊維の繊度についても用途に応じて任意に設定すればよく、衣料用途であれば単糸１〜３ｄｔｅｘ、糸束全体で５０〜１００ｄｔｅｘの繊維が良く用いられる。
【００３９】
溶融紡糸を行った繊維は一旦巻き取ってから延伸を行っても、一旦巻き取ることなく延伸を行っても良い。また、本発明の繊維は良好な強伸度特性をもつため、部分的に配向した繊維を製造した後に延伸同時仮撚を行うことも可能である。
【００４０】
本発明の布帛がＣＮＴ含有繊維と他の素材との混合である場合、他の素材としては、合成繊維であるポリエステル系繊維、ポリビニールアルコール系繊維、ポリ塩化ビニール系繊維、ポリウレタン系繊維もしくは半合成繊維であるアセテート系繊維、ポリウレタン系繊維、もしくは再生繊維であるビスコース・レーヨン、銅アンモニアレーヨンを含むセルロース系繊維、牛乳蛋白繊維、大豆蛋白繊維を含む蛋白系繊維、ポリ乳酸系繊維、もしくは綿、麻を含む植物系天然繊維、羊毛、カシミヤ、絹を含む動物系天然繊維、またはさらにこれらの混紡糸等がある。
【００４１】
本発明の布帛の組織については特に限定されるものではなく、織物で有れば平織り、斜文織り、朱子織など、編物であれば経編、緯編など目的に合わせた任意の組織にすることができる。本発明の繊維は十分な強度と耐摩耗性を持つことから、織物や編物の作成方法についても公知の技術を用いることが可能であり、布帛が織物の場合はウォータージェットルーム、エアージェットルーム、レピアルームなど、編地の場合は目的の組織に合わせた専用編機で作成することができ、作成中の毛羽やスカムの発生も少なくできる。
【００４２】
製造された布帛は必要に応じて精練、熱セットを行った後、染色を行う。染色方法は任意の方法で行ってよく、捺染でも浸染でも良い。本発明の布帛は白色度に優れるため、染料は素材に適した公知の染料を用て良く、例えば、ポリエステルであれば分散染料、ナイロンであれば酸性染料が好適に用いられる。染色後、必要であれば洗浄、熱セットを行うこともできる。
【００４３】
本発明の繊維および布帛は導電性に優れることから、クリーンルーム、電子部品製造工場等の制服に好適に利用できる。また、白色度に優れ任意の色に染色可能なことから、一般衣料用途にも展開が可能であり、ブラウス、スカート、シャツ、スラックス等の広い分野に制電性、防塵性、電磁波遮蔽性を与えるものである。また、本発明の繊維は良好な導電性と耐熱安定性及び耐磨耗性を持つことからトナー印刷機の帯電ブラシや除電ブラシのような導電性ブラシにも好適に用いられる。
【００４４】
【実施例】
本発明を実施例により具体的に説明する。なお、実施例に記載されている各物性値の測定方法は以下の通り行った。
Ａ．ＣＮＴの層数分布
樹脂に添加する前のＣＮＴから１ｍｇのサンプルを抜き取り、エタノールに分散させた後マイクログリッドに滴下し、エタノールを揮発させた後、高分解能電子顕微鏡を用いて倍率２０万倍でナノチューブの形状観測を行った。その際に見られる視野内の全てのＣＮＴの層数を記録した。視野内に入ったＣＮＴの全個数を１００％として各層のＣＮＴの個数から分率を計算し、ＣＮＴの層数分布を得た。
Ｂ．表面比抵抗値
試料を０．２％のアニオン界面活性剤の弱アルカリ水溶液中で電気洗濯機を用いて２時間洗濯後、水洗、乾燥した。該試料を長さ１５ｃｍ程度、繊度１，０００ｄｔｅｘの繊維束に引き揃えて、絶縁体であるベークライトの板の上に引き揃え、セロハンテープ（登録商標）で両端を固定した。その後、間隔が１０ｃｍとなるように両端付近の繊維表面ににドータイト（藤倉化成株式会社Ｄ５００）を塗布し、２５℃、湿度３０％下で２日間調湿した。調湿が終了した後、横河インスツルメント社製絶縁抵抗計（２４０６Ａ）をもちい、ドータイトを塗布した２点間の抵抗を測定し、次式により断面比抵抗を算出した。なお、測定時の印可電圧は２５０Ｖとした。
ρ＝（Ｒ×Ｄ）／（１×１０⁶×Ｌ×ｄ）
ρ：比抵抗（Ω・ｃｍ）
Ｒ：抵抗（Ω）
ｄ：試料密度（ｇ／ｃｍ³）
Ｄ：繊度（ｄｔｅｘ）
Ｌ：試料長（ｃｍ）
Ｃ．白色度
ＪＩＳＬ１０１３（１９９９）化学繊維フィラメント糸試験法の８．２３ｃ）ハンターの方法に記載の方法に従い、ハンター型色差計を用いてＬ，ａ，ｂを測定し、次の式によって算出した。
白色度＝１００−［（１００−Ｌ）²＋ａ²＋ｂ²］^1/2
Ｄ．強度
ＪＩＳＬ１０１３（１９９９）化学繊維フィラメント糸試験法の８．５引張強さ及び伸び率に記載の方法に従い、オリエンテック社製引張試験機を用い、試長３０ｃｍ／分、引張速度３０ｃｍ／分で試験を行い、強度を求めた。
Ｅ．摩擦帯電圧
ＪＩＳＬ１０９４（１９９７）織物及び編物の帯電性試験方法の（４）摩擦帯電減衰測定法の記載に従い、カネボウエンジニアリング社製摩擦帯電圧測定装置ＥＳＴ−７を用い、摩擦した直後の最大帯電圧を測定した。なお、測定は洗濯後２５℃、湿度３０％で調湿したサンプルを用い、摩擦布には綿を用いた。
Ｆ．固有粘度ＩＶ
オルソクロロフェノール１０ｍｌに対し０．１０ｇ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。
Ｇ．相対粘度ηｒ
試料１ｇを９８％硫酸１００ｍｌに溶解し、温度２５℃においてオストワルド粘度計を用いて測定した。
Ｈ．紡糸性
所定の条件で５００ｋｇの繊維の生産を行い、紡糸、延伸過程における糸切れ回数の計測を行った．糸切れ回数が１０回以下のものを○、１０回を越えたものを△とし、糸切れが多発して５００ｋｇの生産を行えなかったものを×とした。
実施例１〜３、比較例１〜３
ηｒ＝２．７、艶消し剤（二酸化チタン）を０．２重量％含有させたナイロン６樹脂に、表２記載の層数分布を持つＣＮＴを、濃度２重量％となるように２軸混練押出機を用いて混練した。得られたマスターチップとナイロン６チップを１：３の割合で混合してエクストルーダー型紡糸機に供給し、内部に静止混練機を設置した紡糸口金を用いて２６０℃で紡糸を行った。紡糸した繊維は一旦巻き取ることなく、紡糸直接延伸法により伸度４５％、８０ｄｔｅｘ、３６フィラメントの繊維とした。なお、比較例３ではＣＮＴに加えてアンチモン錫酸化物で被覆した二酸化チタン粒子を２５重量％となるように添加したが、糸切れが激しく繊維を得ることができなかった。得られた繊維の物性値を表１に示す。
【００４５】
【表１】

【００４６】
上記表から分かるように、本願発明に従い２〜５層のＣＮＴを７０％以上含んだ実施例１〜３については良好な導電性と白色度を持つ繊維が得られた。その中でも、実施例１に見られるように２層ナノチューブの含有量が多いと導電性、白色度共に優れていた。
【００４７】
比較例１のように多層のＣＮＴが多く含まれていると導電性が低下すると共に白色度が悪化し、繊維強度も低くなった。そこで、比較例３では白色度を改善するため、白色の導電性粉末を添加したが、紡糸性が極端に悪化し目的の繊度の繊維を安定して製造することはできなかった。また、比較例２のように単層ナノチューブのみを添加した場合も、導電性、白色度共に目標を達成することはできなかった。
実施例４〜６、比較例４〜６
エチレングリコールとテレフタル酸を重縮合させてポリエチレンテレフタレートを重合するに際し、エチレングリコールに予めＣＮＴを分散させておき、表２に示す量のＣＮＴと、艶消し剤（二酸化チタン）を０．２ｗｔ％含有したポリエチレンテレフタレートを製造した。なお、使用したＣＮＴは実施例１で使用したものと同じものである。また、得られたポリエチレンテレフタレートのＩＶは０．６５であった。
【００４８】
上記ポリマーをプレッシャーメルタ型紡糸機に投入し、２８３℃に設定した孔径０．２３ｍｍφ、孔数３６個の口金から吐出した後１，１００ｍ／分で巻き取り未延伸糸を得た。次いで、８０℃と１３０℃に加熱されたローラー間で延伸を行い伸度３５％、８０ｄｔｅｘ、３６フィラメントの繊維とした。
【００４９】
添加剤の加えられていないＩＶ０．６５のポリエチレンテレフタレートと導電性カーボンブラック（表中にはＣＢと表記）を２軸混練機で溶融混錬し、カーボンブラック含有ポリマーを製造した。カーボンブラックの含有量は樹脂全体の１０重量％となるように調整を行い、実施例４と同様に繊維を製造した。得られた繊維の物性値を表２に示す。
【００５０】
【表２】

【００５１】
上記表からわかるように、本願発明に従いＣＮＴを含有させた実施例４〜６の繊維においては、わずかな量のＣＮＴだけで十分な導電性を発現し、白色の顔料を大量に併用することなく白色度に優れた繊維となった。また、紡糸時、延伸時ともに糸切れは発生せず、操業性は良好であった。
【００５２】
しかし、比較例４のようにＣＮＴの含有量が少ないと十分な導電性を得ることが出来なかった。その反面、比較例５のようにＣＮＴの含有量が多いと繊維の色調が悪化するとともに、繊維の強度も低下した。また、吐出時の圧力が高く紡糸持の糸切れが多発した上、延伸時の糸切れも多く発生し、操業性が悪かった。
【００５３】
一方、現在広く用いられているカーボンブラックを導電剤として含有した比較例６では十分な導電性を得ることができなかった。加えて、紡糸時の糸切れも多く、これ以上の量のカーボンブラックを添加することは難しかった。
実施例７，８比較例７，８
グリコール成分としてエチレングリコールを１００ｍｏｌ％、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸８８ｍｏｌ％、イソフタル酸７ｍｏｌ％、５−ナトリウムスルホイソフタル酸５ｍｏｌ％を含有するＩＶ＝０．６１の共重合ポリエステルを合成した。また、表３に示す量の導電剤を含むηｒ＝２．７０のナイロン６樹脂を用意した。導電剤としてＣＮＴを用いる場合には実施例１で用いたものと同じＣＮＴをナイロンの製造時に添加してＣＮＴ含有樹脂を得た。また、導電剤としてカーボンブラック（ＣＢ）やアンチモン錫酸化物（ＡＴＯ）を用いたものは、予め重合したナイロン６樹脂に導電剤を２軸押出機を用いて溶融混練を行い、導電剤含有樹脂を製造した。その後、共重合ポリエステルと導電剤を含有したナイロン６を２６０℃に設定した２本のエクストルーダーを備えた複合紡糸機に投入し、表３に示す複合比で吐出を行い、巻取速度１，５００ｍ／ｍｉｎで巻き取った。得られた未延伸糸は、７０℃と１３０℃に加熱されたローラー間で延伸を行い伸度３５％、８０ｄｔｅｘ、３６フィラメントの繊維とした。紡糸条件及び得られた繊維の諸物性値を表３に示す。
【００５４】
なお、耐磨耗性の試験には試験繊維で作成した平織りの布帛を綿の摩擦布で５００回摩擦を行い、試験繊維に毛羽立ちが見られたものを×、試験繊維表面から樹脂の剥落が見られたものを△、どちらも見られなかったものを○とした。
【００５５】
【表３】

【００５６】
比較例７では摩擦による導電剤含有樹脂の剥落を防ぐため、鞘成分の非導電性樹脂で導電性繊維を完全に被服している。このため、比較例７の繊維は耐磨耗性に優れるものの、表面比抵抗値が高く、静電気を効率的に除去することはできなかった。また、導電剤としてＣＢを多量に含有するため、白色度も低いものとなった。比較例８では導電剤に白色のＡＴＯを用いることにより繊維の着色は少なく、また導電剤も繊維表面に露出させたので表面比抵抗値も改善された。しかし、導電剤を多量に含有する樹脂は脆く、露出した面が摩擦を受けると樹脂の剥落が見られた。
【００５７】
本願発明に従い導電剤としてＣＮＴを含有した実施例７および８においては、ＣＮＴの白色度に与える影響が少ないことと、樹脂の脆化がなく摩擦により剥落しないことから、導電剤を含有する樹脂の多くを繊維表面に露出させることが可能で、表面抵抗値が低く、耐磨耗性に優れた理想的な繊維を得ることが出来た。
実施例９，１０比較例９〜１１
導電剤を含有しない８０ｄｔｅｘ、３６フィラメントのポリエチレンテレフタレート繊維と、導電剤を含有する繊維を用いて布帛を作成し、摩擦帯電圧の測定と染色性の判定を行った。
【００５８】
布帛の作成に際しては縦糸に導電性繊維を等間隔に配合して平織りの布帛を作成した。その後、定法に従い精練及び熱セットを行ったのち、青色染料（日本化薬株式会社カヤロンポリエステルブルーＣＲ−Ｅ２００）を用いて２％ｏｗｆ、１３０℃、１時間の条件で染色を行った。最後に還元洗浄を行い、染色した布帛サンプルを作成した。
【００５９】
染色性の判定は導電性繊維に由来する縦筋を目視で判別し、１ｍ離れたところから縦筋が判別できるものを×、５０ｃｍで判別できるものを△、５０ｃｍでも判別できないものを○とした。
【００６０】
【表４】

【００６１】
表４のとおり、実施例９や実施例１０のように実施例１の繊維を用いて本発明に従い製造された布帛は、元の繊維の白色度が高いことからＣＮＴ含有繊維の含有率を多めにしても任意の色に染色が可能であり、高い除電性と染色性を兼ね備えた布帛を得ることができた。
【００６２】
これに対し、比較例９のようにＣＮＴ含有繊維の量が少ない場合は除電性が不足し、摩擦帯電圧の高い布帛となった。また、比較例１０のようにＣＮＴ含有量が少ない繊維を用いた場合は、ＣＮＴ含有繊維の導電率が不足するので、多量に配合しても除電性能を発揮できない。また、比較例７の芯に導電成分を含有した導電性繊維を用いた場合は繊維表面に発生した静電気を瞬時に逃がすことができず、また染色性も不良となった。このように、本発明以外の布帛では染色性と除電性を両立させることができなかった。
実施例１１
アジピン酸とヘキサメチレンジアミンを重縮合してナイロン６６を得るにあたり、実施例１で用いたものと同じＣＮＴを加えてηｒ＝２．７でＣＮＴを４％含有したマスターチップを製造した。これをＣＮＴを含有しないηｒ＝２．９のナイロン６６チップと１：３の割合で混合し、１軸エクストルーダーを備えた紡糸機に供給し、内部に静止混練機を設置した紡糸口金を用いて２９０℃で紡糸を行った。紡糸した繊維は一旦巻き取ることなく、紡糸直接延伸法により伸度３０％、１２０ｄｔｅｘ、２５フィラメントの繊維とした。この繊維の表面比抵抗を測定したところ４．３×１０²Ωｃｍであり、強度は８．３ｃＮ／ｄｔｅｘであった。
【００６３】
この糸条を基布密度（経３５本／ｃｍ×緯４０本／ｃｍ）、パイル密度を一株２５本で約３万本／ｉｎｃｈ² 、パイル長１２ｍｍ、織幅１５ｍｍ、のパイルテープのパイルとして製織した後、直径２０ｍｍφの円筒面に螺旋状に巻き付けて複写機用のクリーニング除電ブラシを調製し、複写機に取り付けた後１万回の複写を行った。反復試験終了後、除電ブラシから繊維を取り出し表面を光学顕微鏡で観察したところ、繊維表面は滑らかであり樹脂の剥落は見られなかった。また、反復試験終了後の繊維の表面比抵抗値の測定を行ったところ、４．４×１０²Ωｃｍと比抵抗の変化は見られなかった。
比較例１２
ηｒ＝２．９のナイロン６６チップに、３０重量％の導電性カーボンブラックを２軸混練機で混練を行い、ガット状に押し出した後カッティングしてペレットを製造した。得られたチップと導電剤を含有しないナイロン６６チップを用いて、２つのプレッシャーメルタを備えた複合溶融紡糸機に供給して２９０℃で紡糸を行い、図１（ｄ）に示す断面形状の繊維を製造した。紡糸した繊維は一旦巻き取ることなく、紡糸直接延伸法により伸度３０％、１２０ｄｔｅｘ、２５フィラメントの繊維とした。この繊維の表面比抵抗を測定したところ２．４×１０³Ωｃｍであり、強度は４．３ｃＮ／ｄｔｅｘであった。
【００６４】
この糸条を基布密度（経３５本／ｃｍ×緯４０本／ｃｍ）、パイル密度を一株２５本で約３万本／ｉｎｃｈ² 、パイル長１２ｍｍ、織幅１５ｍｍ、のパイルテープのパイルとして製織した後、直径２０ｍｍφの円筒面に螺旋状に巻き付けて複写機用のクリーニング除電ブラシを調製し、複写機に取り付けた後１万回の複写を行った。反復試験終了後、除電ブラシから繊維を取り出し表面を光学顕微鏡で観察したところ、繊維表面に樹脂の剥落によるものと思われる凹凸が観測された。また、反復試験終了後の繊維の表面比抵抗値の測定を行ったところ、３．５×１０⁵Ωｃｍと表面比抵抗値の増加が見られた。
【００６５】
実施例１０および比較例１１から明らかなように、本発明の繊維を使用した除電ブラシは長期使用時にも安定した除電性を示した。
【００６６】
【発明の効果】
本発明の繊維および布帛は良好な導電性を持ち、かつ白色度に優れ任意の色に染色可能なことから、クリーンルームや電子部品製造工場等の制服だけでなく、一般衣料用途にも展開が可能であり、ブラウス、スカート、シャツ、スラックス等の広い分野に制電性、防塵性、電磁波遮蔽性を与えるものである。また、本発明の繊維は良好な導電性と耐熱安定性及び耐磨耗性を持つことからトナー印刷機の帯電ブラシや除電ブラシのような導電性ブラシにも好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例および比較例に挙げた複合繊維の断面形状を表す図である。
【符号の説明】
（ａ）実施例６の繊維の断面形状
（ｂ）実施例７の繊維の断面形状
（ｃ）比較例７の繊維の断面形状
（ｄ）比較例８の繊維の断面形状[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fiber containing carbon nanotubes, and more specifically, the carbon nanotubes contained are carbon nanotubes of 2 to 5 layers, have good conductivity, high whiteness and excellent strength, and The present invention relates to a fabric using fibers.
[0002]
[Prior art]
Conductive fibers are required in various fields such as clothing and industrial use for the purpose of removing static electricity. For example, it is used as a fiber for clothing for clean rooms and as a fiber for blending carpets. Furthermore, it is used for the purpose of shielding electromagnetic waves in the electronics industry using computers and the surrounding fields. In recent years, the spread of electronic information devices, especially wireless terminals such as mobile phones, has increased the exposure of electromagnetic waves even in everyday environments and there are concerns about the impact on health. There is an increasing demand for highly shielding materials.
[0003]
Among the conductive fibers currently used, examples of the material having extremely high conductivity include fine metal wires such as iron and copper and carbon fibers, but these have almost no elongation and are extremely dyeable. Its use is limited because it is inferior, and it is extremely difficult to use it in the general clothing field.
[0004]
As a method for producing conductive fibers having mechanical properties close to those of synthetic fibers frequently used for general clothing, it is known to impart conductivity by attaching a conductive substance to the synthetic fibers by post-treatment. Typical examples include metal coating, conductive resin coating, and metal compound impregnation. However, since it is difficult to completely cover the conductive surface on the fiber surface by these methods, there is a problem that the conductive material is peeled off or the conductivity is lowered due to friction during washing. Furthermore, since the surface is covered with a conductive component, clear dyeability is not exhibited, and thus it has been difficult to use in the general clothing field where washing durability and fashionability are required.
[0005]
In order to solve the above-mentioned problems, many proposals have been made to add a conductive material to the extent of being present in the fiber to give the fiber itself a conductive performance.
[0006]
Japanese Patent Laid-Open No. 50-109351 discloses a method using carbon black as a conductive material. However, in order to ensure sufficient electrical conductivity by this method, a large amount of carbon black needs to be blended, so that the fiber itself becomes black and a desired dyed fabric cannot be obtained. As a solution to this problem, JP-A-49-50216 proposes a method of improving the whiteness of the fiber appearance by covering the periphery of a conductive resin containing carbon black with a resin containing a matting agent. However, since the periphery of the conductive resin is covered with a non-conductive resin, the resistance value on the fiber surface is high, and static electricity caused by clothing friction and the like cannot be efficiently removed. A compatible fiber could not be obtained.
[0007]
In order to prevent the deterioration of the color tone when the conductive fine particles are added, a method of kneading a white conductive material instead of a black conductive material such as carbon black has been proposed. Known white conductive materials include fine particles of metal oxides such as indium tin oxide (ITO) and antimony tin oxide (ATO) or fine particles obtained by coating these materials on carrier fine particles. However, since the conductive fine particles of such metal oxide are inferior in conductivity compared to carbon black, it is necessary to add a large amount in order to obtain sufficient conductivity. Since the density is very large compared to the resin to be formed, dispersion in the resin tends to be uneven, and deterioration in operability during spinning is inevitable.
[0008]
In addition, as a problem common to fibers to which conductive fine particles such as carbon black and metal oxide are added, the conductivity is exhibited by the particulate additive. Therefore, if the draw ratio is increased in the drawing process after spinning. There is a tendency that electrical connection between particles is broken and conductivity is lowered. Resin containing a large amount of particulate material becomes brittle and easily peels off due to friction. Resins added with a large amount of particulate matter have problems such as reduced spinnability, and although contrivances such as making composite fibers with resin with good spinnability have been made, operability is poor Since it was expensive, it was not used for general clothing.
[0009]
As described above, it is impossible to impart sufficient conductivity to the fiber without deteriorating the texture and color tone of the fiber even if the fiber contains conventional conductive components such as carbon black, conductive resin, and metal oxide. there were. In order to solve these problems, it has been proposed to use carbon nanotubes as conductive components (see Patent Document 1).
[0010]
It is known that this carbon nanotube exhibits high conductivity because of the high degree of completeness of the carbon atom sheet as compared with conventional carbon fibers, and exhibits conductivity with a much smaller addition amount than carbon black. In addition, since carbon nanotubes are as thin as 1/10 or less of the wavelength of visible light, it is expected that there will be little deterioration in color tone when added to a resin. However, when multi-walled carbon nanotubes with a diameter of about 15 nm, which are widely used at present, are used as additives, the color tone of the fibers deteriorates even when only about 0.3% by weight of carbon nanotubes are added. It was impossible to dye. This is because the characteristics of carbon nanotubes are easily entangled with each other and difficult to uniformly disperse in the resin, so that there are aggregated portions of carbon nanotubes in the resin, and the apparent size increases to scatter visible light or It is thought to absorb.
[0011]
In order to compensate for this drawback, Patent Document 1 proposes to use carbon nanotubes and white conductive fine particles in combination. However, in order to conceal the deterioration of color tone caused by multi-walled carbon nanotubes, a large amount of white conductive fine particles are contained. There was a problem that it was necessary and the fiber-making property was deteriorated and the fiber strength was drastically decreased.
[0012]
[Patent Document 1]
JP-A-9-111135
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention eliminates the above-described drawbacks, and provides a fiber having excellent conductivity, high whiteness, and excellent mechanical properties.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The above-mentioned problem is that the carbon nanotube is contained in an amount of 0.1 to 3% by weight.Made of thermoplastic resinThis can be achieved by fibers characterized in that 70% or more of the carbon nanotubes are 2 to 5 layers of carbon nanotubes.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Carbon nanotubes are hollow carbon with an outer diameter of several to several tens of nanometers, also called hollow carbon microfibers or carbon fibrils, and have a structure in which sheets of graphitized carbon atoms rolled into a cylindrical shape are arranged concentrically. is doing. In the present invention, the number of carbon nanotube layers refers to the number of carbon atom sheets. A single-walled nanotube is composed of one cylindrical carbon atom sheet, and a double-walled nanotube is a tube. Two carbon atom sheets are arranged concentrically. The number of layers of the carbon atom sheet can be specified by observation with a high-power transmission electron microscope (TEM). In particular, when the number of layers is small, the physical properties of carbon nanotubes are greatly affected by the number of layers, so carbon nanotubes with different numbers of layers should be considered as different materials. However, in a multi-walled carbon nanotube having more than 6 layers, the effect of the number of layers is less than when the total number is small. Therefore, in the present invention, all carbon nanotubes having a cylindrical carbon atom sheet having six or more layers are called multi-walled carbon nanotubes. Hereinafter, the carbon nanotube is abbreviated as CNT (Carbon nano-tube) from the initial.
[0016]
It is important that the CNTs used as the conductive component in the present invention are 70% or more of 2 to 5 CNTs having a relatively small number of layers. The CNTs become thinner as the number of layers constituting them becomes smaller, and the diameter of the two-layer CNTs is 3 to 4 nm, which is 1/3 to 1/4 of the conventionally used multilayer CNT (15 nm). Thereby, even if there is a part where the density of CNT is somewhat high, light is less absorbed or scattered, and deterioration of the color tone of the fiber can be suppressed. In addition, since CNT has a feature that the carbon atom sheet has higher integrity as the inner layer, CNTs with a smaller number of layers have fewer defects and higher conductivity. In addition, if the CNTs are thin, the weight of one CNT will be light, so even if the same weight is added, the number of added CNTs will increase, so the CNTs will approach or overlap within the fiber, forming a conductive path The probability of the increase increases and the conductivity becomes high. Since these effects become higher as CNTs are thinner, it is more preferable that 2 to 5 layers of CNTs account for 80% or more.
[0017]
In the present invention, in addition to the large number of 2 to 5 CNTs, when the thinnest 2 CNTs are contained in 50% or more of the total CNTs, the deterioration of the color tone of the fibers is reduced and the electrical conductivity of the fibers It is preferable because the property is increased. This effect is also more effective as the number of CNTs in the two layers increases, and more preferably 60% or more of the CNTs in the two layers are included.
[0018]
The fraction of the number of CNT layers in the present invention is measured by dispersing a part of the CNTs before addition in ethanol and observing with a transmission electron microscope. When observing, the magnification of the transmission electron microscope is 200,000 times, the number of all CNT layers existing in the field of view is recorded, and the CNT fraction of each layer is obtained by dividing the number of CNTs in each layer by the number of all CNTs. Desired.
[0019]
If a large amount of multi-walled CNTs is contained, light is absorbed or scattered by some aggregation because the CNTs are thick, so that the color tone of the fibers is deteriorated. In addition, since the number of CNTs contained in a unit weight is small and it is difficult to form a conductive path when dispersed in a resin, the conductivity is lowered. On the other hand, single-walled CNTs are the finest and the integrity of the carbon sheet is high. However, single-walled CNTs have a very strong cohesive force between the CNTs due to their completeness, and several tens to several hundreds of CNTs are aggregated in bundles, and it is difficult to monodisperse in the resin. For this reason, when it adds to a fiber, the color tone of a fiber deteriorates remarkably according to the diameter of a bundle-like aggregate. On the other hand, in the case of CNTs having two or more layers, the outermost carbon sheet has moderate defects and the cohesive force is not as strong as that of single-walled CNTs. For this reason, the CNTs are not stretched linearly to form a bundle and are relatively easy to disperse in the resin.
[0020]
Further, it is important that the fiber of the present invention is made of a resin containing 0.1 to 3% by weight of the CNT. By containing 0.1% by weight or more of CNTs, sufficient electrical conductivity can be imparted to the fiber. Moreover, the color tone of a fiber can be restrained to the area | region which can be dye | stained by content of CNT being 3 weight% or less. For this reason, in the present invention, it is not necessary to add a conductive material other than CNTs, a toner for improving color tone, and the like. The electrical conductivity of the fiber is improved as the CNT content is increased, but the color tone is deteriorated. In the present invention, since it is essential that the color tone of the fiber is good, it is preferable to keep the CNT content to the minimum necessary even within the above range, and the CNT content is 0.2 to 1 with respect to the entire fiber. 0.5 wt% is more preferable, and 0.3 to 1.0 wt% is more preferable.
[0021]
In general, when producing a fiber having functionality, in order to achieve both functional addition and productivity, the fiber is obtained by combining or blending a resin exhibiting functionality and a resin excellent in spinnability. Manufacturing is widely done. Also in the present invention, the fiber may be produced from a single resin containing CNT, but the fiber may be produced by combining or blending a resin containing CNT and a resin not containing CNT. In this case, when CNT is contained in a resin having relatively excellent conductivity and combined with a resin having excellent fiber forming properties, the amount of CNT to be added can be limited, so that the color tone and spinnability of the fibers are improved.
[0022]
When two or more component resins are used, the shape of the fiber can be any shape such as a core-sheath type, a laminate type, or a blend type, but a resin containing CNTs is continuously present in the fiber axis direction. And the conductivity of the resin is sufficiently exhibited. Further, it is more preferable that a part of the component containing CNT is exposed on the fiber surface in order to reduce the surface specific resistance value of the fiber. In particular, in the present invention, since CNT having a high aspect ratio is used as the conductive component, the friction resistance of the contained resin is improved compared to the case where particulate carbon black or the like is blended as the conductive component, and the surface of the fiber is improved. Since the area of the exposed CNT-containing component can be increased, the surface resistance value is hardly deteriorated even when a composite fiber is used.
[0023]
The composite ratio of each component when two or more components are used can be arbitrarily determined, but in order to give sufficient conductivity to the fiber, it contains 20% by weight or more of the resin containing CNT. Is preferable, and it is more preferable to contain 40% by weight or more.
[0024]
By satisfying the above conditions, the fiber of the present invention has a surface specific resistance value of 3 × 10 5 by the measurement method shown in the examples.⁸It can be set to Ω · cm or less. The surface specific resistance value is obtained by measuring the resistance value between two electrodes on the fiber surface, and is an index indicating how easily the charge generated on the fiber surface can be released to the outside. Since static electricity of the fiber is usually generated on the surface of the fiber, the surface specific resistance value is important as an index of the neutralization property of the fiber. In addition to the surface specific resistance value, a cross-sectional specific resistance value in which electrodes are attached to both cross sections of the fiber and the resistance value is measured may be used as an index indicating the electrical conductivity of the fiber. This is a value indicating the essential electrical conductivity of the fiber, and is an important index when there is no charge or exit from the outside as in electromagnetic shielding.
[0025]
In order to prevent the resin containing the conductive component from falling off from the conventional conductive fiber, a technique of coating the fiber surface with a resin having excellent wear resistance is often used. However, according to such a method, there is a problem that even if the cross-sectional specific resistance value is low, the surface specific resistance value is greatly increased, and static electricity cannot be effectively removed in practical use. However, since the fiber of the present invention uses fine CNT having a large aspect ratio as a conductive component, there is no embrittlement of the resin containing the CNT. Therefore, the resin containing the conductive component can be exposed on the fiber surface, and the surface specific resistance value is 3 × 10.⁸It can be as low as Ω · cm or less. Therefore, the fiber of this invention can remove static electricity efficiently, and can give high static elimination property to the fabric and static elimination brush using this fiber.
[0026]
Moreover, the fiber of this invention can make the whiteness measured by the method shown in an Example into 40 or more by satisfy | filling the said requirements. As a result, the fiber can be dyed and used in fields where fashionability is required. It is also possible to obtain fibers with higher whiteness by adjusting the distribution of CNT layers and the amount added. At this time, if the whiteness is 50 or more, a brighter color can be obtained, and if the whiteness is 60 or more, a bright color can be obtained even if it is a light color. This is preferable.
[0027]
Furthermore, the fiber of this invention can make the intensity | strength more than 2 cN / dtex by satisfy | filling the said requirements. Thereby, the process passability at the time of weaving and knitting is improved, and it is possible to maintain good productivity even when mixed with other materials. It is also possible to obtain higher strength by optimizing the addition conditions of CNT. At this time, if the strength is 3 cN / dtex or more, it is possible to adopt a production method with higher production efficiency such as air jet weaving. If the strength is 4 cN / dtex or more, the clothes can be mixed without mixing with other materials. Therefore, it can be suitably used in most fields, and can be used for industrial applications requiring high strength.
[0028]
Since the fiber of the present invention has both good conductivity and texture, a fabric using this fiber has both good conductivity and texture. The fabric of the present invention may be a woven fabric or a knitted fabric, and may be a fabric composed of the CNT-containing fiber alone, or may be mixed or woven with other materials. It is important that the content is at least%.
[0029]
When conventional conductive fibers are used for clothes, etc., if the fabric is made of only conductive fibers, the whiteness of the fabric is low, so that it cannot be dyed, and the strength of the fabric is insufficient. It was necessary to create a fabric by mixing with the fibers. Even when mixed with other fibers, when the fabric is used for clothes that require fashionability, it is necessary to keep the applied amount of conductive fibers low from the viewpoint of the dyeability of the fabric. It was necessary to be 3% or less of the weight. However, the fibers of the present invention not only have excellent electrical conductivity, but also have high whiteness and excellent strength, so there is little decrease in the texture when mixed into the fabric, and the mixing rate can be increased. The fabric of the present invention can provide the fabric with sufficient antistatic properties by mixing the CNT-containing fibers in an amount of 5% or more of the total weight, and can prevent the fabric from clinging to the body due to static electricity. Further, the content of the CNT-containing fiber can be increased according to required characteristics. By containing 10% by weight or more of the CNT-containing fiber, the neutralization performance of the fabric can be increased and adsorption of fine dust can be prevented, so it can be used not only for clothes used in clean rooms, but also for pollen adsorption. Therefore, it can be suitably used for outer clothes for spring. In addition, when higher performance is required for electromagnetic shielding or the like, a fabric may be created using only the fiber of the present invention without mixing with other fibers. %, It is possible to obtain a fabric with good dyeability with good productivity.
[0030]
Moreover, the fabric of this invention can make the frictional voltage measured by the method described in an Example into 1000V or less by satisfy | filling said requirements. For this reason, this fabric does not cling to the body due to static electricity or feel pain due to discharge of a charged voltage when undressing. Moreover, the fabric of this invention can implement | achieve higher static elimination property by changing the quantity of CNT containing fiber. At this time, if the frictional voltage is 500 V or less, dust and pollen can be prevented from adsorbing to the fabric, and if it is 100 V or less, good electromagnetic wave shielding performance is exhibited.
[0031]
Since the fiber of the present invention exhibits excellent electrical conductivity and is excellent in strength and abrasion resistance, it is also suitably used for an electrically conductive brush. Typical examples of the conductive brush are a charging brush and a charge eliminating brush used inside a toner printer. It is necessary to adjust the conductivity of the conductive brush depending on its use. For example, a specific resistance of a charging brush is 10^Five-10⁸Ω · cm, the specific resistance is 10 if the neutralization brush²-10^FourThose of Ω · cm are preferably used. When the fiber of the present invention is used, the conductivity can be adjusted by adjusting the CNT content.
[0032]
The conductive brush using the fiber of the present invention can be mixed with other materials such as stainless fiber and carbon fiber as necessary, but most of the conductive brush is used in order to make use of the characteristics of the fiber of the present invention. It is preferably a CNT-containing fiber. The fibers of the present invention have the flexibility that is characteristic of organic fibers and do not damage the object. Moreover, since it is stronger and more resistant to friction than organic fibers containing a conventional conductive agent, it can exhibit stable performance even after long-term use. In addition, the conductive fiber to which the particulate conductive agent was added had a problem that the conductive state between the particles changed due to the contraction / expansion of the fiber due to heat, and the conductivity of the fiber changed, but CNT was added. In the fiber of the present invention, since CNT having a very large aspect ratio is used as a conductive agent, there is little change in conductivity due to temperature change, and stable conductivity can be obtained. In order to fully demonstrate the performance of these CNT-containing fibers, 70% by weight or more of the fibers used in the brush are preferably CNT-containing fibers, and more preferably 90% by weight or more are CNT-containing fibers. .
[0033]
The fibers and fabrics of the present invention can be produced by any known method, but typical production methods are described below.
[0034]
The resin used for the fiber of the present invention can be formed into a fiber.RuThermoplastic resinTheThis is preferable because melt spinning with high productivity can be performed. Suitable thermoplastic resins include polyolefin (polyethylene, polypropylene, etc.), polyamide (nylon 6, nylon 66, nylon 6,10, etc.), polyester (polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polylactic acid, etc.) resins. It is done. In addition, when a composite fiber is used, if a resin excellent in fiber formation is used as a component not containing CNT, any resin can be selected as a component containing CNT. Use of a highly conductive resin is preferable because the amount of CNT added can be reduced.
[0035]
Moreover, the resin used for the conductive fiber of the present invention includes titanium dioxide as a matting agent, silica or alumina fine particles as a lubricant, hindered phenol derivatives as an antioxidant, etc., as long as the gist of the present invention is not impaired. It may be added.
[0036]
The CNTs of 2 to 5 layers used in the present invention, particularly CNTs containing a large amount of CNTs of 2 layers, are preferably produced by the method described in Japanese Patent Application Nos. 2002-346046 and 2002-346424.
[0037]
The mixing of the CNTs into the resin may be carried out at the time of resin production or kneaded after the resin production. It is preferable to obtain a resin in which CNTs are dispersed in When mixing is carried out after the production of the resin, a known mixer such as a heated roll mill, an extrusion mixer, a melt blender or the like can be used, but it is preferable to use a twin-screw kneading extruder from the balance of kneadability and productivity. .
[0038]
Further, when the resin is made into a fiber, a known spinning machine such as a pressure melter type, an extruder type or the like can be used, and a base for performing composite spinning and a blending method for performing blend spinning are also particularly limited. It is not a thing. In addition to the circular shape, the fiber cross-sectional shape may be any shape such as a trilobal shape, a hollow shape, or a square shape. The fineness of the fiber may be arbitrarily set according to the use, and in the case of clothing, single yarn 1 to 3 dtex and 50 to 100 dtex of the whole yarn bundle are often used.
[0039]
The fiber that has been melt-spun may be once wound and then stretched, or may be stretched without being wound once. In addition, since the fiber of the present invention has good strength and elongation characteristics, it is possible to perform simultaneous false twisting after producing a partially oriented fiber.
[0040]
When the fabric of the present invention is a mixture of CNT-containing fibers and other materials, the other materials include synthetic fibers such as polyester fibers, polyvinyl alcohol fibers, polyvinyl chloride fibers, polyurethane fibers, or half fibers. Acetate fiber, polyurethane fiber, or regenerated fiber viscose rayon, cellulose fiber containing copper ammonia rayon, milk protein fiber, protein fiber containing soy protein fiber, polylactic acid fiber, or Examples include plant-based natural fibers including cotton and hemp, wool-based cashmere, animal-based natural fibers including silk, and blended yarns thereof.
[0041]
The structure of the fabric of the present invention is not particularly limited, and if it is a woven fabric, it is a plain weave, oblique weave, satin weave, etc., and if it is a knitted fabric, it has an arbitrary structure suitable for the purpose such as warp knitting and weft knitting be able to. Since the fiber of the present invention has sufficient strength and wear resistance, it is possible to use a known technique for a method for producing a woven fabric or a knitted fabric. When the fabric is a woven fabric, a water jet loom, an air jet loom, In the case of a knitted fabric such as a rapier room, it can be created with a dedicated knitting machine tailored to the target organization, and the occurrence of fluff and scum during creation can be reduced.
[0042]
The manufactured fabric is scoured and heat-set as necessary, and then dyed. The dyeing method may be any method, and may be printing or dip dyeing. Since the fabric of the present invention is excellent in whiteness, a known dye suitable for the material may be used as the dye. For example, a disperse dye is suitably used for polyester, and an acid dye is suitably used for nylon. After dyeing, if necessary, washing and heat setting can be performed.
[0043]
Since the fibers and fabrics of the present invention are excellent in conductivity, they can be suitably used for uniforms such as in clean rooms and electronic component manufacturing factories. In addition, since it has excellent whiteness and can be dyed in any color, it can also be used for general clothing, and has antistatic, dustproof, and electromagnetic shielding properties in a wide range of fields such as blouses, skirts, shirts, and slacks. Give. Further, since the fiber of the present invention has good conductivity, heat stability, and wear resistance, it can be suitably used for a conductive brush such as a charging brush or a charge eliminating brush of a toner printer.
[0044]
【Example】
The present invention will be specifically described with reference to examples. In addition, the measuring method of each physical-property value described in the Example was performed as follows.
A. CNT layer number distribution
A 1 mg sample is extracted from the CNTs before being added to the resin, dispersed in ethanol, dropped onto the microgrid, and the ethanol is volatilized. Then, the shape of the nanotube is observed at a magnification of 200,000 using a high-resolution electron microscope. went. The number of all CNT layers within the field of view seen at that time was recorded. The fraction was calculated from the number of CNTs in each layer, assuming that the total number of CNTs entering the field of view was 100%, and the CNT layer number distribution was obtained.
B. Surface resistivity
The sample was washed for 2 hours in a weak alkaline aqueous solution of 0.2% anionic surfactant using an electric washing machine, then washed with water and dried. The sample was aligned with a fiber bundle having a length of about 15 cm and a fineness of 1,000 dtex, aligned on a bakelite plate as an insulator, and both ends were fixed with cellophane tape (registered trademark). Then, dotite (Fujikura Kasei Co., Ltd. D500) was applied to the fiber surface near both ends so that the distance was 10 cm, and the humidity was adjusted at 25 ° C. and 30% humidity for 2 days. After the humidity control was completed, the resistance between the two points where the doutite was applied was measured using an insulation resistance meter (2406A) manufactured by Yokogawa Instruments, and the cross-sectional specific resistance was calculated according to the following equation. The applied voltage during measurement was 250V.
ρ = (R × D) / (1 × 10⁶× L × d)
ρ: Specific resistance (Ω · cm)
R: Resistance (Ω)
d: Sample density (g / cm^Three)
D: Fineness (dtex)
L: Sample length (cm)
C. Whiteness
According to the method described in JIS L 1013 (1999) Chemical Fiber Filament Yarn Test Method 8.23c) Hunter Method, L, a, and b were measured using a Hunter-type color difference meter, and calculated according to the following formula.
Whiteness = 100 − [(100−L)²+ A²+ B²]^1/2
D. Strength
According to the method described in JIS L 1013 (1999) Chemical Fiber Filament Yarn Test Method 8.5 Tensile Strength and Elongation Rate, using a tensile tester manufactured by Orientec Co., Ltd., with a test length of 30 cm / min and a tensile speed of 30 cm / min. A test was conducted to determine the strength.
E. Friction band voltage
In accordance with the description of (4) frictional charge attenuation measurement method of JIS L 1094 (1997) woven and knitted fabric chargeability test method, the maximum charged voltage immediately after rubbing is obtained using a friction voltage measuring device EST-7 manufactured by Kanebo Engineering. It was measured. In addition, the measurement used the sample conditioned at 25 degreeC and 30% of humidity after washing, and used cotton for the friction cloth.
F. Intrinsic viscosity IV
0.10 g was dissolved in 10 ml of orthochlorophenol and measured using an Ostwald viscometer at a temperature of 25 ° C.
G. Relative viscosity ηr
1 g of a sample was dissolved in 100 ml of 98% sulfuric acid and measured using an Ostwald viscometer at a temperature of 25 ° C.
H. Spinnability
500 kg of fiber was produced under specified conditions, and the number of yarn breaks during the spinning and drawing process was measured. The case where the number of yarn breakage was 10 times or less was evaluated as ○, the case where the yarn breakage exceeded 10 times was evaluated as △, and the case where yarn breakage occurred frequently and 500 kg could not be produced was evaluated as ×.
Examples 1-3, Comparative Examples 1-3
ηr = 2.7, nylon 6 resin containing matting agent (titanium dioxide) 0.2% by weight, CNTs having the layer number distribution shown in Table 2 are biaxially kneaded so that the concentration becomes 2% by weight. It knead | mixed using the extruder. The obtained master chip and nylon 6 chip were mixed at a ratio of 1: 3 and supplied to an extruder type spinning machine, and spinning was performed at 260 ° C. using a spinneret in which a stationary kneader was installed. The spun fiber was not wound up once, and was made into a fiber having an elongation of 45%, 80 dtex, and 36 filaments by a direct spinning method. In Comparative Example 3, titanium dioxide particles coated with antimony tin oxide in addition to CNT were added so as to be 25% by weight. However, fiber breakage was severe and fibers could not be obtained. Table 1 shows the physical property values of the obtained fibers.
[0045]
[Table 1]

[0046]
As can be seen from the above table, fibers having good conductivity and whiteness were obtained in Examples 1 to 3 containing 2 to 5 layers of CNTs according to the present invention in an amount of 70% or more. Among them, as seen in Example 1, when the content of the double-walled nanotube was large, both conductivity and whiteness were excellent.
[0047]
When a large amount of multi-walled CNTs was contained as in Comparative Example 1, the conductivity decreased, the whiteness deteriorated, and the fiber strength also decreased. Therefore, in Comparative Example 3, white conductive powder was added to improve the whiteness, but the spinnability was extremely deteriorated, and it was not possible to stably produce fibers having the desired fineness. In addition, even when only single-walled nanotubes were added as in Comparative Example 2, the targets for both conductivity and whiteness could not be achieved.
Examples 4-6, Comparative Examples 4-6
When polyethylene terephthalate is polymerized by polycondensation of ethylene glycol and terephthalic acid, CNTs are dispersed in advance in ethylene glycol, and the amount of CNT shown in Table 2 and a matting agent (titanium dioxide) are contained at 0.2 wt% Polyethylene terephthalate was produced. The used CNTs are the same as those used in Example 1. Moreover, IV of the obtained polyethylene terephthalate was 0.65.
[0048]
The polymer was put into a pressure melter type spinning machine and discharged from a die having a hole diameter of 0.23 mmφ and a hole number of 36 set at 283 ° C., and an undrawn yarn was obtained at 1,100 m / min. Next, stretching was performed between rollers heated to 80 ° C. and 130 ° C. to obtain fibers of 35% elongation, 80 dtex, and 36 filaments.
[0049]
Polyethylene terephthalate of IV 0.65 to which no additive was added and conductive carbon black (indicated in the table as CB) were melt-kneaded with a biaxial kneader to produce a carbon black-containing polymer. The fiber was manufactured in the same manner as in Example 4 by adjusting the carbon black content to 10% by weight of the entire resin. Table 2 shows the physical property values of the obtained fibers.
[0050]
[Table 2]

[0051]
As can be seen from the above table, in the fibers of Examples 4 to 6 containing CNTs according to the present invention, only a small amount of CNTs exhibits sufficient conductivity, and a large amount of white pigment is not used in combination. The fiber has excellent whiteness. Further, yarn breakage did not occur during spinning and drawing, and operability was good.
[0052]
However, when the CNT content is small as in Comparative Example 4, sufficient conductivity cannot be obtained. On the other hand, when the content of CNT is large as in Comparative Example 5, the color tone of the fiber deteriorates and the strength of the fiber also decreases. In addition, the pressure at the time of discharge was high, and many yarn breaks occurred during spinning, and many yarn breaks occurred during drawing, resulting in poor operability.
[0053]
On the other hand, in the comparative example 6 containing carbon black currently widely used as a conductive agent, sufficient conductivity could not be obtained. In addition, there were many yarn breaks during spinning, and it was difficult to add more carbon black.
Examples 7 and 8 Comparative Examples 7 and 8
A copolymer polyester of IV = 0.61 containing 100 mol% of ethylene glycol as a glycol component, 88 mol% of terephthalic acid, 7 mol% of isophthalic acid, and 5 mol% of 5-sodium sulfoisophthalic acid as a dicarboxylic acid component was synthesized. Further, nylon 6 resin of ηr = 2.70 containing the amount of conductive agent shown in Table 3 was prepared. When CNT was used as the conductive agent, the same CNT used in Example 1 was added during the production of nylon to obtain a CNT-containing resin. In addition, in the case of using carbon black (CB) or antimony tin oxide (ATO) as the conductive agent, the conductive agent is melt-kneaded with a nylon 6 resin polymerized in advance using a twin screw extruder, and the conductive agent-containing resin Manufactured. Thereafter, nylon 6 containing a copolyester and a conductive agent was put into a composite spinning machine equipped with two extruders set at 260 ° C., and discharged at a composite ratio shown in Table 3. It wound up at 500 m / min. The obtained undrawn yarn was drawn between rollers heated to 70 ° C. and 130 ° C. to obtain fibers of 35% elongation, 80 dtex, and 36 filaments. Table 3 shows the spinning conditions and various physical properties of the obtained fiber.
[0054]
For the abrasion resistance test, a plain weave fabric made of test fibers was rubbed 500 times with a cotton friction cloth, and the test fibers with fuzz were observed as x, and the resin peeled off from the test fiber surface. What was seen was marked with △, and what was neither seen was marked with ○.
[0055]
[Table 3]

[0056]
In Comparative Example 7, in order to prevent the conductive agent-containing resin from peeling off due to friction, the conductive fibers are completely covered with the non-conductive resin of the sheath component. For this reason, although the fiber of the comparative example 7 was excellent in abrasion resistance, the surface specific resistance value was high and static electricity could not be removed efficiently. Moreover, since CB was contained abundantly as a electrically conductive agent, the whiteness became low. In Comparative Example 8, by using white ATO as the conductive agent, the coloring of the fiber was small, and the conductive agent was also exposed on the fiber surface, so the surface specific resistance value was also improved. However, the resin containing a large amount of the conductive agent is fragile, and when the exposed surface receives friction, the resin is peeled off.
[0057]
In Examples 7 and 8 containing CNT as a conductive agent according to the present invention, the effect on the whiteness of the CNT is small and the resin containing the conductive agent does not become brittle and does not peel off due to friction. Many fibers could be exposed to the fiber surface, and an ideal fiber having a low surface resistance and excellent wear resistance could be obtained.
Examples 9 and 10 Comparative Examples 9 to 11
Fabrics were prepared using 80 dtex, 36-filament polyethylene terephthalate fibers not containing a conductive agent and fibers containing a conductive agent, and the frictional voltage was measured and the dyeability was determined.
[0058]
When producing the fabric, a plain weave fabric was produced by blending the warp yarn with conductive fibers at equal intervals. Then, after scouring and heat setting according to a conventional method, dyeing was performed using a blue dye (Nippon Kayaku Co., Ltd. Kayalon Polyester Blue CR-E200) under the conditions of 2% owf, 130 ° C., and 1 hour. Finally, reduction washing was performed to prepare a dyed fabric sample.
[0059]
Judgment of the dyeing property was made by visually determining the vertical streaks derived from the conductive fibers, x that can discriminate the vertical streaks from a distance of 1 m, Δ that can be discriminated at 50 cm, and ○ that cannot be discriminated even at 50 cm. .
[0060]
[Table 4]

[0061]
As shown in Table 4, the fabric produced according to the present invention using the fibers of Example 1 as in Example 9 and Example 10 has a higher content of CNT-containing fibers because the whiteness of the original fibers is high. Even so, it was possible to dye in any color, and it was possible to obtain a fabric having both high charge removal properties and dyeability.
[0062]
On the other hand, when the amount of the CNT-containing fiber was small as in Comparative Example 9, the neutralization was insufficient and the fabric had a high frictional voltage. Moreover, since the electrical conductivity of a CNT containing fiber is insufficient when the fiber with little CNT content like the comparative example 10 is used, even if it mix | blends abundantly, static elimination performance cannot be exhibited. Moreover, when the conductive fiber containing a conductive component was used for the core of Comparative Example 7, static electricity generated on the fiber surface could not be released instantaneously, and the dyeability was poor. Thus, the fabrics other than the present invention could not achieve both dyeability and charge removal.
Example 11
To obtain nylon 66 by polycondensation of adipic acid and hexamethylenediamine, the same CNT used in Example 1 was added to produce a master chip containing 4% CNT at ηr = 2.7. This was mixed with ηr = 2.9 nylon 66 chips not containing CNT at a ratio of 1: 3, supplied to a spinning machine equipped with a single-screw extruder, and a spinneret equipped with a stationary kneader was used. Spinning at 290 ° C. The spun fiber was not wound up once, and was made into a fiber having an elongation of 30%, 120 dtex, 25 filaments by a direct spinning method. When the surface specific resistance of this fiber was measured, it was 4.3 × 10.²It was Ωcm and the strength was 8.3 cN / dtex.
[0063]
This yarn has a base fabric density (35 warps / cm x 40 wefts / cm) and a pile density of about 30,000 / inch for 25 stocks.² After weaving as a pile tape pile with a pile length of 12 mm and a weaving width of 15 mm, a cleaning static elimination brush for a copying machine was prepared by spirally winding it on a cylindrical surface with a diameter of 20 mmφ, and 10,000 times after being attached to the copying machine Made a copy of. After the repetition test was completed, the fiber was taken out from the static elimination brush and the surface was observed with an optical microscope. As a result, the fiber surface was smooth and the resin was not peeled off. Further, when the surface specific resistance value of the fiber after the repetition test was measured, 4.4 × 10 4 was obtained.²There was no change in Ωcm and specific resistance.
Comparative Example 12
A nylon 66 chip having ηr = 2.9 was kneaded with 30% by weight of conductive carbon black using a biaxial kneader, extruded into a gut shape, and then cut to produce pellets. Using the obtained tip and a nylon 66 tip not containing a conductive agent, it is supplied to a compound melt spinning machine equipped with two pressure melters and spun at 290 ° C., and the fiber having the cross-sectional shape shown in FIG. Manufactured. The spun fiber was not wound up once, and was made into a fiber having an elongation of 30%, 120 dtex, 25 filaments by a direct spinning method. When the surface specific resistance of this fiber was measured, it was 2.4 × 10.^ThreeIt was Ωcm and the strength was 4.3 cN / dtex.
[0064]
This yarn has a base fabric density (35 warps / cm x 40 wefts / cm) and a pile density of about 30,000 / inch for 25 stocks.² After weaving as a pile tape pile with a pile length of 12 mm and a weaving width of 15 mm, a cleaning static elimination brush for a copying machine was prepared by spirally winding it on a cylindrical surface with a diameter of 20 mmφ, and 10,000 times after being attached to the copying machine Made a copy of. After the repetition test was completed, the fiber was taken out from the static elimination brush and the surface was observed with an optical microscope. As a result, irregularities that were thought to be due to resin peeling were observed on the fiber surface. Moreover, when the surface specific resistance value of the fiber after the repetition test was measured, 3.5 × 10^FiveAn increase in Ωcm and surface resistivity was observed.
[0065]
As is clear from Example 10 and Comparative Example 11, the static eliminating brush using the fiber of the present invention showed stable static eliminating properties even during long-term use.
[0066]
【The invention's effect】
The fibers and fabrics of the present invention have good electrical conductivity and are excellent in whiteness and can be dyed in any color, so they can be used not only in uniforms in clean rooms and electronic parts manufacturing factories, but also in general clothing applications. It provides antistatic, dustproof, and electromagnetic shielding properties to a wide range of fields such as blouses, skirts, shirts, and slacks. Further, since the fiber of the present invention has good conductivity, heat stability, and wear resistance, it can be suitably used for a conductive brush such as a charging brush or a charge eliminating brush of a toner printer.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing cross-sectional shapes of composite fibers listed in Examples and Comparative Examples.
[Explanation of symbols]
(A) Cross-sectional shape of the fiber of Example 6
(B) Cross-sectional shape of the fiber of Example 7
(C) Cross-sectional shape of the fiber of Comparative Example 7
(D) Cross-sectional shape of the fiber of Comparative Example 8

Claims

A fiber comprising a thermoplastic resin containing 0.1 to 3% by weight of carbon nanotubes, wherein 70% or more of the carbon nanotubes are 2 to 5 layers of carbon nanotubes.

A fiber, wherein the thermoplastic resin is selected from a polyolefin resin, a polyamide resin, and a polyester resin.

3. The fiber according to claim 1, wherein the fiber is a composite fiber or a blend fiber of a resin containing carbon nanotubes and a resin not containing carbon nanotubes.

The fiber according to any one of claims 1 to 3 , wherein 50% or more of the carbon nanotubes are double-walled carbon nanotubes.

The fiber according to any one of claims 1 to 4 , wherein the surface specific resistance value of the fiber is 3.0 x 10 ⁸ Ω · cm or less.

The fiber according to any one of claims 1 to 5 , wherein the whiteness of the fiber is 40 or more.

The fiber according to any one of claims 1 to 6 , wherein the fiber has a strength of 2 cN / dtex or more.

A fabric comprising 5% by weight or more of the fiber according to any one of claims 1 to 7 .

9. The fabric according to claim 8, wherein the frictional voltage is 1000 V or less.