專利名稱：導電性優(yōu)異的復合纖維的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種導電型復合纖維的制造方法。
背景技術：
一般來說，聚酰胺纖維和聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)纖維等化纖的缺點之一是容易因靜電而帶電。為了克服該缺點，可以讓合成纖維具備導電性能。其中比較典型的方法就是將碳納米管做為導電劑分散到熱塑性高分子上形成芯材并把非導電性纖維材料作為皮材，對兩者進行復合紡絲而制作導電性導電纖維。碳納米管直徑為10～100nm，長度為1～40μm左右，分散量通常達5～25重量％。把碳納米管分散到聚合體里后，由于碳納米管相互接觸或非常接近而引起的隧道(Tunnel)效應令該聚合體具有導電性能。為了使碳納米管相互接觸或非常接近，需要使碳納米管的分散濃度達到相當高的程度。
另一方面，導電性復合纖維應用于地毯和無塵衣等纖維產(chǎn)品后，可使產(chǎn)品具有防靜電性能，因此，作為防靜電材料應用范圍非常廣泛。為了防止電腦因靜電出現(xiàn)故障，電腦房里的地毯要求具有較高水平的導電性能。目前，在高導電纖維領域主要采用導電層曝露于纖維表面的纖維(日本公開專利公報昭57-25647)或者在纖維表面覆蓋導電物質后加工而成的后加工導電纖維或金屬纖維等。
但是，導電層曝露于整個纖維表面的合成纖維，碳粉將在制絲及后續(xù)加工階段從移動中的原絲上脫落并降低工序通過率。另外，后加工型導電纖維的表面導電物質也較容易脫落，金屬纖維則在使用過程中出現(xiàn)原纖化(Fibrillation)問題?？傊?，現(xiàn)有技術的實用性是存在問題的。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種既沒有上述高導電纖維的缺點，制絲性又良好，防止因導電物質脫落而降低導電性能、以及沒有原纖化等絲質缺陷的高導電合成纖維的制造方法。也就是說，將碳納米管做為導電劑分散到熱塑性高分子上形成芯材；將非導電性纖維材料作為皮材對兩者進行復合紡絲而獲得偏心型截面的高導電導電纖維。
本發(fā)明高導電合成纖維的制造方法包括如下工序(1)以5～25重量％把碳納米管分散到熱塑性高分子上的材料準備工序；(2)以上述材料準備工序中得到的材料為芯材，把非導電材料作為皮材進行復合紡絲作業(yè)的紡絲工序。
也就是說，本發(fā)明涉及一種導電性優(yōu)異的復合導電纖維的制造方法。將碳納米管做為導電劑分散到熱塑性高分子上形成芯材；將非導電性纖維材料作為皮材對兩者進行復合紡絲而獲得偏心型截面，然后通過熱拉伸工序制作導電性優(yōu)異的導電纖維。
碳納米管直徑為10～100nm，長度為1～40μm左右，分散量通常達5～25重量％。以7～15重量％時的性能及性價比最好。把碳納米管分散到聚合體里后，由于碳納米管相互接觸或非常接近而引起的隧道(Tunnel)效應令該聚合體具有導電性能。為了使碳納米管相互接觸或非常接近，需要使碳納米管的分散濃度達到相當高的程度。
碳納米管的分散量低于7重量％時，將不能得到滿意的導電性能；分散量高于25重量％時，雖然導電性很好，費用卻很高，同時碳納米管的均勻分散也會成為難題。另外，當本發(fā)明的碳納米管長度不足1μm時，將無法達到滿意的隧道效果而降低導電性能；超過40μm時，則會影響制絲工藝的可加工性(Processibility)。此外，含有碳納米管的芯材和一般性高分子皮材的復合比例應在(芯材∶皮材)5∶95到20∶80的范圍內。復合比例低于5∶95時，將因導電性能降低而不能滿足導電要求，超過了20∶80時，則會在紡絲工序中出現(xiàn)不良品，增加了制造纖維時的難度。如圖1所示，本發(fā)明的復合導電纖維由皮材和芯材組成，皮材為非導電材料，芯材則為包含碳納米管在內的導電材料。


圖1是本發(fā)明實施例之復合纖維截面圖。
具體實施例方式
下面結合實施例和參考例針對本發(fā)明進一步說明。
下記實施例旨在舉例說明本發(fā)明，它并不能局限本發(fā)明的保護范圍。
實施例1為了獲得具有如圖1所示截面的細絲，本實施例以含有碳納米管的熱塑性導電聚合物作為第2材料，第1材料為硫酸相對粘度為3.0的普通尼龍6，然后針對兩者進行復合紡絲而制成。第1材料∶第2材料的復合比例為90∶10，在偏心噴嘴中，皮材為普通尼龍6，芯材則為含有7重量％碳納米管的導電尼龍。通過紡絲噴嘴吐出的聚合體以1,000m/min的速度卷取成180旦尼爾(denier)6單纖維(filament)的未拉伸絲，然后經(jīng)過熱拉伸工序制作60旦尼爾6單纖維的拉伸絲。根據(jù)前述方法制作的導電性尼龍復合纖維的特性如表1。
實施例2除了第2材料中的熱塑性導電聚合物的碳納米管含量提高到15重量％以外，其余部分與實施例1完全相同。
參考例1除了第2材料中的熱塑性導電聚合物的碳納米管含量為4重量％以外，其余部分與實施例1完全相同。
參考例2除了第2材料中的熱塑性導電聚合物的碳納米管含量為30重量％以外，其余部分與實施例1完全相同。
參考例3除了將第1材料(皮材)∶第2材料(芯材)的復合比例調整為96∶4之外，其余部分與實施例1完全相同。
參考例4除了將第1材料(皮材)∶第2材料(芯材)的復合比例調整為75∶25之外，其余部分與實施例1完全相同。
表1


綜上所述，根據(jù)本發(fā)明制造偏心包芯復合纖維時，芯材使用導電碳納米管含量為5～25重量％的熱塑性導電高分子，皮材使用非導電性熱塑高分子，復合比例(芯材∶皮材)為5∶95～20∶80，進而提供一種導電性能優(yōu)異的導電絲。
本發(fā)明雖然只針對具體的實施例進行了詳細說明，但是在本發(fā)明的技術思想范疇內，可以出現(xiàn)各種變形及修改，這在同一行業(yè)人士來說是非常明顯的，因此該變形及修改屬于本發(fā)明的權利要求范圍是理所當然的。
權利要求
1.一種高導電性復合纖維的制造方法，其特征是包括下列兩個工序(1)以5～25重量％把碳納米管分散到熱塑性高分子上的材料準備工序；及(2)以上述材料準備工序中得到的材料為芯材，把非導電材料作為皮材進行復合紡絲作業(yè)的紡絲工序。
2.根據(jù)權利要求1所述的高導電性復合纖維的制造方法，其特征是上述非導電性熱塑高分子材料由聚酰胺或聚對苯二甲酸乙二醇酯組成。
3.根據(jù)權利要求1所述的高導電性復合纖維的制造方法，其特征是芯材對皮材的復合比例為5∶95～20∶80的范圍。
4.根據(jù)權利要求1～3中任一項所述高導電性復合纖維的制造方法，其特征是以5～25重量％把碳納米管分散到熱塑性高分子上的材料為芯材、以非導電纖維材料為皮材。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種導電性優(yōu)異的復合導電纖維的制造方法。將碳納米管作為導電劑分散到熱塑性高分子上形成芯材；將非導電性纖維材料作為皮材對兩者進行復合紡絲而獲得偏心型截面，然后通過熱拉伸工序制作導電性優(yōu)異的導電纖維。
文檔編號D01F8/12GK1796623SQ20051010257
公開日2006年7月5日 申請日期2005年9月12日 優(yōu)先權日2004年12月31日
發(fā)明者鄭浩圭, 李泰均, 權益鉉 申請人:株式會社曉星