專利名稱：靜電植絨用的短纖維的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用于靜電植絨為目的的短纖維，更具體地說，是涉及到為了在靜電植絨過程中不要水分調(diào)整，而在通常的干燥環(huán)境中能夠反復(fù)利用于靜電工藝中的靜電植絨用的短纖維。
本發(fā)明的短纖維，可以在通常的靜電植絨中利用，并適合于建筑用內(nèi)裝飾材料(壁紙，簾，地毯，襯墊等)，鞋(草鞋，木屐帶等)，日用雜品(裝飾蓋，裝飾弦，寶石箱，文具等)，汽車用品(擋泥板，遮光板，擋風(fēng)條，車座用植絨等)，冷熱器設(shè)備(暖爐，暖腳器等)，衣料(帽子，外套，手套等)以及電子器件(刷滾等)等廣泛用途的各種靜電植絨品的制造。
通常，所謂的靜電植絨，是指使切斷的短纖維，在由外加高電壓而形成的電場(chǎng)內(nèi)，通過靜電的吸引力使之飛翔，移植到預(yù)先涂敷粘接劑的基材上的技術(shù)，但用于這項(xiàng)技術(shù)的短纖維，通常使用切斷成長(zhǎng)度約為0.5～約5mm的天然、再生或者合成的各種短纖維。
但是，僅僅把纖維切斷成所需長(zhǎng)度，即使在高電壓電場(chǎng)內(nèi)也不能充分帶電，因而不能產(chǎn)生飛翔力。另外，纖維相互間容易纏結(jié)到一起，其分離性(散開)不好。因此，為了使帶電性、分離性變好，以提高飛翔力，過去通常在切斷的纖維上面施以所謂的電沉積處理。
過去通常進(jìn)行的電沉積處理方法有，在切斷的短纖維上處理丹寧，酒石酸銻鉀等，利用在纖維表面生成的丹寧化合物的保水性，以保持表面通電性的方法和在切斷的短纖維上附著表面活性劑、硅酸鈉、硅膠等，并利用它們的結(jié)晶水，以保持表面通電性的方法。前者的方法主要在歐洲施行，而后者的方法在我國施行。
另外，通常，靜電植絨時(shí)纖維表面的漏電電阻值為105乃至108Ω/cm范圍時(shí)，就適合作為靜電植絨用的短纖維，可得到充分的飛翔力。
但是，即使進(jìn)行了需要的電沉積處理，但由于經(jīng)常不能保證能滿足靜電植絨時(shí)的上述電阻值條件，因而，過去普遍采用，在植絨前將短纖維中的水分準(zhǔn)確地調(diào)整(后調(diào)整)到20～25％，使表面的漏電電阻值在上述范圍內(nèi)，然后進(jìn)行植絨加工的方法。
然而，過去的電沉積處理劑，其功能易受水分的影響，涂覆了這些處理劑的纖維表面的通電性根據(jù)周圍的濕度變化而相當(dāng)敏感地變動(dòng)，因此，上述方法需要微妙的后調(diào)整，則存在難以進(jìn)行全年穩(wěn)定的作業(yè)的缺點(diǎn)。
另外還有一個(gè)缺點(diǎn)是，要進(jìn)行回收基材上面沒被植絨的短纖維，并除去其中的雜物之后重新利用于靜電植絨的連續(xù)式靜電植絨的情況下，在最初植絨時(shí)，即使把短纖維在濕度80％左右的最合適條件來調(diào)濕，但靜電植絨后，用循環(huán)等方法回收未利用的短纖維之后，這些短纖維已變成非常干燥的狀態(tài)，要使這些重新利用于下次的植絨，必須重新進(jìn)行短纖維的水分調(diào)整。
此外，連續(xù)靜電植絨時(shí)，也存在幾次再利用短纖維以反復(fù)進(jìn)行靜電植絨期間，使用的短纖維混入水分率高低不同的各種纖維，使組成不均勻，因此，終究會(huì)發(fā)生不均勻的靜電植絨的情況的問題。
另外，最近還開發(fā)了帶有調(diào)濕裝置的靜電植絨機(jī)。但是，原料短纖維的水分率或周圍環(huán)境的濕度等，根據(jù)幾個(gè)因素而變動(dòng)的情況存在，而其裝置，對(duì)所說的變動(dòng)不能進(jìn)行滿意的相應(yīng)的處理，因此在這些裝置的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中就存在將短纖維必須經(jīng)常調(diào)整到最合適范圍(這不一定容易做到)的缺點(diǎn)。例如，若短纖維成為過份干燥的狀態(tài)，其飛翔力大大下降，另一方面，如果短纖維濕潤成要求以上時(shí)，短纖維相互間纏在一起，出現(xiàn)粘糊，有時(shí)產(chǎn)生塊狀物的情況，因而分離性明顯下降。
無論是絕對(duì)干燥狀態(tài)或者接近絕對(duì)干燥狀態(tài)下的短纖維，都不能完全發(fā)揮其功能，而要靠電沉積處理使之變成一定范圍的加濕狀態(tài)下才開始充分發(fā)揮其功能，以上的不合適，不方便就是由這些過去的電沉積處理劑的性能而引起的。
另外，過去的電沉積處理劑，不僅是成為這些不合適，不方便的因素或者起因，而且在丹寧酸的情況下，就有降低染色牢固度，在硅酸鈉的情況下，被植絨的纖維的手感變硬，另外粘接劑粘接力弱，而且也促進(jìn)纖維老化的缺點(diǎn)。進(jìn)而，在后者的情況下，存在著靜電植絨過程中發(fā)現(xiàn)由于硅酸鹽粉末等而造成的所謂發(fā)生白粉的問題。白粉，通過呼吸損害人的健康，因此需要通過高溫處理等方法除去。
本發(fā)明考慮了上述的情況而做出，因而其目的在于，提供一種在干燥的環(huán)境下能夠進(jìn)行經(jīng)常穩(wěn)定的靜電植絨，由此可以在靜電植絨中反復(fù)利用的靜電植絨用短纖維。
于是，本發(fā)明的目的在于通過這樣干燥的環(huán)境中能夠進(jìn)行連續(xù)靜電植絨，提供一種概不需要過去進(jìn)行的靜電植絨過程中的短纖維的水分調(diào)整的靜電植絨用的短纖維。
因此，本發(fā)明要提供一種適應(yīng)于不要所說的水分調(diào)整的靜電植絨機(jī)中的調(diào)濕裝置的設(shè)備，或者，不需要作為前處理的原料短纖維的水分調(diào)整工序的靜電植絨用短纖維。
本發(fā)明者進(jìn)行精心研究的結(jié)果，通過將短纖維的包括其端面的所有表面，由聚吡咯(ホリビロ-ル)等導(dǎo)電性聚合物物層，基本上或者完全進(jìn)行涂覆，最好是使該導(dǎo)電性聚合物層的平均厚度為0.01～0.1μ，使短纖維的帶電性及分離性基本上不受周圍水分的影響，以經(jīng)常良好地保持，因此，靜電植絨中可以得到滿意的飛翔力，并發(fā)能得到在干燥的環(huán)境中可以圓滿而且穩(wěn)定地進(jìn)行連續(xù)式靜電植絨的靜電植絨短纖維，由此完成了本發(fā)明。
也就是說，本發(fā)明是關(guān)于靜電植絨短纖維，其特征在于短纖維的含有其端面的所有表面，基本上乃至完全由導(dǎo)電性聚合物層涂覆。
根據(jù)本發(fā)明的短纖維，纖維長(zhǎng)度方向的周面及前后兩端面，基本上乃至完全由導(dǎo)電性聚合物層涂覆，因此通過涂覆，使表面的漏電電阻值調(diào)整為105～108Ω/cm的范圍內(nèi)。
最好是短纖維表面中沒有被導(dǎo)電性聚合物涂覆的部分對(duì)全表面的比率為3％以下。
作為纖維的種類，天然、再生(半合成)或者合成纖維均可以，比較適合的纖維可以舉出，芳香族聚酰胺纖維(商品名ケプラ-、ノ-メツクス、ユ-ネツクス等)，其他的聚酰胺纖維(6-尼龍、6，6-尼龍、4，6-尼龍等)、普通聚酯纖維、堿性染料可染性聚酯纖維、丙烯酸纖維、維尼綸纖維、再生纖維素纖維(人造絲)、羊毛纖維、木棉纖維、麻纖維、以及聚乙烯、聚丙烯和其他的復(fù)紡纖維等。另外，纖維也可以染色，可以用在紡絲階段混入顏料等而進(jìn)行著色的原著纖維。
另外，作為靜電植絨短纖維的原料纖維，最好是登尼爾數(shù)；約1～65d，纖維長(zhǎng)；0.3～6.0mm，而具有長(zhǎng)徑比為1∶30～1∶100時(shí)的上述纖維。如果長(zhǎng)徑比超過1∶100的纖維，有時(shí)不可能進(jìn)行均勻的靜電植絨。纖維的直徑越大，越可以使用長(zhǎng)徑比較大的纖維，但纖維直徑小的情況下，需要選擇使用長(zhǎng)徑比較小的纖維。通常而言，纖維長(zhǎng)為登尼爾數(shù)的0.3倍的長(zhǎng)度(mm)的纖維，作為靜電植絨的原料纖維最合適。
另外，作為導(dǎo)電性聚合物層，可以舉出，例如，將吡咯、N-甲基吡咯、苯胺、噻吩、噻吩-3-磺酸或者這些的衍生物，作為單體進(jìn)行聚合而得到的聚合物或者共聚物層，但如果能賦給上述導(dǎo)電性的聚合物層，都可以。
為形成這種導(dǎo)電性聚合物層而使用的單體，可以舉例為，苯胺，以及鄰氯苯胺、間氯苯胺、對(duì)氯苯胺、鄰甲氧基苯胺、間甲氧基苯胺、對(duì)甲氧基苯胺、鄰乙氧基苯胺、間乙氧基苯胺、對(duì)乙氧基苯胺、鄰甲基苯胺、間甲基苯胺、對(duì)甲基苯胺等苯胺衍生物；噻吩、以及3-甲基噻吩、3-甲氧基噻吩等噻吩衍生物；吡咯、以及3，5-二甲基吡咯等的3，5-取代吡咯、4-甲基吡咯-3-羧酸甲基等3，4-取代吡咯、N-甲基吡咯等N-取代吡咯、3-甲基吡咯、3-辛基吡咯等3-取代吡咯等各種取代吡咯。
較好的導(dǎo)電性聚合物層為將吡咯、N-甲基吡咯、苯胺、噻吩、噻吩-3-磺酸作為單體進(jìn)行聚合而得的聚合物或共聚物層。但是從纖維間的粘接強(qiáng)度，導(dǎo)電性程度，加工性的好壞考慮，特別好的導(dǎo)電性聚合物層為將吡咯作為單體進(jìn)行聚合而得的聚合物層。
另外，導(dǎo)電性聚合物層的厚度，只要是能發(fā)揮上述的導(dǎo)電性和適度的分離性等，基本上都可以。但是，導(dǎo)電性聚合物層的平均厚度不到0.01μm時(shí)，由于纖維本身表面粗糙度的影響，難以形成均勻厚度的導(dǎo)電性聚合物層，其結(jié)果，對(duì)于短纖維不能付給為得到滿意的飛翔力而需要的導(dǎo)電性的情況較多。另外，如果導(dǎo)電性聚合物層的平均厚度超過0.1μm時(shí)，雖然確保所需求的導(dǎo)電性，但會(huì)降低導(dǎo)電性聚合物層的耐磨耗度，或者由于導(dǎo)電性聚合物層變厚，比要求的電阻小，由此導(dǎo)電性變大，因此，在靜電植絨時(shí)，短纖維相互間的接近或者接觸時(shí)發(fā)生電火花，由此有植絨制品中明顯出現(xiàn)表面的植絨密度濃淡不一的缺陷的情況。
因此，導(dǎo)電性聚合物層的厚度平均為0.01μm至0.1μm的范圍內(nèi)較好，或者是需要的。由于如此極薄的膜，通過導(dǎo)電性聚合物層的存在，不大損害纖維本身的手感，柔軟性等。例如，用于汽車窗玻璃的擋風(fēng)條的情況下，由于纖維的硬化極少，可以保持纖維本來的彈性得到滑動(dòng)阻抗值穩(wěn)定的制品。
合適的導(dǎo)電性聚合物層的厚度，在尼龍纖維、維尼綸纖維、纖維素纖維等浸透性纖維的情況下，通常為0.01～0.03μm左右，或者在聚酯纖維、酰胺纖維(アラミト)、丙烯纖維等非浸透性纖維的情況下通常為0.02～0.05μm左右。
而且，為了在纖維表面形成具有上述范圍內(nèi)厚度的導(dǎo)電性聚合物層，用于生成該聚合物的單體，根據(jù)纖維種類而多少不同，但通常，對(duì)纖維重量比而言需要添加約0.3～約1.0％的比例。例如，作為單體的一種的吡咯，對(duì)于3登尼爾，長(zhǎng)度0.8mm的聚酯纖維(比重1.34)添加(以重量比)0.75％時(shí)，在纖維的周面及兩端上形成平均厚度約為0.044(計(jì)算值)μm的吡咯聚合物層。
可是，即使使用等量的單體，在纖維表面形成的導(dǎo)電性聚合物層的厚度，根據(jù)纖維的表面形狀(粗糙度)，多孔性，纖維組成等而不同。例如，在聚酯纖維，酰胺纖維等非浸透性纖維的情況下，形成由添加單體量計(jì)算出的平均厚度幾乎相等的平均厚度的導(dǎo)電性聚合物層，但在6-尼龍纖維、6，6-尼龍纖維、維尼綸纖維等浸透性纖維的情況下，就形成比由添加單體量計(jì)算出的平均厚度稍薄的平均厚度的導(dǎo)電性聚合物層。另外，導(dǎo)電性聚合物層的厚度，根據(jù)下述的處理液中的纖維分散條件等而變化。
如上所述的導(dǎo)電性聚合物層，通常是在含纖維的處理液中，用氧化聚合劑觸媒進(jìn)行單體的聚合反應(yīng)時(shí)，通過生成的導(dǎo)電性聚合物與處理液中的纖維結(jié)合以涂覆表面而形成的。
因此，明確地說，本發(fā)明涉及在含短纖維(被染色也可以)的處理液中，以化學(xué)氧化聚合劑為催化劑，與根據(jù)需要而添加的摻雜劑和/或表面張力降低劑(含表面活性劑)進(jìn)行單體聚合反應(yīng)，并將生成的導(dǎo)電性聚合物涂覆在處理液中的纖維表面上而成的靜電植絨用短纖維的制造方法。
該方法中使用的較好的單體可以舉出，由吡咯、N-甲基吡咯、苯胺、噻吩以及噻吩-3-磺酸之中選擇的一種或者二種以上的單體，而特別好的是吡咯。
向處理液中添加單體及化學(xué)氧化聚合劑是將兩者一起添加的順序，或者先添加單體，此后添加化學(xué)氧化聚合劑的順序進(jìn)行也可以。而且催化的化學(xué)氧化聚合劑，一次添加也可以，或者分幾次添加，或以少量連續(xù)添加也可以。
單體的聚合反應(yīng)，盡量緩慢進(jìn)行為好。其溫度條件是低溫為好，2℃～35℃，更好的是2℃～25℃。
若聚合速度過快，水相中的反應(yīng)急速(一瞬間)進(jìn)行，則聚合體難以附著于纖維表面，在水槽中形成游離的聚合體粒子。
聚合反應(yīng)是將處理液攪拌或者邊循環(huán)邊進(jìn)行。進(jìn)行單體聚合，并在此間降低溶解度時(shí)，生成的聚合物尤其在纖維表面選擇性地析出或者附著。由此，本反應(yīng)是極定量性的。
另外，為了使短纖維上盡管在下述各種靜電植絨方式中也都產(chǎn)生滿意的飛翔力，需要將短纖維的包括其端面的全部表面，用導(dǎo)電性聚合物層基本上進(jìn)行涂覆，并希望將纖維的基本上為全部的表面，用導(dǎo)電性聚合物以均勻厚度進(jìn)行涂覆。
由此觀點(diǎn)考慮，本發(fā)明的短纖維，最好是在含纖維的漿狀處理液中，將其攪拌或者邊循環(huán)，邊使電沉積處理用的單體進(jìn)行聚合反應(yīng)，以在纖維表面形成導(dǎo)電性聚合物層。此時(shí)，漿狀處理液中，對(duì)1份重量的纖維使處理液為8份重量乃至15的比例為特別好。攪拌速度沒有特別限定，但從有必要防止短纖維沉降而考慮，例如，使用聚酯纖維時(shí)的攪拌速度要比使用聚酰胺纖維時(shí)更高速是有必要的。
本發(fā)明的短纖維可以使用長(zhǎng)纖維進(jìn)行所謂電沉積處理，此后將被處理的纖維以特定尺寸切斷而作成短纖維。
例如，將圓形狀的纖維束切成直線狀態(tài)之后，按特定的尺寸切斷作成短纖維時(shí)，切斷面，即短纖維的端面上雖然不形成導(dǎo)電性聚合物層，但其端面的面積對(duì)短纖維的全表面積而言僅為0.3～1.2％左右，對(duì)短纖維的飛翔性不會(huì)產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上的影響。對(duì)于聚酰胺纖維，維尼綸纖維等，由于其單體向纖維內(nèi)部擴(kuò)散，因而即使將纖維束狀態(tài)物質(zhì)進(jìn)行電沉積處理后切斷，所得的短纖維其斷面的外周或者端面的全面有被導(dǎo)電化的情況。此時(shí)，對(duì)短纖維全表面而言沒有被導(dǎo)電化的面積比例更小。
以纖維束狀態(tài)進(jìn)行電沉積處理時(shí)，由于纖維的集束狀態(tài)變成最密填充狀態(tài)，因而其纖維表面難以導(dǎo)電性聚合物層均勻地進(jìn)行涂覆，而且，將其切斷成短纖維時(shí)發(fā)生損失。因此，考慮電沉積處理時(shí)的成本等，最好切斷長(zhǎng)纖維，然后將其在漿狀處理液中進(jìn)行電沉積處理。
因此，本發(fā)明還涉及將單體的聚合反應(yīng)，在合有長(zhǎng)纖維(染色的也可以)的處理液中，以化學(xué)氧化聚合劑為催化劑，并根據(jù)需要添加摻雜劑和，或表面張力降低劑(含表面活性劑)同時(shí)進(jìn)行反應(yīng)，并把生成的導(dǎo)電性聚合物涂覆在處理液中的纖維表面上，此后將涂覆的長(zhǎng)纖維切斷成短纖維的，靜電植絨用短纖維的制造方法。該方法中使用的較好的單體可以舉出和將短纖維為原料的上述制造方法的情況同樣的單體。
作為催化劑的化學(xué)氧化聚合劑可以使用促進(jìn)上述單體聚合的一般物質(zhì)，例如，可以舉出，過硫酸、過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉等過硫酸鹽類；或者氯化鐵、高氯酸鐵、硫酸鐵、硝酸鐵、高碘酸鐵、檸檬酸鐵、對(duì)甲苯磺酸鐵等鐵鹽；或者，高錳酸、高錳酸鉀等高錳酸鹽；三氧化鉻等鉻鹽；或者氯、溴、碘等鹵素；過氧化氫，過氧化苯等過氧化物；氯化銅等金屬氯化物等。特別好的是水溶性鐵鹽。
化學(xué)氧化聚合劑可為上述的各化合物單獨(dú)，或者這些化合物的適當(dāng)?shù)慕M合，通常對(duì)每1摩爾單體使用約1至3摩爾的比例。
另外，在上述單體的聚合中，如果需要，為了提高纖維的導(dǎo)電性可以并用摻雜劑。這些摻雜劑適合在PH1～5，更好的是在PH1～3的條件下使用。
合適的摻雜劑可以舉例為對(duì)甲苯磺酸、苯磺酸、一氯苯磺酸、二氯苯磺酸、三氯苯磺酸、萘磺酸、異丙基萘磺酸、月桂基苯磺酸、萘基二磺酸、萘基三磺酸、磺基水楊酸以及其它的芳香族磺酸；或者高氯酸、鹽酸、硫酸、硝酸、三氟磺酸等。特別好的是芳香族磺酸或者其堿金屬鹽。
另外，為了在纖維表面形成均勻的導(dǎo)電性聚合物薄膜，在處理液中可以進(jìn)一步添加表面張力降低劑。
作為表面張力降低劑，除了表面活性劑之外，可以舉出有機(jī)溶劑以及硅系、亞次乙基醇系或者氟樹脂消泡劑等。表面活性劑，可以改善纖維表面的浸潤性，而且，醇類也是與水混合，為改善纖維表面的浸潤性而附加地混合的。
作為上述表面活性劑，可以舉例烷基硫酸鈉、烷基苯磺酸鈉、烷基磺基琥珀酸鈉、聚氧亞烷基磺酸鈉、烷基萘磺酸鈉等陰離子型表面活性劑；或者，聚乙二醇/聚丙醇嵌段共聚物、聚乙二醇烷基醚、聚乙二醇烷基苯基醚等非離子型表面活性劑。
另外，作為上述的有機(jī)溶劑，可以舉出，例如，甲醇、乙醇、異丙醇、正丙醇、正丁醇、異丁醇、異戊醇等醇類，二甲基甲酰胺、四氫呋喃、二噁烷、乙腈、環(huán)己烷、丁酮、丙酮等。
表面張力降低劑的添加量，通常以極少量或少量就可滿足，例如，在表面活性劑的情況下，對(duì)處理液的總重量而言，添加約0.01～約2％的范圍內(nèi)的量就足夠，而在醇類的情況下，對(duì)處理液的總重量而言添加約0.1～約5％的范圍就足夠。
另外，上述單體的聚合，合適的是在PH1～4的狀態(tài)下進(jìn)行，在其范圍內(nèi)有效地得到希望的導(dǎo)電性聚合物。
于是，聚合反應(yīng)結(jié)束后，可以水洗纖維，但此時(shí)，根據(jù)需要，為了防止短纖維相互間的纏結(jié)，也可以少量添加硬脂酰胺等、柔軟劑或者平滑劑等。
另外，作為原料纖維，使用聚酯等原纖維時(shí)，在形成導(dǎo)電性聚合物層之前，最好預(yù)先洗滌、除去由纖維內(nèi)部滲出聚合反應(yīng)處理液中的表面活性劑或油狀物。
進(jìn)而，本發(fā)明的電沉積處理(導(dǎo)電性聚合物層的形成)可以在染色后進(jìn)行，也可以在染色前進(jìn)行。但是，聚酯纖維的堿性染色，由于引起脫沉積膜，降低導(dǎo)電性，因此，進(jìn)行堿性染色的情況下，有必要在上述電沉積處理前進(jìn)行其染色而在染色后為慎重起見，最好是進(jìn)行酸洗。另外，電沉積處理后的染色，需要在酸性條件下進(jìn)行。
用原液染色纖維，或者對(duì)纖維進(jìn)行染色的方法，使由于染色引起的色相與導(dǎo)電性聚合物的色相相結(jié)合，得到富有多種色調(diào)的短纖維。
作為所用的染料，根據(jù)纖維而不同，可以舉出酸性染料、鉻配位化合物金屬配位鹽染料、分散染料、陽離子染料、反應(yīng)性染料等。
尤其是在聚酯纖維中，用分散染料進(jìn)行染色時(shí)需要還原洗滌，但該還原洗滌促進(jìn)脫導(dǎo)電性聚合物的沉積膜，因而在染色后需要導(dǎo)電化。其他的聚酰胺纖維、丙烯纖維等情況下，不需要還原洗滌。
這樣，上述電沉積處理后，對(duì)纖維進(jìn)行干燥，但在短纖維情況的干燥，為了抑制短纖維相互的纏結(jié)到最小限度，最好使用將短纖維作成漿狀乃至將其用離心分離而成的脫水狀態(tài)的短纖維，在流動(dòng)槽內(nèi)通過與熱空氣流接觸來進(jìn)行干燥的流動(dòng)槽干燥法。用這種干燥法的情況下，為了更好地進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，采用其溫度約為120～約180℃，槽內(nèi)停留時(shí)間0.1～5秒的條件。用該條件進(jìn)行干燥時(shí)，可以容易得到具有5％左右水分的本發(fā)明的短纖維。相反，將通過離心分離脫水而袋裝的短纖維放入轉(zhuǎn)鼓中，并用熱風(fēng)循環(huán)而進(jìn)行加熱的干燥法的情況下，不僅需要長(zhǎng)的干燥時(shí)間，而且還存在短纖維的分離性惡化的缺點(diǎn)，因而不好。
本發(fā)明的短纖維，經(jīng)上述各種過程而制造。其含水分率通常為約1至5％的公認(rèn)的含水分率程度，與過去的含水率20～25％(后被調(diào)整的植絨時(shí)的值)相比已為非常低，因此可以輕質(zhì)化，適合于運(yùn)輸和使用。導(dǎo)電性聚合物層由于實(shí)質(zhì)上不受水分的影響，即使在高濕度范圍內(nèi)的環(huán)境大氣中，也維持其含水分率為約1至5％，幾乎不變化。本發(fā)明的短纖維經(jīng)常保持著幾乎絕對(duì)干燥的狀態(tài)。因此，也可以改善短纖維的染色牢固度，進(jìn)而降低運(yùn)輸成本。
還有，為使本發(fā)明的短纖維容易理解，下面表示其典型的短纖維諸特性。
單絲纖度 D 約1至約65登尼爾纖維長(zhǎng) 0.3至6mm長(zhǎng)徑比 約1∶30至約1∶100表面漏電電阻值 設(shè)定為105至108Ω/cm。
(遵照日本短纖維工業(yè)會(huì)測(cè)定法。)含水分量約1至約5％導(dǎo)電性聚合物層的厚度約0.01μm至約0.1μm導(dǎo)電性聚合物的原料單體的添加量0.3至1.0％(對(duì)纖維重量比)導(dǎo)電性聚合物層涂覆時(shí)用的純水的導(dǎo)電率5μs以下D/M比 2.5至250決定原料單體的添加量(對(duì)纖維重量比)時(shí)，原料纖維由于長(zhǎng)徑比大，其兩端面的面積與全體的表面積相比最大為1～3％，因而非常小，可以完全忽略。因此，使用通?？梢允褂玫睦w度1～65登尼爾，纖維長(zhǎng)0.3～6mm的原料纖維時(shí)，較好的是應(yīng)使用遵照下面的關(guān)系式(1)而得的量。
D/M＝2.5×(式中，x為1至100的范圍) ...(1)因此，用3登尼爾的原料纖維時(shí)，D/M比約為2至4，用15登尼爾的原料纖維時(shí)D/M比約為10至20，于是用65登尼爾的原料纖維時(shí)，D/M比約為150至250的范圍分別為好的范圍。
另外，上述關(guān)系式，特別適合于聚酯纖維、尼龍纖維、丙烯纖維等。
這樣，本發(fā)明的短纖維，可以利用于與過去同樣的靜電植絨，并由此可以制造各種各樣的靜電植絨制品。靜電植絨的方式，沒有特殊的限定，上行式(アツプ式)靜電植絨法、下行式靜電植絨法或者周邊式靜電植絨法均可以。另外，用流動(dòng)槽型靜電植絨機(jī)，由本發(fā)明的短纖維也可以制造汽車內(nèi)裝飾部件等的靜電植絨制品。
因此，本發(fā)明進(jìn)而涉及將上述的靜電植絨用短纖維作為原料，按上行式靜電植絨法、下行式靜電植絨法或者周邊式靜電植絨法、或者用流動(dòng)槽型靜電植絨機(jī)，通過在基材的應(yīng)植絨的表面上進(jìn)行靜電植絨，所制造成的靜電植絨制品。
另外，在靜電植絨結(jié)束后，通過適當(dāng)?shù)耐繉犹幚恚缭谄渌釢舛?.01～1摩爾/升，較好是其溫度10～90℃的溶液中進(jìn)行浸漬處理，也能夠使摻雜劑附在植絨品的短纖維上，進(jìn)一步提高導(dǎo)電性。
本發(fā)明由于短纖維的表面實(shí)質(zhì)上由導(dǎo)電性聚合物層涂覆，可使其表面漏電電阻值容易調(diào)整到適合于靜電植絨的范圍，因此，通過發(fā)揮其帶電防止功能，可以將在幾乎絕對(duì)干燥的狀態(tài)下得到的本短纖維利用于靜電植絨中。
尤其是，由于所謂的導(dǎo)電性聚合物的涂覆層的性質(zhì)，短纖維本身很難受水分的影響，因此其良好的防靜電干擾功能不受周圍氣氛的濕度條件(濕潤，干燥)影響而幾乎保持一定。因此，不必進(jìn)行過去那種后調(diào)整，在上行式、下行式等任何方式的靜電植絨中都可以得到滿意的飛翔力。
另外，特別是在本發(fā)明中，不僅僅是短纖維的周面，而且是包括前后兩端面的所有表面上涂覆導(dǎo)電性聚合物層的短纖維而言，使短纖維對(duì)于在應(yīng)植絨的基材表面，以直角的方向植入而確實(shí)可以植絨，因此，抑制了不良制品的發(fā)生率，能夠生產(chǎn)較高質(zhì)量的植絨品。這是在靜電植絨過程中，附加高電壓時(shí)，在一側(cè)端面產(chǎn)生+電荷，而在另一側(cè)端面產(chǎn)生-電荷，明顯出現(xiàn)分極，因此，可以認(rèn)為短纖維對(duì)于應(yīng)植絨的基材表面按直角的方向而被植入。
進(jìn)而，本發(fā)明通過難以受水分影響的導(dǎo)電性聚合物層的特殊性質(zhì)，使短纖維的分離性(處理性)不受因周圍的水分、濕氣的高低而產(chǎn)生的壞影響。因此，不產(chǎn)生短纖維表面的粘糊，短纖維的糾纏，纏結(jié)而引起的塊狀物的發(fā)生，或者短纖維間的相互接觸而引起的產(chǎn)生火花等的不合適。
如上述記載，根據(jù)本發(fā)明，短纖維的帶電性及分離性，實(shí)質(zhì)上不受周圍水分的影響，在其目的范圍內(nèi)、條件下保持穩(wěn)定，因而經(jīng)?？梢缘玫届o電植絨過程中滿意的飛翔力，因此在任何植絨方式中都可以進(jìn)行穩(wěn)定的靜電植絨。
特別是根據(jù)本發(fā)明，由于本短纖維幾乎處在絕對(duì)干燥狀態(tài)，因而將其在干燥的環(huán)境中可以反復(fù)利用于靜電植絨中，因此可以圓滿而穩(wěn)定地進(jìn)行連續(xù)式靜電植絨。
因此，由于可以在干燥的環(huán)境中進(jìn)行連續(xù)靜電植絨，在本發(fā)明中可以獲得一概不要過去進(jìn)行的靜電植絨過程中的短纖維的水分調(diào)整(后調(diào)整)，進(jìn)而不需要如在靜電植絨機(jī)中的調(diào)濕裝置的設(shè)備，或者作為前處理的原料短纖維水分調(diào)整等的效果。
進(jìn)一步，使用本發(fā)明的短纖維，能夠整齊而且對(duì)于基材表面以直立的狀態(tài)進(jìn)行靜電植絨，而且其分布沒有深淺不均的斑點(diǎn)而均勻，而且也沒有糾纏，纏結(jié)等缺陷，可以提供高質(zhì)量靜電植絨品。
下面，通過實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明。
實(shí)施例1將切斷的6，6-尼龍纖維(纖度3登尼爾，纖維長(zhǎng)0.5mm)，用金屬配位鹽染料Kayakalan Black(日本化藥株式會(huì)社制)，在95℃×60分鐘的條件下進(jìn)行染色，以后進(jìn)行充分的水洗。然后，對(duì)于纖維的重量比，以0.63％的量使用吡咯單體將其在水中，和經(jīng)染色的6，6-尼龍纖維一起，邊攪拌，邊以過硫酸銨作為催化劑，在5℃下，繼續(xù)進(jìn)行240分鐘的聚合反應(yīng)。然后，充分水洗6，6-尼龍纖維，接著干燥至其水分為2.5％。
經(jīng)測(cè)定，所得的短纖維表面漏電電阻值為3×106Ω/cm。
另外，用該短纖維進(jìn)行上行式、下行式及流動(dòng)槽型的三種類型的靜電植絨(附加電壓50～80kv)時(shí)，不管哪一種方式，其短纖維的飛翔力都十分高，向涂敷完粘接劑的2/1緯紗基料(聚酯/木棉＝65/35，厚度0.15mm)上的植絨也是均勻而良好。實(shí)施例2將切斷的丙烯纖維(纖度1.3登尼爾，纖維長(zhǎng)0.4mm)預(yù)先充分水洗，除去表面活性劑，油劑部分之后，放入水中，然后添加作為單體的0.35％(對(duì)纖維重量比)N-甲基吡咯及0.3％(對(duì)纖維重量比)的吡咯，邊攪拌，邊以氯化鐵為催化劑，在5℃下繼續(xù)聚合200分鐘。此后，充分水洗丙烯纖維，然后干燥至其水分為2.5％。
經(jīng)測(cè)定，所得短纖維的表面漏電電阻值為7×107Ω/cm。
另外，用該短纖維，在與實(shí)施例1同樣的條件下進(jìn)行植絨時(shí)，與實(shí)施例1同樣，不管哪一種植絨方式，都能得到好的飛翔力和滿意的結(jié)果。
實(shí)施例3將切斷的6-尼龍纖維(纖度1.5登尼爾，纖維長(zhǎng)0.5mm)，磨碎型酸性染料、染料卡雅諾爾靡碎黑顏料(日本化藥株式會(huì)社制)，以90℃×60分鐘的條件進(jìn)行染色，并在此后進(jìn)行充分水洗。然后，作為單體，對(duì)纖維的重量比而言以1.0％的量使用對(duì)甲苯磺酸苯胺，并使其在水中，以過硫酸鉀作為催化劑，與經(jīng)染色的6-尼龍纖維在一起邊攪拌，同時(shí)在5℃繼續(xù)了適當(dāng)時(shí)間的聚合反應(yīng)。此后，充分水洗6-尼龍纖維，然后干燥至其水分為3.5％為止。
經(jīng)測(cè)定，所得的短纖維表面漏電電阻值為1×108Ω/cm。
另外，用該短纖維，在與實(shí)施例1同樣的條件進(jìn)行靜電植絨時(shí)，不管哪種植絨方式中也都與實(shí)施例1同樣，得到良好的飛翔力及滿意的結(jié)果。
實(shí)施例4將切斷的對(duì)系芳香聚酰胺纖維(纖度2.0登尼爾，纖維長(zhǎng)0.5mm)，以及將對(duì)纖維重量比為0.5％量的吡咯單體加入水中，邊攪拌，同時(shí)以過硫酸銨作為催化劑，在3℃繼續(xù)進(jìn)行聚合反應(yīng)240分鐘。然后，充分水洗上述纖維，接著干燥至其水分為1.0％為止。
所得的短纖維呈暗綠色，經(jīng)測(cè)定，其表面漏電電阻值為3×107Ω/cm。
另外，用該短纖維，在與實(shí)施例1同樣的條件下進(jìn)行靜電植絨時(shí)，不管哪一種方式都與實(shí)施例1同樣，得到良好的飛翔力及滿意的結(jié)果。
比較例1將聚乙烯對(duì)苯二甲酸纖維(纖度15登尼爾，纖維長(zhǎng)2.1mm)，用分散染料卡雅隆聚酯黑顏料(日本化藥株式會(huì)社制)，在130℃×60分鐘的條件下進(jìn)行染色，然后用硫酸氫鹽/氫氧化鈉混合液進(jìn)行60℃×20分鐘的還原洗滌。然后，用硅酸鈉，按過去的常法進(jìn)行電沉積處理，制造了植絨用的短纖維。
用流動(dòng)槽型靜電植絨機(jī)，使短纖維的含水分率調(diào)整到0.5％、3.0％及18％，并在與實(shí)施例1相同的基材上進(jìn)行靜電植絨(附加電壓60KV)。含水分率為0.5％及3.0的情況下，得不到充分的飛翔力，不能進(jìn)行均勻的植絨，而在含水分率為18％的情況下，雖然能夠進(jìn)行某種程度的植絨，但不能回收短纖維和重復(fù)再利用于連續(xù)式植絨。
根據(jù)以上各例的靜電植絨試驗(yàn)結(jié)果，概括表示在下面表1中。
表1短纖維 含水分率靜電植絨方式附加電壓 結(jié)果No.1 實(shí)施例12.5％ 上行方式60KV ◎No.2 實(shí)施例12.5％ 下行方式60KV ◎No.3 實(shí)施例12.5％ 流動(dòng)槽方式 60KV ◎No.4 實(shí)施例22.5％ 上行方式60KV ◎No.5 實(shí)施例22.5％ 下行方式60KV ◎No.6 實(shí)施例22.5％ 流動(dòng)槽方式 60KV ◎No.7 實(shí)施例33.5％ 上行方式60KV ◎No.8 實(shí)施例33.5％ 下行方式60KV ◎No.9 實(shí)施例33.5％ 流動(dòng)槽方式 60KV ◎No.10 實(shí)施例41.0％ 上行方式60KV ◎No.11 實(shí)施例41.0％ 下行方式60KV ◎No.12 實(shí)施例41.0％ 流動(dòng)槽方式 60KV ◎No.13 比較例10.5％ 流動(dòng)槽方式 60KV ×No.14 比較例13.0％ 流動(dòng)槽方式 60KV ×No.15 比較例118％流動(dòng)槽方式 60KV ○注)◎表示對(duì)短纖維可以得到充分的飛翔力，靜電植絨均勻而且非常好。
○表示對(duì)短纖維可以得到需要的飛翔力，靜電植絨也好，但不可能連續(xù)式靜電植絨。
×表示不能得到對(duì)短纖維需要的飛翔力，靜電植絨不好。
實(shí)施例5按一定長(zhǎng)度切斷的聚酯纖維(纖度3.0登尼爾，纖維長(zhǎng)0.8mm)1Kg和吡咯單體8.3g(對(duì)纖維重量比0.83％)放進(jìn)水中，并將氯化鐵50.2g作為催化劑，使液溫為3℃，邊攪拌，邊繼續(xù)進(jìn)行3小時(shí)的聚合反應(yīng)。此后，充分水洗聚酯纖維，然后按流動(dòng)槽干燥法在160℃進(jìn)行干燥。
所得的短纖維，其表面漏電電阻值為4.0×105Ω/cm，含水分率為1.5％。
另外，對(duì)于該短纖維，使用上行式植絨機(jī)、下行式植絨機(jī)，流動(dòng)槽型邊式植絨機(jī)以及流動(dòng)槽型上下行植絨機(jī)，進(jìn)行靜電植絨(附加電壓50～80KV)時(shí)，不管哪種植絨方式都不進(jìn)行特別的后調(diào)整，顯示了充分高的飛翔力，可得到高質(zhì)量靜電植絨制品。
還有，附圖中的

圖1至圖3表示，關(guān)于以上的實(shí)施例等，用電子顯微鏡放大的短纖維等的，拍攝其前端部位的顯微照片。其中，照片右下部分中的白線的長(zhǎng)度表示50μm(圖1)或者20μm(圖2、圖3)。
在圖1中示出對(duì)于聚酯纖維施以用硅酸鈉電沉積處理的過去的靜電植絨用短纖維，圖2表示的是聚酯纖維(纖度1.5登尼爾)的所有表面，由吡咯聚合物層完全涂覆的，相當(dāng)于實(shí)施例5的本發(fā)明靜電植絨用短纖維，進(jìn)而，圖3表示的是，圖2短纖維之原料的聚酯纖維的原液染色絲(其表面上沒有形成吡咯聚合物層)。
實(shí)施例6按照特開平3-163709號(hào)公報(bào)的實(shí)例1的方法，在卷絲管上卷繞6，6-尼龍連續(xù)纖維(纖度3登尼爾)，并將其與水20立升，吡咯13.4g和氯化鐵64.9g配成的18℃的處理液一起放入槽中，使該處理液反復(fù)通過卷絲管內(nèi)纖維間隙，以進(jìn)行導(dǎo)電化處理，得到了表面漏電電阻值為1.0×106Ω/cm的長(zhǎng)纖維。
此后，將導(dǎo)電處理的6，6-尼龍長(zhǎng)纖維切成0.5mm長(zhǎng)度，然后，將其在與實(shí)施例1同樣的方法，條件下進(jìn)行靜電植絨，所得的制品的植絨，被認(rèn)為對(duì)基材表面沒有按直角方向植入的纖維很少，可以得到充分的飛翔力，能夠進(jìn)行式靜電植絨。
圖1表示，對(duì)聚酯纖維施以用硅酸鈉電沉積處理的過去靜電植絨用短纖維，用電子顯微鏡拍攝短纖維頂端部位的放大的顯微照片。另外，照片右下部分中的白線長(zhǎng)度表示50μm。
圖2表示，對(duì)于包括聚酯纖維(纖度1.5登尼爾)端面的所有表面由吡咯聚合物層完全涂覆的，根據(jù)本發(fā)明的靜電植絨用短纖維，用電子顯微鏡拍攝其頂端部的放大的顯微照片。還有，照片右下部分中的白線長(zhǎng)度表示20μm。
圖3表示，對(duì)于圖2的聚酯纖維的原液染色絲(其表面上沒有形成吡咯聚合物層)，用電子顯微鏡拍攝其頂端部的放大的顯微照片。另外，照片右下部分中的白線長(zhǎng)度表示20μm。
權(quán)利要求
1.靜電植絨用短纖維，其特征在于包括短纖維端面的所有表面，由導(dǎo)電性聚合物層基本上乃至完全涂覆。
2.權(quán)利要求1中記載的短纖維，其特征在于在短纖維表面中沒有被導(dǎo)電性聚合物層涂覆的部分對(duì)全表面的比例為3％以下。
3.權(quán)利要求1或權(quán)利要求2中記載的短纖維，其特征在于短纖維是被染色的。
4.權(quán)利要求1或權(quán)利要求2中記載的短纖維，其特征在于導(dǎo)電性聚合物層的厚度平均為0.01μm至0.1μm的范圍。
5.權(quán)利要求1或權(quán)利要求2中記載的短纖維，其特征在于導(dǎo)電性聚合物層是將選自吡咯、N-甲基吡咯、苯胺、噻吩以及噻吩-3-磺酸的一種或者二種以上的單體進(jìn)行聚合而形成的聚合物層或者共聚物層。
6.權(quán)利要求3中記載的短纖維，其特征在于導(dǎo)電性聚合物層是將選自吡咯、N-甲基吡咯、苯胺、噻吩以及噻吩-3-磺酸中的一種或者二種單體，進(jìn)行聚合而形成的聚合物層或者共聚物層。
7.權(quán)利要求5中記載的短纖維，其特征在于導(dǎo)電性聚合物層是將吡咯作為單體，進(jìn)行聚合而得的聚合物層。
8.權(quán)利要求6中記載的短纖維，其特征在于導(dǎo)電性聚合物層是將吡咯作為單體，進(jìn)行聚合而得的聚合物層。
9.權(quán)利要求4中記載的短纖維，其特征在于導(dǎo)電性聚合物層是將選自吡咯、N-甲基吡咯、苯胺、噻吩以及噻吩-3-磺酸中的一種或者二種以上的單體，進(jìn)行聚合而形成的聚合物層或者共聚物層。
10.權(quán)利要求1或者權(quán)利要求2中記載的短纖維，其特征在于導(dǎo)電性聚合物層的厚度為，當(dāng)短纖維為浸透性纖維時(shí)平均大約為0.01μm至0.03μm，而短纖維為非浸透性纖維時(shí)，平均大約為0.02μm至0.05μm。
11.權(quán)利要求1、權(quán)利要求2、權(quán)利要求7或者權(quán)利要求8中記載的短纖維，其特征在于短纖維由天然纖維或者半合成纖維或者合成纖維作成，而且纖維的長(zhǎng)徑比為1∶30～1∶100的范圍。
12.權(quán)利要求1、權(quán)利要求2、權(quán)利要求7或者權(quán)利要求8中記載的短纖維，其特征在于短纖維的表面漏電電阻值為105Ω/cm至108Ω/cm。
13.權(quán)利要求1或者權(quán)利要求2中記載的靜電植絨用短纖維的制造方法，在含短纖維的處理液中，以化學(xué)氧化聚合劑為催化劑，并根據(jù)需要添加摻雜劑和/或表面張力降低劑，進(jìn)行單體的聚合反應(yīng)，同時(shí)將生成的導(dǎo)電性聚合物涂覆在處理液中的纖維表面上。
14.權(quán)利要求1或者權(quán)利要求2中記載的靜電植絨用短纖維的制造方法，在含長(zhǎng)纖維的處理液中，以化學(xué)氧化聚合劑為催化劑，并根據(jù)需要添加摻雜劑和/或表面張力降低劑，進(jìn)行單體聚合反應(yīng)，同時(shí)將生成的導(dǎo)電性聚合物涂覆在處理液中的纖維表面上，此后切斷涂覆的長(zhǎng)纖維以作成短纖維。
15.權(quán)利要求13或者權(quán)利要求14中記載的制造方法，其中作為單體使用選自吡咯、N-甲基吡咯、苯胺、噻吩及噻吩-3-磺酸中的一種或者二種以上的單體。
16.權(quán)利要求15中記載的制造方法，其中作為單體使用吡咯。
17.權(quán)利要求13、權(quán)利要求14或者權(quán)利要求16中記載的制造方法，其中使用的短纖維或者長(zhǎng)纖維是被染色的纖維。
18.權(quán)利要求13、權(quán)利要求14或者權(quán)利要求16中記載的制造方法，其中作為催化劑使用的化學(xué)氧化聚合劑為水溶性鐵鹽。
19.權(quán)利要求13、權(quán)利要求14或者權(quán)利要求16中記載的制造方法，其中聚合反應(yīng)結(jié)束后，將涂覆的纖維與柔軟劑或平滑劑一起進(jìn)行水洗。
20.用權(quán)利要求13至權(quán)利要求19中的任意一項(xiàng)中記載的方法制造的靜電植絨用短纖維。
21.將權(quán)利要求1至12及權(quán)利要求20中的任意一項(xiàng)記載的靜電植絨用短纖維作為原料，按照上行式靜電植絨法、下行式靜電植絨法、上下行式靜電植絨法或邊式靜電植絨法，或者用流動(dòng)槽型靜電植絨機(jī)，在基材的應(yīng)植絨表面上進(jìn)行靜電植絨而制成的靜電植絨制品。
全文摘要
靜電植絨用的短纖維，所有表面由導(dǎo)電性聚合物層涂覆，非涂覆比例為3％以下。導(dǎo)電性聚合物層的厚度平均為0.01至0.1μm，而且由吡咯、N-甲基吡啶、苯胺、噻吩作為單體的聚合物或者共聚物組成。本發(fā)明的短纖維幾乎是絕對(duì)干燥狀態(tài)，由于其帶電性及分離性不受周圍水分的影響，因而在靜電植絨過程中總是得到滿意的飛翔力。因此，不需要現(xiàn)有技術(shù)的后調(diào)整，例如，不需要靜電植絨機(jī)中的調(diào)濕裝置的設(shè)備或者作為前處理的原料短纖維的水分調(diào)整等。
文檔編號(hào)H01B1/12GK1111170SQ9312039
公開日1995年11月8日 申請(qǐng)日期1993年10月22日 優(yōu)先權(quán)日1992年10月23日
發(fā)明者溝口郁夫, 伊藤守 申請(qǐng)人:阿基萊斯株式會(huì)社