DE2850713C2

DE2850713C2 - Antistatisches Fadengebilde

Info

Publication number: DE2850713C2
Application number: DE2850713A
Authority: DE
Inventors: Sipke Johannes van der Dr. Dieren Meer; Wolfgang Ing.(grad.) 8765 Erlenbach Peschke; Diederich Dipl.-Ing. Dr. 8763 Klingenberg Schilo
Original assignee: Akzo GmbH
Current assignee: Akzo Patente 5600 Wuppertal De GmbH
Priority date: 1978-11-23
Filing date: 1978-11-23
Publication date: 1986-10-09
Also published as: SE435072B; FR2442284B1; GB2036638B; DK149826B; AT387596B; SE7909640L; ATA735979A; FR2442284A1; DE2850713A1; CH641845A5; DK493279A; GB2036638A; CA1150019A

Description

auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung Gültigkeit haben.

Als Ruß kommen die im Handel erhältlichen elektrisch leitfähigen Rußsorten in Betracht, sofern sie eine für die erfindungsgemäßen Fadengebilde ausreichende Dispersität aufweisen, d. h. daß ihre maximale Teilchengröße weniger als 0,035 μπι beträgt.

Geeignete Rußsorten sind solche mit einer DBP-Absorption von mehr als 120 ml/100 g Ruß, beispielsweise derartige Acetylenruße. Die DBP-Zahl ist der Netzpunkt mit Dibutylphthalat, der in einem Spezialkneter nach ASTM D 2414-25 T bestimmt wird und eine Maßzahl für die Rußstruktur darstellt

Rußsorten mit einer DBP-Absorption von 200 ml/ 100 g Ruß und darüber hinaus sind besonders gut geeignet, weil es sich dabei um hochleitfähige Ruße handelt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung führen die hochleitfähigen Ruße zu guten elektrischen Leitfähigkeiten der Fäden.

Der Gehalt an Ruß kann zwischen 12 und 45 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Ruß-Polymergemisches Hegen. Bevorzugt werden Rußgehalte zwischen 20 und35Gew.-%.

Der Ruß kann in die Polymerschmelze in der von der Pigmentierung von synthetischen Polymeren her bekannten Weise eingemischt werden. Es kann auch zweckmäßig sein, den Ruß bereits vor bzw. während der Polymerisation dem Polymerisationsansatz zuzusetzen. In beiden Fällen ist eine gute Dispersität erreichbar, die sich auch in einer guten Leitfähigkeit bei relativ geringer Rußmenge auswirkt

Die erfindungsgemäßen antistatischen Fadengebilde können ganz oder teilweise aus Mehrkomponentenfäden bestehen, deren eine Komponente ein Polymerisat ist, welches elektrisch leitfähigen Ruß dispergiert enthält Neben den Mehrkomponentenfäden können also auch andere Faden- bzw. Faserarten vorliegen, die nicht leitfähig sind, wie beispielsweise übliche Monokomponentenfaden bzw. -fasern aus Polyamid, Polyester und dergleichen. Für ein Teppichgarn reicht es beispielsweise aus, zum üblichen Teppichgarn weniger als 3% der rußhaltigen Mehrkomponentenfäden beizumischen, damit der Teppich in hohem Maße gegen elektrostatische .Aufladungen geschützt ist In manchen Fällen genügen bereits wesentlich geringere Mengen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Antistatisches Fadengebilde aus Mehrkomponentenfäden aus wenigstens zwei synthetischen Polymerkomponenten, von denen eine Komponente aus einem elektrisch nicht-leitenden, thermoplastischen, fadenbildenden Polymerisat und eine andere Komponente aus einem thermoplastischen synthetischen Polymerisat mit darin dispergiertem, elektrisch leitendem Pulver besteht, die bei einer Meßspannung von 1 kV einen spezifischen Durchgangswiderstand nach DIN 54 345 von weniger als 10¹³Ohm-cm aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Fadenquerschnitt durch eine Matrix-Komponente wenigstens zwei Segmente gegeneinander getrennt sind und mindestens zwei Segmente peripher angeordnet sind, daß die Segmente aus ein oder mehreren Komponenten bestehen und daß die Segment-Komponente oder eine der Segment-Komponenen aus einem thermoplastischen synthetischen Polymerisat mit darin dispergiertem elektrisch leitenden Pulver besteht

2. Antistatisches Fadengebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitfähige Pulver ein elektrisch leitender Ruß ist

3. Antistatisches Fadengebilde nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ruß ein hochleitfähiger Ruß ist

4. Antistatisches Fadengebilde nach einem oder mehreren der Ansprüche 2—3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Ruß 12 bis 45 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Ruß-Polymergemisches, beträgt

5. Antistatisches Fadengebilde nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Ruß 20 bis 35 Gew.-% beträgt.

6. Antistatisches Fadengebilde nach einem oder mehreren der Ansprüche 2—5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchengröße des Rußes weniger als 0,035 u.m beträgt.

7. Antistatisches Fadengebilde nch einem oder mehreren der Ansprüche 1—6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens 6 Segmente peripher angeordnet sind.

8. Antistatisches Fadengebilde nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Fadenquerschnitt mindestens 12 Segmente peripher angeordnet sind.

9. Antistatisches Fadengebilde nach einem oder mehreren der Ansprüche 1—8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens jeweils 20% des Umfanges der peripheren Segmente nicht von der Matrixkomponente umgeben sind.

10. Antistatisches Fadengebilde nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 50% des Umfanges der peripheren Segmente nicht von der Matrix-Komponente umgeben sind.

11. Antistatisches Fadengebilde nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 — 10, dadurch gekenn-

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£.V1W111\*1, Uau UVl VISU UVI IViail iA-INAJUlpirilGlllC Ulli' DU gebene Teil des Segmentumfangs der peripheren Segmente eine konvexe, im wesentlichen rundliche Form, aufweist.

12. Antistatisches Fadengebilde nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 — 11, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Matrix umgebene Teil des Sementumfangs der peripher angeordneten Segmente eine unregelmäßige, gegebenenfalls gezackte

Form, aufweist

13. Antistatisches Fadengebilde nach einem oder mehreren der Ansprüche l—i2, dadurch gekennzeichnet, daß die peripheren Segmente im Faserquerschnitt symmetrisch angeordnet sind.

14. Antistatisches Fadengebilde nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet daß die peripheren Segmente nicht symmetrisch im Faserquerschnitt angeordnet sind.

15. Antistatisches Fadengebilde nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 — 14, dadurch gekennzeichnet, daß im Fadenquerschnitt neben den peripheren Segmenten noch ein zentral angeordnetes Segment aus dem gleichen oder einem dritten Polymeren vorhanden ist das von den peripheren Segmenten vollständig durch das Matrixpolymer getrennt ist

16. Antistatisches Fadengebilde nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 — 15, dadurch gekennzeichnet daß der Fadenquerschnitt weitere, von der Matrix-Komponente völlig umgebene Segmente in regelmäßiger oder unregelmäßiger Anordnung enthält.

17. Antistatisches Fadengebilde nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 — 16, dadurch gekennzeichnet daß Matrix-Komponente und Segment-Komponente Polyamide sind.

18. Antistatisches Fadengebilde nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß Matrix-Komponente und Segment-Komponente Polyamide mit unterschiedlichem Schrumpfverhalten sind.

19. Antistatisches Fadengebilde nach einem oder mehreren der Ansprüche 17—18, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix-Komponente und/oder die Segmentkomponente Copolyamide sind.

20. Antistatisches Fadengebilde nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 — 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Komponente ein Polyamid und eine Komponente ein Polyester oder Copolyester ist.

21. Antistatisches Fadengebilde nach einem oder mehreren der Ansprüche 1—20, dadurch gekennzeichnet, daß der Flächeninhalt der leitfähigen Komponente im Fadenquerschnitt mindestens 5% des Gesamtflächeninhaltes beträgt.

22. Antistatisches Fadengebilde nach einem oder mehreren der Ansprüche 1—21, dadurch gekennzeichnet daß die Mehrkomponentenfäden in Segmente und Matrix aufgespalten sind.

23. Antistatisches Fadengebilde nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch Matrix- und Segmentfasern endlicher Länge in regelloser Anordnung mit unterschiedlicher Krümmung, wobei die Segmentfasern insgesamt stärker gekrümmt sind als die Matrixfasern.

24. Antistatisches Fadengebilde nach den Ansprüchen 22 und 23, gekennzeichnet durch Bereiche mit ungespaltenen Mehrkomponentenfaseranteilen.

25. Antistatisches Fadengebilde nach Anspruch 24, gckciiilZciCufici uuicii vci'diu'iiicic, regelmäßig angeordnete Bereiche mit ungespaltenen Mehrkomponentenfaseranteilen.

26. Antistatisches Fadengebilde nach einem oder mehreren der Ansprüche 1—21, gekennzeichnet durch eine ganz und/oder teilweise Spaltung in Matrixfasern und Segmentfasern, wobei die nur teilweise aufgespaltenen Mehrkomponentenfasern noch einen mechanischen Zusammenhalt der Matrix- und

Segmentanteile aufweisen und zum Teil Schlitze zwischen den Matrix- und Segmentfasern besitzen und zum Teil am Rand der Mehrkomponentenfaser entsprechend den Phasengrenzen lediglich Längsriefen aufweisen.

Die Erfinrking betrifft antistatische Fadengebilde aus Mehrkomponentenfäden aus wenigstens zwei synthetischen Polymerkomponenten, von denen eine Komponente aus einem elektrisch nicht leitenden, thermoplastischen, fadenbildenden Polymerisat und eine andere Komponente aus einem thermoplastischen, synthetisehen Polymerisat und darin dispergiertem elektrisch leitendem Pulver besteht, die bei einer Meßspannung von 1 kV einen spezifischen Durchgangswiderstand nach DIN 54 345 von weniger als 10^l3Ohm · cm aufweist

Unter einem Fadengebilde sollen im Rahmen der Erfindung Filamente, Stapelfasern aus Filamenten und/ oder Stapelfasern hergestellte Garne oder Fadenbündel verstanden werden.

Antistatische Fadengebilde dieser Gattung werden in der DE-OS 23 37 103 beschrieben, wobei das leitfähige Polymer den Kern in einem Kern-Mantelfaden bildet und der Mantel des Kern-Mantelfadens mindestens 50% der Fadenquerschnittsfläche einnehmen soll.

Zwar wird trotz der isolierenden Abschirmung fies Kernes noch eine ausreichende antistatische Wirksamkeit erreicht, dieses jedoch hauptsächlich auf Kosten eines hohen Materialeinsatzes an leitfähigem Ruß. Mit steigendem Rußgehalt nimmt die Spinnfähigkeit des Ruß-Polymer-Gemisches sehr stark ab, was zu Schwierigkeiten bei der Herstellung der Bikomponentenfaden führt.

Die Verstreckung ist insbesondere bei Verwendung von fadenbildenden Polymeren für die rußhaltige Kernkomponente ohne erhebliche Erhöhung des elektrisehen Widerstandes nur bei erhöhten Strecktemperaturen und mit Polymeren mit niedrigem Schmelzpunkt möglich. Bei der Verarbeitung zu Stapelfasergarnen machen sich die an den Schnittstellen zutage tretenden schwarzen Rußquerschnitte störend bemerkbar. In der genannten DE-OS wird eine von der DIN-Vorschrift 54 345 abweichende Methode zur Messung des Fadenwiderstandes beschrieben, deren Ergebnisse nur für den jeweiligen Fadenquerschnitt Gültigkeit haben.

Aus der DE-OS 26 23 672 ist ein anderer antistatischer, synthetischer Bikomponentenfaden bekannt, der in einer Komponente elektrisch leitfähigen Ruß enthält, wobei der eine Bestandteil den rußhaltigen Bestandteil nur teilweise, mindestens jedoch zu 50%, umhüllt und eine gekrümmte Grenzfläche bildet Das bedeutet, daß lediglich ausschließlich Fäden mit asymmetrischer Querschnittsanordnung ersponnen werden können.

Darüber hinaus ist noch die DE-OS 27 18 343 bekanntgeworden, die ein integrales elektrisch leitfähiges Textilfilament beschreibt, welches aus 2 bis 1000 elektrisch leitfähigen longitudial gerichteten Schichten aus faserbildenden polymeren Material mit feinverteilten Teilchen aus elektrisch leitfähigem Ruß in einer Konzentration von etwa 30 Gew.-% und in gemeinsamer Verbindung mit jeder elektrisch leitenden Schicht längs der Länge von mindestens einer Hauptoberfläche eine nicht leitende Schicht aus dem faserbildenden polymeren Material besteht. Derartige Fäden unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Färbung nur wenig von Fäden, die nur aus einem Gemisch aus leitfähigem Ruß und fadenbildendem Material hergestellt sind.

Matrixsegmentmehrkomponentenfäden, deren Herstellung und deren Schaltung werden in den DE-OS 28 03 136 und DE-OS 28 09 346 beschrieben. Die Fadenstrukturen solcher Matrixsegmentmehrkomponentenfäden sind auch aus dem DE-GM 78 02110 als solche bekannt Dort werden solche Mehrkomponentenfäden mit Matrixsegmentstrukturen, wie sie auch erfindungsgemäß verwirklicht werden, beschrieben. Von diesen ist jedoch keine leitfähig und damit antistatisch wirksam.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es,antistatische Fadengebilde, entsprechend der für den Rahmen der Erfindung angegebenen Definition zur Verfügung zu stellen, die eine gute antistatische Wirksamkeit und eine minimale optische Auffälligkeit in textlien Flächengebilden, wie Geweben, Gewirken, Fadengelegen, Teppichen, Vliesen und dergleichen aufweisen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend der Lehre von Anspruch 1 gelöst Weitere vorteilhafte Ausführungsformen werden in den Ansprüchen 2 bis 26 beschrieben.

Leitfähige Pulver, die im Rahmen der Erfindung in ein thermoplastisches Polymer dispergiert werden können und eine gute antistatische Wirksamkeit hervorrufen, sind feinteilige Metallpulver, wie beispielsweise Chrompulver oder leitfähige Metalloxide oder Metalloxidmischphasen wie z. B. Zinn-Antimonoxid. Bevorzugt sind wegen der guten Wirksamkeit und der guten Beschaffungsmöglichkeiten elektrisch leitfähige Rußsorten, die als elektrisch leitfähige Pulver in ein thermoplastisches Polymer dispergiert werden.

Unter Matrix-Segmentfäden sind solche Mehrkomponentenfäden zu verstehen, bei denen die einzelnen Segmente und die Matrix kontinuierlich durchgehend entlang der Fadenachse angeordnet sind, so daß der Fadenquerschnitt im wesentlichen über die Fadenlänge gleich ist. Beispiele für Fadenquerschnitte, die im Rahmen der Erfindung geeignet sind, werden in den F i g. 1 bis 10 dargestellt, wobei a jeweils die Matrix und b Segmente bedeuten.

Die Fäden können außen rund, oder wie beispielsweise in den Fig.9 und 10, außen profiliert geformt sein. Sie können auch außen in beliebiger Form gestaltet sein.

Die Matrix-Segmentmehrkomponenten aus ausgewählten Polymeren mit unterschiedlichem Schrumpfverhalten mit Hilfe von schrumpfauslösenden Mitteln zu spalten, ist dann vorteilhaft, wenn die antistatischen Fadengebilde im Gemisch mit anderen, nicht leitfähigen Fasern zu einem Stapelfasergarn verarbeitet werden sollen. Durch die Spaltung werden sehr feintitrige Segmentspaltfäden (beispielsweise ca. 0,1 dtex) erhalten, die im Stapelfasergarn so weitgehend von den übrigen, das Garn bildenden Fasern mit Einzeltitern von beispielsweise 8 dtex bedeckt werden, daß sie für das Auge unauffällig bleiben und der Eindruck eines gleichmäßig gefärbten oder weißen Garnes entsteht.

Erfindungsgemäße Fadengebilde lassen sich nach bekannten Verfahren, beispielsweise nach dem in der-DE-OS 28 03 136 beschriebenen Verfahren und mit den dort beschriebenen Vorrichtungen, herstellen. In der DE-OS 28 09 346 wird ein Verfahren beschrieben, welches sich auch für erfindungsgemäße Fadengebilde eignet, wen die Mehrkomponentenfäden gespalten werden sollen.

Dort werden Lehren für die Auswahl der Polymeren und für die Durchführung der Spaltung gegeben, die