DE69507593T2

DE69507593T2 - Elektrisch leitende zusammengesetzte Fasern

Info

Publication number: DE69507593T2
Application number: DE1995607593
Authority: DE
Inventors: Seiji C/O Teijin Limited Matsuyama-Shi Ehime Itoh; Kimihiro C/O Teijin Limited Ibaraki-Shi Osaka Ogawa; Toshihiro C/O Teijin Limited Matsuyama-Shi Ehime Santa; Hironori C/O Teijin Limited Osaka-Shi Osaka Yamada
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 1995-03-29
Filing date: 1995-03-29
Publication date: 1999-06-24
Anticipated expiration: 2015-03-30
Also published as: EP0735163A1; EP0735163B1; DE69507593D1

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Bereich der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine elektrisch leitfähige Zweikomponentenfaser. Im besonderen betrifft die Erfindung eine elektrisch leitfähige Zweikomponentenfaser, die eine ausgezeichnete und dauerhafte elektrische Leitfähigkeit im praktischen Gebrauch, einen hohen Weißgrad und eine überlegene Verarbeitbarkeit aufweist und mit einem verbesserten und stabilisierten Faserbildungsvermögen erzeugt werden kann.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Es ist hinreichend bekannt, daß synthetische Fasern, so etwa Polyester-Fasern und Polyamid-Fasern, eine schlechte elektrische Leitfähigkeit besitzen und folglich bei Auftreten von Reibvorgängen leicht statische Elektrizität entwickeln. Die statische Aufladung der Fasern geht mit einer Reihe von Nachteilen einher, so zum Beispiel unerwünschtes Anhaften von Staub an den Fasern und von den Fasern ausgehende elektrische Entladungen.
Um diese Nachteile zu beseitigen, sind bereits zahlreiche Versuche dahingehend unternommen worden, elektrisch leitfähige Fasern, die ein in einer faserbildenden polymeren Matrix enthaltenes weißes oder farbloses elektrisch leitfähiges Material umfassen, mit den elektrisch nicht leitfähigen synthetischen Fasern zu mischen. Ein hierunter fallender erwähnenswerter Versuch beruht auf der Verwendung elektrisch leitfähiger Partikel, welche weiße oder farblose feine anorganische Partikel sowie elektrisch leitfähige Überzugsschichten umfassen, die auf diesen Partikeln ausgebildet sind und als Hauptkomponente Zinnoxide enthalten.
Beispielsweise offenbart die japanische Auslegeschrift (Kokoku) Nr. 58-39 175 eine antistatische Polymerzusammensetzung, umfassend eine Matrix, welche aus einem aus der Schmelze formbaren synthetischen Polymermaterial besteht, und 3 bis 20 Gew.-% feiner Titandioxid-Partikel, welche mit einer Oberflächenbeschichtung aus Zinn(IV)-dioxid (Zinndioxid) versehen und in der polymeren Matrix verteilt sind.
Jedoch ist bei den mit Zinn(IV)-dioxid beschichteten Titandioxid-Partikeln die von dem Zinn(IV)-dioxid allein gebildete Oberflächenüberzugsschicht insofern unbefriedigend, als mit ihr keine größtmögliche Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit der Titandioxid-Partikel gelingt. Um synthetische Fasern mit einer zufriedenstellenden elektrischen Leitfähigkeit zu erhalten, bedarf es deshalb der Zugabe eines spezifischen Dotiermittels zu den Zinn(IV)-dioxid-Überzugsschichten.
In den japanischen Auslegeschriften (Kokoku) Nr. 62-29526 und Nr. 1-2 2 265 und in den japanischen Offenlegungsschriften (Kokai) Nr. 2-289 108 und Nr. 5-51 811 sind elektrisch leitfähige Zweikomponentenfasern offenbart, bei denen feine elektrisch leitfähige Partikel, welche Titandioxid-Kernpartikel und elektrisch leitfähige Überzugsschichten, die auf den Kernpartikeloberflächen ausgebildet sind und ein Metalloxid und ein Dotiermittel umfassen, in elektrisch leitfähigen Segmenten der Zweikomponentenfasern verteilt sind. In diesen Schriften sind die elektrisch leitfähigen Überzugsschichten aus mit einem aus Aluminiumoxid bestehenden Dotiermittel dotiertem Zinkoxid oder aus mit einem aus Antimonoxiden bestehenden Dotiermittel dotiertem Zinn(IV)-dioxid gebildet. Diese herkömmlichen elektrisch leitfähigen Partikel sind bezüglich Weißgrad und elektrischer Leitfähigkeit der sich ergebenden Zweikomponentenfasern unbefriedigend. Dementsprechend läßt man in der Praxis mitunter einen geringeren Weißgrad zu, um synthetische Fasern mit einer zufriedenstellenden elektrischen Leitfähigkeit zu erhalten.
Die japanische Auslegeschrift Nr. 62-29526 offenbart ebenfalls elektrisch leitfähige Zweikomponentenfasern, die aus einem thermoplastischen Polymermaterial, welches mit einem elektrisch leitfähigen Material oberflächenbeschichtete Titandioxid-Partikel enthält, und einem faserbildenden polymeren Material hergestellt sind. In dieser japanischen Schrift wird angegeben, daß eine Wärmebehandlung der Zweikomponentenfasern im Anschluß an einen faserbildenden Schritt und einen Verstreckungsschritt zu einer Weiterentfaltung der elektrisch leitfähigen Struktur der Fasern führt, so daß die elektrische Leitfähigkeit der Fasern erhöht wird. Es wurde jedoch gefunden, daß, wenn die Größe der elektrisch leitfähigen Partikel klein gemacht wird, um das Faserbildungsvermögen (Spinnbarkeit) des thermoplastischen polymeren Materials zu verbessern, die Menge der Partikel in dem thermoplastischen polymeren Material erhöht werden muß, um zu einer zufriedenstellenden elektrischen Leitfähigkeit des die dispergierten Partikel enthaltenden polymeren Materials zu gelangen, wobei die erhöhte Partikelmenge dazu führt, daß das die verteilten Partikel enthaltende polymere Material eine unerwünscht erhöhte Viskosität seiner Schmelze zeigt und damit die Faserbildung aus dem polymeren Material erschwert wird, und die Ausbildung der elektrisch leitfähigen Struktur durch die elektrisch leitfähigen Partikel wird instabil und damit das elektrische Leitfähigkeitsverhalten der resultierenden Fasern ungleichmäßig.
Die japanische Offenlegungsschrift (Kokai) Nr. 4-153305 offenbart eine elektrisch leitfähige Faser, welche aus Indiumoxiden hergestellte elektrisch leitfähige Partikel enthält. Die in der genannten japanischen Schrift konkret offenbarten elektrisch leitfähigen Partikel sind aus mit einem Zinnoxid-Dotiermittel dotierten Indiumoxiden hergestellt. Diese Partikel haben eine hellgelbliche Farbe und zeigen stark ausgeprägte agglomeratbildende Eigenschaften. Es bereitet deshalb Schwierigkeiten, die elektrisch leitfähigen Partikel gleichmäßig in dem thermoplastischen Polymermaterial zu dispergieren und das Material mit einer zufriedenstellenden Prozeßstabilität zu Fasern zu verarbeiten.
Die japanische Offenlegungsschrift Nr. 2-307991 offenbart ein Verfahren zur Erzeugung elektrisch leitfähiger Fasern, welche elektrisch leitfähige Metalloxid-Whiskers anstelle der elektrisch leitfähigen Partikel enthalten. Mit den Whiskers wird die benötigte Menge an elektrisch leitfähigem Material wirksam verringert. Jedoch haben die Whiskers den Nachteil, daß beim Einmischen der Whiskers in das polymere Material leicht Luftblasen in das Polymermaterial eingetragen werden und es sehr schwierig ist, die Whiskers gleichmäßig in das polymere Material einzumischen und das Whisker-haltige polymere Material mit einer befriedigenden Stabilität zu Faser zu verarbeiten.
Es ist bekannt, bei Einmischen eines anorganischen Füllstoffs in ein polymeres Material die Oberflächen der Füllstoffteilchen mit einem Haftmittel zu behandeln, um die Dispergierbarkeit der Füllstoffteilchen zu verbessern und das Haftvermögen der Füllstoffteilchen an das polymere Material zu erhöhen. Die betreffenden Erfinder haben jedoch gefunden, daß herkömmliche Haftmittel zwar zu einer Verbesserung des Dispergierverhaltens der Füllstoffteilchen und der Stabilität der faserbildenden Eigenschaften des füllstoffhaltigen polymeren Materials beitragen, die so erhaltenen Fasern aber eine unbefriedigende elektrische Leitfähigkeit und Beständigkeit im praktischen Gebrauch zeigen.
Die japanische Offenlegungsschrift (Kokai) Nr. 60-110 920 offenbart eine elektrisch leitfähige Zweikomponentenfaser mit einem elektrisch leitfähigen Segment, wobei eine elektrisch leitfähige Substanz, die ein Metalloxid-Kernpartikel und eine auf der Kernpartikeloberfläche gebildete elektrisch leitfähige Überzugsschicht aufweist, in einem thermoplastischen polymeren Material verteilt ist. Diese japanische Veröffentlichung offenbart verschiedene Arten von elektrisch leitfähigen Partikeln, von denen jedes umfaßt: ein anorganisches Kernpartikel, welches von einem aus der aus Zinnoxiden, Zinkoxid, Titandioxid, Magnesiumoxid, Siliciumoxid und Aluminiumoxid bestehenden Gruppe ausgewählten Mitglied gebildet ist, und eine elektrisch leitfähige Oberflächenüberzugsschicht, welche von einem aus der aus Zinnoxiden; Zinkoxid, Kupferoxiden, Indiumoxiden, Zirconiumoxiden und Wolframoxiden bestehenden Gruppe ausgewählten Mitglied gebildet ist. Ferner lehrt die japanische Schrift, eine kleine Menge einer Zweitkomponente zu der elektrisch leitfähigen Oberflächenüberzugsschicht hinzuzufügen, um die elektrische Leitfähigkeit der Oberflächenüberzugsschicht zu verbessern. Konkret offenbart die japanische Schrift elektrisch leitfähige Partikel, die aus Titandioxid-Kernpartikeln und oberflächlichen Überzugsschichten bestehen, welche auf den Kernpartikeln ausgebildet sind und mit einer kleinen Menge von Antimonoxiden dotierte Zinnoxide umfassen. Die sich ergebenden elektrisch leitfähigen Partikel haben eine hellbläulich-graue, nahezu weiße Farbe. Diese elektrisch leitfähigen Partikel sind immer noch nicht ausreichend zum Erhalt elektrisch leitfähiger Fasern, die sowohl einen hohen Weißgrad wie zufriedenstellende elektrische Leitfähigkeit aufweisen.
In der EP 0 630 950 A1 ist ein weißes leitfähiges Pulver offenbart, welches weiße anorganische Pigmentteilchen umfaßt, deren Oberflächen mit einer elektrisch leitfähigen Schicht belegt ist, die aus einer unteren Zinndioxid-Unterschicht und einer oberen Zinndioxid-haltigen Indiumoxid-Unterschicht besteht.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrisch leitfähige Zweikomponentenfaser zu schaffen, die einen befriedigenden Weißgrad und eine ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit aufweist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer elektrisch leitfähigen Zweikomponentenfaser, die eine ausgezeichnete Beständigkeit unter Verarbeitungs- und praktischen Tragebedingungen aufweist und sich mit einer hohen Stabilität der faserbildenden Eigenschaften herstellen läßt.
Die obengenannten Aufgaben können durch die erfindungsgemäße elektrisch leitfähige Zweikomponentenfaser erfüllt werden, welche umfaßt:
(A) Mindestens ein elektrisch nicht leitfähiges Filamentsegment, welches sich entlang der Längsachse der Zweikomponentenfaser erstreckt und ein faserbildendes polymeres Material umfaßt; und
(B) mindestens ein elektrisch leitfähiges Filamentsegment, welches sich entlang der Längsachse der Zweikomponentenfaser erstreckt, mit dem elektrisch nicht leitfähigen Filamentsegment (A) zur Bildung einer Zweikomponentenfaser verbunden ist und (a) eine aus einem thermoplastischen polymeren Material bestehende Matrix und (b) eine Mehrzahl an elektrisch leitfähigen, mehrlagigen, festen Partikeln umfaßt, welche in der Matrix dispergiert sind und jeweils umfassen:
(i) ein Kernpartikel, welches eine Metallverbindung umfaßt,
(ii) eine Grundbeschichtungsschicht, welche auf der äußeren Oberfläche des Kernpartikels ausgebildet ist und im wesentlichen aus Zinnoxiden besteht, und
(iii) eine Deckschicht, welche auf der Grundbeschichtungsschicht ausgebildet ist und im wesentlichen aus Indiumoxiden und Zinnoxiden, gemischt mit Indiumoxiden, besteht,
wobei die elektrisch leitfähigen Partikel (b) eine mittlere Größe von 0,1 bis 2,0 um haben.
Bei der erfindungsgemäßen elektrisch leitfähigen Zweikomponentenfaser weisen die elektrisch leitfähigen mehrlagigen Feststoffpartikel (b) bevorzugt ein Teilchengrößenverteilungsverhältnis r von 2,0 oder weniger auf, ermittelt durch die Schaffung von Partikelfraktionen, die jeweils eine Teilchengröße eines bestimmten Wertes oder größer umfassen, durch ein Zentrifugalabscheidungs- und Fraktionierungsverfahren, Hestimmen des kumulativen Gewichts und der kleinsten Partikelgröße der Partikelfraktion und Berechnen gemäß der Gleichung:
r - D&sub3;&sub0;/D&sub7;&sub0;
worin D&sub3;&sub0; die kleinste Partikelgröße einer Partikelfraktion repräsentiert, deren kumulatives Gewicht 30% des Gesamtgewichts der Partikel (b) entspricht, und worin D&sub7;&sub0; die kleinste Partikelgröße einer anderen Partikelfraktion repräsentiert, deren kumulatives Gewicht 70% des Gesamtgewichts der Partikel (b) entspricht.
Bei der erfindungsgemäßen elektrisch leitfähigen Zweikomponentenfaser wird die Deckschicht der elektrisch leitfähigen mehr lagigen Partikel mit einer Silanverbindung oberflächenbehandelt, welche der Formel
(R&sup4;)p-Si(R&sup5;)t-CH=CH²)q
entspricht, worin R&sup4; ein Mitglied repräsentiert, welches ausgewählt ist aus: Halogenatomen, Alkoxylgruppen mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen und Gruppen der Formel -OR&sup6;OR&sup7;, in welcher R&sup6; eine Alkylengruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen und R&sup7; eine Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen repräsentiert; worin R&sup5; ein, Mitglied repräsentiert, welches aus der aus divalenten Atomen und Gruppen bestehenden Gruppe ausgewählt ist; worin und jeweils und unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 1 bis 3 repräsentieren und der Beziehung + = 4 genügen; und worin ±. 0 oder eine ganze Zahl von 1 bedeutet.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die erfindungsgemäße elektrisch leitfähige Zweikomponentenfaser umfaßt: (A) mindestens ein elektrisch nicht leitfähiges Filamentsegment, welches ein faserbildendes polymeres Material umfaßt, und (B) mindestens ein elektrisch leitfähiges Filamentsegment, welches (a) eine aus einem thermoplastischen polymeren Material bestehende Matrix und (b) eine Mehrzahl an elektrisch leitfähigen mehrlagigen Partikeln umfaßt, welche in der Matrix (a) verteilt sind.
Sowohl das elektrisch nicht-leitfähige Filamentsegment (A) wie das elektrisch leitfähige Filamentsegment (B) erstrecken sich entlang der Längsachse der Zweikomponentenfaser und sind so miteinander verbunden, daß sie eine Zweikomponentenfaser bilden.
Das thermoplastische polymere Material für die Matrix (a) des elektrisch leitfähigen Filamentsegments (B) ist nicht auf eine bestimmte Gruppe von polymeren Materialien beschränkt, solange das polymere Material eine Thermoplastizität aufweist, die hinreichend ist, um ein Filamentsegment der Zweikomponentenfaser zu bilden. Bevorzugt umfaßt das thermoplastische polymere Material wenigstens ein Mitglied, welches ausgewählt ist aus der aus Polyolefinen, z. B. Polyethylen und Polypropylen, Polystyrol, Dienpolymeren, z. B. Polybutadien und Polyisopren, Polyamiden, z. B. Nylon 6 und Nylon 66, Polyestern, z. B. Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, und den vorgenannten Polymeren entsprechenden Copolymeren bestehenden Gruppe. Diese Polymere und Copolymere können für sich allein oder als Mischung aus zwei oder mehr dieser Polymere bzw. Copolymere verwendet werden.
Die erfindungsgemäße elektrisch leitfähige Zweikomponentenfaser ist gekennzeichnet durch die spezifischen elektrisch leitfähigen Feststoffpartikel (b), die in einer Matrix (a) verteilt sind, welche aus dem elektrisch leitfähigen thermoplastischen Polymermaterial besteht.
Die spezifischen elektrisch leitfähigen Feststoffpartikel (b) weisen eine mehrlagige Struktur auf, welche umfaßt: (i) ein Kernpartikel, welches eine Metallverbindung umfaßt, (ii) eine Grundbeschichtungsschicht, welche auf der äußeren Oberfläche des Kernpartikels (i) gebildet ist und im wesentlichen aus Zinnoxiden besteht, und (iii) eine Deckschicht, welche auf der Grundbeschichtungsschicht (ii) ausgebildet ist und im wesentlichen aus Indiumoxiden und Zinnoxiden in Mischung miteinander besteht. Die Deckschicht (iii) hat eine hohe elektrische Leitfähigkeit.
Die Metallverbindung für das Kernpartikel (i) ist nicht auf eine bestimmte Gruppe von Metallverbindungen beschränkt, solange die Metallverbindung einen befriedigenden Weißgrad aufweist. Beispielsweise ist die Metallverbindung für das Kernpartikel (i) aus der aus Titandioxid, Aluminiumoxid, Zinkoxid, Siliciumdioxid, Zinksulfid, Bariumsulfat, Zirconiumphosphat, Kaliumtitanat und Siliciumoxid-Aluminiumoxid-Komplexen bestehenden Gruppe ausgewählt. Aus der Reihe der obengenannten Metalloxide wird Titandioxid oder Aluminiumoxid, im besonderen Aluminiumoxid, für die vorliegende Erfindung am meisten bevorzugt, weil es einen befriedigenden Weißgrad der resultierenden Zweikomponentenfaser bewirkt und außerdem eine gute Ausgewogenheit zwischen den Dispergiereigenschaften der resultierenden mehrlagigen Partikel in der Matrix aus thermoplastischem polymeren Material und der Neigung der resultierenden mehrlagigen Partikel, sich zusammenzulagern, so daß die elektrisch leitfähigen mehrlagigen Partikel zur Ausbildung einer elektrisch leitfähigen Struktur in dem elektrisch leitfähigen Filamentsegment (B) veranlaßt werden. Bei Verwendung von Aluminiumoxid zur Erzeugung des Kernpartikels hat das Aluminiumoxid vorzugsweise einen Reinheitsgrad von 99% oder mehr. Ist die Reinheit kleiner als 99%, ist die Herstellung der Zinnoxid-Grundbeschichtungsschicht und anschließend der Zinnoxid-haltigen Indiumoxid- Deckschicht auf dem Aluminiumoxid-Kernpartikel erschwert, und somit bereitet es Schwierigkeiten, mehrlagige Partikel bereitzustellen, die eine befriedigende elektrische Leitfähigkeit zeigen.
Bei den für die Erfindung geeigneten elektrisch leitfähigen mehrlagigen Partikeln wird auf der Kernpartikeloberfläche eine Grundbeschichtungsschicht aus Zinnoxid ausgebildet. Anteilmäßig macht die Grundbeschichtungsschicht bevorzugt 0,5 bis 50 Gew.-% aus, noch bevorzugter 1,5 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des eine Metallverbindung umfassenden Kernpartikels. Wenn der Anteil der Grundbeschichtungsschicht zu klein ist, kann die Zinnoxid-haltige Indiumoxid-Deckschicht ungleichmäßig ausfallen, und das entstehende mehrlagige Partikel kann einen erhöhten Volumenwiderstand infolge des Einflusses des eine Metallverbindung umfassenden Kernpartikels aufweisen. Ist der Anteil der Grundbeschichtungsschicht zu groß, dann kann sich der Anteil eines Bereichs der Zinnoxid-Grundbeschichtungsschicht, der nicht eng mit der äußeren Oberfläche des Kernpartikels verbunden ist, erhöhen, so daß Weißgrad und elektrische Leitfähigkeit des resultierenden mehrlagigen Partikels gemindert werden.
Die Grundbeschichtungsschicht wird mit einer Deckschicht belegt, die im wesentlichen aus mit Zinnoxiden dotierten Indiumoxiden besteht. Die Deckschicht liegt bevorzugt in einem Anteil von 5 bis 200 Gew.-% vor, noch bevorzugter 8 bis 150 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des eine Metallverbindung umfassenden Kernpartikels. Ferner sind in der Deckschicht die Zinnoxide in Mengen von 0,1 bis 20 Gew.-% zugegen, noch bevorzugter in Mengen von 2,5 bis 15 Gew.-%, ausgedrückt in Zinn-(IV)-dioxid (SnO&sub2;), bezogen auf das Gewicht der Indiumoxide.
Wenn der Anteil der Deckschicht zu klein ist, kann das resultierende mehrlagige Partikel eine unbefriedigende elektrische Leitfähigkeit zeigen. Ist dagegen der Anteil der Deckschicht zu groß, kann der die elektrische Leitfähigkeit steigernde Effekt der Deckschicht auf dem resultierenden mehrlagigen Partikel in die Sättigung kommen und zu einem wirtschaftlichen Nachteil führen.
Ferner wird der Zinnoxidgehalt der Deckschicht vorzugsweise auf das obengenannte Niveau begrenzt. Die Deckschicht hat vorzugsweise einen Volumenwiderstand von 10 Ωcm oder weniger, um ein mehrlagiges Partikel zu schaffen, welches eine befriedigende elektrische Leitfähigkeit aufweist.
Die Herstellung der für die Erfindung geeigneten elektrisch leitfähigen mehrlagigen Partikel kann dadurch erfolgen, daß eine äußere Oberfläche eines eine metallische Verbindung umfassenden Kernpartikels gleichmäßig mit einem Zinnoxidhydrat in einer Menge von 0,5 bis 50%, ausgedrückt in SnO&sub2;, bezogen auf das Gewicht des Kernpartikels, belegt wird und sodann die resultierende Grundbeschichtungsschicht mit einer Mischung aus Indiumoxidhydrat und 0,1 bis 20% Zinnoxidhydrat, ausgedrückt in SnO&sub2;, bezogen auf das Gewicht der dehydratisierten Indiumoxide, belegt wird, und zwar in einer Menge von 5 bis 200%, ausgedrückt in In&sub2;O&sub3;, bezogen auf das Gewicht des Kernpartikels, um eine Deckschicht zu bilden. Sodann wird das resultierende mehrlagige Partikel in einer nichtoxidierenden Atmosphäre bei einer Temperatur von 350ºC bis 750ºC wärmebehandelt, um die obenerwähnten Metalloxidhydrate zu dehydratisieren.
Die Herstellung der Zinnoxidhydrat-Überzugsschicht auf den Kernpartikeln kann nach folgenden Verfahren vorgenommen werden.
Bei einem Verfahren wird eine wäßrige Lösung eines Zinnsalzes oder Stannats einer wäßrigen Suspensionsflüssigkeit, welche die eine Metallverbindung umfassenden Kernpartikel enthält, zugegeben und dem resultierenden Gemisch sodann eine Base (Alkali) oder eine Säure zugesetzt.
Bei einem anderen Verfahren werden eine wäßrige Lösung eines Zinnsalzes oder Stannats und eine Base oder eine Säure getrennt voneinander, aber gleichzeitig einer wäßrigen Suspensionsflüssigkeit, welche die eine Metallverbindung umfassenden Kernpartikel enthält, zugegeben.
Um eine gleichmäßige Belegung der äußeren Oberflächen der eine Metallverbindung umfassenden Kernpartikel mit dem Zinnoxidhydrat zu erzielen, wird die letztgenannte Methode der separatgleichzeitigen Zugabe bevorzugt. Hei diesem Verfahren wird die wäßrige Suspensionsflüssigkeit der eine Metallverbindung umfassenden Kernpartikel während der Ausbildung der Grundbeschichtungsschicht vorzugsweise bei einer auf einen Wert von 50ºC bis 100ºC begrenzten Temperatur gehalten. Außerdem wird während der gleichzeitigen Zugabe der wäßrigen Zinnsalz- oder Stannatlösung und der Base oder Säure das resultierende Gemisch bevorzugt bei einem auf einen Wert von 2 bis 9 begrenzten pH-Wert gehalten. Weil der isolelektrische Punkt des Zinnoxidhydrats bei einem pH-Wert von 5,5 erscheint, wird der pH-Wert der Mischung meistbevorzugt auf einen Wert von 2 bis 5 oder von 6 bis 9 eingestellt, damit sich die resultierenden Hydrolyseprodukte des Zinnsalzes oder Stannats gleichförmig auf den äußeren Oberflächen der eine Metallverbindung umfassenden Kernpartikel niederschlagen können.
Das zur Bildung der Grundbeschichtungsschicht geeignete Zinnsalz wird bevorzugt aus Stanno- und Stannichloriden, Stanno- und Stannisulfaten und Stanno- und Stanninitrat ausgewählt. Weiter wird das Stannat bevorzugt aus Alkalimetallsalzen von Zinnsäure, z. B. Natriumstannat und Kaliumstannat, ausgewählt.
Die Base wird bevorzugt aus Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid, Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Animoniumcarbonat, wäßriger Ammoniaklösung und Ammoniakgas ausgewählt.
Die Säure wird bevorzugt aus Chlorwasserstoffsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure und Essigsäure ausgewählt.
Die Bildung der Überzugsschicht aus dem das Zinnoxidhydrat enthaltenden Indiumoxidhydrat auf der Grundbeschichtungsschicht (Zinnoxidhydrat-Überzugsschicht) kann dadurch erfolgen, daß in die wäßrige Suspensionsflüssigkeit der mit Zinnoxidhydrat belegten Kernpartikel eine wäßrige Lösung von einen Indiumsalz und einem Zinnsalz und gleichzeitig oder anschließend eine Base eingemischt wird. Um eine Elution der auf dem Kernpartikel gebildeten Zinnoxidhydrat-Schicht zu verhüten, wird, die wäßrige Indiumsalz- und Zinnsalz-Lösung jedoch bevorzugt getrennt von der Hase zugegeben, um die Überzugsschicht von dem resultierenden, zinnoxidhydratdotierten Indiumoxidhydrat zu erhalten. Bei diesem Verfahren wird die gemischte wäßrige Suspensionsflüssigkeit vorzugsweise bei einer Temperatur von 50ºC bis 100ºC erhitzt. Werden die wäßrige Indiumsalz- und Zinnsalz-Lösung und die Base gleichzeitig in die wäßrige Suspensionsflüssigkeit eingemischt, dann wird der pH-Wert der gemischten wäßrigen Suspensionsflüssigkeit vorzugsweise bei einem pH-Wert von 2 bis 9 gehalten, noch bevorzugter bei 2 bis 5 oder 6 bis 9, um das resultierende Hydrolyseprodukt des Zinnsalzes und Indiumsalzes gleichmäßig auf der Zinnoxidhydrat-Überzugsschicht abzuscheiden.
Das Zinnsalz für die Deckschicht wird bevorzugt aus Stanno- und Stannichloriden, Stanno- und Stannisulfaten und Stanno- und Stanninitraten ausgewählt. Das Indiumsalz wird bevorzugt aus Indiumchloriaen und Indiumsulfaten ausgewählt. Die Base kann aus denselben Basen ausgewählt werden, wie die für die Zinnoxidhydrat-Überzugsschicht (Grundbeschichtungsschicht) verwendbaren.
Wie bereits erwähnt können die Zinnoxidhydrat-Überzugsschicht und die Indiumoxidhydrat- und Zinnoxidhydrat-Überzugsschicht durch die Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 350 bis 750ºC in einer nichtoxidierenden Atmosphäre dehydratisiert werden.
Bei der Bildung des elektrisch leitfähigen Filamentsegments (B), bei dem die elektrisch leitfähigen mehrlagigen Partikel in der Matrix aus thermoplastischem polymeren Material verteilt sind, ist es notwendig, daß zwischen den elektrisch leitfähigen mehrlagigen Partikel eine Verbindung entsteht, so daß sich in der Matrix ein elektrisch leitfähiges Netzwerk mit hoher Wirksamkeit ausbildet. Zu diesem Zweck sollten die Partikel eine bestimmte, kleine Größe aufweisen. Wenn allerdings die Teilchengröße zu klein ist, dann zeigen die feinkörnigen Partikel eine verstärkte Neigung zur Zusammenballung, was die Ausbildung des elektrisch leitfähigen Netzwerkes in der Matrix behindert und dazu führt, daß das entstehende Filamentsegment (B) eine unbefriedigende elektrische Leitfähigkeit aufweist. Ferner führt die Zusammenlagerung der Partikel in der Matrix zu einer Minderung des Faserbildungsvermögens der resultierenden Mischung aus dem thermoplastischen Polymermaterial und den Partikeln, was bei Verarbeitung der Mischung nach einem Schmelzspinnverfahren leicht zum Bruch der entstehenden Filamente führt. Das heißt, die stabile Erzeugung der Zweikomponentenfaser ist erschwert.
Wenn hingegen die Teilchen zu groß sind, dann ist die Ausbildung des elektrisch leitfähigen Netzwerkes durch Verbindung der Partikel untereinander in der Matrix erschwert, und somit zeigt das resultierende Filamentsegment (B) eine unbefriedigende elektrische. Leitfähigkeit.
Demnach wird die mittlere Größe der elektrisch leitfähigen mehrlagigen Partikel auf einen Wert von 0,1 bis 2,0 um, vorzugsweise 0,1 bis 1,0 um, begrenzt:
Die Neigung der Partikel zur Zusammenballung variiert in Abhängigkeit von der Größe der Teilchen. Wenn also die Größe der Partikel über einen breiten Bereich verteilt ist, dann umfassen die Partikel eine Fraktion mit einer stark ausgeprägten aggregatbildenden Eigenschaft, und folglich ist die Bildung eines zufriedenstellenden elektrisch leitfähigen Netzwerkes in der Matrix erschwert. Partikel mit einer breiten Teilchengrößenverteilung wirken sich außerdem in einer hohen Bruchhäufigkeit der schmelzgesponnenen Filamente aus.
Dementsprechend weisen die elektrisch leitfähigen mehrlagigen Partikel (B) vorzugsweise eine Teilchengrößenverteilung r von 2,0 oder weniger auf, noch bevorzugter von 1,7 oder weniger. Das Teilchengrößenverteilungsverhältnis r ist definiert durch die Gleichung:
r = D&sub3;&sub0;/D&sub7;&sub0;
worin Dg0 die kleinste Partikelgröße einer Partikelfraktion F&sub3;&sub0; darstellt, welche aus den Partikeln (b) durch ein Zentrifugalabscheideverfahren abgetrennt wurde und deren Summengewicht W&sub3;&sub0; 30% des Gesamtgewichts der Partikel (b) entspricht, und worin die kleinste Teilchengröße einer anderen Partikelfrak_ tion F&sub7;&sub0; bedeutet, die von den Partikeln (b) nach derselben obenerwähnten Methode abgetrennt wurde und ein Summen_ gewicht W70 des Gesamtgewichts der Partikel (b) aufweist. Bei dem Zentrifugalabscheide- und Fraktionierungsverfahren scheiden sich die Partikel nacheinander von den größten Teilchengrößen zu kleineren Teilchengrößen ab, und eine bestimmte, von der Grundgesamtheit der Partikel (b) abgetrennte Partikelfraktion F besteht aus Partikeln, deren Teilchengröße von einer bestimmten kleinsten Größe D bis hin zur größten Größe Dmax verteilt ist und die ein Summengewicht W haben. Die Partikelfraktion F&sub3;&sub0; besteht aus Teilchen mit einer Teilchengröße, die von D&sub3;&sub0; bis zur größten Größe Dmax verteilt ist. Weiter besteht die Teilchenfraktion F&sub7;&sub0; aus Partikeln mit einer Teilchengröße, die von D&sub7;&sub0; bis zur größten Größe Dmax verteilt ist.
Die Partikel mit einer Teilchengrößenverteilung r von 2,0 oder weniger können dadurch erhalten werden, daß die nach dem im vorstehenden erwähnten Verfahren hergestellten elektrisch leitfähigen mehrlagigen Partikel einer Klassierung unterworfen werden.
Die mittlere Teilchengröße und das Teilchengrößenverteilungsverhältnis r können nach folgenden Bestimmungsmethoden ermittelt werden.

(1) Mittlere Teilchengröße der elektrisch leitfähigen mehrlagigen Partikel

Eine Probe der Partikel wird einem Zentrifugalabscheide- und Fraktionierungsverfahren unterworfen, unter Verwendung einer Vorrichtung zur Teilchengrößenbestimmung im Zentrifugalfeld (Typ: CP-50, der Firma Shimazu Seisakusho), um eine auf der Trennung im Zentrifugalfeld beruhende Kurve zu erhalten.
Sodann wird aus der auf der Trennung im Zentrifugalfeld beruhenden Kurve eine Summengewichts-Teilchengrößenverteilungskurve erstellt, welche die Beziehung zwischen der Teilchengröße der abgetrennten Partikelfraktion und dem Gewichtsverhältnis der abgetrennten Partikelfraktion zu der Teilchenprobe zeigt, und aus dieser Summengewichts-Teilchengrößenverteilungskurve wird die kleinste Teilchengröße D&sub5;&sub0; von einer abgetrennten Partikelfraktion D&sub5;&sub0; mit einem Summengewicht W&sub5;&sub0; entsprechend 50% des Gesamtgewichts der Teilchenprobe ermittelt; die mittlere Teilchengröße der Teilchenprobe ist durch die ermittelte kleinste Teilchengröße D&sub5;&sub0; repräsentiert.

(2) Partikelgrößenverteilungsverhältnis r der elektrisch leitfähigen mehrlagigen Partikel

Aus der obenerwähnten Summengewichts-Teilchengrößenverteilungskurve der abgetrennten Partikel werden die kleinste Teilchengröße D&sub3;&sub0; einer abgetrennten Partikelfraktion F&sub3;&sub0; mit einem Summengewicht W&sub3;&sub0; entsprechend 30% des Gesamtgewichts der Teilchenprobe und die kleinste Teilchengröße D&sub7;&sub0; einer anderen abgetrennten Partikelfraktion F&sub7;&sub0; mit einem Summengewicht W&sub7;&sub0; entsprechend 70% des Gesamtgewichts der Teilchenprobe ermittelt.
Das Verhältnis r der Teilchengrößenverteilung wird nach der folgenden Gleichung berechnet:
r = D&sub3;&sub0;/D&sub7;&sub0;
Je kleiner der Wert von r, desto schärfer die Teilchengrößenverteilung der Partikel.
Bei dem elektrisch leitfähigen Filamentsegment (B) kann der Gehalt an elektrisch leitfähigen mehrlagigen Partikeln in Abhängigkeit von der Art, den Eigenschaften und der Kristallinität der Matrix aus dem thermoplastischen polymeren Material und von den netzwerkbildenden (kettenbildenden) Eigenschaften der elektrisch leitfähigen mehrlagigen Partikel variieren. Allgemein beträgt der Anteil der elektrisch leitfähigen mehrlagigen Partikel in dem Segment (B) bevorzugt 50 bis 80 Gew.-%, noch bevorzugter 60 bis 75 Gew.-%. Ist der Gehalt kleiner als 50 Gew.-%, dann zeigt das resultierende Segment (B) zwar einen befriedigenden Farbton, aber die elektrische Leitfähigkeit des Segments (B) kann unzulänglich werden. Wenn der Anteil mehr als 80 Gew.-% beträgt, kann es schwierig werden, die elektrisch leitfähigen mehrlagigen Partikel gleichmäßig in die Matrix aus dem thermoplastischen Polymermaterial einzumischen, und das resultierende Gemisch kann hinsichtlich seiner Fließfähigkeit und seines Faserbildungsvermögens gemindert sein.
Das elektrisch leitfähige Filamentsegment (B) enthält gegebenenfalls ein Additiv, ausgewählt aus Haftmitteln, Dispergierhilfsmitteln, z. B. Wachse, Polyalkylenoxide, grenzflächenaktive Stoffe und organische Elektrolyte, Pigmenten, Stabilisatoren und fließfähigkeitssteigernden Agenzien.
Bei der erfindungsgemäßen elektrisch leitfähigen Zweikomponentenfaser ist das elektrisch nicht-leitfähige Filamentsegment (A) aus einem faserbildenden polymeren Material hergestellt, welches nicht auf eine bestimmte Gruppe von polymeren Materialien beschränkt ist, solange das polymere Material ein zur Erzeugung der Zweikomponentenfaser ausreichendes Faserbildungsvermögen aufweist.
Das faserbildende Polymermaterial für das Segment (A) umfaßt bevorzugt mindestens ein Mitglied, welches aus der aus Polyestern, z. B. Polyethylenterephthalat und Polybutylenterephthalat, Polyamiden, z. B. Nylon 6 und Nylon 66, und Polyolefinen, z. B. Polyethylen und Polypropylen, und Copolymeren der vorgenannten Polymere bestehenden Gruppe ausgewählt ist. Dieses faserbildende Polymermaterial kann nach einem Schmelzspinnverfahren in die Form von Fasern überführt werden. Diese Polymere und Copolymere können für sich allein oder als Mischung aus zwei oder mehr der Polymere bzw. Copolymere verwendet werden.
Das Filamentsegment (A) enthält gegebenenfalls ein Additiv, welches mindestens ein Mitglied umfaßt, das aus der aus Mattierungsmitteln, Färbemitteln, Antioxidantien, Stabilisatoren, Agenzien zur Verbesserung der Färbbarkeit und Antistatika bestehenden Gruppe ausgewählt ist. Das Filamentsegment (A) enthält das Antistatikum vorzugsweise in einer Menge, die ausreichend ist, um den Volumenwiderstand des elektrisch nicht-leitfähigen Filamentsegments (A) auf einen Wert von 108 bis 1012 Qcm einzustellen.
Wenn das Filamentsegment (A) das Antistatikum enthält und einen Volumenwiderstand von 10&sup8; bis 10¹² Ωcm zeigt, wird das Filamentsegment (A) mit dem Filamentsegment (B) vorzugsweise so kombiniert; daß sich eine Zweikomponentenfaser vom Kern-Mantel- Typ ergibt, bei der der Kern aus dem elektrisch leitfähigen Filamentsegment (H) besteht und mit einem Mantel versehen ist, der aus dem elektrisch nicht leitfähigen Filamentsegment (A) gebildet ist. Diese Art von Zweikomponentenfaser zeigt ein ausgezeichnetes elektrisches Leitfähigkeitsverhalten zwischen Faseroberflächen und einen hohen Widerstand gegen Staubentwicklung.
Das für das elektrisch nicht-leitfähige Filamentsegment (A) verwendbare Antistatikmittel kann wenigstens ein Mitglied der Gruppe umfassen, welche besteht aus: Polyoxyethylengruppenhaltigen Polyethern, z. B. Polyoxyethylenglycol und Nicht- Random-Copolymere mit einer Polyoxyethylen-Hauptkette und an die Endgruppen der Hauptgruppe gebundenen langkettigen Olefinoxid-Endgruppen; Polyoxyethylen-Blockcopolymeren, z. B. Polyoxyethylen-Polyetherester-Blockcopolymere und Polyoxyethylen- Polyetheresteramid-Blockcopolymere; und organischen Sulfonsäuresalzen, z. B. Alkylbenzolsulfonat und Alkylsulfonat.
Bevorzugt kommt eine Mischung des Polyoxyethylenpolyethers mit dem organischen Sulfonsäuresalz als Antistatikmittel für das elektrisch nicht-leitfähige Filamentsegment (A) zur Verwendung.
Das als Antistatikum für das elektrisch nicht-leitfähige Segment (A) verwendbare Polyoxyethylenpolyether ist bevorzugt ausgewählt aus Nicht-Random-Copolymeren mit einer Polyoxyethylen- Hauptkette und an die Endgruppen der Hauptkette gebundenen langkettigen Olefinoxid-Gruppen, welche der Formel
Z[(CH&sub2;CH&sub2;O) (R¹O) R²]
entsprechen, worin Z einen mono- bis hexavalenten organischen Rest repräsentiert, der sich von organischen Verbindungen mit 1 bis 6 aktiven Wasserstoff-Atomen ableitet und ein Molekulargewicht von 300 oder weniger aufweist, worin R¹ eine Alkylen- Gruppe mit 6 bis 50 Kohlenstoffatomen bedeutet, worin R² ein aus der aus einem Wasserstoffatom, monovalenten Kohlenwasserstoffgruppen mit 1 bis 40 Kohlenstoffatomen und monovalenten Acyl-Gruppen mit 2 bis 40 Kohlenstoffatomen bestehenden Gruppe ausgewähltes Mitglied bedeutet, worin für eine ganze Zahl von 1 bis 6 steht; worin eine ganze Zahl repräsentiert, mit der das Produkt von und in zu einer ganzen Zahl von 70 oder mehr erhalten wird, und worin n für eine ganze Zahl von 1 oder mehr steht. Das obenerwähnte Polyoxyethylenpolyether der Formel (I) weist mindestens eine hydrophobe Blockgruppe der Formel R¹O auf, welche an wenigstens eine Endgruppe der Polyoxyethylen- Hauptkette gebunden ist, und somit zeigt die antistatische Eigenschaft des resultierenden Filamentsegments (A) eine hohe Naßreinigungs- und Waschbeständigkeit.
Das Polyoxyethylenpolyether der Formel (I) hat bevorzugt ein mittleres Molekulargewicht von 5000 bis 16000, noch bevorzugter von 5500 bis 14000. Wenn das mittlere Molekulargewicht kleiner als 5000 oder höher als 16000 ist, kann das resultierende Polyoxyethylenpolyether eine geminderte Dispergierbarkeit in dem faserbildenden Polymermaterial aufweisen und damit das resultierende Filamentsegment (A) eine unbefriedigende antistatische Eigenschaft zeigen. Das Polyoxyethylenpolyether der Formel (I) ist bevorzugt ausgewählt aus denjenigen, die in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2-269762 offenbart sind; Beispiele hierfür sind in Tabelle 1 angeführt. Tabelle 1
Das Polyoxyethylenpolyether der Formel (I) liegt bevorzugt in Mengen von 0,5 bis 10 Gew.-%, noch bevorzugter 1 bis 5 Gew.-% vor, bezogen auf das Gesamtgewicht des elektrisch nicht-leitfähigen Filamentsegments (A). Ist der Anteil kleiner als 0,5 Gew.-%, kann die antistatische Eigenschaft der Zweikomponentenfaseroberfläche unbefriedigend ausfallen. Ferner kann ein Gehalt von mehr als 10 Gew.-% dazu führen, daß die antistatische Eigenschaft des resultierenden Filamentsegments in die Sättigung kommt und die entstehende Zweikomponentenfaser in ihren mechanischen Eigenschaften und ihrer Hitzebeständigkeit gemindert ist und einen hohen Widerstand aufweist.
Das als Antistatikmittel für das Filamentsegment (A) verwendbare organische Sulfonsäuresalz umfaßt bevorzugt wenigstens ein Mitglied, welches ausgewählt ist aus der aus Alkalimetallsalzen und quaternären Phosphoniumsalzen von organischen Sulfonsäuren bestehenden Gruppe, z. B. Natrium, Kalium und quaternäre Phosphoniumsalze von Dodecylbenzolsulfonsäure, Tridecylbenzolsulfonsäure, Nonylbenzolsulfonsäure, Hexadecylsulfonsäuren und Dodecylsulfonsäure. Aus der Reihe der obengenannten Salze werden Natriumdodecylbenzolsulfonat- und Natriumalkylsulfonat- Gemische mit einer mittleren Kohlenstoffatomzahl von ca. 14 bevorzugt.
Die organischen Sulfonsäuresalze können für sich allein oder in Form einer Mischung von zwei oder mehr der organischen Sulfonsäuresalze verwendet werden. Vorzugsweise liegt das organische Sulfonsäuresalz in Mengen von 0,1 bis 5 Gew.-% vor, noch bevorzugter 0,1 bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des elektrisch nicht leitfähigen Filamentsegments (A). Wenn die Menge kleiner ist als 0,1 Gew.-%, kann das resultierende Filamentsegment (A) eine unbefriedigende antistatische Eigenschaft und einen hohen Volumenwiderstand aufweisen. Wenn ferner die Menge des organischen Sulfonsäuresalzes größer ist als 5 Gew.-%, kann die resultierende Mischung von dem faserbildenden polymeren Material mit dem organischen Sulfonsäuresalz ein herabgesetztes Faserbildungsvermögen aufweisen, und die entstehende Zweikomponentenfaser kann hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften unbefriedigend ausfallen.
Bei der erfindungsgemäßen elektrisch leitfähigen Zweikomponentenfaser wird die Deckschichtlage (iii) jedes elektrisch leitfähigen mehrlagigen Partikels (b) mit einer Silanverbindung der Formel (II)
(R&sup4;)p-Si-(R&sup5;)t-CH=CH&sub2;)q (II)
oberflächenbehandelt, worin R&sup4; ein Mitglied repräsentiert, welches ausgewählt ist aus der Gruppe der Halogenatome, Alkoxylgruppen mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen und Gruppen der Formel -OR&sup6;OR&sup7;, in der R&sup6; eine Alkylengruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen und R&sup7; eine Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen bedeutet, worin R&sup5; ein aus der aus divalenten Atomen und Gruppen bestehenden Gruppe ausgewähltes Mitglied repräsentiert, worin und jeweils und unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 1 bis 3 repräsentieren und der Beziehung a + a = 4 genügen, und worin j für 0 oder 1 steht.
In der Formel (II) sind die durch R&sup5; repräsentierten divalenten Atome und Gruppen bevorzugt aus der aus -O-, -CH&sub2;-, -CH&sub2;CH&sub2;- und
bestehenden Gruppe ausgewählt.
Das divalente Atom oder die divalente Gruppe R&sup5; kann in der Silanverbindung der Formel (II) auch fehlen. In dem Fall, daß zwei oder mehr der durch R&sup4; repräsentierten Atome oder Gruppen in der Silanverbindung enthalten sind, können diese gleich oder verschieden voneinander sein.
Die Silanverbindung der Formel (II) ist bevorzugt ausgewählt aus der aus Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, Vinyltrichlorsilan, Divinyldimethoxysilan, Divinyldiethoxysilan, Divinyldichlorsilan bestehenden Gruppe.
Die auf die Deckschicht des elektrisch leitfähigen mehrlagigen Partikels aufgebrachte Silanverbindung der Formel (II) verstärkt vorteilhaft die elektrische Leitfähigkeit und die Dispergierbarkeit der Partikel in dem thermoplastischen Polymermaterial, das Faserbildungsvermögen (Spinnbarkeit aus der Schmelze) der Mischung aus dem thermoplastischen polymeren Material und den elektrisch leitfähigen mehrlagigen Partikeln für das elektrisch leitfähige Filamentsegment (B) und die Dauerhaftigkeit der elektrischen Leitfähigkeit der resultierenden Zweikomponentenfaser.
Die der Oberflächenbehandlung mit der Silanverbindung der Formel (II) zu unterwerfenden elektrisch leitfähigen mehrlagigen Partikel haben bevorzugt einen spezifischen Widerstand von 10&sup4; Ωcm oder weniger. Die Bestimmung des spezifischen Widerstands kann dadurch erfolgen, daß ein Zylinder mit einem Innendurchmesser von 1 cm mit 10 g der elektrisch leitfähigen Partikel beschickt wird, die Partikel unter Verwendung eines Kompressionsstößels mit einem Druck von 200 kg gepreßt werden, um einen Probekörper zu erhalten, und an den Probekörper ein Gleichstrom mit einer Spannung von 1000 V angelegt wird.
Die Oberflächenbehandlung der Deckschicht des elektrisch leitfähigen mehrlagigen Partikels mit der Silanverbindung der Formel (II) kann nach üblichen Methoden der Oberflächenbehandlung von Teilchen erfolgen. Beispielsweise wird, unter Bewegen der Teilchen, eine Lösung der Silanverbindung auf die Partikel aufgesprüht. Alternativ kann so vorgegangen werden, daß die Partikel in einem Lösungsmittel, z. B. in einem organischen Lösungsmittel, dispergiert werden, um eine Aufschlämmung zu bereiten, in die Partikelaufschlämmung unter Bewegen eine Lösung der Silanverbindung eingemischt wird, die flüssige Komponente sodann aus der Mischung entfernt wird und die verbleibenden oberflächenbehandelten Partikel getrocknet werden.
Das resultierende oberflächenbehandelte Partikel enthält die Silanverbindung bevorzugt in Mengen von 0,1 bis 10%, bezogen auf das Gewicht des Kernpartikels.
Die erfindungsgemäße elektrisch leitfähige Zweikomponentenfaser ist nicht auf Fasern mit einer bestimmten zweikomponenten Struktur beschränkt. Namentlich kann die erfindungsgemäße Zweikomponentenfaser eine Bimetall-(Seite-an-Seite)-Struktur, eine Kern-Mantel-Struktur, eine Sandwichstruktur, eine Multi-Kreisbogendreieck-Struktur, eine Multi-Kern-Mantel-Struktur und eine Mehrlagen-Struktur aufweisen. Die Zweikomponentenfaser kann ein beliebiges Querschnittsprofil aufweisen, beispielsweise ein rundes Querschnittsprofil oder ein irregulär geformtes Querschnittsprofil.
Die elektrisch nicht leitfähigen und die elektrisch leitfähigen Filamentsegmente (A) und (B) können ein beliebiges Querschnittsprofil haben. Die Zahl der elektrisch nicht leitfähigen und der elektrisch leitfähigen Filamentsegmente (A) und (B) unterliegt keinen Einschränkungen.
Bevorzugt weist die erfindungsgemäße Zweikomponentenfaser eine Kern-Mantel-Struktur auf, aufgebaut aus einem Kern, der aus dem elektrisch leitfähigen Filamentsegment (B) besteht, und einem Mantel, der aus dem elektrisch nicht leitfähigen Filamentsegment (A) besteht und den Kern bedeckt. Ferner enthält das elektrisch nicht-leitfähige Filamentsegment (A) vorzugsweise ein Antistatikmittel, um die antistatischen Eigenschaften und die elektrische Leitfähigkeit der resultierenden Zweikomponentenfaser zu verbessern.
Die Gewichts- oder Querschnittsflächenanteile der elektrisch nicht leitfähigen und der elektrisch leitfähigen Filamentsegmente (A) und (B) können in einem weiten Bereich variiert werden. Wenn jedoch der Anteil des elektrisch leitfähigen Filamentsegments (B) zu groß ist, zeigt die entstehende Zweikomponentenfaser eine herabgesetzte mechanische Festigkeit. Das bzw. die elektrisch leitfähigen Filamentsegmente (B) weisen demnach bevorzugt eine Gesamtquerschnittsfläche auf, die 50% oder weniger, aber nicht weniger als 1%, noch bevorzugter 3 bis 50% der Gesamtquerschnittsfläche der Zweikomponentenfaser entspricht. Von Wichtigkeit ist ferner, daß das elektrisch nichtleitfähige Filamentsegment (A) und das elektrisch leitfähige Filamentsegment (B) entlang der Längsachse der Zweikomponentenfaser kontinuierlich miteinander verbünden sind.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen elektrisch leitfähigen Zweikomponentenfaser kann aus einem faserbildenden polymeren Material für das elektrisch nicht-leitfähige Filamentsegment (A) und einer Mischung aus einem thermoplastischen polymeren Material und elektrisch leitfähigen mehrlagigen Partikeln nach einem beliebigen Verfahren zur Erzeugung von Zweikomponentenfasern vorgenommen werden. Ferner kann die Zweikomponentenfaser nach einem beliebigen Streckvefahren verstreckt werden.
Hei der erfindungsgemäßen elektrisch leitfähigen Zweikomponentenfaser haben die spezifischen elektrisch leitfähigen mehrlagigen Partikel einen verbesserten Weißgrad, sind gleichmäßig in dem polymeren Material dispergierbar und vermögen sich geeignet zusammenzulagern, so daß in dem resultierenden elektrisch leitfähigen Filamentsegment (8) ein elektrisch leitfähiges kontinuierliches Netzwerk entsteht, welches sich entlang der Längsachse der Zweikomponentenfaser erstreckt. Demnach zeigt die erfindungsgemäße Zweikomponentenfaser einen verbesserten Weißgrad, eine ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit und eine befriedigende Verarbeitbarkeit.
Die erfindungsgemäße Zweikomponentenfaser eignet sich zur Herstellung von weißen oder leichtgefärbten Faserprodukten mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit. Die erfindungsgemäße Zweikomponentenfaser läßt sich leicht mit anderen Fasern mischen und vermag den resultierenden Produkten aus der Fasermischung eine hohe elektrische Leitfähigkeit zu vermitteln, ohne den Weißgrad und das Erscheinungsbild der Erzeugnisse zu verschlechtern.
Wenn die Zweikomponentenfaser eine Kern-Mantel-Struktur mit einer elektrisch nicht leitfähigen Mantellage aufweist, kann die antistatische Eigenschaft der Zweikomponentenfaser dadurch verbessert werden, daß der Mantellage ein Antistatikum hinzugefügt wird, um so den Volumenwiderstand der Mantellage auf ein Niveau von 10&sup8; bis 10¹² Ωcm einzustellen.
Die antistatische Mantellage verbessert wirksam die elektrische Leitfähigkeit der Zweikomponentenfaser, reduziert die Reibung der Fasern untereinander und verhindert damit Bruch und Fibrillierung der Fasern und die Entwicklung von Faserstaub.
Des weiteren werden durch die Verwendung der Silanverbindung die elektrische Leitfähigkeit und die Dispergiereigenschaften der elektrisch leitfähigen mehrlagigen Partikel wirksam verbessert.

Beispiele

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert.
In den Beispielen wurden die folgenden Messungen durchgeführt.

(1) Messung des Volumenwiderstandes (Ωcm) der elektrisch leitfähigen Partikel und des elektrisch nicht leitfähigen Filamentsegments (A)

Ein Zylinder mit einem Innendurchmesser von 1 cm wurde mit 10 g der elektrisch leitfähigen Partikel beschickt, und die Partikel wurden durch eine obere Öffnung des Zylinders mit einem Stößel unter einem Druck von 200 kg gepreßt. An die gepreßten Partikel wurde ein Gleichstrom mit einer Spannung von 1 kV angelegt, um den Volumenwiderstand der Partikel zu messen.
Der Volumenwiderstand eines elektrisch nicht leitfähigen Filamentsegments (A) wurde ermittelt, indem unter Verwendung von lediglich dem polymeren Material für das Segment (A) ein Filamentgarn mit einer Garnnummer von 33 dtex/3 Filamente hergestellt wurde, der Querschnittswiderstand von 100 Filamenten bei einer Temperatur von 20ºC bei einer relativen Feuchtigkeit von 40% gemessen und der Volumenwiderstand der Filamente aus den ermittelten Querschnittswiderstandswerten berechnet wurde.

(2) Bestimmung des Farbtons der elektrisch leitfähigen mehrlagigen Partikel

Der L-Wert (Helligkeitswert) und b-Wert (Farbkennzahl) der pulverförmig vorliegenden Partikel wurde mittels eines Farbdifferenzmeßgeräts nach Hunter ermittelt.

(3) Bestimmung der mittleren Teilchengröße und des Verhältnisses r der Teilchenverteilung

Eine Teilchenprobe wurde einer Zentrifugalabscheidung und Fraktionierung unterworfen, unter Verwendung einer Vorrichtung zur Teilchengrößenbestimmung im Zentrifugalfeld (Typ CP-50, der Firma Shimazu Seisakusho), um eine auf der Trennung im Zentrifugalfeld beruhende Kurve zu erhalten; aus der auf der Trennung im Zentrifugalfeld beruhenden Kurve wurde eine Summengewichts- Teilchengrößenverteilungskurve erstellt, welche die Beziehung zwischen der Teilchengröße der abgetrennten Partikelfraktion und dem Gewichtsverhältnis der abgetrennten Partikelfraktion zur Gesamtheit der Teilchen zeigt.
Aus dieser Summengewichts-Teüchengrößenverteilungskurve wurde die kleinste Teilchengröße D&sub5;&sub0; einer abgetrennten Partikelfraktion mit einem Summengewicht W&sub5;&sub0; entsprechend 50% des Gesamtgewichts der Teilchen ermittelt.
Die mittlere Teilchengröße der Partikel ist durch die ermittelte kleinste Teilchengröße D&sub5;&sub0; repräsentiert.
Ferner wurde aus der Summengewichts-Teilchengrößenverteilungskurve das Teilchengrößenverteilungsverhältnis r berechnet, und zwar nach der Gleichung:
r = D&sub3;&sub0;/D&sub7;&sub0;
worin D&sub3;&sub0; die kleinste Partikelgröße einer abgetrennten Partikelfraktion F&sub3;&sub0; repräsentiert, deren kumulatives Gewicht W&sub3;&sub0; 30% des Gesamtgewichts der Partikel entspricht, und worin D&sub7;&sub0; die kleinste Partikelgröße einer abgetrennten Partikelfraktion F&sub7;&sub0; repräsentiert, deren Summengewicht W&sub7;&sub0; 70% des Gesamtgewichts der Partikel entspricht.

(4) Messung des Querschnittswiderstandes in Ω/cm

Der Begriff "Querschnittswiderstand" einer Faser bezieht sich auf den Widerstand zwischen einem Paar von Querschnitten der Faser, die 1 cm voneinander beabstandet sind.
Die Messung des Querschnittswiderstandes wurde vorgenommen, indem eine einzelne Faser auf 1 cm abgelängt wurde, die geschnittene Faser auf einen Polytetrafluorethylen-Film plaziert wurde, die Schnittflächen der Faser mit einem elektrisch leitfähigen Anstrich versehen wurden (erhältlich unter der Marke DOTITE von der Fa. Fujikura Kasei K. K.) und der elektrische Widerstand zwischen den Schnittflächen der Faser mittels eines Widerstandsprüfgeräts unter einer Spannung von 1 kV gemessen wurde. Die Messung wurde bei einer Temperatur von 20ºC bei einer relativen Feuchte (RH) von 30% durchgeführt.

(5) Messung des Oberflächenwiderstandes der Zweikomponentenfaser in Ω/cm

Die Bezeichnung "Oberflächenwiderstand" der Faser bedeutet einen elektrischen Widerstand zwischen zwei Punkten auf der Faseroberfläche, die in einem Abstand von 1 cm voneinander entfernt liegen. Die Messung wurde vorgenommen, indem zwei Detek tieranschlüsse des Widerstandsmeßgeräts in direkten Kontakt mit zwei, in einem Abstand von 1 cm voneinander entfernt liegenden Punkten auf der Faseroberfläche gebracht wurden, ein Gleichstrom mit einer Spannung von 1 kV zwischen den zwei Punkten angelegt und der Widerstand zwischen den zwei Punkten gemessen wurde. Die Messung wurde bei einer Temperatur von 20ºC bei einer relativen Feuchte (RH) von 30% durchgeführt.

(6) Statische Aufladung

Die statische Aufladung wurde nach einem Meßverfahren zur Bestimmung der statischen Aufladung durch Reibung gemäß JIS L 1094 gemessen.
Gemäß den Bestimmungen der Static Charge Safety Guideline des Industrial Safety Research Institute, Ministry of Labor, liegt der Richtwert für die zulässige statische Aufladung infolge Reibung bei 7 uC/m² oder darunter.

(7) Faserbildungsvermögen

Es wurde ein kontinuierlicher Schmelzspinnvorgang über einen Zeitraum von 24 Stunden durchgeführt und die Zahl der Filamentgarnbrüche pro Tag bestimmt. Das Faserbildungsvermögen wurde in drei Klassen unterteilt, und zwar:
Klasse Zahl der Filamentgarnbrüche pro Tag
5 0 bis 3
4 4 bis 6
3 7 bis 10
2 11 bis 14
1 15 oder mehr

(8) Dauerhaftigkeitsprüfung

Die zu prüfenden Zweikomponentenfasergarne wurden mit Spinnfasergarnen aus einer Mischung von Polyethylenterephthalat- Fasern mit Baumwollfasern in einem Mischungsgewichtsverhältnis von 65 : 35 bedeckt.
Es wurde ein Gewebe in Köper 2/1 hergestellt, dessen Kette von Spinnfasergarnen aus einer Mischung von Polyethylenterephthalat-Fasern mit Baumwollfasern in einem Mischungsgewichtsverhältnis von 65 : 35 und einer Baumwollgarnnummer von 20 gebildet wurde und in der die obenerwähnten, mit den Spinnfasergarnen bedeckten Zweikomponentenfasergarne im Abstand von 80 Spinnfasergarnen angeordnet wurden, und dessen Schuß von den Spinnfasergarnen gebildet wurde, wobei das Gewebe eine Kettdichte von 80 Fäden/25,4 mm und eine Schußdichte von 50 Fäden/25,4 mm aufwies.
Das köperbindige Gewebe wurde in gleicher Weise wie die üblichen Gewebe aus Polyester/Baumwoll-Mischgarnen vorgewaschen, gefärbt und ausgerüstet.
Das fertige Köpergewebe wurde 200 mal unter üblichen kommerziellen Waschbedingungen gewaschen. Dem gewaschenen Gewebe wurden die elektrisch leitfähigen Zweikomponentenfasern entnom men. Die entommenen Zweikomponentenfasern wurden Messungen bezüglich Querschnittswiderstand und statischer Aufladung unterzogen.

Beispiel 1

(1) Herstellung von elektrisch leitfähigen mehrlagigen Partikeln

Eine wäßrige Suspension wurde bereitet, indem 100 g Titandioxid in der Rutilmodifikation (erhältlich unter der Marke KR-310 von der Firma Chitan Kogyo K. K.) in 1000 ml Wasser verteilt wurden; sodann wurde erhitzt und bei einer Temperatur von 70ºC gehalten.
Getrennt hiervon wurde eine Lösung bereitet, indem 11,6 g Stannichlorid (SnCl&sub4;·5H&sub2;O) in 100 ml 2 N Chlorwasserstoffsäure- Lösung gelöst wurden.
Die Stannichloridlösung und eine 12 Gew.-%ige wäßrige Ammoniaklösung wurden innerhalb von ca. 40 min in die Titandichlorid-Suspension eingemischt, unter Aufrechterhaltung des pH-Werts der resultierenden Mischung bei 7 bis 8.
Der so erhaltenen Suspension wurde eine Lösung von 36,7 g Indiumtrichlorid (InCl&sub3;) und 5,4 g SteLnnichlorid (SnCl&sub4;·5H&sub2;O) in 450 ml 2 N Chlorwasserstoffsäure-Lösung und eine 12 Gew.-%ige wäßrige Ammoniaklösung innerhalb von ca. 1 Stunde gleichzeitig zugetropft, wobei der pH-Wert der resultierenden Mischung bei 7 bis 8 gehalten wurde. Nach Beendigung der tropfenweise Zugabe wurde die erhaltene Suspension filtriert, das Filtrat wurde mit Wasser gewaschen, und der resultierende Kuchen der mehrlagigen Partikel wurde bei einer Temperatur von 110ºC getrocknet. Die getrockneten mehrlagigen Partikel wurden in einem Stickstoffgasstrom mit einer Fließgeschwindigkeit von 1 l/min bei einer Temperatur von 500ºC 1 Stunde lang getrocknet, um elektrisch leitfähige mehrlagige Partikel herzustellen. Die Partikel wurden nach einem trockenen Klassierverfahren klassiert. Die klassierten Partikel hatten eine mittlere Teilchengröße von 0,43 um, ein Verhältnis r der Teilchengrößenverteilung von 1,32, einen Volumenwiderstand von 3,8 Ωcm, einen L-Wert von 97 und einen b-Wert von 3,5, wie in Tabelle 2 dargestellt.

(2) Herstellung einer Polyethylenterephthalat-Harzzusammensetzung

Eine Polyethylenterephthalat-Harzzusammensetzung wurde wie folgt hergestellt.
Ein Umesterungsreaktor wurde mit 100 Gewichtsteilen Dimethylterephthalat, 60 Gew.-Tln. Ethylenglycol, 0,06 Gew.-Tln. Calciumacetatmonohydrat (entsprechend 0,066 mol-%, bezogen auf die molare Menge von DimethylterephtheLlat) und einem Mittel zur Farbeinstellung, bestehend aus 0,009 Gew.-Tln. Cobaltacetattetrahydrat (entsprechend 0,007 mol-%, bezogen auf die molare Menge von Dimethylterephthalat) beschickt, die Temperatur des resultierenden Reaktionsgemischs wurde innerhalb 4 h in einer Stickstoffgas-Atmosphäre von 140ºC auf 220ºC angehoben, um eine Umesterungsreaktion durchzuführen, unter Abdestillierung des aus der Umesterungsreaktion entstehenden Methanols.
Nach beendeter Umesterungsreaktion wurde dem resultierenden Reaktionsproduktgemisch ein Stabilisator zugegeben, bestehend aus 0,058. Gew.-Tln. Trimethylphosphat (entsprechend 0,080 mol-%, bezogen auf die molare Menge von Dimethylterephthalat), und außerdem ein Antischaummittel, bestehend aus 0,024 Gew.-Tln. Dimethylpolysiloxan. Zehn Minuten nach der Zugabe wurden dem entstandenen Reaktionsgemisch ferner 0,04 Gew.-Tle. Antimontrioxid (entsprechend 0,027 mol-%, bezogen auf die molare Menge von Dimethylterephthalat) hinzugefügt, und unmittelbar im Anschluß daran wurde die Temperatur des Reaktionsgemischs auf 240ºC angehoben, unter Entfernung eines Ethylenglycol-Überschusses. Sodann wurde das erhitzte Reaktionsgemisch in einen Polymerisationsreaktor überführt. Der Druck in dem Polymerisationsreaktor wurde innerhalb 1 h von 760 mmHg auf 1 mmHg abgesenkt, während die Temperatur des Reaktionsgemischs innerhalb 90 min von 240ºC auf 285ºC angehoben wurde.
Die Polymerisation wurde 1 h unter dem geminderten Druck von 1 mmHg fortgesetzt, und sodann wurde dem Reaktionsgemisch unter dem geminderten Druck ein Antioxidans, bestehend aus 0,1 Gew.-Tln. SYANOX 1990 (Marke der Fa. American Syanamid Co.) und 0,3 Gew.-Tln: MARK A0-412S (Marke der Fa. Adeca Argus Chemical Co.), zugesetzt. Die Polymerisation wurde weitere 20 min fortgesetzt. Es wurde eine Polyesterharz-Zusammensetzung mit einer Grenzviskosität von 0,640 bis 0,660 und einer Erweichungstemperatur von 261,5 bis 263ºC erhalten.
Die Polyesterharz-Zusammensetzung wurde granuliert. Die Polyesterharz-Zusammensetzung hatte einen Volumenwiderstand von 1 · 10¹&sup4; Ωcm, wie in Tabelle 3 gezeigt.

(3) Herstellung von elektrisch leittähigen Zweikomoonenten- Filamenten

Eine Polymermaterialmischung für ein elektrisch leitfähiges Filamentsegment (B) wurde hergestellt, indem 250 Gew.-Tle. der elektrisch leitfähigen mehrlagigen Partikel mit 100 Gew.-Tln. eines Polyethylenharzes in einem Kneter vollständig durchgeknetet und durchgemischt wurden.
Eine Polymermaterialmischung für ein elektrisch nicht-leitfähiges Filamentsegment (A) wurde durch Einmischen von 2,5 Gew.-% Titandioxid in die Polyesterharzzusammensetzung hergestellt.
Es wurden Zweikomponenten-Filamente vom Kern-Mantel-Typ aus dem die Kerne der Zweikomponenten-Filamente bildenden, die elektrisch leitfähigen mehrlagigen Partikel enthaltenden Polyethylen-Harzgemisch und dem die Hüllen der Zweikomponenten-Filamente bildenden titandioxidhaltigen Polyesterharzgemisch hergestellt, unter Verwendung einer Spinnvorrichtung zum Erspinnen von Zweikomponenten-Filamenten in Kern.-Mantel-Konfiguration. Die Zweikomponenten-Filamente wurden bei einer Temperatur von 100ºC mit einem Streckverhältnis von 4 gereckt und sodann bei einer Temperatur von 160ºC thermofixiert.
Das so erhaltene Zweikomponenten-FilanLent hatte ein Kern/Mantel-Querschnittsflächenverhältnis von 1 : 6 und eine Garnnummer von 66,7 dtex/3 Filamente:
Die Eigenschaften der Zweikomponenten-Filamente sind in Tabelle 2 dargestellt.

Beispiele 2 bis 6

In jedem der Beispiele 2 bis 6 wurden Zweikomponenten-Filamente vom Kern-Mantel-Typ hergestellt, wobei bis auf die folgenden Ausnahmen wie in Beispiel 1 verfahren wurde.
Die elektrisch leitfähigen mehrlagigen Partikel entsprachen bezüglich mittlerer Teilchengröße, Verhältnis r der Teilchengrößenverteilung, Volumenwiderstand, L-Wert und b-Wert den in Tabelle 2 ausgewiesenen Werten.
Die Eigenschaften der resultierenden Zweikomponenten-Filamente sind in Tabelle 2 gezeigt.

Vergleichsbeispiel 1

Im Vergleichsbeispiel 1 wurden Zweikomponenten-Filamente vom Kern-Mantel-Typ nachdem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt, ausgenommen, daß die elektrisch leitfähigen mehrlagigen Partikel bezüglich mittlerer Teilchengröße, Teilchengrößenverteilungsverhältnis r, Volumenwiderstand, L-Wert und b-Wert den Angaben gemäß Tabelle 2 entsprachen.
Die Eigenschaften der Zweikomponenten-Filamente sind in Tabelle 2 dargestellt.

Beispiel 7

Bis auf die folgenden Ausnahmen wurde wie in Beispiel 1 verfahren.
Die elektrisch leitfähigen mehrlagigen Partikel umfaßten Kerne aus Aluminiumoxid mit einem Reinheitsgrad von 99,9% anstelle der Titandioxid-Kerne, und entsprachen hinsichtlich mittlerer Teilchengröße, Teilchengrößenverteilungsverhältnis r, Volumenwiderstand, L-Wert und b-Wert den Angaben von Tabelle 2.
Die Eigenschaften der resultierenden Zweikomponenten-Filamente zeigt Tabelle 2.

Vergleichsbeispiel 2

Es wurde wie in Beispiel 1 verfahren, ausgenommen, daß die elektrisch leitfähigen mehrlagigen Partikel aus Titandioxid- Kernen und auf den Kernen aufgebrachten Überzugsschichten aus antimonoxiddotierten Zinnoxiden aufgebaut waren und hinsichtlich mittlerer Teilchengröße, Teilchengrößenverteilungsverhältnis r, Volumenwiderstand, L-Wert und b-Wert den Angaben von Tabelle 2 entsprachen.
Die Eigenschaften der resultierenden Zweikomponenten-Filamente sind in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2

Beispiele 8 bis 17

In jedem der Beispiele 8 bis 17 wurden Zweikomponenten-Filamente vom Kern-Mantel-Typ hergestellt, wobei bis auf die folgenden Ausnahmen wie in Beispiel 1 verfahren wurde.
Die elektrisch leitfähigen mehrlagigen. Partikel enthielten die Kernpartikel vom Typ wie in Tabelle 3 aufgezeigt, wobei Deckschichtanteil, mittlere Teilchengröße, Teilchengrößenverteilungsverhältnis r, Volumenwiderstand, L-Wert und b-Wert den jeweiligen Angaben von Tabelle 3 entsprachen.
Bei der Herstellung der Polyesterharz-Zusammensetzung wurden 2 h nach Beginn der Druckminderung in dem Polymerisationsschritt ein Polyoxyethylenpolyether der Formel
worin j für eine ganze Zahl von 18 bis 28 steht, wobei der Mittelwert von j 21 ist, worin m' im Mittel für ca. 115 und n' im Mittel für 3 steht, mit einem mittleren Molekulargewicht von 7 106 in der in Tabelle 3 ausgewiesenen Menge und außerdem eine Lösung von 5 Gew.-% Natriumdodecylbenzolsulfonat in Ethylenglycol in der in Tabelle 3 angegebenen. Menge zu dem Polymerisationsgemisch hinzugefügt.
Die so erhaltene Polyesterharz-Zusammensetzung hatte einen Volumenwiderstand wie in Tabelle 3 gezeigt.
Die Eigenschaften der resultierenden Zweikomponenten-Filamente zeigt Tabelle 3.
Tabelle 3 zeigt auch die Testergebnisse von Beispiel 1. Tabelle 3

Beispiele 18 und 19

In jedem der Beispiele 18 und 19 wurde wie in Beispiel 8 verfahren, ausgenommen, daß das Polyoxyethylenpolyether durch 4 Gew.-Tle. eines Polyethylenglycols mit einem mittleren Molekulargewicht von 20000 und das Natriumdodecylbenzolsulfonat durch 2 Gew.-% Natriumdodecylsulfonat ersetzt wurden. Die so erhaltene Polyethylenterephthalat-Harzzusammensetzung hatte einen Volumenwiderstand von 1 · 10¹&sup0; Ωcm. Der Gehalt der elektrisch leitfähigen mehrlagigen Partikel in der Polyethylen- Harzmischung für das Filamentsegment (B) ist in Tabelle 4 angegeben.
Die Testergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt. Tabelle 4

Beispiel 20

(1) Herstellung von elektrisch leitfähigen mehrlagigen Partikeln

Es wurden elektrisch leitfähige mehrlagige Partikel hergestellt, indem die Oberflächen von Aluminiumoxid-Kernpartikeln mit einer mittleren Teilchengröße von 0,35 um mit Zinnoxid belegt wurden, um Grundbeschichtungsschichten auszubilden, deren Anteil. 10 Gew.-Tle. pro 100 Gew.-Tle. der Aluminiumoxid- Kernpartikel ausmachte, und sodann die Oberflächen der Grundbeschichtungsschichten mit mit zinnoxiddotierten Indiumoxiden belegt wurden; um Deckschichten auszubilden, deren Anteil 20 Gew.-Tle. pro 100 Gew.-Tle. der Aluminiumoxid-Kernpartikel ausmachte.und die einen Zinnoxid-Gehalt von 8 Gew.-Tln. aufwiesen. Die so erhaltenen mehrlagigen Partikel hatten eine mittlere Teilchengröße von 0,39 um und zeigten einen spezifischen Widerstand von 6,0 Qcm.
Die mehrlagigen Partikel wurden in einer Menge von 100 Gew.-Tln. und in Pulverform vorliegend innerhalb von 10 min bei Raumtemperatur mit 2 Gew.-Tln. Vinyltrimethoxysilan unter Bewegen der Mischung vermischt. Das Gemisch wurde weitere 60 min bewegt: Im Anschluß daran wurde das Gemisch bei einer Temperatur von 80ºC 120 min lang getrocknet, um oberflächenbehandelte mehrlagige Partikel zu erhalten.

(2) Herstellung von elektrisch leitfähigen Zweikomponenten- Filamenten

Eine Harzmischung aus 100 Gew.-Tln. Pc·lyethylen (Marke: Sumikasen G-807 der Fa. Sumitomo Kagaku) und 250 Gew.-Tln. der oberflächenbehandelten elektrisch leitfähigen mehrlagigen Partikel wurde bei einer Temperatur von 180ºC geschmolzen.
Ferner wurde eine Polyester-Harzmischung aus Polyethylenterephthalat und 2,5 Gew.-% Titandioxid bei einer Temperatur von 300ºG geschmolzen.
Es wurden Zweikomponenten-Filamente vom Kern-Mantel-Typ unter Verwendung einer Spinnvorrichtung zum Erspinnen von Zweikomponenten-Filamenten vom konzentrischen Kern-Mantel-Typ aus der die Kerne der Zweikomponenten-Filamente bildenden Schmelzemischung von Polyethylen und elektrisch leitfähigen Partikeln und der die Hüllen der Zweikomponenten-Filamente bildenden Polyesterharz-Mischschmelze hergestellt. Die Schmelzspinndüsen der faserbildenden Vorrichtung wurden bei einer Temperatur von 285ºC gehalten, und die resultierenden Zweikomponenten-Filamente wurde mit einer Geschwindigkeit von 630 m/min abgezogen. Die entstehenden unverstreckten Zweikcmponenten-Filamente hatten ein Querschnittsflächenverhältnis von Kernsegment zu Mantelsegment von 1 : 6. Die unverstreckten Zweikomponenten-Filamente wurden bei einer Temperatur von 130ºC mit einem Verstreckungsverhältnis von 4 gereckt und bei einer Temperatur von 160ºC thermofixiert.
Das resultierende verstreckte Zweikomponenten-Filamentgarn hatte eine Garnnummer von 33,3 dtex/3 Filamente.
Die Testergebnisse zeigt Tabelle 5.

Beispiele 21 bis 25

In jedem der Beispiele 21 bis 25 wurde wie in Beispiel 20 verfahren, ausgenommen, daß die Oberflächenbehandlung der elektrisch leitfähigen mehrlagigen Partikel nicht mit Vinyltrimethoxysilan, sondern mit der in Tabelle 5 gezeigten Silanverbindung vorgenommen wurde.
Die Testergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt. Tabelle 5

Beispiele 26 bis 29

In jedem der Beispiele 26 bis 29 wurde wie in Beispiel 20 verfahren, ausgenommen, daß bei den elektrisch leitfähigen mehrlagigen Partikel die Aluminiumoxid-Kernpartikel durch Titandioxid-Kernpartikel mit einer mittleren Teilchengröße von 0,35 um ersetzt wurden; die resultierenden Partikel hatten eine mittlere Teilchengröße von 0,43 um und zeigten einen spezifi schen Widerstand von 6,2 Qcm. Ferner wurden die erhaltenen mehrlagigen Partikel einer Oberflächenbehandlung mit einer Silanverbindung gemäß Tabelle 6 unterzogen.
Die Testergebnisse zeigt Tabelle 6. Tabelle 6

Claims

1. Elektrisch leitende Zweikomponentenfaser, umfassend:

(A) mindestens ein elektrisch nicht leitfähiges Filamentsegment, welches sich entlang der Längsachse der Zweikomponentenfaser erstreckt und ein faserbildendes, polymeres Material umfaßt; und

(H) mindestens ein elektrisch leitfähiges Filamentsegment, welches sich entlang der Längsachse der Zweikomponentenfaser erstreckt, mit dem elektrisch nicht leitfähigen Filamentsegment (A) zur Bildung einer Zweikomponentenfaser verbunden ist und (a) eine aus einem thermoplastischen, polymeren Material bestehende Matrix und (b) eine Mehrzahl an elektrisch leitfähigen, mehrlagigen, festen Partikeln umfaßt, welche in der Matrix dispergiert enthalten sind und welche jeweils umfassen:

(i) ein Kernpartikel, welches eine Metallverbindung umfaßt,

(ii) eine Grundbeschichtungsschicht, welche auf der äußeren Oberfläche des Kernpartikels gebildet ist und im wesentlichen aus Zinnoxiden besteht, und

(iii) eine Deckschicht, welche auf der Grundbeschichtungsschicht ausgebildet ist und im wesentlichen aus Indiumoxiden und Zinnoxiden, gemischt mit Indiumoxiden, besteht, wobei die elektrisch leitfähigen Partikel (b) eine mittlere Partikelgröße von 0,1 bis 2,0 um aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß durch Oberflächenbehandlung der Deckschicht (iii) mit einer Silanverbindung der Formel (II) eine Schicht gebildet wird:

(R&sup4;)p-Si-((R&sup5;)t=CH=CH&sub2;)q (II)

worin R&sup4; ein aus der aus Halogenatomen, Alkoxylgruppen mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen und Gruppen der Formel -OR&sup6;OR&sup7; bestehenden Gruppe ausgewähltes Mitglied repräsentiert, in welcher R&sup6; eine Alkylengruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen und R&sup7; eine Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen repräsentiert, worin R&sup5; ein Mitglied, ausgewählt aus der Gruppe, die aus divalenten Atomen und Gruppen besteht, repräsentiert, worin und jeweils und unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 1 bis 3 repräsentieren und der Beziehung + = 4 genügen, und worin 0 oder 1 repräsentiert.

2. Elektrisch leitfähige Zweikomponentenfaser nach Anspruch 1, worin die elektrisch leitenden, mehrlagigen Partikel (b) ein Verteilungsverhältnis r der Partikelgröße von 2,0 oder weniger aufweisen, bestimmt mittels Unterwerfen der Partikel (b) einer Zentrifugalabscheidung und Fraktionierung, um eine abgeschiedene Partikelfraktion zu erhalten, welche eine Partikelgröße eines bestimmten Wertes oder größer hat, Bestimmen des kumulativen Gewichtes und der kleinsten Partikelgröße der abgeschiedenen Partikelfraktion und Berechnen gemäß der Gleichung:

r = D&sub3;&sub0;/D&sub7;&sub0;

worin D&sub3;&sub0; die kleinste Partikelgröße einer abgeschiedenen Partikelfraktion repräsentiert, deren kumulatives Gewicht 30% des Gesamtgewichts der Partikel (b) entspricht und worin die kleinste Partikelgröße einer abgeschiedenen Partikelfraktion repräsentiert, welche ein kumulatives Gewicht aufweist, welches 70 · des Gesamtgewichts der Partikel (b) entspricht.

3. Elektrisch leitfähige Zweikomponentenfaser nach Anspruch 1, worin die elektrisch leitfähigen, mehrlagigen Partikel (b) in einer Menge von 50 bis 80 Gew.-% vorhanden sind, basierend auf dem Gesamtgewicht der elektrisch leitfähigen Filamentsegmente (B).

4. Elektrisch leitfähige Zweikomponentenfaser nach Anspruch 1, worin das elektrisch leitfähige Filamentsegment (B) eine Querschnittsfläche entsprechend 1 bis 50% der gesamten Querschnittsfläche der Zweikomponentenfaser hat.

5. Elektrisch leitfähige Zweikomponentenfaser nach Anspruch 1, worin die Metallverbindung für den Kernpartikel eines jeden elektrisch leitenden, mehrlagigen Partikels ausgewählt ist aus der aus Titandioxid, Aluminiumoxid, Zinkoxid, Siliciumdioxid, Zinksulfid, Bariumsulfat, Zirkonphosphat, Kaliumtitanat und Siliciumoxid-Aluminiumoxid-Komplexen bestehenden Gruppe.

6. Elektrisch leitfähige Zweikomponentenfaser nach Anspruch 1, worin die Grundbeschichtungsschicht in einer Menge von 0,5 bis 50 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht des Kernpartikels, vorhanden ist.

7. Elektrisch leitfähige Zweikomponentenfaser nach Anspruch 1, worin die Deckschicht in einer Menge von 5 bis 200 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht des Kernpartikels, vorhanden ist.

8. Elektrisch leitfähige Zweikomponentenfaser nach Anspruch 1, worin die Zinnoxide, die in der Deckschicht (iii) enthalten sind, in einer Menge von 0,1 bis 20 Gew.-%, berechnet als Zinn-(IV)-dioxid, basierend auf dem Gewicht des Indiumoxids, vorhanden sind.

9. Elektrisch leitfähige Zweikomponentenfaser nach Anspruch 1, worin das thermoplastische polymere Material für die elektrisch leitenden Filamentsegmente (B) mindestens ein Mitglied, ausgewählt aus der aus Polyolefinen, Polystyrol, Dienpolymeren, Polyamiden, Polyestern und Copolymeren der vorgenannten Polymere bestehenden Gruppe, umfaßt.

10. Elektrisch leitfähige Zweikomponentenfaser nach Anspruch 1, worin das faserbildende Polymermaterial für die elektrisch nicht leitenden Filamentsegmente (A) mindestens ein Mitglied umfaßt, das aus der aus Polyestern, Polyamiden, Polyolefinen und Copolymeren der vorgenannten Polymere bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

11. Elektrisch leitfähige Zweikomponentenfaser nach Anspruch 1, worin die elektrisch nicht leitfähigen Filamentsegmente (A) ein Antistatik-Mittel enthalten, welches in das faserbildende Polymermaterial eingemischt ist.

12. Elektrisch leitfähige Zweikomponentenfaser nach Anspruch 11, worin das das Antistatik-Mittel enthaltende elektrisch nicht leitende Filamentsegment (A) einen Durchgangswiderstand von 10&sup8; bis 10¹² Ωcm aufweist.

13. Elektrisch leitfähige Zweikomponentenfaser nach Anspruch 1, worin das elektrisch leitfähige Filamentsegment (B) in der Form eines Kerns vorliegt und umgeben ist von dem elektrisch nicht leitfähigen Filamentsegment (A) in der Form einer Hülle, um eine Kernhülle-Zweikomponentenfaser zu bilden.

14. Elektrisch leitfähige Zweikomponentenfaser nach Anspruch 13, worin das elektrisch nicht leitende Filamenthüllsegment (A) ein Antistatik-Mittel enthält und einen Durchgangswiderstand von 10&sup8; bis 10¹² Ωcm aufweist.

15. Elektrisch leitfähige Zweikomponentenfaser nach Anspruch 11, worin das Antistatik-Mittel mindestens ein Mitglied umfaßt, ausgewählt aus der aus Polyoxyethylen- Gruppen enthaltenden Polyethern und organischen Sulfonsäuresalzen bestehenden Gruppe.

16. Elektrisch leitfähige Zweikomponentenfaser nach Anspruch 11, worin das Antistatik-Mittel mindestens ein Mitglied umfaßt, ausgewählt aus Polyoxyethylen Nicht- Random-Copolymeren der Formel (I):

Z[(CH&sub2;CH&sub2;O) (R¹O) R²] (I)

worin Z einen mono- bis hexavalenten organischen Rest repräsentiert, der sich von einer organischen Verbindung mit 1 bis 6 aktiven Wasserstoffatomen ableitet und ein Molekulargewicht von 300 oder weniger aufweist, worin R¹ eine Alkylengruppe mit 6 bis 50 Kohlenstoffatomen repräsentiert, worin R² ein Mitglied repräsentiert, ausgewählt aus der aus einem Wasserstoffatom, monovalenten Kohlenwasserstoffgruppen mit 1 bis 40 Kohlenstoffatomen und monovalenten Acyl-Gruppen mit 2 bis 40 Kohlenstoffatomen bestehenden Gruppe, worin eine ganze Zahl von 1 bis 6 repräsentiert, worin eine ganze Zahl repräsentiert, welche einer Beziehung genügt, so daß das Produkt von und 70 oder mehr beträgt und worin eine ganze Zahl von 1 oder mehr repräsentiert.

17. Elektrisch leitfähige Zweikomponentenfaser nach Anspruch 16, worin das Copolymere der Formel (I) ein mittleres Molekulargewicht von 5.000 bis 16.000 aufweist.

18. Elektrisch leitfähige Zweikomponentenfaser nach Anspruch 16, worin das Antistatik-Mittel, welches ein Mitglied ausgewählt aus den Polyoxyethylen Nicht-Random- Copolymeren der Formel (I) umfaßt, in dem elektrisch nicht leitfähigen Filamentsegment (A) in einer Menge von 0,5 bis 10 Gew.-% enthalten ist, bezogen auf das Gesamtgewicht des elektrisch nicht leitfähigen Filamenthüllesegments (A).

19. Elektrisch leitfähige Zweikomponentenfaser nach Anspruch 15, worin die organischen Sulfonsäuresalze für das Antistatik-Mittel ausgewählt sind aus der aus Alkalimetallsalzen und quaternären Phosphoniumsalzen organischer Sulfonsäuren und Mischungen von zwei oder mehreren der vorgenannten organischen Sulfonsäuresalzen.

20. Elektrisch leitfähige Zweikomponentenfaser nach Anspruch 15, worin die organischen Sulfonsäuresalze in einer Menge von 0,1 bis 5,0 Gew.-% des Gesamtgewichts des elektrisch nicht leitfähigen Filamenthüllsegments (A) enthalten sind.

21. Elektrisch leitfähige Zweikomponentenfaser nach Anspruch 1, wobei in der Formel (II) die divalenten Atome und Gruppen, welche durch R&sup5; repräsentiert werden, ausgewählt sind aus der Gruppe, welche besteht aus O-, -CH&sub2;-, -CH&sub2;CH&sub2;- und

22. Elektrisch leitfähige Zweikomponentenfaser nach Anspruch 1, worin die Silanverbindung der Formel (II) ausgewählt ist aus der aus Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethosysilan, Vinyltrichlorosilan, Divinyldimethoxysilan, Divinyldiethoxysilan und Divinyldichlorosilan bestehenden Gruppe.