CH639700A5

CH639700A5 - Antistatic two-component yarn and manufacture thereof

Info

Publication number: CH639700A5
Application number: CH894779A
Authority: CH
Inventors: Christian Reufer; Erwin Lerch
Original assignee: Schweizerische Viscose
Priority date: 1979-10-04
Filing date: 1979-10-04
Publication date: 1983-11-30
Also published as: DE3036931A1; FR2466517B3; DE3036931C2; FR2466517A1

Description

Die Erfindung betrifft einen antistatischen Zweikompo-nenten-Faden und das Verfahren zu seiner Herstellung. Die Erfindung betrifft weiter die Spinndüsenplatte, die für dessen Herstellung benutzt wird und die Verwendung dieses antistatischen Fadens bei der Herstellung z.B. von Teppichen und Kleidern.

Man hat schon seit längerer Zeit bemerkt, dass das Aufbauen statischer Elektrizität auf nicht leitenden Fasern, sehr unangenehm für den Verbraucher ist. Diese störende Wirkung ist besonders spürbar bei Polyamidfasern, wenn sie z.B. in Teppichen oder in Kleidern verwendet sind. Eine schon längst bekannte Lösung besteht darin, Russ im Polymer zu 5 mischen, um die statische Elektrizität, die sich normalerweise auf der Faseroberfläche aufbauen würde, abzuleiten. Es wurden verschiedene Verfahren bekanntgemacht, um Russ in die nichtleitenden Fasern einzubauen.

Die DE-AS 23 37 103 betrifft einen Kern-Mantel-Mono-10 fil, wo ein konzentrisch oder exzentrisch angeordneter leitfähiger Kern gänzlich von einem Mantel aus nichtleitendem Material umschlossen ist. Dieser Faden hat jedoch nur eine mittlere Wirksamkeit zur Ableitung und Dissipation von elektrischer Ladung, die weitgehend auf Feldemission beruht, 15 und ausserdem wirkt der Mantel wie eine Linse, so dass der Graugrad eines solchen Fadens zu hoch ist, obwohl der Mantel mit Ti02 stark pigmentiert ist. Dies bedeutet also, dass dieser Faden schon mit einem geringen Kernanteil ein graues Aussehen hat.

20 Die DE-OS 27 00 436 betrifft auch einen Kern-Mantel-Faden, der dieselben Nachteile wie der Monofil gemäss obenerwähnte DE-AS 23 37 103 besitzt.

Das US Patent 3 969 559 und DE-OS 28 23 577 betreffen eine schmelzgesponnene Faser aus zwei aneinanderliegenden 25 Komponenten mit extrem randständigem Kern, der teilweise freiliegt. In diesem Fall erreicht der Kern die Fadenoberfläche des Fadens. Da aber noch immer ein grosser Kontakt zwischen der leitenden (schwarzen) und der nicht leitenden (weissen) Komponente existiert, entsteht auch hier ein Linsenef-30 fekt, so dass der Graugrad noch zu hoch ausfallt. Anderseits verhindert auch hier die teilweise Umhüllung des leitenden Kerns durch nichtleitendes Polymer eine optimale Ableitung elektrischer Ladungen.

Gegenstand der Erfindung ist ein antistatischer Zweikom-35 ponenten-Faden, der die obenerwähnten Nachteile nicht aufweist, d.h. mit dem der Linseneffekt minimalisiert und die Leitfähigkeit maximalisiert sind.

Die Erfindung betrifft einen antistatischen Zweikomponenten-Faden, bestehend aus einer elektrischen leitenden und 40 einer nicht-leitenden Komponente, in dem die leitende Komponente aus einem Polymer, in dem eine bestimmte Menge eines elektrisch leitenden Materials dispergiert ist, und die nicht-leitende Komponente aus nicht-leitendem Polymer besteht, in dem die leitende und die nicht-leitende Komponen-45 ten einen endlosen Beigabefaden respektive einen endlosen Trägermonofil bilden, die praktisch nur längs der Berührungslinie zusammen verklebt sind. Der Faden der Erfindung kann verstreckt, unverstreckt oder teilweise verstreckt sein.

Mit diesem Komposit-Faden gemäss der Erfindung ist der 50 Kontakt zwischen den beiden Komponenten sehr klein, so dass der optische Linseneffekt und deswegen der Graugrad vermindert sind. Das ist besonders wichtig in der Herstellung von Teppichen und textilen Gebilden: wenn der Graugrad hoch ist, muss jedes Filament dieses textilen Gebildes einen 55 leitfähigen Faden enthalten, sonst sind unerwünschte Muster im Fertigartikel sichtbar. Mit dem Faden gemäss der Erfindung ist man nicht gezwungen in jedem Filament des textilen Gebildes leitfahige Fäden einzusetzen. Der Vorteil besteht darin, dass man so die Kosten des Fertigartikels tief halten so kann. Andererseits ist die Ableitung der statischen Elektrizität und damit der Antistatikeffekt besser, wenn gemäss der Erfindung die leitende Komponente aussen am Trägermonofil angeklebt ist.

Der Faden gemäss der Erfindung besteht aus zwei Teilen: 65 der leitende Beigabefaden und der nicht-leitende Trägermonofil. Im Querschnitt des Komposits macht die Fläche des Beigabefadens zwischen 0,5 und 30% aus. Unter 0,5% ist die Leitfähigkeit nicht mehr zufriedenstellend und mit mehr als

3 639 700

20% wird der Graugrad bereits störend. Dies bedeutet also, die des Beigabefadens schräg sein. Düsenplatten mit je zwei dass der Querschnitt des leitenden Teils eventuell mehr als schrägen Bohrungen sind aber auch verwendbar.

20% ausmachen könnte, aber nicht weniger als 0,5%. Bevor- Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die zugt ist eine Querschnittfläche des leitenden Teiles von 5 bis Zeichnungen Bezug genommen.

20% des Fadens. 5 Fig. 1 und 2 sind schematische Querschnitte durch leitfä-

Das leitende Material, das im nicht leitenden Polymer dis- hige Fäden gemäss dem Stand der Technik.

pergiert ist, ist nicht kritisch. Man kann zum Beispiel Gra- Fig. 3 ist ein schematischer Querschnitt durch einen Fa-

phit, leitfahige Mischoxyde, Sulfide, Russ usw. benutzen; be- den gemäss der Erfindung.

vorzugt ist Russ. Fig. 4 ist ein Querschnitt des Spinndüsenpacks zur Ver-

Die Menge des Russes, der im Beigabefaden dispergiert i0wendung gemäss dem Verfahren der Erfindung ist, liegt zwischen 20 und 50%, vorzugsweise 30 und 40%. Fig. 5 ist eine von obengesehene Ansicht des Düsenpacks Wenn man weniger als 20% Russ verwendet, ist die Leitfähig- der Fig. 4

keit nicht mehr zufriedenstellend und mit mehr als 50% ent- Fig. 6 ist ein Querschnitt der Düsenplatte der Erfindung,

stehen Verarbeitungsprobleme um den Russ ins Polymer ein- Fig. 1 und 2 zeigen leitfähige Fäden gemäss dem Stand der zuarbeiten. Gemäss der Erfindung ist der Beigabefaden auf 15 Technik. Fig. 1 zeigt einen Kern-Mantel-Faden, bei dem der den Trägermonofil geklebt, so dass sie sich praktisch nur auf Kern 1 aus leitendem Material z.B. Russ eingebettet in einem einer Linie berühren. Um dies zu erreichen, müssen die Polymer besteht. Dieser Kern ist umschlossen von einem

Schmelzviskositäten der beiden Polymere hinreichend hoch Mantel 2 aus nicht-leitendem Polymer. Der Kern kann kon-

und zweckmässig aufeinander abgestimmt sein. Naturgemäss zentrisch oder exzentrisch im Mantel angeordnet sein.

darf insbesondere die russhaltige Polymermasse des Beigabe- 20 Fig. 2 zeigt einen Faden, in dem der Kern 3 teilweise frei-

fadens keine allzu tiefe Schmelzviskosität aufweisen, um zu liegt. Dieser Kern ist eingebettet in einem aus nicht-leitendem verhindern, dass der leitfähige Beigabefaden sich beim Spin- Material bestehenden Mantel 4.

nen auf dem Trägermonofil ausbreitet und mit letzterem flä- Wie schon oben erwähnt, weisen diese beiden Fäden eine chenhaft statt bloss längs der Berührungslinie verklebt. Ein grosse Kontaktfläche zwischen 1-2 respektiv zwischen 3-4 hinreichend hoher Russgehalt, wie er für gute Leitfähigkeit 25 auf, so dass der Linseneffekt einen zu hohen Graugrad ererforderlich ist, gewährleistet in der Regel auch hinlänglich zeugt. Andererseits ist die Wirksamkeit solcher Fäden nicht in hohe Schmelzviskosität der Masse. jedem Fall zufriedenstellend.

Normalerweise können Polymere für Beigabefaden und Fig. 3 zeigt im Querschnitt einen Faden gemäss der Erfin-Trägermonofil aus irgendeinem Polymer sein, z.B. Polyester, dung. Dieser Faden besteht aus einem Beigabefaden 5 und Polyamid, Polyäthylen usw. Für Beigabefaden und Träger- 30 einem Trägermonofil 6. Der Beigabefaden 5 besteht aus Poly-monofil können die Polymere auch verschieden sein. Es ist mer, in dem z.B. Russ eingemischt ist. Der Trägermonofil 6 aber trotzdem bevorzugt, dass die beiden Polymere der glei- ist aus nicht-leitendem Material. Diese beiden Fäden sind chen Stoffklasse angehören, um eine bessere Haftung zwi- praktisch nur längs der Berührungslinie 7 zusammengeklebt sehen den beiden Fäden zu ermöglichen. Man verwendet z.B. und bilden den hochleitfähigen Zweikomponenten-Faden geais Polymer für beide Fäden Polyamid. Da die Einarbeitung 35 mäss der Erfindung, der einen sehr tiefen Graugrad aufweist, von Russ in Polyamid 6 besser ist, benutzt man vorzugsweise Polyamid 6 für den Beigabefaden und Polyamid 6 oder 66 für den Trägermonofil. Um diesen Faden herstellen zu können, muss man ein spe-Der antistatische Zweikomponenten-Faden gemäss der zielles Spinndüsenpack benutzen. Fig. 4 und 5 zeigen ein Dü-Erfindung ist besonders geeignet für Teppiche und Kleider. 40 senpack 10, das gemäss dem Verfahren der Erfindung ange-Für diese Anwendungen kommen Titer zwischen 2 und 35 wendet wird. Dieses Düsenpack 10 besteht aus einem Filter-dtex in Frage. teil 8 und einer Düsenplatte 9. Der Filterteil 8 weist Bohrun-Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstel- gen 11 und 12 auf, in denen Polymere des Leiters respektive lung des obenbeschriebenen antistatischen Fadens, in dem des Trägers in Richtung der Pfeile A und B fliessen. Das lei-man die leitenden und die nicht-leitenden Komponenten se- 45 tende Material wird durch Mischen einer leitenden Substanz parat aufschmilzt und spinnt, und in dem man eine Spinndüse z.B. Russ mit Polymer hergestellt. Diese geschmolzene Mi-verwendet, deren Bohrungen für jede Komponente mit einem schung fliesst in Bohrung 11 durch den Filter 13 und die Ver-solchen Abstand und einem solchen Winkel zueinander aus- teilungsbohrungen 14 bis in die Bohrungen 15 der Düsengeführt sind, dass die obengenannten beiden Komponenten platte 9. Nach Austritt aus dieser Düsenöffnung kommt diese zusammemkleben, wenn sie nach Austritt aus der Spinndüse 50 Mischung unmittelbar unter der Düsenplatte in Kontakt mit unmittelbar unter der Düsenplatte mit gleicher Geschwindig- dem Trägermaterial, das aus Bohrungen 16 der Düsenplatte keit zusammentreffen. austritt. Eine Dichtung 17 ist zwischen Filterteil 8 und Düsen-

Man kann gemäss der Erfindung mit einer solchen Ge- platte 9 angebracht.

schwindigkeit spinnen, dass ein Reststreckverhältnis des Fa- Wie in Fig. 5 gezeigt, kann die Düsenplatte so konstruiert dens von 1,1:1 bis 1,5:1 resultiert. Man kann auch den ge- 55 sein, dass mehrere antistatische Fäden gleichzeitig hergestellt sponnenen Faden aufspulen und dann mit einem Streckver- werden können. Im Fall von Fig. 5 weist die Düsenplatte acht hältnis von vorzugsweise weniger als 2,5:1 verstrecken, vor- Löcher für den Träger und acht für den Leiter auf. Diese Zahl zugsweise heissverstrecken. kann aber beliebig geändert sein.

Die Erfindung betrifft endlich die Düsenplatte, die ver- Fig. 6 zeigt die Düsenplatte 9 im Querschnitt mit seinen wendet wird um den antistatischen Zweikomponenten-Faden 60 Bohrungen 15 für den Leiter und 16 für den Träger, die in den herzustellen. Diese Platte weist je zwei Bohrungen für die lei- Kapillaren 18, respektive 19 enden. Durchmesser und Länge tenden und die nicht-leitenden Komponenten auf. Der Ab- dieser Kapillare sind verschieden und abhängig vom Matestand zwischen den beiden Bohrungen liegt zwischen 0,5 und rial, das gesponnen wird.

5 mm und der Winkel zwischen diesen beiden Bohrungen zu- Im Beispiel von Fig. 6 ist der Winkel zwischen Bohrungen einander zwischen 5 und 40°. Selbstverständlich kann eine 6515 und 16 20° und der Abstand zwischen diesen 1 mm.

solche Düsenplatte so konstruiert sein, dass mehrere antistati- Die folgenden Beispiele dienen lediglich der weiteren Ersehe Fäden gleichzeitig produziert werden. läuterung und schränken die beschriebene Erfindung keines-Die Bohrungen des Trägermonofils können vertikal und falls ein.

639700 4

Beispiel 1 Ein Teil des aufgespulten Komposit-Fadens wurde an-

Mit diesem Beispiel wird die Herstellung von erfindungs- schliessend bei einer Bügeleisentemperatur von 150 °C heiss-

gemässen Komposit-Fäden erläutert und deren Eigenschaf- verstreckt, wobei man das Streckverhältnis von 1,2:1 bis zu ten mit jenen von koaxialen Kern/Mantel-Fäden verglichen. 2,575:1 variierte.

Es werden dabei in beiden Fällen Polyamid-66-Polymer 5 Zu Vergleichszwecken wurde auf einer konventionellen mit einem Ti02-Gehalt von 1,9% zur Bildung der nicht-lei- Kern/Mantel-Spinnanlage, wie sie z.B. in US-Patent tenden Komponente (Trägermonofil respektiv Mantel) und 2 936 482 und 2 989 798 beschrieben wird, ein Kern/Mantel-

Polyamid-6-Polymer, in welchem 30 Gew.-% hochleitfähiger Monofil gesponnen, dessen konzentrisch angeordneter, aus

Oelofenruss gleichförmig dispergiert sind, zur Bildung der derselben Russ/Polyamid-6-Mischung bestehende leitfähige leitfähigen Komponente verwendet. Der Russ wurde in einem io Kern ebenfalls 20 Volumen-Prozente des gesamten Faser-

Zweischneckenkneter in das Polyamid 6 eingearbeitet, wobei querschnittes ausmachte und der einen Mantel aus Polyamid die Knetbedingungen so gewählt sind, dass der spezifische 66 mit 1,9% TiOz aufwies. Dieser Monofil wurde ebenfalls

Widerstand der Polymer/Russ-Mischung bei Raumtempera- heissverstreckt. An allen Varianten wurde der elektrische Wi-

tur unterhalb von 200 Ohm ■ cm liegt. derstand pro cm Fadenlänge ermittelt. Um den Einfluss der

Es wurde die in den Figuren 4 bis 6 dargestellte Schmelz- 15 Streckbedingungen trotz den naturgemäss unterschiedlichen spinnvorrichtung für die Herstellung der erfindungsgemässen Komposit-Fadentitern streng vergleichbar darzustellen, Komposit-Fäden mit längs der Berührungslinie verklebten wurde der elektrische Widerstand in Megohm pro 1 cm Fa-Komponenten verwendet. Jedes Polymer wurde über eine ge- denlänge jeweils auf 1 dtex der leitenden Komponente umgetrennte Dosierpumpe zu den entsprechenden Spinndüsen ge- rechnet. Diesen normierten Wert erhält man durch Multipli-führt, wo die Polymerschmelzen in getrennten Strömen aus 20 kation des gemessenen Widerstandes in Megohm/cm mit dem den Spinndüsenöffnungen austreten und kurz danach unmit- Titer in dtex der leitfähigen Komponente im jeweils betrachtelbar unter der Düsenplatte mit gleicher Geschwindigkeit zu- teten Komposit-Faden.

sammenkommen.

Es wurden im vorliegenden Beispiel die folgenden Bedin- In einigen Fällen wurde ausserdem an einer mit 10 Faden-

gungen konstant gehalten: 25 lagen bewickelten Fadenkartelle die Remission bei 440 und

- Blocktemperatur 285 °C 640 nm in Prozent bezogen auf frisch aufgedampftes MgO als

- Anteil der leitenden Komponente 20 Volumen-% bezo- Mass für den Graugrad des Fadens gemessen.

gen auf das gesamte Kompositfilament Die Eigenschaften der Komposit-Fäden ergeben sich aus

- Aufspulgeschwindigkeit 450 m/min der Tabelle 1.

Tabelle 1:

Eigenschaften von Komposit-Fäden mit 20 Volumenprozent leitender Komponente und 80 Volumenprozent nichtleitendem Trägermonofil resp. Mantel-Anteil

Bezeichnung Streckver-

Gesamt-

Titer der elektr. Wider

Remissionsgrad des der Probe hältnis titer leitenden stand in MQ/cm

Fadens in % bei

Komponente pro dtex der leitenden

dtex dtex

Komponente

440 nm

640 nm

- erfindungsgemässe Komposit-Fäden

unverstreckt A 1,0

36,6

7,3

219

14,3

heissverstreckt B 1,2

30,5

6,1

18,5

heissverstreckt C 1,5

24,4

4,87

30

heissverstreckt D 2,0

18,3

3,65

160

16,6

12,1

heissverstreckt E 2,4

15,3

3,0

350

15,8

11,7

heissverstreckt F 2,575

14,2

2,8

3300

- Kern/Mantel-Monofil gemäss dem Stand der Technik heissverstreckt G 2,7 15,0 3,0 600 11,2 8,1

Tabelle 1 zeigt sehr deutlich, dass der Faden gemäss der wurde ferner die Aufspulgeschwindigkeit bei gleichem DurchErfindung (Versuche A bis F) einen besseren Weissgrad und satz durch die Schmelzspinnapparatur variiert. Die Messung eine bessere Leitfähigkeit aufweist als Kern-Mantel-Faden G 60 des elektrischen Widerstands erfolgte am nicht weiter ver-gemäss dem Stand der Technik. streckten Faden, so wie er aufgespult worden war. Der Re missionsgrad dieser Komposit-Filamente lag mit 28% bei Beispiel 2 440 nm beträchtlich über dem Wert von 16% bei 440 nm

Es wurden zur Bildung des Trägermonofils und des leiten- eines vergleichbaren Kern/Mantel-Monofils, der sogar nur 6 den, mit dem Trägermonofil verklebten Beigabefadens jeweils 65 Volumenprozent Kernanteil aufwies und im übrigen dem genau die gleichen Polymere verwendet wie im Beispiel 1, Kern/Mantel-Monofil von Beispiel 1 entsprach. Die übrigen aber der Volumenanteil der leitenden Komponente am erfin- Eigenschaften der erfindungsgemässen Komposit-Filamente dungsgemässen Komposit-Faden wurde zu 10% gewählt. Es ergeben sich aus der Tabelle 2.

5

639 700

Tabelle 2

Aufspul

Gesamt

Titer der

Elektrischer Widerstand in Megohm geschwindigkeit ster leitenden pro cm Fadenlänge und pro dtex der

Komponente leitenden Komponente m/min dtex dtex

300

52

5,2

162

450

36,6

3,7

151

700

23,5

2,35

75

Der Faden, der mit 700 m/min gesponnen wird, kann ohne zusätzliche Verstreckung als antistatischen Faden z.B. in Teppiche oder in Kleider verwendet werden.

C

2 Blatt Zeichnungen

Claims

639 700 PATENTANSPRÜCHE

1. Antistatischer Zweikomponenten-Faden, bestehend aus einer elektrischen leitenden und einer nicht-leitenden Komponente, in dem die leitende Komponente aus einem Polymer, in dem eine bestimmte Menge eines elektrisch leitenden Materials dispergiert ist, und die nicht-leitende Komponente aus nicht-leitendem Polymer besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die leitende und die nicht-leitende Komponente einen endlosen Beigabefaden respektive einen endlosen Trä-germonofil bilden, die praktisch nur längs der Berührungslinie zusammen verklebt sind.

2. Antistatischer Zweikomponenten-Faden gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittfläche der leitenden Komponente zwischen 0,5 und 30% der Querschnittfläche des Zweikomponenten-Fadens ausmacht.

3. Antistatischer Zweikomponenten-Faden gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittfläche der leitenden Komponente zwischen 5 und 20% der Querschnittfläche des Zweikomponenten-Fadens ausmacht.

4. Antistatischer Zweikomponenten-Faden gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitende Material Russ ist.

5. Antistatischer Zweikomponenten-Faden gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Beigabefaden 20 bis 50% Russ, vorzugsweise 30 bis 40% Russ enthält.

6. Antistatischer Zweikomponenten-Faden gemäss Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Polymere Polyamid sind, vorzugsweise Polyamid 6 oder Polyamid 66.

7. Antistatischer Zweikomponenten-Faden gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Titer des Fadens zwischen 2 und 35 dtex liegt.

8. Verfahren zur Herstellung eines antistatischen Zweikomponenten-Fadens gemäss Anspruch 1, in dem man die leitende und die nicht-leitende Komponente separat aufschmilzt und spinnt, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Spinndüse verwendet, deren Bohrungen für jede Komponente mit einem solchen Abstand und einem solchen Winkel zueinander ausgeführt sind, dass die obengenannten beiden Komponenten zusammenkleben, wenn sie nach Austritt aus der Spinndüse unmittelbar unter der Düsenplatte mit gleicher Geschwindigkeit zusammentreffen.

9. Verfahren gemäss Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass man mit einer solchen Geschwindigkeit spinnt, um ein Reststreckverhältnis des Fadens von 1,1:1 bis 1,5:1 zu erreichen.

10. Verfahren gemäss Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der gesponnene Faden mit einem Streckverhältnis von weniger als 2,5:1 verstreckt, vorzugsweise heissverstreckt wird.

11. Düsenplatte zur Ausführung des Verfahrens gemäss Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den beiden Bohrungen für die leitende, respektive die nichtleitende Komponente zwischen 0,5 und 5 mm und der Winkel zwischen diesen beiden Bohrungen zwischen 5 und 40° liegen.

12. Verwendung des antistatischen Zweikomponenten-Fadens gemäss Anspruch 1 für Teppiche und für Kleider.