DE102020120303A1

DE102020120303A1 - Elektrisch leitfähiges Monofilament

Info

Publication number: DE102020120303A1
Application number: DE102020120303.9A
Authority: DE
Inventors: Franz Pursche; Jonas Hunkemöller; Merle Orth; Jeanette Ortega; Thomas Gries
Original assignee: Rheinisch Westlische Technische Hochschuke RWTH
Current assignee: Rheinisch Westlische Technische Hochschuke RWTH
Priority date: 2020-07-31
Filing date: 2020-07-31
Publication date: 2022-02-03

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines elektrisch leitfähigen Monofilaments (10) mit wenigstens einer ersten Komponente (12) und einer damit verbundenen zweiten Komponente (14). Es erfolgt ein Erzeugen (48) eines Rohfilaments (28) mit den zwei Komponenten (12, 14), wobei die erste Komponente (12) wenigstens einen schmelzbaren Kunststoff aufweist und wobei die zweite Komponente (14) wenigstens einen schmelzbaren Kunststoff und einen elektrisch leitfähigen Zusatzstoff aufweist und wobei die erste Komponente (12) die zweite Komponente (14) wenigstens teilweise einhüllt. Zudem wird das Rohfilament (28) verstreckt. Außerdem erfolgt ein inline Tempern (52), wobei die zweite Komponente mindestens auf eine Temperatur erwärmt wird, welche gleich einer Glasübergangstemperatur des Kunststoffs der zweiten Komponente (14) ist, insbesondere zum Beibehalten oder Wiederherstellen des Perkolationsnetzwerks (54) in der zweiten Komponente (14). Zudem betrifft die Erfindung ein elektrisch leitfähiges Monofilament und eine Fertigungsanlage (20).

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines elektrisch leitfähigen Monofilaments. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Monofilament und eine Fertigungsanlage.
Stand der Technik
Im Zuge der fortschreitenden Digitalisierung ist es gewünscht, in Textilien Leiterbahnen, Elektroden und Sensoren zu integrieren. Damit können zusätzliche Funktionalitäten bereitgestellt werden. Zum Beispiel ist dies für sogenanntes „Smart Clothing“ gewünscht. Auch bei Bezügen von Möbeln oder Polstern, wie beispielsweise Bettbezügen, ist der Einsatz elektrisch leitfähiger Fasern gewünscht. Dadurch können beispielsweise Sensoren bereitgestellt werden, welche medizinische Daten erfassen können und eine Alten- und Krankenpflege unterstützen.
Elektrisch leitfähige Fasern aus Kunststoff mit anforderungsgerechten Eigenschaften sind jedoch kaum kostengerecht in industriellem Maßstab herstellbar. Leitfähige Polymere sind sehr teuer und aufwendig zu verarbeiten. Die Faserherstellung aus leitfähigem Polymer für laboratorische Anwendungen ist möglich, jedoch nicht ohne Weiteres für eine Produktion im industriellen Maßstab skalierbar. Alternativ werden herkömmliche Kunststoffe genutzt, welche jedoch üblicherweise elektrische Isolatoren sind. Diese Kunststoffe werden dann in einer Variante zum Erreichen einer elektrischen Leitfähigkeit beschichtet, beispielsweise mit Silber. Dies ist jedoch ebenfalls sehr teuer. Außerdem sind solche Fasern nur wenige Male waschbar, bevor es zu einer erheblichen Reduktion der Leitfähigkeit kommt. Zudem kann es durch Auswaschen der Beschichtung zu einer Umweltbelastung kommen. Eine weitere Variante ist, Zusatzstoffe zu dem Kunststoff hinzuzufügen, um eine elektrische Leitfähigkeit zu erreichen. Prozessbedingt kann die Leitfähigkeit jedoch zu gering sein. Solche Fasern sind dann nicht als elektrisch leitfähig zu betrachten, sondern nur als elektrisch ableitend.
Damit sind diese Fasern dann nicht für das Anwendungsgebiet „Smart Clothing“ geeignet, sondern beispielsweise nur zur Verhinderung einer statischen Aufladung eines Textils. Ein Erreichen von höherer elektrischer Leitfähigkeit bei der Nutzung von Zusatzstoffen kann die Festigkeit der Faser wesentlich schwächen, in einem instabilen Herstellungsprozess resultieren und insgesamt aufwendig und teuer sein. Außerdem kann es zur Störung von einer Datenübertragung kommen, wenn gleichzeitig eine statische Aufladung abgeleitet wird.
In der WO 2005/100651 ist ein Verfahren zum Herstellen einer Bikomponentenfaser aus Polyester beschrieben. Eine der Komponenten soll dabei elektrisch ableitend sein. Eine Schmelztemperaturdifferenz zwischen den beiden Komponenten soll weniger als 10 °C betragen, um eine erhöhte elektrische Leitfähigkeit für die Faser zu erzielen. Jeweilige hinter der Spritzdüse angeordnete Galetten sollen bei der Herstellung der Faser beheizt werden, damit diese Galetten mindestens eine Temperatur in der Höhe der Glasübergangstemperatur einer der beiden Komponenten erreichen. Nicht beschrieben ist, ob und auf welche Temperatur die Komponenten der Faser aufgeheizt werden sollen. Zudem ist die mit dem in der WO 2005/100651 beschriebenen Verfahren hergestellte Faser nur geeignet, um statische Aufladungen abzuleiten. Die Leitfähigkeit ist dagegen nicht ausreichend, um Daten zu übertragen. Bei der Übertragung von elektrischem Strom über eine solche Faser entstehen aufgrund deren elektrischen Widerstands zu hohe Verluste, womit die Faser auch hierfür ungeeignet ist.
In der US 5,916,506 A ist eine antistatische Bikomponentenfaser mit Mantel-Kernbauweise beschrieben, welche zwei Komponenten mit unterschiedlichen Polymeren aufweist. Eine der beiden Komponenten bildet den Mantel und weist ein leitfähiges Material auf, wobei das Polymer dieser Komponente einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Polymer der anderen Komponente aufweist. Die andere der beiden Komponenten bildet den Kern. Nach einem Extrudieren einer Faser wird diese Faser gedehnt, um deren Reißfestigkeit zu erhöhen, und anschließend bei einer Temperatur zwischen den zwei Schmelzpunkten der beiden Polymere wärmebehandelt, um die Leitfähigkeit der Komponente mit dem leitfähigen Material zu erhöhen. In der US 5,916,506 ist nicht geschildert, wie eine elektrisch leitfähige Bikomponentenfaser für die oben Anwendungsgebiete erzeugt werden kann.
Darstellung der Erfindung
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines elektrisch leitfähigen Monofilaments. Ein Monofilament kann als eine Textilfaser mit praktisch unbegrenzter Länge hergestellt werden, welche auch als Endlosfaser bezeichnet wird. Das Herstellverfahren kann ein kontinuierlicher Fertigungsprozess sein. Das Monofilament kann auf eine für jeweilige Anwendungen geeignete Länge zugeschnitten sein bzw. werden. Beispielsweise kann es sich bei dem Monofilament um eine Chemiefaser handeln. Als Monofilament kann ein Garn aus einem einzigen Filament, also einfädig, bezeichnet werden. Im Gegensatz dazu wird ein Multifilament aus einem Bündel von mehreren Einzelfilamenten gebildet. Das Monofilament kann sich von den Einzelfilamenten von Multifilamenten beispielsweise durch eine Dicke der Fasern unterscheiden, welche bei Monofilamenten wesentlich größer ist. Übliche Dicken von Monofilamenten haben einen Durchmesser von 100 µm bis 3 mm. Es gibt jedoch auch sehr feine Monofilamente mit Durchmessern von unter 30 µm.
Das Monofilament kann wenigstens eine erste und eine zweite Komponente aufweisen. Die beiden Komponenten können miteinander verbunden sein, insbesondere fest miteinander verbunden. Die beiden Komponenten können als flüssige Phase versponnen werden und/oder einen gemeinsamen Körper bilden. Beispielsweise können die beiden Komponenten miteinander verschmolzen sein. Die beiden Komponenten können auch miteinander verklebt sein. Insbesondere kann das Monofilament als Bikomponentenmonofilament ausgebildet sein. Das Monofilament kann aber auch weitere und damit mehr als zwei Komponenten aufweisen. Die Komponenten können sich in axialer Richtung aneinander erstrecken und/oder in radialer Richtung des Monofilaments kontaktiert sein. Beispielsweise kann eine der beiden Komponenten einen Mantel ausbilden und die andere der beiden Komponenten einen Kern. Ein anderer Aufbau, insbesondere ein Seite-an-Seite-Aufbau, Matrix/Fibrillen-Aufbau, oder Tortenstücke-Aufbau, kann ebenfalls erzeugt werden bzw. vorgesehen sein. Das Monofilament kann monolithisch und/oder biegeschlaff ausgebildet sein.
Das Verfahren kann einen Schritt eines Erzeugens eines Rohfilaments mit den zwei Komponenten aufweisen. Beispielsweise kann das Rohfilament in einem Schmelzspinnprozess erzeugt werden. Das Rohfilament kann ein Zwischenprodukt in dem Herstellverfahren sein. Das Rohfilament kann beispielsweise bereits eine Filamentform aufweisen. Das Rohfilament kann aber noch nicht alle gewünschten Eigenschaften des herzustellenden finalen Monofilaments aufweisen, insbesondere dessen gewünschte Festigkeit und/oder elektrische Leitfähigkeit. Ebenso kann das Rohfilament einen Durchmesser aufweisen, welcher sich von dem gewünschten Durchmesser des finalen Monofilaments unterscheidet und insbesondere größer ist. Auch eine Oberflächenbeschaffenheit an seinem Außenumfang kann sich bei dem Rohfilament von dem finalen Monofilament unterscheiden. Das Rohfilament kann das Objekt von weiteren Verfahrensschritten sein, um die gewünschten Eigenschaften des Monofilaments zu erreichen und damit das Monofilament herzustellen.
Die erste Komponente kann wenigstens einen schmelzbaren Kunststoff aufweisen. Beispiele für schmelzbare Kunststoffe sind viele Thermoplaste, wie Polyethylen und Polyamid. Ein schmelzbarer Kunststoff kann eine Schmelztemperatur haben, welche kleiner als dessen Zersetzungstemperatur ist. Die zweite Komponente kann wenigstens einen schmelzbaren Kunststoff und einen elektrisch leitfähigen Zusatzstoff aufweisen. Der Zusatzstoff kann ein elektrisch leitfähiges Perkolationsnetzwerk in der zweiten Komponente ausbilden. Der Kunststoff in der zweiten Komponente kann durch den Zusatzstoff dotiert sein. Das Perkolationsnetzwerk kann ein zusammenhängendes Gebiet mit zufallsbedingten Strukturen sein. Damit kann die zweite Komponente insgesamt elektrisch leitfähig sein. Im Gegensatz zu Beschichtungen wird der Zusatzstoff in einer Komponente kaum oder gar nicht auch bei einer hohen Anzahl von Waschzyklen ausgewaschen. Beispiele für geeignete Zusatzstoffe sind Carbon Black, auch als Industrieruß bezeichnet, und Kohlenstoffnanoröhrchen, auch als Carbon Nanotubes bezeichnet. Auch Graphitoxide können genutzt werden. Der Zusatzstoff hat beispielsweise eine Zersetzungstemperatur, welche wenigstens höher als die Schmelztemperatur des Kunststoffs der zweiten Komponente ist. Die erste Komponente kann beispielsweise frei von elektrisch leitfähigen Zusatzstoffen sein oder gänzlich frei von Zusatzstoffen. Die erste Komponente kann frei von einem elektrisch leitfähigen Perkolationsnetzwerk sein und/oder elektrisch isolierend sein. Der Kunststoff wenigstens der ersten Komponente oder beider Komponenten kann elektrisch isolierend sein.
Bei dem Verfahren kann es vorgesehen sein, dass das Rohfilament so erzeugt wird, dass die erste Komponente die zweite Komponente wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, entlang deren Umfangs einhüllt. Dazu kann beispielsweise ein entsprechendes Extrusionsverfahren genutzt werden. Beispielsweise kann die erste Komponente die zweite Komponente ummanteln. Die erste Komponente kann einen Mantel bilden und die zweite Komponente einen oder mehrere Kerne. Der Mantel kann den Kern elektrisch isolieren. So kann eine geschützte Leitung bereitgestellt werden. Diese Bauweise ist besonders geeignet zur Strom- und/oder Datenübertragung, beispielsweise mit einem Signal. Dieser Bauweise liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass die signalübertragende elektrisch leitfähige zweite Komponente zur Signalübertragungsverbesserung so geschützt werden kann. Ein vollständiges Einhüllen erlaubt eine flexible Nutzung des Monofilaments und einen hochgradigen Schutz des Kerns bei gleichzeitig besonders guter Signalübertragung. Ein nur teilweises Einhüllen erlaubt eine anwendungsorientierte optimierte Bauweise. Beispielsweise kann nur eine Seite des Monofilaments, welche in einem Textil außenseitig angeordnet ist, durch die erste Komponente gebildet sein und somit den Kern bzw. die zweite Komponente vor Umwelteinflüssen und daraus resultierenden Signalstörungen schützen. So kann das Monofilament besonders leicht und dünn sein. Außerdem wird die zweite insbesondere als Kern ausgebildete Komponente durch die Einhüllung mit der ersten insbesondere als Mantel ausgebildete Komponente und damit eine Datenübertragung vor statischen Aufladungen isoliert bzw. geschützt. Die erste Komponente ist zu diesem Zweck beispielsweise aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff gebildet.
Aufgrund des üblicherweise großen Durchmessers des Monofilaments und/oder einer im Folgenden noch beschriebenen Ultraschalldispergation können hohe Anteile von Zusatzstoffen genutzt werden. Damit kann einfach und zuverlässig eine für eine Übertragung von Signalen und elektrischem Strom hohe Leitfähigkeit erreicht werden. Insbesondere kann ein Verstopfen von Spinndüsen für die zweite Komponente durch hohe Anteile von Zusatzstoffen vermieden werden, da die jeweiligen Spinndüsen einen entsprechend hohen Durchmesser aufweisen können und/oder nur sehr kleine Agglomerate von Zusatzstoff durch die Spinndüse treten. Eine Höhe des Anteils von Zusatzstoff in der zweiten Komponente wird auch nicht oder nur geringfügig durch eine dadurch bedingte mögliche Reduzierung einer Festigkeit der zweiten Komponente begrenzt.
Zudem kann die erste Komponente den tragenden Anteil des Monofilaments bilden, wodurch auch das fertig hergestellte Monofilament nicht unzulässig durch hohe Anteile von Zusatzstoffen geschwächt ist. Beispielsweise kann die erste Komponente alleine bereits mehr als 60 %, mehr als 75 % oder sogar mehr als 95 % der Festigkeit des Monofilaments mit beiden Komponenten erreichen. Die zweite Komponente kann dagegen die elektrische Leitfähigkeit des Monofilaments bereitstellen. Beispielsweise kann die zweite Komponente alleine bereits mehr als 80 %, 95 % oder sogar mehr als 99 % der elektrischen Leitfähigkeit des Monofilaments mit beiden Komponenten erreichen.
Weiterhin kann das Verfahren einen Schritt eines Verstreckens des Rohfilaments aufweisen. Dadurch können gewünschte mechanische Eigenschaften des Monofilaments eingestellt und insbesondere eine für Chemiefasern typische hohe mechanische Festigkeit erreicht werden. Durch das Verstrecken können jeweilige Moleküle in den beiden Komponenten ausgerichtet werden, beispielsweise entlang einer Längsachse des Monofilaments. Beispielsweise können jeweilige Polymere entsprechende Makromoleküle aufweisen, welche dann ausgerichtet werden. Durch das Verstrecken kann eine Festigkeit des Monofilaments vergrößert werden. Auch ein Enddurchmesser des Monofilaments kann durch das Verstrecken eingestellt werden. Das Verstrecken kann beispielsweise mittels jeweiliger Galetten bewirkt werden, wie Duo-Galetten oder Mono-Galetten. Eine in Fertigungsrichtung hintere Rolle kann für das Verstrecken eine größere Umfangsgeschwindigkeit aufweisen als jeweilige in Fertigungsrichtung davor angeordnete Rollen und/oder eine Erzeugungsgeschwindigkeit des Rohfilaments. Für das Verstrecken kann das Filament erwärmt werden, damit es weicher ist und/oder leichter zu strecken. Beispielsweise kann zwischen jeweiligen Galetten ein Ofen zur Erwärmung des Filaments genutzt werden.
Durch das Verstrecken kann die elektrische Leitfähigkeit der zweiten Komponente jedoch wesentlich herabgesetzt werden. Es hat sich gezeigt, dass das Verstrecken das Perkolationsnetzwerk in der zweiten Komponente zerstören kann. Um diesem Effekt entgegenzuwirken, kann in einem weiteren Schritt ein Tempern erfolgen. Dabei kann das Filament erwärmt bzw. aufgeheizt werden. Es hat sich dabei gezeigt, dass eine Erwärmung der zweiten Komponente mindestens auf eine Höhe ihrer Glasübergangstemperatur wesentlich für eine Wiederherstellung oder sogar Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit des Rohfilaments ist. Die Glasübergangstemperatur kann eine Temperatur sein, bei welcher der Kunststoff bzw. ein Polymer der zweiten Komponente in einen gummiartigen bis zähflüssigen Zustand übergeht. In diesem Zustand können die Partikel der Zusatzstoffe beginnen, sich neu auszurichten. Dagegen kann eine Erwärmungsgeschwindigkeit, eine Umgebungstemperatur oder eine Temperatur der ersten Komponente kaum oder gar keinen Einfluss auf eine Wiederherstellung einer elektrischen Leitfähigkeit haben. Durch das Tempern kann beispielsweise das Perkolationsnetzwerk in der zweiten Komponente beibehalten, ausgebaut oder wiederhergestellt werden.
Nachteilig an einem Tempern kann der dafür hohe Energieaufwand und Zeitaufwand sein. Zudem kann ein diskontinuierliches Tempern nachträglich in einem Heizschrank eine Fertigungsanlage wesentlich vergrößern und eine maximale Filamentlänge begrenzen. Zudem kann ein nachträgliches Tempern auf einer Spule mit aufgewickeltem Filament dazu führen, dass das Filament verklebt, insbesondere bei zwei aneinander anliegenden Wicklungen. Zudem kann dann das Filament an Festigkeit verlieren, falls es nicht mit ausreichender Spannung aufgewickelt wurde, wobei ein mit starker Spannung aufgewickeltes Filament das Verkleben begünstigen kann. Deshalb kann der Schritt des Temperns inline erfolgen. Inline kann bedeuten, dass das Tempern kontinuierlich erfolgt. Beispielsweise kann das Tempern während eines anderen Prozessschrittes des Herstellens des Monofilaments oder zwischen zwei Prozessschritten erfolgen. Insbesondere kann das Tempern noch vor einer Nachbehandlung und/oder vor einem Bereitstellen des Monofilaments als Endprodukt erfolgen. Dem inline Tempern liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch das notwendige Erwärmen lediglich der zweiten Komponenten auf eine bestimmte Mindesttemperatur die notwendige Erwärmungszeit erheblich reduziert werden kann. Beispielsweise kann je nach gewähltem Kunststoff, gewähltem Zusatzstoff, jeweiliger Anteile in der zweiten Komponente und der gewünschten Leitfähigkeit eine entsprechende Zeitdauer vorgegeben werden, in welcher die zweite Komponente auf die Zieltemperatur oder darüber erwärmt wird. Beispielsweise kann eine Aufheizung der zweiten Komponente auf die gewünschte Mindesttemperatur für eine Dauer von weniger als 30 Sekunden oder sogar weniger als 20 Sekunden bereits ausreichend sein. Dadurch wird das inline Tempern ermöglicht und es kann auf ein nachträgliches diskontinuierliches Tempern verzichtet werden. Zudem kann durch das inline Tempern der Umstand ausgenutzt werden, dass eine Temperatur der zweiten Komponente durch andere Prozessschritte bereits deutlich über einer Umgebungstemperatur liegen kann. Die Restwärme anderer Prozessschritte kann von dem inline Tempern genutzt werden. Beispielsweise kann ein Rohfilament von dem Schmelzspinnprozess noch sehr heiß sein und/oder beim Verstrecken aufgeheizt werden. Ein notwendiger Energieaufwand, um die zweite Komponente auf die gewünschte Temperatur zum Tempern zu erhitzen, kann so bei einem sich direkt daran anschließenden inline Tempern wesentlich niedriger sein. Außerdem kann auf eine für die Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit überflüssige Erhitzung der ersten Komponente beim Tempern verzichtet werden. Auch dadurch kann ein Energieaufwand erheblich sinken.
Das inline Tempern kann beispielsweise mittels eines Ofens erfolgen, durch welchen das Filament während des Temperns geführt wird. Dort kann die zweite Komponente beispielsweise mittels Heißluft erwärmt werden. Gerade bei einer in dem Filament außenliegenden zweiten Komponente kann diese so direkt erwärmt werden. Dabei ist es auch möglich, die zweite Komponente auf eine höhere Temperatur als die erste Komponente zu erwärmen. Das Filament kann dabei mittels jeweiliger Rollen in und/oder vor und/oder nach dem Ofen geführt sein. Der Ofen kann beispielsweise die zweite Komponente zusätzlich oder alternativ mittels Infrarotstrahlung aufheizen. Infrarotstrahlung kann dabei eine Erwärmung der zweiten Komponente gezielt verursachen, beispielsweise wenn die zweite Komponente Infrarotstrahlung stärker absorbiert als die erste Komponente. Das Absorptionsverhalten kann dabei durch Zusatzstoffe beeinflusst werden. Beispielsweise kann die zweite Komponente, selbst bei einem mit dem Kunststoff der ersten Komponente identischen Kunststoff, aufgrund des in der zweiten Komponente enthaltenen Zusatzstoffes stärker aufgeheizt werden. Der elektrisch leitfähige Zusatzstoff in der zweiten Komponente kann dazu ausgebildet sein, die Infrarotstrahlungsabsorption der zweiten Komponente zu vergrößern. Beispielsweise verstärkt Carbon Black bereits die Absorption von Infrarotstrahlung, sodass auf weitere Zusatzstoffe zum Erhöhen der Infrarotstrahlungsabsorption verzichtet werden kann. Durch eine Aufheizung mittels Infrarotstrahlung kann so auch eine innenliegende zweite Komponente einfach stärker aufgeheizt werden als eine außenliegende erste Komponente, insbesondere wenn die erste Komponente wenigstens teilweise infrarotstrahlendurchlässig ist und die zweite Komponente Infrarotstrahlung stark absorbiert. Zusätzlich kann die erste Komponente gekühlt werden, beispielsweise mittels kalter Luft, um eine Erwärmung über eine zulässige und/oder gewünschte Maximaltemperatur zu vermeiden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass das Tempern nach dem Verstrecken und/oder simultan mit dem Verstrecken des Rohfilaments erfolgt. Durch das Tempern nach dem Verstrecken kann bereits eine endgültige mechanische Festigkeit der ersten Komponente im Wesentlichen erreicht sein oder sogar eine höhere Festigkeit erreicht worden sein, wodurch eine Gefährdung der Prozessstabilität durch eine Erhitzung und eine mögliche, dadurch erfolgende Aufweichung der zweiten Komponente vermieden werden kann. Zudem können jeweilige Prozessparameter so einfacher eingestellt und auch variiert werden. Eine entsprechende Fertigungsanlage kann so flexibler unterschiedliche elektrisch leitfähige Monofilamente herstellen. Nach kann bei einem kontinuierlichen Fertigungsprozess als in Fertigungsrichtung hinter dem Verstrecken verstanden werden. Durch das Tempern simultan mit dem Verstrecken kann die Fertigungsanlage besonders kompakt und kostengünstig sein und das Herstellen des Monofilaments besonders effizient erfolgen. Zudem kann das Aufheizen der zweiten Komponente und das gegebenenfalls dadurch ebenfalls erfolgende Aufheizen der ersten Komponente dabei dazu genutzt werden, das Verstrecken zu erleichtern.
In einer Ausführungsform des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass das Tempern vor einem Aufwickeln des Monofilaments erfolgt und/oder vor einer Avivage und/oder in einem kontinuierlichen Prozess. Mit dem Aufwickeln des Monofilaments wird beispielsweise das fertig hergestellte Monofilament bereitgestellt. Das Aufwickeln kann beispielsweise mittels eines Wicklers auf eine Spule erfolgen. Das Tempern davor kann somit einen diskontinuierlichen Fertigungsschritt und/oder eine Nachbearbeitung vermeiden. Die Avivage kann ein chemisches Ätzen des Filaments sein. Dadurch kann eine gewünschte Oberflächenbeschaffenheit bei dem Monofilament eingestellt werden, welche gegebenenfalls durch ein danach erfolgendes Tempern andernfalls unerwünscht beeinflusst werden könnte. Zudem kann die Avivage das Filament vor dem Tempern unnötig abkühlen, wodurch die Prozesseffizienz sinken kann. Sofern die Avivage bei einer Temperatur nahe der gewünschten Temperatur für das Tempern erfolgt, kann das Tempern jedoch auch simultan mit der Avivage erfolgen. Beispielsweise kann eine Avivageflüssigkeit auch auf eine Temperatur aufgeheizt werden, welche eine Erwärmung der zweiten Komponente auf die für das Tempern gewünschte Temperatur für eine notwendige Zeitdauer bewirkt. Das Tempern in einem kontinuierlichen Prozess kann bedeuten, dass die Erwärmung und das Beibehalten der Temperatur der zweiten Komponente für das Tempern nicht diskret oder intermittierend erfolgt, beispielsweise ruhend in einem Schrank, sondern bei einem Durchlaufen des Filaments durch die Fertigungsanlage.
In einer Ausführungsform des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass die zweite Komponente bei dem Tempern mindestens auf eine Temperatur erwärmt wird, welche gleich einer Schmelztemperatur des Kunststoffs der zweiten Komponente ist. Die Schmelztemperatur kann eine Temperatur sein, bei welcher der Kunststoff der zweiten Komponente von einem festen in einen flüssigen Aggregatzustand übergeht. Es hat sich gezeigt, dass ab Erreichen dieser Temperatur die elektrische Leitfähigkeit besonders stark ansteigt und/oder sich besonders schnell erhöht. Entsprechend ist ein besonders effizienter Prozess möglich. Das Erwärmen über die Schmelztemperatur kann für die zweite Komponente einen erheblichen Festigkeitsverlust bedeuten, beispielsweise aufgrund einer Neuordnung jeweiliger Moleküle. Das Aufheizen auf diese Temperatur bietet sich deshalb besonders an, wenn die mechanische Festigkeit des Monofilaments größtenteils durch die erste Komponente bereitgestellt wird. Ein Festigkeitsverlust auch bei der ersten Komponente kann dadurch vermieden werden, dass der Kunststoff der ersten Komponente bei dem Tempern nicht deren Schmelztemperatur erreicht. Dies kann beispielsweise durch eine unterschiedliche starke Aufheizung der beiden Komponenten beim Tempern erreicht werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Schmelztemperatur des Kunststoffs der ersten Komponente höher sein als die Schmelztemperatur des Kunststoffs der zweiten Komponente. Dafür können beispielsweise in den beiden Komponenten unterschiedliche Kunststoffe eingesetzt werden und/oder Kunststoffe mit unterschiedlicher Schmelztemperatur. Das Verfahren kann so ausgebildet sein, dass die Temperatur der ersten Komponente bei dem Tempern unterhalb der Schmelztemperatur des Kunststoffs der ersten Komponente bleibt.
In einer Ausführungsform des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass die erste Komponente bei dem Tempern höchstens auf eine Temperatur erwärmt wird, welche unterhalb einer Schmelztemperatur des Kunststoffs der ersten Komponente liegt. Auch nach dem Tempern kann eine Erwärmung über diese Temperatur bei dem Verfahren vermieden werden. Dadurch kann ein Festigkeitsverlust der ersten Komponente und damit des Monofilaments zuverlässig vermieden werden, insbesondere nach dem Verstrecken. Beispielsweise kann die Temperatur wenigstens 5 K, 10 K oder 20 K unterhalb der Schmelztemperatur des Kunststoffs der ersten Komponente verbleiben. Das Verfahren kann so ausgebildet sein, dass diese Grenztemperatur in dem ganzen Herstellverfahren nach dem Erzeugen des Rohfilaments nicht mehr durch die zweite Komponente überschritten wird.
In einer Ausführungsform des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass der Kunststoff der ersten und zweiten Komponente jeweils so ausgewählt wird, dass diese das gleiche Polymer aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann Kunststoff der ersten und zweiten Komponente jeweils so ausgewählt werden, dass diese die gleiche Glasübergangstemperatur und/oder die gleiche Schmelztemperatur aufweisen. Insbesondere können identische Kunststoffe für die beiden Komponenten gewählt werden. Dadurch können die beiden Kunststoffe gemeinsam aufgeschmolzen und/oder extrudiert werden, wodurch das Verfahren und eine entsprechende Fertigungsanlage besonders kostengünstig sein kann. Der Zusatzstoff wird dann erst nach dem Aufschmelzen zugefügt. Zudem kann ein einziger Kunststoff als Rohstoff genutzt werden, wodurch sich Kostenvorteile ergeben.
In einer Ausführungsform des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass der Kunststoff der ersten und zweiten Komponente jeweils so ausgewählt wird, dass diese jeweils ein anderes Polymer aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann Kunststoff der ersten und zweiten Komponente jeweils so ausgewählt werden, dass diese unterschiedliche Glasübergangstemperaturen und/oder unterschiedliche Schmelztemperatur aufweisen. Insbesondere können unterschiedliche Kunststoffe für die beiden Komponenten gewählt werden. Beispielsweise kann der Kunststoff der ersten Komponente aus einem ersten Polymer bestehen und der Kunststoff der zweiten Komponente aus einem dazu verschiedenen zweiten Polymer. Die unterschiedlichen Eigenschaften der beiden Kunststoffe können die Prozesssteuerung vereinfachen und die Zuverlässigkeit des Herstellverfahrens des Monofilaments verbessern.
In einer Ausführungsform des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass die Schmelztemperatur und/oder die Glasübergangstemperatur des Kunststoffs der zweiten Komponente wenigstens 5 K, 10 K oder 20 K niedriger ist als die Schmelztemperatur und/oder die Glasübergangstemperatur des Kunststoffs der ersten Komponente. Dadurch kann ein Festigkeitsverlust der ersten Komponente durch übermäßiges Erwärmen zuverlässig vermieden werden. Zudem kann die Prozessstabilität erhöht werden, da ein Aufweichen der ersten Komponente während der Fertigung vermieden werden kann. Dabei kann auf eine aufwendige separate und/oder zu der ersten Komponente unterschiedliche Erwärmung der zweiten Komponente verzichtet werden. Es ist so auch keine Temperaturkontrolle der ersten Komponente notwendig.
Das Rohfilament kann in einem Schmelzspinnprozess hergestellt werden, bei welchem der Zusatzstoff in dem dafür geschmolzenen Kunststoff der zweiten Komponente durch Ultraschall dispergiert wird. Das Dispergieren durch Ultraschall wird hier auch als Ultraschalldispergieren bezeichnet. Der Schmelzspinnprozess kann ein Aufschmelzen jeweiliger Kunststoffe der beiden Komponenten aufweisen, beispielsweise in einem Extrusionsverfahren durch separates Aufschmelzen von Kunststoffgranulat. Die beiden Komponenten können bei dem Schmelzspinnprozess coextrudiert werden und/oder gemeinsam ausgesponnen werden. Der Schmelzspinnprozess ist ein besonders effizienter Prozess zur Herstellung von Monofilamenten und auch Bikomponentenfasern. Zudem kann das Rohfilament eine hohe Temperatur nahe der Temperatur für ein Tempern aufweisen, wodurch ein Energieaufwand für ein Tempern geringgehalten werden kann. Das Tempern wird noch im Folgenden ausführlicher beschrieben. Bei dem Schmelzspinnprozess können jeweilige verflüssigte Ausgangsstoffe durch einen Spinnblock gepresst werden. Beispielsweise wird der Zusatzstoff bereits in einem Extruder mit dem Kunststoff der zweiten Komponente vermischt. Das Ultraschalldispergieren kann eine homogenere Verteilung jeweiliger Partikel des Zusatzstoffs in dem Kunststoff der zweiten Komponente bewirken. Jeweilige Agglomerate in einer hochviskosen Polymerschmelze können aufgebrochen werden. Bei dem Ultraschalldispergieren kann die Schmelze zumindest für die zweite Komponente mit Ultraschallwellen angeregt werden. Jeweilige Ultraschallkavitationen können hohe Scherkräfte erzeugen, welche Partikelagglomerate in einzelne dispergierte Partikel aufbricht. Dadurch können besonders hohe Anteile von Zusatzstoffen genutzt werden, beispielsweise mehr als 10 m%, 15 m% oder 20 m%, ohne dass die Prozessstabilität gefährdet wird. Beispielsweise kann ein Zusetzen von Filtern und ein Verstopfen von jeweiligen Spinndüsen in dem Spinnblock vermieden werden. Beispielsweise erfolgt das Ultraschalldispergieren vor Austritt aus der Spinndüse, insbesondere vor einem Filter in dem Spinnblock. Nach dem Austritt aus der Spinndüse kann die Schmelze zu deren Verfestigung gekühlt werden, beispielsweise mittels eines Flüssigkeitsbads oder eines Luftstroms. Dadurch kann der im Wesentlichen feste Körper des Rohfilaments erzeugt werden.
Hier hat sich ein Synergieeffekt des Ultraschalldispergierens mit dem Vorsehen hoher Anteile von Zusatzstoff in der zweiten Komponente gezeigt. Durch die homogene Verteilung des Zusatzstoffes können höhere Temperaturen in der zweiten Komponente bei einem Tempern erreicht werden, ohne dass die zweite Komponente Schaden nimmt, sich unzulässig verformt oder der Herstellprozess an Zuverlässigkeit verliert. So kann die zweite Komponente beispielsweise sogar über deren Schmelztemperatur hinaus erwärmt werden, ohne dass eine Prozessstabilität gefährdet wird, insbesondere bei einem inline Tempern. Dadurch, dass weitestgehend problemlos auch ein sehr hoher Anteil an Zusatzstoff genutzt werden kann, kann mit einfachen Mitteln eine elektrische Leitfähigkeit des Monofilaments erreicht werden, welche ausreichend für die oben beschriebenen Anwendungen ist und weit über die zur Vermeidung von statischen Aufladungen notwendige elektrische Leitfähigkeit hinausgeht, wobei gleichzeitig ein zuverlässiges und kostengünstiges Herstellverfahren ermöglicht wird.
Das Verfahren zur Herstellung des Monofilaments kann zudem einen oder mehrere der folgenden Schritte aufweisen:

- Dosieren jeweiliger Ausgangsmaterialien, insbesondere mittels einer Dosiereinheit und/oder vor Zuführen zu einer Extruderschnecke, insbesondere aufweisend eine Dosierschnecke, wobei die Ausgangsmaterialien jeweils der ersten Komponente und der zweiten Komponenten zugeordnet sein können;
- Zuführen jeweiliger Ausgangsmaterialien zu jeweiligen Extruderschnecken, wobei die jeweilige Extruderschnecke jeweils der ersten und zweiten Komponente zugeordnet sein kann;
- Extrudieren der jeweiligen Ausgangsmaterialien, insbesondere unter Verflüssigung wenigstens jeweiliger Kunststoffe;
- Zuführen der jeweiligen extrudierten Ausgangsmaterialien zu einem oder mehreren Spinndüsenblöcken; insbesondere mittels jeweiliger Spinnpumpen, wobei die Spinnpumpen jeweils der ersten und zweiten Komponente bzw. deren Extruderschnecken zugeordnet sein können;
- Dosieren des Materials der ersten und der zweiten Komponente vor einem Einführen in den Spinndüsenblock, insbesondere mittels der Spinnpumpen;
- Erzeugen des Rohfilaments in dem Spinndüsenblock; und
- Erzeugen des Rohfilaments, insbesondere in einem Blasschacht und/oder mit anschließender Flüssigkeitsbadkühlung.

Ein jeweiliger Spinnprozess bzw. das Verfahren kann vollautomatisch sein. Eine Spinnanlage zur Herstellung des Monofilaments kann zwei voneinander getrennte Extruder aufweisen, um jeweils ein jeder Komponente zugeordnetes Granulat aufzuschmelzen. Das Granulat kann in die Dosiereinheit eingespeist werden. Im Extruder kann das Granulat über Scherkräfte und/oder durch eingebaute Heizungen, insbesondere als Heizzonen ausgebildet, aufgeschmolzen werden. Die jeweilige Schmelze kann über beheizte Rohre in die jeweilige Spinnpumpe eingeleitet werden. Die Spinnpumpe kann die Schmelze in die Spinndüsenblock leiten bzw. drücken. Hier kann die Schmelze beispielsweise von Sand- und/oder Stahlgewebe-Filtern gefiltert und/oder durch Glaskugeln homogenisiert werden. Danach kann die Schmelze an Löchern in einer Düsenplatte austreten. Die Spinnpumpe kann dabei zur exakten Dosierung der jeweiligen Schmelzen dienen, um insbesondere bei zwei Komponenten für ein einheitliches Ergebnis zu sorgen. Das Spinnpaket bzw. der Spinndüsenblock kann zum Aufbau eines Gegendrucks und zum Formen bzw. Bilden des Rohfilaments dienen.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Monofilament, welches beispielsweise elektrisch leitfähig ist. Das Monofilament kann als Bikomponentenmonofilament ausgebildet sein. Das Monofilament kann eine erste Komponente und eine damit verbundene zweite Komponente aufweisen. In der zweiten Komponente kann ein Zusatzstoff in einem Kunststoff der zweiten Komponente ein elektrisch leitfähiges Perkolationsnetzwerk ausbilden. Die elektrische Leitfähigkeit kann beispielsweise durch ein Tempern eingestellt sein, beispielsweise durch Tempern bei einer Temperatur der zweiten Komponente wenigstens bei der Glasübergangstemperatur und/oder Schmelztemperatur dessen Kunststoffs, insbesondere mit einem Tempern nach einem Verstrecken. Das elektrisch leitfähige Perkolationsnetzwerk kann durch den Zusatzstoff aufgrund des Temperns nach dem Verstrecken ausgebildet worden sein. Bei der Anordnung der Molekülketten in der ersten und zweiten Komponente und dem Zusatzstoff sowie dem Perkolationsnetzwerk kann ein entsprechendes Herstellverfahren nachweisbar sein, beispielsweise mittels WAXD, SAXS, Doppelbrechungsuntersuchung, einem Lichtmikroskop und/oder TEM. Das Monofilament kann mittels des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt hergestellt sein. Entsprechende Merkmale und Vorteile des ersten Aspekts bilden auch Merkmale und Vorteile des zweiten Aspekts und umgekehrt.
In einer Ausführungsform des Monofilaments kann es vorgesehen sein, dass eine Leitfähigkeit des Monofilaments wenigstens 10 S/m, 20 S/m, 50 S/m oder 100 S/m beträgt. Mit einer solchen Leitfähigkeit ist das Monofilament zum Übertragen von Daten und Strom geeignet und damit beispielsweise für Anwendungen im Bereich „Smart Clothing“. Die Leitfähigkeit kann um den Faktor 10 oder sogar 100 höher sein als bei beschichteten Filamenten, wobei das Monofilament gleichzeitig robuster ist. Die hohe Leitfähigkeit kann insbesondere durch eine Kombination von Ultraschalldispergieren, was in der zweiten Komponente einen besonders hohen Anteil von Zusatzstoff erlaubt, Verstrecken, was eine hohe mechanische Festigkeit insbesondere der ersten Komponente bewirkt und damit die gewünschte Anwendung in Textilien erlaubt, und Tempern, was trotz Verstrecken eine Maximierung der elektrischen Leitfähigkeit in der zweiten Komponente bewirkt, erreicht werden.
In einer Ausführungsform des Monofilaments kann es vorgesehen sein, dass der Zusatzstoff in der zweiten Komponente wenigstens 10 m% ausmacht, insbesondere 15 m% oder 20 m%. Dadurch wird die hohe elektrische Leitfähigkeit erreicht. Eine mögliche strukturelle Schwächung der zweiten Komponente durch den hohen Anteil von dem Zusatzstoff kann durch die erste Komponente kompensiert werden, um dennoch ein robustes Monofilament bereitzustellen.
Das Monofilament kann dazu ausgebildet sein, mehrere Waschzyklen unbeschadet zu überstehen, insbesondere mehr als 50 Waschzyklen. Alternativ oder zusätzlich kann dies für ein Textil mit dem Monofilament gelten. Unbeschadet kann insbesondere bedeuten, dass das Monofilament nicht bricht und/oder keine wesentliche Reduktion der elektrischen Leitfähigkeit durch das Waschen verursacht wird.
Beispielsweise kann durch einen Druck oder eine Dehnung ein Querschnitt des Monofilaments verändert werden, womit sich der elektrische Widerstand des Monofilaments ändern kann. Dies kann entsprechend zur Erzeugung eines Sensorsignals genutzt werden. Dafür kann beispielsweise ein Mantel aus einem elastisch verformbaren Kunststoff vorgesehen sein, welcher sich bei jeweiligen Kräften des Anwendungsgebiets verformt und auch eine Verformung des Kerns zulässt. Alternativ kann der Mantel aus einem im Wesentlichen harten Kunststoff gebildet sein, welcher sich bei jeweiligen Kräften des Anwendungsgebiets kaum oder gar nicht verformt. Der Mantel kann dazu ausgebildet sein, den Kern vor Verformung, welche dessen elektrischen Widerstand ändern, zu schützen, insbesondere durch jeweilige Druckkräfte. Damit kann eine Signalstörung von elektrischen Signalen im Kern reduziert oder vermieden werden und damit eine Signalübertragung verbessert werden. Sowohl der Mantel als auch der Kern können dabei dennoch flexibel sein, um beispielsweise ein Biegen des Monofilaments weiterhin zuzulassen.
In einer Ausführungsform des Monofilaments kann es vorgesehen sein, dass die erste Komponente die zweite Komponente wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, entlang deren Umfangs einhüllt. Beispielsweise kann die erste Komponente die zweite Komponente ummanteln. Die erste Komponente kann einen Mantel bilden und die zweite Komponente einen oder mehrere Kerne. Der Mantel kann den Kern elektrisch isolieren. So kann eine geschützte Leitung bereitgestellt werden. Diese Bauweise ist besonders geeignet zur Strom- und/oder Datenübertragung, beispielsweise mit einem Signal. Dieser Bauweise liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass die signalübertragende Komponente zur Signalübertragungsverbesserung geschützt sein sollte. Ein vollständiges Einhüllen erlaubt eine flexible Nutzung des Monofilaments und einen hochgradigen Schutz des Kerns mit besonders guter Signalübertragung. Ein nur teilweises Einhüllen erlaubt eine anwendungsorientierte optimierte Bauweise. Beispielsweise kann nur eine Seite des Monofilaments, welche in einem Textil außenseitig angeordnet ist, durch die erste Komponente gebildet sein und somit den Kern bzw. die erste Komponente vor Umwelteinflüssen und daraus resultierenden Signalstörungen schützen. Außerdem wird die zweite insbesondere als Kern ausgebildete Komponente durch die Einhüllung mit der ersten insbesondere als Mantel ausgebildet Komponente und damit eine Datenübertragung vor statischen Aufladungen isoliert bzw. geschützt. Die erste Komponente ist zu diesem Zweck beispielsweise aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff gebildet.
Alternativ es vorgesehen sein, dass die zweite Komponente die erste Komponente wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, entlang deren Umfangs einhüllt. Dabei kann die zweite Komponente besonders einfach auf die Zieltemperatur für das Tempern erwärmt werden, ohne die erste Komponente unzulässig hoch zu erhitzen. Beispielsweise kann die zweite Komponente die erste Komponente ummanteln. Die zweite Komponente kann einen Mantel bilden und die erste Komponente einen oder mehrere Kerne. So kann ein mechanisch tragendes Inneres des Monofilaments geschützt sein. Diese Bauweise ist gut geeignet, um mit dem Monofilament einen Sensor zu bilden. Beispielsweise kann ein elektrisches Signal von der äußeren Komponente detektiert und übertragen werden, um anschließend verarbeitet werden zu können. So kann beispielsweise ein EKG Signal durch das Monofilament erfassbar sein, beispielsweise wenn das Monofilament im Brustbereich am Körper anliegt. Das Monofilament kann zu diesem Zweck in einem Textil verarbeitet sein. Antistatische Fasern sind zwingend so auszubilden, dass die elektrisch ableitende oder leitende Komponente einen Teil einer Umfangsfläche der Faser bilden, um eine statische Aufladung überhaupt ableiten zu können. Hier gab es die Erkenntnis, dass diese Bauweise jedoch dem Ziel einer hohen Übertragungsqualität von Daten mit einem Monofilament entgegensteht, neben der grundsätzlich unzureichenden elektrischen Leitfähigkeit von antistatischen Fasern.
Die erste und die zweite Komponente können beispielsweise den gleichen Kunststoff aufweisen. Dadurch können die beiden Komponenten besonders fest miteinander verbunden sein. Zudem kann so die Herstellung des Monofilaments besonders einfach und kostengünstig sein. Die beiden Komponenten können auch einen unterschiedlichen Kunststoff aufweisen. Dadurch können die Eigenschaften der Kunststoffe besonders gut an die Anforderungen an die beiden Komponenten angepasst werden. Beispielsweise kann für die erste Komponente ein Kunststoff ausgewählt werden, welcher eine besonders hohe mechanische Festigkeit aufweist. Beispielsweise kann für die zweite Komponente ein Kunststoff ausgewählt werden, welcher eine niedrige Glasübergangstemperatur und/oder Schmelztemperatur aufweist, insbesondere niedriger als die Glasübergangstemperatur und/oder Schmelztemperatur der ersten Komponente.
Ein weiterer Aspekt betrifft ein Textil, welches wenigstens das Monofilament gemäß dem zweiten Aspekt aufweist und/oder ein Monofilament, welches mit dem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt hergestellt wurde. Entsprechende Merkmale und Vorteile des weiteren Aspekts bilden auch Merkmale und Vorteile des ersten und zweiten Aspekts und umgekehrt.
Ein dritter Aspekt betrifft eine Fertigungsanlage zum Herstellen eines elektrisch leitfähigen Monofilaments mit wenigstens einer ersten Komponente und einer zweiten Komponente. Die Fertigungsanlage kann zum Herstellen des Monofilaments gemäß dem zweiten Aspekt und/oder zum Durchführen des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt ausgebildet sein. Entsprechende Merkmale und Vorteile des dritten Aspekts bilden auch Merkmale und Vorteile des ersten und zweiten Aspekts und umgekehrt.
Die Fertigungsanlage kann eine Spinnvorrichtung aufweisen, beispielsweise mit einem Spinnblock, zwei Extrudern und jeweiligen Spinndüsen. Die Spinnvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, ein Rohfilament mit den zwei Komponenten zu erzeugen, wobei die erste Komponente wenigstens einen schmelzbaren Kunststoff aufweist und wobei die zweite Komponente wenigstens einen schmelzbaren Kunststoff und einen elektrisch leitfähigen Zusatzstoff aufweist, insbesondere wobei der Zusatzstoff ein elektrisch leitfähiges Perkolationsnetzwerk in der zweiten Komponente ausbildet. Die Spinnvorrichtung kann einen Ultraschalldispergator aufweisen, welcher dazu ausgebildet ist, den Zusatzstoff in dem für das Erzeugen des Rohfilament aufgeschmolzenen Kunststoff der zweiten Komponente durch Ultraschall zu dispergieren, insbesondere vor Austritt aus einer Spinndüse. Zudem kann die Fertigungsanlage eine Verstreckvorrichtung zum Verstrecken des Rohfilaments aufweisen, insbesondere zum Ausrichten jeweiliger Moleküle in den beiden Komponenten und/oder zur Festigkeitsvergrößerung. Die Verstreckvorrichtung kann beispielsweise mehrere Galetten aufweisen, welche mit unterschiedlicher Geschwindigkeit rotieren können. Die Verstreckvorrichtung kann für eine einstellbare Streckung des Rohfilaments ausgebildet sein. Beispielsweise wird das Rohfilament bei dem Verstrecken um das bis zu 10-fache verlängert. Weiterhin kann die Fertigungsanlage eine Tempervorrichtung aufweisen, welche dazu ausgebildet ist, die zweite Komponente mindestens auf eine Temperatur zu erwärmen, welche gleich einer Glasübergangstemperatur oder der Schmelztemperatur des Kunststoffs der zweiten Komponente ist oder auch einer Temperatur dazwischen, insbesondere zum Beibehalten oder Wiederherstellen des Perkolationsnetzwerks in der zweiten Komponente. Die Tempervorrichtung kann beispielsweise einen oder mehrere Öfen aufweisen, welche in Fertigungsrichtung hinter der Verstreckvorrichtung angeordnet sind. Weiterhin kann die Fertigungsanlage eine Wickelvorrichtung zum Aufwickeln des Monofilaments auf einer Spule aufweisen.
Figurenliste

1 zeigt in einer schematischen Schnittansicht in der Längsrichtung ein Monofilament;
2 zeigt in einer weiteren schematischen Schnittansicht im Querschnitt das Monofilament gemäß 1;
3 veranschaulicht schematisch eine Fertigungsanlage, welche zum Herstellen des Monofilaments gemäß 1 ausgebildet ist;
4 veranschaulicht schematisch ein Verfahren zum Herstellen des Monofilaments gemäß 1;
5 veranschaulicht ausschnittsweise schematisch jeweilige Auswirkungen von Verstrecken und Tempern eines Rohfilaments beim Herstellen des Monofilaments gemäß 1; und
6 veranschaulicht ausschnittsweise schematisch jeweilige Auswirkungen eines Ultraschalldispergierens beim Erzeugen des Rohfilaments.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
1 und 2 zeigen in zwei unterschiedlichen schematischen Schnittansichten ein Monofilament 10, welches als Bikomponentenfaser mit Kern-Mantel-Struktur ausgebildet ist. Das Monofilament 10 weist eine erste Komponente 12 auf, welche einen Mantel des Monofilaments 10 bildet. Weiterhin weist das Monofilament 10 eine zweite Komponente 14 auf, welche einen Kern des Monofilaments 10 bildet. Der Mantel hüllt den Kern dabei vollständig entlang seines Umfangs ein und umgibt somit den Kern radial außen, was besonders gut in 2 zu erkennen ist. Der Kern und der Mantel sind im gezeigten Beispiel fest miteinander verbunden, was jedoch nicht zwingend erforderlich ist.
Die erste Komponente 12 besteht im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem schmelzbaren Kunststoff, wie Polyethylen. Die zweite Komponente 14 besteht im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem schmelzbaren Kunststoff, welcher ebenfalls Polyethylen sein kann, aber einen um wenigstens 5 K geringeren Schmelzpunkt aufweist, und aus einem Zusatzstoff, wie Carbon Black oder Carbon Nanotubes. Die erste Komponente 12 ist elektrisch isolierend und die zweite Komponente 14 aufgrund des Zusatzstoffs elektrisch leitfähig. Eine Leitfähigkeit des Monofilaments 10 beträgt ungefähr 100 S/m.
3 zeigt schematisch eine Fertigungsanlage 20, welche zum Herstellen des Monofilaments 10 in einem kontinuierlichen Fertigungsprozess ausgebildet ist. Die Fertigungsanlage 20 weist eine Spinnvorrichtung 22 mit zwei Extrudern 24 auf, welche zum Bereitstellen einer flüssigen Schmelze als Ausgangsmaterial für die erste und die zweite Komponente 12, 14 ausgebildet sind, wobei die Schmelzen getrennt sind. In einem Spinndüsenblock 26 werden die Schmelzen co-extrudiert, um ein Rohfilament 28 zu erzeugen, wobei die Spinnvorrichtung 22 dazu ausgebildet ist, mit der ersten Komponente 12 den Mantel und mit der zweiten Komponente 14 den Kern des Rohfilaments zu bilden. Das Rohfilament 28 hat einen Aufbau wie das Monofilament 10, jedoch eine geringere Festigkeit und einen größeren Durchmesser. In der zweiten Komponente 14 in dem Rohfilament 28 wird durch den Zusatzstoff ein elektrisch leitfähiges Perkolationsnetzwerk ausgebildet. Vor dem Austritt aus der Spinndüse bzw. dem Spinndüsenblock 26 wird der Zusatzstoff in dem dafür geschmolzenen Kunststoff der zweiten Komponente 14 für den Mantel durch Ultraschall, erzeugt von einem Ultraschalldispergator der Spinnvorrichtung 22, dispergiert, wodurch eine homogene Verteilung des Zusatzstoffes erreicht wird und unerwünscht große Partikelagglomerate aufgebrochen werden. Der Ultraschalldispergator kann dazu ausgebildet sein, nur die Schmelze für den Kern zu dispergieren. Dadurch kann der Ultraschalldispergator besonders klein und kostengünstig sein.
Nach dem Erzeugen in dem Spinndüsenblock 26 durchläuft das Rohfilament 28 ein Wasserbad, um dessen Form zu stabilisieren. Das Rohfilament 28 wird dabei durch jeweilige Rollen stabilisiert und transportiert. Anschließend wird das Rohfilament 28 in eine Verstreckvorrichtung 30 eingeführt. Die Versteckvorrichtung 30 weist zwei Galettensysteme 32, 34 auf, zwischen welchen ein Ofen 36 angeordnet ist. Das in Fertigungsrichtung und damit Förderrichtung des Rohfilaments 28 vorgelagerte Galettensystem 32 weist eine geringere Geschwindigkeit als das hintere Galettensystem 34 auf. Dadurch wird das Rohfilament 28 verstreckt. Infolge des Verstreckens nimmt ein Durchmesser des Filaments ab und seine Festigkeit zu. Die Festigkeitsvergrößerung wird dabei durch ein Ausrichten jeweiliger Moleküle in den beiden Komponenten 12, 14 bzw. dem Rohfilament 28 verursacht. Der Ofen 36 erwärmt dabei das Rohfilament 28, um das Verstrecken zu erleichtern.
Anschließend wird das Filament in eine Tempervorrichtung 38 gefördert, welche das Rohfilament 28 inline bei der Fertigung des Monofilaments 10 tempert. Die Tempervorrichtung 38 weist einen Ofen 40 auf sowie ein weiteres Galettensystem 42. Die Galette 42 läuft dabei mit der gleichen oder ähnlichen Geschwindigkeit wie das hinterste Galettensystems 34 der Verstreckvorrichtung 30. Das Galettensystem 42 und damit die Tempervorrichtung 38 verstrecken das Filament deswegen nicht weiter. Vielmehr dient das Galettensystem 42 ausschließlich dazu, das Filament kontinuierlich durch den Ofen 40 zu fördern. In wenigstens einer anderen Ausführungsform kann durch das Galettensystem 42 aber auch geringfügig weiter verstreckt werden, wobei die Verstreckung so gering gewählt wird, dass dennoch die Leitfähigkeit durch das Tempern erhöht werden kann.
Mittels des Ofens 40 wird die zweite Komponente 14 auf mindestens die Glasübergangstemperatur ihres Kunststoffs erhitzt. In der gezeigten Ausführungsform wird die zweite Komponente 14 beispielsweise auf mindestens 10 K unterhalb deren Schmelztemperatur erhitzt, oder sogar auf mindestens 5 K unterhalb deren Schmelztemperatur oder sogar über deren Schmelztemperatur hinaus. Die erste Komponente 12 wird dagegen nicht bis zu deren Schmelztemperatur erhitzt, sondern höchstens bis 5 K unterhalb deren Schmelztemperatur oder sogar höchstens bis 10 K unterhalb deren Schmelztemperatur. Die Erwärmung der zweiten Komponente 14 erfolgt beispielsweise mittels heißer Luft und/oder Infrarotstrahlung. Der Ofen 40 kann in einer Ausführungsform dazu ausgebildet sein, verstärkt oder sogar nur die zweite Komponente 14 direkt zu erwärmen. Die erste Komponente 12 wird dann beispielsweise höchstens durch Wärmeübertragung von der zweiten Komponente 14 aufgeheizt und kann deswegen beispielsweise über dessen gesamten Querschnitt nicht die gleiche Temperatur während des Temperns wie die zweite Komponente erreichen. Dabei kann von außen zusätzlich gekühlt werden, beispielsweise mit kalter Luft insbesondere zum Kühlen der ersten Komponente, um einen noch größeren Temperaturunterschied zwischen den zwei Komponenten zu erreichen. Der Effekt des Temperns auf das Filament wird noch anhand der 5 weiter erläutert. Bereits nach dem Tempern weist das Filament die wesentlichen Eigenschaften des Monofilaments 10 auf, insbesondere dessen gewünschte Festigkeit und elektrische Leitfähigkeit. Das Filament kann hier also bereits als Monofilament 10 betrachtet werden.
Anschließend durchläuft das Filament eine Avivagevorrichtung 44 mit einer schwach sauren oder alkalischen Flüssigkeit. An dieser Stelle der Fertigungsvorrichtung 20 können auch weitere Nachbehandlungen stattfinden, wie beispielsweise eine Oberflächenbehandlung. Nach diesem Schritt ist das Monofilament 10 fertig hergestellt und wird mittels einer Wickelvorrichtung 46 auf eine Spule aufgewickelt.
In 4 sind jeweilige Schritte des Verfahrens zum Herstellen des elektrisch leitfähigen Monofilaments 10 schematisch dargestellt. In Schritt 48 erfolgt das Erzeugen des Rohfilaments 28 mit den zwei Komponenten 12, 14, wobei die erste Komponente 12 wenigstens einen schmelzbaren Kunststoff aufweist und wobei die zweite Komponente 14 wenigstens einen schmelzbaren Kunststoff sowie einen elektrisch leitfähigen Zusatzstoff aufweist, insbesondere wobei der Zusatzstoff ein elektrisch leitfähiges Perkolationsnetzwerk in der zweiten Komponente 14 ausbildet. In Schritt 50 erfolgt das Verstrecken des Rohfilaments 28, insbesondere zum Ausrichten jeweiliger Moleküle in den beiden Komponenten 12, 14 und/oder zur Festigkeitsvergrößerung. In Schritt 52 erfolgt das inline Tempern, wobei die zweite Komponente 14 mindestens auf eine Temperatur erwärmt wird, welche gleich einer Glasübergangstemperatur und/oder nahe an einer Schmelztemperatur des Kunststoffs der zweiten Komponente 14 ist, insbesondere zum Beibehalten oder Wiederherstellen des Perkolationsnetzwerks in der zweiten Komponente 14. Eine Temperatur nahe an der Schmelztemperatur kann beispielsweise höchstens 20 K Abstand zu dieser Temperatur haben, insbesondere höchstens 10 K Abstand oder sogar höchstens 5 K Abstand.
5 veranschaulicht jeweilige Auswirkungen von Verstrecken und Tempern des Rohfilaments 28 beim Herstellen des Monofilaments 10. Im oberen Teil von 5 ist dabei schematisch nur die zweite Komponente 14 ohne die erste Komponente 12 dargestellt. Linksseitig ist ein Zustand des Rohfilaments 28 dargestellt, wie dieser nach dem Austritt aus der Spinndüsenblock 26 existiert. Das Rohfilament 28 hat in diesem Zustand einen Durchmesser über einem gewünschten Enddurchmesser und ist damit zu dick. Ein Zusatzstoff hat in der zweiten Komponente 14 ein dort illustriertes Perkolationsnetzwerk 54 hergestellt. Die zweite Komponente 14 ist hier elektrisch leitfähig. Durch das anschließende Verstrecken wird ein Zustand der zweiten Komponente 14 und auch des Filaments hergestellt, welcher in der Mitte des oberen Teils von 5 zu erkennen ist. Die zweite Komponente 14 und auch das gesamte Filament weisen nun einen Durchmesser auf, welcher geringer als der Durchmesser des Rohfilaments ist. Zudem wurden die Moleküle in beiden Komponenten 12, 14 entlang einer Längsachse des Filaments ausgerichtet, wodurch dessen Festigkeit wesentlich erhöht wurde. Gleichzeitig wurde durch das Verstrecken jedoch das Perkolationsnetzwerk 54 im Wesentlichen auseinandergerissen, wodurch größtenteils nur noch Teilstücke 56 des Netzwerks verbleiben. Die elektrische Leitfähigkeit ist damit nicht mehr in einem Bereich, welcher für einen Einsatz bei „Smart Clothing“ geeignet wäre. Durch das anschließende Tempern wird jedoch erreicht, dass sich die Teilstücke 56 wieder zu einem neuen Perkolationsnetzwerk 58 verknüpfen können, ohne dass es dabei zu einem Neuausrichten der Moleküle in der ersten Komponente 12 kommt. Dieser Zustand der zweiten Komponente 14 nach dem Tempern ist in dem oberen Teil von 5 rechts gezeigt und das Filament entspricht im Wesentlichen nun dem gewünschten Endprodukt in Form des Monofilaments 10.
Im unteren Teil von 5 sind qualitativ die Auswirkungen des Herstellverfahrens auf die Leitfähigkeit und die Festigkeit des Filaments veranschaulicht, wobei Abszisse 64 den jeweiligen Punkt in der Fertigungsanlage 20 ab Austritt aus der Spinndüse anzeigt und die Ordinate 66 die dortige Höhe des jeweiligen Wertes. Die durchgezogene Linie 60 zeigt dabei die elektrische Leitfähigkeit des Filaments an und die gestrichelte Linie 62 dessen Festigkeit. Bis zum Eintritt in die Verstreckvorrichtung 30, illustriert durch eine gestrichelte vertikale Linie 68, weist das Filament eine sehr hohe Leitfähigkeit bei geringer Festigkeit auf. Nach Eintritt in die Verstreckvorrichtung 30 wird die Festigkeit durch das Ausrichten der Moleküle in beiden Komponenten 12, 14 stark erhöht. Durch die Zerstörung des Perkolationsmetzwerks 54 in der zweiten Komponente 14 nimmt dabei jedoch die elektrische Leitfähigkeit des Filaments stark ab. Die dotierten Partikel bzw. der Zusatzstoff wird ebenfalls gezogen und orientiert, was zu einer verminderten elektrischen Leitfähigkeit führt. Ab Eintritt in die Tempervorrichtung 38, hier illustriert durch eine gestrichelte vertikale Linie 70, wird die elektrische Leitfähigkeit durch die Wiederherstellung eines Perkolationsnetzwerks in der zweiten Komponente 14, hier Perkolationsnetzwerk 58 in dem fertigen Monofilament 10, wieder stark auf die gewünschte Zielgröße erhöht. Durch das inline Tempern können jeweilige Partikelagglomerate und/oder Partikel des Zusatzstoffes durch eine Umorientierung erneut einen leitfähigen Pfad ausbilden. Das Monofilament 10 ist trotzdem sehr flexibel, voll waschbar und stark abrasionsresistent.
In 5 ist in dem unteren Teil zu erkennen, dass ab Eintritt in die Tempervorrichtung 38 auch die Festigkeit wieder auf einen Wert über dem des Rohfilaments 28 nach Austritt aus der Spinndüse 22, aber unter die Festigkeit des Filaments nach dem Verstrecken ansteigt. Dieser Festigkeitsverlust gegenüber dem Zwischenprodukt nach dem Verstrecken kann beispielsweise auftreten, wenn die zweite Komponente 14 bei dem Tempern nah an oder über ihre Schmelztemperatur erhöht wird. Dadurch geht die axiale Ausrichtung der Moleküle in der zweiten Komponente 14 verloren und zumindest eine axiale Zugfestigkeit nimmt in der zweiten Komponente 14 stark ab. Bei dem Tempern erreicht die erste Komponente 12 jedoch nicht ihre Schmelztemperatur. Damit kann die erste Komponente 12 die zweite Komponente 14 bei dem Tempern stützen, wodurch das Verfahren prozessstabil bleibt. Die zweite Komponente 14 kann sogar beim Tempern flüssig werden und aufgrund ihrer hohen Viskosität an der ersten Komponente 12 haften bleiben. Eine Formstabilität der zweiten Komponente 14 kann dabei beispielsweise zusätzlich mit einem Fluidstrahl sichergestellt werden und/oder dadurch, dass die zweite Komponente 14 durch die erste Komponente 12 ummantelt ist. Eine Endgesamtfestigkeit des Monofilaments 10, wie in der rechten Seite von dem unteren Teil von 5 gezeigt, ergibt sich deshalb im Wesentlichen durch die Festigkeit der ersten Komponente 12 nach dem Verstrecken ohne die zweite Komponente 14.
6 illustriert, wie in der zweiten Komponente 14 ein ausreichend hoher Anteil von Zusatzstoff realisiert werden kann, um die gewünschte hohe elektrische Leitfähigkeit zu erreichen, ohne die Festigkeit des Monofilaments 10 und die Prozessstabilität dessen Herstellung zu gefährden. Links in der 6 ist eine Zusammensetzung aus Kunststoff und Zusatzstoff gezeigt, bei welchem sich jeweilige Partikel 72 des Zusatzstoffs aufgrund einer geringen Konzentration weitestgehend gleichmäßig verteilen. In der Mitte ist ein so hoher Anteil von Zusatzstoff bzw. Partikeln 72 gezeigt, dass diese agglomerieren. Die Agglomerate 74 der Partikel 72 können beispielsweise die Spinndüsenblock 26 verstopfen und/oder einen notwendigen Prozessdruck bei der Spinndüsenblock 26 über einen zulässigen Prozessdruck hinaus erhöhen. Auch kann es aufgrund von großen Agglomeraten 74 lokal geringe Festigkeiten geben, wodurch das Filament in der Fertigungsanlage 20 potenziell reißen kann. Außerdem kann eine inhomogene Verteilung der Partikel 72 die elektrische Leitfähigkeit reduzieren und/oder eine Ausbildung von Perkolationsnetzwerken behindern. Im rechten Teil von 6 ist ein genauso hoher Anteil von Zusatzstoff bzw. Partikeln 72 in dem Kunststoff der zweiten Komponente 14 gezeigt. Hier wurde der Zusatzstoff jedoch in der Spinnvorrichtung 22 zumindest vor Durchtritt durch eine Ausgangsöffnung der Spinndüse mittels eines nicht dargestellten Ultraschalldispergators dispergiert und deagglomeriert. Die Bildung der großen Agglomerate 74 wird so unterdrückt und/oder solche großen Agglomerate 74 aufgebrochen, wodurch nur wesentlich kleinere Agglomerate 76 vorhanden sind. Alternativ oder zusätzlich können auch einzelne Partikel 72 vorhanden sein. Insgesamt kommt es so zu einer wesentlich homogenen Verteilung der Partikel 72 und/oder Agglomerate 76 in dem Kunststoff der zweiten Komponente 14. Damit kann eine stabile Prozessführung bei Füllraten des Zusatzstoffes von 10 % oder mehr erreicht werden, wodurch die Leitfähigkeit des Monofilaments 10 maximiert werden kann.
Bezugszeichenliste

10: Monofilament
12: erste Komponente
14: zweite Komponente
20: Fertigungsanlage
22: Spinnvorrichtung
24: Extruder
26: Spinndüsenblock
28: Rohfilament
30: Verstreckvorrichtung
32: Galettensystem
34: Galettensystem
36: Ofen
38: Tempervorrichtung
40: Ofen
42: Galette
44: Avivagevorrichtung
46: Wickelvorrichtung
48: Schritt des Erzeugens des Rohfilaments
50: Schritt des Verstreckens des Rohfilaments
52: Schritt des inline Temperns
54: Perkolationsnetzwerk
56: Teilstücke des Perkolationsnetzwerks
58: neues Perkolationsnetzwerk
60: Linie
62: Linie
64: Abszisse
66: Ordinate
68: Linie
70: Linie
72: Partikel des Zusatzstoffs
74: Agglomerate
76: Agglomerate

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2005/100651 [0005]
US 5916506 A [0006]
US 5916506 [0006]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines elektrisch leitfähigen Monofilaments (10), insbesondere Bikomponentenmonofilaments, mit wenigstens einer ersten Komponente (12) und einer damit verbundenen zweiten Komponente (14), wenigstens die folgenden Schritte aufweisend: - Erzeugen (48) eines Rohfilaments (28) mit den zwei Komponenten (12, 14), wobei die erste Komponente (12) wenigstens einen schmelzbaren Kunststoff aufweist und wobei die zweite Komponente (14) wenigstens einen schmelzbaren Kunststoff und einen elektrisch leitfähigen Zusatzstoff aufweist, insbesondere wobei der Zusatzstoff ein elektrisch leitfähiges Perkolationsnetzwerk (54) in der zweiten Komponente (14) ausbildet, wobei die erste Komponente (12) die zweite Komponente (14) wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, entlang deren Umfangs einhüllt; - Verstrecken (50) des Rohfilaments (28), insbesondere zum Ausrichten jeweiliger Moleküle in den beiden Komponenten (12, 14) und/oder zur Festigkeitsvergrößerung; und - Inline Tempern (52), wobei die zweite Komponente mindestens auf eine Temperatur erwärmt wird, welche gleich einer Glasübergangstemperatur des Kunststoffs der zweiten Komponente (14) ist, insbesondere zum Beibehalten oder Wiederherstellen des Perkolationsnetzwerks (54) in der zweiten Komponente (14).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Tempern nach dem Verstrecken und/oder simultan mit dem Verstrecken des Rohfilaments (28) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Tempern vor einem Aufwickeln des Monofilaments (10) erfolgt und/oder vor einer Avivage und/oder in einem kontinuierlichen Prozess.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Komponente (14) bei dem Tempern mindestens auf eine Temperatur erwärmt wird, welche gleich einer Schmelztemperatur des Kunststoffs der zweiten Komponente (14) ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Komponente (12) bei dem Tempern höchstens auf eine Temperatur erwärmt wird, welche unterhalb einer Schmelztemperatur des Kunststoffs der ersten Komponente (12) liegt, insbesondere wenigstens 5 K unterhalb der Schmelztemperatur des Kunststoffs der ersten Komponente (12).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schmelztemperatur und/oder die Glasübergangstemperatur des Kunststoffs der zweiten Komponente (14) wenigstens 5 K niedriger ist als die Schmelztemperatur und/oder die Glasübergangstemperatur des Kunststoffs der ersten Komponente (12).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Rohfilament (28) in einem Schmelzspinnprozess hergestellt wird, bei welchem der Zusatzstoff in dem dafür geschmolzenen Kunststoff der zweiten Komponente (14) ultraschalldispergiert wird, insbesondere vor Austritt aus einer Spinndüse (26).
Monofilament (10), insbesondere Bikomponentenmonofilament, mit wenigstens einer ersten Komponente (12) und einer damit verbundenen zweiten Komponente (14), welches mit einem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt wurde, insbesondere wobei der Zusatzstoff ein elektrisch leitfähiges Perkolationsnetzwerk (54) in der zweiten Komponente (14) ausbildet.
Monofilament (10) nach Anspruch 8, wobei eine Leitfähigkeit des Monofilaments (10) wenigstens 10 S/m beträgt, insbesondere wenigstens 100 S/m und/oder wobei der Zusatzstoff in der zweiten Komponente (14) wenigstens 10 m% ausmacht, insbesondere 20 m%.
Fertigungsanlage (20) zum Herstellen eines elektrisch leitfähigen Monofilaments (10) mit wenigstens einer ersten Komponente (12) und einer zweiten Komponente (14), insbesondere zum Herstellen des Monofilaments (10) gemäß Anspruch 8 oder 9 und/oder insbesondere ausgebildet zum Durchführen des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wenigstens aufweisend: - Eine Spinnvorrichtung (22), welche dazu ausgebildet ist, ein Rohfilament (28) mit den zwei Komponenten (12, 14) zu erzeugen, wobei die erste Komponente (12) wenigstens einen schmelzbaren Kunststoff aufweist und wobei die zweite Komponente (14) wenigstens einen schmelzbaren Kunststoff und einen elektrisch leitfähigen Zusatzstoff aufweist, insbesondere wobei der Zusatzstoff ein elektrisch leitfähiges Perkolationsnetzwerk (54) in der zweiten Komponente (14) ausbildet, wobei die Spinnvorrichtung (22) dazu ausgebildet ist, mit der ersten Komponente (12) die zweite Komponente (14) wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, entlang deren Umfangs einzuhüllen; - Einer Verstreckvorrichtung (30) zum Verstrecken des Rohfilaments (28), insbesondere zum Ausrichten jeweiliger Moleküle in den beiden Komponenten und/oder zur Festigkeitsvergrößerung; - Einer Tempervorrichtung (38), welche dazu ausgebildet ist, die zweite Komponente (14) mindestens auf eine Temperatur zu erwärmen, welche gleich einer Glasübergangstemperatur des Kunststoffs der zweiten Komponente (14) ist, insbesondere zum Beibehalten oder Wiederherstellen des Perkolationsnetzwerks (54) in der zweiten Komponente (14).