DE2251071C3

DE2251071C3 -

Info

Publication number: DE2251071C3
Application number: DE19722251071
Authority: DE
Priority date: 1971-10-18
Filing date: 1972-10-18
Publication date: 1977-08-04

Description

Synthetische Textilmaterialien leiden bekanntlich unter dem Nachteil, daß sie sich wegen ihrer geringen Leitfähigkeit leicht elektrostatisch aufladen. Dies gilt insbesondere für Teppiche. Es ist üblich, zur Verringerung der statischen Aufladung in Teppiche leitende Fasern einzuarbeiten. Man hat bereits daran gedacht, Fasern dadurch leitend zu machen, daß man in sie einen leitenden Füllstoff, wie z. B. Ruß, einarbeitet. Es hat sich aber gezeigt, daß beträchtliche Mengen Ruß erforderlich sind, um Fasern leitend zu machen. Wenn man derartige Mengen Ruß in eine Polymerschmelze einarbeitet, dann lassen sich aber solche Polymere nicht mehr oder nur unter erheblichen Schwierigkeilen in Fasern extrudieren.

Zur Herstellung von Fäden, die mittels Ruß leitend gemacht worden sind, wird deshalb in den US-PS 35 82 445 und 35 86 597 vorgeschlagen, auf normale Fäden eine Dispersion aus einem polymeren Bindemittel und Ruß in einem flüssigen Träger aufzubringen. Diese Beschichtungszusammensetzung wird anschließend auf der Substratfaser durch Erhitzen gehärtet.

Es hat sich aber gezeigt, daß es nicht leicht ist, Textilfaden dauerhaft auf diese Weise mit einer leitenden Oberfläche zu versehen, da die Bindung zwischen der Faser und der Oberflächenschicht schlecht ist und Textilstoffe einer ständigen Biegebeanspruchung unterworfen sind. Dabei reißt die Oberflächenschicht und kann in extremen Fällen sogar abblättern. Die Leitfähigkeit wird dadurch erheblich verschlechtert. Außerdem ist dieses Verfahren verhältnismäßig schwierig durchzuführen, da das nachträgliche Aufbringen und Aushärten einer gesonderten Schicht mit einem erheblichen technischen Aufwand verbunden ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren zur Herstellung von Fäden zu schaffen, die dauerhafte antistatische Eigenschaften aufweisen.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Herstellung von leitenden Fäden, welche mindestens zwei polymere Komponenten in bestimmten Zonen über dem Querschnitt eines jeden Fadens und im wesentlichen kontinuierlich entlang der Länge eines jeden Fadens aufweisen, wobei in eine Komponente, die mindestens einen Teil der äußeren Oberfläche eines jeden Fadens bildet, Teilchen aus leitendem Ruß eingebettet sind, dadurch gelöst, daß Teilchen aus leitendem Ruß eines Durchmessers von weniger als I μ auf die Oberfläche von schmelzgesponnenen, verstreckten Verbundfaden, die eine Komponente mit niedrigerem Schmelzpunkt als die andere in solcher Anordnung aufweist, daß sie mindestens einen Teil der äußeren Oberfläche des Verbundfadens bildet, in einer Menge von mindestens 0,03 ml/m², bezogen auf die Oberfläche der niedriger schmelzenden Komponente, aufgebracht werden und die Verbundfaden auf eine Temperatur, die zwischen den Erweichungstemperaturen der beiden Komponenten liegt, erhitzt und anschliei3end abgekühlt werden.

Es ist überraschend, daß durch das erfindungsgemäße Verfahren leitende Fäden erhalten werden können, bei denen die Rußteilchen vollständig in die polymere Komponente mit niedrigerem Schmelzpunkt eingesunken sind, so daß die Fäden praktisch nicht abfärben. Die Rußteilchen mit bis zu ! μ Durchmesser können sogar bis zu einer Tiefe von 4 μ einsinken. Um die Rußteilchen in die Oberflächenschicht einzubetten ist keinerlei mechanische Kraft erforderlich.

Es ist ohne weiteres möglich durch das erfindungsgemäße Verfahren leitende Fäden mit einem elektrischen Widerstand von weniger als 5 χ ΙΟ⁹ Ohm/cm herzustellen.

Die Fäden können nach Belieben in Stapelfasern geschnitten werden.

Bei den beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Fäden handelt es sich um Verbundfaden, bei denen die Komponenten Seite an Seite oder in einem Hülle-Kern-Verhältnis angeordnet sein können, wobei im letzteren Fall die Komponente die Hülle bildet, die einen niedrigeren Schmelzpunkt aufweist. Die Verbundfaden können auch einen nichtkreisförmigen Querschnitt aufweisen, wie z. B. einen dreilappigen Querschnitt, wobei ein oder mehrere der Lappen zumindest teilweise durch eine niedrigerschmelzende Komponente gebildet werden. Beispiele für geeignete Verbundfaden sind Zweikomponentenfäden, wie z. B.

Polyiepsilon-caprolactamJ/Polyihexamethylenadipamid)-Fäden,

Polyiepsiloneaprolactam-hexamethylenadipamid)/Poly(hexamethylenadipamid)-Fäden,
Poly(äthylenterephthalatäthylenadipat)/Poly-(äthylenterephthalat)- Fäden,
Poly(äthylenterephthalat-äthylenisophthalat)/Poly(äthylenterephthalat)- Fäden,
wobei die zuerst genannte Komponente die niedriger schmelzende Komponente ist. Es wird bevorzugt, daß die niedriger schmelzende Komponente einen Schmelzpunkt von mindestens 30⁰C, vorzugsweise mindestens 40⁰C, unter demjenigen der anderen Komponente aufweist. Die Fäden für die Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung können bekannte Zusätze, wie z. B. Farbstoffe, Pigmente oder Antioxidationsmittel, enthalten.

Wenn die Verbundfaden eine Hülle-Kern-Struktur aufweisen, dann ist das Verhältnis von Hülle zu Kern nicht kritisch. Es wird jedoch bevorzugt, daß die Hülle verhältnismäßig dünn ist, damit die mechanischen Eigenschaften der Fäden denjenigen von Fäden ähnlich

sind, die vollständig aus der Kernkömpönente bestehen,

Die Rußteilchen können auf die Fäden aus einem Bad, aus einem fluidisierten Bett, aus einer Gaswolke, durcfi elektrostatische Abscheidung öder als Dispersion in einer Flüssigkeit aufgebracht werden. Im letzteren Fall muß jedoch die Flüssigkeit wieder abgedämpft werden.

Im Falle der Herstellung eines Filamentgarns wird es bevorzugt, daß das Garn eine niedrige oder gar keine Zwirnung aufweist und daß die einzelnen Filamente während der Behandlung getrennt gehalten werden oder daß jedes Filament mit den Rußteilchen beschichtet ist, bevor die Oberflächenschicht der Fäden erweicht wird, um zu verhindern, daß die Filamente miteinander verkleben.

Die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen leitenden Fäden eignen sich in Form von Monofilamenten oder von Filament-Garnert besonders zur Erzielung eines antistatischen Effekts bei Textilstoffen und Teppichkonstruktionen, wo ein guter und dauerhafter antistatischer Effekt wichtig ist.

Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen näher erläutert, worin alle Teile und Prozentangaben in Gewicht ausgedrückt sind.

Beispiel 1

Es wurde ein verstreckter Hülle/Kern-Faden mit 22 dtex hergestellt, der einen Kern aus Poly(hcxamcthylenadipamid) und eine Hülle aus einem Mischpolyamid aufwies, das 70% Hcxamelhylenadipamideinheitcn und 30% Caprolactameinheitcn besaß. Das Mischpoiyamid der Hülle besaß eine Erweichungstemperatur von 190"C. Das Gewichtsverhältnis Hülle zu Kern war 1 : I.

Der Hülle/Kern-Faden wurde in einem kontinuierlichen Verfahren mit einem handelsüblichen leitenden ölofenruß einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,02 μ beschichtet. Das Beschichten wurde dadurch ausgeführt, daß der Faden, der mit einer Geschwindigkeit von 45,7 m/min lief, in und durch ein Bad aus dem auf 210⁰C gehaltenen Ruß geführt wurde. Um eine kontinuierliche Aufbringung des Rußes auf den Faden zu erzielen, wurde eine Sauschwanzführung, durch welche der Faden hindurchging, im Ruß angeordnet und mit drei Schwingungen pro Sekunde in einer Ebene quer zur Laufrichtung des Fadens hin- und herbewegt. Nach dem Abwaschen von lose haftendem Ruß und nach einer Trocknung besaß der Faden einen elektrischen Widerstand von 5 χ 10* Ohm/cm. Optische Photographien von Querschnitten des Fadens zeigten, daß der Ruß in die Hüllenkomponente bis zu einer Tiefe von annähernd 2 μ eingedrungen war.

Beispiel 2

Beispiel 1 wurde wiederho't, außer daß der verstreckte Faden 11 dtex aufwies und einen Kern aus Polyethylenterephthalat) und eine Hülle aus einem Mischpolyester besaß, der 80% Äthylenterephthalateinheiten und 20% Äthylenisophthalateinheiten enthielt. Der Mischpolyester der Hülle besaß eine Erweichungstemperaturspitze von 205° C, bestimmt durch Differen- fo tialabtastkalorimetrie. Der auf diese Weise hergestellte leitende Faden besaß einen elektrischen Widerstand von 10'Ohm/cm nach dem Abwaschen von lose haftendem Ruß.

Beispiel 3

Ein verstreckter Hülle/Kern-Faden wie in Beispiel 1 wurde mit einer Geschwindigkeit von 30,5 m/min über eine horizontale heiße Platte von 210⁰C geführt, auf deren Oberseite sich Ruß befand, der durch Seitenwandungen auf der heißen Platte zurückgehalten wurde. Der laufende Faden wurde horizontal mit vier Schwingungen pro Sekunde hin- und hergeführt. Nach dem Verlassen der heißen Platte wurde der Faden augenblicklich über eine 30,5 cm lange heiße Platte geführt, die auf 215° C gehalten wurde. Die Wirkungen des Darüb'ergleitens des Fadens über die zweite heiße Platte waren: 1. den lose auf dem Faden haftenden Ruß zum Eindringen in die Oberflächenschichten der Hülle zu veranlassen, um die Notwendigkeit einer Abwaschbehandlung zu vermeiden, 2. den elektrischen Widerstand des Fadens zu verringern und 3. die Abriebwiderstandsfähigkeit der leitenden Eigenschaften des Fadens zu erhöhen.

Der auf diese Weise hergestellte Faden besaß einen elektrischen Widerstand von 10^b Ohm/cm.

Nach 3000 Abriebvorgängen des Fadens in einem üblichen Abriebprüfgerät besaß der Faden einen elektrischen Widerstand von 2 χ 10^b Ohm/cm.

Beispiel 4

Es wurde ein verstreckier Seiie-an-Seite-Zweikomponcnten-Faden von 20 dtex hergestellt, bei dem eine Komponente aus Polyethylenterephthalat) und die andere Komponente aus einem Mischpolyester bestand, der 80% Äthylenterephthalateinheitcn und 20% Äthylenisophlhalateinheiten enthielt. Der Faden wurde wie in Beispiel 3 mit Ruß behandelt. Der erhaltene Faden besaß einen elektrischen Widersland von 5x10* Ohm/cm. Optische Photographien von Querschnitten des Fadens zeigten, daß der Ruß in die iiußere Oberflächenschicht der Mischpolyesterkomponente eingedrungen war.

Beispiel 5

Ein verstreckter Hülle/Kern-Faden von 22 dtex wie in Beispiel 1 wurde mit einem leitenden Ölofenruß in einem 91 cm langen fluidisierten Bett behandelt. Das fluidisierte Bett besaß eine poröse Unterseile, durch welche Luft mit 210°C in den Ruß eingeblasen wurde. Der Faden wurde durch das fluidisierte Bett mit einer Geschwindigkeit von 152,4 m/min hindurchgeführt und dann über eine auf 2I5°C gehaltene heiße Platte von 91 cm laufen gelassen. Der erhaltene leitende Faden besaß einen elektrischen Widerstand von 2 χ IO⁶ Ohm/cm.

Beispiel 6

Ein verstrecktes Garn aus 30 Fäden mit 122 dtex, welches 1 : 1-Seite-an-Seite-Verbundfäden aufwies, wobei eine Seite aus Polyethylenterephthalat) mit einer Intrinsic-Viskoshät von 0,67 und die andere Seite aus Polyäthylen bestand, wurde durch ein vibrierendes Rußbad auf einer heißen Platte mit 150 C mit einer Geschwindigkeit von 30,5 m/min hindurchgeführt. Nach dem Abwischen des überschüssigen Rußes mit einem feuchten Tuch betrug der Widerstand des Garns 5x 10⁶ Ohm/cm.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von leitenden Fäden, welche mindestens zwei polymere Komponenten in bestimmten Zonen über dem Querschnitt eines jeden Fadens und im wesentlichen kontinuierlich entlang der Länge eines jeden Fadens aufweisen, wobei in eine Komponente, die mindestens einen Teil der äußeren Oberfläche eines jeden Fadens bildet, Teilchen aus leitendem Ruß eingebettet sind, dadurch ge k e η η ζ e i c h ii e t, daß Teilchen aus leitendem Ruß eines Durchmessers von weniger als I μ auf die Oberfläche von schmelzgesppnnenen, verstreckten Verbundfaden, die eine Komponente mit niedrigerem Schmelzpunkt als die andere in solcher Anordnung aufweist, daß sie mindestens einen Teil der äußeren Oberfläche des Verbundfadens bifdet, in einer Menge von mindestens 0,03 ml/m², bezogen auf die Oberfläche der niedriger schmelzenden Komponente, aufgebracht werden und die Verbundfaden auf eine Temperatur, die zwischen den Erweichungstemperaturen der beiden Komponenten liegt, erhitzt und anschließend abgekühlt werden.