DE2850713A1

DE2850713A1 - Antistatisches fadengebilde

Info

Publication number: DE2850713A1
Application number: DE19782850713
Authority: DE
Inventors: Sipke Johannes Van Der Dr Meer; Wolfgang Ing Grad Peschke; Diederich Dipl Ing Dr Schilo
Original assignee: Akzo GmbH
Current assignee: Akzo Patente 5600 Wuppertal De GmbH
Priority date: 1978-11-23
Filing date: 1978-11-23
Publication date: 1980-06-12
Also published as: SE435072B; CH641845A5; ATA735979A; SE7909640L; CA1150019A; DK493279A; GB2036638B; FR2442284B1; DK149826B; DE2850713C2; GB2036638A; FR2442284A1; AT387596B

Description

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Antistatisches Fadengebilde

A k ζ ο GiTvbH Wuppertal

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

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

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

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

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

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

Darüberhinaus ist noch die DE-OS 2 7 18 343 bekannt geworden, die ein integrales elektrisch leitfähiges Textilfilament

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beschreibt, welches aus 2 bis 1000 elektrisch leitfähigen longitudial gerichteten Schichten aus feserbildenden polymeren Material mit feinverteilten Teilchen aus elektrisch leitfähigem Ruß in einer Konzentration von etwa 30 Gew.--"L und in gemeinsamer Verbindung mit jeder elektrisch leitenden Schicht längs der Länge von mindestens einer Hauptoberfläche eine nicht leitende Schicht aus dem faserbildenden polymeren Material besteht. Derartige Fäden unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Färbung nur wenig von Fäden die nur aus einem Gemisch aus leitfähigem Ruß und fadenbildendem Material hergestellt sind.

Matrixsegmentmehrkomponentenfäden, deren Herstellung und deren Spaltung werden in den deutschen Patentanmeldungen P 28 03 136.9 und P 28 09 346.1 beschrieben. Dort werden auch noch andere bekannte Mehrkomponentenfäden mit _LMatrixsegmentstruktüren beschrieben, von denen jedoch keine leitfähig und damit antistatisch wirksam ist.

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

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäße entsprechend der Lehre von

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Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen werden in den Ansprüchen 2 bis 29 beschrieben.

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

Unter Matrix-Segmentfäden sind solche Mehrkomponentenfäden zu verstehen, bei denen die einzelnen Segmente und die Matrix kontinuierlich durchgehend entlang der Fadenachse angeordnet sind, so daß der Fadenquerschnitt im wesentlichen über die Fadenlänge gleich ist. Beispiele für Fadenquerschnitte, die im Rahmen der Erfindung geeignet sind, werden in den Figuren 1 bis 11 dargestellt, wobei a jeweils die Matrix und b Segmente bedeuten.

Die Fäden können außen rund, oder wie beispielsweise in den Figuren IO und 11, außen profiliert geformt sein. Sie können aucn außen in beliebiger Form gestaltet sein.

Sollen die erfindungsgemäßen Fadengebilde in Form ungespaltener Matrix-Segmentfäden eingesetzt werden, ist es vorteilhaft, in der Matrixkomponente das elektrisch leitfähige Pulver zu dispergieren. Insbesondere wenn die erfindungsge-

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mäßen Fadengebilde in Form von Filamenten Anwendung finden sollen, ist dieses von besonderem Vorteil, wobei dann auch zweckmäßigerweise im Kern des Fadens ein oder mehrere zentrale Segmente angeordnet sind, das bzw. die von den peripheren Segmenten durch das Matrixpolymer, welches das elektrisch leitfähige Pulver enthält, vollständig getrennt sind. Bei einer solchen Anordnung genügen bereits relativ geringe Mengen an leitfähigem Pulver zur Erzielung hoher elektrischer Leitfähigkeit.

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

Erfindungsgemäße Fadengebilde lassen sich nach bekannten Verfahren, beispielsweise nach dem in der deutschen Patentanmeldung P 28 03 136 .9 beschriebenen Verfahren und mit den dort beschriebenen Vorrichtungen, herstellen. In der deutschen Patentanmeldung P 28 09 346.1 wird ein Verfahren beschrieben, welches sich auch für erfindungsgemäße Fadengebilde eignet, wenn die Mehrkomponentenfäden gespalten werden sollen.

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Dort werden Lehren für die Auswahl der Polymeren und für die Durchführung der Spaltung gegeben, die auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung Gültigkeit haben.

Für die hohe Wirksamkeit der erfindungsgemäßen antistatischen Fadengebilde ist offensichtlich der Umstand verantwortlich, zu machen, daß die leitfähigen Polymeranteile bis an die Fadenoberfläche reichen. Enthält beispielsweise die Matrixkomponente leitfähigen Ruß, und ist diese beispielsweise als drei- oder vierzackiger Stern mit engen Strahlen im Innern der Mehrkomponentenfaser angeordnet, dann ist lediglich auf einem sehr geringen Teil des Fadenumfanges Kontakt der leitfähigen Matrixkomponente mit der Oberfläche vorhanden, der aber bereits ausreicht, daß die Wirksamkeit in unerwartet hohem Maße verstärkt ist, wobei andererseits der Ruß optisch kaum in Erscheinung tritt.

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

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

Rußsorten mit einer DBP-Absorption von 200 ml/100 g Ruß und darüber hinaus sind besonders gut geeignet, weil es sich

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dabei um hochleitfähige Ruße handelt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung führen die hochleitfähigen Ruße zu guten elektrischen Leitfähigkeiten der Fäden.

Der Gehalt an Ruß kann zwischen 12 und 45 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Ruß-Polymergemisches liegen. Bevorzugt werden Rußgehalte zwischen 20 und 35 Gew.-%.

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

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

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beispiele

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näher erläutert.

Beispiel 1

Es werden erfindungsgemäße antistatische Fasern, wie sie in den Figuren 8 und 9 dargestellt sind, mit einer Spinndüse entsprechend der deutschen Patentanmeldung P 28 03 136.9 unter sonst üblichen Spinnbedingungen ersponnen, wobei die Matrixkomponente aus einem Polyamid 6 mit 31% Ruß mit einer DBP-Absorptions von 125 ml/100 g Ruß bestand und als Segment-Komponente ebenfalls Polyamid eingesetzt wurde, welches mit 7% TiO„ pigmentiert war. Die Flächenverhältnisse Matrixkomponente zu Segmentkomponente betrugen je 1 : 10 und 1:5. Es wurde mit einer Spinngeschwindigkeit von 1200 m/min gesponnen und anschließend einstufig mit einem Streckverhältnis von 1 : 2,6 verstreckt.

Von den erhaltenen Fäden wurde der spezifische Durchgangswiderstand nach DIN 54 345 bei einer Einspannlänge von 5 cm und einer Meßspannung von 1 kV bei 21°C und 25% relativer Luftfeuchtigkeit ermittelt. Die Ergebnisse sind in nachfolgender Tabelle zusammengestellt.

Probe Querschnitt Fadentiter

Flächenverhältnis
Matrix-zu
Segmentfläche

Spezifischer Durchgangswiderstand Ohm

cm

a	Fig.	8
b	Fig.	8
C	Fig.	9
d	Fig.	9

57 dtexf2 1 : 10 3,6 . 10

34 dtexf2 1 : 5 1,3 . 1O^V

55 dtex f2 1 :■ 10 9,6 . 10

33 dtexfl 1 : 5 6,8 . 10

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Ein nichtleitfähiger Faden aus Polyamid 6 wies im Vergleich dazu unter gleichen Bedingungen einen spezifischen elektrischen Durchgangswiderstand von 5 . 10 Ohm . cm auf.

Beispiel 2

Die Fadenproben c und d aus Beispiel 1 wurden je mit 2 Garnen 1260 dtexf64 zu einem Teppichgarn verarbeitet. Aus den erhaltenen Teppichgarnen wurden Teppiche hergestellt, die einem Begehtest unterworfen wurden. Der Teppich wurde bei 20⁰C und 25% relativer Luftfeuchtigkeit von einer Prüfperson begangen und dabei die Aufladungsspannung registriert. Die Spannung stieg zunächst auf einen Maximalwert an, der konstant blieb und das Meßergebnis bildete.

Für den Teppich mit der Fadenprobe c betrug die Aufladung 1,4 kV, während bei der Probe d die Aufladung 1,1 kV betrug. Die an einen antistatischen Teppich gestellten Anforderungen sind damit voll erfüllt worden.

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Claims

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Patentansprüche

1. Antistatisches Fadengebilde aus Mehrkomponentenfäden aus wenigstens zwei synthetischen Polymerkomponenten, von denen eine Komponente aus einem elektrisch nichtleitenden, thermoplastischen, fadenbildenden Polymerisat und eine andere Komponente aus einem thermoplastischen synthetischen Polymerisat mit darin dispergiertom, elektrisch leitendem Pulver besteht, das bei einer Meßspannung von ι kV einen spezifischen Durchgangswiderstand nach DIN 54 345. von weniger als 1O¹³ Ohm . cm aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Fadenquerschnitt durch eine der Komponenten - die Matrix-Komponente wenigstens zwei, vorzugsweise wenigstens drei Segmente der anderen Komponente bzw. Komponenten - die Scqment-Komponente bzw. Komponenten - gegeneinander getrennt sind und mindestens zwei Segmente peripher angeordnet sind.

2. Antistatisches Fadengebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die peripheren Segmente durch die Matrix-Komponente vollständig getrennt sind.

3. Antistatisches Fadengebilde nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens 6 Segmente

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peripher angeordnet sind.

4. Antistatisches Fadengebilde nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Fadenquerschnitt mindestens 12 Segmente peripher angeordnet sind.

5. Antistatisches Fadengebilde noch den Ansprüchen I bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens jeweils 20% des Umfangs der peripheren Segmente nicht von der Matrixkomponente umgeben sind.

6. Antistatisches Fadengebilde nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 50% des ümfangs der peripheren Segmente nicht von der Matrix-Komponente umgeben sind.

7. Antistatisches Fadengebilde nach den Ansprüchen 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Matrix-Komponente umgebene Teil des Segmentumfangs der peripheren Segmente eine konvexe, im wesentlichen rundliche Form aufweist.

8. Antistatisches Fadengebilde nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Matrix umgebene Teil des Segmentumfangs der peripher angeordneten Segmente eine unregelmäßige, ggf. gezackte Form aufweist.

9. Antistatisches Fadengebilde nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die peripheren Segmente im Faserquerschnitt symmetrisch angeordnet sind.

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ΙΟ. Antistatisches Fadengebilde nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die peripheren Segmente nicht symmetrisch im Faserquerschnitt angeordnet sind.

1Γ. Antistatisches Fadengebilde nach den Ansprüchen 1 bis

10, dadurch gekennzeichnet, daß im Fadenquerschnitt neben den peripheren Segmenten noch ein zentral angeordnetes Segment aus dem gleichen oder einem dritten Polymeren vorhanden ist, das von den peripheren Segmenten vollständig durch das Matrixpolymer getrennt ist.

12. Antistatisches Fadengebilde nach den Ansprüchen 1 bis

11, dadurch gekennzeichnet, daß der Fadenquerschnitt weitere, von der Matrix-Komponente völlig umgebene Segmente in regelmäßiger oder unregelmäßiger Anordnung enthält.

13. Antistatisches Fadengebilde nach den Ansprüchen 1 bis

12, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix-Komponente aus einem thermoplastischen, synthetischen Polymerisat mit darin dispergiertem elektrisch leitendem Pulver besteht.

14. Antistatisches Fadengebilde nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Segment-Komponente bzw. eine der Segment-Komponenten aus einem thermoplastischen synthetischen Polymerisat mit darin dispergiertem elektrisch leitendem Pulver besteht.

15. Antistatisches Fadengebilde nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitfähige

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Pulver ein elektrisch leitender Ruß ist.

16. Antistatisches Fadengebilde nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Ruß ein hochleitfähiger Ruß ist.

17. Antistatisches Fadengebilde nach den Ansprüchen 15 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Ruß 12 bis 45 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Ruß-Polymergemisches, beträgt.

18. Antistatisches Fadengebilde nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Ruß 2O bis 35 Gew.-% beträgt.

19. Antistatisches Fadengebilde nach den Ansprüchen 15 bis

18, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchengröße des Rußes weniger als 0,035 ,um beträgt.

20. Antistatisches Fadengebilde nach den Ansprüchen 1 bis

19, dadurch gekennzeichnet, daß Matrix-Komponente und Segment-Komponente Polyamide sind.

21. Antistatisches Fadengebilde nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß Matrix-Komponente und Segment-Komponente Polyamide mit unterschiedlichem Schrumpfverhalten sind.

22. Antistatisches Fadengebilde nach den Ansprüchen 20 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix-Komponente und/oder die Segmentkomponente Copolyamide sind.

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23. Antistatisches Fadengebilde nach den Ansprüchen 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine Komponente ein Polyamid und eine Komponente ein Polyester oder Copolyester ist.

24. Antistatisches Fadengebilde nach den Ansprüchen 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Flächeninhalt der leitfähigen Komponente im Fadenquerschnitt mindestens 5% des Gesamtflächeninhaltes beträgt.

25. Antistatisches Fadengebilde nach den Ansprüchen 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrkomponentenfäden in Segmente und Matrix aufgespalten sind.

26. Antistatisches Fadengebilde nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch Matrix- und Segmentfasern endlicher Länge in regelloser Anordnung mit unterschiedlicher Krümmung, wobei die Segmentfasern insgesamt stärker gekrümmt sind als die Matrixfasern.

27. Antistatisches Fadengebilde nach den Ansprüchen 25 und 26, gekennzeichnet durch fixierte Bereiche mit ungespaltenen Mehrkomponentenfaseranteilen.

28. Antistatisches Fadengebilde nach Anspruch 27, gekennzeichnet durch verdichtete, regelmäßig angeordnete fixierte Bereiche.

29. Antistatisches Fadengebilde nach den Ansprüchen 1 bis 24, gekennzeichnet, durch eine ganz und/oder teilweise Spaltung in Matrixfasern und Segmentfasern, wobei die nur teilweise aufgespaltenen Mehrkomponentenfasern noch

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

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