DE3019151A1 - Elektrisch leitfaehiges garn und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Elektrisch leitfaehiges garn und verfahren zu seiner herstellung

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DE3019151A1
DE3019151A1 DE19803019151 DE3019151A DE3019151A1 DE 3019151 A1 DE3019151 A1 DE 3019151A1 DE 19803019151 DE19803019151 DE 19803019151 DE 3019151 A DE3019151 A DE 3019151A DE 3019151 A1 DE3019151 A1 DE 3019151A1
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DE19803019151
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Gerhard 4050 Mönchengladbach Lenards
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Kuehn Vierhaus & Cie AG
Original Assignee
Kuehn Vierhaus & Cie AG
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    • DTEXTILES; PAPER
    • D02YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02GCRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G3/00Yarns or threads, e.g. fancy yarns; Processes or apparatus for the production thereof, not otherwise provided for
    • D02G3/44Yarns or threads characterised by the purpose for which they are designed
    • D02G3/441Yarns or threads with antistatic, conductive or radiation-shielding properties

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)

Description

  • Elektrisch- leitfähiges Garn und Verfahren zu seiner
  • Herstellung. J r t Die Erfindung betrifft ein elektrisch leitfähiges Garn, das durchgehend verlaufende Metallfaden und nichtleitende Textilfäden aus Chemiefasern enthält, sowie -ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Garns.
  • Elektrisch leitfähige Garne werden auf den verschiedenartigsten Technikgebieten verwendet, wo es darum geht, die mit der herkömmlichen Verwendung von synthetischen Textilfäden bzw. -fasern verbundenen elektrostatischen Aufladungen und die dadurch bedingten UnannehmlichkeitèAs und Gefahren zu vermeiden, die bei den entsprechenden elektrostatischen Entladungen auftreten.
  • So ist beispielsweise durch die US-PS 3 2 88 175 ein für die Herstellung von insbesondere Bühnen-Dekorationsstoffen bestimmtes, leitfähiges-Garn bekannt, das in seinem Kern aus einer Vielzahl nicht leitender synthetischer Textilfasern besteht und an seiner Oberfläche zumindest teilsweise mit durchgehend verlaufenden, sehr dunnen Metallfäden versehen ist. Ein solches Garn besitzt zwar eine hinreichende elektrische Leitfähigkeit, ist jedoch schwierig herstellbar und auch in seiner Weiterverarbeitung, beispielsweise beim Verweben mit anderen Textilgarnen nicht unproblematisch, zumal es wegen der oberflächigen Anwesenheit der Metall fäden recht glatt ist. Außerdem besteht dabei die Gefahr, daß die Metallfäden bei Knickbeanspruchungen des Garns br-echen können und dadurch die Leitfähigkeit entweder stark herabgesetzt wird oder ganz verlorengeht.
  • Weiterhin ist durch. die DE-AS 19 02 647 ein elek-' trisch leitfähiges Nähgarn bekannt, das eine ele-ktrisch leitfähige und eine nicht leitende, aus organischem Material bestehende Faser- oder Fadenkomponente enthält, bei der die elektrisch leitfähige Fadenkomponente von einer auf Textilfäden in dünner, unter 15 CL betragender Dicke aufgetragenen Oberflächenschicht gebildet wird, die aus einer polymeren Bindemittelmatrix und' darin fein dispergierten Metallteilchen oder auch Kohlenstoff (Ruß) besteht. Abgesehen davon, daß auch hier die elektrisch leitfähige Schicht wiederum nur auf der Oberfläche der nicht leitenden Textilfasern vorhanden ist, besitzt ein solches Nähgarn auch lediglich eine vergleichsweise geringe Leitfähigkeit, die für diese Zwecke zwar ausreichend ist, jedoch für andere Anwendungsfälle, beispielsweise bei entsprechenden Schlaucheinlagen für feuergefährliche Flüssigkeiten, wie etwa bei Benzin-Tankschläuchen, unzureichend ist.
  • Weiterhin ist durch die GB-PS 922 692 ein Garn bekannt, das einen textilen Kernfaden besitzt, der entweder mit einer dünnen Metallbandfolie umwickelt oder mit einer im Hochvakuum aufgedampften dünner Metallschicht versehen ist. Dieses Garn ist zwar auch hinreichend elektrisch leitfähig, jedoch oberflächig wiederum verhältnismäßig glatt, so daß es schwierig weiterzuverarbeiten ist und bei etwaiger Unterbrechung seines Metallüberzuges seine Leitfähigkeit verliert, mithin elektrostatische Aufladungen nicht abzuleiten vermag.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisch leitfähiges Garn zu schaffen, das einfach und kostensparend herstellbar ist, ein mit herkömmlichen Textilgarnen vergleichbar gutes und für seine Weiterverarbeitung vorteilhaftes Dehnungs- und Oberflächenverhalten aufweist, darüber hinaus aber eine hohe elektrische Leitfähigkeit besitzt, die auch bei etwa auftretenden Oberflächenrissen nicht wesentlich herabgesetzt wird, so daß das Garn insbesondere auch auf' solchen Anwendungsgebieten eingesetzt werden kann, wo es wie z. B. bei Tankschläuchen auf die Unterbindung jedweder elektrostatischer Aufladungen entscheidend ankommt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Garn in seinem Kern aus wenigen miteinander verzwirnten Textilfäden hohen Garngewichts und 0,05 bis' 0,2 mm dicken Metalldrähten besteht sowie eine den Kern dicht umschließende Hüllschicht aufweist, die aus einem aushärtbaren organischen Klebemittel und darin fein dispergie-rtem Metallstaub besteht, wobei die Gewichtsanteile der.Textilfäden zwischen 25 und 40 %, der Metalldrãhte zwischen 40 und 55 % und der Hüllschicht zwischen 11 und 27 % liegen. Ein solches Garn zeichnet sich vor allem durch seine große elektrische Leitfähigkeit aus, die hauptsächlich auf den in seinem Kern enthaltenen, vergleichsweise dicken Metalldrähten beruht. Da diese von-der gLeichfalls leitfähigen, Metallstaub enthaltenden Klebemittel-Hullschicht umgeben sind, sind die Metalldrähte weniger bruchgefährdet. Etwaige bei zu starkem Knicken des Garns auftretende Oberflächenfrakturen vermögen allenfalls die axiale Leitfähigkeit der Hüllschicht, nicht aber die der innenliegenden Metalldrähte herabzusetzen, Das Garn ist darüber hinaus hinreichend flexibel und besitz-t gute mechanische Eigenschaften, wie hinreichende Flexibilität, Zugfestigkeit und Reißdehnung. Da das Garn darüber hinaus an seiner Oberfläche verhältnismäßig rauh ist, läßt es sich gut weiterverarbeiten, insbesondere auch in den gummiartigen Werkstoff von Tank- oder Feuerwehr-Schläuchen rutschfest einbetten. Schließlich ermöglicht ein solches Garn auch seine Verwendung als elektrischer Heizleiter, so daß daraus hergestellte bzw. damit versehene Produkte entsprechend eigenbeheizbar sind, beispielsweise damit ausgerüstete, Flüssigkeiten enthaltende Schläuche oder BehaLter vor etwaigemEinfrieren bewahrt werden können.
  • Das elektrisch leitfähige Garn nach der Erfindung besitzt vorteilhaft einen Gesamtdurchmesser von ca 0,7 mm und enthält in seinem Kern je zwei Reyonfäden von etwa 1220 dtex und runde Kupferdrähte von etwa 0,16 mm Durchmesser, die mit etwa 300 Touren/m verzwirnt sind, wobei seine Hüllschicht aus einem etwa 40 Gewichtsprozent Kupferstaub enthaltenden Akrylatkleber besteht. Als besonders zweckmäßig hat sich ein Garn erwiesen, wenn die Gewichtsanteile seiner Reyonfäden 30,8 %, seiner Kupferdrähte 44,8 t-und seiner Hüllschicht 24,4 % bet-ragen.
  • Ein solches Garn besitzt hervorragende mechanische Eigenschaften. Sein zwischen den oberflächig eingeklemmten Enden eines 1 m langen Garnstückes gemessener elektrischer Widerstand liegt bei ca 3 Ohm, -wobei der größere Teil dieses Widerstandes, nämlich zu etwa je 45 %, auf den radialen Übergangswiderstand der Hüllschicht und nur etwa 10 % auf den elektrischen Widerstand der beiden durchgehend verlaufenden Kupferdrähte des Garns entfallen.
  • Zum Herstellen des elektrisch leitfähigen Garns nach der vorliegenden Erfindung werden-die den Garnkern bildenden, miteinander entsprechend verzwirnten Textilfäden und Metalldrähte durch ein fein dispergierten Metall- insbesondere Kupferstaub enthaltendes Klebemittelbad hindurchgeführt, danach zum gleichmaßigen Rundumauftrag des anhaftenden Klebemittels fortlaufend langsam um ihre gemeinsame Längsachse gedreht, anschließend durch eine Trockenkammer geführt und schließlich aufgespult. Da die den Garnkern umhüllende, Kupferstaub enthaltende Klebemittelschicht verhältnismäßig dick ist, muß das Garn nach Durchlaufen des Klebemittelbadesum seine Längsachse gedreht werden, damit der Garnkern noch vor Erstarren des Klebemittels davon gleichmäßig umhüllt wird. Die dafür notwendige Garndrehung kann am einfachsten und zweckmäßigsten durch bloße Garnspannungsänderung in dem betreffenden Verarbeitungsabschnitt zwischen dem Klebemittelbad und der nachgeschalteten Trockenkammer erreicht werden.
  • In der Zeichnung ist ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß beschaffenen elektrisch leitfähigen Garns sowie eine Vorrichtung zu seiner Herstellung darstellt. Dabei zeigt Fig. 1 eine Teildraufsicht auf das Garn mit teilweise entfernter Hüllschicht, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1 und Fig. 3 eine schematische Darstellung einer zur Herstellung des erfindungsgemäßen Garns dienenden Vorrichtung.
  • Das inden Fig. 1 und 2 dargestellte, elektrisch leitfähige Garn, das einen Gesamtdurchmesser von ca.'0,7 mm besitzt, enthält in seinem Kern je zwei Reyonfäden 1 von etwa 1220 dtex und runde Kupferdrähte 2 von 0,16 mm Durchmesser. Die Reyonfäden 1 und die Kupferdrähte 2 sind miteinander mit etwa 300 Touren/m verzwirnt, wodurch insoweit schon ein Verschieben der Reyonfaden 1 gegenuber den Kupferdrähten ausgeschlossen ist. Der aus den Textilfäden 1 und den Kupferdrähten 2 bestehende Kern ist von einer Hüllschicht 3 dicht umschlossen, die aus einem Akrylatkleber und darin fein verteiltem Kupferstaub von etwa 0,04 mm mittlerer Korngröße besteht. Die Zusammensetzung der Hüllschicht 3 ist so, daß auf etwa 60;% Acrylatkleber (Trockengewicht) etwa 40 % Kupferstaub entfallen. Insgesamt besitzt das Garn die folgende gewichtsprozentuale Zusammensetzung:. 30,8 % Reyon, 44,8 % Kup-ferdraht und 24,4 % Beschichtungskleber einschließlich des darin enthaltenen Kupferstaubes.
  • Das vorbeschriebene Garn besitzt eine Reißkraft von 103 Newton, eine Reißdehnung von 13,3 %, ein Längengewicht von 78,3 g/100 m, eine Re-ißlänge von 12,8 km und einen wie oben gemessenen elektrischen Widerstand von ca.
  • 3 Ohm/m. Da seine zur Leitfähigkeit vor allem beitragenden Kupferdrähte 2 im Kern des Garns zentral angeordnet sind, sind sie kaum bruchgefährdet. Selbst wenn es aber gelegentlich zu Leitungsbrüchen kommen sollte, ist die wenn auch weniger gut leitfähige Hüllschicht 3 zur Ableitung elektrostatischer Ladungen nach wie vor ausreichend. Umgekehrt s-ind Oberflächenfrakturen in der der Hüllschicht 3 praktisch ohne Bedeutung auf die verbleibende gute Leitfähigkeit des Garns. Da es darüber hinaus eine vergleichsweise rauhe Oberfläche hat, kann das Garn gut weiterverarbeitet werden, insbesondere auch rutschfest in gummiartige Werkstoffe, wie beispielsweise bei entsprechend zu sichernden Tankschläuchen od.dgl., eingebettet werden.
  • Das vorbeschriebene elektrisch leitfähige Garn kann auf einfache und kostensparende Weise mit der in Fig. 3 schematisch dargestellten Vorrichtung hergestellt werden.
  • Letztere besteht im wesentlichen' aus dem mit entsprechenden Zwirnablaufspulen 4 versehenen Ablaufgatter 5, dem Klebemittelbehälter 6, der Trockenkammer 7 und dem mit-Aufwickelspulen 8 versehenen Spulengatter 9 sowie den entsprechenden Antriebs- und Umlenkwalzen 10-bzw. f1.
  • Die zuvor auf Ringzwirnmaschinen miteinander entsp-rechefld hochtourig verzwirnten Reyonfäden 1 und Kupferdrähte 2 werden von den Ablaufspulen 4 über die Lieferwalzen 10 abgezogen und in Form einer zusammengefaßten, nebeneinander liegenden Garnschar durch das mit einem Akrylatkleber und darin fein dispergiertem Kupferstaub enthaltende Klebemittelbad 6 hindurchgeführt. Bevor das so beschichtete Garn in die Trockenkammer 7 gelangt, wird es auf seinem Wege dahin um seine Längsachse langsam gedreht, damit sich ein gleichmäßiger Rundumauftrag des zunächst noch flüssigen, aber zunehmend erstarrenden Klebemittelauftrages ergibt. Nach Durchlaufen der Trockenkammer 7 gelangt das Garn übe das nachgeschaltete Lieferwalzenpaar 10 zu de-n einz-elnen Aufwickelspulen 8 des Gatters 9.
  • Es versteht sich,- daß im Rahmen der vorliegenden Erfindung mancherlei Abänderungen sowohl der materialals auch gehaltsmäßigen Zusammensetzung des Garns und seiner Komponenten möglich sind. So'können die Kupferdrähte gegebenenfalls auch durch andere gut leitende Metalldrähte, wie z.B. aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen, ersetzt werden. An die Stelle der aus Multifilfasern mit Schutzdrall bestehenden Reyon-Fäden können grundsätzlich auch andere, insbesondere Endlos-Textilfäden-treten, wie z.B. aus Polyamid, Polyester, Polypropylen ud.dgl.. Der in aushärtbaren organischen Klebemittel vorhandene Kupferstaub kann auch durch anderen gut leitfähigen Metall staub ersetzt werden. Schließlich können die wesentlichen Garnkomponenten innerhalb der oben erwähnten Gehaltsgrenzen variieren, ohne daß dadurch die vorteilhaften Eigenschaften des leitfähigen Garns wesentlich herabgesetzt werden.
  • Leerseite

Claims (4)

  1. Patentansprüche 1. Elektrisch leitfähiges Garn, das durchgehend verlaufende Metallfäden und nichtleitende Textilfäden aus Chemiefasern enthält, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n.e t, daß das Garn in seinem Kern aus wenigen miteinander verzwirnten Textilfäden (1) hohen Garngewichts und 0,05 bis 0,2 mm dicken Metalldrähten (2) besteht sowie eine den Kern dicht umschließende Hüllschicht (3) aufweist, die aus einem aushärtbaren organischen Klebemittel und darinfein dispergiertem Metallstaub besteht, wobei die Gewichtsanteile der Textilfäden zwischen 25 und 40 %, der Metalldrähte zwischen 40 und 55 % und der Hüllschicht zwischen 11 und 27 % liegen.
  2. 2.- Garn nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k en n -z e i c h n e t, daß es einen Gesamtdurchmesser von ca. 0,7' mm besitzt, in seinem Kern je zwei Reyonfäden (1) von etwa 1220 dtex und runde Kupferdrähte (2) von etwa 0,16 mm Durchmesser enthält, die mit etwa 300 Touren/m'verzwirnt sind, und seine Hüllschicht (3) aus einem etwa 40 Gewichtsprozent Kupferstaub enthaltenden Akrylatkleber besteht.
  3. 3. Garn nach den Ansprüchen 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i-c h n e t, daß die Gewichtsanteile seiner Reyonf'affide'n 30,8 %,- seiner Kupferdrähte 44,8 % und-seiner Hüllschicht 24,4 % betragen.
  4. 4. Verfahren zum erst{ellen von elektrisch leitfähigem Garn nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u- -r c h g e k e n n z e i c-:h n- e t, daß die den Garnkern bildenden, miteinander verzwirnten Textilfäden und Metalldrähte durch ein fein dispergierten Metall- insbesondere Kupferstaub enthaltendes Klebemittelbad hindrchgeführt, danach zum gleichmäßigen Rundumauftrag des-a-nhaftenden Klebemittels fortlaufend langsam um-ihre gemeinsame Längsachse gedreht, anschließend durch eine Trockenkammer geführt und schließlich- aufgespult werden.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0185806A1 (de) * 1984-12-06 1986-07-02 Badische Corporation Antistatisches Garn, solch ein Garn beinhaltende Textilerzeugnisse und Verfahren zu seiner Herstellung
DE10206326A1 (de) * 2001-10-15 2003-04-30 L & G Schoeller Gmbh Textiles fadenartiges Gewebe, textiles Flächengebilde aus Fasern, Gewebe aus textilen fadenartigen Gebilden, Bekleidungsstück sowie Baumaterial
DE10228603A1 (de) * 2002-06-26 2004-01-29 Klaus Bloch Hybridmonofilament
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