DE3888856T2

DE3888856T2 - Zusammengesetzte leitfähige Fasern und diese Fasern enthaltende faserige Artikel.

Info

Publication number: DE3888856T2
Application number: DE3888856T
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Ogawa; Takao Osagawa; Hidenobu Tsutsumi
Original assignee: Kanebo Ltd
Current assignee: KB Seiren Ltd
Priority date: 1987-01-30
Filing date: 1988-01-21
Publication date: 1994-08-18
Anticipated expiration: 2008-01-22
Also published as: CA1285358C; EP0276756A2; EP0276756B1; KR880009536A; KR900008725B1; DE3888856D1; EP0276756A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft neue leitende Verbundfäden, insbesondere leitende Verbundfäden, die industriell leicht herstellbar sind und im wesentlichen keine Metallabriebeigenschaft aufweisen. Des weiteren betrifft sie antistatische faserige Gegenstände, die dieselben enthalten.
Es ist gut bekannt, daß Fasern, insbesondere hydrophobe Fasern, welche aus Polyester, Polyamid, Polyacrylnitril, Polyolefin und dergl. bestehen, eine Menge statischer Elektrizität durch Reibung, usw. erzeugen, welche oft 10 kV übersteigt und verschiedene Störungen verursachen. Es sind deshalb viele Vorschläge, welche Entladung (Verleihung von antistatischen Eigenschaften) betreffen, gemacht worden.
Ein Vorschlag aus diesen betrifft ein Verfahren zur Mischung elektrisierbarer Fasern mit metallischen Fasern. Die metallischen Fasern weisen jedoch Nachteile wie Brüchigkeit auf, die Brüche durch Biegung während der Herstellung und Benutzung induzieren und eine Abnahme der antistatischen Eigenschaft verursachen. Die metallischen Fasern lassen sich nur schwer mischen, gemischt weben oder mit anderen Fasern gemischt stricken und haben darüberhinaus von Haus aus einen metallischen Glanz, der die Qualität der Gegenstände beeinträchtigt, wenn die metallischen Fasern in denselben eingebaut sind.
Alternativ haben durch Metallabscheidung hergestellte Fasern und mit leitendem Material beschichtete Fasern auch viele Nachteile, wie extrem hohe Herstellungskosten, eine niedrige Haltbarkeit, die auf die Anfälligkeit gegen die Ablösung der Beschichtung durch Biegen oder auf Reibung während des Herstellungsverfahrens und der Verwendung, oder dergl. zurückzuführen ist.
Inzwischen können Fasern, welche aus einem thermoplastischen Polymer zusammengesetzt sind, das leitende Partikel, z. B. Ruß, Metallpartikel, usw. dispergiert darin enthält, wenn die leitenden Partikel in einer Menge dispergiert sind, die groß genug ist, um Leitfähigkeit zu erzeugen, Verschlechterungen von Verspinnbarkeit, Zähigkeit und Dehnung nicht verhindern. Als Konsequenz ist es außerordentlich schwierig, solche Fasern praktikabel zu erhalten.
Um solche Nachteile zu verhindern, sind Verbundfäden, in denen eine leitende Komponente, zusammengesetzt aus einem thermoplastischen Polymer, welches leitende Partikel, z. B. Ruß, Metallpartikel, usw. darin dispergiert enthält und mit einer nichtleitenden Komponente eines faserbildenden thermoplastischen Polymeren verbunden ist in einer Seite-an- Seite oder Mantel-zu-Kern Beziehung, die sich gleichmäßig entlang der longitudinalen Achse des Fadens erstreckt, in den Gazetten der Japanischen Patentanmeldungs- Veröffentlichungs-Nrn. 31,450/77, 44,579/78 und 25,647/82 und in der Japanischen Patentanmeldung Offenlegungs-Nr. 60-224,813, usw. vorgeschlagen worden.
Unter den oben vorgeschlagenen Verbundfäden vom Mantel-Kern- Typ haben diejenigen, in denen eine nichtleitende Komponente eine, leitende Partikel enthaltende, leitende Komponente vollständig einkapselt, einen Nachteil, d. h. schlechte antistatische Eigenschaften, weil ein dielektrischer Durchbruch, der eine Koronaentladung induziert, in dem Mantelteil kaum stattfindet. Im Gegensatz hierzu haben Verbundfäden vom Mantel-Kern-Typ, die sich darin unterscheiden, daß sie einen Mantel aus einer leitenden Kompente aufweisen, wie auch Verbundfäden vom Seite-an-Seite-Typ, in denen eine leitende Komponente und eine nichtleitende Komponente miteinander in einer Seite-an-Seite Beziehung verbunden sind, ausgezeichnete Eigenschaften im Hinblick auf die Eigenschaft der Koronaentladung, d. h. antistatische Eigenschaft, weil die leitende Komponente auf der Oberfläche des Fadens freigelegt ist.
Diese Verbundfäden zeigen jedoch eine wahrnehmbare schwarze oder dunkelgraue Farbe von Ruß oder anorganischen leitenden Partikeln und zerstören das Erscheinungsbild von Gegenständen, welche diese Fäden enthalten. Diese Verbundfäden, welche eine harte, leitende Partikel enthaltende leitende Komponente, freigelegt auf der Fadenoberfläche, enthalten, schleifen darüberhinaus den Körper ab oder zerstören denselben eventuell durch Reibung, wenn die Fäden sich auf einem stationären Körper reibend bewegen. Deshalb sind solche Verbundfäden, die so mit einer erhöhten metall-abschleifenden Eigenschaft versehen sind, im Zuge der Herstellung und Behandlung in ernsthafte Probleme verwickelt.
Um solche Probleme zu lösen, sind einige Vorschläge gemacht worden. In der Gazette der Japanischen Patentanmeldung Offenlegungs-Nr. 60-110,920 ist zum Beispiel ein Verbundfadentyp mit Kern und dünner Haut beschrieben, der eine Hautkomponente umfaßt, welche die dünnsten Teile von 3 um oder darunter auf dem Querschnitt hat. Dieser Faden ist ausgezeichnet im Hinblick auf die Vermeidung der metallabreibenden Eigenschaft wie auch auf die Erzeugung der antistatischen Eigenschaft. Wenn jedoch die nichtleitende Haut dünn genug gemacht wird, um eine zufriedenstellende antistatische Eigenschaft zu erzeugen, wird die Haut anfällig gegen Bruch, woraus ein Metallabrieb durch den nichtbedeckten Kern resultiert. Deshalb stellt dieser Fadentyp noch ein Problem dar, so daß stabile Herstellung schwierig durchzuführen ist. In der Gazette der Japanischen Patentanmeldung Offenlegungs-Nr. 60-224,812 ist ein Verbundfaden mit verbessertem Kern- und dünnem Hauttyp beschrieben, bei dem die Haut aus einem faserbildenden Polymer zusammengesetzt ist, welches leitende Partikel aus Metalloxid oder Metallverbindung enthält, und die Partikelgröße vorzugsweise die Formel befriedigt: 0,5 ≤ der Größe von leitendem Partikel/Minimumdicke der Haut ≤ 4. Wenn jedoch genügend leitende Partikel in der Haut enthalten sind, um eine zufriedenstellende antistatische Eigenschaft zu gewährleisten, wird die Farbe oder der Metallabrieb wieder sichtbar.
Des weiteren wird, um den Metallabrieb während der Herstellung und Behandlung von Verbundfäden, zum Beispiel vom Seite-an-Seite Typ oder dergleichen, bei welchen eine leitende Komponente auf Oberflächen des Fadens freigelegt ist, zu mildern, zum Beispiel in der Japanischen Patentanmeldung, Offenlegungs-Nr. 61-132,626 ein Verbundfaden vom Mantel-Kern-Typ beschrieben, bei dem die Mantelkomponente aus einem Lösungsmittel-löslichen Polymeren zusammengesetzt ist. Die Mantelkomponente dieses Fadens kann durch Auflösen nach der Verarbeitung zu Gegenständen entfernt werden, um die leitende Kernkomponente freizulegen. In der Gazette der Japanischen Patentanmeldung, Offenlegungs-Nr. 61-152,823 ist auch ein leitender Verbundfaden beschrieben, der hergestellt wird durch Vereinigen einer Mischung (A), welche aus einer leitenden Polymerzusammensetzung (P1') und einem faserbildenden thermoplastischen Polymer (P2), welches mit (P1') unverträglich ist, besteht, mit einem nichtleitenden, faserbildenden thermoplastischen Polymer. In diesem Faden nimmt die Mischung (A) einen Teil des Oberflächenbereichs des Fadens ein, und ein Teil von (P1') kommt an die Oberfläche in der Längsrichtung des Fadens durch eine Öffnung. Solch ein leitender Verbundfaden ist jedoch in der Tat instabil im Hinblick auf Garn-Verspinnbarkeit und darüberhinaus in der elektrischen Leitfähigkeit nicht ausreichend wegen des Fehlens eines leitenden Kerns wie in dem Fall von Vergleichsbeispiel Y&sub1;&sub7;, das später beschrieben wird. Demzufolge sind faserige Gegenstände, welche solch einen Faden enthalten, nicht ausreichend in antistatischer Eigenschaft und weniger praktisch. In der Japanischen Patentanmeldung, Offenlegungs-Nr. 57-161,126 ist auch ein Verbundfaden beschrieben, dessen freiliegende leitende Komponente 30% oder weniger der Fadenoberfläche einnimmt. Obwohl beide dieser Fäden eine ausgezeichnete antistatische Eigenschaft aufweisen und zusätzlich sorgfältige Überwachung stattfand, um den Metallabrieb bei Herstellungs- und Behandlungsschritten zu vermeiden, erfordern diese Fäden ungünstigerweise die Verwendung spezieller Polymerer oder komplizierter Apparaturen, oder die Einhaltung außerordentlich delikater Bedingungen für die Herstellung.
In GB-A-2 077 182 ist ein leitender Verbundfaden beschrieben, der eine leitende Komponente umfaßt, welche aus leitenden Metalloxid-Partikeln in einem thermoplastischen Polymer und/oder einem Lösungsmittel-löslichen Polymer besteht, das der Länge des Fadens entlang an eine nichtleitende Komponente, welche aus einem faserbildenden Polymer besteht, gebunden ist.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, verbesserte leitende Verbundfäden bereitzustellen, welche ein hohes Weiß, ausgezeichnete antistatische Eigenschaft, keine Abriebseigenschaft aufweisen und kommerziell leicht herstellbar sind.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, faserige Gegenstände mit ausgezeichneter elektrischer antistatischer Eigenschaft und ästhetischem Aussehen bereitzustellen, welche leitende Verbundfäden gemäß der Erfindung enthalten.
Die oben genannten Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden gelöst durch einen einheitlichen leitende Verbundfaden, welcher umfaßt:
(a) eine nichtleitende Komponente, zusammengesetzt aus einem faserbildenden thermoplastischen Polymer, welches einen Mantel bildet, der sich der gesamten Länge des Fadens entlang erstreckt, und
(b) eine leitende Komponente, zusammengesetzt aus einem leitenden Kern und einem leitenden Pfad, die umwickelt ist mit und sich der Länge des Mantels entlang erstreckt, wobei der leitende Kern aus einer Mischung aus einem thermoplastischen Polymer mit anorganischen, leitenden Partikeln besteht, besagter leitender Pfad die gleiche oder eine vom leitenden Kern verschiedene Zusammensetzung aufweist, welche aus einem thermoplastischen Polymer und anorganischen leitenden Partikeln besteht,
und dadurch gekennzeichnet ist, daß besagte leitende Komponente als Querschnitt die Form einer Kaulquappe hat, welche aus einem Kopf des leitenden Kerns mit einer Dicke von nicht weniger als 5 um und einem Schwanz des leitenden Pfads besteht, der sich lateral von einem Teil der Peripherie des besagten Kopfs des leitenden Kerns, quer durch den Mantel, bis zu, oder in die Nähe des äußeren Umfangs des Mantels erstreckt, und daß der leitende Pfad intermittierend entlang der longitudinalen Achse des Fadens und nicht mehr als 1,5 um in der Breite auf der äußeren peripheren Oberfläche des Mantels freigelegt ist.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird Bezug genommen auf die begleitenden Zeichnungen, in denen:
Fign. 1 bis 6 die Querschnittsansichten der leitenden Verbundfäden gemäß der Erfindung zeigen;
Fign. 7 bis 11 die Querschnittsansichten der konventionellen leitenden Verbundfäden, Fig. 7 Fäden eines Mantel-Kern-Typs und Fign. 8 bis 11 Fäden vom Seite-an-Seite-Typ, zeigen;
Fign. 12 bis 14 sind Polymer-Flußdiagramme in einer Spinndüsenvorrichtung, die vorzugsweise für die Herstellung der Fäden gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 15 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen dem Mischungsverhältnis der leitenden Verbundfäden und der Menge an elektrischer Ladung anhand eines Beispiels des faserigen Gegenstandes, einem nichtgewobenen Vlies, zusammengesetzt aus Polyethylenterephthalat- Stapelfasern gemäß der vorliegenden Erfindung, zeigt.
Fig. 16 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen dem Abstand der leitenden Verbundfäden, welche beabstandet in einen faserigen Gegenstand eingebaut sind, d. h. einem rundgestrickten Gewebe, und der Spannung von Reibungselektrizität zeigt;
Fign. 17 und 18 sind elektronenmikroskopische (SEM) Mikrophotographien, welche Querschnittsansichten und Oberflächenseitenansichten der leitenden Verbundfäden gemäß der vorliegenden Erfindung (nichtverstreckte Fäden) zeigen; und
Fig. 19 ist eine elektronenmikroskopische Mikrophotographie, welches die Querschnitts- und Umfangsansichten eines Beispiels, des leitenden Verbundfadens Y&sub3; gemäß der Erfindung zeigt (der PE, aus dem sich eine leitende Komponente zusammensetzt, ist aus dem nicht-verstreckten Faden entfernt worden).
Die Querschnittsdarstellung der Verbundfäden gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht spezifisch begrenzt. Sie kann entweder kreisförmig oder nicht-kreisförmig sein, aber die kreisförmige ist bevorzugt.
In den Verbundfäden gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Querschnittsdarstellung der leitenden Komponente von Bedeutung. Wie in den Fign. 1 bis 6 gezeigt ist, hat die leitende Komponente eine Kaulquappen-artige Form, bestehend aus einem Kopf des leitenden Kerns 1 mit einer Dicke von nicht weniger als 5 um, und einem Schwanz des leitenden Pfads 2, die beide in einen Mantel 3 eingewickelt sind, welcher aus einer nichtleitenden Komponente besteht und sich entlang der gesamten Länge des Fadens erstreckt. Der leitende Pfad 2 erstreckt sich lateral von einem Teil der Peripherie des besagten Kopfs des leitenden Kerns 1, quer durch den Mantel 3, bis zu oder in die Nähe des äußeren Umfangs des Mantels. Longitudinal erstreckt er sich entlang der gesamten Länge des besagten Kerns in einer Weise, daß der leitende Pfad intermittierend entlang der longitudinalen Achse des Fadens und nicht mehr als 1,5 um in der Breite auf der äußeren peripheren Oberfläche des Mantels freigelegt ist.
Wie oben ausgeführt hat die leitende Komponente eine Kaulquappen-artige Form, welche zusammengesetzt ist aus dem leitenden Kern als ihrem Kopf und dem leitenden Pfad als ihrem Schwanz. Im Hinblick auf die Lage der leitenden Komponente im Querschnitt des Fadens wird bevorzugt, daß der in den Mantel eingebettete leitende Kern nahezu im Zentrum des Fadens angeordnet ist und nur die blanke Spitze des leitenden Pfads unbedeckt den Umfang des Fadens erreicht. Der dicke leitende Kern erstreckt sich kontinuierlich der Länge des Fadens entlang, und der dünne leitende Pfad ist intermittierend der Länge nach auf der Oberfläche des Fadens freigelegt.
Die Querschnittsdarstellung des leitenden Kerns kann beliebig gewählt werden aus kreisförmig, elliptisch, triangulär, rechteckig und dergleichen. Der leitende Kern nimmt einen großen Teil ein, zum Beispiel wenigstens 60 Vol% der leitenden Komponente. Seine Dicke zum Beispiel, d&sub1; in Fig. 1, ist wenigstens 5 um. Es kann beide Fälle geben, daß der Kern klar unterscheidbar (z. B. Fig. 1) oder nicht unterscheidbar ist (z. B. Fign. 2 und 5).
Der leitende Pfad bedeutet einen dünnen Teil, der mit dem leitenden Kern verbunden ist. Seine Querschnittsansicht kann gerade sein, es wird jedoch ein gebogener oder krummer bevorzugt, um die freiliegende Breite seiner Spitze zu verengen. Zusätzlich können von der Verbindungsstelle mit dem Kern bis zu der Spitze des leitenden Pfades die Dicken im wesentlichen gleich sein (Fig. 1), es werden jedoch diejenigen, welche allmählich spitz zulaufen (Fign. 2, 4 und 5) oder die dünn-und-dicken (Fig. 6) bevorzugt, um die freigelegte Breite in der gewünschten Verengung zu kontrollieren. Im Gegensatz hierzu, wenn die leitende Komponente nur aus einem dünnen Band besteht, ohne einen Kern (dicker Teil), wie in Fig. 10 gezeigt, zu haben, neigt die elektrische Leitfähigkeit oder antistatische Eigenschaft dazu, abzunehmen oder instabil zu werden, während, wenn sie dick ausgebildet ist, die Eigenschaft der Metallabreibung erheblich zunehmen wird, so daß dieser Typ der leitenden Komponente nicht geeignet ist.
Die Breite des leitenden Pfads, der auf Oberflächen des Fadens freigelegt ist (d. h. d&sub2; in Fig. 1) ist nicht mehr als 1,5 um, vorzugsweise nicht mehr als 1,2 um und noch mehr bevorzugt nicht mehr als 1,0 um. Wenn die freigelegte Breite zu groß ist, kann die Anfälligkeit gegen Metallabrieb eintreten.
In den Verbundfäden gemäß der vorliegenden Erfindung ist der leitende Pfad der Länge nach auf der Fadenoberfläche intermittierend freigelegt. Der freizulegende Teil ist die Spitze oder ein Teil des leitenden Pfads in ihrer Nachbarschaft. Die Länge entlang der longitudinalen Achse des Fadens in seinem freigelegten Teil ist nicht spezifisch definiert. Jedoch ist die Proportion der freigelegten Länge zu der Gesamtlänge des Fadens vorzugsweise nicht mehr als 90%, vorzugsweise nicht mehr als 70% und noch mehr bevorzugt nicht mehr als 50%. Eine zu große Breite oder Längenproportion des freigelegten Teils tendiert dazu, Metallabrieb zu verursachen.
Wie oben beschrieben haben die Verbundfäden gemäß der vorliegenden Erfindung eine neue Querschnittsansicht, die von jenen leitenden Verbundfäden vom Mantel-Kern-Typ oder Seite-an-Seite-Typ sehr verschieden ist.
Das konjugierte Verhältnis, das ist das Flächenverhältnis, welches durch die leitende Komponente in dem Querschnitt der Verbundfäden eingenommen wird, ist vorzugsweise 3 bis 40%, vorzugsweise 4 bis 20%, am meisten bevorzugt 5 bis 15%. Wenn das konjugierte Verhältnis zu klein ist, wird die Leitfähigkeit abnehmen und dadurch die antistatische Eigenschaft herabgesetzt. Alternativ, wenn es zu groß ist, werden physikalische oder mechanische Eigenschaften der Fäden verschlechtert und die Metallabriebseigenschaft wird erhöht.
Als anorganische leitende Partikel zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung kann jede Art von Partikeln verwendet werden, soweit sie einen spezifischen Widerstand in Pulverform von nicht mehr als etwa 10&sup4; Ω·cm haben. Nicht nur jene Partikel, welche mit einem Metalloxid oder Metallhydroxid von hohem Weiß beschichtet sind, sondern auch Metallpulver (z. B. Silber, Nickel, Kupfer, Eisen, Legierungen derselben, usw.) und metallische Verbindungen wie Kupfersulfid, Kupferiodid, Zinksulfid, Cadmiumsulfid und dergl. können verwendet werden.
Als Metalloxidpartikel können Partikel aus Zinnoxid, Zinkoxid, Kupferoxid, Kupfer(I)oxid, Indiumoxid, Zirkonoxid, Wolframoxid usw. verwendet werden. Die meisten Metalloxide sind Isolatoren oder Halbleiter und zeigen keine ausreichende Leitfähigkeit, um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu befriedigen. Die Leitfähigkeit wird jedoch erhöht, zum Beispiel durch die Zugabe einer kleinen Menge (nicht mehr als 50%, insbesondere nicht mehr als 25%) einer passenden zweiten Komponente (Verunreinigung) zu dem Metalloxid, wodurch leitende Metalloxidpulver, welche genügend Leitfähigkeit aufweisen, um den Gegenstand der vorliegenden Erfindung zu erfüllen, erhalten werden können. Als solche können als zweite Komponente, d. h. zur Modifizierung der Leitfähigkeit, Antimonoxid für Zinnoxid, und auch Oxide von Aluminium, Gallium, Indium, Germanium, Zinn und dergl. für Zinkoxid verwendet werden.
Des weiteren können Partikel, bei denen ein leitender Film aus den oben beschriebenen Metalloxiden oder anderer metallischer Verbindungen auf Oberflächen von nichtleitenden anorganischen Partikeln wie Titanoxid, Zinkoxid, Magnesiumoxid, Zinnoxid, Eisenoxid, Siliciumoxid, Aluminiumoxid und dergl. gebildet ist, auch verwendet werden. In dem Fall, wenn ein besonders hohes Weiß gewünscht wird, wird bevorzugt, leitende Partikel zu verwenden, welche durch Mischen von Zinnoxid-beschichteten Titanoxidpartikeln mit Antimonoxid und Brennen der resultierenden Mischung erhalten werden.
Es wird bevorzugt, daß die Leitfähigkeit der leitenden Metalloxidpartikel nicht mehr als etwa 10&sup4; Ω·cm, insbesonders nicht mehr als etwa 10² Ω·cm, und noch mehr bevorzugt nicht mehr als etwa 10¹ Ω·cm als spezifischer Widerstand in der Pulverform ist. In der Tat werden Partikel, welche etwa 10² Ω·cm 10&supmin;² Ω·cm haben, erhalten und können in geeigneter Weise auf die Aufgabe der vorliegenden Erfindung angewendet werden. Die Teilchen, welche mehr ausgezeichnet in der Leitfähigkeit sind, werden mehr bevorzugt. Der spezifische Widerstand (Volumenwiderstand) wird gemessen durch Laden von 5 g einer Probe in einen isolierten Zylinder mit einem Durchmesser von 1 cm und durch Anwenden eines Drucks von 200 kg auf den Zylinder von oben mittels eines Kolbens und Anlegen einer Gleichstromspannung (zum Beispiel 0,001 bis 1,000 V, Strom von 1 mA oder darunter).
Es wird bevorzugt, daß die leitenden Partikel hinreichend klein in der Korngröße sind. Partikel mit einer mittleren Korngröße von 1 bis 2 um können verwendet werden, aber im allgemeinen werden diejenigen mit einer mittleren Korngröße von nicht mehr als 1 um, insbesondere von nicht mehr als 0,5 um und noch mehr bevorzugt von nicht mehr als 0,3 um bevorzugt verwendet.
Der Ausdruck "Korngröße", der hier verwendet wird, bedeutet den mittleren Durchmesser nach dem Gewicht von einzelnen Partikeln. Durchmesser (Mittelwerte des langen und des kurzen Durchmessers) von etwa 1.000 Partikeln werden gemessen und klassifiziert mittels einer Einheit von 0,01 um, um die Korngrößenverteilung zu bestimmen, und dann wird die mittlere Korngröße nach dem Gewicht bestimmt aus den folgenden Formeln (I) und (II). Mittleren Korngewicht
in der
Ni: Anzahl von Partikeln, klassifiziert in Nr. i, und
Wi: Gewicht von Teilchen, klassifiziert in Nr. i ist.
Korngewicht W = n/δρD³ (ii)
in der
ρ: Dichte von Partikel, und
D : Durchmesser von Partikel ist.
Das Mischungsverhältnis der leitenden Partikel in der leitenden Komponente hängt ab von der Art, Leitfähigkeit, Korngröße, Fähigkeit der Teilchen zur Kettenbildung und der Eigenschaft, Kristallinität usw. des Polymerbindemittels, mit dem die Partikel gemischt werden. Es ist jedoch im allgemeinen innerhalb eines Bereichs von etwa 10 bis 85%, vorzugsweise etwa 20 bis 80 Gew%. Zum Beispiel ist das Mischungsverhältnis von Titanoxidpartikeln, die mit einem leitenden Film beschichtet sind, im allgemeinen in dem Bereich von etwa 40 bis 85%, bevorzugt 50 bis 80%, noch mehr bevorzugt 60 bis 80 Gew%.
Das thermoplastische Polymer, mit dem die anorganischen leitenden Partikel gemischt werden, welches die leitende Komponente bildet, ist nicht besonders begrenzt und kann beliebig aus einem Wirt von thermoplastischen Polymeren wie Polyamide, Polyester, Polyolefine, Polyvinyle, Polyether und dergl. gewählt werden. Diese Polymeren werden bevorzugt, weil sie vom Standpunkt des Spinnverfahrens aus faserbildend sind. Jedoch, wenn sogar jene Polymere verwendet werden, denen die faserbildende Eigenschaft fehlt, können Verbundfäden hergestellt werden mit hinreichend guter Spinnbarkeit durch Verwendung eines faserbildenden Polymeren als die nichtleitende Komponente, die damit konjugiert werden soll. Als thermoplastische Polymere, die für die leitende Komponente verwendet werden, sind besonders jene bevorzugt, die eine Kristallinität von wenigstens 60% haben, welche schlechte Verträglichkeit mit den nichtleitenden faserbildenden thermoplastischen Polymeren aufweisen. Solche Polymere schließen Polyethylen, Polypropylen, Polyoxymethylen, Polyethylenoxid und seine Derivate (zum Beispiel Ethylenoxid/Ethylenterephthalat- Blockcopolymere), Polyvinylalkohol, Polypivalolacton, Polycaprolacton usw. ein. Unter diesen Polymeren sind Polyethylen, Polypropylen, Polyoxymethylen und Copolymere derselben besonders geeignet.
Die leitende Komponente hat vorzugsweise einen spezifischen Widerstand (Volumenwiderstand) von weniger als 10&sup7; Ω·cm, vorzugsweise nicht mehr als 10&sup4; Ω·cm, und besonders bevorzugt nicht mehr als 10² Ω·cm.
Zu der leitenden Komponente können weiter Dispergiermittel (zum Beispiel Wachse, Polyalkylenoxide, verschiedene oberflächenaktive Mittel, organische Elektrolyte usw.), Farbmittel, Pigmente, Stabilisatoren (Antioxidantien, Absorbenzien für Ultraviolette Strahlung usw.), Fließverbesserungsmittel und andere Additive gegeben werden.
Als faserbildende thermoplastische Polymere, welche die nichtleitende Komponente in den Verbundfäden gemäß der Erfindung bilden, können irgendwelche spinnbaren Polymeren verwendet werden. Unter den spinnbaren Polymeren sind Polyamide wie Nylon-6, Nylon-66, Nylon-12, Nylon-610 und dergl., Polyester wie Polyethylenterephthalat, Polyethylenoxybenzoat, Polybutylenterephthalat und dergl., Polyacrylnitril und Copolymere und modifizierte Polymere derselben besonders geeignet. Zu den faserbildenden thermoplastischen Polymeren können Additive wie Mattierungsmittel, Pigmente, Farbmittel, Stabilisatoren, antistatische Mittel (wie zum Beispiel Polyalkylenoxide, verschiedene oberflächenaktive Mittel oder dergl.) gegeben werden. Jedoch wird die Zugabe von anorganischen Partikeln in einer solch hohen Menge, die möglicherweise Metallabrieb verursacht, nicht bevorzugt. Die nichtleitende Komponente, die aus einem faserbildenden thermoplastischen Polymer wie oben beschrieben zusammengesetzt ist, hat vorzugsweise einen spezifischen Widerstand von wenigstens 10&sup7; Ω·cm.
inzwischen haben üblicherweise in der leitenden Komponente der Verbundfäden gemäß der vorliegenden Erfindung der leitende Kern und der leitende Pfad im wesentlichen die gleiche Zusammensetzung. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel jedoch besteht die thermoplastische Polymerzusammensetzung in dem leitenden Pfad aus einer Mischung des Polymeren für die nichtleitende Mantelkomponente und der Polymerzusammensetzung für die leitende Kernkomponente. Das Mischungsverhältnis beider Komponenten ist nicht spezifisch begrenzt. Jedoch ist ein solches Mischungsverhältnis, das den Gehalt an leitenden anorganischen Partikeln in der Mischung in den Bereich von 3 bis 50%, besonders 5 bis 40 Gew% bringt, bevorzugt. Wenn der Gehalt zu groß ist, nimmt die Metallabriebseigenschaft der Verbundfäden zu sehr zu, während, wenn er zu klein ist, die antistatische Eigenschaft nicht mehr ausreichend ist.
Die Mischung nimmt bevorzugt wenigstens den freigelegten Teil auf den Fadenoberflächen des leitenden Pfads ein.
Die oben beschriebene Polymermischung kann nach irgendeinem der bekannten Prozesse hergestellt werden. Zum Beispiel kann ein Prozeß zum Mischen angewendet werden, der einen statischen Mischer verwendet, der aus relativ wenigen, vorzugsweise 1 bis 3 Mischungselementen besteht und in einem Polymerflußpfad innerhalb einer Düsenvorrichtung angeordnet ist (Fig. 12). Ein Prozeß, der einen mechanischen Mischer wie ein Schaufelrad oder Rotor (Fig. 13); hydrodynamisches Mischen unter Verwendung des Zusammenpralls von Flüssigkeiten, verursacht durch Hochdruckinjektion; oder einen Brecher wie Glasperlen, oder eine Filterschicht, welche in dem Flußpfad (Fig. 14) angeordnet ist, usw. und Kombinationen derselben verwendet, kann angewendet werden. In den Fign. 12 bis 14 bezeichnen die Bezugszeichen 101 einen Eingang für ein faserbildendes thermoplastisches Polymer; 102 einen Eingang für eine leitende Komponente Polymerzusammensetzung; 103 einen statischen Mischer; 104 einen Kneter; 105 eine Mischzone; 106 bis 108 Schnittpunkte; 109 eine Verengungsvorrichtung und 110 eine Spinndüse.
Das faserbildende thermoplastische Polymer und die Polymerzusammensetzung der leitenden Komponente, die miteinander gemischt werden sollen, sind vorzugsweise miteinander inkompatibel. Solch eine Kombination stellt eine Mischung bereit in einem gegenseitig phasengetrennten Zustand. Alternativ wird im Fall gegenseitig verträglicher Kombinationen, ein ungleichmäßig gemischter Zustand, zum Beispiel ein Zustand mit feinen inselgruppen oder ein mehrschichtig dispergierter Zustand vom Gesichtspunkt der Koronaentladung aus bevorzugt.
Der Grund, warum die ausgezeichnete antistatische Eigenschaft und Widerstandsfähigkeit gegen Metallabrieb, die Aufgaben der vorliegenden Erfindung sind, erreicht werden mittels des speziellen Aufbaus der leitenden Komponente, welcher einen dicken leitenden Kern und einen leitenden Pfad umfaßt, von dem nur die Spitze die periphere Oberfläche des Fadens erreicht, wird wie folgt angegeben: der dicke leitende Kern, welcher eine Dicke von nicht weniger als 5 um und einen spezifischen Widerstand von zum Beispiel nicht mehr als 10&sup7; Ω·cm hat, der sich kontinuierlich entlang der Gesamtlänge des Fadens erstreckt, gestattet eine leichte Bewegung der elektrischen Ladung in der longitudinalen Richtung. Diese Funktion wird, weil der leitende Kern eine Dicke über einem bestimmten Grad hat, in Prozessen wie Verstrecken, Falschzwirnen, Aufwickeln, Stricken, Weben und dergl., nicht zerstört. Alternativ, weil der leitende Pfad, der mit dem dicken leitenden Kern verbunden ist, mit seiner Spitze bis zu oder in der Nähe der Oberfläche des Fadens reicht und der Länge nach intermittierend freigelegt wird, wenn die Fäden elektrisch geladen werden, wird angenommen, daß eine Entladung durch Koronaentladung bei niedrigem Potential stattfindet.
So können durch den Einbau der Verbundfäden gemäß der Erfindung in einer sehr kleinen Menge Fasergegenstände, welche mit ausgezeichneter antistatischer Eigenschaft versehen sind, hergestellt werden, ohne das ästhetische Erscheinungsbild wie Kleidung, Wäsche, Grundgewebe, Strumpfwaren, insbesondere Arbeitskleidung für Reinräume, Bettlaken, Teppiche, Polsterwaren, Innenkleidung und dergl. zu beeinträchtigen. Die Verbundfäden gemäß der Erfindung können mit anderen Naturfasern oder Kunstfasern gemischt und als Endlosfadengarne, Stapelfasern in nichtgekräuselter, gekräuselter, nichtverstreckter und verstreckter Form verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung wird anhand von Beispielen näher erläutert.
In den Beispielen wurde die antistatische Eigenschaft nach der folgenden Methode ausgewertet. Ein gewöhnliches Nylon-6 verstrecktes Garn (210 Denier/54 Fäden) wurde auf einer Rundstrickmaschine verstrickt unter Einverleibung eines leitenden Verbundfaden-Garnes in jedem elften Lauf, um ein röhrenförmiges gestricktes Gewebe herzustellen, das zu 0,85%, bezogen auf das Gewicht des Gewebes der leitenden Verbundfäden, gemischt ist. Das resultierende Gewebe, aus dem Öle durch Entfetten entfernt wurden, wurde sorgfältig mit Wasser gewaschen, dann bei 80ºC drei Stunden lang getrocknet und weiter konditioniert in einer Atmosphäre von 30% relativer Luftfeuchtigkeit während 6 Stunden. Danach wurde das Gewebe 15mal mit einem Baumwolltuch gerieben, bei der gleichen Temperatur und Feuchtigkeit wie oben, und die elektrische Ladung wurde nach 10 Sekunden gemessen.
Die Metallabriebseigenschaft wurde gemessen durch die Zeit, die notwendig war zum Brechen eines Edelstahldrahtes mit einem Durchmesser von 35 um, wenn das Fadengarn sich auf dem Edelstahldraht mit einer Geschwindigkeit von 100 m/Min. fortbewegte. (Die Garnspannung vor der Kontaktierung betrug 4 bis 5 g und der Kontaktwinkel war 45º).
Der elektrische Widerstand wurde an einem Garn gemessen, welches aus 5 einzelnen Fäden mit einer Länge von 10 cm bestand. Beide Enden des Garns wurden an Metallklemmen mit einem leitenden Adhesiv (Dodite D-550, hergestellt von Fujikura Kasei K.K.) befestigt, 10 V Gleichstrom wurde zwischen beiden Klemmen angelegt, und der elektrische Widerstand wurde bestimmt. Der spezifische Widerstand der leitenden Komponente wurde aus dem oben erhaltenen Wert des Fadengarnes berechnet.
Die folgenden Beispiele werden angegeben zur Illustrierung dieser Erfindung und sind nicht als Begrenzungen derselben beabsichtigt.

BEISPIEL 1

Leitende Partikel mit einer mittleren Korngröße von 0,25 im und einem spezifischen Widerstand von 6,3 Ω·cm wurden erhalten durch Brennen einer Mischung von Titanoxidpartikeln, beschichtet mit einem Zinnoxidfilm und 0,75 Gew%, bezogen auf diese Partikel, von Antimonoxid. 75 Gewichtsteile der oben erhaltenen Partikel und 25 Gewichtsteile Polyethylen mit einem Molekulargewicht von 80.000 wurden zusammengeknetet, um eine leitende Polymerzusammensetzung A&sub1; herzustellen. Diese leitende Polymerzusammensetzung A&sub1; und Nylon-6, welches eine relative Viskosität in 95% konz.
H&sub2;SO&sub4; von 2,3 hat, wurden gleichzeitig aus Düsen mit einem Durchmesser von 0,25 mm bei einer Spinntemperatur von 280ºC zu Verbundfadengarnen versponnen, welche Querschnittsdarstellungen wie in Tab. 1 gezeigt haben, mit einem Konjugationsverhältnis von 1/9 (Gebietsverhältnis im Querschnitt). Die so versponnenen Garne wurden auf einer Garnspule mit einer Geschwindigkeit von 800 m/Min. aufgewickelt und dabei gekühlt und geölt. Dann wurden die aufgewickelten Fadengarne verstreckt mit einem
Verstreckverhältnis von 2,6 auf einer Heißrolle bei 80ºC, weiter mit einem Plattenheizgerät bei 170ºC in Kontakt gebracht, um verstreckte Garne y&sub1; Y&sub5; von 20 Denier/3 Fäden zu erhalten, die auf eine Schußspule aufgewickelt wurden.
Die Leitfähigkeit (spezifischer Widerstand), antistatische Eigenschaft und Metallabriebseigenschaft dieser Fadengarne sind in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1 Garn Nr. Struktur Querschnittsdarstellung Dicke des Kerns: d&sub1; (um) Breite leitender Pfad: d&sub2; (um) Breite freigelegter Teil (um) Eigenschaften Spezifischer Widerstand (Ω · cm) Antistatische Eigenschaft (kV) Metallabriebs-Eigenschaft (Min.) Bemerkungen Diese Erfindung Stand der Technik
Jedes der Garne Y&sub1; Y&sub5; hatte einen spezifischen Widerstand von nicht mehr als einer Größenordnung von 10³ Ω·cm und zeigte gute Leitfähigkeit. Die Garne Y&sub1; Y&sub3; und Y&sub5; hatten gute antistatische Eigenschaften, aber das Garn Y&sub4;, welches die leitende Polymerkomponente auf der Fadenoberfläche nicht freigelegt hatte, hatte nur schlechte antistatische Eigenschaften. Zusätzlich hatten die Garne Y&sub1; Y&sub4; wenig Metallabriebseigenschaft, aber das Garn Y&sub5;, welches die leitende Komponente in großem Umfang in der Breite auf der Oberfläche des Fadens freigelegt hatte, hatte eine extrem gesteigerte Metallabriebseigenschaft. Das Garn Y&sub5; konnte aufgrund gesteigerten Abriebs an den Fadenführungsrollen nicht stabil hergestellt werden.
Es wurden als Nächstes die Garne Y&sub1; Y&sub4; mit einem Nylon-6 Fadengarn von 2.600 Denier/140 Fäden beschichtet und die beschichteten Garne wurden durch Texturieren gekräuselt. Wenn man das texturierte Garn in jedem vierten Gang verwendete, und das Nylongarn in jedem dritten Gang, wurde ein Tuftingteppich (mit Schlingen, Mischungsverhältnis der leitenden Fäden: 0,17%) hergestellt. Eine Ladungsspannung eines menschlichen Körpers, die sich bildete, wenn ein Mensch, der Lederschuhe trug, auf dem resultierenden Teppich in einem Raum mit 25ºC und 20% relativer Luftfeuchtigkeit einherschritt, wurde gemessen. Die Ladungsspannungen der Teppiche, denen die Garne Y&sub1; Y&sub3; der vorliegenden Erfindung einverleibt waren, waren -2,0 kV, beziehungsweise -2,3 kV und -1,8 kV. im Gegensatz dazu war diejenige des Teppichs, dem das Garn Y&sub4;, ein Garn mit einem Verbundfaden vom Mantel/Kern/Typ, einverleibt war, -4,3 kV, und ein elektrischer Schlag wurde von einem geerdeten Türknopf erhalten. Für Vergleichszwecke wurde die Ladungsspannung eines menschlichen Körpers auf einem Teppich, der nur aus Nylon zusammengesetzt war, mit -9,2 kV gemessen, und der elektrische Schlag, der von dem geerdeten Türknopf erhalten wurde, war so heftig, daß er beträchtliche Furcht auslöste.

BEISPIEL 2

Ein Polyethylenterephthalat Polymer mit einem Molekulargewicht von 15.000, gemischt mit 0,65% Titanoxid als Mattierungsmittel, bezogen auf das Polymergewicht, wurde als ein nichtleitendes Polymer verwendet, und die leitende Polymerzusammensetzung A&sub1;, hergestellt in Beispiel 1, wurde als eine leitende Polymerzusammensetzung verwendet. Diese Polymeren wurden in einer Spinnvorrichtung in einer Seite-an-Seite Relation konjugiert und hatten eine Querschnittsansicht, wie in Fig. 3 gezeigt. Sie wurden von Düsen mit einem Durchmesser von 0,3 mm bei einer Spinntemperatur von 285ºC versponnen. Nach dem Abschrecken und Ölen wurde das so gesponnene Fadengarn auf eine Aufnahmerolle aufgewickelt mit einer Geschwindigkeit von 1.000 m/Min. Dann wurde das Garn um das 3,1 fache seiner ursprünglichen Länge verstreckt unter Verwendung einer Heißrolle bei 85ºC, hitzefixiert mit einem Plattenheizgerät bei 150ºC und auf eine Schußspule aufgewickelt. So wurden Verbundfadengarne Y&sub6; Y&sub9; erhalten. Diese Fadengarne hatten Eigenschaften, die in Tabelle 2 gezeigt sind. Tabelle 2 Garn Nr. Struktur Fadenzusammensetzung Dicke des Kerns: d&sub1; (um) Breite des leitenden Pfads: d&sub2; (um) Breite des freigelegten Teil (um) Eigenschaften Spezifischer Widerstand (Ω · cm) Antistatische Eigenschaft (kV) Metallabriebs-Eigenschaft (Min.) Bemerkungen Diese Erfindung

BEISPIEL 3

Titanoxidpartikel, welche mit Zinnoxid (SnO&sub2;) beschichtet waren und 1,5%, bezogen auf das Gewicht der Partikel, Antimonoxid wurden zusammengemischt und gebrannt, um leitende Partikel mit einer mittleren Korngröße von 0,25 um, einem Zinnoxidgehalt von 15 Gew%, einem spezifischen Widerstand von 7 Ω·cm und einem Weißgrad, d. h. Lichtreflektion, von 83% zu erhalten. 75 Gewichtsteile der hergestellten leitenden Partikel und 25 Gewichtsteile eines Polyethylens mit niedriger Dichte, einem Molekulargewicht von etwa 50.000 und einem Schmelzpunkt von 103ºC wurden gemischt und gleichmäßig mit 0,5 Gewichtsteilen von Magnesiumstearat (einem Fließverbesserer) zusammengeknetet, um eine leitende Polymerzusammensetzung, welche mit A&sub2; bezeichnet wurde, herzustellen. Nylon-6 mit einem Molekulargewicht von etwa 16.000 und einem Schmelzpunkt von 215ºC wurden 0,8%, bezogen auf das Gewicht von Nylon, Titanoxid zugemischt, um ein Polymer B&sub1; herzustellen.
Das leitende Polymer A&sub2; und das Polymer B&sub1; wurden konjugiert mit einem Konjugationsverhältnis von 9/1 bei einer Spinntemperatur von 280ºC von Düsen versponnen, welche einen Durchmesser von 0,25 mm aufwiesen, zu Verbundfäden versponnen mit Querschnittsansichten wie in Tabelle 3 gezeigt. Die so gesponnen Fadengarne wurden aufgewickelt auf eine Aufnahmespule mit einer Geschwindigkeit von 800 m/Min., und gleichzeitig abgeschreckt und geölt. Dann wurden die Garne um das 2,6 fache ihrer ursprünglichen Länge verstreckt mit einer Heißrolle bei 80ºC, des weiteren mit einem Plattenheizgerät bei 170ºC in Berührung gebracht, und auf eine Schußspule aufgewickelt. So wurden verstreckte Garne Y&sub1;&sub0; Y&sub1;&sub3; von 18 Denier/1 Faden erhalten.
Die Eigenschaften dieser verstreckten Garne, wie Leitfähigkeit (spezifischer Widerstand), antistatische Eigenschaft, Metallabriebseigenschaft oder dergl., wie auch die Abbildung von Seitenoberflächenansichten der Fäden, beobachtet mit SEM, sind in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3 Garn-Nr. Struktur Querschnittsansicht Freilegen von leitendem Pfad auf Fadenoberfläche intermittierend ja nein kontinuierlich Breite leitender Pfad: d&sub2; (um) Prozent Freilegung Eigenschaften Zugfestigkeit Bruchdehnung (%) Spezifischer Widerstand (Ω · cm) Antistatische Eigenschaft (kV) Metallabriebs-Eigenschaft (Min.) Bemerkungen Diese Erfindung Vergleich
Jedes der Garne Y&sub1;&sub0; Y&sub1;&sub3; hatte einen spezifischen Widerstand in der Größenordnung von 10³ Ω·cm und zeigte gute Leitfähigkeit. Die Garne Y&sub1;&sub0;, Y&sub1;&sub2; und Y&sub1;&sub3; hatten gute antistatische Eigenschaft von nicht mehr als 2,0 kV, aber das Garn Y&sub1;&sub1;, dessen leitende Polymerkomponente auf der Oberfläche der Fäden nicht freigelegt war, zeigte schlechte antistatische Eigenschaft. Des weiteren hatten die Garne Y&sub1;&sub0; und Y&sub1;&sub1; eine erniedrigte Metallabriebseigenschaft, während die Garne Y&sub1;&sub2; und Y&sub1;&sub3; eine wesentlich erhöhte Metallabriebseigenschaft zeigten. Die Garne Y&sub1;&sub2; und Y&sub1;&sub3; schliffen die Traveller so bemerkenswert während der Verstreck-Zwirn-Operation ab, daß die stabile Herstellung der Garne nicht ausgeführt werden konnte. Das Garn Y&sub1;&sub0; war das einzige Garn, welches eine gute antistatische Eigenschaft, wie auch eine verminderte Metallabriebseigenschaft hatte.

BEISPIEL 4

Ein nichtleitendes Polymer aus Polyethylenterephthalat mit einem Molekulargewicht von 15.000, gemischt mit 0,65 Gew% Titanoxid als Mattierungsmittel und die leitende Polymerzusammensetzung A&sub2;, verwendet in Beispiel 3, wurden in einer Spinnvorrichtung konjugiert in einer Seite-an-Seite Relation mit Querschnittsansichten, die in Tabelle 4 gezeigt sind und aus denen sich ergibt, daß die konjugierten Polymeren mit einem dünnen Mantel eines nichtleitenden Polymeren bedeckt sind. Sie wurden aus Düsen mit einem Durchmesser von 0,3 mm bei einer Spinntemperatur von 282ºC versponnen. Nach dem Abschrecken und Ölen wurde das gesponnene Fadengarn aufgewickelt auf einer Aufnahmerolle mit einer Geschwindigkeit von 1.000 m/Min. Dann wurde das Garn auf das 3,1 fache seiner ursprünglichen Länge verstreckt unter Verwendung einer Heißrolle bei 85ºC, hitzefixiert mit einem Plattenheizgerät bei 150ºC und auf eine Schußspule aufgewickelt. So wurden Verbundfadengarne Y&sub1;&sub4; Y&sub1;&sub7; erhalten. Jene Fadengarne hatten Querschnittsansichten und Eigenschaften, die in Tabelle 4 gezeigt sind. Tabelle 4 Garn Nr. Struktur Querschnittsansicht Freilegen von leitendem Pfad auf Fadenoberfläche intermittierend Breite leitender Pfad: d&sub2; (um) Prozent Freilegung (%) Eigenschaften Spezifischer Widerstand (Ω · cm) Antistatische Eigenschaft (kV) Metallabriebs-Eigenschaft (Min.) Bemerkungen Diese Erfindung Vergleich
Auf den peripheren Oberflächen der Garne Y&sub1;&sub4; Y&sub1;&sub7;, wurde intermittierende Unebenheit, verursacht durch das leitende Polymer, mittels SEM beobachtet. Alle diese Garne zeigten im wesentlichen keine Metallabriebseigenschaft, so daß keine Schwierigkeiten bei Spinn-, Verstreck-, Strick- und Webverfahren auftraten. Die Garne Y&sub1;&sub4; Y&sub1;&sub6; hatten eine gute antistatische Eigenschaft. Das Garn Y&sub1;&sub7;, dem der dicke leitende Kern fehlte, hatte einen hohen spezifischen Widerstand und eine niedrige antistatische Eigenschaft.

BEISPIEL 5

Titanoxidpartikel, beschichtet mit Zinnoxid, und 0,75%, bezogen auf das Gewicht der Teilchen, von Antimonoxid wurden gemischt und gebrannt, um leitende Partikel mit einer mittleren Korngröße von 0,25 um und einem spezifischen Widerstand von 6,3 Ω·cm zu erhalten. 75 Gewichtsteile der hergestellten leitenden Partikel und 25 Gewichtsteile eines Polyethylens mit einem Molekulargewicht von 80.000 wurden gemischt und zusammengeknetet, um eine leitende Polymerzusammensetzung A&sub3; herzustellen.
Unter Verwendung einer Spinnmaschine, welche versehen ist mit einem statischen Mischer, der ein Paar Mischelemente in einer Spinnvorrichtung, wie in Fig. 12 gezeigt, enthält, wurden 10 Volumteile des oben angegebenen leitenden Polymers A&sub3; und 90 Volumteile Nylon-6 (N&sub1;) mit einer relativen Viskosität in 95% konz. H&sub2;SO&sub4; von 2,3 versponnen aus Düsen mit einem Durchmesser von 0,25 mm, bei einer Spinntemperatur von 280ºC, um Fäden mit Querschnittsansichten und Mischungsverhältnissen, die in Tabelle 5 gezeigt sind, zu erhalten. Beim Spinnen wurden die Polymeren N&sub1; und A&sub3; jeweils durch die Eingänge 101 und 102 eingeführt, und die Verengungsvorrichtungen 109 wurden eingestellt, um das Mischungsverhältnis zu kontrollieren. Die versponnenen Fadengarne wurde aufgewickelt auf einer Aufnahmerolle mit einer Geschwindigkeit von 800 m/Min., und gleichzeitig abgeschreckt und geölt. Dann wurden die Garne um das 2,6 fache ihrer ursprünglichen Längen verstreckt mit einer Heißrolle bei 80ºC, des weiteren mit Plattenheizgerät bei 170ºC in Kontakt gebracht, und auf einer Schußspule aufgewickelt. So wurden verstreckte Garne Y&sub1;&sub8; Y&sub2;&sub0; von 20 Denier/3 Fäden erhalten.
Die Eigenschaften dieser leitenden Verbundgarne, wie Leitfähigkeit (spezifischer Widerstand), antistatische Eigenschaft und Metallabriebseigenschaft, sind in Tabelle 5 gezeigt. Tabelle 5 Garn Nr. Querschnittsansicht Gebietsverhältnis Freilegung des leitenden auf Fadenoberflächen Leitende Komponente Mischungskomponente Eigenschaft Spezifischer Widerstand Antistatische Eigenschaft Metallabriebseigenschaft Bemerkungen diese Erfindung Vergleich
Jedes der Garne Y&sub1;&sub8; Y&sub2;&sub0; hatte einen spezifischen Widerstand in der Größenordnung von 10² Ω·cm und zeigte gute Leitfähigkeit. Die Garne Y&sub1;&sub8; und Y&sub2;&sub0; hatten gute antistatische Eigenschaft aber das Garn Y&sub1;&sub9;, dessen leitende Polymerkomponente auf der Oberfläche der Fäden nicht freigelegt war, hatte eine schlechte antistatische Eigenschaft.
Des weiteren hatten die Garne Y&sub1;&sub8; und Y&sub1;&sub9; eine verminderte Metallabriebseigenschaft, während das Garn Y&sub2;&sub0; eine wesentlich erhöhte Metallabriebseigenschaft zeigte und wegen des Abriebs an den Fadenrollen nicht stabil hergestellt werden konnte.
Als Nächstes wurden die Garne Y&sub1;&sub8; und Y&sub1;&sub9; mit einem Nylon-6 Garn von 2.600 Denier/140 Fäden beschichtet und die beschichteten Garne wurden durch Texturieren gekräuselt. Wenn man das texturierte Garn in jedem vierten Gang verwendete, und das Nylongarn nur in jedem dritten Gang, wurde ein Tuftingteppich (mit Schlingen, Mischungsverhältnis der leitenden Fäden: 0,17%) hergestellt. Eine Ladungsspannung eines menschlichen Körpers, die sich bildete, wenn ein Mensch, der Lederschuhe trug, auf dem resultierenden Teppich in einem Raum mit 25ºC und 20% relativer Luftfeuchtigkeit einherschritt, wurde gemessen. Die Ladungsspannung des Teppichs, dem das Garn Y&sub1;&sub8; der vorliegenden Erfindung einverleibt war, betrug -2,1 kV. im Gegensatz dazu war diejenige des Teppichs, dem das Garn Y&sub1;&sub9;, ein Garn mit einem Verbundfaden vom Mantel/Kern/Typ, einverleibt war, -4,3 kV, und ein elektrischer Schock wurde von einem geerdeten Türknopf erhalten. Für Vergleichszwecke wurde die Ladungsspannung eines menschlichen Körpers auf einem Teppich, der nur aus Nylon zusammengesetzt war, mit -9,2 kV gemessen, und der elektrische Schlag, der von dem geerdeten Türknopf erhalten wurde, war so heftig, daß er beträchtliche Furcht auslöste.
Um Denier (D) in kg/m umzuwandeln, ist mit 10&supmin;&sup7; zu multiplizieren.

Claims

1. Einheitlicher leitender Verbundfaden, welcher umfaßt

(a) eine nichtleitende Komponente, zusammengesetzt aus einem faserbildenden thermoplastischen Polymer, welches einen Mantel bildet, der sich der gesamten Länge des Fadens entlang erstreckt, und

(b) eine leitende Komponente, zusammengesetzt aus einem leitenden Kern und einem leitenden Pfad, die umwickelt ist mit und sich der Länge des Mantels entlang erstreckt, wobei der leitende Kern aus einer Mischung aus einem thermoplastischen Polymer mit anorganischen, leitenden Partikeln besteht, besagter leitender Pfad die gleiche oder eine vom leitenden Kern verschiedene Zusammensetzung aufweist, welche aus einem thermoplastischen Polymer und anorganischen leitenden Partikeln besteht, dadurch gekennzeichnet, daß besagte leitende Komponente als Querschnitt die Form einer Kaulquappe hat, welche aus einem Kopf des leitenden Kerns mit einer Dicke von nicht weniger als 5 um und einem Schwanz des leitenden Pfads besteht, der sich lateral von einem Teil der Peripherie des besagten Kopfs des leitenden Kerns, quer durch den Mantel, bis zu, oder in die Nähe des äußeren Umfangs des Mantels erstreckt, und daß der leitende Pfad intermittierend entlang der longitudinalen Achse des Fadens und nicht mehr als 1,5 ym in der Breite auf der äußeren peripheren Oberfläche des Mantels freigelegt ist.

2. Faden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß besagter Kopf wenigstens 60% der Fläche der leitenden Komponente einnimmt.

3. Faden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß besagter leitender Pfad nicht mehr als 1 um in der Breite und nicht mehr als 50% der gesamten Länge des Fadens freigelegt ist.

4. Faden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß besagte leitende Komponente im Querschnitt 3 bis 40% der Fläche des Fadens einnimmt.

5. Faden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende Pfad die gleiche Zusammensetzung wie der leitende Kern hat.

6. Faden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende Pfad eine Mischung des faserbildenden thermoplastischen Polymeren, welches die nichtleitende Komponente bildet, mit einer Mischung, welche den leitenden Kern bildet, umfaßt.

7. Faden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Komponente einen spezifischen Widerstand von nicht mehr als 10&sup4; Ω·cm hat.

8. Faden nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der spezifische Widerstand nicht größer als 10² Ω·cm ist.

9. Faden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes faserbildendes thermoplastisches Polymer ein organisches synthetisches lineares Polymer, gewählt aus der Gruppe von Nylon-6, Nylon-66, Nylon-12, Nylon-610, Polyethylenterephthalat, Polyethylenoxybenzoat, Polybutylenterephthalat, und Copolymeren und modifizierten Polymeren derselben, ist.

10. Faden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß besagte thermoplastische Polymere, die in der leitenden Komponente enthalten sind, organische synthetische lineare Polymere, gewählt aus der Gruppe von Polyethylen, Polypropylen, Polyoxymethylen und Copolymeren derselben, sind.

11. Antistatischer faseriger Gegenstand, in den 0,01 bis 5 Gew% eines Fadens nach Anspruch 1 eingebaut sind.

12. Faseriger Gegenstand nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Teppich ist.