DE69931918T2

DE69931918T2 - Feine elektrisch leitende faser und diese enthaltende harzzusammensetzung und elektrisch leitfähiges garn

Info

Publication number: DE69931918T2
Application number: DE69931918T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Otsuka Kagaku Kabushiki Kais OGAWA; Jun Otsuka Kagaku Kabushiki Kaisha OGAWA; Hiroyuki Otsuka Kagaku Kabushiki Kai MONDE
Original assignee: Otsuka Chemical Co Ltd
Current assignee: Otsuka Chemical Co Ltd
Priority date: 1998-02-25
Filing date: 1999-02-10
Publication date: 2007-02-01
Anticipated expiration: 2019-02-11
Also published as: EP1091027A1; CN1125200C; JPH11241271A; DE69931918D1; US6333107B1; WO1999043876A1; CN1292044A; EP1091027A4; JP2975921B2; EP1091027B1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Mit der seit kurzem stattfindenden Ausbreitung von tragbaren elektronischen Geräten wurde vorgeschlagen, Taschen eines Anzugs mit einem Gewebe zur füttern, das in der Lage ist, elektromagnetische Wellen abzuschirmen, die durch elektronische Geräte erzeugt werden, um den Einfluss von elektromagnetischen Wellen auf den menschlichen Körper zu mildern. Die elektrisch leitenden Materialien, die für die Beherrschung der Elektrizität, zur Verleihung von elektrischer Leitfähigkeit oder zur Abschirmung gegen elektromagnetische Wellen vorgeschlagen wurden, beinhalten z.B. Tenside, elektrisch leitende Kohlenstoff- oder Zinn-Antimon-Füllstoffe, Metallfasern und mit Metall plattierte Fasern.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Wenn ein Tensid verwendet wird, wird aber keine ausreichende elektrische Leitfähigkeit verliehen und der Einsatz ist beschränkt. Wenn Metallfasern oder mit Metall plattierte Fasern verwendet werden, wird die elektrische Leitfähigkeit durch Oxidation verschlechtert und das Design ist aufgrund des metallischen Glanzes beschränkt.
Elektrisch leitende Kohlenstoff- oder Zinn-Antimon-Füllstoffe ergeben andererseits das Problem, dass sie einen geringen Weißheitsgrad und ein schlechtes Dispergiervermögen aufweisen und Staub produzieren, so dass sie allein nur für beschränkte Zwecke einsetzbar sind. Nichtsdestotrotz zeigen elektrisch leitende Füllstoffe, die zur Beschichtung von Kaliumtitanat-Fasern, Titanoxid-Fasern, Kieselsäure oder ähnlichen anorganischen Füllstoffen geeignet sind, ein hohes harzverstärkendes Vermögen und die erhaltenen elektrisch leitenden Zusammensetzungen besitzen verschiedene ausgezeichnete Eigenschaften, wie überlegene Festigkeit, hohe elektrische Leitfähigkeit, zweckmäßige Oberflächeneigenschaften und eine gleichmäßige elektrische Leitfähigkeit. Folglich werden diese Füllstoffe nun in großem Umfang verwendet, um Harze elektrisch leitend zu machen. Ferner ist vorgeschlagen worden, eine Harzzusammensetzung enthaltend ein Harz und derartige elektrisch leitende Füllstoffe zur Herstellung von elektrisch leitenden Fäden zu spinnen (JP-A-63-196717). Das vorgeschlagene Verfahren ergibt aber das Problem, dass sich Schwierigkeiten beim kontinuierlichen Spinnen ergeben, da das Filter und die Düsen mit großen Füllstoffen beim Spinnvorgang verstopft werden, wodurch der Gegendruck der Düsen erhöht wird.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von feinen elektrisch leitenden Fasern und eines elektrisch leitenden Fadens, der aus den Fasern hergestellt wird, wobei der Faden eine ausgezeichnete Festigkeit und elektrische Leitfähigkeit aufweist.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines elektrisch leitenden Fadens mit einem hohen Weißheitsgrad.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer elektrisch leitenden Harzzusammensetzung, die in geeigneter Weise als Ausgangsmaterial für den elektrisch leitenden Faden einsetzbar ist.
JP-A-63-270860 beschreibt elektrisch leitende Fasern, umfassend als faserartiges Kernmaterial Kaliumtitanatfasern, die mit einer elektrisch leitenden Substanz, wie Sn-Oxid oder einer Metallverbindungsmischung auf Basis von Sn-Oxid, beschichtet sind. Das faserartige Kernmaterial hat eine mittlere Faserlänge von 1 bis 500 Mikron und einen mittleren Faserdurchmesser von 0,01 bis 2 Mikron.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt eine elektrisch leitende Faser bereit, die umfasst ein faserartiges Kernmaterial, dessen Oberfläche mit einer elektrisch leitenden Substanz beschichtet ist, wobei das faserartige Kernmaterial ausgewählt ist aus Kaliumtetratitanatfaser, Kaliumhexatitanatfaser, Kaliumoctatitanatfaser und monokliner Titanoxidfaser und eine durchschnittliche Faserlänge von 1 bis 4 μm, einen durchschnittlichen Faserdurchmesser von 0,01 bis 0,2 μm und ein Aspektverhältnis von 3 oder mehr aufweist und wobei die elektrisch leitende Substanz aus einer ersten Überzugsschicht, die aus Zinn(IV)-oxid und Antimonoxid zusammengesetzt ist, und einer zweiten Überzugsschicht, die aus Zinn(II)-oxid zusammengesetzt ist, besteht.
Nach der vorliegenden Erfindung wird eine elektrisch leitende Harzzusammensetzung bereitgestellt, die ein Harz und die elektrisch leitenden Fasern in einer Menge von 5 bis 85 Gew.-% enthält.
Nach der vorliegenden Erfindung wird ein elektrisch leitender Faden bereitgestellt, der durch Spinnen der elektrisch leitenden Harzzusammensetzung hergestellt wird.
Die elektrisch leitende Faser der vorliegende Erfindung umfasst ein faserartiges Kernmaterial mit einer Oberfläche, die mit einer elektrisch leitenden Substanz beschichtet ist, wobei das faserartige Kernmaterial eine mittlere Faserlänge von 1 bis 4 μm, einen mittleren Faserdurchmesser von 0,01 bis 0,2 μm und ein Aspektverhältnis von 3 oder mehr aufweist.
Das hier verwendete Kernmaterial für die elektrisch leitende Faser hat eine mittlere Faserlänge von 1 bis 4 μm, einen mittleren Faserdurchmesser von 0,01 bis 0,2 μm und ein Aspektverhältnis von 3 oder mehr. Da das Kernmaterial in einem Herstellungsverfahren, das später zu beschreiben ist, zu einer kürzeren Länge gebrochen werden kann, ist es möglich, ein Kernmaterial mit einer längeren Faserlänge als dem genannten Bereich in der anfänglichen Stufe zu verwenden, die aber in der Endstufe in den genannten Bereich fällt.
Die Kernmaterialien beinhalten eine Titanoxidverbindung, die durch die Formel mK₂O·nTiO_2-x·yH₂O, worin m 0 oder 1 ist, n 1 oder eine Zahl von 4 bis 8 ist, x eine Zahl im Bereich von 0 ≤ x < 2 ist, y eine Zahl von 0 bis 10 ist, mit der Maßgabe, dass, wenn m 0 ist, n 1 ist, während, wenn m 1 ist, n eine Zahl von 4 bis 8 ist.
Das hier zu verwendende Kernmaterial ist Kaliumtetratitanatfasern, Kaliumhexatitanatfasern, Kaliumoctatitanatfaser und monokline Titanoxidfaser.
Von den Kernmaterialien können solche, die im wesentlichen aus einer durch K₂O·4TiO₂·yH₂O, worin y wie vorstehend definiert ist, dargestellten Verbindung bestehen, durch Wärmebehandlung bei 870 bis 970°C von mindestens einer Spezies ausgewählt aus Titan, Verbindungen, die in der Lage sind, Titandioxid zu ergeben, z.B. durch Erwärmen, Kaliumverbindungen, die in der Lage sind, Kaliumoxid durch Erwärmen zu bilden, Kaliumhalogenid, Metalloxid und metallhaltigen Verbindungen, die in der Lage sind, Metalloxid durch Erwärmen zu ergeben (wobei das Metall z.B. mindestens eine Spezies ausgewählt aus Mg, Al, Si, Fe, Ni und Mn), hergestellt werden. Wenn das faserartige Kernmaterial mit einer Säure oder auf andere Weise zur Entfernung von Kalium behandelt und wärmebehandelt wird, ergibt das Verfahren ein Kernmaterial mit einer bestimmten Gestalt und umfassend ein Kalium hexatitanat der Formel K₂O·6TiO₂·yH₂O, Kaliumoctatitanat der Formel K₂O·8TiO₂·yH₂O, monoklines Titanoxid der Formel TiO₂·yH₂O oder dgl.
Von den Verbindungen der Formel mK₂O·nTiO_2-x·yH₂O werden solche, in denen x < 2 ist, durch Wärmebehandlung in einer nicht oxidierenden oder reduzierenden Atmosphäre oder durch Wärmebehandlung in einer nicht oxidierenden oder reduzierenden Atmosphäre in einem Schritt der Bildung einer elektrisch leitenden Beschichtung wie nachstehend beschrieben erhalten. Diese Kernmaterialien sind selbst elektrisch leitend und somit bevorzugt. Die elektrisch leitenden Fasern der vorliegenden Erfindung haben eine Beschichtung auf der Oberfläche des Kernmaterials einschließlich Zinnoxid-Substanzen.
Ein Beschichtungsverfahren unter Verwendung von Zinnoxid umfasst z.B. die Schritte des Dispergierens der Kernmaterials in Wasser, um eine Aufschlämmung zu erhalten, der tropfenweisen Zugabe einer Salzsäurelösung von Zinnchlorid, einer Salzsäurelösung einer Metallverbindung, die in der Lage ist, ein Antimonoxid zu bilden, das gemeinsam mit Zinnoxid zu beschichten ist, z.B. einer Salzsäurelösung von Antimonchlorid und einer wässrigen Lösung von Natriumhydroxid zur Aufschlämmung und der Entfernung von unlöslichem Material und der Wärmebehandlung des Rückstands. Das Metalloxid, das gemeinsam mit Zinnoxid zu beschichten ist, ist ein Oxid von dem vorstehend beschriebenen Antimon. Dieses Oxid kann etwa 0,01 bis etwa 75 Gew.-% der aufzutragenden Oxide ausmachen. Dieses von Zinn verschiedene Metall kann dotiert sein, um die elektrische Leitfähigkeit und den Weißungsgrad zu erhöhen. Die Menge an Zinnoxid oder dgl., die auf das Kernmaterial aufzubringen ist, beträgt 50 bis 300 Gew.-Teile, berechnet als Metalloxid, pro 100 Gew.-Teilen des Kernmaterials.
Dieses Verfahren und ähnliche Verfahren sind ausführlich in JP-B-62-4328, JP-A-2-149424, JP-B-7-23221 usw. beschrieben.
Die elektrisch leitende Harzzusammensetzung der Erfindung kann durch Zugabe der vorstehenden elektrisch leitenden Fasern zu einem Harz hergestellt werden. Es gibt keine Beschränkung für die Art des Matrixharzes für die elektrisch leitende Harzzusammensetzung. Ein oder mehrere Harze können aus verschiedenen Harzen ausgewählt werden. Spezielle Beispiele für derartige Harze sind Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid-Harze, Polyamid, Polyimid, Polyamidimid, ABS-Harze, thermoplastische Polyester, Polycarbonat, Polyacetal, Polyphenylensulfid, Polyphenylenether, Polysulfon, Polyethersulfon, Polyetherimid, Polyetheretherketon, Polyacrylnitril, Reyon, Polyurethan, Epoxyharze, ungesättigte Polyesterharze, Vinylesterharze, Phenolharze, Alkydharze, Siliconharze und Melaminharze.
Zur Verwendung als Ausgangsmaterial für den elektrisch leitenden Faden sind bevorzugte Harze, die sich zum Spinnen eignen, z.B. Polyester, Polyamid, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinyl, Polyether, Polycarbonat und entsprechende thermoplastische Harze, Polyacrylnitril, Reyon, Polyurethan und entsprechende Harze, die in Lösungsmitteln löslich sind.
Die elektrisch leitenden Fasern können dem Harz nach der vorliegenden Erfindung z.B. durch Kneten einer Schmelze unter Verwendung eines Doppelschneckenextruders zugegeben werden. In diesem Fall können die elektrisch leitenden Fasern vorher mit einem Epoxysilan, Aminosilan oder einem ähnlichen Silan-Haftvermittler oberflächenbehandelt werden, um das Dispergiervermögen der Fasern in dem Harz zu verbessern. Harzpellets können vorher mit den elektrisch leitenden Fasern mit einem Henschel-Mischer, einem Hochleistungsmischer oder dgl. trocken vermischt werden. Wenn die elektrisch leitenden Fasern einem in einem Lösungsmittel löslichen Harz oder einem wärmehärtbaren Harz zugegeben werden, wird das Harz in flüssiger Form oder verflüssigter Form bereitgestellt, so dass die Fasern in dem flüssigen Harz mit einer Dispergiermaschine, wie einer Kugelmühle oder dgl., dispergiert werden.
Die Menge an elektrisch leitenden Fasern, die dem Harz zuzugeben sind, können in geeigneter Weise in Abhängigkeit von der Art des Harzes und dem gewünschten Grad an elektrischer Leitfähigkeit bestimmt werden, aber sie beträgt gewöhnlich 5 bis 85 Gew.-%, bevorzugt 40 bis 70 Gew.-%, bezogen auf die Zusammensetzung. Die erhaltene elektrisch leitende Harzzusammensetzung besitzt sowohl ein zufriedenstellendes Formvermögen zum Spinnen als auch eine zufriedenstellende elektrische Leitfähigkeit, wenn sie die elektrisch leitenden Fasern in dem genannten Mengenbereich enthält. Die elektrisch leitende Harzzusammensetzung zur vorliegenden Verwendung weist einen spezifischen Durchgangswiderstand von 10^–3 bis 10⁹ Ω·cm auf.
Ein elektrisch leitendes Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von weniger als 5 μm kann mit den elektrisch leitenden Fasern in einem Bereich gemischt werden, der die Wirkungen der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt. Bevorzugte elektrisch leitende Pulver sind solche, die durch Mischen eines geeigneten Metalls oder Metalloxids als sekundärer Komponente mit Zinnoxid, Antimonoxid, Silberoxid, Kupferoxid, Cadmiumoxid, Bleioxid oder dgl. hergestellt werden. Beispiele für die sekundäre Komponente sind Aluminiumoxid für Zinnoxid und Antimonoxid, Zinn oder Antimon für Zinnoxid. Die Menge an zu verwendendem elektrisch leitendem Pulver ist 5 bis 85 Gew.-%, bevorzugt 40 bis 70 Gew.-%, bezogen auf das Harz, berechnet als Gesamtmenge der elektrisch leitenden Fasern und des Pulvers, d.h. als Menge des elektrisch leitenden Füllstoffs, und beträgt 1 bis 90 Gew.-%, bezogen auf die gesamten elektrisch leitenden Füllstoffe.
Die Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann neben dem Harz und den elektrisch leitenden Fasern Flammverzögerungsmittel, Wärmestabilisatoren, Ultraviolett-Absorptionsmittel, Farbstoffe, Pigmente, Viskositätsmodifizierungsmittel und andere Additive in einem Bereich enthalten, der die Wirkungen der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt.
Die erhaltene Harzzusammensetzung kann in Form von Pellets gelagert oder transportiert werden und in einem Formverfahren des Spinnens schmelzgesponnen werden.
Beispiele für das Spinnverfahren, das in der Erfindung geeignet ist, beinhaltet ein Schmelzspinnverfahren, ein Nassspinnverfahren und ein Trockenspinnverfahren, bei denen alle eine übliche zusammengesetzte Spinnvorrichtung verwendet wird. Beim Schmelzspinnverfahren kann die Aufnahmegeschwindigkeit so niedrig wie etwa 500 bis 2.000 m/min oder so hoch wie etwa 2.000 bis 4.000 m/min oder besonders hoch wie etwa 5.000 m/min oder mehr sein. Im allgemeinen erhalten Garne beim Spinnen mit niedriger oder hoher Geschwindigkeit eine hohe Festigkeit, wenn sie gleichzeitig mit oder nach dem Spinnen gestreckt werden. Beim Hochgeschwindigkeitsspinnen ist aber das Strecken kaum erforderlich.
Die elektrisch leitende Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann brauchbar sein, um elektrisch leitende Fasern mit einer Kern-Hülle-Struktur zu erhalten. Die elektrisch leitenden Fasern mit Kern-Hülle-Struktur bestehen aus dem elektrisch leitenden Harz zur vorliegenden Verwendung als Kernkomponente und einem Harz, das frei von einer elektrisch leitenden Substanz ist, als Hüllenkomponente. Beispiele für die Kern-Hülle-Kompositstrukturen beinhalten eine konzentrische Kern-Hüllen-Anordnung, eine exzentrische Kern-Hüllen-Anordnung und eine Multikern-Hüllen-Anordnung. Eine geeignete Kern-Hüllen-Anordnung kann in Abhängigkeit vom Zweck und den erforderlichen Eigenschaften ausgewählt werden. Das in JP-A-9-157953 ausführlich beschriebene Verfahren kann durchgeführt werden.
BESTE ART DER DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgenden Referenzbeispiele und Beispiele ausführlicher beschrieben.
REFERENZBEISPIEL 1
500 g Rutil-Titandioxid, 250 g Kaliumcarbonat, 100 g Kaliumchlorid und 250 mg Magnesiumoxid wurden miteinander vermischt. Dann wurde die Mischung mit einem Formdruck von 100 kp/cm² zu einer röhrenförmigen Gestalt geformt. Das Formprodukt wurde in einen Ofen gestellt und von 50 auf 950°C über einen Zeitraum von 3 h erwärmt. Dann wurde das Formprodukt über einen Zeitraum von 1 h auf 600°C gekühlt, wonach es bei dieser Brenntemperatur 1 h gehalten wurde. Das gebrannte Produkt wurde aus dem Ofen entnommen und auf Raumtemperatur abgekühlt. Das gebrannte Produkt wurde in warmes Wasser getaucht, zerfasert, filtriert und getrocknet, um ein feines faserartiges Produkt zu erhalten. Das erhaltene Produkt wurde unter einem Rasterelektronenmikroskop betrachtet und einer Röntgenbeugung unterworfen, woraus sich ergab, dass das Produkt Kaliumtetratitanatfasern mit einem mittleren Faserdurchmesser von 0,13 μm und einer mittleren Faserlänge von 3 μm war.
REFERENZBEISPIEL 2
Die feinen Kaliumtetratitanatfasern, die in Referenzbeispiel 1 hergestellt worden waren, wurden in Wasser dispergiert und es wurde mit Schwefelsäure ein pH von 9 eingestellt. Die Dispersion wurde filtriert und die Fasern wurden getrocknet und bei 900°C 1 h gebrannt. Das erhaltene Produkt wurde unter einem Rasterelektronenmikroskop betrachtet und einer Röntgenbeugung unterworfen, wobei sich ergab, dass das Produkt Kaliumhexatitanatfasern mit einem mittleren Faserdurchmesser von 0,13 μm und einer mittleren Faserlänge von 3 μm war.
REFERENZBEISPIEL 3
Die feinen Kaliumtetratitanatfasern, die in Referenzbeispiel 1 hergestellt wurden, wurden in einer 1 N Schwefelsäure-Lösung in einer Menge von 5 g pro 100 ml Lösung dispergiert. Kalium wurde unter Rühren für etwa 3 h extrahiert. Nachdem der Rückstand mit Wasser gewaschen war, wurde das Waschwasser filtriert und die Fasern wurden getrocknet und bei 550°C für 2 h wärmebehandelt. Das erhaltene Produkt wurde unter einem Rasterelektronenmikroskop betrachtet und einer Röntgenbeugung unterworfen, wobei sich ergab, dass das Produkt monokline Titanoxidfasern mit einem mittleren Faserdurchmesser von 0,13 μm und einer mittleren Faserlänge von 3 μm war.
BEISPIEL 1
25 g der in Referenzbeispiel 2 hergestellten Kaliumhexatitanatfasern wurden in 250 ml Wasser dispergiert und unter Rühren wurde eine Aufschlämmung gebildet, während das Wasser bei 70°C gehalten wurde. Zur Aufschlämmung wurden tropfenweise über einen Zeitraum von etwa 1 h 13 g einer wässrigen Lösung von Zinn(IV)-chlorid (23 Gew.-%, berechnet als Sn) und 1,28 g Antimontrichlorid, gelöst in 6,66 g einer 12 gew.-%igen Salzsäure zugegeben, während 15 Gew.-% einer wässrigen Lösung von Natriumhydroxid gesondert zugetropft wurden, um den pH der gesamten Reaktionsmischung im Bereich von 3 bis 4 zu halten. Nach Vervollständigung der ersten Stufe der tropfenweise Reaktion wurde der Rührvorgang 30 min fortgesetzt, während der gleiche pH und die gleiche Flüssigkeitstemperatur beibehalten wurden.
Eine Mischung von 13 g einer wässrigen Lösung von Zinn(II)-chlorid (23 Gew.-%, berechnet als Sn) und 10 g von 12 gew.-%iger Salzsäure wurden über einen Zeitraum von etwa 1 h tropfenweise zugegeben, während eine wässrige Lösung von 15 gew.-%igem Natriumhydroxid wie in der ersten Stufe gesondert zugetropft wurde, um den pH der Gesamtreaktionsmischung im Bereich von 3 bis 4 zu halten. Nach Vervollständigung der zweiten Stufe der tropfenweisen Reaktion wurde der Rührvorgang 30 min fortgesetzt, während der gleiche pH und die gleiche Flüssigkeitstemperatur beibehalten wurden. Danach wurde die Reaktionsmischung auf Raumtemperatur abgekühlt und filtriert und die Fasern wurden mit Wasser gewaschen, entwässert und getrocknet. Das erhaltene trockene Produkt wurde bei 450°C 1 h in der Atmosphäre wärmebehandelt, was weiße elektrisch leitende Fasern mit einem mittleren Faserdurchmesser von 0,13 μm und einer mittleren Faserlänge von 3 μm ergab. Die chemische Analyse zeigt, dass das Produkt Kaliumhexatitanatfasern umfasst, die mit einer elektrisch leitenden Schicht in einer Gesamtmenge von etwa 75 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teilen des Kernmaterials beschichtet sind, wobei die elektrisch leitende Schicht aus einer ersten Überzugsschicht, die aus Zinn(IV)-oxid und Antimonoxid zusammengesetzt ist, und einer zweiten Überzugsschicht, die aus Zinn(II)-oxid zusammengesetzt ist, besteht. Die erhaltenen elektrisch leitenden Fasern werden hier im folgenden als "elektrisch leitende Faser A" bezeichnet.
BEISPIEL 2
Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 wurde unter Verwendung von den in Referenzbeispiel 3 hergestellten monoklinen Titanoxidfasern als Kernmaterial wiederholt, wodurch sich weiße elektrisch leitende Fasern mit einem mittleren Faserdurchmesser von 0,13 μm und einer mittleren Faserlänge von 3 μm ergaben. Die chemische Analyse zeigt, dass das Produkt Fasern umfasst, die mit einer elektrisch leitenden Schicht in einer Gesamtmenge von etwa 76 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teilen des Kernmaterials beschichtet sind, wobei die elektrisch leitende Schicht aus einer ersten Überzugsschicht, die aus Zinn(IV)-oxid und Antimonoxid zusammengesetzt ist, und einer zweiten Überzugsschicht, die aus Zinn(II)-oxid zusammengesetzt ist, besteht. Die erhaltenen elektrisch leitenden Fasern werden hier im folgenden als "elektrisch leitende Faser B" bezeichnet.
BEISPIELE 3 und 4
Ein 6-Nylonharz (ein Produkt von Toray Industries, Inc., erhältlich unter der Markenbezeichnung Amilan CM1021TM) und die in Beispiel 1 erhaltenen elektrisch leitenden Fasern A wurden in den in Tabelle 1 gezeigten Anteilen unter Verwendung eines Doppelschneckenextruders geknetet, um die elektrisch leitende Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung zu ergeben. Der spezifische Durchgangswiderstand (JIS K 6911) und der L-Wert (Weißheit, JIS Z-8722 bis 8730) der erhaltenen elektrisch leitenden Harzzusammensetzung sind in Tabelle 1 gezeigt.
BEISPIEL 5
Es wurde eine Dimethylformamidlösung von Acrylnitrilharz umfassend 93,5 Gew.-% Acrylnitril, 6,0 Gew.-% Methylacrylat und 0,5 Gew.-% Natriummethacrylsulfonat hergestellt. Die in Beispiel 1 hergestellten elektrisch leitenden Fasern A wurden mit einer Dispergiermaschine in der Lösung dispergiert, wobei die Menge an Fasern 45 Gew.-% bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt in der Lösung betrug. Das Lösungsmittel wurde entfernt, um einen Feststoff zu ergeben. Der Feststoff hatte den spezifischen Durchgangswiderstand und den L-Wert, die in Tabelle 1 gezeigt sind.
BEISPIELE 6 und 7
Ein 6-Nylonharz (ein Produkt von Toray Industries, Inc., erhältlich unter der Markenbezeichnung Amilan CM1021TM) und die in Beispiel 2 erhaltenen elektrisch leitenden Fasern B wurden in den in Tabelle 1 gezeigten Anteilen unter Verwendung eines Doppelschneckenextruders geknetet, um die elektrisch leitende Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung zu ergeben. Der spezifische Durchgangswiderstand und der L-Wert der erhaltenen elektrisch leitenden Harzzusammensetzung sind in Tabelle 1 gezeigt.
VERGLEICHSBEISPIEL 1
Ein 6-Nylonharz ("Amilan CM1021TM") und elektrisch leitende Teilchen (Markenbezeichnung "W-1", Titanoxid-Teilchen, beschichtet mit Zinn(IV)-oxid, mittlere Teilchengröße 0,2 μm, ein Produkt von Mitsubishi Material Corp.) wurden unter Verwendung eines Doppelschneckenextruders geknetet, um eine Harzzusammensetzung zu ergeben. Der spezifische Durchgangswiderstand und der L-Wert der erhaltenen Harzzusammensetzung sind in Tabelle 1 gezeigt.
VERGLEICHSBEISPIEL 2
Ein 6-Nylonharz (Markenbezeichnung "Amilan CM1021TM", ein Produkt von Toray Industries, Inc.) und elektrisch leitende Kaliumtitanatfasern (Markenbezeichnung "Dentol WK200B", Kaliumtitanatfasern beschichtet mit Zinnoxid, mittlere Faserlänge 13 μm und mittlerer Faserdurchmesser 0,5 μm, ein Produkt von Otsuka Chemical Co., Ltd.) wurden mit einem Doppelschneckenextruder geknetet, um eine Harzzusammensetzung zu ergeben. Der spezifische Durchgangswiderstand und der L-Wert der erhaltenen Harzzusammensetzung sind in Tabelle 1 gezeigt.
VERGLEICHSBEISPIEL 3
Ein 6-Nylonharz ("Amilan CM1021TM", ein Produkt von Toray Industries, Inc.) und elektrisch leitende Titanoxidfasern (Markenbezeichnung "Dentol WK 500", Titanoxidfasern beschichtet mit Zinnoxid, mittlere Faserlänge 7 μm und mittlerer Faser durchmesser 0,2 μm, ein Produkt von Otsuka Chemical Co., Ltd.) wurden mit einem Doppelschneckenextruder geknetet, um eine Harzzusammensetzung zu ergeben. Der spezifische Durchgangswiderstand und der L-Wert der erhaltenen Harzzusammensetzung sind in Tabelle 1 gezeigt.
Die in den Beispielen 3 und 6 und Vergleichsbeispielen 2 und 3 hergestellten elektrisch leitenden Harzzusammensetzungen wurden gesponnen und aus zwei Düsen einer Spinnvorrichtung vom Knettyp ausgezogen und mit einer Aufnahmegeschwindigkeit von 4.000 m/min aufgenommen, wodurch elektrisch leitende Garne (25 Denier/2 Filamente) hergestellt wurden. Das Spinnvermögen der Harzzusammensetzungen und der Anstieg des Drucks sind in Tabelle 2 gezeigt.
Das Spinnvermögen wurde bewertet, indem das Spinnverfahren beobachtet wurde, um den Zustand der Verstopfung oder Nichtverstopfung in den Filtern und den Düsen und die Stabilität des Durchmessers der erhaltenen Garne zu bewerten.
Der Anstieg des Drucks wurde durch Messen des Drucks 1 h nach Beginn des Spinnvorgangs und Beobachten des Anstiegs des Drucks bewertet. Die Ergebnisse wurde als geeignet bewertet, wenn der Spinnvorgang mit einem stabilen Druck ohne deutlichen Druckanstieg fortschritt.
Die Bewertung wurde mit dem Zeichen 0 ausgedrückt, wenn ein kontinuierliches Spinnen durchführbar war, und mit dem Zeichen X, wenn es nicht durchführbar war.
Wenn die in den Beispielen 3 und 6 hergestellten elektrisch leitenden Harzzusammensetzungen mit der Spinnvorrichtung vom Knettyp gesponnen wurden, ergab sich keine Verstopfung der Filter und der Düsen, so dass das Spinnen stabil durchgeführt wurde. Wenn andererseits die in den Vergleichsbeispielen 2 und 3 hergestellten elektrisch leitenden Harzzusammensetzungen mit einer Spinnvorrichtung vom Knettyp versponnen wurden, verstopften die Filter und die Düsen beim Spinnvorgang aufgrund der großen Füllstoffe, die in der elektrisch leitenden Harzzusammensetzung enthalten waren, was zu einer Störung bei der Fortsetzung des Spinnvorgangs aufgrund des allmählichen Anstiegs des Gegendrucks führte, obwohl die Harzzusammensetzungen eine geeignete Weißheit aufwiesen.
TABELLE 1
TABELLE 2
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Nach der vorliegenden Erfindung werden feine elektrisch leitende Fasern, eine aus den Fasern hergestellte elektrisch leitende Harzzusammensetzung, wobei die Zusammensetzung in geeigneter Weise als Ausgangsmaterial für einen elektrisch leitenden Faden, z.B. mit hoher Festigkeit und ausgezeichneter elektrischer Leitfähigkeit verwendet werden kann, und aus der Harzzusammensetzung hergestellte elektrisch leitende Fäden bereitgestellt.

Claims

Elektrisch leitende Faser umfassend ein faserartiges Kernmaterial, dessen Oberfläche mit einer elektrisch leitenden Substanz beschichtet ist, wobei das faserartige Kernmaterial ausgewählt ist aus Kaliumtetratitanatfaser, Kaliumhexatitanatfaser, Kaliumoctatitanatfaser und monokliner Titanoxidfaser und eine durchschnittliche Faserlänge von 1 bis 4 μm, einen durchschnittlichen Faserdurchmesser von 0,01 bis 0,2 μm und ein Aspektverhältnis von 3 oder mehr aufweist und wobei die elektrisch leitende Substanz aus einer ersten Überzugsschicht, die aus Zinn(IV)-oxid und Antimonoxid zusammengesetzt ist, und einer zweiten Überzugsschicht, die aus Zinn(II)-oxid zusammengesetzt ist, besteht.
Elektrisch leitende Faser wie in Anspruch 1 definiert, wobei das faserartige Kernmaterial eine durch die Formel mK₂O·nTiO_2-x·yH₂O dargestellte Verbindung ist, worin m 0 oder 1 ist, n 1 oder eine Zahl von 4 bis 8 ist, x eine Zahl im Bereich von 0 ≤ x < 2 ist, y eine Zahl von 0 bis 10 ist, mit der Maßgabe, dass, wenn m 0 ist, n 1 ist, während, wenn m 1 ist, n eine Zahl von 4 bis 8 ist.
Elektrisch leitende Harzzusammensetzung umfassend die elektrisch leitende Faser nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 2 in einer Menge von 5 bis 85 Gew.-%.
Elektrisch leitender Faden hergestellt durch Spinnen der elektrisch leitenden Harzzusammensetzung nach Anspruch 3.
Elektrisch leitender Faden wie in Anspruch 4 definiert, wobei das Spinnverfahren ein Schmelzspinnverfahren ist.