DK149826B - Antistatisk fiberprodukt, der bestaar af eller indeholder flerkomponentfibre - Google Patents

Description

i 149826

Den foreliggende opfindelse angår et antistatisk fiberprodukt af den i krav l's indledning angivne art.

. Ved fiberprodukt skal der inden for den foreliggen de opfindelses rammer forstås filamenter, stabelfibre og garner eller fiber- eller garnbundter fremstillet af filamenter og/eller stabelfibre.

I tysk offentliggørelsesskrift nr. 23 37 103 er der beskrevet antistatiske fiberprodukter af denne art, hvorved den ledende polymer udgør kernen i kerne-kappefib-re hvis kappe skal udgøre mindst 50% af fiberens tvaer-snitsareal.

Ganske vist opnås der trods den isolerende afskærmning af kernen endnu en tilstrækkelig antistatisk virkning, men dette dog i hovedsagen ved hjælp af en høj materialeanvendelse af ledende sod. Med stigende sodindhold aftager sod-polymer-blandingens spindedygtighed meget kraftigt, hvilket fører til vanskeligheder ved fremstilling af bikomponentfibre.

Strækningen er navnlig ved anvendelse af fiberdannende polymerer som den sodholdige kernekomponent, uden væsentlig forhøjelse af den elektriske modstand, kun mulig ved forhøjede strækningstemperaturer og med polymerer med lavt smeltepunkt. Ved forarbejdning til stabelfibergarner virker de på overskæringsstederne tilsynekommende sorte sodtværsnit forstyrrende og generende. I nævnte tyske offentliggørelsesskrift er der beskrevet en fra DIN-forskrif-ten 54.345 afvigende måde til måling af garnmodstanden, hvis resultater kun har gyldighed for det til enhver tid foreliggende garntværsnit. I forbindelse med den foreliggende opfindelse måles modstanden i henhold til DIN 54.345 på flerkomponentfibrene.

Fra tysk offentliggørelsesskrift nr. 26 23 672 kendes der et andet antistatisk, syntetisk bikomponentfila-ment som i en komponent indeholder elektrisk ledende sod, hvorved den ene bestanddel kun delvis, dog mindst til 50%, omhyller den sodholdige bestanddel og danner en krum grænseflade. Det betyder at der kun og udelukkende kan spindes garner med asymmetrisk tværsnitsanordning.

149826 2

Derudover skal opmærksomheden henledes på tysk offentliggørelsesskrift nr. 27 18 343, der beskriver et integralt, elektrisk ledende tekstilfilament som består af 2 til 1000 elektrisk ledende, langsgående lag af fiberdannende polymert materiale med finfordelte partikler af elektrisk ledende sod i en koncentration på ca. 30 vægt%, hvilke elektrisk ledende lag afveksler med og adskilles af ikke-ledende lag af det fiberdannende polymere materiale. Sådanne filamenter eller heraf fremstillede garner adskiller sig i henseende til deres farvning kun lidet fra filamenter eller deraf fremstillede garner der blot er tilvirket af en blanding af lededygtigt sod og fiberdannende materiale.

Matrix-segment-flerkomponentfibre, deres fremstilling og deres opsplitning i matrix og segment er beskrevet i de tyske patentansøgninger nr. P 28 03 136.9 og P 28 09 346.1. Her er der også beskrevet andre kendte flerkomponent fibre med matrix-segment-struktur, af hvilke dog ingen er ledende og dermed antistatisk virksomme.

Det er den foreliggende opfindelses formål at tilvejebringe antistatiske fiberprodukter af den i krav l*s indledning angivne grundtype, der har god antistatisk virkning og i minimal grad er optisk påfaldende i tekstilflade danne ls er såsom vævede stoffer, strikkede stoffer, garner, tæpper, uvævede stoffer og lignende.

Dette opnås ved det i krav 1's kendetegnende del angivne.

Ledende pulver, som inden for opfindelsens rammer kan være dispergeret i en termoplastisk polymer og som frembringer god antistatisk virkning, er findelt metalpulver som fx krompulver eller ledende metaloxyder eller metal-oxydblandingsfaser som fx tin-antimonoxyd. På grund af den gode virkning og de gode muligheder for tilvejebringelse deraf foretrækkes elektrisk ledende sodsorter, der dispergeres som elektrisk ledende pulver i en termoplastisk polymer.

Ved matrix-segmentfibre skal her forstås sådanne flerkomponentfibre, ved hvilke de enkelte segmenter og 149826 3 matrixen er anbragt kontinuerligt gennemgående langs fiberaksen, således at fibertværsnittet i hovedsagen er ens over fiberlængden. Eksempler på fibertværsnit som er egnede inden for opfindelsens rammer er vist i tegningens fig.

1-11, hvori samtlige tilfælde a betegner matrixen og b segmenterne.

God ledeevne og dermed høj antistatisk virkning opnås hvis ifølge opfindelsen de perifere segmenter er fuldstændig adskilt af matrixkomponenten. Det er herved ifølge opfindelsen fordelagtigt hvis mindst seks segmenter og ifølge opfindelsen særlig fordelagtigt hvis mindst tolv segmenter er perifert anordnet. Hensigtsmæssigt kan ifølge opfindelsen stedse mindst 20% af omkredsen af de perifere segmenter ikke være omgivet af matrixkomponenten,

Ifølge opfindelsen er det særlig hensigtsmæssigt således at ca. 50% af omkredsen af de perifere segmenter ikke er omgivet af matrixkomponenten.

Den af matrixkomponenten omgivne del af segmentomkredsen af de perifere segmenter kan ifølge opfindelsen have konvex, i hovedsagen rundagtig form. Det er imidlertid ifølge opfindelsen også muligt at give den af matrixen omgivne del af segmentomkredsen af de perifert anordnede segmenter uregelmæssigt, eventuelt takket form. De perifere segmenter kan være symmetrisk eller usymmetrisk anordnet i fibertværsnittet.

Ifølge opfindelsen kan der i fibertværsnittet foruden de perifere segmenter også være et centralt anordnet segment af samme eller en tredje polymer, hvilket centrale element kan være fuldstændig adskilt fra de perifere segmenter af matrixpolymeren. Ifølge opfindelsen kan der endvidere i fibertværsnittet forefindes yderligere, af matrixkomponenten fuldstændigt omgivne segmenter i regelmæssig eller uregelmæssig ordning.

Det omhandlede fiberprodukt kan eventuelt - uden for den foreliggende opfindelses rammer - opsplittes til splitfibre ved at flerkomponentfibrene splittes i segmenter og matrix. Hvis imidlertid fiberproduktet skal anven 149826 4 des i form af usplittede matrix-segment-filamenter, er det fordelagtigt hvis det elektrisk ledende pulver er dis-pergeret i matrixkomponenten. Særlig fiberproduktet skal anvendes i form af filamenter er dette fordelagtigt, hvorved det så også er hensigtsmæssigt hvis der som nævnt ovenfor i flerkomponentfibrenes indre er anordnet et eller flere centrale segmenter som er fuldstændigt adskilt fra de perifere segmenter ved hjælp af matrixpolymeren, der indeholder det elektrisk ledende pulver. Ved en sådan anordning er allerede forholdsvis ringe mængder lededygtigt pulver tilstrækkeligt til frembringelse af høj elektrisk ledningsevne.

Fibrene kan have rundt eller cirkulært ydre omrids, eller de kan fx som vist i fig. 10 og 11 også være profileret udformet. De kan også udvendigt være udformet i vilkårlig fapon.

Særlig hvis flerkomponentfibrene skal splittes op til splitfibre, men også i nogle tilfælde hvor dette ikke skal ske er det ifølge opfindelsen fordelagtigt hvis segmentkomponenterne eller en af segmentkomponenterne består af et termoplastisk syntetisk polymerisat med deri disper-geret elektrisk ledende pulver, fortrinsvis en elektrisk ledende sod, navnlig en stærkt ledende sod. Hensigtsmæssigt er herved ifølge opfindelsen indholdet af sod 12-45%, fortrinsvis 20-35%, regnet på den samlede vægt af sod-po-lymerblandingen.

Hvis flerkomponentfibrene skal opsplittes i splitfibre kan det ifølge opfindelsen være fordelagtigt hvis matrixkomponenten og segmentkomponenterne er polyamider med uens krympeforhold. Specielt kan det ifølge opfindelsen være fordelagtigt at matrixkomponenten og/eller segmentkomponenterne så er copolyamider.

En komponent - matrixkomponent eller segmentkomponent - kan ifølge opfindelsen hensigtsmæssigt være et polyamid og en komponent en polyester eller copolyester.

Fladearealet af den ledende komponent i fibertværsnittet kan ifølge opfindelsen hensigtsmæssigt andrage 149826 5 mindst 5% af det samlede tværsnitsareal, idet der herved opnås tilstrækkelig ledeevne og dermed antistatisk virkning.

Som nævnt kan flerkomponentfibrene opsplittes, hvilket især kan være fordelagtigt hvis fiberproduktet ved garndannelse skal forarbejdes i blanding med andre, ikke-ledende fibre til et stabelfibergarn. Ved opsplitningen opnås der segmentsplitfibre med meget fin titer (fx ca.

0,1 dtex) der i stabelfibergarnet i så høj grad dækkes af de øvrige garndannende fibre med enkelttitere på fx 8 dtex, at de forbliver ikke-iøjnefaldende og der opstår indtryk af et ensartet farvet eller hvidt garn.

Når flerkomponenterne er opsplittede, kan matrix-og segmentfibre af endelig længde være i regelløs anordning med uens krumning, hvorved segmentfibrene totalt kan være stærkere krummet end matrixfibrene. Opsplitningen behøver ikke at være fuldstændig, men der kan være fixe-rede områder med uspaltede flerkomponentfiberandele. Herved kan der være fortættede, regelmæssigt anordnede fixe-rede områder. Der kan ske fuldstændig og/eller delvis opsplitning i matrixfibre og segmentfibre og således at de kun delvis opsplittede flerkomponentfibre udviser mekanisk sammenhold af matrix- og segmentfibrene og til dels har slidser mellem matrix- og segmentfibrene og til dels ved kanten af flerkomponentfibrene svarende til fasegrænserne udviser længderiller.

Fiberproduktet ifølge opfindelsen kan fremstilles ved kendte fremgangsmåder, fx på den måde der er beskrevet i tysk patentansøgning nr. P 28 03 136.9 og ved hjælp af de der beskrevne apparater. I tysk patentansøgning nr.

P 28 09 346.1 er der beskrevet en fremgangsmåde som også egner sig til fremstilling af fiberproduktet ifølge den foreliggende opfindelse, når flerkomponenttråden skal spal tes. Her er der også angivet vejledning og forskrift med hensyn til udvalget af polymererne og til gennemførelse af opsplitningen, anvisninger der også har gyldighed når fiberproduktet'ifølge den foreliggende opfindelse skal opsplittes.

149826 6

Den høje antistatiske virkning af produktet ifølge opfindelsen skyldes helt åbenbart den omstændighed at de ledende polymerandele når ud til fiberoverfladen. Hvis fx matrixkomponenten indeholder ledende sod, og hvis denne komponent fx er anordnet som en tretakket eller firtakket stjerne med smalle stråler i det indre af flerkom-ponentfilamentet, så foreligger der kun på en meget lille del af fiberperiferien kontakt af den ledende matrixkompo-nent med overfladen, hvilket dog er tilstrækkeligt til at virkningen er forstærket i uventet høj grad, hvorved på den anden side soden næsten ikke gør sig optisk bemærket.

Som sod kommer de i handelen til rådighed stående, elektrisk ledende sodsorter i betragtning for så vidt de har en tilstrækkelig dispersitet til anvendelse i garndannelsen ifølge opfindelsen, dvs. at den maximale partikelstørrelse ifølge opfindelsen må være mindre end 0,035 pm.

Egnede sodsorter er sådanne med en DBP-absorption på over 120 ml/100 g sod, fx sådant acetylensod. DBP-tal-let er befugtningspunktet med dibutylftalat, der bestemmes i en specialælter efter ASTM D 2414-25 T og som betegner et talmæssigt mål for sodstrukturen.

Sodsorter med en DBP-absorption på 200 ml/100 g sod og derover er særlig velegnede fordi det her drejer sig om i høj grad ledende sod. Inden for rammerne af den foreliggende opfindelse fører sod med høj ledeevne til gode elektriske ledeevneegenskaber hos filamenterne eller garnerne.

Soden kan indblandes i polymersmelten på måder der er i og for sig kendt ved pigmentering af syntetiske polymerer. Det kan også være hensigtsmæssigt at tilsætte soden til polymerisationsblandingen allerede før eller under polymerisationen. I begge tilfælde kan der opnås en god dispersitet, der også bevirker god ledeevne ved forholdsvis lav sodmængde.

De antistatiske fiberprodukter ifølge opfindelsen kan helt eller delvis bestå af flerkomponentfibre hvis ene komponent er et polymerisat der indeholder elektrisk 149826 7 ledende sod i dispergeret tilstand. Foruden flerkomponent-fibrene kan der også foreligge andre fiberarter som ikke er ledende, som fx sædvanlige monokomponentfibre af fx polyamid eller polyester. Til et tæppegarn er det fx tilstrækkeligt til sædvanligt tæppegarn at tilblande mindre end 3% af de sodholdige flerkomponentfibre for at tæppet i høj grad kan være beskyttet mod elektrostatiske opladninger. I mange tilfælde er endog væsentlig mindre mængder tilstrækkelige.

Det antistatiske fiberprodukt ifølge opfindelsen skal i det følgende belyses nærmere ved nogle udførelses-eksempler.

Eksempel 1

Der blev spundet antistatiske filamenter ifølge opfindelsen som vist i fig. 8 og 9 ved hjælp af en spinde-dyse svarende til tysk patentansøgning nr. P 28 03 136.9 under i øvrigt sædvanlige spindebetingelser, hvorved ma-trixkomponenten bestod af et polyamid 6 med 31% sod med en DBP-absorption på 125 ml/100 g sod og der som segmentkomponenter ligeledes anvendtes polyamid som var pigmenteret med 7% TiC^· Fladeforholdene mellem matrixkomponent og segmentkomponenterne androg dels 1:2 og dels 1:5. Der blev spundet med en spindehastighed på 1200 m/min og derefter strakt i et trin med et strækningsforhold på 1:2,6.

Den specifikke gennemgangsmodstand ifølge DIN 54.345 hos de dannede flerkomponentfilamenter blev målt ved en indspændingslængde på 5 cm og en målespænding på 1 kV ved 21°C og 25% relativ luftfugtighed. Resultaterne fremgår af nedenstående tabel.

Prøve Tværsnit Filament- Matrix:seg- Specifik gennem-titer ment-flade gangsmodstand, _ohm x cm_ a fig. 8 57 dtex f2 1:10 3,6 x 1011 b fig. 8 34 dtex f2 1:5 1,3 x 10** c fig. 9 55 dtex f2 1:10 9,6 x 1011 d fig. 9 33 dtex fl 1:5 6,8 x 10^ 149826 8

Et ikke-ledende filament af polyamid 6 udviste i sammenligning hermed under i øvrigt samme betingelser en 13 specifik elektrisk gennemgangsmodstand på 5 x 10 ohm x cm.

Eksempel 2

Filamentprøverne c og d fra eksempel 1 blev oparbejdet til et tæppegarn sammen med to garner 1260 dtex f64. Af de således vundne tæppegarner blev der fremstillet tæpper som blev underkastet en gå-prøve. Ved 20°C og 25% relativ luftfugtighed gik en prøveperson på tæppet, og herved registreredes opladningsspændingen. Spændingen steg først til en maximalværdi som holdt sig konstant og udgjorde måleresultatet.

For tæppet med filamentprøven c androg opladningen 1,4 kV, mens opladningen ved prøve d androg 1,1 kV. De fordringer der stilles til et antistatisk tæppe var dermed tilfredsstillet.

Claims (8)

149826

1. Antistatisk fiberprodukt, der består af eller indeholder flerkomponentfibre bestående af mindst én komponent som er et elektrisk ikke-ledende, termoplastisk fiberdannende polymerisat og mindst én komponent som er et termoplastisk syntetisk polymerisat hvori der er dispergeret et elektrisk ledende pulver, hvilke flerkomponentfibre ved en målespænding på 1 kV udviser en specifik gennemgangs-modstand efter DIN 54.345 på under 10 ohm x cm, kendetegnet ved at flerkomponentfibrene har matrix-struktur og at matrixkomponenten i fibertværsnittet adskiller mindst to, fortrinsvis mindst tre segmenter af den eller de andre komponenter (segmentkomponenten eller -komponenterne) og at mindst to segmenter er perifert anordnet.

2. Antistatisk fiberprodukt ifølge krav 1, kendetegnet ved at de perifere segmenter er fuldstændig adskilt af matrixkomponenten.

3. Antistatisk fiberprodukt ifølge krav 1-2, kendetegnet ved at mindst seks segmenter er perifert anordnet.

4. Antistatisk fiberprodukt ifølge krav 3, kendetegnet ved at mindst tolv segmenter er perifert anordnet.

5. Antistatisk fiberprodukt ifølge krav 1-4, kendetegnet ved at stedse mindst 20% af omkredsen af de perifere segmenter ikke er omgivet af matrixkomponenten.

6. Antistatisk fiberprodukt ifølge krav 5, kendetegnet ved at ca. 50% af omkredsen af de perifere segmenter ikke er omgivet af matrixkomponenten.

7. Antistatisk fiberprodukt ifølge krav 1-6, kendetegnet ved at den af matrixkomponenten omgivne del af segmentomkredsen af de perifere segmenter har kon-vex i hovedsagen rundagtig form.

8. Antistatisk fiberprodukt ifølge krav 1-^6, k endetegnet ved at den af matrixen omgivne del af segment-