DE2111484A1 - Elektrisch leitfaehige Faeden und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents
Elektrisch leitfaehige Faeden und Verfahren zu deren HerstellungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf elektrisch leitfähige. Fäden, die unter verschiedenen Behandlungsbedingungen wie
Spinnen, Stricken oder Wirken, Weben oder unter verschiedenen Gebrauchs- oder Benutzungsbedingungen, z.B. bei Anwendung
von Ölen, Spülen oder Reinigen, Färben, Waschen, Trockenreinigen, Wiederholung von Strecken und Entspannen,
wiederholtes Biegen oder Reiben, Scheuern oder Auswaschen oder Abschaben haltbar sind und außerdem die erwünschten
Fasereigenschaften, z.B. Biegsamkeit und FaIt- oder Fachbarkeit
aufweisen, sowie auf ein Verfahren zu deren Herstellung; ferner bezieht sich die Erfindung auf antistatische
Fasergebilde, die diese Fäden enthalten.
Insbesondere bezieht sich die Erfi'dung auf elektrisch
leitfähige Fäden mit einem elektrischen Widerstand von
weniger als 10' Ohm/cm, die synthetische organische Fäden
mit einem Titer von 5 "bis 5° ^en '**&& eine darauf angeord-
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<- · ί .kok
- 2 -
nete elektrisch leitfähige Überzugsschicht umfassen, wobei der Überzug eine polymere Bindemittelmatrix aus Acrylnitril/Butadien-Mischpolymerisat,
einem phenolischen Harz und ein in der genannten Matrix dispergiertes feinteiliges
elektrisch, leitfähiges Feststoffmaterial enthält. Diese
Überzugsschicht ist dadurch gekennzeichnet, daß sie eine nachbehandelte Sclicht ist, wobei auf sie eine Polyisocy-
^ anatverbindung von niederem Molekulargewicht in einer Menge von Ο.,3 bis 20 Gew.-%, bezogen auf den elektrisch leitfähigen
Faden nach der Behandlung, aufgebracht wird und durch Erhitzen gehärtet wird. Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren
zur Herstellung von derartigen elektrisch leitfähigen Fäden geschaffen;ferner sind gemäß der Erfindung faserige
Gebilde oder Strukturen vorgesehen, die aus den genannten elektrisch leitfähigen Fäden gebildet sind.
Es wurden verschiedene Vorschläge hinsichtlich der Er—
teilung von antistatischen Eigenschaften an synthetische organische Fäden, z.B. Polyester- und Polyamidfasern oder
-fäden, die wenig oder keine elektrische Leitfähigkeit be- W sitzen, gemacht.
So.wurde bereits der Vorschlag gemacht, daß ein Textilmaterial
mit antistatischen Eigenschaften erhalten werden kann, indem man eine geringe Menge von elektrisch leitfähigen
Fäden einverleibt, die einen synthetischen organischen Faden und eine elektrisch leitfähige Überzugsschicht, die
auf der Oberfläche des genannten Fadens gebildet ist, umfaßt, wobei die Schicht eine polymere Bindemittelmatrix von
Acrylnitril/Butadien-Mischpolymerisat und ein phenolisches Harz und ein in der genannte Matrix dispergiertes, feintei-
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ORIGINAL {N8PECTED
teiliges, elektrisch leitfähiges festes Material enthält (vgl. deutsche Patentschrift (Patentanmeldung
P 1809 589.1).
Die Bildung einer elektrisch leitfähigen Überzugsschicht nach diesem Vorschlag umfaßt die Stufen, gemäß welchen ran
eine pastenartige Zusammensetzung, die die Matrix und das elektrisch leitfähige Material enthält, als Überzug auf
die Oberfläche des Substratfadens aufbringt, den Überzug durch Erhitzen trocknet und die Härtung der Schicht in ausreichendem
Ausmaß bewirkt. Dieses Verfahren besitzt jedoch noch den Nachteil, daß bei der technischen Ausführung hohe
Härtungstemperaturen und lange HärtungsZeitdauern vermieden
werden müssen und daher eine ausreichende Härtung schwierig auszuführen ist. Dies stellt ein sehr mühseliges Problem
bei der kontinuierlichen Massenproduktion der elektrisch leitfähigen Fäden dar.
Bei dem früheren Vorschlag kann ein Decküberzug aus einem wasserabweisenden Silicon oder einem synthetischen kautschukartigen
Polymerisat, das frei von einem elektrisch leitfähigen Material ist, auf die elektrisch leitfähige Überzugsschicht
aufgebracht werden. Die Bildung eines Decküberzugs kann jedoch nicht eine wesentliche Lösung hinsichtlich des
geschilderten Problems ergeben, sondern kann vielmehr zu nach teiligen Effekten auf die elektrischen Leitfähigkeitseigenschaften
der elektrisch leitfähigen Fäden führen.
Weitere Untersuchung^ wurden daher ausgeführt, um diese
Schwierigkeiten der bisherigen Technik zu überwinden und um elektrisch leitfähige Fäden mit verbesserter Haltbarkeit zu
schaffen, die kontinuierlich mit guter Leistung hergestellt werden können, und bei welchen der Nachteil einer ungenü-
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ι 4 ο 4
genden Härtung vollständig ausgeschaltet ist. Die Untersuchungen führten zu einem Verfahren, wobei die elektrisch
leitfähige Überzugsschicht selbst durch Nachbehandlung, die von derjenigen der Bildung einer Decküberzugsschicht völlig
verschieden ist, vernetzt und gehärtet wird. Wenn gemäß dem ersteren Verfahren eine Pol^socyanat-Verbindung von niederem
Molekulargewicht auf die Überzugs schicht aufgebracht und erhitzt wird, dringt die Verbindung mühelos in die
Überzugsschicht ein, wobei die Härtung der Schicht gefördert und die Ölbeständigkeit, chemische Beständigkeit und andere
Eigenschaften der Schicht verbessert werden und das vorstehend
geschilderte Problem vollständig gelöst werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung von elektrisch leitfähigen Fäden mit auffallend verbesserten Eigenschaften,
wobei das vorstehend geschilderte Problem gelöst wurde, sowie die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung
von derartigen elektrisch leitfähigen Fäden. Ein weiterer
Zweck der Erfindung ist die Schaffung von faserigen Strukturen oder Gebilden, die derartige Fäden enthalten und verbesserte,
anhaltende antistatische Eigenschaften besitzen.
Gemäß der Erfindung werden elektrisch leitfähige Fäden
q mit einem elektrischen Widerstand von weniger als 1Cr
Ohm/cm geschaffen, die einen synthetischen organischen Faden mit einem Titer von 5 bis 50 den und eine elektrisch
leitfähige Überzugsschicht darauf umfassen, wobei die Überzugsschicht eine polymere Bindemittelmatrix von einem
Acrylnitril/Butadien-Mischpolymerisat, ein phenolisches Harz und eine, in der genannten Matrix dispergierte, feinteilige,
elektrisch leitfähige feste Substanz enthält, wobei
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ORIGINAL INSPECTED
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die genannte Überzugsschicht eine nachbehandelte Schicht ist, die durch Aufbringen einer Polyisocyanatverbindung von
niederem Molekulargewicht in einer Menge von 0,3 "bis 20 Gew.-%, "bezogen auf den elektrisch leitfähigen Faden nach
der Behandlung, auf dieselbe und durch Härten derselben mittels Erhitzen erhalten wurde.
Der hier verwendete Ausdruck "elektrisch leitfähiger laden" umfaßt kontinuierliche oder endlose Monofäden, endlose
Multifäden, die jeweils ein Bündel von Monofäden umfassen, Stapelfasern und hieraus hergestellte Garne. Der
hier verwendete Ausdruck " faseriges Gebilde oder faserige Struktur, das oder die derartige Fäden enthält, umfaßt gestrickte
oder gewirkte Textilwaren, gewebte Textilstoffe
und ungewebte Textilwaren, die unter Verwendung dieser Fäden oder einer Kombination von diesen Fäden mit anderen
Fäden hergestellt wurde.
Die elektrisch leitfähigen Faden gemäß der Erfindung umfassen einen synthetischen organischen Faden und eine
elektrisch leitfähige Überzugsschicht, die unter Aufbringen einer Polyisocyanatverbindung von niederem Molekulargewicht
als Nachbehandlungsmittel und durch Erhitzen derselben nachbehandelt
wird.
Wenn das Nachbehandlungsmittel nach dem Eindringen in
die elektrisch leitfähige Überzugsschicht noch zurückbleibt, kann der Rest auf der Oberfläche der elektrisch leitfähigen
Überzugsschicht nach der 7/ärmebehandlung zurückbleiben.
Der synthetische organische Substratfaden kann irgendein synthetischer Faden sein, der eine für einen Faden ausreichende
Festigkeit und ein Haftvermögen mit der Überzugsmasse
besitzt. Bevorzugte synthetische organische Fäden
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211 -484
sind solche aus faserbildenden Polyamiden, z.B. Poly— capronamid und Polyhexamethylenadipamid (Nylon 6 und Hylom
66) und faserbildende Polyester, z.B. Polyäthylenterephthalat» Andere faserbildende synthetische Polymerisate, z.B. Polyacrylnitril,
Polyvinylacetal und Polyimide können in ähnlicher
Weise verwendet werden.
Die Monofäden mit einem Titer von 5 bis 50 den, vorzugsweise
10 bis 30 den oder Multifäden von feinerem Titer mit
siner verhältnismäßig geringen Anzahl von einzelnen Fäden können zur Anwendung gelangen.
Vor der Nachbehandlung gemäß der Erfindung besteht die elektrisch leitfähige tfoerzugeschieht aus einer polymeren
3i nieiiittelmatris von Acrylnitril·*Butadien-Mischpolymerisat s
die geringere Mengen von einem anderen I.Iischmonomeren enthalten kann, und einem phenolischen Harz und einem
feinteiligen,elektrisch leitfähigen, in der genannten Matrix
in einer ausreichenden Menge dispergierten festen Material,
lim dem Faden elektrisch leitfähige Eigenschaften zu erteilen#
Bas Acrylnitril/Butadien-Mischpolymerisat als Bestandteil der Matrix enthält Acrylnitril in einer Menge von.
3twa 25 bis 4-5 Gew.-^, vorzugsweise etwa 28 bis 42 Gew.-%.
Geringere Mengen an Acrylnitril neigen dazu, zu geringeren Ausmaßen an Verbesserung der Ölbeständigkeit, chemischen
Beständigkeit od.dgl. zu führen, während größere Mengen das Mischpolymerisat weniger löslich in einem Lösungsmittel bei
der Herstellung der Überzugsmasse machen und infolge zu einer
Abnahme in der Stabilität der pastenartigen Masse führen.
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ORIGINAL INSPECTED
Das Mischpolymerisat kann geringere Mengen an Einheiten enthalten,
die von anderen Mischmonomeren, z.B. Styrol, Acrylsäure oder Methacrylsäure abgeleitet sind, und die gewöhnlich
in einer Menge von weniger als 5 Gew.-%, bezogen auf das
Acrylnitril/Butadien-Mischpolymerisat ,verwendet werden·
Sas phenolische Harz, das die Polymerisat-Bindemittel— matrix zusammen mit dem Acrylnitril/Butadien-Mischpolymerisat
darstellt, umfaßt solche phenolische Harze, die aus wenigstens einem Phenol und wenigstens einem Aldehyd erhalten
werden, sowie modifizierte Produkte hiervon, wobei die phenolischen
Harze mit dem Acrylnitril/Butadien-Mischpolymerisat verträglich sinde- Wenn das verwendete Mischpolymerisat
eine verhältnismäßig große Menge an Acrylnitril enthält, kann ein gewöhnliches Phenol-Formaldehyd-Vorkondensat
verwendet werden. Im allgemeinen werden jedoch die öllösliehen phenolischen Harze bevorzugt. Beispiele für derartige
öllösliche phenolische Harze umfassen phenolische Harze, die mit natürlichen Harzen, z.B. Naturharz oder Eollophonium
oder mit natürlichem öl, z.B. KaSclm_Nußschalenöl
modifiziert sind, und Vorkondensate von Formaldehyd und Phenol mit eisern Substituenten, z.B. tert. Butyl-, tert.
Amyl-, Phenyl- oder Cyclohexylgruppe. Im Handel erhältliche
Materialien, z.B. "Durez 12687", Turez 11098" (Produkte #on
Durez Plastics & Chem.* Inc., USA), "G.E.Resin 12316",
G.E.Resin 12393" (Produkte von General Electric Co·, USA)
"Synco 721" (Produkt der Synder Chemical Co., USA) und "CKRA
1977","BKR 2620" (Produkte von Bakelite Co., USA) sind einige
von solchen Materialien, die gemäß der Erfindung bevorzugt als öllösliche phenolische Harze verv/endet werden.
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'"' 'Ι Λ ■- I O
Das Gewichtsverhältnis von Acrylnitril/Butadien-Mischpolymerisat
zu dem phenolischen Harz in dem elektrisch leitfähigen
Überzug ist vorzugsweise im Bereich von 0,4:1 bis 4::19 insbesondere von 0,6:1 bis 3:1» hinsichtlich der Festigkeit,
ITaIt- oder Machbarkeit und Biegsamkeit des Überzugs,
der Haftung an dem Substrat und seiner Beständigkeit gegenüber Chemikalien und Witterung· Wenn die Menge des phenolischen
Harzes in dem Überzug zu gering ist, besteht die Neigung zu einer Verminderung der Festigkeit und chemischen
Beständigkeit des Überzugs und seiner Haftung an dem Substrat. Wenn andererseits die Menge zu groß ist, werden die
Fachfähigkeit und Faltbarkait, sowie die Biegefähigkeit des Überzugs verringert und der sich ergebende elektrisch
leitfähige Faden neigt zum Verlust seiner elektrischen Leitfähigkeit bei wiederholtem Strecken und Entspannen und
Biegen. Daher werden die Mengen gemäß den vorstehend vorgeschriebenen
Bereichen bevorzugt.
Das bevorzugte, feinteilige elektrisch leitfähige feste Material umfaßt Silber, elektrisch leitfähigen Kohlenstoff
und deren Gemische, die aufgrund ihrer Beständigkeit gegenüber von Chemikalien und ihrer elektrischen Leitfähigkeit
brauchbar sind. Metallpulver, z.B. Gold, Platin, Aluminium, Kupfer, Nickel oder Wolfram können ebenfalls
zur Anwendung gelangen. Geeignete Silberpulver für die Verwendung gemäß der Erfindung besitzen einen mittleren Teilchendurchmesser
von nicht mehr als 10 Mikron, vorzugsweise nicht mehr als 5 Mikron, wobei sie von beliebiger Gestalt sein
können. Vorzugsweise sind die Pulver in Form von flachen Flocken. Beispiele für elektrisch leitfähigen Kohlenstoff
umfassen Rußmaterialien, z.B. Acetylenruß, leitfähigen Ofenruß und leitfähigen Kanalruß und feinteiligen Graphit.
Acetylenruß wird besonders bevorzugt.
! ί ■ 0
ORIGINAL INSPECTED
-9- - 2 ir 484
Die Menge eines derartigen feintexligen, elektrisch leitfähigen, festen Materials, die in die elektrisch leitfähige
Überzugsschicht einverleibt werden soll, kann in Abhängigkeit
-von der Art, Größe, Gestalt des Material oder der Art von den Substratfäden od.dgl. variiert werden und kann
eine ausreichende Menge sein, um elektrisch leitfähige Eigenschaften der Schicht zu erteilen. Wenn es z.B. erwünscht
ist, zufriedenstellende antistatische Eigenschaften an organische Textilfasern durch Mischen einer geringen
Menge von den elektrisch leitfähigen Fäden zu erteilen, ist die Menge des elektrisch leitfähigen festen Materials
eine ausreichende, um den elektrischerWiderstand der elektrisch
leitfähigen Fäden auf unterhalb 1Cr Ohm/cm zu bringen, wenn die Dicke des elektrisch leitfähigen Überzugs 0,5 Mikron
oder darüber beträgt.
Die obere Grenze der Menge des feinteiligen, elektrisch leitfähigen festen Materials, die in dem elektrisch leitfähigen
Überzug vorhanden sein soll, wird von der Festigkeit des Überzugs und der Haftung zwischen dem Überzug und dem
Substrat bestimmt.
Wenn beispielsweise ein feines Silberpulver verwendet wird, wird es bevorzugt, daß nicht mehr als 90 Gew.-% Silber
in dem tJberzug vorhanden sind. Im Falle von elektrisch leitfähigem
Kohlenstoff, werden Mengen von nicht oberhalb 60 Gew,-% gewöhnlich bevorzugt. Der optimale Anteil des feinteiligen,
elektrisch leitfähigen festen Materials indem überzug hängt von solchen Faktoren, wie der Art, Größe und Gestalt
des elektrisch leitfähigen, feinen Pulvers und der Dicke des Überzugs ab. Technisch durchführbare und brauchbare
Bereiche, die gemäß der Erfindung bevorzugt werden, sind bei etwa 70 bis 90 Gew.-%, insbesondere 75 bis 87 Gew.-%,
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ORIGINAL INSPECTED
ί. ι I : 4 O 4
- 10 -
bei Verwendung von Silber allein, und etwa 7 bis 60 Gew.-%,
insbesondere 10 bis 40 Gew.-% bei Verwendung von Kohlenstoff
allein.
Die pastenartige Überzugszusammensetzung für die Bildung einer unbehandelten, elektrisch leitfähigen Überzugsschicht
auf der Oberfläche der Substratfäden besteht aus der Komponente für die Bildung der polymeren Bindemittelmatrix, dem
feinteiligen, elektrisch leitfähigen, festen Material und
einem Lösungsmittel für die genannte Matrix-bildenden Komponente*
Erwünschterfalls kann die Überzugsmasse ein Härtungsmittel für das phenolische Harz, z.B. Hexamethylentetramin,
ein Viskositäts-steigerndes Mittel für die Überzugsmassen , z.B. Cumaron-Inden-Harz oder ein Antioxydationsmittel,
z.B. 2,6-Di-tert.-butyl-p-cresol, enthalten.
Die Überzugsmasse wird auf die Oberfläche eines synthetischen organischen Fadens in der gewünschten Menge
nach irgendeinem gebräuchlichen Verfahren, z.B. durch Eintauchen, Beschichten! und Aufsprühen aufgebracht·
Die auf der Oberfläche des synthetischen organischen Fadens gebildete Schicht wird in ungetrocknetem Zustand oder
na ck Ausführung einer Hai^trocknung oder Trocknung zur Bildung einer halbfesten oder festen Schicht nach dem Verfahren
gemäß der Erfindung nachbehandelt, wobei eine Polyisocyanatverbindung von niederem Molekulargewicht, vorzugsweise
mit einem Molekalargewicht von nicht oberhalb etwa 1000 auf die Oberfläche der Überzugs schicht aufgebracht
und dann erhitzt wird.
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ORJGiNAL IMSPtCTED
Bei einer Ausführungs£orm wird der synthetische organische
Faden mit der darauf aufgebrachten Überzugsmasse durch einen Heißlufttrockner bei 7Ö "bis 23O0C geleitet, um das Lösungsmittel
in der Zusammensetzung zu verflüchtigen,isorauf dann das Nachbehandlungsmittel darauf angewendet wird.
Die Verflüchtigungs- uid. Trocknungsstufe können zu diesem
Zeitpunkt in einer oder in einer Mehrzahl von Stufen ausgeführt werden. Die bevorzugten Lösungsmittel, die bei der
Herstellung der pastenartigen Überzugsmasse brauchbar sind, sind solche,mit eines ausreichenden Flüchtigkeit bei der vorgeschriebenen
Trocknungstemperatur und Beispiele für derfcige Lösungsmittel umfassen Ketone, z.B. Methyläthylketon
und Methylisobutylketon, chlorierte Kohlenwasserstoffe, z.B. Dichloräthan, Ester, z.B. Ithylacetat, Kitrokphienwasserstoffe
z.B. Nitromethan, Mischungen hiervon miteinander
oder mit einem Verdünnungsmittel z.B. Toluol.
Der elektrisch leitfähige Faden gemäß der Erfindung wird erhalten, indem man die pastenartige Überzugsmassen
auf die Oberfläche von einem synthetischen organischen Faden als Beschichtung oder Überzug aufbringt, ein Nachbehandlungsmittel
auf die getrocknete oder ungetrocknete Überzugsschicht aufbringt und dann dieselbe erhitzt. Wenn
das Trocknen in einer Mehrzahl von Stufen ausgeführt wird, kann das Aufbringen des Nachbehandlungsmittels auf die Überzugsschicht
zu jeder gewünschten Stufe nach der ersten Stufe erfolgen.
Die als Nachbehandlungsmittel gemäß der Erfindung verwendete Polyisocyanatverbindung soll ein niederes Molekulargewicht
besitzen, sodaß sie zumindest in die Oberflächenschicht der vorgebildeten elektrisch leitfähigen Oberzugsschicht
eindringen kann. Das Molekulargewicht von dieser-
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. . H- O U
Verbindung ist gewöhnlich nicht oberhalb von etwa 1000,
obgleich es in Abhängigkeit von derartigen Faktoren, wie der Art der verwendeten Polyisocyanatverbindung, dem Ausmaß der
Trocknung der vorgebildeten elektrisch leitfähigen Überzugsschicht, der Dicke der Überzugs schicht, der Art der Matrixbildenden
Komponenten der Überzugsschicht oder von deren Zusammensetzung variieren kann.
Jede Polyisocyanatverbindung kann zur Anwendung geiarßgen
mit Ausnahme von solchen, die nur eine Decküberzugsschicht auf der elektrisch leitfähigen Überzugsschicht bilden
und nicht die Schicht durchdringen können.
Die gemäß der Erfindung verwendeten Polyisocyanate verbindungen können durch die nachstehende allgemeine Formel
ausgedrückt v/erden
R(FCO)n
worin R einen organischen Rest und η eine ganze Zahl von
2 oder darüber darstellen, und die ein Molekulargewicht von weniger als etwa 1000 besitzen. Solche Verbindungen,
in welchen der. viert 2 bis 6, vorzugsweise 2 bis 4- bedeutet, sind mühelos zu verwenden, jedoch solche mit einem
größeren V/ert von η können ebenfalls zur Anwendung gelangen.
Die Polyisocyanatverbindungen mit einem hohen Isocyanatgruppengehalt durchdringen selbst bei Anwendung auf einen
Faden, auf dem eine feste Überzugsschicht gebildet
ist , mühelos die Überzugsschicht, v/obei unter Erhitzen
die Härtung der Überzugsschicht gefördert wird, um einen
elektrisch leitfähdgen Überzug zu erhalten, der zäh ist
lind aizie ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Ölen und Chemikalien
b'ssitats
10 9 8 4 7/ ί .- ιύ
ORIGINAL INSPECTED
Beispiele für Polyisocyanate, die unter die vorstehend
angegebene allgemeine Formel fallen, umfassen CL — CL^ PoIymethylendiisocyanate,
z.B. Hexamethylendiisocyanat, aliphatische Diisocyanate, z.B. m—Cylylen-diisocyanat, alicyclische
Diisocyanate, z.B. 1,3-Hexahydroxylylendiisocyanat,
4-,4-'— Dieyelohexylmethandiisocyanat oder hydratisiertes
Tolylendiisocyanat, aromatische Diisocyanate, z.B. 2,4—Teilen—
diisocyanat, 1,4—Phenylendiisocyanat, 4-,4'-Biphenylendiisocyanat,
4-,4'-Diphentylmethandiisocyanat, 3,3'-Dimethyl-4,4·'-diphenylmethandiisocyanat
oder 1,5-Naphthalindiisoeyanat;,
Polyisocyanate mit drei oder mehreren funktioneilen Gruppen, die von mehrwertigen primäre Aminen mit drei oder
mehreren funktionellen Gruppen abgeleitet sind, z.B. Triphenyl—
methan-4,4·'4"-triisocyanat oder Polymethylenpolyphenylisocyanate
/ÖOT -C6H^-CH2-(OClT-C6H3-CHpn-C6H4-ITCO: n = 1- 10/
Polyisocyanaturethane, die durch Umsetzung von mehrwertigen
Alkoholen mit drei oder mehr funktioneilen Gruppen, z.B. Glycerin, Trimethyloläthan, Trimethylo!propan oder Pentaerythrit
mit den beschriebenen Diisocyanaten erhalten wurden (wobei die Diisocyanate bei einem Verhältnis, äquimolar
zu den -OH-Gruppen in den mehrwertigen Alkoholen umgesetzt werden), Diisocyanatverbindungen mit einem Molekulargewicht
von unterhalb etwa 1000 mit Isocyanatgruppen
an beiden endständigen Gruppen, die durch Umsetzung von Polyäthern oder Polyestern mit den beschriebenen Diisocyanaten
erhalten wurden, und Mischungen hiervon.
Im Hinblick auf die Reaktivität (Förderung der Härtung), Kosten, niedere .Toxizität urd. leichte Handhabung
v/erden die aromatischen Isocyanate, insbesondere aromatische
109847/1SIO
; 4 ü 4
Diisocyanate und Polyisocyanaturehtane bei dem Verfahren
gemäß der Erfindung bevorzugt·
Die elektrisch leitfähigen Fäden mit einer bemerkenswert
verbesserten Beständigkeit gegenüber ölen und Chemikalien w e rden gemäß der Erfindung durch die nachbehandlung
der elektrisch leitfähigen Überzugsschicht mit der beschrie-
* benen Polyisocyanatverbindung geschaffen· Die Anwendung einer- derartigen Polyisocyanatverbindung fördert in wirksamer Weise die Härtung der elektrisch leitfähigen Überzugsschicht
durch Erhitzen und ermöglichtdie Erzeugung von elektrisch leitfähigen Fäden in kontinuierlicher Weise
bei einer hohen Leistung und ohne den Nachteil einer ungenügenden Härtung der elektrisch leitfähigen Überzugsschicht ·
Das Mittel zur Anwendung der Polyisocyanat— verbindung auf die Überzugsschicht unterscheidet sich etwas
hinsichtlich der Tatsache, ob sie unmttelbar nach dem Beschichten der pastenartigen, elektrisch leitfähigen Überzugs-P
masse oder nach Trocknen derselben unter Bildung einer festen Überzugsschicht zur Anwendung gelangt. Gewöhnlich
wird eine Lösung von dem Polyisocyanat auf die Überzugssehicht nacli irgendeiner gebräuchlichen Maßnahme, z.B.
Eintauchen, Aufsprühen oder Zerstäuben oder Beschichten aufgebracht.
Die Lösungsmittel, die zur Bildung einer Lösung von dem Polyisocyanat verwendet werden, sind flüchtige organische
Lösuagsm-itbel, die die Polyisocyanatverbindung auflösen und
109847/1810
gegenüber der Isocyanatgruppe inert sind. Beispiele für die
bevorzugten Lösungsmittel umfassen aromatische Kohlenwasserstoffe,
z.B. Benzol und Toluol, chlorierte Kohlenwasserstoffe, z-B. Methylendichlorid, Äthyiendichlorid oder Chlorbenzol,
Ester, z.B. Äthylacetat und Butylacetat, Äther, z.B. Dioxanund Tetrahydrofuran und Mischungen hiervon. Die
Lösung von dem Polyisocyanat kann geringfügige Mengen von Zusätzen, z.B. Katalysatoren enthalten.
Beispiele für den Katalysator umfassen ter-fc.-Amine, z,B.
Triäthylendiamin, Triäthylamin und organische Zinnverbindungen,
z.B. Dibutylzinndilaurato
Die Menge der als Beschichtung aufzubringenden Polyisocyanatverbindung
beträgt vorzugsweise 0,3 bis 20 Gew.-?», bezogen auf den elektrisch leitfähigen Faden nach der Behandlung.
Vorzugsweise beträgt die Menge 1 bis 10 Gew.-%. Mengen von unterhalb 0,3 Gew.-% ergeben keine ausreichende
Wirkung hinsichtlich der Förderung der Härtung der Überzugsschicht
und führen zur geringeren Ausmaßen einer Verbesserung der Beständigkeit gegenüber Öl und Chemikalien
des sich ergebenden elektrisch leitfähigen Fadens. Die Anwendung von übersch üssigen Mengen der Polyisocyanatverbindungen
ist für die Förderung der Härtung der Überzugsschicht
nicht notwendig. Dies kann häufig zur Bildung einer Isolierschicht aus der Polyisocyanatverbindung auf der elektrisch
leitfaaigen Überzugsschicht unter Verringerung der elektrischen
Leitfähigkeit führen, oder die Fähigkeit zum Falten oder Fachen oder die Biegefähigkeit des sich ergebenden
elektrisch leitfähigen Fadens beeinträchtigen. Die Verwendung
von übermäßigen Mengen der Polyisocyanatverbindungen ist daher nicht erwünscht,
109847/1810
•l ; ι .484
Nach dem Aufbringen der Pol.yisocyanatverbindung in der gewünschten
Menge auf die Oberfläche der elektrisch leitfähigen tlberzugsschicht und nach Eindringenlassen in diese Überzugsschicht, wird das Fadenmaterial durch ein Luftbad, z.B. bei
120 bis 2400C während 1 bis 30 Sekunden geleitet. Nach diesem
Verfahren kann ein ausreichend gehärteter, elektrisch leitfähiger Überzug gebildet werden, der eine ausgezeichnete
Beständigkeit gegenüber Ölen und Chemikalien und eine gute Palt- oder Fachfähigkeit und Biegsamkeit so wie
Haltbarkeit besitzt. Das Aufbringen der Polyisocyanatverbindung
ist nach dem Aufbringen der pastenartigen Überzugsmasse auf die Obe rfläche des synthetischen Substratfadens
und nach Trocknen desselben, wobei eine halbfeste oder feste Überzugsschicht erhalten wird, leichter und
dies wird somit als Zeitpunkt für das Aufbringen oder Anwenden der Polyisocyanatverbindung bevorzugt.
Die Feststellung ist von Interesse, daß die Verwendung einer Vormischung von der pastenartigen Überzugsmasse
mit der Polyisocyanatverbindung sich aufgrund einer Reihe von unerwünschten '.virkungen als unwirksam erwies, beispielsweise
Gelbildung der pastenartigen Überzugsmasse, Verkürzung der Gebrauchsdauer oder verringerte Haftung des Überzugs
an demSubstratfaden.
Die Dicke des elektrisch leitfähigeDljberzugs wird von
der elektrischen Leitfähigkeit des sich ergebenden elektrisch leitfähigen Fadens und von dessei funktionellen Eigenschaften
als Textilfaser beschränkt. Obgleich sie von der Art, Größe und Gestalt des in der Überzugsschicht vorhandenen
feinteiligen elektrisch leitfähigen festen Ma'teri-
1 o 9 8 4 7 /.■:: o
ORIGINAL INSPECTED
2 ; 11484
als abhängt, kann eine durchschnittliche Dicke von unterhalb 0,5 Mikron die gewünschte elektrische Leitfähigkeit
nicht in dem gewünschten oder ausreichenden Ausmaß erreichen. Die obere Grenze der Dicke des Überzugs hängt von
dem Titer des verwendeten synthetisehen organischen Fadens
ab, wobei jedoch eine Dicke von oberhalb 15 Mikron für die Zwecke gemäß der Erfindung nicht notwendig ist.
Ein Überzug mit einer übermäßigen Dicke ist aufgrund der nachteiligen Wirkungen auf die FaIt- odei/achbarkeit und
Biegefähigkeit des erhaltenen elektrisch leitfähigen Fadens nicht erwünscht, i7enn das feinteilige elektrisch
leitfähige feste Material aus Silber besteht, genügt eine mittlere Dicke von 0,5 bis 10 Mikron, insbesondere
etwa 0,7 bis 5 Mikron, um die Zv/ecke gemäß der Erfindung zu erreichen· Im Falle von Kohlenstoff beträgt die mittlere
Dicke, die für die Zwecke gemäß der Erfindung wirksam ist, wenigstens 1 Mikron, z.B. 1 bis 15 Mikron, insbesondere
etwa 2 bis 12 Mikron.
Durch die Bildung eines gehärteten elektrisch leitfähigen Überzugs mit einer Dicke von 0,5 bis 15 Mikron
auf der Oberfläche eines synthetischen organischen Fadens kann ein elektrisch leitfähiger Faden mit einer guten Faltoder
Fachbarkeit und Biegefähigkeit erhalten werden, der einen elektrischen Widerstand von 10 bis 1Cr Ohm/cm besitzt.
Der elektrisch leitfähige Faden gemäß der Erfindung besitzt funktioneile Eigenschaften als Textilfaser . Der
Faden besitzt mechanische Eigenschaften, die denjenigen des Substratfadens vergleichbar sind, nämlich eine
109847/13 10
2^r 484
Bruchfestigkeit von wenigstens etwa 1 g/den, insbesondere wenigstens etwa 2 g/den, eine Bruchdehnung von wenigstens
etwa 3?ö, insbesondere wenigstens etwa 10% und einen
Youngschen Anfangsmodul von nicht mehr als etwa 2000 kg/mm , insbesondere nicht mehr als etwa 2000 kg/mm . Er besitzt
ferner ein geringes Gewicht bei einem spezifischen Gewicht von weniger als etwa 2,5 g/cm , insbesondere weniger als
etwa 2 g/cm. Der Faden gemäß der Erfindung besitzt eine ausreichende Haltbarkeit gegenüber den verschiedenen Bedingungen,
welchen Textilfasern oder -fäden gewöhnlich ausgesetzt sind. Die Verhinderung von statischer Elektrizi-=
tat bei organischen Textilfasern kann durch das Einverleiben der elektrisch leitfähigen Fäden gemäß der Erfindung
bewirkt werden, ohne daß der Griff und die physikalischen Eigenschaften der organischen Textilfasern beeinträchtigt
werden.
Die elektrisch leitfähigen Fäden gemäß der Erfindung
können mühelos den organischen Textilfasern in Form von Monofäden, Multifäden oder Stapelfasern einverleibt werden.
Textilmaterialien mit einem dauerhaften antistatischen
Verhalten werden aus üblichen organischen^extilfasern oder -fäden und einer geringen ^enge der vorstehend
beschriebenen elektrisch leitfähigen Fasern oder Fäden gebildet und sie können das erwünschte antistatische Verhalten
und die mechanischen Eigenschaften und ein Aussehen besitzen^ sodaß sie für praktische Zwecke zufriedenstellend
sind, selbst, wenn nur eine gerinne Menge, z.B. weniger als 2%, vorzugsweise 0,001 bis 1,5 Gew.-% an leitfähigen
Fasern vorhanden ist.
10984 771810
ORIGINAL INSPECTED
~ 19 -
Das Mischen von den leitfähigen Fasern und den organischen Textilfasern kann durch Mischspinnen, Mischzwirnen
oder Mischdrehen, Mischweben, Mischstricken oder -wirken oder nach irgendeiner anderen gewählten Arbeitsweise ausgeführt
werden. Überdies muß die ersterePaser nicht unbedingt
gleichmäßig in der letzteren Faser verteilt sein. Teppichgarne, Web-, Strick- oder Wirkgarne oder Nähfaden
können zuerst mit der leitfähigen Faser gemischt werden, worauf ein Knüpfen, 7/eben, Stricken, Wirken oder Nähen mit
der Mischung ausgeführt werden kann, wodurch gewährleistet wird, daß die leitfähige Faser in geeigneten Abständen in dem
Endprodukt vorhanden ist. Beispielsweise kann ein Hemd aus einem Polyestertuch unter Verwendung eines Nähfadens
mit einem Gehalt von etwa 8 Gew.-y6 an der leitfahigen
Faser genäht werden. In diesem Fall enthält das als Endoder Fertigprodukt erhaltene Hemd bloß 0,05 Gew.-% an
der leitfähigen Faser, wobei es jedoch dennoch ein sehr zufriedenstellendes antistatisches Verhalten aufweist.
Wenn andererseits das Endprodukt ein Rock ist, wird die unerwünschte Erscheinung von Rock und Unterkleidung,
die zusammenwirken und an dem Körper ankleben in einem beträchtlichen Ausmaß durch das Einnähen von einem
einzelnen Fadenkabel aus dem leitfähigen Faser- oder Fadenmaterial in den Saumteil des Rockes geregelt,
In diesem Fall kann der Gehalt an der leitfähigen Faser, bezogen auf den ganzen Rock, so gering wie
0,005 Gew.-% sein.
Es wird angenommen, daß der Iuechanismus, nach welchem
die statische Elektrizität unterdrückt wird, auf die Elektrizität beseitigende Wirkung von feinen elektrisch leitfähigen
Fäden, die in den Textilmaterialien vorhanden sind,
10 9847/1SIO
ORIGINAL
ι, 11 -48
zurückzuführen ist, was auf deren Fähigkeit zur Koronaentladung
beruht.
Die Textilmaterialien können z.B. eine Stapelfasermischung,
gesponnene Garne, gezwirnte oder gedrehte Garne, Bänder, gewebte Stoffe, gestrickte oder gewirkte Stoffe,
ungewebte Stoffe, genähte Gegenstände oder Teppiche, Kleidungsstücke und Polsterwaren sein.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näher erläutert, worin die verschiedenen Eigenschaften
der elektrisch leitfähigen Fäden nach den nachstehenden Arbeitsweisen gemessen wurden.
(1) Bestimmung des elektrischen Widerstandes
Der Probefaden wird auf eine isolierende Kautschukplatte gelegt und von oben her von zwei Elektroden einer
Meßeinrichtung an Stellen im Abstand von jeweils einen Zentimeter voneinander gepreßt. Der elektrische Widerstand
wird dann abgelesen. Wenn der Widerstand kleiner als 1 χ 10 Ohm/cm ist, wird ein'FM-Prüfgerät, Modell
X-19-B, hergestellt von Yokogawa Electric Works, Japan
(Meßspannung 3 V) verwendet und für die Bestimmung von höheren elektrischen Widerstandswerten wird ein automatisches
isolierendes Ohmmeter, Model L-68, hergestellt von Yokogawa Electric Works, Japan (Meßspannung 1000 V)
verwendet. Das letztere Meßgeräß kann den elektrischen
q Widerstand des Fadens bis zu 2 χ 10' 0hm messen. Die
unterste Skala von dieser Meßeinrichtung ist 1 χ 10 0hm, wobei niedrigere Widerstände nicht abgelesen werden
können.
109847/1SIO
ORIGINAL INSPECTED
(2) Bestimmung der Olbeständigkeit:
Eine ausreichende Menge von einem Ifetilöl (für PoIy-
£,-capronaTnid (Nylon 6)-Teppich; bestehend aus 89 % Mineralöl,
5% Polyoxyäthylenalkyläther und 6% Polyäthylenglyko!-fettsäureester)
wurde als Überzug auf die Probe aufgebracht. Danach wurde die Probe während 24- Stunden stehen
gelassen, worauf der Faden dann während 15 Minuten mit
einem Polyamidzahnrad gerieben wurde. Der elektrische Widerstand des Fadens wird dann gemäß dem vorstehend unter
(1) beschriebenen Verfahren gemessen.
Das bei dieser Prüfung angewendete Reibeverfahren wird wie folgt ausgeführt:
Der Faden wird während 15 Minuten mit einem Polyamidzahnrad
(120 Umdrehungen/min., Durchmesser 5 cm, Dicke 4 cm, Anzahl der Zähne 20) gerieben, wobei er unter einer Belastung
von 1 g/den an einem Ende, berechnet auf der Basis des Substratfadens, gestreckt wurde. Das andere Ende des
Fadens wird mit einer Welle verbunden, die sich mit 15 Umdrehungen de min. dreht. Auf diese Weise wird der
Faden um seine Achse gedreht und gleichmäßig mit dem Polyamidzahnrad entlang seines gesamten Umfanges gerieben.
Q) Bestimmung des Widerstandes gegenüber Trockenreinigung:
Der Probefaden wird während 10 Minuten in Tetrachloräthylen.,
bei 700G eingetaucht,herausgenommen und augenblicklich
mit dem gleichen Polyamidzahnrad, wie vorstehend unter
(2) beschrieben, während 15 Minuten gerieben. Danach wird
der elektrische V/iderstand des Fadens in gleicher Weise, wie vorstehend unter (1) angegeben, gemessen. Tetrachlor-
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äthylen wird gelegentlich auf den Faden während des Heibens
mit dem Polyamidzahnrad gegossen, um den Faden zu jedem Zeitpunkt feucht zu halten·
(4·) Messung der Reibungsbeständigkeit;
Die Fadenprobe mit einer Länge von 25 mm wird über
einen Glasstab mit einem Durchmesser von 7 inm mit einer
glatten Oberfläche und einem kreisförmigem Querschnitt gehängt. Eine Anfangsbelastung von 5 00 mg zum Spannen wird
auf jedes Ende des Fadens ausgeübt, in dem einen Ende
wird die Belastung allmählich um 100 mg erhöht, und die Belastung, bei welcher der Faden zu gleiten beginnt, wird
bestimmt. Ein Reibungskoeffizient wird dann gemäß der nachstehenden Gleichung berechnet:
Reibungskoeffizient
-
(worin Tq die Anfangsbelastung ist und 1S^ die Endbelastung
darstellt).
Die Menge der Polyisοcyanatverbindung, die auf den
elektrisch leitfähigen Überzug angewendet wurde, wurde in "%", bezogen auf das Gewicht des erhaltenen elektrisch leit
fähigen Fadens, ausgedrückt.
Die in den nachstehenden Beispielen angegebenen Teile und Prozentangaben sind insgesamt auf Gewicht bezogen.
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Eine gut gemischte pastenartige Masse, "bestehend aus
80 Teilen von flockigem Silberpulver (mit einem durchschnittlichen
Teilchendurchmesser von 1,5 Mikron,), 12.Teilen Acrylnitril-Butadien-Mischpolymerisat (Nitrilgehalt 32%),
8 Teilen modifiziertem phenolischem Harz (Durez 12687), 60 Teilen Methyläthylketon und 20 Teilen Chlorbenzol,
wurde als Beschichtung auf die Oberfläche eines Monofadens aus !Poly- £-caproaamid (Nylon 6) mit einem Titer von 15 <len,
der von einer sich drehenden Rolle bei 25 m/inin. vor geführt -wurde,
aufgebracht und der Faden wurde dann durch einen Heißlufttrockner bei 125°0 während 2,4 Sekunden durchgeleitet,
um eine feste Überzugsschicht zu bilden.
Eine 15%ige Lösung von 4,4-'-Diphenylmethandiisocyanat
in Äthylendichlorid wurde in variierenden Llengen auf die
Überzugsschicht mittels einer Drehwalze aufgebracht, worauf der Faden durch ein Luftbad bei 200 C während 2,8
Sekunden geleitet würde. Es wurden die in der nachstehenden Tabelle I gezeigten elektrisch leitfähigen Monofäden
erhalten. Die Menge der Polyisocyanatverbindung wurde durch Änderung der Drehzahl der Rolle oder V/alze variiert.
Für Vergleichszwecke wurde auch ein elektrisch leitfähiger
Faden ohne Aufbringen der Polyisocyanatverbindung hergestellt.
Die erhaltenen elektrisch leitfähigen Monofäden besaßen die in der nachstehenden Tabelle I angegebenen
Fasereigenschaften, woraus ersichtlich ist, daß diese Fä-
109847/1810
z^ : ; L\ ο 4
- 24 -
den mechanische Eigenschaften, FaIt- und Machbarkeit und
Biegefahigkeit besitzen, die im wesentlichen den entsprechenden
Eigenschaften des Substratfadens gleich sind, und daß sie außerdem ein geringes Gewicht aufweisen.
109847/1810
ORIGINAL INSPECTED
211U84
| Probe Nr.: |
Menge an 4,4'-Di- phenyl- methan- d.iiso- cyanat V /») |
Dicke des elektrisch leitfähigen Überzugs (Mikron) |
Elektri scher Wider stand (Ohm/cm) |
Bruch festig keit (g/den) |
Bruch festig keit, be rechnet als Sub stratfaden (g/den) |
Bruch dehnung (°/o) |
Young1 sober Anfangs modul (kg/mm ) |
spez. Ge wicht (g/cm3) |
| A-I (Kontroll |
O O |
5.4 | 40 | 2.8 | 5.5 | 48 | 220 | 1.7 |
| A-2 | 1.0 | 5.4 | 40 | '2.8 | 5-4 | 45 | 240 | 1.7 |
| A-5 | 5.6 . | 5^4 | 50 | 2.8 | 5.6 | 50 | 250 | ' 1.7 |
| λ-4 | 6.9 | 5.4 | 90 | 2.8 | 5.8 | 50 | 250 | ,1.7 |
Der Ölwiderstand, der Trockenreinigungswiderstand
und der Reibungskoeffizient von diesen elektrisch leitfähigen
Fäden wurden geprüft und die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehendem Tabelle II aufgeführt.
1 ü 9 8 A 7 / I 3 1 ü
ORIGINAL INSPECTED
CD CO OO
| Probe Nr. |
Menge an 4,4t-.Di_- phenyl- methandi- isocyanat (%) |
|β£1?Κ1"ΤΊ" flcher Widerstand (Ohm/cm) | nach dem Ölv/i- derstands- test |
nach dem Trocken- reinigungs- widerstands- test |
Rei- bungs- koeffi- zient |
| A-I (Kontroll |
O e) |
Ivor Ider iPrü- Ifung |
oo | OO | 0.78 |
| A-2 | 1.0 | j 40 | 1 χ 106 | 1 χ 106 | 0.28 |
| A-3 | 3.6 | 40 | 100 | 80 | 0.22 |
| A-4 | 6.9 | j 50 | 200 | 150 | 0.20 |
| j 90 |
211US4
Die Proben A-2, A-3 und A-4· behielten ihre elektrische
Leitfähigkeit in dem Ölwiderstandstest und dem Trocken-.
reinigungs-Widerstandstest und besaßen eine sehr gute Haltbarkeit ohne Abschälen oder Ablösen von der Überzugsschicht. Da
außerdem der Reibungskoeffizient von diesen Fäden gering ist, bieten sie sich selbst einer mühelosen und leichten Hand-.
^ habung an· In Probe A-1, auf welche die Polyisocyanatverbindung
nicht angewendet worden war drang demgegenüber das Textilöl oder Lösungsmittel in den elektrisch leitfähigen
Überzug ein, und im feuchten Zustand löste sich der elektrisch leitfähige Überzug von dem Substratfaden
durch Reibung. Dies zeigt an, daß der Faden von Probe A-1 eine ungenügende Haltbarkeit hinsichtlich der Verwendung
unter derartigen Bedingungen besaß. Ferner hatte die Kontrollprobe A-1 einen großen Reibungskoeffizienten und
zeigte ein dementsprechendes schwieriges Gleiten. Es besteht
daher die 7/ahrscheinlichkeit, daß diese Probe beim
Abwickeln von einer Spule bricht.
P Um den gemäß der Erfindung erzielbaren härtungsfördernden
Effekt zu veranschaulichen,, wurde außerdem der nachstehende
Versuch ausgeführt:
Es wurden vier elektrisch leitfähige Monofäden unter
den gleichen Bedingungen, wie vorstehend angegeben, mit der Abänderung hergestellt, daß die Stenge von 4-,4-f-Diphenylmethandiisocyanat
bei 3,6ä> gehalten v/urde und die Tenpera-.
tür des Luftbades für die Wärmehärtung bei 1400C, 1600C,
1800C und 2000C festgelegt wurde. Für Vergleichszwecke wurden
elektrisch leitfähige Fäden unter den gleichen Bedingungen ohne Aufbringen der Polyisocyanatverbindung hergestellt.
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Jeder von diesen elektrisch leitfähigen Fäden wurde
in Methylisobutylketon, das ein Lösungsmittel für das
AcryQPiitrilk'Butadien-IS.ü.schpolymerisat und modifizierte phenolische
Harz ist, bei Raumtemperatur während 60 Sekunden unter langsamem Rühren eingetaucht. Der Unterschied von
dem Gewicht vor und nach dem Eintauchen wurde gemessen und das Ausmaß des Gewichtsverlustes wurde bestimmt.
Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle III zusammengefaßt.
Tempera- Ausmaß des Gewichtsverlustes (%)
tür des
Luft- 4,4'— Diphenylmethandi- keine Anwendung des
bades isocyanat, angehaftet Isocyanats (Eontrolle)
(gC) in 5Γ*
14Q 4 ' 46 (die gesamte Über
zuges chi cht wurde eluiert)
160 2 32
180 1 13
200 1 7
Die Behandlungsdauer der Fäden in dem Luftbad betrug 4,8 Sekunden.Ein Erhöhen der Luftbadtemperatur auf
über 200°C war nicht möglich, da dies zu Fadenbruch und Unausführlichkeit einer kontinuierlichen Produktion führte.
Die in der vorstehenden Tabelle III aufgeführten Ergebnisse zeigen, daß nach dem Verfahren gemäß der Erfindung
die Matrix durch Wärmebehandlung während einer sehr kurzen Zeit ausreichend gehärtet werden kann, und eine ausgezeichnete
Haltbarkeit, wie auf den Ergebnissen von Tabelle II
109847/1810
ersichtlich ist,den Fäden erteilt werden kann. Demgegenüber
ist, wenn die elektrisch leitfähige Überzugsschicht nicht mit der Po lyi so cyanat verbindung behandelt wird, der
Gewichtsverlust so groß wie 7%» selbst wenn der Faden bei der maximalen Temperatur behandelt wird, bei welcher
eine kontinuierliche Herstellung der elektrisch leitfähigen Fäden ausgeführt werden kann. Dies zeigt eine ungenügende
Härtung der Überzugsschicht an.Auch bei Fehlen der Behandlung mit der Polyisocyanatverbindung nimmt der Gewichtsverlust
auf 1% ab, wenn der Faden auf eine Spule aufgewickelt ist und bei I50 bis 180°Cwährend langer Zeitdauern, z.B.
während 30 Minuten oder länger, wärmebehandelt, wird. In diesem Fall jedoch haftet der Faden selbst an der Spule
und kann nichfe herausgenommen werden. Außerdem^ ist eine
derartig lange Wärmebehandlungsdauer bei einer großtechnischen Produktion sehr nachteilig.
Die elektrisch leitfähigen Fäden (gemäß der Erfindung und Kontrollprobe), die in Tabelle III gezeigt sind
und bei einer Luftbadtemperatur von 200°C hergestellt wurden, entsprechen den Proben Nr A-3 und A-1, die in den Tabellen
I und II gezeigt sind.
Es wurde bestätigt, daß die mit der Polyisocyanatverbindung nachbehandelten elektrisch leitfähigen Fäden
die gleichen ausgezeichneten Eigenschaften wie die elektrisch leitfähigen Fäden besitzen, die bei Verwendung einer
Matrix aus Acrylnitril/Butadien-Mischpolymerisat-Phenolharz, jedoch ohne Nachbehandlung mit der Polyisocyanatverbindung
erhalten wurden, z.B. FaIt- oder Fachbarkeit, Biegefähigkeit, Streckbeständigkeit, Biegebeständigkeit,
Witterungsbeständigkeit oder Beständigkeit gegenüber Färben (Verfärben).
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211H84
Die elektrisch leitfähigen Fäden (Proben A-2, A-3 und A-4) zeigten eine ausgezeichnete Haltbarkeit, da
ihre elektrischen Widerstände kaum geändert wurden, wenn sie mit einem Bad mit einem Gehalt von 1 g/Liter eines
nichtionischen Reinigungsmittels und 0,3 g/Liter Natriumcarbonat bei 95°C während 60 Minuten gesp ült und unter
Verwendung eines Färbebades mit einem Gehalt von 0,15 g/Liter
Aines oberflächenaktiven Mittels, 0,16 g/Liter Ammoniumsulfat und einem Farbstoff, dessen pH-Wert mit Essigsäure
auf 4-,6 bis 4,8 eingeregelt wurde, bei 95° C während 60
Minuten gefärbt wurde.
Überdies zeigten die Proben A-2, A-3 und A-4 keine wahrnehmbare Änderung des elektrischen Widerstandes,
wenn sie bei Raumtemperatur während 20 Stunden in Methanol, Ithylacetat, Toluol, eine 10%ige wäßrige Lösung von Schwefelsäure, eine 20%ige wäßrige Lösung von Natriumhydroxyd und
eine 20%ige wäßrige Lösung von Essigsäure jeweils eingetaucht wurden, oder wenn sie bei Raumtemperatur während 20 Stunden
in einer Atmosphäre von Stickstoffoxydgas, Schwefelwasserstoffgas
oder Schwefeldioxydgas jeweils stehengelassen werden. Somit zeigten sie eine ausgezeichnete Beständigkeit
gegenüber Lösungsmitteln, Chemikalien und Gasen.
Wenn jeder von diesen elektrisch leitfähigen Fäden während 300 Stunden an ein Xenon-V/itterungs-0-meter ausgesetzt
wurde, zeigte er eine Festigkeitsbeibehaltung von 95% und zeigte überdies kaum irgendeine Minderung hinsichtlich
des elektrischen Widerstandes.
10 9 8 4 7/1810
* I Cf /
4 6 k - 32 -
Es wurde auch festgestellt, daß wenn jeder der Fäden einem
50-maligen Strecken-Entspannen von 5% unterworfen wurde,
dieser weiterhin seine elektrische Leitfähigkeit beibehielt,
Jeder der elektrisch leitfähigen Monofäden A-1, A-2, A-3 und A-4 wurde mit einem gekräuselten, nichtleitfähigen
Polyamidgarn (2600 den/136 Fäden) bei dem Verfahren zur
^ Zwirnung des letzteren vereinigt und verzwirnt. Auf das
so erhaltene, elektrisch leitfähige Garnwurden 2 Gew.-%
von dem gleichen Textilöl, wie in dem Ölwiderstandstest verwendet, als Überzug aufgebracht. Es wurde ein geknüpfter
Teppich hergestellt, indem eine Linie oder Zeile aus den leitfähigen Garnen unter den nichtleitfähigen gekräuselten
Polyamidgarnen jede 6. Zeile oder Linie aus dem nicht-leitfähigen Garn angeordnet wurde (Gehalt an
leitfähigen Päden etwa 0,18%). Wenn der Teppich, der unter Verwendung des elektrisch leitfähigen Monofadens A-1
hergestellt worden war 3 Monate lang liegengelassen wurde, wurde ein Vergilben des gekräuselten Polyamidgarns
beobachtet und der elektrisch leitfähige Überzug war bis
ψ zu einem Ausmaß gequollen, daß, falls nicht große Sorgfalt
in der Hand.]2abung angewendet wurde, die Überzugsschicht mühelos durch Reibung angestreift wurde. Im Gegensatz
dazu zeigen die Teppiche, die unter Verwendung der elektrisch leitfähigen Fäden A-2, A-3 und A-4- hergestellt
wurden, kaum irgendein Veigl Iben von dem gekräuseltem
Polyamidgarn oder ein Quellen der elektrisch leitfähigen Überzugsschicht, selbst beim Liegenlassen während 3 I«"onaten.
Bei diesen Teppichen wurde kaum irgendeine Abnahme in der Haftung zwischen der elektrisch leitfähigen Überzugsschicht
und dem Substratfaden beobachtet.
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ORIGINAL INSPECTED
Die Teppiche, die tinter Verwendung der elektrisch leitfähigen Fäden A-2, A-3 und A-4 hergestellt worden waren,
wurden jeweils gespült , gefärbt und dann einer
Backbehandlung ^backing) jeweils nach den vorstehend angegebenen Behandlungen unterworfen. Danach ging eine Person,
die Schuhe mit Ledersohlen trug, über jeden der Teppich^
bei 25°C und 10% relativer Feuchtigkeit und es wurde
die gesättigte Elektrifizierungsspannung (Aufladespannung)
des menschlichen Körpers gemessen. Wenn der Teppich die elektrisch leitfähigen Fäden nicht enthielt, erreichte die
Elektrifizierungsspannung einen so hohen Wert wie -8000 YoIt
und wenn die Person einen geerdeten Leiter, z.B. Metall berührte, erhielt sie einen kräftigen Schlag. Andererseits,
wenn der Teppich die elektrisch leitfähigen Fäden gemäß der Erfindung enthielt, betrug die Elektrifizierungsspannung
an dem menschlichen Körper nur -1000 Volt bis 1200 Volt und es wurde kein elektrischer Schlag empfunden.
Wie vorstehend gezeigt, wiesen die elektrisch leitfähigen Fäden gemäß der Erfindung, die mit Proben A-2, A-3
und A-4- bezeichnet sind, eine ausgezeichnete Haltbarkeit gegenüber strengen Bedingungen, z.B. Zwirnungsstufe,
Knüpfstufe, Spül- oder Reinigungsstufe und Färbestufe auf,
und es wurde bestätigt, daß die Verwendung einer geringen Menge der elektrisch leitfähigen Fäden gemäß der Erfindung
die Erteilung von dauerhaften antistatischen Eigenschaften an Textilprodukten ermöglicht.
Wenn 2% von 4,4'-Diphenylme thandiis ocyanat auf der
Basis der Harzkomponente der pastenartigen Zusammensetzung
zugegeben wurden und die Herstellung von elektrisch leit-
10 9847/1810
fähigen Fäden versucht wurde, trat eine Gelierung der Zusammensetzung
auf und es war nicht möglich, die pastenartige Zusammensetzung gleichförmig auf den Substratfaden
aufzubringen. Es war somit unmöglich, Faden mit einer dauerhaften
elektrischen Leitfähigkeit zu erhalten«
(B) Es wurden verschiedene pastenartige Zusammensetzungen mit einem Gehalt an Silberpulver in einer Menge
von 80%, berechnet als Feststoff gehalt, in gleicher V/eise, wie in Beispiel 1 beschrieben mit der Abänderung hergestellt,
daß der Anteil von dem Acrylnitril/Butadien-Mischpolymerisat zu dem modifizierten phenolischen Harz variiert
wurde, wie dies in der nachstehenden Tabelle IV (B-1 bis
B-3) gezeigt ist.
(C) Es wurden verschiedene pastenartige Zusammensetzungen mit einem Gehalt an Acetylenruß in einer klenge von
20%, berechnet als Feststoffgehalt,in ähnlicher Yfeise hergestellt,
wobei das Verhältnis von Acrylnitril-Butadien-Mischpolymerisat
zu dem modifizierten phenolischen Harz variiert wurde, wie dies in der nachstehenden Tabelle IV (C-1 bis
C-3) gezeigt ist.
Ein Monofaden aus Poly-£ -capronamid (Nylon 6) mit einem Titer von 20 den wurde bei einer Geschwindigkeit
von 25 m je min. in jeweils eine von diesen pastenartigen
Zusammensetzungen eingetaucht und die Dicke des aufgebrachten Überzugs aus dieser Zusammensetzung wurde geregelt,
indem der Faden durch einen Schlitz geleitet wurde. Danach
109847/1810
wurde der Faden urch einen Heißtrockner während 4,8 Sekunden
"bei 1300C geführt, um eine feste Überzugsschicht zu
ilden. Der Faden wurde dann in eine 30%ige Lösung von
4-,4-'~Diphenylmethandiisocyanat in Chlorbenzol während 0,5
Sekunden eingetaucht und dann, durch ein Luftbad bei 1900C
während 5 Sekunden geleittt , um einen elektrisch leitfähigen
Faden zu bilden.
Die Dicke des elektrisch leitfähigen Überzugs wurde "bei Verwendung von Silberpulver auf 3»6 Mikron eingestellt
und bei Verwendung von Acetylenruß wurde sie auf 6,0 Mikron geregelt. Die Menge der Diisocyanatverbindung wurde auf
3,6% im Falle von Silber, und auf 4,0% im Falle von Acetylenruß geregelt.
Für Vergleichszwecke wurden elektrisch leitfähige
Fäden unter Verwendung von jeweils der vorstehend beschriebenen pastenartigen Zusammensetzungen, jedoch ohne
Aufbringen der Polyisöcyanatverbindung, unter den gleichen
Bedingungen, wie vorstehend angegeben, hergestellt»
Die Eigenschaften der elektrisch leitfähigen Fäden sowohl gemäß der Erfindung als auch der ~&ontrollproben, sind
in der nachstehenden Tabelle IV aufgeführt. Aus der Tabelle IV ist ersichtlich, daß die Anwendung der Polyisöcyanatverbindung
auf den Faden mit einer darauf gebildeten elektrisch leitfähigen "Überzugsschicht zu einer wesentlichen
Verbesserung hinsichtlich des V.riderstandes der Fäden gegenüber ölen und Trockenreinigung und deren leichte
Gleitfähigkeit führt.
109847/1S10
O CO
11484
co
CD
| Pro be Wr.: |
Matrix | Modi fizier tes Phenol harz (%) |
Gemäß der Erfindung (nachbehandelt !-, 4' -Dipheny lmethandiisocyanat) |
nach dem Ölwi- der- stands- test |
nach dem Trocken- reinigungs- v/iderstands- test |
mit | Kontrolle (ohne Nachbehandlung mit der Polyisocyanatverbindung) |
nach dem Ölwi- der- stands- test |
nach dem Trocken- rain1gLin<p- widerstcnds- test |
Rei- bungs- koef- fizient CM σ* |
| B-I | 25 | Elektrischer Widerstand (Ohm/cm) | 100 | 90 | Elektrischer Widerstand (Ohm/cm) | OO | 0.70 | |||
| B-2 | Acryl nitril/ Buta dien- Mi sch- polymeri- sat (S-O |
40 | vor der Prü fung |
120 | 70 | Rei bung s- ko ef fizient |
vor der Prü fung |
7 -too | 0.76 | |
| B-3 | 75 | 60 | 40 | 120 | 70 | 0.24 | 30 | δχ> | OO | 0.75 |
| C-I | 60 | 30 | 40 | 2 χ 106 | 3 x 106 | 0.22 | 30 | OO | 0.02 | |
| C-2 | 40 | 50 | 50 | 1 χ 106 | 1 χ 106 | 0.20 | 40 | OQ | Oo | 0.8Ü |
| C-3 | 70 | 75 | 5 X 105 | 3 x 106 | 3 x 106 | 0.24 | 2 χ 105 | Oo | <£=XO | 0.78 |
| 50 | 4 χ ΙΟ5 | 0.22 | 2 χ 105 | |||||||
| 25 | 5 χ 105 | 0.20 | 3 x 105 | |||||||
Ein Monofaden aus Polyalkylenterephthalat mit einem
litervon 20 den wurde "bei einem Zuführungsausmaß von 25 m
je min. in eine pastenartige Zusammensetzung eingetaucht,
die eine innige Mischung von 25 Teilen Acetylenruß,
4-5 Teilen eines Acrylnitril/Butadien-Mischpolymerisats (mit einem Acrylnitrilgehalt von 32%), 30 Teilen modifiziertem
phenolischem Harz (gleiches, wie in Beispiel 1 verwendet)und 350 Teilen von Methyläthylketon enthielt,
und die Dicke der Beschichtung wurde durch Durchleiten durch einen Schlitz geregelt. Anschließend wurde der Faden
durch einen Heißlufttrockner bei 1300C während 2,4·
Sekunden durchgeführt, um eine feste Überzugsschicht zu
"bilden. Eine 15%ige Lösung einer Triisοcyanatverbindung in
Äthylacetat (wobei die Triieocyanatverbindung durch Umsetzung von 1 Mol Trimethylolpropanmit 3 Mol Tolylendiisocyanat
erhalten wurde) wurde auf die feste Überzugsschicht mittels einer Drehrolle oder Drehwalze aufgebracht und
der Faden wurde durch ein Luftbad bei 23O0C während 4,8
Sekunden geleitet. Es wurden auf diese Weise die in der nachstehenden Tabelle V gezeigten elektrisch leitfähigen
Fäden kontinuierlich erzeugt.
Die Dicke des elektrisch leitfähigen Überzugs wurde bei 6,0 Mikron gehalten und die Menge der aufzubringenden
Triisocyanatverbindung wurde variiert. Die Eigenschaften der so erhaltenen elektrisch leitfähigen Fäden sind ebenfalls
in der nachstehenden Tabelle Y angegeben.
1 U 9 8 4 7 / I :.: 1 υ
CG OC
OO O
go
■ζ
>
| Menge an ver wendeter Triisocyanat- verbindung (%) |
Elektrischer Widerstand (Ohm/cm) | nach dem Ölwider- stands- test |
nach dem Trooken- reinigungswider- standstest |
Rei- bungs- ko ef fizient |
|
| Pro be Nr.: |
.0.1 | vor der Prü fung |
OO | 0.50 | |
| D-I | 1.0 | 2 χ 105 | 1 χ 107 | 3 χ 106 | 0.30 |
| D-2 | 3.6 | 2 χ 105 | 5 χ 106 | 7 χ 105 | 0.24 |
| D-3 | 6.9 | 4 χ 10S | 4 χ 106 | 4 χ 106 | 0.22 |
| D-4 | 6 χ ΙΟ5 | ||||
ω ι
ro
Die elektrisch leitfähigen Fäden von den Proben D-2,
D-3 und D-4- zeigen ausgezeichnete Beständigkeiten gegenüber
ölen und Trockenreinigung und der aufgebrachte elektrisch leitfähige Überzug löste sich nicht von den Substratfäden
ab. Andererseits besaß die Probe B-1 eine schlechte Haltbarkeit
und das Härten der elektrisch leitfähigen Überzugsschicht war ungenügend. Überdies wurde ein Abschälen oder
Ablösen der elektrisch leitfähigen ^berzugsschicht von dem Substratfaden beobachtet. In der Probe D-1 war die ^enge
der aufzubringenden Polyisocyanatverbindung ungenügend und
der Widerstand gegenüber Öl wurde nicht völlig verbessert.
Es wurden elektrisch leitfähige Fäden, die mit den verschiedenen Polyisocyanatverbindungen, wie nachstehend
angegeben, behandelt worden waren, unter den gleichen Bedingungen, wie in Beispiel 1 angegeben, hergestellt und
die Eigenschaften von diesen Fäden wurden geprüft. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle VI aufgeführt,
woraus ersichtlich ist«, daß ein Effekt der Nachbehandlung des elektrisch leitfähigen Überzugs mit der Polyisocyanatverbindung
vorhanden war.
109847/1810
| Probe- Nr. |
Polyisocyanatverbindung | 0 | Hexamethylendiisocyanat | Aufgebracht Menge (96) |
Elektrischer Widerstand (Ohm/cm) | nach dem Ölwider- stands- test |
nach dem Trocken- reinigungs- widerstands- test |
Rei- bungs- ko ef fizient |
|
| —Λ | A-I (Kontrolle |
Art | Metaxylylendiisocyanat | 0 | vor der Prü fung |
0.78 | |||
| 39847 | E-I | 4,4'-Dicyclohexylmethan- diisoeyanat |
3-6 | 40 | 200 | 500 | 0.24 | ||
| ·-» | E-2 | Lysindiisocyanat | 4.2 | 40 | 180 | 300 | 0.24 | ||
| co | S-3 | 2,4-Tolylendiisocyanat | 3.5 | 60 , | 150 | 300 | 0.25 | ||
| CD | E-4 | 3,3f-Dimethyl-4,4«-di- phenylmethandiisocyanat |
3.4 | 70 | 150 | 200 | 0.25 | ||
| ß-5 | Triphenylmethan-4,4f,4"- triisoeyanat |
4.0 | 60 | 140 | 120 | 0.20 | |||
| E-6 | Polymethylenpolyphenyl- polyisocyanat |
3.5 | 50 | 120 | 120 | 0.27 !Ü | |||
| E-7 | 3.0 | 70 | 100 | 100 | 0.30 -J>- • OO |
||||
| E-8 | 2.8 | 50 | 190 | 250 | 0.32 | ||||
| 70 | |||||||||
(F) Es wurden pastenartige Zusammensetzungen aus flockigem Silberpulver (mittlerer Teilchendurchmesser
1,5 Mikron), einer Nitrilkautschuk-Phenolharz-Zusammensetzung (70 Teile Acrylnitril/Butadien-Mischpolymerisat
mit einem Gehalt an 37?£ Acrylnitril und 30 Teilen des
in Beispiel 1 verwendeten modifizierten phenolischen.Harzes) und Lösungsmitteln in den in Tabelle VII, F-1 bis F-4 angegebenen
Anteilen hergestellt.
(G) Es wurden pastenartige Zusammensetzungen aus Acetylenruß, der Nitrilkautschuk-Phenolharz-Zusammensetzung
(mit der Zusammensetzung und in den Anteilen wie oben angegeben) und Lösungsmitteln in geeigneten
Mengen hergestellt.
Ein Monofaden aus Poly—£-capronamid (Nylon 6) mit einem Titer von 15 den wurde in jede der erhaltenen
pastenartigen Zusammensetzungen eingetaucht und ein Überzug wurde in derselben Weise, wie in Beispiel 1 beschrieben,
gebildet. Danach wurde eine Lösung einer Triisocyanatverbindung,
erhalten durch Umsetzung von 1 Mol Trimethylenpropan mit 3 Mol Hexamethylendiisocyanat,
auf die Überzugsschicht aufgebracht und anschließend
hitzegehärtet, wobei ein elektrisch leitfähiger Faden erhalten wurde. Die Menge der Triisocyanatverbindung
betrug 3t5 % im Falle der Verwendung von Silberpulver
und 4,Q *}■>
im Falle· der Verwendung von Acetylenruß. Für Vergleichszv/ecke wurden elektrisch leitfähige Fäden
ohne Aufbringen der Polyisocyanatverbindung hergestellt.
Die Eigenschaften der so eialtenen Fäden sind in der nachstehenden Tabelle VII angegeben.
109847/1810
| Mi schungsverhältni s der pastenartigen Zusammensetzung |
Pro- Nr.: |
elektrisch feine Pulver (%) |
Poly meri sa t- ma- trix |
Gemäß der Erfindung (nachbehandelt mit der Triiso- cyanatverbindung) |
Elektrischer Widerstand (Ohm/cm) | nach dem Ölwi- derstands- test |
nach dem Trocken- reinigungs- v/iderstands- test |
Rei- bungs- ko ef fizient |
I | ) \ |
|
| M | Dicke der elektrisch leitfähigen Uberzugs- schicht (Mikron) |
vor der Prü fung |
•P" ro 1 |
) | |||||||
| F-I | Silver 75 |
25 | 200 | 100 | 0.24 | ||||||
| P-2 | 80 | 20 | 5.9 | 50 | 120 | 100 | 0.24 | ||||
| O | F-5 | 80 | 20 | 2.9 | 40 | 160 | 150 | 0.25 | |||
| Ϊ847 / | F-4 | 85 | 15 | 1.5 | 80 | 150 | 120 | 0.24 | |||
| co | G-I G-2 |
Acetylene black 15 50 |
85 70 |
1.7 | 40 | 1 χ 106 1 χ 106 |
5 x 105 1 χ 106 |
0.27 K 0.27 I |
|||
| σ | G-5 | 40 | 60 | 8 4 |
2 x 105 5 χ 10^ |
7 χ 106 | 5 x 106 | 0.50 J | |||
| 2 | 1 x 106 | ||||||||||
Tabelle VII (Forts.)
| Pro be Nr. |
Kontrolle (nicht behandelt mit der Triisocyanatverbindung | Elektrischer Widerstand (Ohm/cm) | nach dem ölv/i- derstands- test |
nach dem Trocken- reinigungs- v/iderstands- test |
Rei- bungs- koef- fizient |
I j> VM |
INJ» | |
| F-I | Dicke der | vor der Prü fung |
0.75 | I | . i OO |
|||
| 109847/1 | F-2 | elektrisch leitfähigen Überzugs schicht (Mikron) |
30 | OO | OO | 0.76 | ||
| 810 | F-3 | 3.9 | 30 | OO | C^ | 0.80 | ||
| F-4 | 2.9 | 70 | OQ | OO | 0.72 | |||
| G-I | 1.5 | 30 | OO | 0.80 | ||||
| G-2 | 1.7 | 2 χ 10 | 0.78 | |||||
| G-3 | 8 | 4 χ 105 | OO | 0.78 | ||||
| 4 | 8 χ 105 | |||||||
| 2 |
21
H84
Aus dem Vergleich der vorstehenden beiden Arten von elektrisch leitfähigen Fäden ist ersichtlich, daß die
Ölwiderstände der elektrisch leitfähigen Fäden gemäß der vorliegenden Erfindung bemerkenswert verbessert
waren.
Ein elektrisch leitfähiger Monofaden (Art A-3, wie in Beispiel 1 erhalten)wurde mit zwei Polyäthylenterephthalat/Baumwollmischgarnen
(Mischverhältnis: 65/35) mit einer Fadenzahl von 30 (30 count) zusammen gelegt
und einer abschließenden Zwirnung unterworfen, um ein gefachtes oder gefaltetes Garn mit einer/elektrischen
Leitfähigkeit zu bilden. Unter Verwendung
dieses Garns und eines gewöhnlichen gefalteten Garns mit einer Fadenzahl von 30 (30 count), das keine elektrische
Leitfähigkeit aufwies, wurde ein Polyäthylenterephthalat/Baumwollköperstoff
gewebt, indem das elektrisch leitfähige Garn in Kettrichtung in verschiedenen Zwischenräumen,
die in Tabelle VIII angegeben sind, angeordnet "wurde. Unter Verwendung der sich ergebenden Köperstoffe
wurden Arbeitskleidungen genäht.
Jede Arbeitskleidung wurde 20 min in warmem Wasser bei 6CFC , das 1 g je Liter eines nicht-ionischen
Reinigungsmittels enthielt, gewaschen und nach gründlicher Entfernung des Reinigungsmittels getrocknet. Eine
Person, die isolierte Schuhe trug, zog jedes dieser Arbeitskleidungsstücke aus, und es wurde ein Entkleidungstest
bei 25CC und 30Jo relativer Luftfeuchtigkeit
ausgeführt.
109847/1810
| Art Nr,: |
Zwischen raum des einverleib ten elektrisch leitfähigen Garns (cm) |
Verhält- . nis des ein verleibten elektrisch leitfähigen Fadens |
Zum Zeitpunkt des Ausziehens der ^Tbeitskleidunp1 |
Elektri sierungs- spannung der Arbeits kleidung (kV) |
| 1 2 3 4- 5 |
nicht ein verleibt 10 5 1 0.5 |
0 0.01 0.02 0.1 0.2 |
Elektri sierungs- spannung des menschlichen Körpers (kV) |
-60.0 -7.0 -5.0 -2.0 -2.0 |
| 11.0 -2.0 -1.0 -0.5 -0.5 |
_46-
Die Arbeitskleidung, die keinen elektrisch leitfähigen Faden enthielt, und der Träger derselben zeigten
eine hohe Elektrisierungsspannung zum Zeitpunkt des Ausziehens. Ein unangenehmer Ton von statischer
Ladung wurde gehört und der Träger erhielt einen elektrischen Schlag beim Berühren eines geerdeten
leitfähigen Materials wie Metall. Andererseits war die Elektrisierungsspannung sowohl für die Kleidungsstücke
als auch für die Träger derselben niedrig, wenn, die Arbeitskleidung
den elektrisch leitfähigen Faden enthielt. Die vorstehenden Nachteile konnten weitgehend verringert
v/erden, wobei ein ausgezeichneter antistatischer Effekt erhalten wurde.
Ein elektrisch leitfähiger Monofaden (Art A-3, v/ie in Beispiel 1 erhalten) wurde mit einem Polyäthylenterephthalatmultifaden
mit einem Titer von 75 den/ Fäden verdoppelt und dem sich ergebendenGarn wurde eine Zwirnung von 830 Drehungen / m durch einen italienischen
Garnzwimer erteilt. Das so erhaltene elektrisch leitfähige Garnwurde mit zwei vorhergehend gezwirnten PoIyäthylenterephthalatgarnen
mit einem Titer von 73 den/36 Fäden, das keine elektrisch leitfähige Faser enthielt,
verdoppelt und dem sich ergebenden Garn wurde eine Zwimung von 530 Drehungen/m erteilt. Anschließend,
wurde das sich ergebende Garn im Vakuum 20 min bei 1303C heißgeformt in Form eines Stranges (skein), gespült
und gefärbt.
109847/1810
211H84
Gemäß der vorstehend genannten Arbeitsweisen v/urde der Nähfaden, der eine elektrisch leitfähige Faser enthielt,
Mcht wie bei der Herstellung von gewöhnlichen Nähfaden erhalten. Die einzige Notwendigkeit bestand darin,
der Kontrolle der Spannung des Garns bei der Verdoppelungsund der Zwirnungsstufe die erforderliche
Beachtung zu schenken.
Unter Verwendung des elektrisch leitfähigen Nähfadens, wie vorstehend erhalten, als unterem Faden und eines
gewöhnlichen Polyäthylenterephthalatnähfadens,
der keinen elektrisch, leitfähigen Faden enthielt, als
oberem Faden wurde ein Trikothemd , bestehend aus 100 % Polyäthylenterephthalatfasem, in Übereinstimmung
mit den gewöhnlichen Nähvorschriften genäht. Das Verhältnis des elektrisch leitfähigen Monofadens, der in
dem Hemd vorhanden war, betrug etwa 0,05 %» Des so
erhaltene Hemd und ein- Hemd, das mit einem gewöhnlichen Nähfaden genäht worden war, v/urde mit einem nicht-ionischen
Reinigungsmittel 5 min. lang in einer elektrischen Waschmaschine gewaschen.
Diese Hemden wurden Elektrisierungsversuchen beim Tragen sowie beim Aus ziehen bei 250C und einer relativen
Luftfeuchtigkeit von 25/o unterworfen. Eine Person zog
ein Unterhemd aus Polyvinylchloridfasern an und dann ein Hemd, das keinen elektrisch leitfähigen Faden enthielt.
Nach kräftigem Reiben wurde das Hemd ausgezogen. Dabei entstand ein Zischlaut von elektrostatischer Entladung.
Das Hemd klebte ε:ι dem Körper und sprühte Funken. Wenn die Person ein leitfähiges Material wie Metall
berührte, empfing sie einen unangenehmen elektrischen Schlag. Zu diesem Zeitpunkt wies das Hemd eine Elektri-
109847/1810
sierungsspannung von + 60 kV und der menschliche Körper
von -10 kV auf. Andererseits, "wenn die Versuchsperson ein mit dem elektrisch leitfähigen Nähfaden
gemäß der Erfindung genähtes Hemd trug, betrug die Elektrisierspannung des Hemdes und des menschlichen
Körpers nur +10 kV bzw. -2 kV. Überdies wurden die vorstehend genannten elektrostatischen Unanahmlichkeiten
weitgehend verhindert. Es wurde daher festgestellt, daß die Einverleibung einer sehr geringen Menge eines
elektrisch leitfähigen Fadens einen bemerkenswerten antistatischen Effekt hatte.
Das Hemd wurde wiederholt 100 Mal gewaschen, jedoch ging. sein antistatischer Effekt kaum verloren und
zeigte eine ausgezeichnete Beständigkeit.
Zur näheren Klärung des Effekts und der Vorteile.
der vorliegenden Erfindung» wurden jeweils verschiedene
Polymerisate und Verbindungen auf eine elektrisch leitfähige Überzugsschicht gemäß derselben Arbeitsweise wie
bei der Herstellung der Probe A-3 in Beispiel 1 aufgebracht. Die Eigenschaften der sich ergebenden elektrisch
leitfähigen Fäden sind in der nachstehenden Tabelle IX aufgeführt. Diese Ergebnisse erläutern die Effekte der
vorliegenden Erfindung.
o 9 8 u 7 / ■; i: ο
ORIGINAL INSPECTED
CO
OO
OO
OO
(Vergleich)
Pro-
be-
Nr.
H-I
H-2 H-3 Ή-4 *
H-6 H-7
gem-äB d. Er£in-
Verbindung oder Polymerisat, aufgebracht auf den elektrisch leitfähigen Überzug
Arten
Acrylnitril/Butadien-Mischpolymeri sat/Phenolharzbindemittel
(Matrixkomponente verwendet in Beispiel 1)
modifiziertes Phenolharz (verwendet in Beispiel 1)
Chloropren/Phenolharzbindemittel
Butyl veräthertes Melamin-r
harz
Polysiloxan (reaktive Art)
Phenylmonoisocyanat
Vorpolymerisat, erhalten durch Anbringen von Tolylendiisocyanat an beiden Enden
von Polycaprolacton mit MoIe !lih± 1^0
Aufgebrachte
Menge
5.5
4.0 4.0 4.0
3.5 3.0 4.0
M-, 4·' -Diphenylmethan
diisocyanate
3.6
Elektrischer Widerstand (Ohm/cm]
vor der Prüfung
nach dem Ölwiderstandstest
Oo
100
nach dem
Trockenrei-
nigungs-
wider-
sfendstest
OO
o-o
OO
8 X 10'
,8
80
Reibungs- ko effizient
0.85
0.60 0.60
0.25 0.32 0.40
0.20
* Das Härten war ungenügend
Claims (1)
- Patentansprüche,Λ φ- Elektrisch leitfähige Fäden mit einem elektrischem Widerstand von weniger als 10 Ohm/cm, die eLnen synthetischen organischen Faden mit einem Titer von 5 bis 50 den und eine elektrisch leitfähige Überzugsschicht um diesen herum umfassen, wobei die Überzugsschicht eine polymere Bindemittelmatrix aus einem Acrylnitril/Butadien-Mischpolymerisat, ein phenolisches Harz und ein feinteiliges, elektrisch leitfähiges Feststoffmaterial dispergiert in der genannten Matrix enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte tiberzugsschicht eine nachbehandelte Schicht ist, die durch Aufbringen einer Polyisocyanatverbindung von niederem Molekulargewicht in einer Menge von 0,3 bis 20 Gew.-%, bezogen auf den elektrisch leitfähigen Faden nach der Behandlung, auf die Überzugsschicht und Härten derselben durch Erhitzeii erhalten worden ist.2· Fäden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Molekulargewicht der genannten Po lyi so cyanat verbindung nicht oberhalb etwa 1000 liegt.3. Fäden nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Acrylnitril/Butadien-Mischpolymerisat 25 bis 45 Gew.-% Acrylnitril enthält.4-, Fäden nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das phenolische Harz ein öllösliches phenolisches Harz ist.109847/18105. Fäden nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von dem Acrylnitril/Butadien-Mischpolymerisat zu dem phenolischen Harz in der genannten polymeren Bindemittelmatrix im Bereich von 0,4:1 bis 4-· 1, bezogen auf Gewicht, liegt.6. Fäden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das feinteilige, elektrisch leitfähige, feste Material aus der Gruppe von elektrisch leitfähigem Kohlenstoff (Büß), Silber, Gold, Platin, Aluminium, Kupfer, Nickel, Wolfram oder Mischungen hiervon gewählt ist.7. Fäden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Polyisocyanatverbindung aus der Gruppe von aliphatischen Diisocyanaten, alicyclischen Diisocyanaten, aromatischen DiisoEyanaten, Polyisocyanaten mit 3 oder mehreren funktioneilen Gruppen, die von mehrwertigen primären Aminen mit drei oder mehreren funktionellen Gruppen abgeleitet sind,Polyisocyanaturethane, die durch die Umsetzung von Diisocyanaten mit mehrwertigen Alkoholen mit 3 oder mehreren funktionellen Gruppen erhalten werden, Diisocyanate mit einem Molekulargewicht von unterhalb 1000 mit einer Isocyanatgruppe an jeder endständigen Gruppe, die durch Umsetzung von Polyäthern von niederem ^jlekulargewicht und Diisocyanaten erhalten werden, und Diisocyanate von geringerem Molekulargewicht als 1000 mit einer Isocyanatgruppe an jeder endständigen Gruppe, die durch Umsetzung von Polyestern mit niederem Molekulargewicht mit Diisocyanaten erhalten werden, gewählt ist.109847/18108. Fäden nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitfähige Material aus Silber allein in einer Menge von 70 his 90 Gew.—%, bezogen auf das Überzugs ge wicht, besteht, wobei die mittlere Dicke des Überzugs 0,5 bis 10 Mikron beträgt.9. Fäden nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Dicke des Überzugs 0,7 bis 5 Mikron beträgt.10. Fäden nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Silber eine mittlere Teilchengröße von nicht oberhalb 5 Mikron bestitzt.11. Fäden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitfähige Material aus Kohlenstoff (Ruß) in einer Menge von 7-bis 60 Gew.-%s bezogen auf das Gewicht des Überzugs, besteht und die mittlere Dicke des Überzugs 1 bis 15 Mikron beträgt.12. Textilmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß es Fäden nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und nicht leitfähige organische Textilfasern enthält.13. Textilmaterial nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß es weniger als 2 Gew.-% von den leitfähigen Fäden enthält ·14. Textilmaterial nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß es 0,001 bis 1,5 Gew.-% von den leitfähigen Fäden enthält.109847/181015· Textilmaterial nach einem der '.Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß es in Form von Kleidungsstücken, Teppichen und Polsterwaren vorliegt.16. Verfahren zur Herstellung von elektrisch leitfähigen Fäden mit einem elektrischen Widerstand von weniger als 1CP Ohm/cm nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man auf die Oberfläche'eines synthetischen organischen Fadens eine pastenartige Überzugsmasse aufbringt, die ein Acrylnitril/Butadien-^ischpolymerisat, das eine geringe Menge von einem anderen Mischmonomeren enthalten kann, ein phenolisches Harz, ein organisches Lösungsmittel hierfür und ein feinteiliges elektrisch leitfähiges festes Material enthält, wobei diese Zusammensetzung erwünschtenfalls einen Zusatz aus der Gruppe von Härtungsmitteln, Viskositätssteigerungsmittel und Antioxydationsmittel enthält, mit oder ohne Trocknung der Überzugsschicht einerPolyisocyanatverbindung von niederem Molekulargewicht auf die Überzugsschicht aufbringt und dann die Überzugsschicht härtet.O 9 8 47/18 10
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2032770A JPS4841799B1 (de) | 1970-03-10 | 1970-03-10 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2111484A1 true DE2111484A1 (de) | 1971-11-18 |
| DE2111484B2 DE2111484B2 (de) | 1973-09-06 |
| DE2111484C3 DE2111484C3 (de) | 1974-04-18 |
Family
ID=12024021
Family Applications (1)
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