DE2111663A1

DE2111663A1 - Verfahren zur Herstellung von Teppichen mit geringer statischer Aufladung

Info

Publication number: DE2111663A1
Application number: DE19712111663
Authority: DE
Inventors: Tetsuya Hotta; Kensuke Okuda; Minoru Sugita
Original assignee: Kureha Corp
Current assignee: Kureha Corp
Priority date: 1970-03-12
Filing date: 1971-03-11
Publication date: 1971-09-23
Also published as: US3746573A; JPS50985B1; DE2111663B2; DE2111663C3; GB1330564A; SU507212A3

Description

Verfahren zur Herstellung von Teppichen mit geringer statischer Aufladung

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Teppichen mit sehr geringen statischen Aufladungen und insbesondere auf ein verbessertes Verfahren die Teppiche antistatisch zu machen. . .

Teppiche bekannter Art werden meist aus gewebtem Tuch, aus Hanf oder Baumwollgarn als Basis hergestellt, in das andere faserige Materialien, wie Volle, Polyester, Nylon usw. vermascht werden, so daß sie darin beflockt werden können.

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In den meisten Fällen wird auch ein gumniartiges Material auf das Grundgewebe geschichtet oder imprägniert, das als Bindemittel zur Herstellung einer Haftung zwischen den Grundgewebe und der Beflockung dient.

Da diese faserigen Materialien isolierend sind, kann sich eine statische Elektrizität bilden» Der Toppich wird aus diesen Gründen nicht nur durch eine statische Elektrizität aufgeladen, sondern er neigt auch dazu, eine statische Aufladung mit einem entgegengesetzten Potential in Bozug auf ein Objekt, welches mit dem Teppich in Berührung kommt, wie beispielsweise ein lebender Körper, usw. zu bewirken. Sine derartige statische Aufladung versetzt einem lebenden Körper bei der elektrischen Entladung oftmals einen Schlag oder' wenn entzündbare Gase· oder Flüssigkeiten vorhanden sind, wird eine Explosion oder ein Feuer unvermeidbar verursacht. In der letzten Äeit werden synthetische Pasern im greßan Bahmen für die rerschiedensten Zwecke, wie beispielsweise Sepp!ehe_% Kleidung, Möbel und Armaturen usw., verwende^ mit der unmittelbaren Folge, daß die oben erwähnte Erscheinung zunimmt, die insbesondere bei trockenem Wetter sich erheblich bemerkbar macht.

Man hat bereits versucht die statische Aufladung su vermeiden, indem eine geringe Menge metallischer Fasern, beispielsweise aus rostfreiem Stahl, mit den Fasern zur Verwebung des Grundgewebes oder zur Beflockung vermischt werden, so daß das Produkt elektrischleitend gemacht wird. Diese Lösung ergab in gewissem Maße eine antistatische Wirkung. Jedoch ist es nicht nur schwierig ein gleichförmig verwebtes Grundgewebe herzustellen, sondern es wird auch dann, wenn die zu mischende Menge der metallischen Fasern erhöht wird, um eine genügende Wirkung au erzielen, dia

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äußere Erscheinung des Produktes verschlechtert. Auch sind feine rostfreie Stahlfasern außerordentlich teuer, was ein weiterer Grund ist, dieses Material in der Praxis nicht zu verwenden·

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Teppichen oder ähnlichen Artikeln anzugeben, die frei von statischer Aufladung sind.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß bei der Herstellung, beispielsweise eines Teppichs normaler Qualität, ein Bindemittel zugegeben wird, das gleichmäßig verteilte Kohlefasern mit o,1 bis 1o ?s Gewichtsanteilen,in Bezug auf die festen Teile des Bindemittels,enthält, wonach der Teppich getrocknet wird. Die in dem Bindemittel verteilten Kohlefasern weisen, gemäß der Erfindung, eine Faserlänge von o,5 bis Io mm und einen Durchmesser von J bis Jo.1o ^ mm auf. !lach der Erfindung besteht das Bindemittel vorzugsweise aus plastischem Material einer Gruppe, die natürliches Gummi, synthetisches Gummi und synthetische Kunststoffe aufweist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand weniger bevorzugter Beispiele näher erläutert.

Da einer der entscheidenden Punkte der vorliegenden Erfindung darin besteht, Kohlefasern mit Gummi oder Kunststoffmaterialien als Bindemittel zu mischen, wird die äußere Erscheinung der beflockten Fasern nicht nachteilig beeinflußt, da die Kohlefasern nicht auf der beflockten Oberfläche erscheinen. Daher ist es möglich, Teppiche in genau der glichen Weise, wie bisher, herzustellen.

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Erstaunlich ist, daß die atatische Aufladung des gesamten Teppichs verhindert wird, indem Kohlefasern mit isolierenden Gummi- "oder Kunststoffmaterialien als Bindemittel einfach vermischt werden. Es wird angenommen, daß die antistatische Erscheinung aufgrund der Kohlefasern daher kommt, daß die auf einem Teil der beflockten Fläche erzeugte statische Elektrizität durch die Kohlefasern, die sich in dem Bindemittel befinden, weit darüber verteilt wird/ri, und daß sie durch die Luft oder die Erde entladen wird.

Die gemäß vorliegender Erfindung verwendeten Kohlefasern sind allgemein durch eine kohlenstoff- oder graphithaltige Faser mit elektrisch leitender Eigenschaft gekennzeichnet» Der Durchmesser einer einzelnen Kohlefaser erstreckt sich überlicherweise von etwa 3.Λο~^ bis etwa Jo.1o~^ mm und seine Länge liegt etwa zwischen o,5 tarn und 1o mm. Bei einer Faserlänge von mehr als 1o mm wird es schwierig die Kohlefaser im Bindemittel durch kneten gleichförmig zu verteilen und das Icohlefaserhaltige Bindemittel gleichförmig auf das Grundgewebe zu beschichten oder es zu imprägnieren. Bei einer Faserlänge, die kleiner als o,5 im ist, wird die elektrischleitende Wirkung in dem Produkt gering·

Die dem Bindemittel zugegebene Menge an Kohlefasern soll vorzugsweise von o,1 bis 1o Gewichtsprozente, bezogen auf 1oo Gewichtsteile des festen Anteils des Bindematerials, betragen. Eine Menge von weniger als o,1 Gewichtsprozente Kohlefasern gibt keine genügende elektrische Leitfähigkeit in dem Bindemittel. Ein Anteil von mehr als 1o Gewichtsprozente ergibt Schwierigkeiten bei dem Beschichtungs- oder Imprägnierungsvorgang. Die zugegebene Menge wird in federn Fall in Beziehung zur Faserlänge bestimmt.

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Da die Kohlefaser eine spezifische Schwere von etwa 1,5 bis 1,9 aufweist, welche um einige Bruchteile geringer ist, als die der rostfreien Stahlfaser, wird das Volumen einige Male größer als das der rostfreien Stahlfaser, beim gleichen Gewicht, so daß sich der gewünschte Effekt der elektrischen Leitfähigkeit leicht einstellen kann.

Es ist bereits bekannt, einem Gummimaterial Ruß zuzuführen, um eine elektrische Leitfähigkeit zu erzeugen. Da jedoch der Ruß ein sehr feines Pulver ist, kann die beabsichtigte Aufgabe nicht durch Zugabe kleiner Mengen erreicht werden. Üblicherweise werden 10 bis 35 Gewichtsprozente Ruß dem Bindematerial zugegeben. Aus diesem Vergleich wird ersichtlich, daß die Verwendung von Kohlefasern für das Produkt ein vorteilhaftes Ergebnis mit sich bringt.

Das Material für das Bindemittel ist auf dem Markt als natürlicher Gummi, als Butadien-Styrol-Gummi (SBR), als Butadien-Acrylnitril-Gummi (NBR), als Polyvinyl-Chlorid (PVC), als Polyäthylen, als Polyuräthan usw., erhältlich.

Das Mischen der Kohlefasern mit diesen Bindematerialien wird durch übliche Verfahren, wie beispielsweise Lösung in Gummilatex usw. ausgeführt. Es kann auch irgendein bekanntes Verfahren in ähnlicher Weise gemäß der vorliegenden Situation verwendet werden. Das gleiche gilt für die Beschichtung oder Imprägnierung des Grundgewebes mit dem Bindematerial.

Gemäß dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung ist es möglich, daß der antistatische Effekt sich auch in ausreichen-

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der Weise einstellt, indem eine bestimmte Menge eines elektrischleitenden Kohlefasermaterials dem Bindemittel allein zugeführt wird, so daß kein kompliziertes Verfahren wie das Mischen oder das Einweben der Kohlefasern in die beflockte Paser oder in das Grundgewebe mehr notwendig ist. Ferner ist es nicht mehr erforderlich, daß die Kohlefasern, wenn sie einmal mit dem Bindematerial vermischt sind, wegen der äußeren Kraft einer Biegewirkung unterworfen werden muß, gegen die die Kohlefasern äußerst brüchig sind, da das sich ergebende Erzeugnis gegen äußere Kräfte dauerhaft genug ist, und einen großen Anwendungsbereich besitzt.

Zur praktischen Anwendung der vorliegenden Erfindung werden die-folgenden Beispiele aufgeführt. Diese Beispiele dienen jedoch nur zur Veranschaulichung.

1. Beispiel

Der Teppich wurde aus ainem göwabten Grundgewebe aus Hanfgarn und einer Hylonschicht hergestellt, das bei der Flockung eine Faserlänge von β mm aufwies. Die Rückseite des Grundgewebes wurde mit Butadien-Styrol-Gummi beschichtet. Das verwendete Gummilatexmaterial stammte von der Firma Yokohama Rubber Co., Japan, mit der Bezeichnung "Nr. Y 460".

Kohlefasern mit einer mittleren Länge von etwa 3 mm und einem Durchmesser von etwa 7.10 mm wurde mit der Gummilatexkomponente mit einem Mischungsverhältnis von 0,5 und entsprechend 2,0 Gewichtsprozenten, bezogen auf den festen Gummianteil, vermischt. Die Menge der dem Grundgewebe zu-

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geführten Gummikomponente betrug 150 g/m und 3,600 g/m für die entsprechenden Versuchsstücke mit unterschiedlichen Kohlefaseranteilen.

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Yon diesen εο hergestellten !Teppichen wurden Versuchsstücke von 3 χ 4 cm ausgeschnitten. Die Muster wurden einer
Prüfung zur Messung der aufgeladenen Werte der statischen Elektrizität mit Hilfe eines etatischen Drehprüfers unterzogen (hergestellt von Koa Shokai Co., Japan). Die Versuchsergebnisse sind in der untenstehenden Tabelle 1 aufgeführt, aus der ein bemerkenswerter antistatischer Effekt bei einem ein Kohlefasermaterial enthaltendes Bindemittel ersichtlich ist·

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Tabelle 1

Muster

Bindemittel

•

Menge des
aufgetragenen

Statische Spannung (Volt)
Reibung von:

2o see.

3o see

nach

•

60

einer

12o see.

ι

1,o5o

Fr.

Bindemittels
(e/m²)

1o see

1,7oo

1,8oo

1,

see.

2,000

I
OO
I

800

O
[(O
co

1

SBR

150

1 «4-5°

1,600

1,7oo

1,

9oo

1,750

2

η

- 0.5 Gew.%
Kohlefasern

3,6oo

1,4"5o

75o

M753

η

85o

95.Ο

1,

1,3oo

3

SBR π

15o

7oo

5oo

600

I00

η

- C-O Gew.%
Kohlefasern

3j6oo

4oo

680

M

5oo

600

5

SBR η

156

2oo

5oo

55o

800

6

η

3,6oo

2oo

600

(Bemerkung) Der in diesem Beispiel verwendete "statische Drehprüfer" ist ein Gerät zur Messung der statischen Elektrizität, welche durch die Reibung zwischen den Prüfstücken und einem Reibetuch entsteht. Das Prüfstück wird auf die äußere !Fläche eines Zylinders dieses Gerätes befestigt, und während der Zylinder gedreht wird, ist das Prüfstück mit dem auf der gegenüberliegenden Seite des Zylindörs befestigten Reibetuches in einem Reibungskontakt. Die Messung wurde in einer Kammer von 25° O und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 30 % durchgeführt.

2. Beispiel

g/m eines SBR-Bindemittels wurde lauf einen Teppich geschichtet, der aus einem gewebten Grundgewebe aus Baumwollgarn und einer Wollschicht mit einer Faserlänge von 6 mm hergestellt wurde.

Pur Vergleichszwecke wurden die folgenden 3 Bindemittelarten hergestellt:

1. SBR allein;

2. SBR +5 Gew,% rostfreie Stahlfasern mit einem Durch

messer von etwa 7-1Q mm und einer mittleren Länge von ca. 5 πιπί; und

3- SBR + 5 Gew.% Kohlefasern von etwa 7-1o~* am Durchmesser und einer durchschnittlichen Länge von 5 nim.

Die statische Elektrizität wurde in gleicher Weise wie im Beispiel 1 gemessen und die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 2 eingetragen.

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!Tabelle 2

Muster Fr.	Bindemittel	Statische Spannung (Volt) nach einer Reibung von:	SBR (Y-46o)	5oo	37o	3o see.	6o see.	12o see.
1	2o see.	SBE 5 Gew.% (Y-46o) + rostfreie Stahlfasern		7o	74-0	1,18o	1,43o
2	SBR 5 Gew# (Y-46o) + Kohlefasern	55o	7oq	9oo
3 ·	8o	17o	4oo

3. Beispiel

Einer viskosen Flüssigkeit aus natürlichem Gummi gelöst in Kohlenstoff-Tetrachlorid wurde ein Kohlefasermaterial von etwa 7·1ο~^ mm Durchmesser und einer durchschnittlichen Länge von etwa o,1 mm mit o,1 Gew.% in Bezug auf den festen Gummianteil hinzugegeben.

Teppiche aus einem Grundgewebe aus Hanf und Ifylon mit einer Faserlänge von 3 ran. und entsprechend 6 mm wurden mit dem Bindemittel durchtränkt, so daß die endcültige Menge Bindemittel, die den entsprechenden Teppichen zugeführt

wurde, 5oo g/m betrug; sodann wurde der Teppich getrocknet. Für Vergleichszwecke wurde ein anderer Teppich in der . gleichen Weis© hergestellt, Jedoch mit der Ausnahme» daß keine Kohlafasera dem Bindematerial zugegeben wurden.

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Yon jedem dieser Teppiche wurden Vers nc bestücke entnommen und nach einer 60 see. dauernden Reibung in gleicher Weise wie im oben aufgeführten 1· Beispiel ihre statische Spannung gemessen. Die Ergebnisse sind in der !Tabelle 3 aufgeführt.

Tabelle 3

	Statische Spannung nach einer Reibung von 60 Sekunden (Volt)	6 mm
Faserlänge	3 mm	1,900 1,150
Vergleichbares Muster (ohne Kohlefasern) Muster nach der Erfin dung (mit Kohlefasern}	1,900 1,200

4. Beispiel

Zur Herstellung eines Bindemittels wurden Kohlefasern von etwa 12.10 ^ mm im Durchmesser und einer mittleren Länge von ca. 3 mm einem flüssigen SBR-latex ITr. T-460 (ein Produkt der Yokohama Rubber Co., Japan) in einem Verhältnis von 0,3 Gew.56 in !bezug auf den festen Gummianteil zugegeben. Dieses Bindemittel wurde in einer Menge von 500 g/m auf einen Teppich aufgetragen, der aus einem Hanfgrundgewebe und einer Wollschicht mit einer Faserlänge von 6 mm bestand, der sodann getrocknet wurde.

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ORIGINAL INSPECTED

Aus diesem so hergestellten Teppich wurde ein Versuchsstück von 3o χ 3o cm herausgeschnitten, und in einem Temperaturbereich von 1oo°bis 11o° C zwei Stunden lang getrocknet. Nach dem Trocknen wurde das Vorsuchsstück auf eine 5 mm dicke Platte aus Polyvenyl-Ohlorid gelöst, auf das eine Versuchsperson mit einer. Großο von 17o cm und einem Gewicht von 6o kg stand, die baumwollene Unterwäsche und einen Arbeitsanzug darüber sowie eine Fußbekleidung mit einer Gummisohle trug und in ihrer Hand eine eiserne Platte einer Größe von Jo cm χ 3o cn χ 5 ™ trug. Nachdem sie einige Schritte auf diesem Versuchsstück unternahm, wurde die statische Aufladung der in der Hand befindlichen eisernen Platte und des Teppichs gemessen. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 4 aufgeführt.

Zu Vergleichs ζ v/ecken wurden die gleichen Messungen sowohl auf einem gewöhnlichen Teppich'als auch auf einem Teppich aus einem Grundgewebe durchgeführt, in dem sich Pasern aus rostfreiem Stahl mit 8.1o~* mm Durchmesser befanden, die mit dem Hanfgarn in einer Menge von o,3 Gew. % in Bezug auf das Hanfgarn verwebt wurden und aus einer Wollschicht in der die gleichen metallischen Fasern in gleicher Menge wie in dem Grundgewebe vermascht waren· Es hat sich herausgestellt, daß die statische Aufladung in dem Teppich nach der Erfindung sehr klein war.

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Tabelle 4-

geprüfte Objekte	Statische Spannung (Volt)	Teppich mit eingewebten Pasern aus rostfreiem Stahl	Teppich mit Bindemittel gemischte Kohlefasern enthaltend
Deppich . [ersuchsperson [eiserne Platte)	normaler Teppich	+ 1,1oo - + 1,5oo - 1,2oo	+ 1,ooo - + 1,4-00 - 9oo
+ 2,ooo - 1,-5oo

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Claims

6620

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung von Teppichen mit geringer statischer Aufladung,, dadurch gekennzeichnet, daß einem in gewöhnlicher Qualität hergestellten Teppich ein Bindemittel zugeführt v/ird, das in gleichförmiger Verteilung Kohlefasern in einer Henge zwischen o_}1 "bis 1o Gew. % in Bezug auf den festen Anteil des Bindemittels enthält, und daß der Teppich danach getrocknet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlefasorn, die in den Bindemittel verteilt werden, eine Faserlänge von o,5 ois 1o cn und einen Durchmesser von 3 kis Jo,1 ο ^J mm aufweisen.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel aus einen plastischen Material ausgewählt aus der Gruppe besteht, die natürliches Gummi, synthetisches Gummi und synthetische Kunststoffe aufweisen.

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