DE2147267C3 - Verfahren zur Metallbeschichtung eines Fasermaterials und dessen Verwendung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines neuen texturierten Garnes mit antistatischen Eigenschaften. Auch betrifft die Erfindung Teppiche, die im wesentlichen die Eigenschaften der vorherrschenden Fasern besitzen, jedoch mit der A.usnahme einer wesentlich herabgesetzten Neigung zur Ansammlung statischer Ladungen.

Es wurde eine Reihe von Versuchen unternommen, ein antistatisches Garn zu bekommen, d. h. ein Garn mit einer verminderten Neigung, sich statisch aufzuladen. Unter diesen Versuchen der Vergangenheit waren die Verwendung von Behandlungsmiitteln für die Garne, die Einführung von Zusätzen in die faserbildende Grundkomponente des Garns, der Einschluß von Metalldrähten oder Metallfaden in die Garnbündel und das Überziehen von Fasern und Fäden mit Metallen. Die Modifizierung der faserbildenden Grundzusammensetzung und die Behandlung des Garnes mit verschiedenen Mitteln ergibt zwar eine Verbesserung, doch ist diese nur begrenzt und kann stark feuchtigkeitsabhängig sein und geht während des ersten Jahres der Garnbenutzung verloren.

Die Verwendung von Metalldrähten in Garnen (wie beispielsweise bei der Herstellung von Teppichen) ergibt eine Reihe ernsthafter Probleme. Der Metalldraht ist extrem schwierig zu tarnen und beeinträchtigt wesentlich das Aussehen des Garnes. Die physikalischen Eigenschaften des Metalldrahtes differieren sehr wesentlich von den der anderen Fäden des Garnes, und die Abnutzungseigenschaften und das Anfühlen des Garnes sind sehr verschieden. Die Anwesenheit von Draht in einem Teppich, besonders wenn dieser gefaltet wird, kann wesentliche Streifenmuster in dem Teppich beim Beschmutzen oder Begehen sowie beim Anfärben verursachen. Die Eigenschaften der Metallfäden neigen dazu, daß die Fäden bei der Benutzung des Teppichs brechen, was zu dem Problem von Metallsplittern in dem Teppich führt. Die Metalldrähte sind so stark leitend, daß die Gefahr eines Schlages besteht, wenn der Teppich in Berührung mit häuslichem Strom, wie beispielsweise durch eine defekte Leitung, kommen sollte. Da Metallfaden nicht leicht in der gleichen Weise texturiert werden können, wie beispielsweise ein Nylonfaden texturiert werden kann, ist es üblich, Metallfaden in den Strang des Teppichgarnes einzuarbeiten. Dies ergibt ein Garn mit verborgenen und frei liegenden Metallfäden. Das verborgene Metallgarn ist im wesentlichen unwirksam für eine Kontrolle der statischen Aufladung, und das freiliegende Metallgarn wird durch da;; normale Begehen des Teppichs leicht verletzt.

Obwohl in der Technik verschiedene mit Metall beschichtete Fäden bekannt sind, sind die Eigenschaften solcher Fäden derart, daß sie nach Bildung der Garn-Windel mit Garnen kombiniert sind, und somit ist ein Fachen das Mittel, das zur Vereinigung der metallbeschichteten Fasern mit dem Garn verwendet wird. Die mit einer solchen Struktur verbundenen Probleme sind im wesentlichen die gleichen, wie sie oben für das Teppichgarn-Fachen mit Metalldrähten beschrieben wurden.

Es wurde nun gefunden, daß Garnmaterialien, die zu einem Stoff gestrickt oder gewirkt und dann nach verschiedenen, in der Technik bekannten Methoden

ίο metallplattiert wurden, nach dem Auftrennen gekräuselte, metallbeschichtete Fasern lieferten, die im wesentlichen über ihre gesamte Länge leitend sind. Außerdem ist die aufgetrennte und plattierte Faser texturiert, d. h., das silberplattierte Garn besitzt eine sichtbare Kräuselung und kann mit anderen texturierten Fäden vereinigt werden und so ein Garn bilden, in dem die Fäden kohäsiv miteinander vermischt sind, was einen Unterschied zu den gefachten Garnen darstellt, die in typischer Weise in der Vergangenheit verwendet wurden. Die so texturierte plattierte Faser besitzt eine wesentlich erhöhte Neigung, einer Abtrennung von dem texturierten Teppichgarnbündel zu widerstehen, was unähnlich von dem Verhalten der untexturierten plattierten Fasern ist, wenn diese in gleicher Weise verwendet werden. Der leitende Faden ist in der Hauptsache durch die Eigenschaften des Substrates gekennzeichnet und besitzt die gleichen allgemeinen Moduleigenschaften wie der Rest des Teppichgarnes. Dies trägt nicht nur zur Dauerhaftigkeit bei der Benutzung bei, sondern neigt außerdem dazu, die Wanderung des leitenden Fadens aus dem Bündel zu der Oberseite des Teppichs oder in das Bündel zu dem Boden auf ein Minimum herabzusetzen. Wenn die Faser die gleiche allgemeine Denierzahl wie die anderen Faserkomponenten besitzt, ist sie in einem fertigen Teppich im wesentlichen unsichtbar und bleibt es während der Benutzung. Der Metallüberzug, besonders ein solcher aus Silber, neigt dazu, Farben von eingefärbten Fasern, die sich in Nachbarschaft zu ihm befinden, zu reflektieren. Das verwickelnde Verfahren placiert die leitenden Fasern unmittelbar unter die Oberfläche des Teppichgarnes, wo seine antistatischen Eigenschaften am besten ausgenutzt werden können. Im Gegensatz zu Metalldrähten ist das plattierte Garn nicht so leitfähig, daß es im Falle einer Berührung des Teppichs mit einer defekten Stromleitung die Gefahr eines Schlages bildet. Das plattierte Nylon ist nicht in der Lage, solch große Ströme zu leiten, und die Hitzewirkung eines solchen Stromes würde dazu führen, daß das Substrat schmilzt oder anderweitig zerstört wird, so daß der Stromkreis unterbrochen wird.

Für die vorliegende Erfindung kann irgendein oxidativ stabiles und nicht giftiges Metall verwendet werden, wie beispielsweise Nickel, Kupfer, Aluminium, Silber, Gold, Platin, Zinn. Das Verfahren ist anwendbar auf irgendein Garn, das charakteristischerweise in Teppichen verwendet wird, wie beispielsweise Wolle, Nylon, Polyester und Polyolefine, wie PoIypropylen. Jedes dieser Materialien kann nach irgendeiner der verschiedenen an sich bekannten Methoden plattiert werden. Die bevorzugten Methoden sind Naßbehandlung, d. h., das gestrickte oder gewirkte Gewebe des erwünschten Substrates wird in ein Bad eines Salzes des abzulagernden Metalls zusammen mit einem Reduktionsmittel für die Metallkomponente des Salzes gegeben. Gewöhnlich wird das Substrat vorsensibilisiert, um eine wirksame Plattieriina riss

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Gewebes zu gewährleisten. Dies kann an Hand des der Textile Machine Works mit 400 Nadeln bei Plattierens von Silber auf Nylon aus einem wäßrigen 48 Maschenreihen je .2,5 cm gestrickt. Der Ärmel Bad von Silbernitrat und Formaldehyd erläutert wurde nicht wärmestabilisiert. Sodann wurde der werden. Das Nylonsubstrat wird gewöhnlich mit einem Ärmel 30 Minuten in 30 Gewichtsteilen einer Reini-Zinnsalz, wie Zinn(II)-chlorid, sensibilisiert. Obwohl 5 gungsflüssigkeit je Gewichtsteil Nylon gereinigt. Die die Naßbehandlung bevorzugt ist, da das Versilbe- Flüssigkeit enthielt jeweils 5% tert-Octylphenoxyrungsbad leichter in das Gewebe eindringen kann und poiy-(9)-äthoxyäthanol und Tetranatriumpyrophossomit eine Plattierung sogar an den Fadenkreuzpunkten phat, bezogen auf das Gewicht der Faser. Der Ärmel gewährleistet, können auch andere Methoden an- wurde dann in kaltem Wasser gespült, bis aller gewendet werden. Beispielsweise können Metall- io Schaum verschwunden war, und dann an der Luft Zerstäubungsmethoden benutzt werden, um das Metall getrocknet. Der getrocknete Ärmel wurde mit einem auf das gestrickte oder gewirkte Gewebe aufzubringen. 14°/_oigen Silberüberzug, bezogen auf das Gewicht der Überraschenderweise zeigte sich, daß solche Methoden Faser, metallisiert und sodann in der oben beschrieauch geeignet sind, um einen im wesentlichen konti- bener Weise gereinigt, worauf er 2 Stunden in Wasser nuierlichen Metallüberzug auf der Faser zu erzeugen, 15 gekocht wurde. Nach dem Trocknen wurde der ungeachtet der Faserkreuzungspunkte in dem Gewebe. metallisierte Ärmel auf einer Kegelspulmaschine mit Es sei darauf hingewiesen, daß die Bezeichnung eines etwa 360 m je Minute aufgetrennt und ergab 9 Garnkontinuierlichen Überzugs nicht bedeutet, daß der körper eines silberplattierten Fadens mit Kräuselung. Überzug gleichmäßig um den ganzen Umfang der zu Proben der Fäden besaßen einen elektrischen Widerbeschichtenden Faser verläuft oder daß der Überzug 20 stand von 500 bis 900 0hm je 3,8 cm Faserlänge,
auch nur gleichmäßig entlang einer Länge der Faser In einem typischen Beispiel der Herstellung einer vorliegt. Vielmehr bedeutet der Ausdruck, daß die solchen Faser wurde ein gereinigter Ärmel der oben Fasern über den größten Teil ihrer Länge leitend sind, beschriebenen Art beispielsweise mit finer Lösung von d. h., daß keine wesentliche Zahl \on Brüchen indem wasserfreiem Zinn(lV)-chlorid in denaturiertem Äthylelektrischen Weg vorliegt, so daß der Widerstand eines 25 alkohol (Ig Salz je 10 ml Lösung) sensibilisiert. Der Abschnittes der Faser von 3,8 cm eine Million Ohm Ärmel wurde 5 Minuten in der Sensibilisierlösung geüberschreiten würde. Im allgemeinen ist der Wider- tränkt, gewaschen und dann in ein Versilberungsbad stand der leitenden Fasern in den Garnen der vor- geführt, das durch Zugabe von nacheinander 6300 ml liegenden Erfindung in der Größenordnung von Wasser, 1,58 g Natriumlaurylsulfat, 625 ml 0,30 n-Sil-300 Ohm je 2,5 cm (1 inch), obwohl auch wesentlich 30 bernitratlösung,612mll n-Ammoniumhydroxid, 160ml größere Widerstände ohne Nachteil auf die anti- 1 η-Essigsäure (um das Versilberungsbad auf einen statischen Eigenschaften des fertigen Garnes toleriert pH-Wert von 9.0 zu bringen) und 371 ml einer 2,4° „-werden können. igen Formaldehydlösung bereitet worden war. Der

Der für die vorliegende Erfindung brauchbare mit Ärmel wurde in dem Bad 165 Minuten mit gelegent-Metall überzogene Faden sollte in der Lage sein, in 35 licherr Rühren gehalten und dann aus dem Bad ententionisiertem Wasser 2 Stunden ohne ernsthafte fernt, mit Wasser abgespült, um die Versilberungs-Erhöhung des elektrischen Widerstandes des Garnes lösung zu entfernen, und sodann getrocknet. Danach gekocht zu werden. Vorzugsweise sollte der Wider- wurde aufgetrennt.

stand 10 000 Ohm je 2,5 cm (1 inch) bei Beendigung Die in der beschriebenen Weise erhaltenen Garne der Behandlung in siedendem Wasser nicht übersteigen. besitzen ausgezeichnete Eigenschaften für ihre Ver-In der am stärksten bevorzugten Ausführungsweise wendung bei der Herstellung dauerhafter antistatischer nach der Erfindung kann die mit Metall plattierte Teppiche. Die metallbeschichteten Fäden können in Fasereiner 30minutigen Behandlung bei 82⁰C (18O⁰F) das Garn entweder durch Verwinden in der in der in einem wäßrigen Bad unterzogen werden, das 0.5 Ge- Technik bekannten Weise, bei der texturierte Fäden wichtsprozent Natriumlaurylsulfat und genügend Na- 45 unter Bildung eines Gesamtgarnes miteinander vertriumtripolyphosphat oder Trinatriumphosphat ent- wunden werden, oder durch Fachen zu dem Garn in hält, um einen pH von 9 zu bekommen, wonach man das Garn eingearbeitet werden. Für die meisten Ver-2 Stunden in einer siedenden Essigsäurelösung bei wendungszwecke zur Herstellung von Teppichen einem pH von 5 behandelt, ohne daß der elektrische sollte der beschichtete Faden etwa 30 Denier nicht Widerstand über 10 000 Ohm/2,5 cm ansteigt. Aus 50 überschreiten, da sonst das Anfühlen und die Eigenden Beispielen ist ersichtlich, daß der Widerstand im schäften des resultierenden Garnes wesentlich verallgemeinen geringer als 1000 Ohm/2,5 cm ist. ändert werden. Im allgemeinen ist es bevorzugt, daß

Die in der Technik zur Herstellung einer Metall- der beschichtete Faden die gleiche allgemeine Denierplattierung auf Fasern bekannten Methoden können zahl wie die anderen Fäden in dem Gambündcl besitzt verwendet werden, wie oben bereits gesagt wurde. Es 55 oder feiner ist. In einigen Fällen gibt es bestimmte Vormuß jedoch große Sorgfalt bei der Durchführung teile, metallbeschichtete Fäden mit sehr feinem Denier dieser Methoden geübt werden, um eine plattierte Faser zu verwenden, wie nachfolgend diskutiert wird,
zu erhalten, die den gerade beschriebenen Versuchen Um in dem fertigen Teppich die erwünschten antiwidersteht, und selbst dann ist es schwierig, solche statischen Eigenschaften zu erhalten, ist es nicht erfor-Ergebnisse reproduzierbar zu erhalten. Das folgende 60 derlich, daß jedes Garn in dem Teppich die antiBeispiel beschreibt eine Methode, die zur Versilberung statischen Fäden enthält. Außerdem ist es unnötig, von Nylon benutzt werden kann, um zu gewährleisten, daß die Garnbündel mehr als einen beschichteten daß man einen Silberüberzug mit den erwünschten Faden enthalten, obwohl dies auch durchaus möglich Eigenschaften erhält. ist.

Beispiel I ^6s Beispiel2

NyIon-6-Garn von 15 Denier wurde zu einem kon- Zur Erläuterung des oben Gesagten wurden Teppich-

tinuierlichen Nylonärmel auf einer C-B-Tex-Maschine proben aus Nylongarn von 2600 Denier, das 140 kon-

tinuierliche Fäden (jeweils etwa 18 Denier) enthielt, hergestellt. Das antistatische Gan. wurde aus den gleichen Nylonfäden hergestellt jedoch mit der Ausnahme, daß einer der Nylonfäden ein gemäß Beispiel 1 versilberter Faden war. Bei der Herstellung der Teppichproben wurden die Proben zunächst mit dem Standard-NyIon-6-Gam als Kontrolle hergestellt, und drei wertere Proben wurden bereitet, in denen das den Silberfaden enthaltende Garn in jeder 5., 9. bzw. 13. Reihe enthalten war. Der Teppich wurde in einem Bottich unter Verwendung eines grünen sauren Farbstoffes angefärbt, laticiert und nach Standardteppichmethoden auf der Rückseite mit Jute versehen. Die Teppichproben wurden bei einer 35%igen relativen Feuchtigkeit und bei 29⁰C getestet, wobei eine Person 20mal mit den Füßen über den Teppich schlurfte (die Person trug zunächst zusammengesetzte Sohlen und dann Ledersohlen), wonach die Spannung mit einem Elektrometer gemessen wurde. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in Tabelle I zusammengestellt.

Tabelle I Beispiel 4

Die Versuche der Beispiele 2 und 3 wurden mit der

Ausnahme wiederholt, daß sie unter schärferen Bedingungen von lO°/o relativer Feuchtigkeit und einer

Temperatur von 21⁰C durchgeführt wurden. Die

Ergebnisse waren im wesentlichen die gleichen und

variierten nicht mehr als um einige hundert Volt gegenüber denen, die in den Tabellen I und II aufgeführt sind.

Beispiel 5

Die Versuche für dieses Beispiel waren im wesentlichen die gleichen wie im Beispiel 2, jedoch mit der

Ausnahme, daß der versilberte Faden statt eines Einwindens in das Garn unter Fachen eingearbeitet wurde. Die Ergebnisse der Versuche der so gewonnenen Teppiche sind in der nachfolgenden Tabelle III zusammengestellt:

Tabelle III

Teppichprabe

Nylon-6-Kontrolle

Jede 5. Reihe

Jede 9. Reihe

Jede 13. Reihe

Statische Ladung
durch Darübcrschlurfen

(Volt)
Gummisohlen! Ledcrsohlen

12 000
1900

2 800

3 700

16 000
1600

2 800

3 200

Beispiel 3

Der im Beispiel 2 hergestellte Teppich wurde in der Benutzung für 70 000 Gänge und dann hinsichtlich der statischen Ladung getestet. Die Proben wurden dann in einer handelsüblichen Waschmaschine gewaschen, um zu gewährleisten, daß keine von außen kommenden Materialien sich auf dem Teppich abgelagert hatten, und dann hinsichtlich der statischen Ladung getestet. Bei jedem der beschriebenen Tests wurde der im Beispiel 2 beschriebene Schlurftest angewendet. D'e Ergebnisse dieser Tests sind in Tabelle II zusammengestellt.

Tabelle II

	Statische Ladung	Ledersohlen
	durch Darüberschlurfen
Teppichprobe	(Volt)	11000
	Gummisohlen
Nylon-6-Kontrolle		1 600
ursprünglich	9 000
Jede 5. Reihe		9 000
ursprünglich	1900
Nylon-Kontrolle		2 000
nach dem Gehen	6 000
jede 5. Reihe nach dem
Gehen	1 500	12 500
Nylon-Kontrolle nach dem
Waschen und erneutem
Gehen	12 000	2 500
jede 5. Reihe nach dem
Waschen und erneutem
Gehen	1 900

	*5	Nylon-6-Kontrolle	Statische Ladung	Ledersohlen
	Ein versilberter Faden in	durch Darüberschlurfen	12 000
Teppichprobe	3o jeder 3. Reihe	(Volt)
Ein versilberter Faden in	Gummisohlen	900
jeder 5. Reihe	12000
	1500
800
1500

Beispiel 6

Dieses Beispiel war im wesentlichen das gleiche wie Beispiel 3, jedoch mit der Ausnahme, daß das silberhaltige Garn das gefachte Garn war, das im Beispiel 5 verwendet wurde. Die Ergebnisse dieses Tests sind in Tabelle IV zusammengestellt (unmittelbar nach dem Gehen).

Tabelle IV

Teppichprobe

Nylon-6-Kontrolle

Jede 5. Reihe (gefacht) ...

Statische Ladung
durch Darüberschlurfen

(Volt)
Gummisohlen Ledersohlen

9000
4 500

9000
5000

Beispiel 7

Die mit Silber plattierte Faser, die mit dem Garn verwunden war, wurde zu Stücken von 30 cm verschnitten, und jede Garnprobe wurde zur Identifizierung mit einem Knoten gekennzeichnet. Die Leitfähigkeit der Proben wurde gemessen, und die Proben wurden dann in eine Kugelmühle gegeben. Die Leitfähigkeit der Proben wurde V2 Stunde, 1 Stunde und dann alle 15 Minuten danach während 2 Stunden und 15 Minuten gemessen. Obwohl die Garnproben durch die Behandlung in der Kugelmühle stark gebrochen waren, zeigte keine der Proben irgendein Anzeichen verminderter Leitfähigkeit.

- In den Beispielen wurde der versilberte Faden in weniger als allen der Teppichgarne benutzt. Aus den Werten der obigen Tabellen ist ersichtlich, daß größere Mengen unnötig sind und daher unwirtschaftlich

wären. Selbstverständlich liegt aber die Verwendung einer oder mehrerer metallbeschichteter Fäden in jedem Garn des Teppichs innerhalb des Erlindungsgcdankcns. Besonders wo es erwünscht ist, mclalljplatlicri«: Fäden in jedem Garn zu benutzen, kann ein Faden mit viel feinerem Denier in die im übrigen standardisierten Garnbündel eingearbeitet werden, wodurch man seine Anwesenheit weiter tarnt, ohne jedoch seine antistatischen Eigenschaften merklich 7i\ vermindern. So kann man beispielsweise bei der Ver-Wendung eines mit Silber überzogenen Nyionfadcns von 3 Denief und der in den Beispielen beschriebenen Tcppichgarne (und dieses Garn wird in jeder Teppichreihe verwendet) erwarten, dali man antistatische Eigenschaften erhält, die äquivalent jenen der Beispiele sind, bei denen das Silber enthaltende Garn in jeder 9. Reihe verwendet wird. Es wurde auch gefunden, daß die mit Silber überzogenen Fadenmaterinlicn, die hier beschrieben sind, mit Vorteil in Stapelform in Slapelgamcn benutzt werden können, ohne daß eine wesentliche Änderung der Leitfähigkeitseigcnschaften eintritt. Außer den oben beschriebenen Versuchen können die Teppichproben auch gemäß den Methoden des American Carpet Institute's Technical Committee vom 19. August 1963 («Test Methode for Determining the Static Propensity of Carpets«) mil im wesentlichen den gleichen wie den oben beschriebenen Ergebnissen getestet werden.

F.ine wesentliche Abrundung der vorliegenden Erfindung wurde gefunden, wenn gekräuselter, mit Metall beschichteter Faden kohäsiv in ein Garn eingemischt '-vird, das zum Tuften von Teppich verwendet werden soll. Die anderen Garnfäden werden texturiert, wie beispielsweise durch Kräuseln, und die gekräuselten, mit Metall beschichteten Fäden werden willkürlich in das Garnbündcl eingemischt, so daß die Garnfäden sich nicht leicht voneinander ohne Fadenbruch trennen können (dies kann in der Weise ermittelt werden, daß man ein Garnstück am einen Ende festhält, die Spitze eines Bleistiftes in das Garn einführt und versucht, den Bleistift in Längsrichtung durch das Garn zu bewegen). Verschiedene Methoden, einschließlich mechanischer und pneumatischer Methoden, sind in der Technik bekannt, um diese Vermischung von Garnkomponenten zu bewirken. Das resultierende Garn kann leicht zu einem Teppich gctuftct werden, ohne daß ein merklicher Bruch des leitfähigen Fadens eintritt. Die vereinigten Effekte des Kräuseins und Miteinandervermischens liefern den leitfähigen Faden mit einem wesentlichen Sicherheilsspielraum für die Tuftnadeln und/oder das Arbeiten, der mit anderen Typen leitfähiger Fäden nicht gefunden wurde. Außerdem hatten unter Verwendung solcher Garne hergestellte Tcppiche die antistatischen Eigenschaften während wesentlich längerer Zeiträume, offenbar infolge der verminderten Neigung des Metallüberzuges, als Abriebergebnis verloren zu gehen. Daher ist festzustellen, daß ein getufteter antistatischer Teppich, der einen wesentlichen Anteil eines kohäxK zugemischten Garnes enthält, von dem wenigstens ein Faden gekräuselt und mit Metall beschichtet ist, besonders mit Silber beschichtetes Nylon ist, eine äußersl wichtige Ausführungsform der vorliegenden ErfinJunj darstellt.

409621/40!

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines für die Teppichherstellung geeigneten Fadenmaterials durch Metallisieren eines aus nicht metallisierten Fäden gewonnenen Stoffes und anschließendes Auftrennen des metallisierten Stoffes, dadurch gekennzeichnet, daß man für das Metallisieren einen gestrickten oder gewirkten Stoff verwendet.

2. Verwendung eines nach Anspruch 1 hergestellten Fadenmaterials zur Teppichherstellung.