NO127509B - - Google Patents

Description

Garn med evne til . å meddele, ønskede,

antistatiske egenskaper til tekstiler eller tekstilblandinger.

Nærværende oppfinnelse vedrorér nyé elektrisk ledende garn sem. er anvendelige for å meddele antistatiske egenskaper til tekstilgjenstander som inneholder det.

Det er velkjent at tekstilgjenstander bestående av mange syntetiske garn, f.eks.' polyamid-garn, polyestér-garn og garn av akrylpolymere har tendens til å bygge opp hoye statiske, elektriske ladninger ved bruk. F.eks. tepper som består av slike garn og også andre garn, slik som ull, har tendens til å gi statisk ladning når det gås på, hvilket ikke bare resulterer i sjokk til vedkommende person, men fremmer også tilsmussing av teppet.

Det hair nå vært foreslått'^å fjerne slike ladninger f ra; tepper

ved å innarbeide i dem metall, særlig kobber, virer elder rust-..frie stål fibre, mén da de mekaniske egenskaper for slike virer

og fibre er meget fbrskjéliig fra tekstilfibrene generelt, og

dé syntetiske tekstilfibre i særdeleshet, oppstår problemer i forbindelse med deres" blanding og behandl i ng-j.. såvel' som ved <r>' behandlingen av de oppnådde produkter.

Ledende fibre er kjent,! som består av en kontinuerlig fase av

et fiberdarinende materiale gjénnom hvilket et ledende materiale, f.eks. kjonrok eller et findelt metall, er fordelt.som en dis--pers fase. Bruken av slike fibre i forbindelse med vanlige, ikke-ledende fibre gir anledning til. i storre eller mindre grad lignende ulemper.

US patent nr. 3.206.923 beskriver viskose garn som er bestemt

for å utove en'"antistatisk virkning ved å lede ladninger til jord, f.eks. til et ledende gulv. Garnene er gjort ledende ved å impregnere dem med kjonrok, og da denne behandling svekker garnene vesentlig forsterkes de derpå ved dobbelttvinning med ikke-ledende, men sterkere garn, f.eks. av bomull eller en syntetisk polymer. På typisk måte er like numre av ledende og for-sterkende garn dobbelttvunnet sammen.

Det har dessuten vært foreslått å lage elektriske varmeelementer ved å overtrekke en ikke-ledende fiber med et ledende overtrekk som kan bestå av .en dispersjon av kjonrok eller et findelt metall i en bindemiddelmatriks. Slike elementer er imidlertid bestemt til å fore relativt sterke strommer og ér av en forholdsvis tung konstruksjon.

Britisk patent nr. 980.052 beskjeftiger seg.med elektrisk ledende fibre og vevede tekstiler for anvendelse som varmeelemehter eller lignende hvor tekstilet som en helhet , både varp-bg/eller véft-trådene eller de individuelle filamenter, av hvilke disse tråder er blitt fremstilt, er blitt overtrukket med og/eller - impregnert med en ledende blanding bestående bl.a.; av kjonrok eller solv-partikler. Vedkommende garn har hdy denier, f.eks. 4.800, og er sammensatt av filamenter med hoy denier, f.eks. 100.

Det har også vært foreslått i US patent nr. 2.302.003 å innarbeide i tepper ledende fibre, slik som korte lengder av et ledende garn, nemlig et bomullsgarn som har vært neddykket i en væske bestående av kjonrok og et gummibindemiddel og tbrket. Disse garnlengder slutter ved teppets overflate og strekker seg til en elektrisk ledende bakgrunn for å fore bort statiske ladninger som utvikles på overflaten. Disse fibre er avhengig av nærværet av den ledende bakgrunn for å være effektive.

US patent nr. 2.47 3.183 beskriver varmeelementer primært for bruk i elektriske tepper og lignende, som består av en ledende film av en plastifisert vinylharpiks som inneholder en egnet mengde kjonrok. En slik film kan være selvbaerende eller den kan dannes på overflaten av et tekstil eller på alle eller noen av de individuelle garn som brukes i tekstilet. Dannelsen av en slik film på et garn eller tekstil vil ha en vesentlig virkning på dets fysikalske og generelle overflateegenskaper.

US patent nr. 3.013.903 beskriver dannelsen på fibre og tekstiler av et lag av kolloidalt aluminiumoksyd, og derpå et topp-overtrekk av en organisk polymer som inneholder sulfonsyre-grupper. Således kan en stabelfiber, multifilamentgarn eller tekstil behandles på denne måte som en helhet og får forskjel-lige anvendelige egenskaper inklusive motstandsevne mot tilsmussing og antistatiske egenskaper (det sistnevnte skyldes antageligvis de hydrofile egenskaper for aluminiumoksyd, da det i seg selv ikke er en elektrisk leder). Én slik behandling har etter sin natur en vesentlig virkning på de fysikalske og

overflateegenskaper for fibren eller tekstilet sett som helhet.

US patent nr. 3.278.455 beskriver fremstillingen av ledende ark for anvendelse som transformatorplater i oljefylte transforma-torer og består av en isolerende kjerne av hårde plater eller lignende som bærer én kobberfolie ell er et påsproytet låg av kobber eller aluminium til hvilkes kanter det er 'på fort en blanding bestående.av oksyd-overtrukket kobber eller, kobber-legéririg dispergert i en epoksyharpiks som derpå herdes til en hård, ikke smeltbar tilstand. Det er klart at denne prosess ik-ke har noen tekstilanvendelse.

Publisert japansk patentsoknad nr. 8440/67 beskriver visse blandinger som kan påfores fibrose materialer, spesielt til tekstiler, for å gjore dem elektrisk ledende og gi-dem antistatiske egenskaper. Det er imidlertid intet sporsmå1 om å påfore overtrekksblandingen på de individuelle, elementære kompo-nentér i det fibrose materiale.

Det er nå blitt funnet at garn som består av elektrisk ledende fibre med en spesifik finhetsgrad og som har visse andre karak-teristika har evnen til å spre elektriske ladninger fra gjen-stander som inneholder dem, selv om de ikke har kontakt med en ledende bakgrunn eller en annen leder med hoy kapasitet, d.v.s. de er ikke på noen måte jordet, og dessuten er slike garn for praktiske formål ikke til å skille fra vanlige ikke-ledende garn forsåvidt deres mekaniske og tekstilegenskaper angår, slik at de ikke gir anledning til noen spesielle vanskeligheter ved behandling, og de påvirker ikke vesentlig behandlingen av gjen-stander som inneholder dem.

Oppfinnelsen vedrorer et garn med evne til å meddele antistatiske egenskaper til tekstiler og tekstilgjenstander som inneholder garnet, og som hovedsakelig består av elektrisk ikke-ledende tråder og et eller et lite antall elektrisk ledende tråder av en ikke-ledende basis med et overtrekk av en harpiksaktig matrise, i hvilken det er dispergert fine partikler av et ledende materiale, særlig kjonrok eller findelt solv, hvilke tråder har en elektrisk motstand ikke over 2000 megohm pr. cm, og garnet karakteriseres ved at garnet er et multifilamentgarn, hvor hvert av de ledende filamenter består av en bærer av et kontinuerlig organisk syntetisk filament med denier 5 - 50, med et elektrisk ledende overtrekk som har en gjennomsnittlig tykkelse på 0,3 15 mikron. Fortrinnsvis er denier for bæreren under 30, foretrukket IO - 30.

Bæreren kan være enhver egnet kjemisk fiber bestående av en polymer slik som nylon, en polyester, en akryl, polypropylen, celluloseacetat eller regenert cellulose, og det er funnet at de overtrukne filamenter har de funksjonelle egenskaper for bærefilamentet. Uttrykket "funksjonelle egenskaper for tekstilfibre" som det anvendes her, angir generelt å bety de mekaniske egenskaper, hvorved en fiber kan underkastes vanlig spin-ning, tvinning, krympning, vevning eller strikkebehandlinger og motstår slike betingelser som det vanligvis vil være utsatt for under behandlingstrinnene såvel som ved bruk, d.v.s. slike betingelser som slitasje, strekkpåkjenning, boyningspåkjenning, gjentatte boyninger, gjentatte strekninger og avspenninger, og gjentatte sammentrykkinger og avspenninger, og videre være i besiddelse av forenbarhet og sambearbeidbårhet med vanlige, or-ganiske tekstilfibre. Således skal de elektrisk ledende garn og normalt vil de ha en strekkstyrke på minst ca. 1 g/den., fortrinnsvis minst 2 g/den., en forlengelse ved brudd på minst 3 %, fortrinnsvis minst 10 %, en opprinnelig modul ikke over 3000 kg/mm 2 , fortrinnsvis ikke over 2000 kg/mm 2 , og en densi-tet på • under 2,5 g/cm 3 , fortrinnsvis under 2,0 g/cm 3 , så»vel som tilfredsstillende egenskaper i lengderetningen, slik som fleksibilitet og kjemiske egenskaper, slik som evnen til å motstå de vanlige skurings-, vaskings- og farvningsbehandlinger.

Det elektrisk ledende overtrekk kan dannes på bærefilamentet ved å påfore denne en polymer bindemiddelopplosning eller -emulsjon, i hvilken det er dispergert findelt solv og/eller kjonrok, torke tii et' fast overtrekk, og hvis nodvendig herde det polymere bindemiddel. Multifilamentgarnene etter oppfinnelsen kan fremstilles ved å forbinde et lite antall ender, mest fordelaktig én ende, av det overtrukne filament, som kan være krympet eller ikke-krympet, med en bunt av filamenter, slik som krympet nylon eller polyesterfilamenter og derpå tvinne den resulterende garnbunt. Eventuelt kan den elektrisk ledende fiber være forbundet med en bunt av ikke-krympete filamenter, og den resulterende bunt krympes deretter mekanisk og tvinnes.

De nye garn utover deres virkning selv om de er tilstede^ioc-,*,_a tekstilgjenstanden i relativt små,mengder. F. eks.., nå r,.de, i nn-,,..

a£»ivcoTicv/.oc» , iVT/s ns ,i;ii'3svxoq i?e ,i:Oi\'n %oa iWioq arbeides i"overflaten av et teppe skal de være tilstede, i,en. „

3b ^yr;r.i'^ is Job cc ,aaoiuii-io .^-r.rtap^i isixa .as»aaai>s»at.»i.2/a.i9n mengde på minst O.Ol vektsk. Skjont det noen ganger er mulig _f..

•io* -isa^MsrtspÆ- ciAsriOta^it.«l &c is.-, isjnzn&n? t>n*uij> øb å oppnå antistatiske egenskaper selv,med.mindr.e mengder er*. virkningene ofte ikke stabile. På den annen side,.når mengden.. -in&Xm; ab v.ts>d i *J-3ionsp i i fins (t3p aeotiavas «.lo* *;>:ruii av elektrisk ledende fiber stiger .fra 2 % til 10 yekts%riay.tar.;„ -nie- piXniw as^aBjCiafcnu rusand x r «i* m*viovn , ji*q^o.Tte|,-w den tilsvarende proporsjonale forbedring i antistatisk; virk-,.;,. isp':i!baiirfada&f £&a i«£i* cninvsv .stfi.tqniYi* .{xuntviv.» , or^f: ning gradvis etter at sistnevnte verdi,er nådd. Derfor-skal„ •^53<4.>, liv sj.voiXr?i>v 39)-. moa r3iil9r;(UJ9G o^ms isjrrfjoo. t>o fra ét praktisk synspunkt den elektrisk ledende, fiber anven-^.„:, c-yX.t r? fr».v.5 ...-iiJ-.M o<w n\o> lovte &-i*m:.- iijn£.ni 1 ortfctiuu 'www 10.1 des i" téppeoverflaten i en mengde på O.Ol tilflo v ekt s%, .og pr» trum -r a£n« on i rt ved „ cn i ntns eq rtasl 5 £ '<*G2fi 2 fi!i>d is«^i.«^ya fortrinnsvis mellom 6,05 og ,2 vekts%.. ,...Hr^,Crr r K-i.sv ei-tiv , isna rnøsq-'. v'- po -lepni^v-^r^rn-nsa sjjs^no^ At det elektrisk ledéndé filament som anvendes ved oppfinnelsen _-;0 bon .»-->;f"A£dbrodisacvnsa po -&nit>«nt)-2oj vn1'?,;, ^^;:^, ku'nne~motstå krympningsbehandling, tvinning, vevning-og li-k-.^ nendé behandlinger var uventet. Videre, at innarbeidelsen„av .c.»b\c I .Io .-lenici éq ^li^s-nA^x-P:- n-3 -.u*. uv j^.m:.i>;.i t?1--bare*én ende av et elektrisk ledende monof ilament i .en g.arn-r,.v •tame r.c- bfri.nd b«v a i -.tol no r.nso\p * jyfiuv uv^iii ..j W. bunt som kan ha en denier så hoy som 1000 til 5000 var, .full-•., r i^vo L^bom pi k-a-u-^oo :is ,# Oi JSitim mvan*.! jJiol ,^ stendig effektiv,- var overraskende., Dessuten ble detSover.rja-.....,,- skende' funnet at baré få garn i tekstilgjenstanden behover-. moa [3v;<;>5 ,^mr>'.r> . S :,abnlf > ):cr. •r.r- -.fj o,.. n-u-.-it! j.-^ være "elektrisk ledende garn som beskrevet foran. Anvendelige.,.* -x-j'~i i.;os .\'.ila .. •:;•••» ^r» inOe 2 i>bon c> I 1 r.oq.-3:< v i7'.»p»# '?ofrw 1 U antistatiske virkninger kan 1 realiteten oppnås ved å anbringe -, ioin A U.y r:3r:vo :nof; .. as:\by'.s*ip-.-> ^taintsf^ pc garnet ifolge oppfinnelsen med intervaller på opp til 30. ,cen-. timeter bg fortrinnsvis opp til ca. lo centimeter. Eksempler på bæref ibre som er ,særlig foretrukket ut fr.a, ;der-es iyfU- r.AXfisdXc-qcXsir-bxiiisba cci -A.rrvio^ r;.=> ••i-.nst) awi^ = vedheftriing tii det ledende overtrekk og mekaniske, styrke .er...... \«>I.'9Vk> vi<)2 -;r.£>bri.L-x iispieqaxp "is "tsij rie^.=.J.vu t ,!.i'JL<=Ji-,,,':5" fibre "av syntetiske liniære polyåmider, slik som. nylon, 6 ,o.g.,66,...s-Findelt soiv og kjonrok ér blitt funnet å .ha fordeler overforer, -nslqqo ^.^3 2.i3n-5Dr)jndmRJ.a..:Jn;K . x^oxrneoaso y^fn^J '---i '••!-' andre ledende materialer med hensyn til deres. mots_tandsevne,.mot, .ionas X Ta ins -jiil .>5> ?>b.c i; Gid:.' f sav a-Mi..< j£;«»i:i ho.». skurings-, vaskings- og farvningsbehandling og. klimaforhold,

ns.N nies , rfa-rr.s t ia 9«3f«iSisvo .ts» vb ,9£)'?d j>i^wi;voj kjemisk motstandsevne og elektrisk ledningsevne., Egnede._po.ly- ^ mere bindemidler omfatter alle de syntetiske.harpikser./av...

zicr.tsiJ go ioin5?S5Slxlt«?asY-o«[ -^-i ^ nox^rt '>*o« akryl-, epoksy-, fenol-, uretan-, melamin--, urea^ . polyesterrT^,,. 4 vinyl- og silikontype, naturlige, og syntetiske^gummier-. og.f „cl:r f

-i: sfsc-nvx:*:• --sjl.^x vs Joi:a cv? nstu jj&nuaiuv 5fev wu,^«a!sci51 blandinger "av disse. Det spesielle bindemiddel vil; bli v.algt, „ - i hvert individuelt tilfelle, under iakttagelse av slike^e^gen- v,r> skaper som klebeevne til bærefibren, motstandsevne mot slitasje

ogqkjemikaliefPhosndet^herdete^overtrekkfog 'fleksibiliteten for*den <overt-rukne,lbæref iber. Den-f lytende blanding som pafo-res bæreren kan ogsa ^inneholde'tilsetnmgsstof fer, slik som tyknirigsmtdler/j^^ariti^alWingsmidrér )' ' modif ilsér'ingsmidier' for a" meddelei-fleksi-Éi^itét* t'ii^dvértrekke^^og 1'h1er^dningsmid'?er'Tfor° det xpoliymere^bindemiddel'.- "-Eksempler pa egnete polymere binde-mrdler- -omfatter r-kombinasjb'nene --av dé ol jeopplosel ige fenolhar-prkser-:med kloroprenpol-ymererv styren/butadien-kopolymerer, akx.y/loni'tri4f/butadieiv-kopol'ymerer Jog andre syntetiske gummier $ kombinasjonene 'av -en -epdksyharprks av bisfenol/épiklorhydrin-type> .som^har' en- ■epoksyékVivaTérit pa 170 "til 250' med en polyamid-harpiks, en epbksydert-vegetabi 1 -sV^oi^jV^iie^^l^Vndé polyal^' kylensulf ld^-relati-vt-' lavmolekylerte polyuretan-ureaer med ende-ståendé'- N^N-di substituerte1 tfreylengrupper3;'' kdmblhaVjbnen'av' en '' delvisvf or såpet1 vinyiklorid/vinyracéta^-kopoly^ 6q én mélamin-harpi-ks modif i'sert,rmed,'n-butan61-, 'og'kombi nas j bhen av etylåkry-lat/styren/hydr6ksyétyl;akrylaf og' en ' mel am'i nh'arpiks" modi f i seir t"' med n-butanol. •■•••■••■>-■ c

Mengden: av =-f ihdélt sblv 'eller/ kjorirok i det elektrisk bedende overtrekk vil-;bestémme'-'iédnihgsevneri'' for fiTamentét'. Således

skalt ovértrekket- inneholde minst' 50 "vekts% '<i>''ti<i>Tellet^ solv * og mihst-:5 !%:i tilfellet-kjohrbk. Vidéré' eir ''ået" foretrukket1 ut'"" fra .synspunktet-stabilitet og vårighét for ' ledningsevnen at^'" t<y>kkelseri"fof overtrekket néf miristrdy7°mikron'i'tilfellet kjonrok. Deni-bvre -grense "for r>tyklcéf'séti! ;av ^overtrekket* '-og^mengdén i'"" overtrekket av- = firidelt^sblV^erier 'kjonrok! bestemmes etter déres virkning på de mekaniske egenskaper, særlig filamentets fleksibilitet jV;St-yrkén**åv -Overtrekket' og vedhéf tni ngen 'me f lom "overtrekket og bæreren. Et for tykt overtrekk er ikke bare unod- " vendig ut fra synspunktet ledningsevne, men også ubnsket ut fra synspunktet fleksibilitet. Et overtrekk som inneholder findelt sblv som dets elektrisk ledende materiale har fortrinnsvis en tykkelse som ikke overstiger 10 mikron. Videre, overtrekk som inneholder mere enn 90 % sblv eller 60 % kjonrok mangler vanligvis styrke og deres vedheftning til bæreren, og har fblgelig tendens til å bli lett skilt fra bæreren under behandlingsbe-tingelsene og ved bruk.

Det er også å merke seg at de elektrisk ledende garn etter oppfinnelsen er effektive til å redusere statiske ladninger ikke bare når deres elektriske motstand er i området for den for en vanlig leder, men også når den er meget hoy, opp til 2000 m/t/cm, og også når de er tilstede i tekstilgjenstanden i en meget liten mengde. Det er ikke lett å forklare hvorfor dette er slik. Imidlertid, vanligvis kan det sis at en statisk spenning over 1000 volt betyr et vesentlig problem, skjont den aktuelle mengde av statiske elektrisitet som genereres kan være meget liten. Det antas at selv i tilfelle av garn med hoy elektrisk motstand inntrer lokal elektrisk nedbrytning i overtrekket under slike hoye spenninger, og den elektrostatiske ladning spres lett ved slike virkninger som corona-utladninger i gassform, overflate-overslag og folgning og lekasje, og forår-saker således akkumulering av elektrostatisk ladning. Videre, dispersjonen av elektrostatisk ladning over de elektrisk ledende filamenter såvel som deres avskjærmende effekt synes å bi-dra til den antistatiske virkning.

De folgende eksempler illustrerer oppfinnelsen. Motstandene ble bestemt ved bruk av en FM tester, modell L-19-B og en auto-matisk isolasjons-ohmmeter, modell L-68, fremstilt av Yokogawa Electric Works, Japan, og fasthet, forlengelse og opprinnelig Young's modul ble målt på en prove av 5 cm målt lengde med en strekningshastighet på 5 cm/minutt. Den elektriske spenning ble målt ved hjelp av et potensiometer av samletype, modell K-325, fremstilt av Kasuga Electric Company, Japan.

Med mindre annet er angitt er deler og proseltandeler på vektsbasis......

EKSEMPEL 1 10 deler findelte solvflak (gjennomsnittlig partikkelstorrelse 1,5 mikron), 10 deler nitrilgummi-fenoltypeklebemiddel (fest-, stoffinnhold'24'%) og 10 deler metylisobutylketon ble omhygge-, lig blandet for å gi en pasta, gjennom hvilken et 20 denier krympet nylon 6 monofilament ble fort, hvoretter filamentet ble fort gjennom en sliss for å regulere overtrekkets tykkelse. Monofilamentet ble derpå herdet ved oppvarmning med en in-frarod lampe for å oppnå et elektrisk ledende monofilament (A) som har en gjennomsnittlig elektrisk ledende overtrekkstykkelse på 0,4 mikron og en gjennomsnittlig motstand på 500 M .n/cm.

Det således oppnådde elektrisk ledende filament hadde de folgende fiberegenskaper: en bruddstyrke på 4,0 g/den. (5,1 g/ den. beregnet på basis av denierfinheten for bærefilamentet) , en bruddforlengelse på 40 % og en opprinnelig Young's modul på 300 kg/mm 2, som således viser at den har en bruddstyrke såvel som boyelighet og fleksibilitet som neppe skiller seg fra de for bærefilamentet. Tettheten for filamentet var så lav som 1,3 g/cm .

En ende av forannevnte monofilament ble ved tvinning innarbeidet i et krympet nylongarn av 2600 denier/136 filamenter og gir et garn som, når innarbeidet i et teppe, ga en brukbar antistatisk effekt.

EKSEMPEL 2

Et 15 denier nylon 6 monofilament ble fort gjennom en pasta lignende den beskrevet i eksempel 1 og deretter herdet ved oppvarmning og gir et elektrisk ledende filament som hår en gjennomsnittlig overtrekkstykkelse på 2,8 mikron og en gjennomsnittlig motstand på 30 A/cm, en bruddstyrke på 3,1 g/den.

(5,6 g/den. på basis av denierf inheten for bæref ilamentet)",

en bruddforlengelse på 45%, opprinnelig Young<1>s modul på 260 kg/mm 2 og en tetthet på ca. 1,7 g/cm 3. Dette ble innarbeidet

i et krympet nylongarn som i eksempel 1.

EKSEMPEL 3

Det elektrisk ledende monofilament fremstilt i eksempel 2 ble tvunnet med et 2-tråders tvinngarn fremstilt fra kamgarn nr.

16 ved å tilsette en enkel streng av fbrstnevnte til tvi-st ingsbehandl ingen av det sistnevnte. Det resulterende garn ble innarbeidet med to strenger av vanlig 2-tråders garn av kamgarn nr. 16, som ikke inneholdt noe elektrisk ledende filament. De tre strenger garn ble lagt parallelle og ble gjort til et sammenhengende garn, som ble anvendt i polvar-

pen i et Wilton-teppe i et forhold på 1:9, og resten av pol-

varpene var like bortsett fra at de ikke inneholdt noen elek-

trisk ledende filamenter.

Claims (3)

1. Garn med evne til å meddele onskede antistatiske egenskaper til tekstiler eller tekstilgjenstander som inne-

holder garnet og som hovedsakelig består av elektrisk ikke-ledende tråder og et eller et lite antall elektrisk ledende tråder bestående av en ikke-ledende basis med et overtrekk av en harpiksaktig matrise i hvilket det er dispergert fine partikler av et ledende materiale, særlig kjonrok eller findelt solv, hvilke tråder har en elektrisk motstand ikke over 2000 megohm pr. cm, karakterisert ved. at garnet er et multifilamentgarn hvor hvert av de ledende filamenter består av en bærer av et kontinuerlig organisk, syntetisk filament med denier 5 - 50 med et elektrisk ledende overtrekk som har en gjennomsnittlig tykkelse på 0,3 - 15 mikron.

2. Garn som angitt i krav 1, karakterisert ved at det ledende overtrekk er. 0,3 10 mikron tykt og inneholder 50-90 vekts% solv.

3. Garn som angitt i krav 1, karakterisert ved at det ledende overtrekk er 0,7 - 15 mikron tykt og inneholder 5 - 60% kjonrok..