NO144710B - Fremgangsmaate for fremstilling av elektrisk ledende, antistatiske tekstilgjenstander av syntetiske polymerer - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for fremstilling av elektrisk ledende, antistatiske tekstilgjenstander av syntetiske polymerer, ved påføring av et kobbersalt på gjenstanden.

I NO-PS patent nr. 140.195 beskrives en fremgangsmåte for påføring av metallforbindelser på gjenstander av syntetiske polymerer, hvilken fremgangsmåte gjør det mulig å forbedre gjenstandens elektriske ledningsevne.

Ved denne kjente fremgangsmåte underkastes gjenstanden en påvirkning av hydrogensulfid under trykk eller påvirkning.av en vannoppløsning av en svovelforbindelse inneholdende et reaktivt svovelatom, hvoretter gjenstanden underkastes påvirkning av en vann-oppløsning av et metallsalt. Denne fremgangsmåte er spesielt egnet for fremstilling av antistatiske gjenstander slik som gulvbelegg eller veggbelegg, eller fremstilling av ledende tøyer som kan anvendes i varmeflater.

Man har nu ifølge foreliggende oppfinnelse funnet at hvis en gjenstand behandles med hydrogensulfid under trykk og deretter med en oppløsning med et kobber(II)salt så kan man forbedre fremgangsmåten og frembringe en meget kraftigere vedheftning av kobbersaltene til den behandlede gjenstand.

Foreliggende oppfinnelse angår således en fremgangsmåte for fremstilling av elektrisk ledende, antistatiske tekstilgjenstander av syntetiske polymerer ved påføring av et kobbersalt på gjenstanden, ved hvilken fremgangsmåte gjenstan-

den underkastes påvirkning av hydrogensulfid under trykk og deretter behandling med en vannoppløsning av et kobber(II)salt,

og oppfinnelsen karakteriseres ved at behandlingen med kobber-(II)saltet gjennomføres i nærvær av en polyfenol.

De gjenstander som kan behandles ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er vanlig tekstilmateriale av meget forskjellige typer slik som fibre, garn, kontinuerlige tråder, strenger eller formede gjenstander, f.eks. vevede, strikkede eller ikke-vevede gjenstander, eller et hvilket som helst materiale som inneholder den salgs tekstilmateriale. Nevnte tekstilmateriale består av syntetiske polymerer, f.eks. polyamider (polyheksametylenadipamid, polykaproamid), polyestere (polytereftalat av etylengly-kol eller av propandiol), varmebestandige polymerer av typen polyamid-imider, aromatiske polyamider etc, eller blandinger av disse polymerer.

Som ved den tidligere kjente fremgangsmåte behandles gjenstanden med hydrogensulfid under trykk i gass- eller væskefase, f.eks. i en autoklav viss trykk instilles på den mettede dampens trykk. Gjenstanden dyppes deretter i en vannoppløsning av et kobber(II)salt, f.eks. klorid, men fremfor alt sulfatet eller ni-tratet, ved en temperatur mellom 15 og 8o°C og i et tidsrom som kan variere mellom en halv time og to timer.

Ifølge oppfinnelsen gjennomføres behandlingen med kobber(II)saltet i nærvær av et middel som kan svelle det behandlede materiale og skape bindinger mellom dette materiale og de metalliske bestanddeler som man ønsker å anbringe.

Man har funnet at polyfenoler oppfyller disse vilkår.

Som eksempel på polyfenoler som kan anvedes ved fremgangsmåten iføl-ge oppfinnelsen skal nevnés ortodifenol, metadifenol og paradifenol, 1j3,5-trihydroksybenzen og andre polyfenoliske stoffer slik som

tanniner. Polyfenolen kan anbringes på gjenstanden enten ved at man gjennomfører en forbehandling med polyfenolen før behandlingen med hydrogensulfid og kobbersalt, eller ved at man innfører polyfenolen i vannoppløsningen av kobber(II)saltet med en konsentrasjon på minst 0,1 vekt-?, fortrinnsvis mellom 3 og 6 vekt-?. Gjenstanden skylles deretter i vann, hvoretter væske presses ut og gjenstanden tørkes på en hvilken som helst kjent og egnet måte. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan også anvendes for påføring av sølvsalter, men i dette tilfelle er resultatene mindre interessante for vedheftning av sølvsalter som er påført ifølge den tidligere kjente fremgangsmåte vanligvis er tilstrekkelig. Av økonomiske grunner foretrekker man dessuten å anvende kobbersalter.

Den ifølge oppfinnelsen behandlede gjenstand oppviser en vektøkning som vanligvis er på mellom 2 og 10?. Denne vekt-økning beror på et kontinuerlig, regelmessig og ensartet flate-~ belegg av kobbersalter. Beleggets tykkelse kan variere mellom 0,01 og 0,5 ym, avhengig av behandlingsbetingelsene. Ved hjelp av klassiske røntgendiffrasjonsanalyse har man fastslått at bel-egget i det vesentlige består av kobber(I)sulfid og kobber(II)sul-fid. Vedheftningen av belgget er bedre enn den vedheftning som oppnås ved den tidligere kjente fremgangsmåte. Også den elektriske ledningsevne og de antistatiske egenskaper er forbedret, og disse egenskaper.motstår meget godt slike behandlinger som farging, vask-ing, tørravfetting og lignende.

Den ifølge oppfinnelsen fremstilte tekstilgjenstand kan anvendes alene, men i de fleste tilfelle anvendes den som be-standdel i ubehandlede tekstilgjenstander slik som gulvbelegg, veggbekledninger, klær osv., for at disse gjenstanders antistatiske egenskaper skal forbedres eller for at de skal kunne bli tilstrekk-elige ledende til å kunne anvendes i oppvarmingsformål. Den behandlede tekstilgjenstand innføres fortrinnsvis i form av fibre, tråder eller garn, eventuelt krusede, i en skjæremaskin sammen med en streng av ubehandlede syntetiske filamenter. Den fra skjære-maskinen oppnådde fiberblanding omdannes deretter til garn eller til nålebelegg. Alternativt kan behandlede tråder føres sammen med eller tvinnes sammen med ubehandlede tråder eller garn, eller de behandlede tråder kan strikkes eller veves sammen med ubehandlede tråder eller garn.

Den mengde av ifølge oppfinnelsen fremstilte tekstilmateriale som kan inngå i ubehandlede tekstilgjenstander kan variere avhengig av den ønskede virkning. Man har funnet at allerede en mengde på minst 0,05 vekt-? vanligvis gir en betydlig forbedring av gjenstandens ledende egenksaper og dermed av de antistatiske egenskaper..

Oppfinnelsen skal illustreres ved følgende ikke be-grensende eksempler.

Eksempel 1

I en autoklav som mates med hydrogensulfid under et trykk på 3 bar ved en temperatur på 22°C innføres det fibre av polyheksametylenadipamid med en titer på 22 dtex (20 den) og en lengde på 75 mm og som på forhånd er avfettet. Etter en times behandling senkes fibrene i en vannoppløsning av 60°C inneholdende 5 vekt-? kobbersulfat og 5 vekt-? metadifenol. Fibrene skylles deretter i rennende vann hvoretter det tørkes i en ovn ved 60°C i 30 minutter. Fibrene oppnår ved denne behandling en vektøkning på 4,2?. Man måler fibrenes elektriske ledningsevne på følgende måte. Med en kraft på 0,330 p spenner man en fiber mellom 2 elektroder anordnet i en avstand av 4 cm fra hverandre. Elektrodene mates med strøm fra et 20 V batteri. Ved hjelp av et i kretsen seriekoblet galvanometer måler man styrken av den strøm som passerer gjennom fibren, hvoretter man beregner motstanden. Man gjennomfører også samme måling etter at fibren er underkastet en avfetting ved hjelp av trikloreten i 15 minutter ved 50°C og deretter tørket i en ovn ved 60°C.

I nedenforstående tabell sammenlignes de resultater som oppnås med fibre behandlet som ovenfor med de resultater som oppnås med sammenlignings fibre behandlet på samme måte som ovenfor med det unntak at vannoppløsningen av kobbersulfat ikke inneholder metadifenol. De angitte verdier er middelverdiene av 10 forsøk.

Man kan fastslå at de fibre som er behandlet i nærvær av metadifenol oppviser en bedre elektrisk ledningsevne enn de fibre som er behandlet uten metadifenol, og man kan videre konstantere at reduksjonen av ledningsevnen etter tørravfetting kun er 20? for de fibre som er behandlet i nærvær av metadifenol, mens denne reduksjon er 40? i det andre tilfelle. REsultatene viser at fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen fører til en mye kraftigere vedheftning av kobbersaltene ved fibrene.

De ifølge oppfinnelsen fremstilte fibre oppviser et overflatebelegg av kobbersalt med en tykkelse på 0,2 ym. Ved fremstillingen av et nålet ikke-vevet materiale anvendes disse fibre i en mengde på 0,2? sammen med ubehandlede fibre av polyheksametyelen-adipamid med en titer på 22 dtex (20 den) og en lengde på 75 mm. Det oppnådde nålede ikke-vevede materiale kan anvendes som gulvbelegg, og dette gulvbelegg er antistatisk og forblir antistatisk til og med etter flere vaskningsbehandlinger. Det ikke-vevede materiale kan også anvendes som underlag for tuftede matter. Behandlingen ifølge oppfinnelsen har liten innvirkning på fibrenes mekan-

iske egenskaper. En behandlet fiber har en bruddbelastning på 83

p ved en tøyning på 54? mens en ubehandlet sammenligningsfiber har en bruddbelastning på 73 P ved en tøyning på 58?. Disse målinger er gjennomført ved hjelp av et Instron-dynamometer.

Eksempel 2

Til en autoklav. som mates med hydrogensulfid under et trykk på 5 bar ved en temperatur på 22°C innføres en ikke-vevet duk bestående av kontinuerlige filamenter av polyetylentereftalat. Pilamentene har en titet på 7,7 dtex (7 den), og duken har en vekt på 300 g/m 2. Etter en times behandling i autoklaven senkes duken i en time ved 60°C ned i en vannoppløsning inneholdende 5? kobber-(Il)sulfat og 13? ortodifenol. Den behandlede dukens elektriske ledningsevne måles på et 20 cm langt og 5 cm bredt prøvestykke, delvis uten avfetting og delvis etter tørravfetting. Målingene gjennomføres på samme måte som i eksempel 1. De oppnådde resultater sammenlignes i nedenforstående tabell med de resultater som er oppnådd med en identisk duk behandlet på samme måte, med det unntak at vannoppløsningen av kobber(II)sulfat ikke inneholder ortodifenol.

Man kan konstantere at den duk som er behandlet i nærvær av ortodifenol har en bedre ledningsevne enn sammenlignings-duken, og at reduksjonen av ledningsevnen etter avfetting er meget mindre (13? sammenlignet med 223?). Resultatene viser at kobbersaltene i den ifølge oppfinnelsen behandlede duk hefter meget kraftigere ved filamentene.

Den behandlede ikke-vevede duk blir ved nåling for-enet med en ubehandlet ikke-vevet duk (vekt 100 g/m 2) bestående av kontinuerlige filamenter med titeren 7>7 dtex (7 den). Det oppnådde aggregat anvendes som oppvarmende veggkledning. Foruten at man oppnår varmeisolering og lydisolering kan man fastslå at varme frigjøres ensartet fra denne veggkledning.

Eksempel 3

Fibre tilsvarende de som er beskrevet i eksempel 1 behandles under samme betingélser bortsett fra at man erstatter metadifenolen med tannin ALS pulver K.

Man måler de behandlede fibres elektriske ledningsevne på samme måte som i eksempel 1, men istedet for å gjennom-føre målinger etter avfetting gjennomføres målinger etter en farging av fibrene ved hjelp av et fargebad med følgende sammensetning: 0,4 g gult fargestoff Neopolaire 4 GL, 1 g av et kondensat av et stearylamin og oleylamin med etylendioksyd eddiksyre til pH 4

vann til 1000 g.

Vektforholdet mellom fibre og fargeoppløsning er 1: 100. Etter fargingen vaskes fibrene med kaldt vann hvoretter de tørkes i en time ved 60°C.

I nedenforstående tabell sammenlignes de oppnådde resultater med resultater oppnådd med sammenlignings fibre behandlet på samme måte, men med det unntak at vannoppløsningen av kobbersulfat ikke inneholder tanninpulver

Man kan fastslå at de fibre som er behandlet i nærvær av tannin ALS oppviser en bedre ledningsevne enn de fibre som er behandlet uten tannin ALS. Av resultatene fremgår det også at de ifølge oppfinnelsen behandlede fibre forblir elektrisk ledende etter fargingen, noe som ikke er tilfelle med sammeligningsfibrene.

De ifølge oppfinnelsen fremstilte fibre oppviser et overflatebelegg av kobbersalt med en tykkelse på 0,3 ym. Fibrene anvendes ved fremstilling av et garn hvorved fibrene innføres i en kardemaskin i en mengde på 0,03? sammen med fibre av polyheksametylenadipamid med titer på 22 dtex (20 den) og en lengde på 150 mm. Det oppnådde garn anvendes i et forhold med en tråd pr. fire i varpen av en tuftet vev.

Eksempel 4

En på forhånd avfettet tråd av polyheksametylenadipamid med en titer på 17 dtex (15 den) og et et flerflettet tverr-snitt, behandles med en vannoppløsning inneholdende 10 vekt-? metadifenol ved 60°C i en time, hvoretter den skyldes i vann med 40°C og tørkes ved romtemperatur. Denne tråd behandles deretter på samme måte som i eksempel 1 med det unntak at oppløsningen av kobbersalt ikke inneholder metadifenol. Etter behandlingen har tråden et overflatebelegg av kobbersalt med en tykkelse på 0,1 ym. I nedenforstående tabell sammelignes de mekaniske egenskaper hos denne behandlede tråd og en ubehandlet identisk sammenligningstråd.

Ved hjelp av et trykkluftmunstykke innføres den behandlede tråd i en for mattetilvirkning ment tråd med en titer på 2.300 dtex (2.080 den)/136 fibre og som er teksturert ifølge den fremgangsmåte som er beskrevet i fransk patent nr. 2.052.161. Man måler deretter halvutladningstiden ved hjelp av et Rotschild-elektrometer på den måte som er beskrevet i fransk søknad nr. 73/ 28614.

Halvutladningstiden bestemmes også etter farging av tråden i et fargebad med følgende sammensetning:

0,19 g gult fargestoff "Nylosane EL" (gul syre 174)

0,09 g brungult fargestoff "Nylosane EL" (brun syre 248)

0,019 g blått fargestoff "Nylosane EGL" (blå syre 72)

10 g av et anionisk produkt "Lyogene P" 30 g av et anionisk'produkt "Erional NWS" 1 cm^ eddiksyre for å oppnå en pH-verdi på 4, samt vann til 1000 g.

Forholdet mellom tråd og fargebad er 1 g tråd pr.

50 cm^ fargebad.

En identisk tråd farges på samme måte som ovenfor, men fargingen gjennomføres ved pH 6 ved at eddiksyren erstattes med en buffertblanding bestående av 2 g mononatriumfosfat (krystallisert med et molokylvann) og 0,5 g dinatriumfosfat (krystallisert med 12 molekyler vann).

I nedenforstående tabell sammenlignes de oppnådde halvutladningstider med tilsvarende verdier for en identisk sammenligningstråd som er underkastet samme behandling, men med det unntak at den ikke er forbehandlet med metadifenol.

Av forsøksresultatene fremgår det at den tråd som er forbehandlet med metadifenol har gode antisatiske egenskaper.

Eksempel 5

Man fremstiller en ikke-vevet duk inneholdende 99, 9 vekt-? polyheksametylenadipamidfibre med en titer på 22 dtex (20 den) og en lengde på 75 mm og er farget på den måte som er beskrevet i eksempel 3, og 0,1 vekt-? identiske fibre som er ikke er farget, men som er behandlet på samme måte som i eksempel 1 slik at de er antistatiske.

Duken er nålet og har en vekt på 400 g/cm p. Den nåles på et undersjikt bestående av en tekstilduk av naturlige fibre. Dukens bakside belegges deretter med 150 g/cm 2 av et akrylharpiks inneholdende 4 vekt-? av et produkt ved kondensering av fettsyrer ("Durostat").

Det således oppnådde nålede kompleks anvendes som gulvbelegg. Man bestemmer de antistatiske egenskaper under nedenfor angitte betingelser.

Forsøk gjennomført med prøvestykker som i 48 timer er holdt i et rom som har en temperatur på 22°C og en relativ fuktig-het på 40?.

a) Bestemmelse av den transversale motstand.

Målingen gjennomføres i en krets som i serie inneholder et elektrometer og en likestrømsgenerator som mater 2 elektroder, mellom hvilke man plasserer den prøve hvis transversale motstand man ønsker å bestemme. Man legger på en spenning på 500 V og fører strøm gjennom produktet i 60 sekunder. Elektrometeret angir en elektrisitetsmengde ved hjelp av hvilken man kan beregne den transversale motstand.

b) Bestemmelse av oppladningsevnen.

Prøvestykket som hviler med baksiden mot en jordet

metallplate gnis hurtig på vanlig måte med et' jordet metallisk gnidningsorgan. En isolert elektrode tilsluttet til et elektrometer anbringes med et visst trykk mot prøvestykket. Verdien av

den ladning som oppnås ved gnidning av prøvestykket avleses umid-delbart på elektrometeret.

c) Bestemmelse av halvutladningstiden.

Prøvestykket opplades under de betingelser som er beskrevet under b) ovenfor. En elektrode tilsluttet til et elektrometer plasseres 1 cm fra prøvestykkets fremside. Man bestemmer den tid som er nødvendig for at den på elektrometeret avleste opp-ladningsverdi skal reduseres til halvparten av den opprinnelige verdi som ble avlest når elektroden ble satt på plass.

d) Gangprøve.

Prøvestykket anbringes langs hele sin lengde på en

jordet metallplate på gulvet.

En person som bærer sko med lærsåler går over prøve-stykket på fire skritt på identisk likedan måte for hvert prøve-stykke. Når personen har nådd prøvestykkets ende rører han med fingeren en elektrode som er tilsluttet til et elektrometer. Den ladning som er frekommet ved gnidning av skoene mot prøvestykket avleses på elektrometeret. Samme målinger gjennomføres også med prøvestykker av en duk som istedet for 0,1 vektprosent antistatiske fibre (behandlet ifølge oppfinnelsen) inneholder 0,2 vektprosent antistatiske fibre.

De oppnådde resultater sammenstilles i nedenforstående tabell. I tabellen angis også verdier som ble oppnådd med et identisk sammenligningseksemplar som ikke inneholder antistatiske fibre. Tre målinger er gjennomført ved hver type forsøk.

Av forsøksresultatene fremgår det at de prøvestykker som inneholder fibre fremstilt i henhold til foreliggende oppfinnelse oppviser klart bedre antistatiske egenskaper enn det prøvestykket som ikke inneholder antistatiske fibre. Av forsøks-resultatene fremgår det også at de antistatiske egenskaper er bedre jo høyere innholdet av behandlede fibre er.

Eksempel 6

De i eksempel 5 beskrevne forsøk gjennomføres på prøvestykker av identisk gulvbelegg der man ved fremstillingen dog har erstattet produktet "Durostat" i akrylharpikset med en like stor mengde av et lignende produkt som er kommersielt oppnåelig under navnet "Tallopol".

De oppnådde resultater er angitt i nedenforstående tabell.

Av forsøksresultatene fremgår det at de antistatiske egenskaper er meget bedre hos de prøvestykker som inneholder fibre fremstilt ifølge oppfinnelsen enn hos det prøvestykke som ikke inneholder noen slike behandlede fibre. Forbedringen av de antistatiske egenskapene øker med innholdet av behandlede fibre.

Eksempel 7

Man fremstiller en ikke-vevet duk ved å gå ut fra en blanding bestående av 40 vekt-? fargede polyheksametylenadipamid-fibre med en titer på 22 dtex (20 den) og en lengde på 75 mm, og 40 vekt-? fargede polyetylentereftalatfibre med samme titer og samme lengde. I fiberblandingen er det innført 0,1 vekt-?, be-regnet på blandingens vekt, polyheksametylenadipmidfibre med samme titer og samme lengde, men som ikke er farget, men behandlet på samme måte som er beskrevet i eksempel 1.

Duken nåles vertikalt, og den har en vekt på 500 g/m 2. Dukens bakside belegges først med 150 g/m 2 av en butadien-styren-lateks inneholdende 4 vekt-? "Durostat" og deretter med h00 g/m<2 >av et skum inneholdende 4 vekt-? "Durostat".

Det således oppnådde gulvbelegg underkastes samme forsøk.som beskrevet i eksempel 5- Målinger gjennomføres også på prøvestykker inneholdende 0,2 vekt-? behandlede fibre i stedet for 0,1 vekt-?. De oppnådde resultater er angitt i følgende tabell.

På samme måte som i de tidligere eksempler kan man fastslå at de antistatiske egenskaper er meget bedre hos de prøve-stykker som inneholder fibre fremstilt ifølge oppfinnelsen enn hos det prøvestykket som ikke inneholder slike fibre, og at denne forbedring av de antistatiske egenskaper øker med innholdet av behandlede fibre.

Eksempel 8

Man gjentar eksempel 7> men med det unntak at man i beleggs lateksen i i beleggskummet erstatter produktet "Durostat" med en like stor mengde av produktet "Tallopol".

De oppnådde resultater er angitt i følgende tabell.

Av forsøksresultatene fremgår det at innføringen av de ifølge oppfinnelsen fremstilte fibre medfører en forbedring av de antistatiske egenskaper.

Nedenfor angitte prøver av produkter fremstilt i henhold til fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, er deponert hos Institut Natinol de la Propriété Industrielle: prøve nr. 1: fibre av polyamid 66 behandlet på den måte som "er be skrevet i eksempel 1,

prøve nr. 2: teksturert tråd av polyamid inneholdende en tråd behandlet på den måte som er beskrevet i eksempel 4.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av elektrisk ledende, antistatiske tekstilgjenstander av syntetiske polymerer ved på-føring av et kobbersalt på gjenstanden, ved hvilken fremgangsmåte gjenstanden underkastes påvirkning av hydrogensulfid under trykk og deretter behandling med en vannoppløsning av et kobber-(II)salt, karakterisert ved at behandlingen med kobber(II)saltet gjennomføres i nærvær av en polyfenol.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at polyfenolen innføres i oppløsningen av kobber(II)saltet.

3. Fremgagsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at konsentrasjonen av polyfenolen i kobber(II)-saltoppløsningen er 0,1 - 13>0 vekt-?.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at polyfenolen anbringes ved at gjenstanden underkastes en forbehandling med polyfenolen før behandlingen med kobber(II)saltoppløsningen.