PL195609B1

PL195609B1 - Sposób nadawania właściwości elektroprzewodzących płaskim wyrobom włókienniczym

Info

Publication number: PL195609B1
Application number: PL350745A
Authority: PL
Inventors: Paweł Wcisło; Czesława Nowicka; Jolanta Kałużka
Original assignee: Inst Wlokiennictwa
Priority date: 2001-11-19
Filing date: 2001-11-19
Publication date: 2007-10-31
Also published as: PL350745A1

Abstract

1. Sposób nadawania właściwości elektroprzewodzących płaskim wyrobom włókienniczym, polegający na napawaniu ich dyspersją zawierającą sadzę przewodzącą, znamienny tym, że płaskie wyroby włókiennicze napawa się dyspersją będącą mieszaniną wodnej dyspersji sadzy przewodzącej oraz wodnej dyspersji żywicy, korzystnie akrylowej lub butadienowo-styrenowej, przy czym stosunek wodnej dyspersji sadzy do wodnej dyspersji żywicy wynosi od 1 + 1 do 1 + 3, a następnie odciska się nadmiar dyspersji z napawanego wyrobu stosując nacisk 20-30 kG/cm i poddaje się go obróbce termicznej w temperaturze 130 - 150°C przez okres 10 - 60 minut, przy czym wodną dyspersję sadzy przewodzącej otrzymuje się poprzez szybkie mieszanie, korzystnie mieszadłem obrotowym o obrotach n > 10.000 obr/min., w temperaturze pokojowej: 15 - 50% sadzy, 42 - 81% wody, 3 - 7% niejonowego dyspergatora oraz ewentualnie 1 - 3% alkoholu wielowodorotlenowego, glikolu propylenowego, przez okres 20 - 30 minut, a następnie zadaje się amoniak do uzyskania pH 10,2 - 10,6, zaś wodną dyspersję żywicy otrzymuje się poprzez szybkie mieszanie, korzystnie mieszadłem obrotowym, o obrotach, n > 10.000 obr/min., w temperaturze pokojowej: 48 - 52% żywicy poliakrylowej lub butadienowo styrenowej, 1 - 3% dyspergatora niejonowego, 43 - 50% wody oraz 1 - 2% katalizatora, przez okres 20 - 30 minut, przy czym dyspersję otrzymuje się poprzez szybkie mieszanie wodnej dyspersji sadzy przewodzącej z wodną dyspersją żywicy podawaną w sposób ciągły, w temperaturze pokojowej.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób nadawania właściwości elektroprzewodzących płaskim wyrobom włókienniczym, zwłaszcza wyrobom z polimerów termoplastycznych.

Znanych jest wiele sposobów nadawania włóknom właściwości elektroprzewodzących. Jeden z nich polega na wprowadzaniu na powierzchnię lub do wnętrza włókien materiałów przewodzących prąd takich jak sadza, grafit czy sproszkowane metale.

Właściwości elektroprzewodzące można nadać także płaskim wyrobom włókienniczym takim jak: tkanina, dziania czy włóknina wytworzona w sposób klasyczny, jak również techniką pneumatyczną.

Z opisu patentowego nr US 5 804 291 jest znany sposób otrzymywania włókniny o właściwościach elektroprzewodzących, polegający na nanoszeniu na dyspersji sadzy, która wiązana jest powierzchniowo z włókniną.

Z japońskich opisów patentowych nr JP 158218-82 i JP 204616-82 są znane sposoby otrzymywania warstwowych wyrobów włókienniczych o właściwościach ferromagnetycznych. Sposoby te polegają na naniesieniu mieszaniny proszków magnetycznych i środków wiążących na włókninę.

Polski opis patentowy nr PL 176 001 ujawnia sposób nadawania właściwości elektroprzewodzących wyrobom włókienniczym, z włókien syntetycznych, polegający na nanoszeniu na powierzchnię wyrobu dyspersji w postaci mieszaniny materiału elektroprzewodzącego takiego jak sadza, grafit czy sproszkowany metal z kazeiną modyfikowaną chemicznie oraz ewentualnie środkiem sieciującym, którego zawartość jest określona w stosunku do masy modyfikowanej kazeiny.

Znane sposoby nadawania elektroprzewodnictwa wyrobom włókienniczym, pozwalają na uzyskanie rezystancji powierzchniowej rzędu 10⁵- 10⁷ W natomiast rezystywności skrośnej 10³- 10⁵ Wm. Badania użytkowe wykazały, że w wielu przypadkach przy zastosowaniu dyspersji z sadzą - cząsteczki sadzy nie są wystarczająco związane z wyrobem na który były naniesione, co w efekcie powoduje niejednorodne właściwości elektroprzewodzące w całym wyrobie. Ponadto w szeregu zastosowaniach technicznych wymagane są niższe wartości rezystancji powierzchniowej i rezystywności skrośnej.

Sposób według wynalazku umożliwia nadawanie właściwości elektroprzewodzących zarówno płaskim wyrobom włókienniczym, z włókien syntetycznych jak i włókien naturalnych. Pozwala także na nadawanie właściwości elektroprzewodzących przędzy i włóknom.

Sposób według wynalazku polega na tym, że płaskie wyroby włókiennicze napawa się dyspersją będącą mieszaniną wodnej dyspersji sadzy przewodzącej oraz wodnej dyspersji żywicy, korzystnie akrylowej lub butadienowo-styrenowej, przy czym stosunek wodnej dyspersji sadzy do wodnej dyspersji żywicy wynosi od 1 - 1 do 1 - 3. Następnie odciska się nadmiar dyspersji z napawanego wyrobu stosując nacisk 20-30 kG/cm i poddaje się go obróbce termicznej w temperaturze 130 - 150°C przez okres 10 - 60 minut.

Wodną dyspersję sadzy przewodzącej otrzymuje się poprzez szybkie mieszanie, korzystnie mieszadłem obrotowym, o obrotach n > 10.000 obr/min. w temperaturze pokojowej: 15 - 50% sadzy, 42 - 81% wody, 3 - 7% niejonowego dyspergatora oraz ewentualnie 1 - 3% alkoholu wielowodorotlenowego, korzystnie glikolu propylenowego, przez okres 20 - 30 minut, a następnie zadaje się amoniak do uzyskania pH 10,2 - 10,6. Korzystnie jest stosować dyspersję zawierającą 25 - 30% sadzy przewodzącej.

Wodną dyspersję żywicy otrzymuje się poprzez szybkie mieszanie, korzystnie mieszadłem obrotowym o obrotach n > 10.000 obr/min. w temperaturze pokojowej: 48- 52% żywicy poliakrylowej lub butadienowo-styrenowej, 1- 3% dyspergatora niejonowego, 43- 50% wody oraz 1- 2% katalizatora, przez okres 20 - 30 minut.

Jako katalizator stosuje się kwas fosforowy lub fosforan diamonowy. Jako niejonowy dyspergator zarówno w wodnej dyspersji sadzy przewodzącej jaki i wodnej dyspersji żywicy stosuje się eter nonylofenylopolioksyetyleno-glikolowy.

Dyspersję będącą mieszaniną wodnej dyspersji sadzy przewodzącej oraz wodnej dyspersji żywicy otrzymuje się dodając do wodnej dyspersji sadzy przewodzącej w sposób ciągły przy stałych obrotach mieszania n >10.000 obr/min., w temperaturze pokojowej, wodną dyspersję żywicy lub odwrotnie. Czas mieszania zależy od ilości sporządzanej dyspersji.

W przypadkach zbyt niskiej lepkości dyspersji, poniżej 8-10 P, dodaje się środek zagęszczający, korzystnie w postaci wodnego 3% roztworu karboksymetylocelulozy.

PL 195 609 B1

Sposób według wynalazku pozwala na nadanie trwałych właściwości elektroprzewodzących płaskim wyrobom włókienniczym. Okazało się, że sposób przygotowania dyspersji do napawania zasadniczo wpływa na uzyskanie o wiele niższych rezystywności niż były możliwe do uzyskania znanymi dotychczas metodami. Ponadto zastosowanie obróbki termicznej zabezpiecza uwalnianiu się cząstek sadzy, co daje długotrwały efekt równomiernego nadania właściwości elektroprzewodzących całemu wyrobowi.

P r z y k ł a d I

W reaktorze zaopatrzonym w mieszadło szybkoobrotowe umieszcza się 25 części wagowych, sadzy przewodzącej, 5 części wagowych dyspergatora niejonowego, 69 części wagowych wody oraz 1 część glikolu propylenowego. Zawartość miesza się przez okres 20 minut w temperaturze pokojowej 20°C przy obrotach mieszadła 11 000 obr/min., a następnie całość zadaje się amoniakiem do uzyskania pH=10,5.

Wodną dyspersję żywicy przygotowuje się w reaktorze zaopatrzonym w mieszadło, w którym, umieszcza się 50 części wagowych kopolimeru akrylanu n-butylu, 2 części wagowe dyspergatora niejonowego, 1 część wagową kwasu fosforowego oraz 47 części wagowych wody. Całość miesza się przez okres 25 minut w temperaturze 20°C i przy obrotach 11 000 obr/min.

Następnie do wodnej dyspersji sadzy dodaje się przygotowaną wodną dyspersję żywicy w sposób ciągły, przy stałych obrotach mieszadła 11 000 obr/min., zachowując stosunek wodnej dyspersji sadzy do wodnej dyspersji żywicy jak 1:1. Tak sporządzoną dyspersją napawa się włókninę poliestrową o masie powierzchniowej 40 g/m² i odciska się jej nadmiar przy docisku wałków 20 kG/cm². Włókninę poddaje się obróbce termicznej w temperaturze 130° + 150° w czasie 30 minut. Uzyskano następujące wyniki rezystancji powierzchniowej i rezystywności skrośnej:

₂ rezystancja powierzchniowa - 7,5·10² W ₃ rezystywność skrośna - 2,1·10³ Wm ₂

Dla włókniny poliestrowej o masie powierzchniowej 40 g/m² uzyskuje się stopień naniesienia sadzy 20,2%.

P r z y k ł a d II

W reaktorze zaopatrzonym w mieszadło szybkoobrotowe umieszczono 30 części wagowych sadzy przewodzącej, 5 części wagowych dyspergatora niejonowego, 64 części wagowych wody oraz 1 część glikolu propylenowego. Zawartość miesza się przez okres 30 minut w temperaturze pokojowej przy obrotach mieszadła 12 000 obr/min., a następnie całość zadaje się amoniakiem, do uzyskania pH=10,2.

Wodną dyspersję żywicy przygotowuje się w reaktorze zaopatrzonym w mieszadło, w którym umieszcza się 52 części wagowych kopolimeru akrylanu n-butylu, 3 części wagowe dyspergatora niejonowego, 1 część wagową fosforanu diamonowego oraz 44 części wagowych wody. Całość miesza się przez okres 30 minut w temperaturze pokojowej i przy obrotach 12 000 obr/min. Następnie do wodnej dyspersji sadzy dodaje się przygotowaną wodną dyspersję żywicy w sposób ciągły, przy stałych obrotach mieszadła 12 000 obr/min., zachowując stosunek wodnej dyspersji sadzy do wodnej dyspersji żywicy jak 1:1. Tak sporządzoną dyspersją napawa się włókninę poliestrową o masie powierzchniowej 60 g/m² i odciska się jej nadmiar przy docisku wałków 30 kG/cm². Włókninę poddaje się obróbce termicznej w temperaturze 130° + 150° w czasie 30 minut. Uzyskano następujące wyniki rezystancji powierzchniowej i rezystywności skrośnej:

₂ rezystancja powierzchniowa - 4,8·10² W ₃ rezystywność skrośna - 1,9·10³ Wm ₂

Całkowite naniesienie sadzy we włókninie poliestrowej o masie powierzchniowej 60 g/m² wynosi

21,4%.

P r z y k ł a d III

Dyspersję do napawania przygotowuje się tak jak w przykładzie I, ale jako żywicę stosuje się kopolimer butadienowo-styrenowy. Tak sporządzoną dyspersją napawano włókninę poliestrową o masie powierzchniowej 40 g/m² i odciskano jej nadmiar przy docisku wałków 20 kG/cm². Włóknina była suszona w temperaturze 130° + 150° w czasie 30 minut. Uzyskano następujące wyniki rezystancji powierzchniowej i rezystywności skrośnej:

PL 195 609 B1 ₃ rezystancja powierzchniowa - 2,2·10³ W ₃ rezystywność skrośna - 4,7·10³ Wm ₂

Dla włókniny poliestrowej o masie powierzchniowej 40 g/m² uzyskuje się stopień naniesienia sadzy 20,9%.

P r zyk ł a d IV

Wodną dyspersję żywicy i wodną dyspersję sadzy przygotowuje się tak jak w przykładzie I, ale do wodnej dyspersji sadzy dodaje się 80 części wagowych wody.

Dyspersję do napawania przygotowuje się tak jak w przykładzie I, przy czym w trakcie mieszania dodaje się 10 g środka zagęszczającego w postaci 3% wodnego roztworu karboksymetylocelulozy. Po zakończonym procesie mieszania otrzymana dyspersja miała lepkość 10 P.

₂

Przygotowaną dyspersją napawa się włókninę poliestrową o masie powierzchniowej 60 g/m² i odciska się jej nadmiar przy docisku wałków 20 kG/cm². Włókninę poddaje się obróbce termicznej w temperaturze 130° - 150° w czasie 30 minut. Uzyskano następujące wyniki rezystancji powierzchniowej i rezystywności skrośnej:

₃ rezystancja powierzchniowa - 1,1·10³ W ₃ rezystywność skrośna - 6,4·10³ Wm

Dla włókniny poliestrowej o masie powierzchniowej 60 g/m² uzyskano stopień naniesienia sa-

Claims

1. Sposób nadawania właściwości elektroprzewodzących płaskim wyrobom włókienniczym, polegający na napawaniu ich dyspersją zawierającą sadzę przewodzącą, znamienny tym, że płaskie wyroby włókiennicze napawa się dyspersją będącą mieszaniną wodnej dyspersji sadzy przewodzącej oraz wodnej dyspersji żywicy, korzystnie akrylowej lub butadienowo-styrenowej, przy czym stosunek wodnej dyspersji sadzy do wodnej dyspersji żywicy wynosi od 1 - 1 do 1 - 3, a następnie odciska się nadmiar dyspersji z napawanego wyrobu stosując nacisk 20-30 kG/cm i poddaje się go obróbce termicznej w temperaturze 130 - 150°C przez okres 10 - 60 minut, przy czym wodną dyspersję sadzy przewodzącej otrzymuje się poprzez szybkie mieszanie, korzystnie mieszadłem obrotowym o obrotach n > 10.000 obr/min., w temperaturze pokojowej: 15 - 50% sadzy, 42 - 81% wody, 3 - 7% niejonowego dyspergatora oraz ewentualnie 1 - 3% alkoholu wielowodorotlenowego, glikolu propylenowego, przez okres 20 - 30 minut, a następnie zadaje się amoniak do uzyskania pH 10,2 - 10,6, zaś wodną dyspersję żywicy otrzymuje się poprzez szybkie mieszanie, korzystnie mieszadłem obrotowym, o obrotach, n > 10.000 obr/min., w temperaturze pokojowej: 48 - 52% żywicy poliakrylowej lub butadienowo styrenowej, 1 - 3% dyspergatora niejonowego, 43 - 50% wody oraz 1 - 2% katalizatora, przez okres 20 - 30 minut, przy czym dyspersję otrzymuje się poprzez szybkie mieszanie wodnej dyspersji sadzy przewodzącej z wodną dyspersją żywicy podawaną w sposób ciągły, w temperaturze pokojowej.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dyspersję otrzymuje się poprzez szybkie mieszanie wodnej dyspersji żywicy z wodną dyspersją sadzy przewodzącej podawaną w sposób ciągły, w temperaturze pokojowej.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako katalizator stosuje się kwas fosforowy lub fosforan diamonowy.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako niejonowy dyspergator zarówno w wodnej dyspersji sadzy przewodzącej jak i wodnej dyspersji żywicy stosuje się eter nonylofenylopolioksyetylenoglikolowy.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w przypadku niskiej lepkości dyspersji, poniżej 8-10 P, dodaje się środek zagęszczający, korzystnie w postaci wodnego 3% roztworu karboksymetylocelulozy.