PT93780A - Processo para aumentar a condutividade electrica de um material em pelicula, e processo de fabrico de uma carpete que inclui o dito material em pelicula - Google Patents

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Description

-2-
Case 1686/1686Ά
MEMÕRIA DESCRITIVA
Verificou-se que no fabrico de películas condutoras, tal como um material em película fundido.a quente contendo negro de fumo con dutor, para uso como avesso de carpete, o grau de condutividade va ria largamente com a temperatura e o corte aplicado à película durante o fabrico. Se a condutividade de qualquer destas, películas for muito alta, estás são ainda úteis para o fim em. causa, mas se a condutividade. eléctrica for muito baixa.é necessário proporcionar alguns meios para. aumentarem .a. condutividade. eléctrica. antes que estas possam ser usadas, para o fim em causa.
Portanto, é um objectivo deste.invento, proporcionar um proces so para aumentar a condutividade.eléctrica de uma película contendo negro, de fumo condutor.
Outros objectivos e vantagens, do invento tornar-se-ão evidentes no seguimento desta especificação.com a descrição do invento com.referência ãs figuras anexas, nas quais: a Figura 1 é uma representação esquemática do dispositivo para aumentar a condutividade eléctrica de uma película, e a Figura.2 é uma vista em perspectiva de uma parte do disposi tivo mostrado na Figura 1.
Observando agora as Figuras 1 e 2, o novo e aprovado em que é mostrado, o dispositivo a tratar uma banda 10 de material de avesso de carpete, que numa forma preferida do invento, i um material em película fundido a quente contendo fibras dé vidro com negro de fu mo para proporcionar estabilidade, e com fibras de carbono nele incorporadas para proporcionarem condutividade electrostática de modo a aumentar a capacidade anti-estática de. uma carpete â qual está ligada.
As composições termoplásticas de resina adesiva podem ser empregues, de acordo com o presente invento, incluem uma larga gama de termoplásticos ou também chamados, de materiais adesivos fundidos a quente, que são usados há muitos anos. Tipicamente tais com posições quando fundidas, podem ter uma viscosidade menor que cerca de 200 00.0 cps de preferência menor que cerca de 1 00 000 cps a 182*C. Entre.os exemplos incluem-se combinações de. eopolímeros de -3- 70 891
Case 1686/1686A etileno/éster vinílieo, cera de petróleo e uma resina termoplãsti ca como a descrita ha patente U.S. 3 551 231. Outras composições apropriadas que, podem ser usadas incluem copolímeros de eti-leno/éster vinílieo de baixo, peso molecular , poli-etileno de baixa densidade, cera microcristalina, resina de hidrocarbonetos ali-fáticos termoplásticos, polímeros de alquilação do diciclopentadi-eno, antioxidante e material- de enchimento, como descrito na paten te Americana NQ 3 684 600. Outros materiais adesivos fundidos a quente do tipo etileno/éster vinílieo que podem ser usados são des critos'nas patentes Americanas NSs 3 583 936, 3 676 280, 3 684 600, 3 745 054, 3 723 371, 3 911 185, 3 914 489 e 4 012 547. Ainda outras formulações de materiais adesivos fundidos a. quente que podem ser usados, são as do tipo.polipropileno atáctico. Em geral estas composições-podem conter uma quantidade predominante, por exemplo, de cerca.de 10 a cerca de 100 partes ou mais, de preferência de cerca de 60 a 100 partes, em peso de polipropileno atáctico; desde 0 até cerca de 70 partes de um outro material termoplástico compatível, tal como resinas de hidrocarbonetos, ceras, poli-etileno, especialmente poli-etileno linear de baixa densidade, polipropileno isotactico, poliisobutileno. e polibuteno-1. A estas composições podem ser adicionados enchedores em quantidades que podem variar largamente, como será evidente para os conhecedores na arte.
Outros materiais termoplásticos compatíveis que podem ser em pregues na formulação do adesivo incluem etileno/acrilato de eti-lo, poliacetais, poliêsteres, poli-estireno, poliacrilonitrilo, poli (éster acrílico)., poli (éster metacrílico.) , poli (cloreto de vini-lo), poli(cloreto, de vinilideno), poli(acetato de vinilò), poli(vi nilacetal), poli(éter vinílieo), politetrafluoretileno,. poliamida, resinas de cumarona/indeno, resinas naturais, resinas de hidrocarbonetos, betume e outros. 0 material carbónico particular empregue, no processo do presente invento ê uma combinação de negro de fumo e fibras de carbono. As fibras de carbono a serem usadas, podem ser geralmente de signadas por carbónicos ou fibras de grafite, possuindo certas ca racterísticas de condutividade. Os exemplos incluem aquelas produ zidas a partir de fibras com base de pez bem como aquelas produzi das por carbonização de fibras de poliacrilonitrilo, ou fibras de -4- 70 891
Case 1686/168 6A lignina. As fibras de carbono a.serem usadas de acordo com o presente invento, possuem um comprimento médio de fibra de.cerca de 2,54 mm a cerca de 5,08 mm, prefêrencialmente de cerca de 3,05 mm a 4,57 mm. Se as fibras excederem cerca de 5,08 mm em comprimento médio pode tornar-se. difícil dispersá-las uniformemente numa camada de avesso, termoplástico. Se as fibras possuirem um comprimento médio menor, que cerca de 2,54 mm as características de dissipação eléctrica da carpete podem não ser satisfatórias.
Negros de fumo.que sejam úteis na preparação dos produtos que cobrem o soalho do presente invento podem, em geral, ser caracteri zados como possuindo um tamanho médio de partícula menor que cerca de 50 nanometros, preferencialmente.de cerca de 15 a 30 nanometros. As· partículas de negro de fumo podem ser também caracterizadas como possuindo uma área superficial média de cerca de 800 a cerca de 1500 metros quadrados por grama,, sendo o volume do. poro de cerca de 300 a cerca de 500 mililitros, por 100 gramas e. uma densidade apa rente do meio de 0,080 a 0,160 kg por litro. Os produtos comercial mente disponíveis-.que se têm revelado apropriados para o uso nos produtos do invento são comercializados, por exemplo como EC-600JD Ketjenblack produzido, pela Akzo Chemie, América.
Verificou-se, em particular, que os materiais carbonados devem ser uma. combinação, de. negro de . fumo e fibras, de carbono. Verificou-se que esta combinação de materiais proporciona algumas vantagens inesperadas.e surpreendentes, quando comparada com o uso por si só de qualquer material.. Em particular, verificou-se que a inclusão de 100% de negro de.fumo, com um tamanho médio de, por exemplo, 30 nanometros, numa. camada de avesso termoplástico tende a aumentar a viscosidade, relativa da camada: de termoplástico para um nível em que. o processamento do., produto se torne difícil ou im possível. O uso exclusivo de., fibras., de carbono na camada de avesso termoplástico mostrou-se insuficiente para alcançar as caracte rístieas desejadas de dissipação de condutividade eléctrica no pro duto. que cobre o soalho.
Como foi discutido anteriormente, se abanda.de material 10 não possuir a condutividade eléctrica desejada para o fim em causa, é necessário melhorar e/ou aumentar a. condutividade para uso, por exemplo,, em material de avesso de carpetes e ladrilhos de car
70 891
Case 1686/1686A -5- pete, de modo a proporcionar-lhes propriedades, anti-estãticas. Para se alcançar o resultado desejado a banda de material é conduzida para e a partir de um rolo de metal 12, ligado à terra através dos rolos 14 e 16, respectivamente,.estando estes rolos também li gados à terra. Acima do rolo 12 está montada uma pluralidade de eléctrodos 15 espaçados aproximadamente 3,175 mm - 1,59 mm acima da banda de material, que são alimentados com uma corrente DC a partir de uma fonte de energia 18 com-uma potência de 4 - 10 kV. Como é mostrado esquematicamente na Figura 2 cada. um dos. eléctrodos 15 está ligado a uma barra, colectora 20, na caixa, de distribuição de energia 22, que está ligada ã.fonte de energia 18. Na forma pre ferida do invento os eléctrodos-estão espaçados ao longo do rolo.
Com a disposição atrás descrita e com uma. resistência 24 de 1 megaohm, em série com o eléctrodo 15, é gerada uma voltagem sufi ciente para provocar um arco entre o eléctrodo e a banda de materi al 10. A resistência 24 de 1 megaohm limita a energia que pode ser suportada no arco, de modo. que o movimento relativo, entre os elec-trodos 15 e o material 10 provoca.uma série de pequenos orifícios tipo cratera na superfície da banda de. material em película 10.
Este processo tem mostrado, ser. capaz de aumentar a condutividade eléctrica da.película de material, devido quer à fusão da superfí cie.da película dé material, quer à carbonização dos lados da cra tera, quer a ambos.
Seguem-se exemplos mostrando o efeito do. processo aqui descri to.
EXEMPLO I
Os materiais fundidos a quente, constituídos principalmente por polipropileno atãetico, resinas de hidrocarbonetos.. e enchedór de- carbonato de cálcio, foram tornados condutores, pela adição de 1% em peso de fibra de carbono cortada e 0,3% em.peso de EC6000JD, um negro de. fumo condutor produzido pela Akzo..Chemie America. O material fundido, foi fundido em.película, enquanto que o abasteci mento, de polímero.termoplástico fundido e. as superfícies do rolo que formam a película estavam, a temperaturas que.estão indicadas nas tabelas seguintes. As. películas continham uma membrana de fibra de vidro, na tecido para estabilização, que é apropriada para -6-
Case 1686/1686A material de avesso para carpetes anti-estáticas.
As condições usadas., no tratamento de descarga eléctrica foram as que a seguir se descrevem: voltagem 4,5 kv d.c.; espaçamento en tre eléctrodos aproximadamente de 25,4 mm; corrente.para cada des-carga de eléctrodo. 2,5 ma; velocidade de tratamento aproximadamen-te de 6,1 m/min.
Valor da Resistência (ohms)
Temperatura de Formação da Valor Valor após Película Inicial ò tratamento 21.6* C 2 x 106 1 x 106 204° C 8 x 106 1 x 106 1 93° C 2 x 108 1 x 106 1 82° C g 2x10 3 x 107
Os testes, anteriores mostram que a temperatura, a que as películas. são formadas, á' partir de materiais fundidos a quente, po de afectar a condutividade final. 0 tratamento de descarga eléctri ca pode melhorar substancialmente a condutividade. de películas fun didas sob condições inferiores às condições ideais.
EXEMPLO II
Os materiais fundidos a quente eram' constituídos essencialmen te por polipropileno. atãctico, resinas de hidroearhonetos, enchedo res de carbonato de cálcio e materiais, carbónicos electricamente condutores. 0 material carbónico tinha.T% em peso de fibra de carbono cortada e a percentagem de negro de fumo é mostrada na tabela. 0 negro de fumo condutor usado - EC-6000JD - é produzido pela Akzo Chemie América.
As condições usadas, no tratamento, de descarga. eléctrica foram as seguintes: voltagem 7 kv d.c.; espaçamento entre eléctrodos 19,1 mm; velocidade de tratamento, de cerca de 6,1 m/min. 70 891
Case 1686/1686A -7-
Espessura %Carvão da· Película Negro 1,27 mm 0,3 19,1 mm 0,3 1,27 mm 0,2 19,1 mm 0,2 1,27 mm 0,1 19,1 mm 0,1
Resistência - Ohms Valor Valor Após
Final Tratamento 2 X 5 10° . 1 ,6 X 104 2 X 105 1 ,2 X 104 1 X o Τ Ο 5 ,5 X 1 o5 2 X O O v— 5 ,5 X 105 1 X 1010 5 X 107 1 X 1010 5 X 107
As amostras acima mostram que.a condutividade eléctrica pode ser melhorada para películas.que contenham uma pequena percentagem de negro de fumo condutor. Neste caso o tratamento deve permi tir uma redução na quantidade de negro de fumo necessária para se obter um valor desejado de condutividade. O invento aqui descrito proporciona um processo para tratar a superfície dê uma película contendo carbono, de modo a aumentar as suas propriedades anti-estãticas. isto é:espécialmènte benéfico no tratamento de películas fundidas a quente usadas no fabrico de carpetes e/ou no. fabrico de., ladrilhos, de. carpete.
Embora a concretização, preferida do invento tenha sido descri ta, de notar que podem ser feitas alterações, sem se sair do âmbito ou do espírito do invento.e é desejável que o invento seja limitado somente por as reivindicações. ·

Claims (9)

  1. -8- 70 891 Case 1686/T686A REIVINDICAÇÕES 1. - Processo para aumentar a condutividade. eléctriea de uma película contendo carbono, caracterizado por compreender os passos de: abastecimento da película contendo carbono., passagem da película sobre um rolo de metal ligado â terra, aplicação de uma voltagem â película numa pluralidade.de pontos a partir de êléctro-dos espaçados através da. superfície desta, para criar uma série de arcos entre o eléctrodo e a película, para criar pequenos orifícios tipo cratera apenas na superfície da película e movimentação da película para além dos elêctrodos para formar uma pluralidade de linhas· de pequenos orifícios, tipo cratera na película.
  2. 2. - Processo de acordo.com a reivindicação 1, caracterizado por ser fornecida aos elêctrodos.,. voltagem a partir de uma fonte de.energia DC.
  3. 3. - Processo de acordo, com a reivindicação 2, caracterizado por a voltagem DC ser fornecida através de uma. resistência coloca da a montante na passagem para os elêctrodos.
  4. 4. - Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por a voltagem estar na gama:de 4 — 10 kV.
  5. 5. - Processo.de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a resistência ser da ordem.de 1 megaohm.
  6. 6. - Processo de fabrico de uma carpete com propriedades an-ti-estáticas . aumentadas., caracterizado. por uma superfície superi-: or com fios projectando-se para cima desta, ser feito aderir material contendo, um baixo teor em carbono para proporcionar estabi lidade, sendo, feitas séries de linhas de orifícios tipo cratera na superfície de.fundo, do dito material em película para aumentar a condutividade eléctriea da carpete.
  7. 7. - Processo de acordo com a. reivindicação.6, caracterizado por o dito material em película ser uma matéria fundida a quente.
  8. 8. - Processo de acordo com a reivindicação- 7, caracterizado por serem embebidas no material em película fundido a quente fibras de vidro.
  9. 9. - Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado -9- 70 891 Case 1686/1686A por a carpete ter a forma rectangular ou quadrada. Lisboa, 16, m. 1990 Por MILLIKEN RESEARCH CORPORATION
PT93780A 1989-04-24 1990-04-16 Processo para aumentar a condutividade electrica de um material em pelicula, e processo de fabrico de uma carpete que inclui o dito material em pelicula PT93780A (pt)

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