DE1809589A1

DE1809589A1 - Teppich mit dauerhaften antistatischen Eigenschaften

Info

Publication number: DE1809589A1
Application number: DE19681809589
Authority: DE
Inventors: Tomomi Okuhashi
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 1967-11-18
Filing date: 1968-11-18
Publication date: 1969-10-16
Also published as: NO127509B; FR1599847A; BE724041A; NO126383B; CH517474A; US3582445A; CH1708668A4; GB1242686A; NL6816413A

Description

PATENTANWÄLTE

DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN

DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT 1 8 ü ij D ö

MÖNCHEN HAMBURG

telefon, 555476 8000 MONCHen 15,15.' November 1968

TELEGRAMME) KARPATENT NUSSBAUMSTRASSE 10

W. 13 995/68 13/Loe

Teijin Limited Osaka, (Japan)

Teppich mit dauerhaften antistatischen Eigenschaften.

Die Erfindung bezieht sich auf Teppiche mit dauer— haften antistatischen Eigenschaften.

Bei Gebrauch, und insbesondere bei Gebrauch bei niedriger Feuchtigkeit besitzt ein Teppich die unerwünschte Neigung zum Aufbauen einer statischen Ladung in dem Teppich selbst sowie in dem darübergehenden Menschen und verursachte derartige elektrostatische Störungen, wie elektrisches Schläge für den Körper, Förderung der Verschmutzung des Teppichs.Zur Lösung dieses Problems wurde der Vorschlag gemacht, in den Oberflächenaufbau eines Wollteppichs eine geringe Menge von Fasern aus rostfreiem Stahl vom Typ 3o4 -in deren Stapelform einzuverleiben (Modern Textile Magazine, Juni 1967, Seiten 53-56). Auch ein Polyaraidteppich (Nylon-Teppich), der eine geringe Menge von Kupfer-

909942/1607

1803539

draht (mit einem Durchmesser von etwa 1oo Mikron) enthält, ist im Handel erhältlich. Da jedoch die Textilfasern, die üblicherweise in Teppichen verwendet werden, sich in ihrem Verhalten von den Metallfasern wesentlich unterscheiden, ergeben sich im Zusammenhang mit deren Mischung und Verarbeitung sov/ie mit dem Griff der erhaltenen Produkte Probtoe und Schv/ierigkeiten. Überdies ist die Herstellung von. Metallfasern von feinem Titer und insbesondere in Form von Honofäden nicht einfach" und deren Herstellung ist häufig ein kostspieliger Arbeitsgang.

Gemäß der Erfindung wird ein Teppich mit dauerhaften antistatischen Eigenschaften geschaffen, der dadurch gekennzeichnet ist, daß in dessen Oberflächenaufbau etwa o,o1 bis 10 Gew.-% eines elektrisch leitfähigen Fasermaterials einverleibt sind, wobei diese Fasern ein Substrat aus chemischen Fasern., auf welchen ein elektrisch leitfähiger Überzug gebildet ist, um auf diese Weise ein elektrisch leitfähiges Fasermaterial zu erhalten, das die funktioneilen Eigen schäften von Textilfasern besitzt, umfassen.

Der hier verwendete Ausdruck "Fasern" umfasst, wenn nichts andres angegeben ist_f solche von Stapelfaserform sowie solche mit einer endlosen Fadenform.

Die elektrisch leitfähigen Fasern, die in dem Teppich gemäß der Erfindung zur Anwendung gelangen, umfassen ein Substrat von chäischen Fasern aus einem Poly-

9091*2/1607

ORIGINAL IHSPECTED

merinnt, z.B. Polyamid, Polyester, Acrylpolymorirat., Polypropylen, Celluloseacetat oder regenerierte Cellulose, auf welchem ein elektrisch leitfähiger Überzug gebildet ist, un-d die so gebildeten Fasern besitzen die funktioneilen Eigenschaften von Textil.-fasern. Der hier verwendete Ausdruck "funktionell^ Eigenschaften von Textilfasern" bezeichnet allgemein das Vorhandensein von mechanischen Eigenschaften wodurch eine Faser den üblichen Spinn-, Zwirn-, Kräuselerteilungs-, tv^reb-, Strick- oder V/irkarbeitsweisen unterworfen werden kann und derartigen Bedingungen widerstehen kann, welche die Faser üblicherweise während dieser Behandlungsstufen antrifft sowie den Bedingungen bei deren Gebrauch, d.h. solchen Bedingungen, wie Abrieb, Dehnungs- oder Zugbeanspruchung, Biegebeanspruchung, wiederholtes Biegen, wiederholte Dehnung und Entspannung und wiederholtes Zusammendrücken und Entspannen, widerstehen kann, und bezeichnet das Vorhandensein einer Verträglichkeit und einer Verarbeitbarkeit zusammen mit den gebräuchlichen organischen Textilfasern. Die in dem Teppich gemäß der erfindung zu verwendenden elektrisch leitfähigen Fa sern sollen mechanische Eigenschaften, besitzen, die mit denjenigen der als Substrat verwendeten ctenischen

in etwa
Fasern/vergleichbar sind. Sie sollen im allgemeinen eine Zugfestigkeit von wenigstens etwa 1 g/den, vorzugsweise wenigstens 2 g/den, eine Bruchdehnung von wenigstens etwa 3 %, vorzugsweise etwa 1o% und einen Anfangsmodul von nicht mehr als etwa 3ooo kg/mm , vorzugsweise nicht mehr als etwa 2ooo kg/mm aufweisen. Die verwendeten elektrisch leitfähigen Fasern sollen

909842/1607

sich vorzugsweise nicht nur in den vorstehend genannten mechanischen Eigenschaften in der Längsrichtung, sondern auch in ihren mechanischen Eigenschaften in der Ouer- oder Seitenrichtung, beispielsweise in der Biegr samkeit und in ihren chemischen Eigenschaften, z.B. in ihrer Fähigkeit, den Üblichen Spül-, Färbungs- ur>d Wascharbeitsgöngen zu widerstehen, auszeichnen. Außerdem sollen die gemäß der Erfindung zu verwendenden elektrisch leitfähigen Fasern im allgemeinen eine niedrige Dichte von weniger als 2,5 g/cm und vorzugsweise eine niedrigere Dichte von weniger als 2,o g/cirr aufweisen.

Der elektrisch leitfähige Überzug kann auf den Substratfasern in folgender V/eise gebildet werden: beispielsweise wird eine Lösung oder Emulsion von einem polymeren Bindemittel, die feinteiliges Silber, Gold, Platin, Messing, Nickel, Aluminium, Wolfram oder andere feinteilige Metalle sowie andere feinteilige elektrisch leitfähige Materialien, z.B. Kupferoxyd oder Ruß darin dispergiert enthält, auf die Oberfläche der Substraifasern aufgebracht, worauf der Überzug getrocknet und erforderlichenfalls das polymere Bindemittel gehärtet wird. Andererseits kann der leitfähige Überzug aus Metallen'wie Nickel, Kupfer, Kobalt, Chrom, Zink, Zinn, oder anderen Metallen auf den Substratfasern durch chemische Plattierung gebildet x^erden, wobei ein Überzug aus Metallen beispielsweise Aluminium, Kupfer oder anderen Metallen auf den Substratfasern auch durch Vakuumverdampfung gebildet werden kann. Erforderlichenfalls

9 oma mo7

kann auch ein Decküberzug aus einem organischen Polymerisat auf die Oberfläche des elektrisch leitfähigen Überzugs4ufgebracht v/erden. Die gemäß der Erfindung zu verwendenden elektrisch leitfähigen Fasern sind vorzugsweise solche mit einem elektrischen Widerstand von rieht oberhalb etv/a 2ooo Megohm je cm.

Der Teppich gemäß der Erfindung enthält, wie vorstehend angegeben, eine geringe Menge der vorstehend beschriebenen Fasern in seinem Oberflächenaufbau.

Der hier verwendete Ausdruck "Oberflächenaufbau" bezeichnet den Aufbau oder die Struktur der Oberflächenschicht des Teppichs und bezeichnet insbesondere die Noppen oder den Flor von Faserbündeln (BUschelgarn) der Oberflächenschicht im Fall eines Flor- oder Noppenteppichs, der eine Tuchunterlage umfaßt, auf welche Faserbündel zu Noppen oder Büscheln geformt sind; das Flor- oder Noppengarn der Oberflächenschicht des Teppichs im Falle von gewebten Teppichen mit einem Floraufbau aus Schlingen oder geschnittenem Flor, beispielsweise einem handgekntipften Wilton- und Brüsselteppich; die Y/ebstruktur der Oberflächenschicht eines Teppichs im Falle von gewebten Teppichen, beispielsweise solchen von Grund- oder Leinwandbindung; Mehrlagengewebe (combination weave) und Einlegewebart (inled weave); und das Obeiflächenschichtgewebe, insbesondere den Oberflächenschichtteil, nämlich die Zone innerhalb etwa 1 mm .von der Oberfläche im Falle von ungewebten Teappichen, die aus gebundenen Bahnen bestehen j Die anderen Zonen außer dem Oberflächenaufbau

des Teppichs beispielsweise das Grundgexiiebe eines IJoppen- oder Plorteppich3 und jene anderen Teile außer dem Floroder Noppengarn des samtartig oder noppenartig gewebten Teppichs müssen nicht unbedingt die elektrisch leitfäM-gen Pasern enthalten. Pur die Erzielung von bemerkenswerten antistatischen Effekten müssen die elektrisch leitfähigen Pasern in der Oberflächenstruktur oder in dem OTberflächenaufbau des Teppichs in einer Menge von wenigstens 0,01 Gew.-io vorhanden sein. Obgleich es bisweilen möglich ist, die antistatischen Effekte selbst mit geringeren Mengen als den vorstehend angegebenen zu erreichen, sind die Effekte häufig nicht stabil. Wenn andererseits die elektrisch leitfähigen Pasern in einem Ausmaß von etwa 2 Ms 10 Gew.-% einverleibt werden, nimmt die proportionale Yerbesserung der antistatischen Effekte entsprechend der Zunahme der elektrisch leitfähigen Pasern allmählichalb, wenn der letztere Wert angenähert wird. Daher ist die Verwendung der elektrisch leitfähigen Pasern in einer Menge vom oberhalb etwa 10 Gew.-$ nicht nur unnötig, sondern auch kostspielig. Demgemäß sollen aus praktischen Überlegungen die elektrisch leitfähigen Pasern in dem Oberflächenauflbaia des Teppichs in einem Ausmaß von etwa 0,01 "his 10 Gew.-fS imd vorzugsweise etwa 0,05 bis 2 Gew.-$ verwendet werden,

Im Palle von Plornoppen- und Webteppichen werden die elektrisch leitfähigen Pasern vorteilhaft dem den Teppich bildenden Material in Porm von endlosen Fäden einverleibt. Wenn das die Oberflächen-

909842/1607

tür eines Teppichs bildende Material, z.B.ein aus Stapelfasern gesponnenes Flor- oder Noppengarn ist, kann die Einverleibung der elektrisch leitfähigen Fasern auch durch Mischen dieser Stapelfasern mit den elektrisch leitfähigen Fasern in Form von Stapelfasern ausgeführt v/erden. Jedoch ist es selbst in dem Fall, wenn das Flor- oder Noppengarn aus gesponnenen Fasern besteht, noch vorteilhaft, das elektr.TErh leitfähige Faeermaterial in dessen endloser Fadenform zu verwenden, wobei es in dieser Form mit dem getrennt hergestellten gesponnenen Garn vereinigt wird. Bs wurde bestätigt, daß bessere und stabil-ere antistatische Effekte erhalten werden konnten, indem das elektrisch leitfähige Fasermaterial in dessen endloser Fadenform einverleibt wurde, a^s wenn ein gleiches Gewicht an elektrisch leitfähigem Fasermaterial in Form/Stapelfasern einverleibt wurde. Insbesondere wird, wenn das die Oberflächenstruktur des Teppichs bildende Material aus einem endlosen Fadengarn besteht, das elektrisch leitfähige Faeermaterial in der endlosen Fadenform in vorteilhafter Weise verwendet. Obgleich das elektrisch leitfähige Fadenmaterial dem Teppich während des. Knüpfens oder Webens des Teppichs einverleibt werden können, indem «man das Knöpfen und Weben mit dem elektrisch leitfähigen Fadenmaterial, das dem die Oberflächenstruktur des Teppichs bildenden Fadengarn entlang ausgerichtet ist, ausführt, ist es von größerem Vorteil, ein Fadengarn zu verwenden, welchem der elektrisch leitfähige Faden im voraus einverleibt wurden war. Dies kann z.B. dadurch erreicht werden , daß man wenigstens ein Ende,und vorzugsweise 8 ein Ende einer elektrisch

909142/1607

leitfähigen, gekräuselten oder ungekräuselten Faser .in Monofaserforra mit einem Bündel von Fäden, beispielsweise gekräuselten Polyamid- oder Polyesterf.^den vereinigt und dann diese Garnbündel ver7.vn.rnt. Andererseits kann die Einverleibung der elektrisch leitfähigen Faser ausgeführt v/erden, indem man einen oder mehrere ungekräuselte elektrisch leitfähige' Konofäden mit einem Bündel von Flor- oder Noppenfäden vereinigt und danach dem Bündel mechanisch eine Kräuselung erteilt,worauf gezwirrt wird.

Es war nicht zu erwarten, daß der gemäß der Erfindung verwendete elektrisch leitfähige Faden der Kräuseierte.ilungs-, Zwirnungs-, Noppen- oder Florbildungs- und T'Iebbehandlung widerstehen konnte. Überdies war es überrascherd,daß die Einverleibung, von nur einem Ende eines elektrisch leitfähigen Monofadens in ein Garnbündel eines "Noppengarns,das üblicherweise einen Titer in der Größenordnung von 1000 bis 5000 aufweist, völlig wirksam war.Außerdem war es überraschend, daß nicht alle der Noppen- oder Florbündel von Fasern den elektrisch leitfähigen Faden enthalten müssen. Der gewünschte antistatische Effekt kann durch die Anordnung der Noppenbündel von Fasern, die den elektrisch leitfähigen Faden enthalten, in Abständen von weniger als etwa 3o cm,und vorzugsweise weniger als etwa 1o cm erreicht werden. Dies entspricht der Einverleibung von wenigstens einem Ende der elektrisch leitfähigen Faser in Form eines kontinuierlichen Fadens

ärste bis erste bis

m jedes/Achtzigste und vorzugsweise jedes/Sieoenundzwanzigste Noppen-oder Florbündel von Fasern. Dies kann in ähnlicher Weise auf gewebte Teppiche angewendet werden.

90**42/1607

1809539

Die elektrisch leitfnhigen Fäden können in der gewebten Struktur der Teppichoberfläche in Abr.tMn^ien von weniger als etwa 3o cm und vorzugsweise weniger als 1o era vorhanden sein. Beispielsweise ist es in Falle eines "blöder Florwebteppichs ausreichend, daß wenigstens'ein TCnde von dem elektrisch leit.f-^yvp ^n Fasermaterial in

end-loser Fad^n^o^Tn in jedem/Achtzigsten und vorzu^sersten bis ' . "

v/eise in jede^/Siebenundzwanzigsten ^nde des Polgarnes vorhanden ist.

Im Falle von ungewebten Teppichen wird das elektr.-ßch leitfähige Fasermaterial der Bahn oder Lage einverleibt, die die Oberflächenschicht des Teppichs darstellt. Dies wird gewöhnlich zweckmäßig dadurch ausgeführt, daß man die Lage oder Bahn, die den Oberflächenschichtteil des Teppichs darstellt, aus einer Stapelfasermischung bildet, die durch Schneiden eines einen elektrisch leitfähigen Faden enthaltenden Kabels in Stapelfaaern erhaltenvurde. Es ist jedoch auch möglich, die Bahn oder Lage aus einer Stapelfasermischung zu bilden, die aus einer Mischung aus dem für die Bahn verwendeten Stapelmaterial und dem elektrisch leitfähigen Fasermaterial in Stapelform ■besteht.Andererseits kann das elektrisch leitfähige Fasermaterial in Stapel- oder Fadenform oder ein aus dem elektrisch leitfähigen Fasermaterial gebildetes netzartiges Material in Nähe der Oberfläche der im vora\as hergestellten Bahn oder Lage angeordnet v/erden. Die so erhaltene, das elektrisch leitfähige Farermaterial enthaltende Lage oder Bahn kann dann 7\\ einem ungewebten Teppich nach einer geegneten Bam-Arbeitsweise verarbeitet

v/erden

9098*2/1607

- ίο - 18C9539

beispielsweise durch übliche Klebe-Arbeitsweisen, Hadelstanzar.beitsweise, Stepparbeitsweise oder eine Kombination von diesen Arbeitsweisen. Wgnn der ungewebte Teppich durch Schichtbildung aus einer Anzahl von Bahnen dieser Lagen oder gegebenenfalls durch Schichtbildung der Lagen mit einem geeigneten Grundoder Unterlagetuch gebildet werden soll, wobei ein Verkleben der Schichtanordnung ausgeführt wird, ist es ausreichend, daß lediglich die die Oberflächenschicht des Teppichs bildenden Lagen, insbesondere die Schichten innerhalb etwa 1 mm von der Oberfläche, das elektrisch leitfähige Fasermaterial enthalten, wobei es unnötig ist, das elektrisch leitfähige Fasermaterial dem Unterlagetuch oder der Lage, die den von der Oberfläche des Teppichs entfernten Teil bildet, einzuverleiben.

Die gewünschten und geeigneten elektrisch leitfähigen Fasern, die gemäß der Erfindung in den Teppichwaren verwendet werden, umfassen ein Sub- strat aus einer chemischen Faser, auf welcher ein elektrisch leit-fähiger Überzug aus einem polymeren Bindemittelmatrixmaterial mit darin dispergieren ■feinteiligen Teilchen eines elektrisch leitfähigen Materials in ausreichendem Ausmaß,um den elektrischen Widerstand der Faser kleiner als etwa 2000 !«legohn/cm zu machen, gebildet worden ist, wobei die Dicke dieses Überzugs durchschnittlich etwa o,3 bis 15 Kikron be- ^t:t trägt. Darüberhinaus besitzt die elektrisch leitfähige Faser die funktionellen Eigenschaften von Textilfasern. Ein elektrisch leitfähiges Fasermaterial dieser Art

90ft42/1S0t

1809539

kann zweckmäßig und berucm hergestellt werden, indem nan auf die Hubstratfacer entweder eino I.nnung oder eine Emulsion eines pol3Hneren Bindenittels,in welcher feinte;Ii^e Metalle oder andere elektrisch leitfähig feinteilige Materialien dispergiert sind, aufbringt, anschließend trocknet und erforderlichenfalls das poljmereBindemittel härtet. Als Substratfaser v/erden hinsichtlich ihres Haftvermögens für den leitfähigen Überzug und ihrer mechanischen Festigkeit insbesondere Fasern von synthetisehen linearen Polyamiden, beispielsweise Poly-C-capronamid (Nylon 6) und Pol3^rhexamethylenadipamid (Itylon 66)bevorzugt, wobei solche mit einem Titer von 5 bis 5o den, und vorzugsweise etwa 1o bis 3o den in vorteilhafter ^T.'.^Teise verwendet v/erden.Das Substratfasermaterial ist vorzugsweise in einer Monofadenform. Feinteilige Teilchen von Silber "und elektrisch leitfähigem Ruß werden als feinteiliges elektrisch leitfähiges Material, das gemäß der Erfindung verwendet werden soll, hinsichtlich ihrer Beständigkeit gegenüber Spül- und Färbebehandlungen, Beständigkeit gegenüber Waschen, Witterungsbeständigkeit, chemischer Beständigkeit und elektrischer Leitfähigkeit bevorzugt. Diese feinteiligen elektrisch leitfähigen Materialien werden in einer Klebstoffzusammensetzung, d.h. einer flüssigen Zusammensetzung, die ein geeignetes polymeres Bindemittel enthält,gemischt und dispergiert und diese Dispersion wird auf die Substraffaser aufgebracht. Brauchbare polymere Bindemittel sind die verschiedenen synthetischen Harze der Acryl-, Epoxy-, Phenol-, Urethan-, Melamin-, Harnstoff-, Polyester-, Vinyl- und Siliconarten, natürlicheund synthetische Kautschukstoffeund

909142/1607

Gemische hiervon. In jedem einzelnen Fall soll jedoch eine geeignete Auswahl unter Berücksichtigung der Eigenschaften der Bindemittel, beispielsweise von deren Haftvermögen an der Substratfaser, der Abriebsbeständig-1<Dit und chemischen Beständigkeit des gehärteten Überzugs und der Biegsamkeit der überzogenen Substratfaser getroffen werden. Ferner kchneryäieser flüssigen Zusammensetzung Verdickungsmittel, Alterungsschutzmittel, Modifizierungsmittel zur Erteilung einer Biegsamkeit an den Überzug, Härtungsmittel für das polymere Bindemittel sowie andere Zus-ätze einverleibt werden. Beispiele für geeignete polymere Bindemittel sind die Kombinationen von öllösuchen Phenolharzen mit Chloroprenpolymerisat, Styrol/Butadien-Mischpolymerisat, Acrylnitril/Bütadien-Mischpolymerisat und anderen synthetischen Kautschukstoffen; Kombinationen eines Bis-Phenol/Epichlorhydrinart-Epoxyharzes mi-t einem Epoxyäquivalent von etwa 170 bis 25o mit einem Polyamidharz, einem epoxydierten Pflanzenöl oder einem flüssigen PoIyalkylensulfid; ein Poifeurethanharnstoff mit endständigen Ν,Ν-disubstituierten Ureylengrupperyf die Kombination eines teilweise versteiften Vinylch^orid/Vinylacetat-Mischpolymerisats und eines mit n-Butanol'modifizierten Melaminharzes; und die Kombination eines Äthyl-acrylat/ .Styrol/Hydroxyäthylacrylat-Mischpolymerisats und eines mit η -Butanol modifizierten Melaminharzes.

Die untere Grenze der Menge an feinteiligen Teilchen eines elektrisch leitfähigen Materials, das in dem elektrisch leitfähigen Überzug vorhanden sein soll,

* von verhältnismäßig niedrigem Molekulargewicht

909S4^:2/1607

- 13 - 1809539

ist einer Beschränkung im Hinblick auf die LeitfMh.i gkeit der Faser unterworfen. VJenn das feinteilige elektj^soh leitf^;;hige Material ein Metall, z.B. Silber ist, muß der Gehalt des Metalls in den Überzugs auf mindestens 5o Ge\r.-% gebracht werden, während vrenn das elektrisch leitfähige Material aus Kohlenstoff besteht, nuß der Kohlenstoffgehalt in dem Überzug auf wenigstens 5 Gew.-i« gebracht v/erden. Im Hinblick auf die Beständigkeit der Leitfähigkeit ist es ferner bevorzugt, daß die Dicke des Überzugs wenigstens etwa o,3 Mikron im Falle von feinteiligen Metallen und wenigstens etwa o,7 Mikron im Falle von Kohlenstoff beträgt. Andererseits ist der oberen Grenze der Dicke des älektrisch leitfäl-r.gen Überzugs und der oberen Grenze der in der. Überzug ent-"haltenän Menge an feinteiligen Teilchen von den elektrisch leitfähigen Material eine praktische Begrenzung im Hinblick auf die mechanischen Eigenschaften, insbesondere die Biegsamkeit der Fasern, die 'Festigkeit des Überzugs und das Haftvermögen zwischen den Überzug und dem Substraf auferlegt. Ein Überzug von übermäßiger Dicke ist nicht nur hinsichtlich der Leitfähigkeit unnötig,sondern auch ir Hinblick auf die Biegsamkeit unerwünscht. Ein Überzug, der feinteilige Metalle als elektrisch leitfähiges Material enthält, soll vorzugseise eine mutiere Dicke aufweisen, die etwa 1o Mikron nicht übersteigt. Ferner sind Überzüge, die feinteilige Metalle in einer etwa 9o Gew.-f^ über steigenden Menge oder Kohlenstoff in einer etwa 6o Gev.-U übersteigenden Menge enthalten, im allgemeinen schlecht hinsichtlich.ihrer Festigkeit und ihres Haftvermögens an dem Substrat und neigen daher leicht zum Ablösen von dem Substrat während der Behandlungsstufen und im Gebrauch/

909842/1607

Eine andere erwünschte Art von elektrisch leitfähigen Fasern, die in dem Teppich genrlß der Erfindung ■"■erwondet. vird, umfaßt ein Substrat von chemischen Fasern und einen Metallüberzug Bi.it einer mittleren Dicke von nicht oberhalb etwa 1,5 Mikron, wobei der Metallüberzug auf dem Substrat chemisch abgeschieden v/urde. Die so gebildete Faser besitzt einen elektrischen Widerstand von weniger als etwa 2ooo Megohm/cm und weist die funktioneilen Eigenschaften von Textilfasern auf. Das Verfahren zur Herstellung von elektrisch leitfähigen Fasern dieser Art umfaßt ein chemisches Plattieren der Substratfasern mit einem Metall.Als Substraffasern v/erden in diesem Fall im Hinblick auf die Leichtigkeit des Aufbringens des Metallüberzugs und auf die Fähigkeit der Fasern an Metallen zu haften,insbesondere solche Acrylpolyinerisstfasern bevorzugt, in welchen der Gehalt an Acrylnitril wenigstens 8o llol-% beträgt, sowie solche Polyesterfasern, deren Gehalt an Alkylenterephthalat wenigstens 8o Mol,- ^beträgt. Die Substratfasern können einen Textiltiter von etwa 1 bis 5o den aufweisen.

Der Metallüberzug kann auf das Substrat nach einem Verfahren aufgebracht werden, das an sich zum chemischen •Plattieren von organischen polymeren Materialien bekannt ist, worauf gewünschtenfalls eine Elektroplattierung folgt. Das chemische Plattieren kann an Substratfasern von Xultifaden-, Monofaden- oder Stapelform ausgeführt werden. Bei der Ausführung der chemischen Plattierung von geformten Gegenständen, z.B. gegossenen Gegenständen aus organischen polymeren Materialien werden im allgemeinen derartige Vorbehandlungen, wie mechanisches Aufrauhen, Entfetten,

909842/1607

Atzen, Sensibilisieren und Aktivieren der Oberfläche ausgeführt. Das mechanische Aufrauhen der Oberfläche wird ausgeführt, um eine rauhe Oberfläche, die für die Durchführung der Ketallplnttierung geeignet int, 7,\i bilden, wobei jedoch in Falle eines Subctratn in Faserform diese Stufe nicht besonders notwendig ist, da die Oberfläche der Faser bis zu einem geeigneten Ausmaß aufgerauht ist, um für die Ausführung der Metallplattierung bereits geeignet zu sein. Bei Verwendung von Acr3^rlfasern als Substrat kann ferner ein zufriedenstellender Metallüberzug auf dem Substrat gebildet werden, auch wenn die Ätzstufe v/eggelassen wird. Das Ätzen von Polyesterfasern wird am zweckmäßigsten mit einem Alkali bis zu einem solchen Ausmaß ausgeführt, daß eine Gewichtsabnahme von o,3 bis 1o Gew.-% stattfindet. Als Ätzmittel können wäßrige oder alkoholische Lösungen von derartigen Alkalien, z.B. Natriuml-p-rlroxyd, Kaliumhydroxyd und Kaliumcarbonat verwendet' v/erden, wobei jedoch die Verwendung einer wäßrigen Natriumhydroxydlösung besonders erwünscht ist. Die Polyester fasern v/erden in ein derartiges alkalisches Bad eingetaucht, wobei die Konzentration und die Temperatur des Bades und die Eintauchdauer in geeigneter Weise so "gewählt v/erden, daß die Gewichtsabnahme aufgrund einer Auflösung in den Bereich von o,3 bis 1o Gew.-% fällt.· Wenn z.B. eine wäßrige Natriumhydroxydlösung verwendet wird, kann dies vollständig erreicht v/erden, indem man ein entfettetes Polyesterfasermaterial während 3 Sekunden bis 3o Minuten bei 5o bis 10O⁰C unter Verwendung eines Bades mit einer Konzentration von o,5 bis 3o Gew.-% behandelt. Die Substratfaser, die auf diese Weise eine

908942/1607

chemische Behandlung erhalten hat, wird dann mit V/asser gewaschen oder nach Neutralisation mit einer verdünnten £Hurelösung mit Wasser gewaschen und danach der nöhsten S£,ufe zugeführt. Die Entfettungs-, Sensibilisierungs- und Aktivierungsstufen können anch allgemein bekannten Arbeitsweisen für das Aufbringen einer chemischen" Platzierung auf geformte Gegenstände aus organischen Polymerisaten ausgeführt werden.

Die chemische Plattierung wird an dem vorbehandelten Substrat ausgeführt. Beispiele für Metalle, die für eine chemische Abscheidung auf dem Substrat geeignet sind, sind Nickel, Kupfer, Kobalt, Chrom, Zink und Zinn, wovon Nickel hinsichtlich der Leichtigkeit der Plattierung und aus wirtschaftlichen Gründen vorteilhaft ist. Bezüglich der Zusammensetzung des chemischen Nickelplattierbades gibt es verschiedene Arten, z.B. lösliches Nickelsalz/. Hvpophosphit, lösliches Nickelsalz/Borstickstoffverbindung und lösliches Nickelsalz/Harnstoff. Obgleich grundsätzlich jede dieser Zusammensetzungen zufriedenstellend zur Anwendung gelangen kann, ist das Bad'der löslichen Nickelsalz/ Phosphit-Art zweckmäßig und betjuem und insbesondere wird ein Bad dieser Art, das sauer ist, be'vorzugt. Eine ausgezeichnete elektrisch leitfähige Faser kann in einer sehr kurzen Behandlungsdauer unter Anwendung einer verhältnismäßig hohen Plattierbadtemperatur erhalten werden. Wenn z.B. ein saures Plattierbad, das hauptsächlich aus 2o g/l von Nickelsulfat, 24 g/l von Natriumhvpophosphit und 27 g/l von Milchsäure besteht und dessen pH-Wert auf 5,6 eingestellt wordenist, verwendet wird, wird eine zufriedenstellende Behandlung mit einer Plattier-

badtemperatur von 60 bis 98⁰C und einer Behrmdlungsdpuer von 1o Sekunden bis 9 Minuten erhalten. Insbesondere kann, wenn die Behandlung bei einer Plattierbadtemperatur von 80 bis 9o°C ausgeführt wird, eine Faser mit einer ausgezeichneten Leitfähigkeit in zu-r friedenstellender Weise selbst bei einer Behandlungsdauer von weniger als 1 Min. erhalten werden. Da, wie vorstehend beschrieben, die chemische Nickelplattierung unter Behandlungsbedingungen ausgeführt werden kann,*- die eine sehr kurze Behandlungsdauer erfordern, ist es besonders zweckmäßig, diese bei der kontinuierlichen chemischen Plattierung von Fäden anzuwenden. Der Metallüberzug, der chemisch auf die Substratfasern abgeschieden wurde, kann gewünschtenfalls in seiner · Dicke durch v/eitere Abscheidung von Metall darauf mittels Elektroplattierung verstärkt werden. Das durch die Elektroplattierung aufzubringende Metall kann das gleiche wie das durch chemische Plattierung aufgebrachte Metall sein oder es kann davon verschieden sein.

Die Dicke des auf der Substratfaser gebildeten Metallüberzugs muß so geregelt werden/ daß gewährleistet wird, daß das Produkt die funktionellen Eigenschaften von Textilfasern beibehält. Ein Metallüberzug von übermäßiger Dicke führt zu einem Produkt mit schlechten mechanischen Eigenschaften (Dehnung und Biegsamkeit) und ist außerdem hinsichtlich der Leitfähigkeit unnötig. Die obere Grenze der mittleren Dicke des Metallüberzugs hängt von der Klasse und der Feinheit des Titers der Substratfaser, der A_rt des Metalls und dem Gebrauchszweck, für welchen das Endprodukt vorgesehen

90SM2/160?

ist, ob, wobei sie jedoch in den meisten Fällen 1,5 Mikron nicht iiberschreiten soll. Andererseits ist die untere Orenze der mittleren Dicke des Metallüberzugs durch eine ■"•""lohe gegeben, die ausreicht, nrr die Fnror loitföhi n· zu nnchen. Fc wurde gefunden, dnß häufig Diskontinuitäten in dem Metallüberzug vorhanden waren,dessen mittlere Dicke veniger als o,o1 Mikron betrug, und daß infolgedessen das überzogenen Produkt häufig keine Leitfähigkeit von zufriedenstellender Stabilität aufwies.Vorzugsweise wird daher die mittlere Dicke des Metaliüberzugs innerhalb eines Bereichs von o,o1 bis 1,5 Mikron und insbesondere o,1 bis o,5 Mikron geregelt.

Auf die elektrisch leitfähige Faser kann ein Decküberzug aus einem organischen polymeren Material aufgebracht werden. Bei elektrisch leitfähigen Fasern, die einen durch chemische Plattierung hergestellten Metallüberzug oder einen durch Vakuumverdampfung aufgebrachten Überzug aufweisen, wird es insbesondere bevorzugt, einen Decküberzug aufzubringen, um den Metallüberzug vor Oxjrdation und Korrosion sowie vor einem Abschälen von dem Substrat zu schützen.Obgleich die Anwendung eines Decküberzugs auf eine elektrisch leiiföhige Faser mit einem elektrischen Widerstand von weniger-als etwa ■2ooo Megohm/cm einen elektrischen Widerstand in der Größenordnung τ"^ηη mehreren 1ooo Ilegohm/cm der Faser -erteilt, wurde/überraschender ^T-*eise festgestellt, daß eine Faser mit einem derartig hohen Widerstand in wirksamer Weise für die Erzielung der Zwecke gemäß der Erfindung verwendet werden konnte, vorausgesetzt, daß die elektrisch leitfähige Ausgangsfaser einen elek-

9091*2/1607

r 19-

trischen Widerstand von weniger ale etwa 2ooo Mepohm/rn besitzt. Bevorzugte organische polymere Materialien, die aufgebracht werden sollen, sind die rrynthetischen Polymerisate der KautFchukart, die sich nit Bezug auf ,ihr Hnftvermögen an Metall auszeichnen, sowie die wasserabweisenden Polymerisate der Siliconharzart, wobei jedoch auch andere zur Anwendung gelangen können.

Die gemäß der Erfindung verwendeten elektrisch leitfähigen Fasern umfassen nicht nur solche, bei welchen der elektrische Widerstand in der Größenordnung eines üblichen Leiters ist, sondern auch solche, bei welchen der elektrische Widerstand sehr hoch ist, z.B. 2ooo Megohm/cm. Es ist überraschend, daß ein bemerkenswerter antistatischer Effekt aufgewiesen wird, selbst wenn eine geringe Menge eines Fasermaterials mit einem derartigen hohen elektrischen Widerstand einverleibt wird. Der Mechanismus der Verhinderung einer elektrischen Aufladung kann nicht ohne weiteres erklärt v/erden. Im allgemeinen ergibt eine hohe Spannung von oberhalb 1ooo Volt das Problem bezüglich einer ungünstigen Elektrisierung von üblichen organischen Textilfasern, wobei die Menge an Elektrostatic (electristaticity); die zu diesem Zeitpunkt erzeugt wird, sehr gering ist. Es wird daher angenommen, daß selbst im Falle eines derartigen hohen elektrischen Widerstandes der örtliche tatsächliche elektrische Durchschlag des Überzugs unter einer derartigen hohen Spannung stattfindet, und daß die elektrostatische Ladung leicht durch diese elektrisch leitfähige Faser abgeleitet oder vernichtet wird, und zwar durch derartige Effekte, wie eine gasartige Koronaentladung,

9 QH 42 / 16 01

Oberflächenüberschlag und -gleichlauf (tracking) und -streuung (lea-kage), wodurch die Ansammlung von elektrostatischen Ladungen verhindert wird. Dies scheint wesentlich zu Verhinderung einer elektrostatischen Aufladung beizutragen. Überdies scheint die Dispersion oder Verteilung von elektrostatischer Ladung durch die elektrisch leitfähige Faser sowie der Abschirmeffekt der Faser zu dem antistatischen Effekt beizutragen.

Die elektrisch leitfähigen Fasern, die gemäß der Erfindung zur Anwendung gelangen, behalten ihre funktioneilen Eigenschaften von Textilfasern bei und weisen gegenüber den verschiedenen Bedingungen, die normalerweise während der Herstellung von Teppichen und während ihres Gebrauchs auftreten, z.B. gegenüber Abrieb, wiederholtes Biegen, wiederholtes Dehnen und Entspannen, Spülen oder Reinigen, Färben und Waschen eine Dauerhaftigkeit auf. Die leitfähigen Fasern gemäß der Erfindung können den Teppichen sehr- einfach während der Herstellung einverleibt werden. Die Teppiche gemäß der Erfindung, die eine geringe Menge an elektrisch leitfähigen Fasern enthalten, besitzen dauerhefte antistatische Eigenschaften, wobei deren Aussehen und Griff ebenfalls sehr zufriedenstellend sind. Außerdem sind die elektrisch leitfähigen Fasern mit den anderen Fasern, die die Oberflächenstruktur des Teppichs bilden, verträglich und demgemäß ist deren Neigung zur Abtrennung oder Loslösung auf der Oberfläche während des Gebrauchs des Teppichs gering.

90 9842/160 7

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näher erläutert. Der Widerstand der elektrisch leitfähigen Fasern, wie in den nachstehenden Beispielen angegeben, wurde unter Anwendung eines FM-Prüfgeräts (Frequenzmodulation-Gerätes), Modell L-19-B und eines automatischen Isolier-Ohm-Meters, Modell L-68,(hergestellt von Yokogawa Electric Works, Japan) bestimmt und die Bruchfestigkeit, die Bruchdehnung und der Young'sehe Anfangsmodul wurden unter Verwendung einer Probe von 5 cm Maßlänge mit einer StMckgeschwindigkei.t von 5 cm/min, gemessen. Der Wert der Aufladungsspannung (electrification voltage) wurde mit Hilfe eines Potentiometers der Sammelart, Modell K-325,(hergestellt' von Kasuga Electric Company, Japan) gemessen. Der behalt an elektrisch leitfähigen Fasern wird in Gewichtsprozent von elektrisch leitfähigen Fasern,bezogen auf die in der Teppichoberflächenstruktur vorhandenen organischen Textilfasern ausgedrückt.

Wenn nichts anderes angegeben ist, sind die in

angegebenen den nachstehenden Beispielen^Teile und Prozentsätze der Zusammensö:zungen auf Gewicht bezogen.

Beispiel 1

1o Teile eines feinteiligen flocki-gen Silbermaterials (mittlere Teilchengröße 1,5 Mikron), 1o Teile eines Nitrilkautschuk-Phenol-Bindemittels (Feststoffgehalt 24 %) und 1o Teile Methylisobutylketon wurden zur Herstellung einer Paste gründlich vermischt, durch welche ein gekräuselter Poly-<f -capronamid-Monofaden (Nylon 6) mit einem Titer von 2o den geführt wurde,

9 0 -t#42 /16 0 7

-UZ- 180 9 5

worauf der Faden durch einen Schlitz geleitet wurde, um dessen Uberzugsdicke einzuregeln. Der Monofnden wurde dann durch Erhitzen mittels einer Inirarotlnmpe gehärtet, um einen elektrisch leitfühigen Monofaden (Λ) mit einem elektrisch leitfäh.igen Überzug einer mittleren Dicke von o,4 Mikron und mit einem mittleren Widerstand von 5oo Megohm/cm zu erhalten.

Der so erhaltene elektrisch leitfähig Fndsn

W besaß die folgenden Fasereigenschaften: eine Bruchfestigkeit von 4,o g/den (5,1 g /den, berechnet auf der Basis der Feinheit in öen des Substratfadens), eine Bruchdehnung von 4o ^c} und einen Young¹ sehen Anfangsmodul von 3ookg/mnr , v.^rodurch angezeigt wurde, daß der Faden eine Festigkeit sowie eine Biegefähigkeit und Geschmeidigkeit und Elastizität besitzt, die von den entsprechenden Eigenschaften des Substratfadens kaum verschieden sind. Die Dichte des Fadens war so niedrig vie 1,3 g/cm .

Ein Polyamidgarn, welchem ein elektrisch leit- ^ fähiges Monofadeninaterial einverleibt, ist, wurde durch das Zwirnen dieses elektrisch leitfähigen • Monofadens mit gekräuseltem Polyamidgarn (auf 26oo den/ 136 Fäden) hergestellt. D?s vorstehend genannte nicht-elektrisch leitfähige Pol3^ramidgarn und das elektrisch leitfähige Garn wurden verwendet und es wurden 3 Arten von Florteppichen hergestellt, indem man ein Ende des letzteren Garnes in Abständen von ,jeweils 2, 4,und 6 von dem ersteren anordnete (Proben Nr. A-1, A-2 bzw. A-3). Andererseits wurde für

909842/1607

OBSGiNAL INSPECTED

1803589

Vergleichszwecke auch ein Florteppich unter Anwendung des vorstehend genannten nicht-elektrisch leitfHhigen PolyamJdgarns allein hergestellt. Die verschiedenen Prohon ^rden dann gereinigt oder gespült, gefärbt, und einer Bp.ckbehandlung unterworfen. Die so erhaltenen Proben wurden mit einem Tuch aus Polyesterfasern bei einer Geschwindigkeit von 6 cm/sek. unter Bedingungen einer Temperatur von 2o°C urd einer relativen Feuchtigkeit von ^o /o gerieben. Die Elektrifizierungs- oder Aufladungsspannungen dieser Proben wurden 3o sek. nachdem die Elektrifizierungsspannung den Sättigungswert erreicht,gemessen. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle I zusammengestellt. Es ist ersichtlich, daß ausgeprägte antistatische Effekte durch die Einverleibung von lediglich einer sehr geringen Menge an elektrisch leitfähigen Fäden aufgewiesen werden.

	Einverleibung	Tabelle I	Ein-	(96)	Aufladungs
Probe	von elektrisch	Ausmai? von	an		spannung
Nr.	leitfähigen Fa-	verleibung	leit-		von Teppich (Volt)
	—den.iru Teppich	elektrisch	fähigen Fäden, be
„.. „ ,	proben		zogen auf Gesamt-
		noppengarn		+ 2000
	kein(Kontrolle)	0	+ 700
—	Abstand alle 2	0,50	+ 800
A-1	Abstand alle 4	o,25	+ 1000
A-2	Abstand alle 6	0,17
A-3

909842/160?

■ Ferner wurde ein Monofaden aus PoIy-E - capronnnid (Mylon6) mit einem Titer von 15 den durch eine ähnliche Paste, wie die vorstehend beschriebene,geführt und danach, durch Erhitzen, wie vorstehend angegeben, gehärtet, wobei ein elektrisch leitfähiger Faden (B) mit einem elektrisch leitfähigen Überzug einer mittleren Dicke von 2,8 Mikron und mit einem mittleren Widerstand von 3o Ohm/cm erhalten wurde.

Dieser elektrisch leitfähig? Faden besaß eine Bruchfestigkeit von 3,1 g/den. (5,6 g/den, berechnet auf der Basis der Feinheit in den des Substratfadens), eine Bruchdehnung von 45 %, einen Young'sehen Anfangsmodul von 26o kg/mm und eine Dichte von etwa 1,7 g/cm

Der so erhaltene elektrisch leitfähige Faden wurde verwendet und es wurden Pol3^ramidflorteppiche nach der gleichen Arbeitsweise, wie vorstehend beschrieben, hergestellt, wobei der elektrisch leitfähige Faden in Abständen von jeweils 6, 12 und 4o einverleibt wurde. (Proben Nr. B-1, B-2 bzw. B-3). Über diese Teppiche und die vorstehend geprüften Teppiche wurde mit Schuhen mit Ledersohlen unter Bedingungen einer Temperatur von 25⁰C und einer relativen Feuchtigkeit von 3o % gegangen. Die gestättigte Elektrifizierungsspannung des menschlichen Körpers wurde gemesssn, wobei die in der nachstehenden Tabelle II aufgeführten Ergebnisse erhalten wurden. .

Wenn ein Polyamidflorteppich, welchem die elektrisch leitfähigen Fäden nicht einverleibt worden waren, began-

909842/160?

1803539

gen wurde, wurde eine hohe Elektrifizierun^sspnrnung, beispielsweise wie in der nachstehenden Tabelle angegeben, im menschlichen Körper gebildet und ein schwerer elektrischer Schlag wurde bei Berührung eines geerdeten Leiters, beispielsweise von Metall, erhalten. Wenn jedoch eine geringe Menge der elektrisch leitfähigen Fäden einverleibt wurde, war die Elektrifizierungsspannung des menschlichen Körpers in allen Fällen niedrig und ein derartiger elektrischer Schlag wurde kaum beobachtet.

Tabelle II

Probe Nr. Einverleibung von Ausmaß der Einverlei- Elektri-

	elektrisch leit fähigen Fäden in die Teppichproben	bung an elektrisch leitfähigen Fäden, bezogen auf Gesarat- noppengarn {%)	, fizierungs- spannung von mensch lichem Köroer (YoIt)
	kein (Kontrolle)	0	- 5ooo
A-1	Abstand alle 2	0,50	- 3 oo
A-2	Abstand alle 4	0,25	- ?50
A-3	Abstand alle 6	0,17	- 400'
B-1	Abstand alle 6	0,17	- 400
B-2	Abstand alle 12	0,09	- 500
B-3	Abstand alle 40	0,03	- 1000

Überdies wurde der mit Probe Nr. A-1 bezeichnete Teppich mit einem Vinylchloridharz-Schleifmittel mit ungleichförmiger Oberfläche drehend abgerieben,(Belastung o,5 g/cm , 23 U/min.) worauf der Teppich mit einem Tuch aus Polyesterfasern in gleicher VM.se, wie

0^842/1607

BAD ORIGINAL

1803539

vorstehend beschrieben, gerieben wurde. Die rinhei gebildete Elektrifizierungss/pannung "wurde gemessen; die Ergebnisse sind nachstehend aufgeführt. Es ist daraus ersichtlich, daß der Teppich einen sehr guten Re,ibv/iderstand besaß.

der Vor dem Nach 1oo Nach 5oo Nach 1000 Abreibung Abreiben Drehungen Drehungen Drehungen

Elektrifi- + 700 + 800 + 800 + 800 zierungs-

spannung

(Volt)

Beispiel 2

(A) Ein entfetteter Monofaden aus Pol3^racrylnitril mit einem Titer von 1o den wurde mit Nickel chemisch plattiert, indem er kontinuierlich durch die folgenden Bäder geführt v/urde.

(a) Sensibilisierungsbad
(Zinn(II)-Chlorid 2o g/l;

konz. Salzsäure 1o g/l) Raumtemperatur,

8 sek. Behandlung.

(b) Wasserv/äsche Raumtemperatur,

8 sek. Behandlung .

(c) Aktivierungsbad Raumtemperatur, (Palladiumchlorid o,25 g/l; 8 sek. Behandkonz. Salzsäure 2,5 g/l 5 lung.

(d) chemisches Nickelplattierbad 88⁰C (Hauptkomponenten: Nickel- _{QA oqV} d_ov, „* sulfat 2o g/l; Natriumhvpo- ?° ^sek* ^Behand" phosphit 24 g/l: Milchsäure J-ung.

27 g/l; pH: 5,6)

1803539

(e) Wasserwäsche Raumtemperatur,

8 sek. Behandlung.

Auf diese Weise wurde ein elektrisch leitfihiger Monofaden (A) mit einem elektrisch le.it fähigen Überzug einer mittleren Dicke von ß,4 Mikron und einem mittleren V,^riderstand von 1oo Ohm/cm erhalten.

(B) Dieser elektrisch leitfähige Monofaden (A) wurde in eine Lösung' eines Nitrilkautschuk-Phenol-Klebstoffs (Feststoffgehalt 17 %) einegetaucht und dann durch einen Schlitz geleitet, um dessen Überzugsdicke zu regeln.

Der Monofaden wurde dann durch Erhitzen gehärtet, wobei ein mit Harz überzogener elektrisch leitfähiger Monofaden (B) mit einer mittleren Harzüberzugsdicke von o,3 Mikron und einem mittleren Widerstand von 2ooo Megohm/cm erhalten wurde.

Weise

(C) In ähnlicher/,wie vorstehend unter (A) beschrieben wurde ein Polyacrylmonofaden mit einem Titer von 1o den chemisch mit Nickel plattiert, wobei ein v/eiterer elektrisch leitfähiger Monofaden mit einer mittleren Überzugsdicke von o,2 Mikron und einem mittleren Widerstand von 45o Ohm/cm erhalten wurde. Dieser Faden wurde einem gekräuselten Poly- β-capronamid-Monofaden (Nylon 6) mit einem Titer von 2o den unter Aufbringen einer Lösung eines Nitrilkautschuk-Phenol-Klebstoffs (Feststoffgehalt 17 %) mittels einer Rolle oder Walze einverleibt.Das so erhaltene Fadenmaterial wurde durch Erhitzen gehärtet, wobei der Harzgehalt 9,5 % betrug. Der Faden (C) besaß einen mittleren Wider-

909842/1607

ORIGINAL IMSPECTED

180G539

stand von 25oo Megohm/cm.

Die so erhaltenen elektrisch leitfähigen Fäden, (A), (B) und (C) besaßen die nachstehend angegebenen Fnsereigenschaften, woraus ersichtlich ist, daß sie eine Festigkeit sowie eine Biegefähigkeit aufweieen, die sich kaum von den entsprechenden Eigenschaften des Substratfadens unterscheiden.

	Bruch	Tabelle	III	Young'scher	Dichte
Elek	festig	Bruchfestig	Bruch	Anfangs	(g/cm.3)
trisch	keit	keit, bezo -	deh	modul ρ
leit-	.(g/den)	gen auf den	nung	(kg/mm )
fähiffier		Titer des	(90		t
Faden		Substrat
		fadens
	2,8	(κ/den)		1000	1,5
A	2,6	3,6	14	1000	1,4
B	3,4	3,5	14	350	1,2
C	3,9	35

Polyamidflorteppiche wurd'en in ähnlicher Weise, wie in Beispiel 1 beschriäoen, hergestellt, indem ein Ende des elektrisch leitfähigen Fadens (A), (B)" bzw. (C) im Abstand von jeweils 2 eines nicht-elektrisch leitfähigen Pol3^ramidgarnes angeordnet wurden. Die verschiedenen Proben wurden dann gespült oder gereinigt, gefärbt und dann mit einem Tuch aus Polyesterfasern bei einer Geschwindigkeit von 6 cm/sek. unter Bedingungen einer Temperatur von 2o°C und einer relativen Fcuchtigkisit von 4o % gerieben. Die Auflad-ungsspannung

909*11/160?

ORiGlNAL INSPECTED

1803539

dieser Proben v/urde 3o sek. nochdcm deren Elektrifizierungs- oder Aufladungsspannung einen Sättigungswert erreicht hatte, geraessen, und in der nachstehenden Tabelle IV sind die Ergebnisse aufgeführt. Es ist daraus ersichtlich, daß sämtliche der Teppiche, welchen .lediglich geringe Mengen der elektrisch lcitfrihigen Fäden gemäß der Erfindung einverleibt waren, einen sehr ausgezeichneten antistatischen Effeiet aufwiesen. Überdies zeigten die elektrisch leitfähigen Fäden (B) und (Π) im wesentlichen einen gleichen Grad an antistatischen Effekt, wie derjenige des Fades von guter elektrischer Leitfähigkeit, obgleich sie einen sehr hohen Widerstand besaßen.

Tabelle IV

Einverleibter Ausmaß der Einverlei- Aufladungselektrisch bung an elektrisch spannung des leitfähiger leitfähigen Fäden, Teppichs Faden bezogen auf das (Volt)

Gesamtnoppengarn

kein(Kontrolle) 0 · + 2ooo

A 0,25 + . 800

'B 0,26 + 750

C 0,67 .+ 700

Beispiel 5

Der elektrisch leitfähige Monofaden (B), wie in Beispiel 1 hergestellt, wurde mit einem zweisträhnigen Garn von Kammgarn mit einer Garnzahl 16 verzwirnt, indem ein einzelner Strang des ersteren in die Z\*irnungs-

9098*2/1607

BA9 01RiQlNAI.

behandlung des letzteren zugegeben wurde. Danach wurde das Garn mit zwei Strähnen eines gebräuchlichen zv/eisträhnigen Garns eines Kammgarns mit einer Garnzahl In, dac nicht mit den elektrisch leitfähigen Fäden gemischt v.^rar, vereinigt. Die 3 Strähnen von Garnen wurden parallel ausgerichtet und zu einen einzigen integrierenden G-^rn verarbeitet. Das 3 Strähnen paralleler Anordnung umfassende Garn, bestehend aus einem gebräuchlichen nicht-elektrisch leitfähigen 2-strähnigen Garn eines Kammgarns der Garnzahl 16 und dem vorstehend beschriebenen parallel angeordneten Garn, welchem die elektrisch leitfähigen Fäden einverleibt worden wareg, wurde als Floroder Polkette verwendet und ein Wilton-Teppich v.oirde hergestellt, indem ein Ende des letzteren in einem Abstand· von jeweils 9 des ersteren angeordnet vmrde (wobei das Ausmaß der Einverleibung an äie elektrisch leitfähigen Fäden, bezogen auf das Gesarrtpolgarn, etwa o,o9 % betrug).

Dieser Teppich und ein Teppich für Vergleichszwecke, welchem keine elektrisch leitfähigen Fäden einverleibt waren,wurde unter beabsichtigtem schwerem Schlürfen mit Schuhen mit Ledersohlen unter Bedingungen einer Temperatur von 25⁰C und einer relativen Feuchtigkeit von 1o % begangen. Die gesättigten Aufladungsspannungen sowohl des mensnhlichen Körpers als auch der Teppiche wurden gemeesen. Sie betrug im Falle der Kontrolle - 5000 Volt bzw. + 8ooo Volt, Die den Teppich betretende Person, in welcher eine elektrische Aufladung gebildet wurde, erhielt einen shhweren elek-

•AB ORIGINAL.

180Gj83

trischen Schlag bei Berührung eines geerdeten Leiters, z.B. vonMetall. Im Gegensatz dazu betrug im Falle des Teppichs, welchem eine sehr geringe Menge an elektrisch leitfähigen Fa'len gemäi? der Erfindung einverleibt" warden war, die Aufladungsspannung lediglich - 1000 Volt bzw. + 2000 Volt. Demgemäß erhielt die den Teppich begehende Person keinen derartigen elektrischen Schlag.

Beispiel 4

Ein Teil Acetylenruß und 12 Teile Chloropren-Phenol-Klebstoff (Polychloropren/p-ter.-butylphenol-fornaldehyd-Harz = 1 σο/45 Lösungsmittel: Toluol; Feststoffgehalt 24 %) wurden gründlich gemischt, um eine Paste herzustellen. Mehrere Ilonofäden aus Pol;-^r-£ -capronanid (Nylon 6) mit einem Titer von 1? den wurden in geringem Abstand voneinander parallel ausgerichtet und gleichseitig in die Paste unter Beibehaltung des paralleln Zustandes eingetaucht. Dann wurden die Fäden durch einen Schlitz, geleitet, um die Überzugsdicke einzustellen und wurden durch Erhitzen gehärtet, wobei die geringen Abstände beibehalten wurden, um deren gegenseitige Haftung zu verhindern. Auf diese Vfeise wurden sie mit einem elektrisch leitfähigen Film überzogen. Die Fäden wurden zu einem Strang gebündelt und auf eine Aufwickeleinrichtung aufgenommen, um ein elektrisch leitfähiges Mehrfadengarn mit einem elektrisch leitfähigen Überzug einer mittleren Dicke von 4,0 Mikron ur>cl einem mittleren Widerstand von 5oo KOhm/cm je Einzelgarn zu ergeben. Dieses elektrisch leitfähige Fadenmaterial besaß eine

909842/1607

ORIGINAL INSPECTED

Bruchfestigkeit von 4,0 g/den (5,5 g/den, berechnet auf der Breis der Feinheit in den des Substratfadens), eine Bruchdehnung von 42 %, einen Young'sehen Anfangsnodul von 21 ο kg/mm und eine Dichte von 1,2g/cm

Dieses elektrisch leitfähige Mehrfadengarn wurde mit einem Pdjyvinylchloridkabel im voraus gemischt, um daraus Polyvinylchloridstapelfasern für die Herstellung von Teppichen herzustellen, und anschließend vmrdertdas Kabel und das Garn zusammen zur Kräuselung in einer Kräuselungsmaschine behandelt, worauf auf eine Länge von 76 mm geschnitten wurde, um ein Stapelfasermaterial zu erhalten, welchem das elektrisch leitfähige Fasermaterial gemäß der Erfindung einverleibt war. Das so einverleibte elektrisch leitfähige Fasermaterial zeigte eine ähnliche Kr/äuselfähigkeit, wie Polyvinylchloridfasern, behielt Jedoch eeine elektrische Leitfähigkeit in ausreichendem Ausmaß noch bei.

Die so erhaltenen Polyv.inylchloridstapelfasern, welchen das -.elektrisch leitfähige Fasermaterial einverleibt worden war , und Polypropylenstapelfasern _s wurden im Verhältnis von 7$6der ersteren mit 3o % der letzteren gemischt und zu Bahnen oder Lagen geformt, die durch das Nadelstanzverfahren (needle punch) zur Bildung eines ungewebten Teppichs verbunden wurden. Das Ausmaß der Einverleibung an elektrisch leitfähigen Fasern in den Teppich wurde bei jedem Versuch durch zweckmäßige Einstellung der Anzahl von Strängen des einzuverleibenden Mehrfadengarns variiert.

1809539

Diese verschiedenen Teppichproben und ein ungewebter Teppich für Vergleichszwecke, der keine elektrisch leitfähigen Fasern enthielt, wurden unter Beabsichtigtem schweren Schlürfen mit Schuhen mit Ledersohlen unter Bedingungen einer Temperatur von 25⁰C und einer relativen Feuchtigkeit von 3o % betreten. Die gesättigte Elektrifizierungsspannung des menschlichen Körpers w_urde gemessen und die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle V aufgeführt.

Tabelle V

Ausmaß der Einverleibung ' Elektrifizierungsan elektrisch leitfähi- spannung des mensch- £en Fasern (%) liehen Körpers (Volt)

0 (Rontrolle) + 6000 0,15 + 2700 o,3 + 2000

1 . + 1200 1,5 + 1000 6 +990

Aus den Werten der vorstehenden Tabelle ist ersichtlich, daß im· Falle des Vergleichsteppichs, welchem keine elektrisch leitfähigen Fasern einverleibt worden waren, eine hohe Elektrifizierungs- oder Auflag ungsspannung im menschlichen Körper gebildet wurden und ein schwerer elektrischer Schlag bei Berührung eines geerdeten Leiters, beispielsweise eines Metalls, erhalten wurde. Wenn jedoch eine geringe Menge der elektrisch leitfähigen Fasern gemäß der Erfindung einverleibt wurde,

90984Y/1607

1 8 O Cj I 3 - 34 -

v/ar die Elektrifizierungsspannung deginenschlichen Körpers in all-en Fällen gering und ein derartiger elektrischer Schlag wurde kaum beobachtet.

Beispiel 5

Ein elektrisch leitfähiges Stapelfasermaterial .(76 mm, mittlerer Widerstand 3,ο KOhm/cm) wurde durch chemisches Plattieren der Oberflächen von Polyacrylnitrilfasern mit einem Titer von 3 den bis zur Bildung eines Nickelmetallüberzugs mit einer mittleren Dicke von 9,27 Mikron hergestellt.Dieses elektrisch leitfähige Stapelfasermaterial besaß eine Bruchfestigkeit von 2,o g/den (2,7 g/den, berechnet auf der Basis der Feinheit in den der Substratfaser), eine Bruchdeh-

nung von 3o %, einen Young'sehen Anfangsmodul von 48o kg/mm und eine Dichte von 1,5 g/cnr. Dieses Stapelfasermaterial wurde in Wolle bei einem Ausmaß von 1 % eingemischt und zu einem Garn mit einer Garnzahl von 12 nach dem Kammgarnspinnverfahren gesponnen. 2 Stränge dieses Garns wurden zur Bildung von zweisträhnigem Garn verzwirnt und 3 Strähnen.von diesem zv;eisträhnigen Garn wurden parallel angeordnet. 3 parallel angeordnete Strähnen eines gebräuchlichen zweisträhnigen Garns, einer Garnzahl von 12 von Kammgarnen, die keine elektrisch leitfähigen Stapelfasern enthielten, und das vorstehend gena-nnte parallel ausgerichtete Garn, welchem die elektrisch leitfähigen Stapelfasern einverleibt worden waren, wurden als Poloder Noppengarn verwendet und es wurde ein Wilton-

909842/160?

ORIGINAL INSPECTED

1809-39

Teppich gewebt, indem ein Ende des letzteren Garns in Abständen von jeweils drei des ersteren angeordnet wurde (das Ausmaß der Einverleibung von den elektrisch leitfähigen Stapelfasern, bezogen auf das Gesamtpolgarn, betrug o,33 %.).

Dieser Teppich und ein Vergleichsteppich, welchem keine elektrisch leitfähigen Fäden einverleibt worden waren, wurde unter beabsichtigtem schwerem Schlürfen mit Schuhen mit Ledersohlen unter Bedingungen einer Temperatur von 25°6 und einer relativen Feuchtigkeit von 1o % betreten. Wenn die Aufladungsspannung, die im menschlichen Körper gebildet wurde, gemessen wurde, betrug sie im Falle des Vergleichsteppichs" eine solche Höhe von - 5000 Volt und die Person erhielt einen schweren elektrischen Schlag beim Berühren eines geer^deten Leiters, beispielsweise Metall. Dagegen betrug die im menschlichen Körper ausgebildete Aufladungsspannung im Falle des Teppichs, welchem eine geringe Menge des elektrisch leitfähigen Stapelfasermaterials gemäß der Erfindung einverleibt worden war, lediglich - 900 Volt und ein derartiger elektrischer .Schlag wurde kaum beobachtet.

Claims

1803589

- 3ο -

Patentansprüche

1) Teppich mit dauerhaften antistatischen Eigenschaften mit einem Gehalt von etwa o,o1 bis 1o Gew.-#> eines elektrisch leitfähigen Fasermaterials in seiner Oberflächenstruktur, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitfähige Fasermaterial ein Substrat aus

P einer chemischen Faser und einem darauf gebildeten elektrisch leitfähigen Überzug umfaßt, wobei die elektrisch leitfähige Faser die funktioneilen Eigenschaften von Textilfasern aufweist.

2) Teppich nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähige Faser eine Zugfestigkeit von wenigstens etwa 1 g/den, eine Bruchdehnurg von wenigstens etwa 3 % und einen Anfangsmodul von nicht oberhalb etwa 3000 kg/mm aufweist.

t 3) Teppich nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähige Faser ' einen elektrischen Widerstand von weniger als wtwa 2000 Megohm/cm besitzt.

4) Teppich nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch leitfä.hige Überzug der elektrisch leitfähigen Fasern ein polymeres Bindemittel als Matrix mit darin dispergierten feinteiligen Teilchen eines elektrisch leitfähigen Materials in ausreichender Menge umfaßt, um den

0984271607

1 803

j 3

³9

elektrischen Widerstand der Fasern auf weniger als etwa 1000 Megohm/cm zu bringen, wobei der Überzug eine mittlere Dicke von etwa o,3 bis 15 Mikron aufweist.

5) Teppich nach einem der AncprUche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch leitfähige Überzug eine mittlere Dicke von etwa o,3 bis 10 Mikron aufweist und etwa 5o bis 9o Gew.-% von darin dispergieren feinteiligen Silberteilchen enthält.

6) Teppich nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch leitfähige Überzug eine mittlere Dicke von etwa 0,7 bis 15 Mikron aufweist, und etwa 5 bis 60 Gew.-96 von darinÄisp-ergierten feinteiligen Teilchen von leitfähigem Kohlenstoff enthält.

7) Teppich nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähige Faser ein Substrat aus einer chemischen Faser und einem darauf chemisch abgeschiedenen Metallüberzug umfaßt, der eine mittlere Dicke von nicht oberhalb etwa 1,5 Mikron aufweist.

8) Teppich nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallüberzug aus Nickel besteht.

9). Teppich nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat aus einer Faser aus einem Acrylpolymerisat besteht, dessen Acrylnitrilgehalt. wenigstens 8o Mol-% beträgt.

909842/160?

ORIGINAL IMSPECTED

10) Teppich nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähige Faser eine endlose Fadenforra aufweist.

11) Florteppich nach einem der Ansprüche 1 his 9, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Unterlagegewebe und darauf genoppte Faserbüschel umfaßt, wobei der Teppich etwa o,o1 bis 1o Gew.-?4 der genennten elek-

J) trisch leitfähigen Fasern in den Noppenbündeln, hexogen auf das Gesamtgewicht der Noppenfaserbündel enthält.

12) Florteppich nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jedes erste bis achtzigste Noppenbündel von Fasern wenigstens ein Ende der genannten elektrisch leitfähigen Fasern in Form eines endlosen Fadens enthält,

13) Florteppich nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jedes erste bis achtzigste Noppenbündel von Fasern ein Ende der genannten elektrisch leit fähigen Fasern in Form eines endlosen Fadens enthält.

™ i4)Florteppich nach einem der Ansprüche 11 bis

13, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern der genannten Faserbündel in Form von endlosen Fäden sind.

• 15) Florteppich nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch g6kennzeichnet, daß die Fasern der genannten Faserbündel und die elektrisch leitfähigen Fasern in Form von endlosen Fäden, die gekräuselt wurden, sind. „_;

909842/1607

16) Gewebter Teppich nach einen der Ansprüche 1 bis 9, dpdurch gekennzeichnet, daß der Teppich eine PolstruJcfcur aufweist, die gewebte Polgarne umfaßt, wobei der Teppich etwa o,o1 bis 1o Gew.-?4 an elektrisch leitfähigen Fasern in den Polgarnen, bezogen auf das Gesamtgewicht der letzteren enthält.

17) Gewebter Teppich nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß jedes erste bis achtzigste Ende des Polgarns wenigstens ein Ende von den genannten elektrisch leitfähigen Fasern in Form eines endlosen Fadens enthält.

18) Gewebter Teppich nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß jedes erste bis achtzigste Ende des Polgarns ein Ende der genannten elektrisch leitfähigen Fasern in Form eines endlosen Fadens enthält.

19) Gewebter Teppich nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern des Polgarns in Form von endlosen Fäden sind.

20) Gewebter Teppich nach einem der Ansprüche bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern des Polgarns und die genannten elektrisch leitfähigen Fasern in Form von endlosen Fäden sind, die gekräuselt wurden.

21) üngewebter Teppich nach einem der Ansprüche bis 9f dadurch gekennzeichnet, daß der Teppich ge-

909842/1607

bundene Bahnen oder Lagen umfaßt, wobei die Zone innerhalb 1 ram von der Oberseite des Teppichs etwa o,o1 bis 1o Gew.-% der genannten elektrisch leitfähigen Fasern enthält.

903842/1607