DE1769807A1 - Textile materials with permanent antistatic properties - Google Patents
Textile materials with permanent antistatic propertiesInfo
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Description
Textilmaterialien mit dauerhaften antistatischen Eigenschaften Die Erfindung betrifft Textilmaterialien mit dauerhaften antistatischen Eigenschaften.Textile materials with permanent antistatic properties The The invention relates to textile materials with permanent antistatic properties.
Organische Textilfasern besitzen im allgemeinen den Nachteil, daß sie mit statischer Elektrizität beim Reiben, insbesondere bei niedriger Feuchtigkeit, aufgeladen werden. Diese Neigung ist besonders groß beispielsweise in den Fällen von synthetischen Fasern, wie Polyamid-, Polyester-, Acryl- und Polyolefinfasern sowie halbsynthetischen Fasern, wie Acetat-und Triacetatfasern. Diese Erscheinung der Elektrifizierung ergibt auch Probleme während der Herstellung von Textilprodukten.Organic textile fibers generally have the disadvantage that them with static electricity when rubbing, especially in low humidity, to be charged. This tendency is particularly great, for example, in cases of synthetic fibers such as polyamide, polyester, acrylic and polyolefin fibers as well as semi-synthetic fibers such as acetate and triacetate fibers. This appearance electrification also poses problems during the manufacture of textile products.
Als eine Maßnahme zur Lösung dieses Problemes wurde in der amerikanischen Patentschrift 3 288 175 der Vorschlag gebracht, eine geringe Menge von Metallfasern in das Textilmaterial einzuverleiben. Da jedoch die üblichen Textilfasern sich hinsichtlich der Beschaffenheit gegenüber Metallfasern grundsätzlich unterscheiden, treten Probleme beim Vermischen und bei der Verarbeitung als auch hinsichtlich des Griffes des erhaltenen Produktes auf. Darüberhinaus ist die Herstellung von Metallfasern in Größen eines feinen Denierbereiches nicht einfach und infolgedessen werden bei diesem Verfahren die Kosten der Faser häufig sehr hoch.As a measure to solve this problem, the American Patent 3 288 175 proposed that a small amount incorporating metal fibers into the textile material. However, there are the usual textile fibers differ fundamentally in terms of their properties compared to metal fibers, there are problems with mixing and processing as well as with regard to the Handle of the product obtained. In addition, the production of metal fibers in sizes of a fine denier range are not easy and, as a result, With this method, the cost of the fiber is often very high.
Es wurde nun gefunden, daß, falls die Stärke eines Metallüberzuges bei der chemischen Abscheidung eines Metallüberzuges auf organischen synthetischen Fasern so geregelt wird, daß diese elektrisch leitend werden, die erhaltenen Produkte ihre grundsätzlichen Eigenschaften als Textilfasern beibehalten unddaß die Einverleibung einer geringen Menge derartig elektrisch leitender Fasern in übliche organische Textilfasern es möglich macht, die unerwünschten Aufladungseigenschaften der letzteren sehr leicht und anhaltend zu beseitigen.It has now been found that if the thickness of a metal coating in the chemical deposition of a metal coating on organic synthetic Fibers is controlled so that they are electrically conductive, the products obtained retain their basic properties as textile fibers and that incorporation a small amount of such electrically conductive fibers in common organic Textile fibers make it possible to remove the undesirable charging properties of the latter very easy and lasting to remove.
Die erfindungsgemäßen Textilmaterialien mit dauerhaften antistatischen Eigenschaften bestehen aus organischen Textilfasern und einer geringeren Menge elektrisch leitender Fasern und sind dadurch gekennzeichnet, daß jede der elektrisch leitenden Fasern aus einer Unterlage einer organischen synthetischen Faser und einem chemisch darauf abgeschiedenen Metallüberzug besteht und die wesentlichen Eigenschaften von Textil-fasern besitzt. Der hier angewandte Ausdruck "Faser" umfallt sowohl solche von Stapelfaserform als auch solche von kontinuierlicher Fadenform.The textile materials according to the invention with permanent antistatic properties consist of organic textile fibers and a smaller amount of electrically conductive fibers and are characterized in that each of the electrically conductive fibers consists of a base of an organic synthetic fiber and a chemically deposited metal coating and the essential properties of textile owns fibers. The term "fiber" as used herein encompasses both those of staple fiber form and those of continuous filament form.
Als organische synthetische Fasern, die als Unterlage der elektrisch leitenden Fasern verwendet werden, werden vom Gesichtspunkt der leichten Aufbringung des Hetallüberzuges und ,der Fähigkeit der Haftung der Metalle diejenigen von Acrylpolymeren, worin der Gehalt an Acrylnitril mindestens 80 Mol-% beträgt, und diejenigen von F,olyestern, worin der Gehalt an Äthylenterephthalat mindestens 80 Mol-% beträgt, besonders bevorzugt, jedoch können auch Fasern aus anderen synthetischen Polymeren, beispielsweise Polyamiden, Polyvinylacetat, Polyolefinen, Polyharnstoff und Polyimiden ebenfalls verwendet werden. Es ist auch möglich, Fasern einzusetzen, bei denen eine Unterüberzugsschicht aus einem organischen polymeren Material auf der als Unterlage dienenden Faser gebildet wurde, um die Haftung an dem Metallüberzug zu erhöhen. Die als Unterlage dienende Faser kann einen Textil-Denierwert von etwa 1 bis 50 Denier haben.As organic synthetic fibers that serve as the backing of the electrically Conductive fibers are used from the standpoint of ease of application the metal coating and, the ability of metals to adhere to that of acrylic polymers, wherein the content of acrylonitrile is at least 80 mol%, and that of F, olyesters, in which the content of ethylene terephthalate is at least 80 mol%, particularly preferred, but fibers made from other synthetic polymers, for example polyamides, polyvinyl acetate, polyolefins, polyurea and polyimides can also be used. It is also possible to use fibers in which one Undercoat layer made of an organic polymeric material on the base serving fiber was formed to increase the adhesion to the metal coating. The fiber used as the backing can have a textile denier of about 1 to 50 Have denier.
Der. Metallüberzug kann auf die Unterlage nach einem Verfahren zum chemischen Plattieren von organischen polymeren Stoffen aufgebracht werden, woran sich gewünschtenfalls ein Elektroplattieren anschließen kann. Die chemische Plattierung kann mit Unterlagefasern in-mehrfädiger Form, Einfadenform oder Stapelform durchgeführt werden.Of the. Metal plating can be applied to the substrate by a method for chemical plating of organic polymeric substances are applied to what electroplating can follow if desired. The chemical plating can be carried out with underlay fibers in multi-thread form, single-thread form or staple form will.
Als Beispiele für zur chemischen Abscheidung auf der Unterlage geeignete Meta.lle seien Nickel, Kupfer, Kobalt, Chrom Zink und Zinn aufgeführt; jedoch sind vom Gesichtspunkt der leichten Plattierung und der Wirtschaftlichkeit Nickel und Kupfer mit Vorteil zu verwenden.As examples of those suitable for chemical deposition on the substrate Metals are nickel, copper, cobalt, chromium Zinc and tin listed; however, are from the viewpoint of easy plating and economy Use nickel and copper with advantage.
Bei der Durchführung des chemischen Plattierens von geformten Gegenständen, beispielsweise Gußgegenständen aus organischen polymeren Materialien,besteht die allgemeine Praxis darin, solche Vorbehandlungen, wie mechanisches Aufrauhen, Entfetten, Ätzen, Sensibilisieren und Aktivieren der Oberfläche durchzuführen. Die Stufe der mechanischen Aufrauhung der Oberfläche wird im Hinblick auf die Ausbildung einer rauhen Oberfläche, die zur Durchführung der metallischen Plattierung geeignet ist, durchgeführt, jedoch wurde im Fall einer Unterlage in Faserform festgestellt, daß,diese Stufe nicht besonders notwendig ist, da die Oberfläche der Faser in geeignetem Ausmaß rauh ist, so daß sie bereits zur Durchführung des Metallplattierarbeitsganges geeignet ist.When performing chemical plating of molded articles, for example cast articles made of organic polymeric materials, consists of general practice of performing such pre-treatments as mechanical roughening, degreasing, To carry out etching, sensitization and activation of the surface. The level of mechanical roughening of the surface is in view of the formation of a rough surface suitable for performing metallic plating, carried out, however, in the case of a fibrous backing, it was found that this Stage is not particularly necessary, as the surface of the fiber is appropriate to the extent is rough so that it is already suitable for performing the metal plating operation is.
Die Entfettungsstufe, deren Zweck in der Reinigung der Oberfläche der Unterlagenfaser und der Entfernung solcher Verunreinigungen, wie Ölen und Fetten, besteht, läßt sich leicht mittels üblicher neutraler oder schwach alkalischer Reinigungsmittel durchführen. Die ölartigen Mittel, die an der Faser aufgrund der Herstellung anhaften, können leicht vollständig durch eine einfache Entfettungsbehandlung entfernt werden, und es ist auch möglich, in Abhängigkeit von der Unterlage ohne weiteres zur nächsten Stufe überzugehen, ohne eine Wäsche mit Wasser und eine Entfettungsbehandlung durchzuführen. Der Zweck der Ätzstufe besteht darin, daß eine hydrophile Oberfläche durch Quellen der Oberfläche der Unterlage und durch chemische Korrosion freigelegt wird, und sie stellt eine besonders wichtige Stufe zum Erreichen der Haftung des Metailes an der Unterlage dar.The degreasing stage, the purpose of which is to clean the surface the backing fiber and the removal of such impurities as oils and fats, is easy to use with normal neutral or weakly alkaline cleaning agents carry out. The oily agents that adhere to the fiber due to its manufacture, can easily be completely removed by a simple degreasing treatment, and it is also possible, depending on the document, to go to the next one without further ado To pass the stage without washing with water and degreasing treatment. Of the The purpose of the etching step is to create a hydrophilic surface by swelling the Surface of the substrate and is exposed by chemical corrosion, and they represents a particularly important step to achieve the adhesion of the Metailes to the Document.
Unter den besonders wirksamen Ätzmitteln für Acrylfasern seien die sauren Ätzmittel, wie z.B. Chromsäure-Schwefelsäure, Kaliumbichromat-Schwefelsäure, Kaliumbichromat-Phosphorsäure, Salpetersäure und Ohromsäure-Salpetersäure, sowie die alkalischen Ätzmittels wie Ätznatron und Ätzkalium aufgeführt. Obwohl die Acrylfasern hinsichtlich ihrer Beständigkeit gegen chemischen Angriff und Wärmebeständigkeit wesentlich überlegen sind, ist es dennoch notwendig, sorgfältig darauf zu achten, daß keine Schädigung eintritt, da feine Fasern als Unterlage oder Substrat verwendet werden. Deshalb ist es wichtig, Bedingungen zu wählen, die optimal zur Erzielung einer zufriedenstellenden Haftung zwischen Unterlage und Überzug sind. Allgemein ausgedrückt darf die Faser keiner scharfen Ätzung unterworfen werden; eine Ätzbehandlung während eines kurzen Zeitraums unter milden Bedingungen muß ausreichen. Beispielsweise kann, falls als Ätzmittel Ohromsäure-Schwefelsäure (50 bis 100 g/1 Chromsäureanhydrid + 100 bis 300 g/1 konzentrierte (95%) Schwefelsäure) verwendet wird, der Zweck durch eine Behandlung während 5 Sekunden bis 5 Minuten bei Raumtemperatur vollständig erreicht werden.Particularly effective etchants for acrylic fibers include acidic etchants such as chromic acid-sulfuric acid, potassium bichromate-sulfuric acid, potassium bichromate-phosphoric acid, nitric acid and ohromic acid-nitric acid, as well as alkaline etchants such as caustic soda and caustic potassium. Although the acrylic fibers are substantially superior in chemical attack resistance and heat resistance, it is necessary to be careful not to cause damage because fine fibers are used as a backing or substrate. It is therefore important to choose conditions that are optimal for achieving satisfactory adhesion between the base and the cover. Generally speaking, the fiber must not be subjected to any sharp etching; etching treatment for a short period of time under mild conditions must suffice. For example, if ohromic acid-sulfuric acid (50 to 100 g / 1 chromic anhydride + 100 to 300 g / 1 concentrated (95%) sulfuric acid) is used as the etching agent, the purpose can be fully achieved by treatment for 5 seconds to 5 minutes at room temperature.
Das Itzen von Polyesterfasern wird am besten mit Alkalien in solchem Ausmaß durchgeführt, daß eine Gewichteabnahne von 0,3 bis 10 Gew.-% stattfindet. Als Ätzmittel können wäßrige oder alkoholische Lösungen von solchen Alkalien, wie Natriumhydroxyd, galiumhydroxyd und Natriumcarbonat, verwendet werden, jedoch ist die Anwendung einer wäBrigen Natriumhydroxydlösung besonders günstig. Die Polyesterfasern werden in ein derartiges alkalisches Bad eingetaucht und Konzentration und Temperatur des Bades und Eintauchzeit in geeigneter Weise derart gewählt, daß die Abnahme des Gewichtes aufgrund von Auflösung im Bereich von 0,3 bis 10 % liegt. Beispielsweise kann im Fall der Verwendung einer wäßrigen Natriumhydroxydlösung der Zweck durch Behandlung der entfetteten Polyesterfaser während 30 Sekunden bis 30 Minuten bei 50 bis 100°C unter Verwendung eines Bades vollständig erreicht werden, dessen Konzentration 0,5 bis 30 Gew.-96 beträgt. Die als Unterlage dienende Faser, die diese alkalische chemische Behandlung erhalten hat, wird dann mit Wasser gewaschen oder nach Neutralisation mit einer verdünnten Säurelösung mit Wasser gewaschen und anschließend der nächsten Stufe zugeführt.Itching of polyester fibers is best done with alkalis in such Extent carried out that a weight decrease of 0.3 to 10% by weight takes place. Aqueous or alcoholic solutions of such can be used as the etching agent Alkalis such as sodium hydroxide, galium hydroxide and sodium carbonate are used, however, the use of an aqueous sodium hydroxide solution is particularly beneficial. The polyester fibers are immersed in such an alkaline bath and concentration and temperature of the bath and immersion time appropriately selected such that the decrease in weight due to dissolution is in the range of 0.3 to 10%. For example, in the case of using an aqueous sodium hydroxide solution the purpose of treating the defatted polyester fiber for 30 seconds to 30 minutes at 50 to 100 ° C can be fully achieved using a bath, the concentration of which is 0.5 to 30% by weight. The fiber used as a base, that has received this alkaline chemical treatment is then washed with water or washed with water after neutralization with a dilute acid solution and then fed to the next stage.
Die als Unterlage dienende Faser, die die Ätzbehandlung erhalten hat, wird üblicherweise einer Sensibilisier- und Aktiviervorbehandlung unterzogen, bevor die chemische Plattierung durchgeführt wird.The fiber used as a base that has received the etching treatment, is usually subjected to a sensitization and activation pretreatment before chemical plating is performed.
Die Sensibilieieretufe besteht darin, daß die Adeorption und Orientierung eines Reduziermittels auf der Oberfläohe der Unterlage, die bei der Ätzstufe hydrophil wurde, bewirkt wird und als Sensibilisierbad können saure oder alkalische Bäder von Zinn-(II)-Yerbindungen, beispielsweise Zinn'(II)-chlorid, Titantrichlorid oder Aluminiumchlorid verwendet werden, jedoch ist vom Gesichtspunkt der Sensibilisierwirkung und Wirtschaftlichkeit ein Sensibilisator vom Zinn(II)-chlorid-Salzsäure-Typ, beispielsweise ein Bad aus 5 bis 180 g/1 Zinn(II)-chlorid und 1 bis 180 cm3/1 konzentrierter Salzsäure (35 % besonders günstig, wobei der Zweck durch eine Behandlung während 3 Sekunden bis 3 Minuten bei einer Temperatur zwischen Räumtemperatur und 50 °C vollständig erreicht wird.The level of awareness consists in the adsorption and orientation a reducing agent on the surface of the substrate, which is hydrophilic in the etching stage and the sensitizing bath can be acidic or alkaline baths from Tin (II) compounds, for example tin (II) chloride, titanium trichloride or aluminum chloride can be used, however, is from the viewpoint of sensitizing effect and economy a tin (II) chloride-hydrochloric acid type sensitizer such as a bath 5 to 180 g / 1 tin (II) chloride and 1 to 180 cm3 / 1 concentrated hydrochloric acid (35 % particularly favorable, the purpose being a treatment for 3 seconds to 3 minutes at a temperature between room temperature and 50 ° C fully achieved will.
Die Aktivierungsstufe besteht darin, daß auf der Oberfläche der Unterlage oder des Substrats ein Edelmetall, wie Palladium, Platin, Gold oder Rhodium abgeschieden wird, welches als Katalysator bei der Durchführung der chemischen Metallplattierung aktiv ist. Obwohl sämtliche der bekannten Aktivatoren wirksam sind, sind besonders günstig Aktivatoren vom Palladiumchlorid-Salzsäure-Typ, beispielsweise ein Bad .aus 0,025 bis 5 g/1 Palladiumchlorid und 0,25 bis 25 g/1 konzentrierter Salzsäure (35 %), besonders günstig, wobei der Zweck durch eine Behandlung während 3 Sekunden bis 3 Minuten bei einer Temperatur zwischen Raumtemperatur und 60 °C völlig erreicht Wird.The activation stage consists in that on the surface of the pad or a noble metal such as palladium, platinum, gold or rhodium is deposited on the substrate which acts as a catalyst in performing chemical metal plating is active. While all of the known activators are effective, they are special inexpensive activators of the palladium chloride-hydrochloric acid type, for example a bath 0.025 to 5 g / l palladium chloride and 0.25 to 25 g / l concentrated hydrochloric acid (35 %), particularly favorable, the purpose being a treatment for 3 seconds up to 3 minutes at a temperature between room temperature and 60 ° C fully achieved Will.
Dann wird die chemische Metallplattierung auf der Oberfläche der Faser ausgeführt. wie vorstehend erwähnt, werden besonders bevorzugt entweder eine chemische Nickelplattierung oder eine chemische Kupferplattierung. Hinsichtlich der Zusammensetzung des chemischen Nickelplattierbades können einige Arten aufgeführt werden, beispielsweise aus löslichem Nickelsalz und Hypophosphit, löslichem Nickelsalz und Borstickstoffverbindung sowie aus löslichem Nickelsalz und Harnstoff. Obwohl grundsätzlich sämtliche derartigen Massen völlig zufriedenstellend verwendet werden können, sind besonders günstig solche Bäder, deren Zusammensetzung vom-Typ lösliches Nickelsalz und Phosphit ist und besonders bevorzugt werden diejenigen dieser Art, die sauer sind. Ausgezeichnete elektrisch leitende Fasern können innerhalb eines sehr kurzen Behandlungszeitraumes bei Anwendung einer relativ hohen Temperatur des Plattierbades erhalten werden. Wenn beispielsweise ein saures Plattierbaä aus praktisch 20 g/1 Nickelsulfat, 24 g/1 Natriumhypophosphit und 27 g/1 Milchsäure, dessen pH-Wert auf 5,6 eingestellt wurde, verwendet wird, wird eine zufriedenstellende Behandlung bei einer Temperatur des Plattierbades von 60 bis 98 °Ü und einer Behandlungszeit von 10 Sekunden bis 9 Minuten erhalten. Insbesondere, wenn die Behandlung bei einer Temperatur des Plattierbades von 80 bis 90 °C durchgeführt wird, kann eine Faser mit hervorragender elektrischer Zeitfähigkeit in zufriedenstellender Weise sogar bei einer Behandlungszeit von weniger als einer Minute erhalten werden. Da, wie vorstehend beschrieben, die chemische Nickelplattierung unter solchen Behandlungsbedingungen, bei denen nur ein sehr kurzer Zeitraum erforderlich ist, durchgeführt werden kann, ist diese Anwendung besonders beim kontinuierlichen chemischen Plattieren von Fäden günstig.Then the chemical metal plating is carried out on the surface of the fiber. As mentioned above, either chemical nickel plating or chemical copper plating is particularly preferred. Regarding the composition of the chemical nickel plating bath, some types can be listed, for example, soluble nickel salt and hypophosphite, soluble nickel salt and boron nitrogen compound, and soluble nickel salt and urea. Although in principle all such compositions can be used completely satisfactorily, baths whose composition is of the soluble nickel salt and phosphite type are particularly favorable, and those of this type which are acidic are particularly preferred. Excellent electroconductive fibers can be obtained within a very short period of treatment using a relatively high plating bath temperature. For example, if an acidic plating bath composed of practically 20 g / l nickel sulfate, 24 g / l sodium hypophosphite and 27 g / l lactic acid, the pH of which is adjusted to 5.6, is used, a satisfactory treatment at a plating bath temperature of 60 is used to 98 ° Ü and a treatment time of 10 seconds to 9 minutes. In particular, when the treatment is carried out at a plating bath temperature of 80 to 90 ° C, a fiber excellent in electrical endurance can be obtained satisfactorily even with a treatment time of less than one minute. As described above, since electroless nickel plating can be carried out under such treatment conditions in which only a very short period of time is required, this application is particularly favorable in the continuous electroless plating of filaments.
Als Radzusammensetzungen für die chemische Kupferplattierung seien Kombinationen aus löslichen Kupfersalzen und ververschiedenen Reduziermitteln erwähnt, wobei besonders ge. eignet solche vom Typ lösliches Kupfersalz und Formalin sind, Die chemische Kupferplattierung hat im allgemeinen den Mach teil, daß die Badlebensdauer kurz ist und daß die Abschei@ dungsgesohwindigkeit langsam ist, hat jedoch den Vorteil, daB, selbst wenn die Plattierungsstärke sehr dünn ist' ein sehr einheitlichen dauerhaftes elektrisch leitendes Fasermaterial erhalten werden kann, dessen Leitfähigkeit überlegen ist, dessen Haftung gut ist und das zusätzlich eine ausgezeichnete Schmiegsamkeit und Flexibilität hat. Wenn als chemisches Plattierbad vom Typ lösliches Kupfersalz und Formalin, bei. spielsweise eines aus 30 g/1 Kupfersulfat, 100 g/1 Rochelle-Salz und 50 m1/1 Formalin (37%) als hauptsächliche Bestandteile, das auf einen pH-Wert von 11 bis 12 mit Natriumhydro# xyd eingestellt ist, verwendet wird, ist eine Behandlung während 3 bis 10 Minuten bei Raumtemperatur ausreichend, um ausgezeichnete elektrisch leitende Fasern zu erhalten.As wheel compositions for chemical copper plating are Combinations of soluble copper salts and various Reducing agents mentioned, especially ge. suitable those of the soluble copper salt and formalin type The chemical copper plating generally has the part that the Bath life is short and that the deposition rate is slow however, it has the advantage that even if the plating thickness is very thin, it is very uniform permanent electrically conductive fiber material can be obtained, whose conductivity is superior, whose adhesion is good and that in addition one has excellent pliability and flexibility. When used as a chemical plating bath of the soluble copper salt and formalin type. for example one made of 30 g / 1 copper sulphate, 100 g / 1 Rochelle salt and 50 ml / 1 formalin (37%) as the main ingredients, which is adjusted to a pH of 11 to 12 with sodium hydroxide is used treatment for 3 to 10 minutes at room temperature is sufficient, to obtain excellent electrically conductive fibers.
Es wurde überraschend noch festgestellt, daß gute metalli-
Die Stärke des chemisch auf der Substratfaser abgeschiedenen Metallüberzuges kann gewünschtenfalls durch weitere Abscheidung von Metall durch Elektroplattieren erhöht werden, Das elektrisch aufzuplattierende Metall kann gleich mit dem chemisch aufplattierten sein oder sich davon unterscheiden, Die Stärke des auf der Unterlagefaser gebildeten Metall-. überzuges muß so geregelt werden, daß das Produkt die funktionellen Eigenschaften von Textilfasern beibehält, Ein Metallüberzug von übermäßiger Stärke ergibt ein Produkt mit schlechter Schmiegsamkeit und Biegsamkeit und ist auch von Gesichtspunkt der Zeitfähigkeit her unnötig, Die obere Grenze der durchschnittlichen Dicke des Metallüberzuges hängt von der Klasse und dem Denierwert der Unterlagenfaser, der Klasse des Metalls und der Verwendung, wofür das Endprodukt bestimmt ist, ab, sollte jedoch in den meisten Fällen einen Wert von 1,5 Mikron nicht übersteigen, Andererseits stellt die.us untere Grenze der durchschnittlichen Dicke des Metallüberzuges einen Wert dar, bei dem die Faser leitend wird, d.h. diejenige Stärke, bei der sich ein Volumeneigenwiderstand von 10-1 bis 10""S.2..cm ergibt, Es wurde festgestellt, daß häufig Diskontinuitäten in Metallüberzügen auftraten, deren durchschnittliche Stärke weniger als 0,01 Mikron betrug,und infolgedessen hatte das überzogene Produkt häufig keine zufriedenstellende Leitfähigkeit. Deshalb wird bevorzugt, die durchschnittliche Stärke des Metallüberzuges innerhalb eines Bereiches von 0,01 bis 1,5 Mikron, und insbesondere 0,1 bis 0,5 Mikron eingeregelt, Ein Decküberzug eines organischen polymeren Materials kann auf die elektrisch leitenden Fasern zum chutz des Metallüberzuges vor Oxydation und Korrosion und Abschälen von der Unterlage aufgetragen werden. Jedoch muß dieser Decküberzug so sein, daB er den elektrischen Widerstand der Fasern nicht größer als etwa 2000 M S2/cm macht. Als organische aufzutragende polymere Materialien bevorzugt werden Polymere vom synthetischen Kautschuktyp, die eine hervorragende Haftung an Metallen haben, und wasserabweisende Polymere vom Silikon harztyp, jedoch können auch andere verwendet werden.The thickness of the metal coating chemically deposited on the substrate fiber can, if desired, be increased by further deposition of metal by electroplating. coating must be controlled so that the product retains the functional properties of textile fibers, a metal coating of excessive thickness results in a product with poor pliability and flexibility and is also unnecessary from the point of view of durability, the upper limit of the average thickness of the metal coating depends on the class and the denier of the base fiber, the class of the metal and the use for which the final product is determined from, but should not exceed a value of 1.5 microns in most cases the other hand, die.us lower limit of the average thickness of the Metal coating represents a value at which the fiber becomes conductive, ie the thickness at which an intrinsic volume resistance of 10-1 to 10 "" S.2..cm results. It was found that discontinuities in metal coatings often occurred, their average Thickness was less than 0.01 microns and, as a result, the coated product often had kei ne satisfactory conductivity. Therefore, it is preferred to control the average thickness of the metal coating within a range of 0.01 to 1.5 microns, and especially 0.1 to 0.5 microns. A top coat of an organic polymeric material can be applied to the electrically conductive fibers to protect the metal coat be applied from oxidation and corrosion and peeling from the substrate. However, this topcoat must be such that it does not make the electrical resistance of the fibers greater than about 2000 M S2 / cm. As the organic polymeric materials to be applied, synthetic rubber type polymers which have excellent adhesion to metals and silicone resin type water-repellent polymers are preferred, but others can also be used.
Die Textilmaterialien mit dauerhaften antistatischen Eigenschaften entsprechend der Erfindung bestehen aus üblichen organischen Textilfasern und einer geringeren Menge der vorstehend beschriebenen elektrisch leitenden Fasern. Diese vorstehend aufgeführten elektrisch leitenden Fasern können in den Textilmaterialien und Produkten gemäß der Erfindung in einem Anteil von 0,01 bis 10 Gew.-% und bevorzugt von 0,05 bis 2 Gew.-%, bezogen auf organische Textilfasern, vorhanden sein. Hei einem Anteil der elektrisch leitenden Fasern von weniger als 0,01 Gew.R% ergibt es sich häufig, daß ein ausgeprägter antistatischer Effekt nicht erzielt werden kann, während mit einem Anteil an elektrisch leitenden Fasern von 2 bis 10 Gew,-% das Ausmaß der Verbesserung der antistatischen Wirkung proportional zu der Zunahme der elektrisch leitenden Fasern allmählich abnimmt, wenn der letztere Wert errei6ht ist, Die Ver. wendung von elektrisch leitenden Fasern im überachuß über etwa 10 Gew,-% ist überflüssig.The textile materials with permanent antistatic properties according to the invention consist of conventional organic textile fibers and a smaller amount of the electrically conductive fibers described above. These electrically conductive fibers listed above can be present in the textile materials and products according to the invention in a proportion of from 0.01 to 10% by weight and preferably from 0.05 to 2% by weight, based on organic textile fibers. With a proportion of the electrically conductive fibers of less than 0.01% by weight, it often results that a pronounced antistatic effect cannot be achieved, while with a proportion of electrically conductive fibers of 2 to 10% by weight, the extent the improvement in the antistatic effect in proportion to the increase in the electrically conductive fibers gradually decreases when the latter value is reached. Use of electrically conductive fibers in excess of about 10% by weight is superfluous.
Die elektrisch leitenden Fasern können mit den ge- wöhnlichen organischen Textilfasern durch geeignete Maßnahmen, z,B, Mischspinnen, Mischzwirnen, Mischweben und Mischwirken vereinigt werden. Hierbei ist es nicht notwendigerweise er- forderlich, das die leitenden Fasern gleichmäßig in den gewöhnlichen Fasern verteilt sind. Beispielsweise können Textilgewebe gemäß der Erfindung gewebt werden, indem ein Ende eines die elektrisch leitende Faser enthaltenden Bettgarnes in Ab. ständen von 10 bis 100 Baden der Bettgarne verteilt wird, während die gewöhnlichen Garne als Sehuß verwendet werden.The electrically conductive fibers can with the overall ordinary organic textile fibers by suitable measures, e.g., B, mix spinning, mix twisting, weaving mixing and blending action are combined. Here, it is not necessarily conducive ER- which the conductive fibers are evenly distributed in the ordinary fibers. For example, textile fabrics according to the invention can be woven by distributing one end of a bed yarn containing the electrically conductive fiber at intervals of 10 to 100 baths of the bed yarns while using the ordinary yarns as a sheath.
Die im Rahmen der Erfindung verwendeten elektrisch leitenden Fasern sind nicht nur solche, bei denen der elektrische Widerstand in der Gegend gewöhnlicher Leiter liegt, sondern auch solche, bei denen der elektrische Widerstand sehr hoch bis hinauf zu 2000 M St /cm beträgt, wie im Fall der Ausbildung einer Deeküberzugsschicht, die ein organisches Polymeres ent. hält. Es ist überraschend, das ein markanter antistatischer Effekt erhalten wird, selbst wenn nur eine geringe Menge von Fasern mit solch hohen elektrischen Widerstand einverleibt ist, Es ist nicht ohne weiteres möglich, den Vorgang der Verhinderung der elektrischen Aufladung auf einfache Weise zu erklären, Im allgemeinen stellt eine hohe Spannung oberhalb 1000 Volt ein Problem hinsichtlich der ungünstigen elektrischen Rufladung von gewöhnlichen organischen Textilfasern dar, und die Höhe der zu diesem Zeitpunkt gebildeten Elektrostatizität ist sehr gering. Deshalb wird angenommen, daß selbst im Fall eines derartig hohen elektrischen Widerstandes ein lokaler elektrischer Eigenzusammenbruch (loeal intrinsie electrie breakdown) des Überzuges unter derartig hoher Spannung erfolgt und die elektrostatische Rufladung leicht durch solche Effekte, wie gasförmige Koronaentladung, Oberflächenabzug, Absiekern und Ablaufen dispergiert wird, so daß die Ansammlung der elektrostatischen Ladung verhindert wird. Dies scheint erheblich zur Verhinderung der elektrostatischen Ladung bei. zutragen.The electrically conductive fibers used in the context of the invention are not just those where the electrical resistance in the area is more common Conductor lies, but also those in which the electrical resistance is very high is up to 2000 M St / cm, as in the case of the formation of a deek coating layer, which contains an organic polymer. It's surprising that this is a striking one antistatic effect is obtained even if only a small amount of fibers Incorporated with such high electrical resistance, it is not readily possible to carry out the electric charge prevention process in a simple manner to explain, Im general represents a high voltage above 1000 volts a problem in terms of the unfavorable electrical charge of ordinary people organic textile fibers, and the level of electrostaticity generated at this point in time is very low. Therefore, it is believed that even in the case of such a high electrical resistance is a local electrical breakdown (loeal intrinsie Electrie breakdown) of the coating takes place under such high tension and the electrostatic charge easily caused by such effects as gaseous corona discharge, Surface peeling, sieving and draining is dispersed so that the accumulation the electrostatic charge is prevented. This seems to be significant in preventing it the electrostatic charge. to wear.
Die Textilmaterialien mit dauerhaften antistatischen Eigenschaften können in irgendeiner Form vorliegen, einschließlich Stapelgemischen, gesponnenem Garn, gezwirntem Garn, Strängen, Fäden, Bändern, gewebten, gewirkten oder nicht gewebten.Tüchern und Teppichen. Die folgenden Beispiele dienen zur*weiteren Erläuterung der Erfindung. Die Eigenvolumenwiderstandswerte der elektrisch leitenden Textilmaterialien, die in den Beispielen angegeben sind, wurden durch Multiplikation der Widerstandswerte je Binheitslänge der gemessenen Fasern mit einer Universalbrücke (Modell BY-Z#13.L)der.Yokogawa Eleetrie Works, Japan2 mit der gesamten Querschnittefläche der elektrisch leitenden Faser (einschliessend Unterlage und Metallüberzug) erhalten, während die Spannungswerte der elektrischen Aufladung durch einen Potentiometer vom Sammeltyp (Modell KS-325) der Kasuga Electrie Company, Japan gemessen wurden. Der Gghalt an elektrisch leitenden Textilmaterialien ist in Gew,-% des enthaltenen Materials, bezogen auf organisches Textilmaterial angegeben, während die Zusammensetzung der als Unterlage dienenden organischen synthetischen Fasern oder Fäden in Mol-% angegeben ist.The textile materials with permanent antistatic properties can be in any form, including staple blends, spun Yarn, twisted yarn, strands, threads, ribbons, woven, knitted or not woven. cloths and carpets. The following examples serve * for further explanation the invention. The intrinsic volume resistance values of the electrically conductive textile materials, given in the examples were obtained by multiplying the resistance values for each binary length of the measured fibers with a universal bridge (model BY-Z # 13.L) from Yokogawa Eleetrie Works, Japan2 with the entire cross-sectional area of the electrically conductive Fiber (including backing and metal coating) obtained while the Voltage values of the electrical charge by a potentiometer of the collective type (Model KS-325) from Kasuga Electrie Company, Japan. The Gghalt on electrically conductive textile materials is in% by weight of the material contained, based on organic textile material, while the composition of the organic synthetic fibers or threads used as a base in mol% is.
Beispiel 1
Ein entfetterter Acryleinfaden von 10 Denier (Copolymerfaser
aus 9495 X Acrylnitril, 4,5 % Methylacrylat und 1 eines weiteren dritten Bestandteils,
naBgesponnen mittels Dimethylformamid) wurde kontinuierlich und fortlaufend in folgende
Bäder eingetaucht und durchgeführt, um die chemische Nickelplattierung abzuscheiden:
Mit diesem elektrisch leitenden Einfaden versetzte Teppiche wurden
hergestellt, indem zuerst dieser Faden während der Zwirnungestufe des mit Taslon
behandelten Nylongarnes (2600 Geaamtdenier/136 Fäden) eingemischt wurde und das
mit dem elektrisch leitenden Einfaden versetzte Nylongarn in Abständen
von zwei und fünf Strängen (Mischverhältnis 0,17 bzw. 0,08 %) Während
des Tuftarbeitsganges eingebaut wurde. Die auf diene Weise hergestellten Teppiche
wurden dann gelaugt, gefärbt und. ein Rückseitenüberzug aufgetragen. Wenn die auf
diese Weine erhaltenen Tuftteppiche verwendet wurden und Messungen
der
elektrischen Aufladungsspannungen durchgeführt wurden, indem eine Person, die Schuhe
mit Ledersohlen trug, darüber bei 25 °C und 10 % relativer Feuchtigkeit ging, wurden
die in der folgenden Tabelle aufgeführten elektrischen Spannungen des menschlichen
Körpers und der Teppiche erhalten. Es ergibt sich daraus, daB die elektrischen Aufladungsspannungen
des menschlichen Körpers und des Teppiches erheblich durch .Einverleibung einer
sehr geringen Menge des elektrisch leitenden Fadens gesenkt werden konnten.
Der dabei erhaltene elektrisch leitend-e Faden wurde in die Einzelfäden
aufgetrennt. Polyäthylenterephthalatfaser-@ Trikothemden wurden mit einem einzigen
Ende des vorstehenden
elektrisch leitenden Einfadens in Parallelmischung
in Abständen von 5 und 10 cm (Mischungsverhältnis 0,03 bzw. 0,06 hergestellt. Diese
mit den elektrisch leitenden Fäden versetzten Hemden wurden unter Bedingungen von
24 'C und 10 % relativer Feuchtigkeit nach der Isolierung des menschlichen Körpers
getragen. Nach der Abnahme der Hemden wurde dann die elektrische Aufladungsspannung
der Hemden und des menschlichen Körpers gemessen, wobei die Ergebnisse in der folgenden
Tabelle zusammengefaßt sind. Eine erhebliche Abnahme der elektrischen Aufladungsspannung
von Hemden und menschlichem Körper wurde, wie sich ergibt, durch die Einverleibung
der elektrisch leitenden Fäden möglich.
Beispiel 3 Ein entfetteter Acrylmehrfaden von 200 Gesamtdenier / 100 Fäden aus einer copolymeren Faser mit 94,5 % Acrylnitril, 4,5 %Methylacrylat und 1 % eines dritten Bestandteils, naß gesponnen mittels Salpetersäure, wurde als Unterlage verwendet, worauf eine chemische Kupferplattierung aufgetragen wur-@ de, indem aufeinanderfolgend in folgenden Bädern behandelt wurde: a) einem Ätzbad (75 g/1 Chromsäureanhydrid, 250 g/1 konzentrierte Schwefelsäure), Behandlung während 15 Sekunden bei Raumtemperatur; b) Wasserwaschbad; c) Sensibilisierbad (Badzusammensetzung wie in Beispiel 1), Behandlung während15 Sekunden bei Raumtemperatur; d) wasserwaschbad; e) Aktivierungsbad.(Badzusammensetzung wie in Beispiel 1), Behandlung während 15 Sekunden bei 50 °c; f) Wasserwaschbad; g) chemisches Kupferplattierbad (chemisches Plattierbad vom Typ Kupfersalz-Formalin aus 30 g/1 Kupfersulfat, 100 g/1 Rochelle-Salz und 50 m1/1 Formalin als Hauptbestandteile, pH-Wert auf 11 bis 12 mit Natriumhydroxyd eingestellt), Behandlung während 6 Minuten bei Raumtemperatur und h) Waeoerwaschbad, Dabei wurde ein elektrisch leitender Faden von ausgezeichneter Flexibilität und Schmiegsamkeit mit einem Kupferüberzug einer Durchschnittsstärke von 0,62 /u und einem durchschnittlichen Eigenvolumenwiderstand von 2,9 x 10-3 cm erhalten. Die Zeitfähigkeit dieses Fadens änderte sich praktisch nicht, selbst wenn er dem Reibungsbeständjgkeitsversuch. mittels eines Nylonzahnrades wie in Beispiel 1 unterworfen wurde. Es ist darauf hinzuweisen, daß im Fall eines durch Anwendung einer chemischen Kupferplattierung erhaltenen Fadens die Zeitfähigkeit und die Haftung ganz ausgezeichnet sind, selbst bei einer sehr dünnen Plattierungsstärke. Example 3 A defatted acrylic multifilament of 200 total deniers / 100 filaments of a copolymeric fiber containing 94.5% acrylonitrile, 4.5% methyl acrylate and 1% of a third component, wet spun using nitric acid, was used as a backing and chemical copper plating was applied thereon - @ de, by treating in succession in the following baths: a) an etching bath (75 g / 1 chromic anhydride, 250 g / 1 concentrated sulfuric acid), treatment for 15 seconds at room temperature; b) water wash bath; c) sensitizing bath (bath composition as in example 1), treatment for 15 seconds at room temperature; d) water washing bath; e) Activation bath (bath composition as in Example 1), treatment for 15 seconds at 50 ° C; f) water wash bath; g) chemical copper plating bath (chemical plating bath of the type copper salt-formalin consisting of 30 g / 1 copper sulfate, 100 g / 1 Rochelle salt and 50 ml / 1 formalin as main components, pH value adjusted to 11 to 12 with sodium hydroxide), treatment during 6 Minutes at room temperature and h) Waeoerwaschbad, an electrically conductive thread of excellent flexibility and pliability with a copper coating an average thickness of 0.62 / u and an average intrinsic volume resistance of 2.9 x 10-3 cm was obtained. The time capacity of this thread practically did not change, even if it was subjected to the friction resistance test. by means of a nylon gear as in Example 1 was subjected. It should be noted that in the case of a filament obtained by the application of chemical copper plating, the durability and the adhesion are quite excellent even if the plating thickness is very thin.
Dieser elektrisch leitende Faden wurde mit einem entfetteten Nylonfaden
von 24200 Gesamtdenier/ 8300 Fäden in der angegebenen Menge vermischt und der Faden
dann bis zur Sättigung durch Reiben auf einem Glasrohr unter den Bedingungen von
20 °C und 40 % relativer Feuchtigkeit elektrisch aufgeladen. Der Faden wurde dann
oberhalb des Mittelpunktes einer Metallscheibe eines Folienelektroskops an einer
Stelle 1 cm darüber in gerader Linie gehalten und der Breitungswinkel der Linien
bestimmt, wobei die in der folgenden Tabelle aufgeführten Ergebnisse erhalten wurden.
Es ist ersichtlichy daß eine ganz ausgezeichnete anstistatische Wirkung durch die
Einverleibung nur einer geringen Menge des elektrisch leitenden Fadens erhalten
wurde.
Wenn ein elektrischer Aufladungsversuch wie in Beispiel 3 durchgeführt
wurde, wobei ein Strang jedes der elektrisch leitenüen Mehrfäden der Proben 2, 3
Lind 4 in entfettete Acrylfäden von 13 000 Gesamtdenier/6220 Fäden eingemischt wurde
und die Messungen unter Verwendung eines Folienelektroskops durchgeführt
wurden,
wurden folgende Ergebnisse erhalten. In sämtlichen fällen wurde ein ausgeprägter
antistatischer Effekt festgestellt.
Die Messung der elektrischen Aufladungsspannung dieses Teppiehes ergab eine elektrische Aufladungsspannung von nur 750 Volt im Vergleich zu 2000 Volt in dem Fall, wo keine Einverleibung des vorstehenden Fadens erfolgte. Dies bedeutet eine ausgezeichnete antistatische Wirkung des erfindungsgemäßen Fadens. Beispiel 9 Als 'Unterlage wurde ein entfetteter Mehrfaden als Polyvinylacetal mit einem Gesamtdenier von 75/ 25 Fäden verwendet und die Sensibilisier- und Aktiviervorbehandlungen und die chemische Nickelplattierung, wie in Beispiel 4 ausgeführt, wo-bei ein elektrisch leitender Faden mit einer durchschnittlichen Niekelüber$ugsstärke von 0,27 p und einem durchschnittlichen äigenvolumenwideretand von 5,1 x 10-3 q-cm erhalten wurde. Wenn der elektrieehe Aufladungsyersuch hiermit mittels eines Blattelektroekope wie in Beispiel 3 durchgeführt wurde, der Blattbrdkungewinkel aufgrund der elektrischen Auflatung eines entfetteten Nylonfadens von 12 100 Gesamtdenier /4150 Fäden den Wert von 135o , während, wenn dieser Nylonfaden mit 1,7 % des vorstehenden elektrisch leitenden Fadens versetzt wurde, der Blattbreitungswinkel aufgrund der elektrischen Aufladung auf 160 entsprechend einem Blattbreitungswinkelausmaß von 11,9 % abfiel, wodurch sich die ausgezeichnete antistatische Wirksamkeit des elektrisch leitenden Fadens zeigt. Beispiel 10 Als Unterlage wurde ein entfetteter Polyvinylchloridfaden von 75 Gesamtdenier/25 Fäden verwendet und durch"die gleichen Behandlungen wie in Beispiel 4 ein elektrisch leitender Faden mit einer durchschnittlichen Nickelüberzugsstärke von 0,131u und einem durchschnittlichen Eigenvolumenwiderstand von 2,2 x 10-2 9-cm hergestellt. Bei der Durchführung des elektrischen Aufladungsversuches mittels eines Blattelektroskops wie in Beispiel 3 betrug der Blattbreitungswinkel aufgrund der elektrischen Aufladung eines entfetteten Nylonfadens von 12 100 Gesamtdenier/4150 Fäden 135o, während, falls dieser Faden mit 3,4 % der vorstehenden elektrisch leitenden Fäden versetzt wurde, der Blattbreitungswinkel aufgrund der elektrischen Aufladung auf 90 entsprechend einer Blattbreitungswinkelgeschwindigkeit von 6,7 96 abfiel, wodurch sich die ausgezeichnete antistatische Wirksamkeit der elektrisch leitenden Fäden zeigt.The measurement of the electrical charging voltage of this carpet revealed an electrical charging voltage of only 750 volts compared to 2000 volts in the case where the above thread was not incorporated. This means that the thread according to the invention has an excellent antistatic effect. EXAMPLE 9 A degreased polyvinyl acetal with a total denier of 75/25 threads and the sensitizing and activating pretreatments and the chemical nickel plating, as carried out in Example 4, were used as the base, with an electrically conductive thread with an average thickness of the eye of 0.27 p and an average volume resistivity of 5.1 x 10-3 q-cm was obtained. If the electrical charging process has been carried out using a blade electroscope as in Example 3, the blade spread angle due to the electrical charging of a defatted nylon thread of 12,100 total denier / 4150 threads the value of 135o , while when this nylon thread was added 1.7% of the above electrically conductive thread, the blade spread angle due to the electric charge to 160 corresponding to a blade spread angle extent of 11.9%, which shows the excellent antistatic effectiveness of the electroconductive thread. EXAMPLE 10 A degreased polyvinyl chloride thread of 75 total denier / 25 threads was used as a base and an electrically conductive thread with an average nickel coating thickness of 0.131u and an average intrinsic volume resistance of 2.2 x 10-2 9- When the electric charging test was carried out by means of a sheet electroscope as in Example 3, the sheet spread angle due to the electric charge of a degreased nylon thread of 12,100 total denier / 4,150 threads was 135o, while if this thread was 3.4% of the above electrically conductive threads was added, the sheet spread angle fell to 90 due to the electric charge corresponding to a sheet spread angular velocity of 6.796, which shows the excellent antistatic effectiveness of the electrically conductive filaments.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19681769807 DE1769807A1 (en) | 1968-07-17 | 1968-07-17 | Textile materials with permanent antistatic properties |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19681769807 DE1769807A1 (en) | 1968-07-17 | 1968-07-17 | Textile materials with permanent antistatic properties |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1769807A1 true DE1769807A1 (en) | 1971-07-15 |
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ID=5700283
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DE19681769807 Pending DE1769807A1 (en) | 1968-07-17 | 1968-07-17 | Textile materials with permanent antistatic properties |
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---|---|
DE (1) | DE1769807A1 (en) |
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1968
- 1968-07-17 DE DE19681769807 patent/DE1769807A1/en active Pending
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