DE2746765A1 - Verfahren zur antistatischen ausruestung von materialien auf der grundlage von textilfasern und die dabei erhaltenen produkte - Google Patents
Verfahren zur antistatischen ausruestung von materialien auf der grundlage von textilfasern und die dabei erhaltenen produkteInfo
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Description
Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Wexckmann, Dipl.-Phys. Dr.K.Fincke
Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber
Dr.-Ing.H.Liska
8 MÜNCHEN 86, DEN
POSTFACH 860 820
HtM/cb
MANUFACTURE DE PRODUITS CHIMIQUES PROTEX
2, place Joffre, Paris 7eme# Frankreich
2, place Joffre, Paris 7eme# Frankreich
Verfahren zur antistatischen Ausrüstung von Materialien auf der Grundlage von Textilfasern und die dabei erhaltenen
Produkte.
09S16/0995
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur antistatischen Ausrüstung
oder Behandlung von Materialien auf der Grundlage von Textilfasern, die mit einem Bindemittel zusammengehalten
werden, das darin besteht, daß man in die verwendete Bindemittelzubereitung wärmeempfindliche oder temperaturempfindliche Produkte
einarbeitet.
Die Probleme der Ansammlung von statischer Elektrizität auf Unterlagen auf der Grundlage von isolierenden Materialien und
insbesondere auf Textilbodenbelägen, die hydrophobe und wenig leitende synthetische Fasern enthalten, sind seit langem bekannt.
So werden durch die schnelle Entladung der angesammelten Elektrizität unangenehme elektrische Schläge ausgeteilt,
werden empfindliche elektronische Vorrichtungen in ihrer Funktion gestört und wird Staub aus der Atmosphäre angezogen, was
eine schnelle Verschmutzung dieser Textilmaterialien zur Folge hat.
Die durch das Auftreten von statischer Elektrizität verursachten Probleme haben in den letzten Jahren durch erhebliche Änderungen
der Lebensgewohnheiten beträchtlich zugenommen. Der Fußboden von großen Wohnungen wird mehr und mehr mit Bodenbelägen
auf Textilgrundlage bedeckt und es werden Zentralheizungsbedingungen angewandt, die zur Bildung und Aufrechterhaltung
einer trockenen Atmosphäre führen, die die Ausbildung von statischer Elektrizität begünstigt.
Aus wirtschaftlichen Gründen wird ein ständig wachsender Anteil der Fußbodenbeläge mit nichtgewobenen Faserprodukten belegt,
die mit Hilfe des mechanischen Nadelverfahrens hergestellt werden. Zur Verstärkung der Festigkeit des Faserprodukts
bewirkt man eine chemische Bindung mit Hilfe von Zubereitungen auf Latexgrundlage.
Aufgrund des stark isolierenden Verhaltens der bislang verwende-
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ten synthetischen Latices wird die bereits erhebliche Neigung der Textilfußbodenbeläge zur Ansammlung von elektrostatischen
Ladungen noch weiter verstärkt. Es wurden bereits mehrere Lösungen zur Behebung dieser Nachteile vorgeschlagen,
die sämtlich zum Ziel haben, Fußbodenbeläge zu bilden, deren Leitfähigkeit dazu ausreicht, eine schnelle Ableitung der
elektrischen Ladungen zu ermöglichen. Unter anderem werden Fäden oder Fasern mit erhöhter Leitfähigkeit verwendet, werden
in den Fußbodenbelag sehr feine Stahlfasern eingearbeitet ■oder es werden auf die Bodenbeläge auf Fasergrundlage leitende,
antistatische chemische Produkte aufgebracht.
Die letztere Methode ist die am häufigsten angewandte, wobei als leitende Produkte stickstoffhaltige Polymere, äthoxylierte
oberflächenaktive Produkte, Phosphorester etc. verwendet
werden, die entweder in die Bindemittelzubereitung eingebracht oder durch Aufsprühen auf die Oberfläche der Fußbodenbeläge
aufgetragen werden.
In der französischen Patentanmeldung Nr. 74 27 662 der gleichen Anmelderin sind wärmeempfindliche Latexzubereitungen angegeben,
die einen Wärme sensibilisierenden Wirkstoff enthalten, der aus einem Urethan-alkylen-Copolymeren der allgemeinen
Formel
-NH - CO - O—I- C H„ - O
η 2n
(N = C = 0)
besteht.
Es wurde nun überraschenderweise festgestellt, daß das Einarbeiten
eines Copolymeren dieser Art und insbesondere eines Copolymeren, das man nach dem Beispiel 1 der französischen
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Patentanmeldung Nr. 74 27 662 herstellen kann, in die Bindemittelzubereitung
für Fußbodenbeläge eine Bindemittelzubereitung erqibt, die neben der bereits erwähnten Eigenschaft in
der Wärme zu koagulieren, gute antistatische Eigenschaften entfaltet, die eine Folge der Bindung des Bindemittels an das Fasersubstrat
ist. So erzielt man, wenn man die Bindemittelzubereitung, die das wärmeempfindliche Produkt enthält, bei pH-Bedingungen,
die eine Ausfällung des Bades bei einer Temperatur von etwa 40°C ermöglichen, aufträgt, antistatische Eigenschaften,
die erheblich überlegen den Eigenschaften sind, die man erreicht, wenn man das gleiche Bad bei pH-Bedingungen aufträgt,
die die Koagulation in der Wärme nicht ermöglichen.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur antistatischen
Ausrüstung oder antistatischen Behandlung von Materialien auf der Grundlage von Textilfasern, die mit einem Bindemittel
zusammengehalten werden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die verwendete Bindemittelzubereitung mit einem wärmeempfindlichen
'Urethan-alkylen-Copolymeren der allgemeinen Formel
JH-CO- 0-
•C H_ - 0 η 2η
-R'
(N = C = 0)
versetzt, in der
R eine aliphatische und/oder aromatische Gruppe, die Biuretgruppen,
Urethangruppen oder Isocyanuratgruppen aufweisen kann, R1 ein Wasserstoffatom, eine geradkettige oder verzweigte niedrigmolekulare
Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, eine
Arylgruppe oder eine Alkylarylgruppe,
χ eine Zahl mit einem Wert zwischen 0 und 1, y eine Zahl mit einem Wert von mehr als 2, wobei
χ eine Zahl mit einem Wert zwischen 0 und 1, y eine Zahl mit einem Wert von mehr als 2, wobei
die Summe ζ = χ + y stets größer ist als 2,
η eine Zahl mit einem Wert von 1 bis 4 einschließlich und ρ eine Zahl mit einem Viert von mehr als 5 bedeuten.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet man ein Copolymeres der oben angegebenen allgemeinen
Formel, in der R für eine Gruppe der allgemeinen Formel
J d
in der d einen Wert zwischen 2,4 und 2,8 besitzt, und
R1 für die Butylgruppe (C4H9) stehen.
Das Aufbringen der Bindemittelzubereitung erfolgt vorzugsweise bei einem pH-Wert von gleich oder weniger als 6.
Der Anteil des wärmeempfindlichen Produkts, bezogen auf die
Menge des verwendeten Bindemittels, kann zwischen 0,1 und 5 %
variieren und liegt vorzugsweise zwischen 0,2 und 2 % (jeweils auf die Trockensubstanz bezogen).
Die Bindemittelzubereitung enthält ferner einen Latex von Naturkautschuk
oder einen Latex von thermoplastischen synthetischen Polymeren. Diese Latices enthalten beispielsweise Homopolymer
e von konjugierten Diolefinen, wie Butadien, Methylbutadien,
Isopren und deren Homologen; Copolymere dieser Diolefine mit copolymerisierbaren Vinylmonomeren und Acrylmonomeren,
wie Styrol, Methylmethacrylat, Vinylacetat, Acrylnitril, Acrylsäureester,
Acrylsäure, Methacrylsäure, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid etc.;Copolymere aus konjugierten Diolefinen und Isoolefinen,
wie Isobutylen; Homopolymere und Copolymere von Äthylen und Vinylmonomeren oder Acrylmonomeren, wie den oben erwähnten,
oder mit copolymerisierbaren Olefinen, wie Propylen etc.; Vinylhomopolymere
und -copolymere, wie die von Vinylacetat und Vinylchlorid; Homopolymere und Copolymere von Acrylsäureestern, wie
Methylacrylat, Äthylacrylat, Butylacrylat, Methylmethacrylat,
Butylmethacrylat, Acrylsäure, Methacrylsäure, Acrylamid, N-Me-
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thylol-acrylamid, Glycidylmethacrylat etc.; Vinyl-Acryl-Copolymere,
wie Vinylacetat/Acrylsäureester-Copolymere; oder Copolymere
aus Vinylchlorid oder Vinylidenchlorid mit Acrylsäureestern, Styrol/Acrylsäureester-Copolymere etc..
Die besten Ergebnisse erzielt man, wenn man das wärmeempfindliche
Produkt in Gegenwart eines Latex eines Materials einsetzt, das in seinem Molekül reaktive hydrophile Gruppen und
insbesondere Carboxylgruppen aufweist, die man durch Copolymerisation unter Verwendung von Acrylsäure, Methacrylsäure
oder Itakonsäure erhält.
Die Menge des verwendete Latex kann zwischen 5 und 30 % variieren und liegt vorzugsweise zwischen 10 und 25 % (jeweils auf
die Trockensubstanz bezogen).
Neben dem wärmeempfindlichen Produkt und dem Latex kann die
Rindemittelzubereitung mit Vorteil ein hitzehärtbares Harz aus der Gruppe der Harnstoff/Formaldehyd-Harze oder der Melamin/-Formaldehyd-Harze,
das in einer Menge von 5 bis 15 % (berechnet als Trockensubstanz), bezogen auf die Menge des eingesetzten
Latex, und einen Polymerisationskatalysator für diese Harze, wie Ammoniumsalze, Aminsalze oder Metallsalze in Mengen von
IO bis 2O X (auf die Trockensubstanz berechnet), bezogen auf
die Menge des hitzehärtbaren Harzes, enthalten.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.
Auf ein Substrat aus Polypropylenfasern wurden die im folgenden
angegebenen Bindemittelzubereitungen aufgebracht:
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Emulsion A eines thermoplastischen Materials, die 47 X (Trockensubstanz)
eines Copolymeren enthält, das aus
96,5 % Athylacrylat,
0,75 % Acrylsäure und 2,75 % Itakonsäure aufgebaut ist.
0,75 % Acrylsäure und 2,75 % Itakonsäure aufgebaut ist.
Emulsion B eines thermoplastischen Materials, die 25 X (Trockensubstanz)
eines Copolymeren enthält, das aus
85 X Athylacrylat,
IO % 2-Äthylhexyl-acrylat und 5 X Natriumacrylat aufgebaut ist.
IO % 2-Äthylhexyl-acrylat und 5 X Natriumacrylat aufgebaut ist.
Hitzehärtbares Harz C, das 65 % (Trockensubstanz) eines methylierten
Trimethylolmelamins enthält.
Polymerisationskatalysator D, der aus einer 15 %-igen wäßrigen Ammoniumchloridlösung
besteht.
Antistatisches Mittel auf der Grund lage eines Phosphorsäureesters, das
30 X Trockensubstanz enthält.
Antistatisches Mittel, das 3O X enthält, bei dem es sich um ein
quartäres Styrolpolymeres handelt.
Wärmeempfindliches Mittel, das 10 X Trockensubstanz enthält und der obigen
Beschreibung entspricht und durch Umsetzen eines Äthers eines Polyalkylenglykols mit einem PoIyisocyanat
hergestellt worden ist.
Wasser: In einer zum Auffüllen auf 1 1 ausreichenden Menge
pH-Werte der verschiedenen Bäder:
Man imprägniert die Fasersubstrate in einer Foulardiereinrichtung bei einem Abquetschgrad von 150 X, worauf man das Material
während 10 Minuten bei 125°C auf einem Spannrahmen trocknet.
Die antistatischen Eigenschaften der verschiedenen Substrate wurden in Atmosphären untersucht, die
a) eine relative Feuchtigkeit von 60 X bzw.
Bad II | 27 <♦ | ο 7 6 5 | |
Bad I | 200 | Bad III | Bad IV |
200 | 150 | 2OO | 200 |
15O | 20 | 150 | 150 |
20 | 10 | 2O | 20 |
10 | 10 | 10 | 10 |
10 | |||
1 1 | 30 | ||
1 1 | 6 | 1 1 | 1 1 |
6 | 6 | 4 | |
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b) eine relative Feuchtigkeit von 20 % aufwiesen.
Die Untersuchung der antistatischen Eigenschaften erfolgte
mit Hilfe eines elektrostatischen Voltmeters, mit dem die zur 50 %-igen Entladung erforderliche Zeit gemessen wurde.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt
.
.Relative Feuchtigkeit der umgebenden Atmosphäre
Bad I
Bad II I Bad III
Bad IV
nichtbehandeltes Substrat
60 X 2O %
33 s 26 min
19 s
22 min
22 min
15 s
20 min
20 min
2 s
6min 3Os
6min 3Os
2 min 20 s + 3O min
Die Überlegenheit der Bindemittelzubereitung IV gegenüber den anderen Bädern ist ohne weiteres ersichtlich,und zwar sogar in
der sehr trockenen Atmosphäre.
Die im folgenden angegebenen Bindemittelzubereitungen wurden auf Substrate aus Polyamidfasern aufgebracht.
Bad I | Bad II | |
Emulsion A des thermoplastischen Materials |
200 | 200 |
Emulsion B des thermoplastischen Materials |
15O | 15O |
Hitzehärtbares Harz C | 20 | 2O |
Polymerisationskatalysator D | 10 | IO |
Wärmeempfindliches Mittel, das IO % Trockensubstanz enthält und in Bei spiel 1 beschrieben ist |
30 | 3O |
Wasser ad 1 1 | ||
pH-Wert | 6,3 | 4,5 |
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Die pH-Werte wurden derart ausgewählt, daß das Bad I keine Koagulation in der Wärme ermöglicht, während das Bad II einen
Niederschlag ergibt, wenn es auf 40° C erhitzt wird. Das Auftragen dieser Bäder und das Behandeln der Kontrollproben erfolgten
in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise. Die beobachteten Zeiten für die 5O %-ige Entladung sind in der folgenden
Tabelle angegeben:
Atmosphäre mit einer relativen Bad I Bad II Feuchtigkeit von
60 % 8 s 2 s
20 % 18 min 6 min 30 s
Die oben angegebenen Ergebnisse lassen ohne weiteres die gute Fixierung des Bindemittelbades erkennen.
Es wurde ein "\fergleich zwischen dem erfindungsgemäßen wärmeempfindlichen
Mittel und einem handelsüblichen wärmeempfindlichen Mittel durchgeführt, das in seinem Molekül eine stark
hydrophobe Polysiloxangruppe aufweist.
Es wurden die im folgenden angegebenen Bindemittelzubereitungen auf ein Polypropylensubstrat aufgebracht, wozu die in Beispiel
1 angegebenen Bedingungen angewandt wurden.
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Bad I | Bad II | Bad III | Bad IV | |
Emulsion A des thermoplastischen Materials |
200 | 200 | 200 | 200 |
Emulsion B des thermoplastischen Materials |
150 | 150 | 150 | 150 |
Hitzehärtbares Harz C | 20 | 20 | 20 | 2O |
Polymerisationskatalysator D | 10 | 10 | IO | 10 |
Erfindungsgemäßes wärmeempfind liches Mittel mit einem Fest stoffgehalt von 10 % |
30 | 30 | ||
Handelsübliches wärmeempfind- liches Mittel mit einem Fest stoff gehalt von IO %, das hydrophobe Gruppen aufweist |
30 | 30 | ||
Wasser ad 1 1 Koagulat ionstemperatur |
4,5 40 |
6,3 fällt nie aus |
4,5 * 42 |
6,5 fällt m aus |
Die Zeiten, die für die 5O %-ige Entladung erforderlich sind,
wurden in einer Atmosphäre mit einer relativen Feuchtigkeit von 65'% bzw. von 20 X untersucht. Die erhaltenen Ergebnisse
sind in der folgenden Tabelle angegeben.
Atmosphäre mit einer | relativen | Bad I | Bad | 18 | II | Bad | III | Bad IV |
Feuchtigkeit von | ||||||||
65 % | 2 s | 8 | S | 23 | S | 12 s | ||
25 X | 6 min | min | 29 | min | 17 min | |||
30 s |
Es ist zu erkennen, daß lediglich das erfindungsgemäße wärmeempfindliche
Mittel eine deutliche Verbesserung der Fixierung der Harze bewirkt.
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Claims (1)
- PATENTANSPRÜCHEVerfahren zur antistatischen Ausrüstung von Materialien auf der Grundlage von Textilfasern, die mit einem Bindemittel zusammengehalten werden, dadurch gekennzeichnet , daß man die verwendete Bindemittelzubereitung mit einem wärmeempfindlichen Urethan-alkylen-Copolymeren der allgemeinen FormelNH-CO-O-η 2η- OR'(N = C = O)in derR eine aliphatische und/oder aromatische Gruppe, die Biuretgruppen, Urethangruppen oder Isocyanuratgruppen aufweisen kann,R1 ein Wasserstoffatom, eine geradkettige oder verzweigte niedrigmolekulare Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe oder eine Alkylarylgruppe, χ eine Zahl mit einem Wert zwischen 0 und 1, y eine Zahl mit einem Wert von mehr als 2, wobeidie Summe ζ = χ +' y stets größer ist als 2, η eine Zahl mit einem Wert von 1 bis 4 einschließlich und ρ eine Zahl mit einem Wert von mehr als 5 bedeuten.Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß man ein Copolymeres der dort angegebenen allgemeinen Formel einsetzt, in der R eine Gruppe der allgemeinen Formel80UUbCTEDin der d einen Wert zwischen 2,4 und 2,8 aufweist, und R' die Butylgruppe (C.Hq) bedeuten.3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß man die Bindemittelzubereitung bei einem pH-Wert von weniger oder gleich 6 aufträgt.4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der auf die Trockensubstanz bezogene Prozentsatz des Urethan-alkylen-Copolymeren, bezogen auf die Gesamtmenge des Bindemittels, 0,1 bis 5 % und vorzugsweise 0,2 bis 2 % beträgt.5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Bindemittelzubereitung weiterhin enthält:a) zwischen 10 und 25 X eines Latex eines thermoplastischen Materials, das in seinem Molekül hydrophile Gruppen und insbesondere Carboxylgruppen aufweist,b) zwischen 5 und 15 X, bezogen auf den Latex, eines hitzehärtbaren Aminoplastharzes, undc) zwischen 10 und 20 X, bezogen auf das hitzehärtbare Harz, eines Katalysators, wie ein Aminsalz, ein Ammoniumsalz oder ein Metallsalz.6. Antistatisch ausgerüstete Fasermaterialien erhältlich nach einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 5.809816/0995
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