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Dokumentenidentifikation DE68912086T2 01.06.1994
EP-Veröffentlichungsnummer 0369644
Titel Teppichzusammensetzung mit verbesserten statischen Eigenschaften.
Anmelder Milliken Research Corp., Spartanburg, S.C., US
Erfinder Fowler, James Elmer, Spartanburg South Carolina 29302, US
Vertreter Frhr. von Pechmann, E., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Behrens, D., Dr.-Ing.; Brandes, J., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Goetz, R., Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing.; von Hellfeld, A., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte; Würtenberger, G., Rechtsanw., 81541 München
DE-Aktenzeichen 68912086
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, ES, FR, GB, GR, IT, LI, LU, NL, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 02.11.1989
EP-Aktenzeichen 893113449
EP-Offenlegungsdatum 23.05.1990
EP date of grant 05.01.1994
Veröffentlichungstag im Patentblatt 01.06.1994
IPC-Hauptklasse H05F 3/02

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft Teppich-Verbundmaterialien mit verbesserten statischen Elektrizitätseigenschaften. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung Teppich-Verbundmaterialien mit thermoplastischen Unterlagen welche, durch Einfügen einer Kombination aus Rußteilchen und Kohlenstoff-Fasern in die Rückseiten- bzw. Unterlagenschicht oder -schichten bereitgestellte, verbesserte statische Elektrizitätseigenschaften besitzen.

In der Vergangenheit wurden viele Anstrengungen hinsichtlich der Verminderung des Problems der statischen Elektrizität in Bodenbelagstoffen bzw. Teppichstoffen unternommen. Im allgemeinen schlossen diese Anstrengungen das Aufbringen eines leitfähigen Materials auf die Vorderseitenfasern des Bodenbelagsstoffs, entweder als chemische Ausrüstung bzw. als chemisches Finish oder in Form von diskreten Leitern wie Stahlfasern oder metallisierten organischen Fasern (siehe U. S. Patent Nr. 4 678 675), das Verbinden der Teppichrückseite mit leitfähigen Materialien wie Aluminiumfolie (siehe U.S.-Patent Nr. 3 713 960) oder das Verwenden von Mehrfachschichten (Tuftklebstoff bzw. Flornoppenklebstoff, Gewebe- bzw. Mullklebstoff und Rückenappretur) aus leitfähigem Latex (siehe U.S.-Patent Nr. 3 728 205) ein, um einen durchgehenden elektrischen Weg von der Teppichvorderseite zur dem Boden zugewandten Oberfläche bereitzustellen. Oft wurden zur Verbesserung der antistatischen Eigenschaften der Vorderseitengarne und zur Erhöhung ihrer Lebensdauer leitfähige Vorderseitengarne in Verbindung mit leitfähigen Folien oder Latexschichten verwendet.

Die Notwendigkeit einer wirksamen statischen Dissipation bzw. Ableitung ist insbesondere in Computerräumen und dergleichen, wo eine Beschädigung der empfindlichen Ausstattung auftreten kann, wichtig. Für solche Ahwendungen wurden bestimmte Testverfahren entwickelt, um die Eignung von Bodenbelägen beim Einsatz in diesen höchst empfindlichen Anwendungen zu ermitteln. Während somit die ursprünglich für die Verbesserung der statischen Elektrizitäts-Dissipationseigenschaften von Bodenbelagsstoff gedachten Techniken für viele Endanwendungen geeignet waren, konnten die Dissipationseigenschaften eines Bodenbelagsstoffs für diese besonders empfindlichen Anwendungen mit Produkten des Stands der Technik nicht erreicht werden.

Durch die Einbettung von Ruß selbst in die Rückseiten- bzw. Unterlagenschichten wurde versucht, diesen Forderungen zu entsprechen; um jedoch die notwendigen statischen Elektrizitäts-Dissipationseigenschaften zu erreichen oder sich ihnen nur zu nähern, waren die einzubettenden Mengen an Ruß im allgemeinen so hoch, daß die Viskosität des auf der Unterlage aufgebrachten, flüssigen, thermoplastischen Harzes derart zunahm, daß die Verarbeitung des Produktes schwierig oder unmöglich wurde.

Die Patentveröffentlichung JP 61-097359 (zusammengefaßt in WPIL FILE SUPPLIER unter AN=86165238) offenbart die Verwendung einer Mischung aus synthetischem Harz und/oder Gummi mit Kohlenstoff-Fasern und einer besonderen Form von Ruß als antistatisches Material für die Verwendung in der Form von Schichten, Folien und Kabeln. Dieses dem Stand der Technik entsprechende Dokument betrifft keinen Bodenbelagsstoff.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wurden die mit den vorher vorgebrachten Techniken zur Erzielung der gewünschten statischen Elektrizitäts-Dissipationseigenschaften in Bodenbelagsprodukten verbundenen Probleme überwunden, und es können Leitfahigkeitsmessungen bzw. -werte von etwa 2 x 10&sup5; Ohm erreicht werden.

Diese Vorteile wurden durch die Einbettung einer Mischung aus Ruß und Kohlenstoff- Fasern in die Rückseiten- bzw. Unterlagenschicht oder in eine oder mehrere Rückseiten - bzw. Unterlagenschichten eines mit thermoplastischem Harz unterlegten Bodenbelagsstoffs erreicht vorzugsweise mit etwa 0,2 bis 0,4 Gew.-% an Ruß mit einer Teilchengröße von etwa 15 bis 30 Nanometer und mit etwa 0,4 bis 2 Gew.-% an Kohlenstoff-Fasern mit einer mittleren Länge von etwa 2,54 mm (0,1 inch) bis etwa 5,08 mm (0,2 inch), vorzugsweise von etwa 3,05 mm (0,12 inch) bis etwa 4,57 mm (0,18 inch). Durch die Einbettung einer derartigen Kombination aus Ruß und Kohlenstoff- Fasern können Leitfähigkeitsmessungen von etwa 2 x 10&sup5; Ohm erreicht werden.

Die Bodenbelagsprodukte der vorliegenden Erfindung können als Florgewebe bzw. Flauschgewebe beschrieben werden, bei welchem die Bindung des florbildenden Garnes an eine geeignete Basisschicht mittels eines Schmelzklebers, welcher ein relativ preiswertes und deshalb wirtschaftlich attraktives Klebemittel ist, ausgeführt wird. Eine besonders wünschenswerte Technik zur Bindung des florbildenden Garnes an die Basisschicht ist in dem allgemein an Machell erteilten U.S.-Patent Nr. 4 371 576 (hierin das Machell-Patent) beschrieben, welches eine Technik zur Herstellung eines sogenannten "Verbundteppichs" (bonded carpeting) beschreibt. Während die vorliegende Erfindung sicherlich eine weite Anwendbarkeit auf Verbundteppichprodukte besitzt, kann sie jedoch ebenso vorteilhaft auf Tuftingteppiche, das heißt Teppiche bei denen die Florgarne durch eine Rückseiten- bzw. Unterlagenschicht getuftet (Polnoppen setzen) sind, und der Klebstoff zur Verklebung der getufteten Garne mit der Basisschicht Klebstoff auf die Rückseite der Basisschicht aufgetragen wird, angewendet werden. Typischerweise wird der Schmelz- oder thermoplastische Kleber vor seiner Aufbringung auf die Basisschicht auf mindestens seine Erweichungstemperatur erhitzt. Zur Bindung der florbildenden Garne (bei beiden Anordnungen, den gebundenen und den getufteten) an die Basisschicht läßt man ihn anschließend abkühlen.

Das zur Ausbildung des Flors verwendete Garn kann aus jeder Art von für Bodenbeläge als brauchbar bekannter Faser hergestellt sein, einschließlich beispielsweise Nylon, Acrylerzeugnisse, Polyester, Wolle, Baumwolle und Reyon. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wird das Garn selbst mit antistatischen Eigenschaften ausgerüstet, welche entweder mittels einer auf die Garne aufgebrachten, herkömnlichen antistatischen Ausrüstung oder mittels der Einbettung von leitfähigen metallischen oder Kohlenstoff-Fasern u. s. w. in die Garne während ihrer Herstellung erreicht wird. Für Fachleute auf diesem speziellen Gebiet offenbart sich eine große Vielzahl an Techniken zum Versehen der, in den Bodenbelägen der vorliegenden Erfindung verwendeten Gärne mit antistatischen Eigenschaften.

Die thermoplastischen Harzkleber-Zusammensetzungen, die gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können, schließen einen weiten Bereich an seit vielen Jahren verfügbaren thermoplastischen oder sogenannten Schmelzklebern ein. Solche Zusammensetzungen können typischerweise eine Schmelzviskosität von weniger als etwa 200 000 cps, vorzugsweise von weniger als etwa 100 000 cps, bei 182 C (360 F) besitzen. Beispiele schließen beispielsweise Mischungen aus Ethylen/Vinylester-Copolymer, Erdölwachs und einem thermoplastischen Harz, wie im U.S.-Patent Nr. 3 551 231 offenbart, ein. Andere geeignete Mischungen, die verwendet werden können, schließen Ethylen/Vinylester-Copolymer, niedermolekulares Polyethylen niedriger Dichte, mikrokristallines Wachs, aliphatisches thermoplastisches Kohlenwasserstoffharz, Dicyclopentadien alkyliertes Polymer, Antioxidationsmittel und Füllstoff, wie mi U.S.-Patent Nr. 3 684 600 offenbart, ein. Andere geeignete Schmelzkleber vom Ethylen/Vinylester-Typ, die verwendet werden können, sind in den U. S.-Patenten Nr. 3 583 936, 3 676 280, 3 684 600, 3 745 054, 3 723 371, 3 911 185, 3 914 489 und 4 012 547 offenbart. Anderweitige Schmelzkleber-Zubereitungen, die eingesetzt werden können, schließen solche vom ataktischen Polypropylen-Typ mit ein. Im allgemeinen können solche Zusammensetzungen eine überwiegende Menge, z.B. von etwa 10 Gewichtsteilen bis etwa 100 Gewichtsteilen oder mehr, vorzugsweise von etwa 60 Gewichtsteilen bis etwa 100 Gewichtsteilen ataktisches Polypropylen, von 0 bis etwa 70 Teilen eines anderen kompatiblen thermoplastischen Materials wie Kohlenwasserstoffharze, Wachse, Polyethylen, insbesondere lineares Polyethylen niedriger Dichte, isotaktisches Polypropylen, Polyisobutylen und Polybuten-1 enthalten. Wie für Fachleute offenkundig, können Füllstoffe in stark variierenden Mengen zu solchen Zusammensetzungen gegeben werden.

Andere kompatible thermoplastische Materialien, die in der Kleber-Zubereitung eingesetzt werden können, schließen Ethylen/Ethyl-Acrylat, Polyacetale, Polyester, Polystyrol, Polyacrylnitril, Polyacrylester, Polymethacrylester, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylacetat, Polyvinylacetal, Polyvinylether, Polytetrafluorethylen, Polyamid, Cumaron-Inden-Harze, natürliche Harze, Kohlenwasserstoffharz, Bitumen und andere ein.

In Abhängigkeit von den eingesetzten speziellen Florgarnen, der Basisschicht und den gewünschten Eigenschaften des Florgewebe-Produkts, kann die eingesetzte Menge an Schmelzkleber stark variieren. Im allgemeinen kann die eingesetzte Menge etwa 67,81 g/m² bis etwa 6,78 kg/m² (2 - 200 oz/yd²), vorzugsweise etwa 135,62 g/m² bis etwa 2,71 kg/m² (4 - 80 oz/yd²), betragen. Die gemäß der Erfindung erreichten Tuftbindungen (tuft binds) von Teppichgarnen können etwa 0,91 kg (2 pounds) bis etwa 9,1 kg (20 pounds) betragen.

Geeignete Basisschichten, die im Produkt und im Verfahren der Erfindung eingesetzt werden können, schließen gewebte Stoffe, gestrickte Stoffe, nichtgewebte Leinenstoffe, Filzaterialien oder sogar flexible, foraminöse (foraminous) Materialien ein.

Wo es gewünscht wird, die mit Schmelzkleber gebundenen Florgewebe der vorliegenden Erfindung als Bodenbeläge, insbesondere Teppichfliesen, bereitzustellen kann es wünschenswert sein, aus dem breiten Spektrum von geeigneten elastischen Rückseiten - bzw. Unterlagenschichten eine beliebige für das Gewebe zu verwenden. Solche Teppichfliesen werden ebenfalls als im Umfang der vorliegenden Erfindung enthaltend betrachtet. Die Rückseiten- bzw. Unterlagenschicht kann beispielsweise aus einem geeigneten thermoplastischen Material wie Ethylen/Vinylacetat-Copolymere enthaltenden Mischungen, ataktischem Polypropylen, Bitumen-Kohlenwasserstoff-Harzen, Wachse, synthetischen und natürlichen Gummis gebildet sein.

Die Unterlage kann mittels desselben für die Verbindung der Basisschicht mit den Florgeweben verwendeten Klebers mit der Basisschicht verbunden werden. Das erhaltene Produkt kann somit weniger zur Auftrennung neigende Einzelschichten als bekannte Teppichfliesen besitzen. Dies bedeutet, daß die vorliegende Teppichfliese anstatt einer Florschicht, einer Kleberschicht, einer Basisschicht, einer weiteren Kleberschicht und einer Rückseiten- bzw. Unterlagenschicht typischerweise nur eine Florschicht, eine einzelne, integrale Schmelzkleberschicht, in welcher die Basisschicht angelegt oder verteilt ist, und eine mittels des Schmelzklebers mit dem Verbundmaterial verklebte Rückseiten- bzw. Unterlagenschicht besitzt. Die Rückseiten- bzw. Unterlagenschicht kann mit mindestens einer Versteifungs- und Stabilisierungsmembran, wie gewebten oder nichtgewebten Glasfasern, ausgestattet sein.

Das im Verfahren der vorliegenden Erfindung eingesetzte, besonders kohlenstoffhaltige Material ist eine Kombination aus Ruß und Kohlenstoff-Fasern. Die verwendeten Kohlenstoff-Fasern können als allgemein kohlenstoffhaltige oder Graphit-Fasern mit bestimmten Leitfähigkeitseigenschaften bezeichnet werden. Beispiele schließen ebenso solche ein, die aus auf Pech basierenden Fasern hergestellt sind als auch solche, die durch Karbonisierung von Polyacrylnitril-Fasern oder Lignin-Fasern hergestellt sind. Die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten Kohlenstoff-Fasern haben eine mittlere Faserlänge von etwa 2,54 mm bis etwa 5,08 mm (0,1 - 0,2 inch), vorzugsweise von etwa 3,05 mm (0,12 inch) bis etwa 4,57 mm (0,18 inch). Wenn die mittlere Länge der Fasern etwa 5,08 mm (0,2 inch) übersteigt kann es schwierig sein, sie gleichmäßig in einer thermoplastischen Rückseiten- bzw. Unterlagenschicht zu verteilen. Wenn die Fasern eine mittlere Länge von weniger als etwa 2,54 mm (0,1 inch) besitzen, können die Elektrizitäts-Dissipationseigenschaften des Bodenbelagstoffes unzureichend sein.

Die für die Herstellung der Bodenbeläge der vorliegenden Erfindung brauchbaren Ruße können im allgemeinen durch eine durchschnittliche Teilchengröße von weniger als etwa 50 Nanometer, vorzugsweise von etwa 15 bis 30 Nanometer, gekennzeichnet sein. Die Rußteilchen können des weiteren durch eine mittlere Oberfläche von etwa 800 bis etwa 1500 Quadratmeter pro Grannm, einem Porenvolumen von etwa 300 bis 500 Milliliter pro 100 Gramm und einer Schüttdichte von 80 - 160 kg/m³ (5 bis 10 pounds per cubic foot) gekennzeichnet sein. Im Handel erhältliche Produkte, die sich für die Verwendung in den Produkten der Erfindung als geeignet erwiesen haben, werden beispielsweise unter der Bezeichnung EC-600JD Ketjenblack, hergestellt von Akzo Chemie, Amerika, auf den Markt gebracht.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Ruß in die Rückseiten- bzw. Unterlagenschichten oder, wenn mehrere Rückseiten- bzw. Unterlagenschichten vorhanden sind, in eine oder mehrere der Rückseiten- bzw. Unterlagenschichten, in einer Menge von etwa 0,2 bis etwa 0,4 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der thermoplastischen Rückseiten- bzw. Unterlagenschicht, eingebettet, und es werden die Kohlenstoff-Fasern in einer Menge von etwa 0,4 bis 2 Gew. -%, bezogen auf das Gewicht der thermoplastischen Rückseiten- bzw. Unterlagenschicht, eingebettet. Um die für eine besondere Endanwendung gewünschten Eigenschaften zu erzielen, können die Bodenbeläge durch Einbettung von einer, zwei oder auch mehreren thermoplastischen Rückseiten- bzw. Unterlagenschichten in den Bodenbelag hergestellt werden. Wo zum Beispiel ein Teppichfliesenprodukt gewünscht wird, werden somit die Garne typischerweise mittels eines thermoplastischen Klebers, welcher typischerweise in einer Menge von etwa 678 g/m² bis 2,71 kg/m² (20 bis 80 ounces per square yard) verwendet wird, mit dem Verbundmaterial verbunden. Der Kleber ist typischerweise mit Füllstoff versetzt und kann neben beliebigen solchen Füllstoffen die oben beschriebene kohlenstoffhaltige Zusammensetzung enthalten. Die nächste Schicht, die typischerweise in einem Bodenbelag in Form einer Teppichfliese, welches die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, vorgesehen ist wird als eine Verbindungsschicht (tie-coat layer) bezeichnet. Diese Schicht ist typischerweise ein ziemlich stark mit Füllstoffen versetztes thermoplastisches Material. Es können auch zusätzliche Schichten aus thermoplastischem Material, zwischen welchen Stabilisierungsschichten aus zum Beispiel mit nichtgewebtem Glas (non-woven glas) gelegt sein können, vorgesehen sein.

Gemäß den allgemeinsten Gesichtspunkten der vorliegenden Erfindung wird das kohlenstoffhaltige Material für mindestens eine der Rückseiten- bzw. Unterlagenschichten vorgesehen, obwohl mehrere Schichten und gemäß einer bevorzugten Ausführungsform tatsächlich alle Rückseiten- bzw. Unterlagenschichten im geschilderten Umfang, bezogen auf das Gewicht der einzelnen Schicht, mit dem kohlenstoffhaltigen Material versehen werden können. Dies mag wünschenswert sein, insbesondere da es vorteilhaft sein kann, den Widerstand des Bodenbelags über den Querschnitt des Produkts, das heißt von der Oberfläche des Produkts, wo die Spitzen der Florgarne sichtbar sind, den ganzen Weg hindurch zu der rückseitigen Oberfläche des Bodenbelags, welche in Kontakt mit der Trägeroberfläche ist, zu verringern.

Es wurde insbesondere herausgefünden, daß das kohlenstoffhaltige Material eine Kombination aus beidem, Ruß und Kohlenstoff-Fasern, sein sollte. Bei dieser Materialkombination wurden einige unerwartete und überraschende Vorteile, gegenüber der einzelnen Verwendung der beiden Materialien, gefünden. Insbesondere zeigte sich, wie in den folgenden Beispielen ausführlicher herausgestellt wird, daß die Einbettung von 100% Ruß mit einer mittleren Größe von etwa 30 Nanometern in eine thermoplastische Rückseiten- bzw. Unterlagenschicht dazu neigt, die relative Viskosität der thermoplastischen Schicht in dem Ausmaß zu erhöhen, so daß die Verarbeitung des Produktes schwierig oder unmöglich wird. Die Verwendung von ausschließlich Kohlenstoff-Fasern in der thermoplastischen Rückseiten- bzw. Unterlagenschicht zeigte sich als unzureichend beim Erzielen der gewünschten Elektrizitäts-Leitfähigkeits-Dissipationseigenschaften in den Bodenbelägen. Unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele, die nur veranschaulichend sind und die nicht zur Beschränkung des in den beigefügten Ansprüchen festgelegten Gegenstands der vorliegenden Erfindung gedacht sind, mag die Erfindung besser verstanden werden. Soweit nicht anderweitig angemerkt sind alle Anteil- und Prozentangaben gewichtsbezogen.

Testmethoden

Da die Anforderungen der einzelnen Kunden an mit elektronischen Ausstattungen kompatiblen Teppichformen beträchtlich variieren können, werden gegenwärtig zur Eignungsbestimmung von Bodenbelägen bei der Verwendung im Zusammenhang mit elektronischen Geräten für das Büro und mit Computern drei Tests, in den Vereinigten Staaten von Amerika, in Europa und in Japan, verwendet. Üblicherweise bedeutet dies daß diese Tests typischerweise auf Bodenbeläge angewendet werden, die bei 20% relativer Luftfeuchte und 70 F "vorbehandelt" wurden.

Test auf Erzeugung statischer Elektrizität

Der manchmal als "Spaziergang" (stroll)-Test bezeichnete Test auf Erzeugung statischer Elektrizität ist in AATCC Test Method, 134-1986 beschrieben. Dieser Test besteht aus einem beliebigen Vorwärts- und Rückwärtsgehen mit gleichmäßigem Tempo auf einem konditionierten Bodenbelagsstoff, wobei eine mit einem Spannungsmeßgerät verbundene Elektrode gehalten wird. Der Test wird mit drei verschiedenen Arten von Schuhsohlen, d.h. mit welchen aus Leder, Gummi und mit zusammengesetzten durchgeführt. Der Durchschnitt des maximalen Spannungspeaks ist ein Maß für die Neigung des Teppichs, statische Elektrizität zu erzeugen. Im allgemeinen sind die Ziele dieses Tests ein Maximum von 2,0 kV mit Neolight-Sohlen und ein Maximum von 1,0 kV mit lederbesohlten Schuhen.

Der Widerstands-Test

Der manchmal in der Industrie auch als IMB-Widerstandstest bekannte Widerstands-test bestimmt den Widerstand zwischen der Vorderseite des Bodenbelagsstoffs und der Rückseite, indem eine vorgeschriebene Ladung mit 500 Volt auf eine 2,27 kg (5 pounds) schwere Elektrode mit einem Durchmesser von 63,5 mm (2,5 inch) aufgegeben wird. Der Widerstand wird bestimmt, indem der durch den Bodenbelagsstoff fließende Strom gemessen und der Wert unter Verwendung des Ohm'schen Gesetzes berechnet wird. Die Ziele dieses Tests sind wie folgt:

Ein Maximum voll 10&sup8; Ohm, Vorderseite zum Boden

Ein Maximum von 10&sup8; Om, Vorderseite zu Vorderseite

Ein Minimum von 1,5 x 10&sup5; Ohm, Vorderseite zu Vorderseite

Ein Maximum von 10&sup8; Ohm pro Quadrat

Der Test auf Abfall der statischen Elektrizität

Der Test auf Abfall der statischen Elektrizität ist in NFPA 56A beschrieben und wird verwendet, um die Fähigkeit eines Bodenbelags zur Dissipation einer statischen Aufladung zu bestimmen. Zuerst wird eine Testprobe auf ein Potential von 5000 Volt aufgeladen. Die Klammer, welche die Testprobe hält wird, dann plötzlich geerdet, und mit einem empfindlichen Elektrometer wird der Spannungsabfall beobachtet. Die für die Entladung der Teppichprobe benötigte Zeit ist ein Maß für den Abfall der statischen Elektrizität.

Die Ziele dieses Tests sind wie folgt:

Eine maximale Abklingzeit von 0,5 sek für eine Abnahme der Spannung von 5 auf 0,5 kV

Beispiel 1

Unter Verwendung der im U.S.-Patent Nr. 4 371 576 (durch Referenz enthalten) allgemein beschriebenen Vorrichtung und des Verfahrens wurde ein auf der Rückseite heißverklebtes Teppichfliesen-Produkt hergestellt. Das eingesetzt Nylongarn war ein gesponnenes Garn, welches ein Gemisch einer metallisierten organischen Faser enthielt. Das Garn wurde unter Verwendung eines Schmelzklebers, welcher 0,5% Kohlenstofffasern mit einer mittleren Länge von etwa 3,175 mm (1/8 eines Inches) und 0,3% Rußteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 15 Nanometer, einer Oberfläche von 1250 Quadratmeter pro Gramm, einem Porenvolumen von 495 Milliliter pro 100 Gramm und einer Schüttdichte von 115,3 kg/m³ (7,2 pounds per cubic foot) enthält, verbunden. Der Schmelzkleber wurde durch eine für Flüssigkeiten permeable Basisschicht hindurch in Kontakt mit dem Nylongarn gebracht, und der Kleber wurde in einer Menge von etwa 1,356 kg/m² (40 ounces per square yard) verwendet. Eine thermoplastische Schmelzkleber-Verbindungsschicht (848 g/m²) (25 ounces per square yard) wurde verwendet, um den geklebten Teppich mit einer etwa 1695 g/m² (50 ounces per square yard) wiegenden, thermoplastischen Rückseiten- bzw. Unterlagenschicht zu verbinden. Zusätzlich zu der Schmelzkleberschicht enthielten die Rückseiten- bzw. Unterlagen- und die Verbindungsschichten, wie oben beschrieben, ebenfalls 0,5% Kohlenstoff-Fasern und 0,3% Ruß. Das Teppichstoff-Produkt zeigte stets alle für ein geeignetes Teppichfliesen-Produkt notwendigen, gewünschten physikalischen Eigenschaften und zeigte darüberhinaus verbesserte antistatische Eigenschaften, wie nachstehend zusammengefaßt ist:

Testergebnisse:

Erzeugung statischer Elektrizität ("Spaziergang") -0,4 kV Leder

-1,5 kV Neolite

Widerstand: 5 x 10&sup6; Ohm Vorderseite zum Boden

1 x 10&sup8; Ohm Vorderseite zu Vorderseite

2,4 x 10&sup6; Ohm pro Quadrat

Abfall der statischen Elektrizität von 5000 Volt auf Null in weniger als 0,01 s

Beispiel 2

Unter Verwendung desselben oben beschriebenen, allgemeinen Verfahrens, jedoch ohne Verwendung der metallisierten Faser wie auch der Verwendung des kohlenstoffhaltigen Materials in den verschiedenen Schichten wie oben in Beispiel 1 beschrieben, wurde in diesem Beispiel ein "Kontroll"-Teppichfliesen-Produkt hergestellt. Die unten zusammengefaßten antistatischen Eigenschaften lassen den Bodenbelagsstoff gegenüber dem oben in Beispiel 1 beschriebenen Produkt als minderwertiger erscheinen für die Verwendung im Zusammenhang mit Anwendungen, bei denen empfindliche elektronische und Computerausstattungen betroffen sein können:

Erzeugung statischer Elektrizität ("Spaziergang") -0,08 kV Leder

-2,8 kV Neolite

Widerstand: 3 x 10¹&sup0; Ohm Vorderseite zum Boden

1,3 x 10¹¹ Ohm Vorderseite zu Vorderseite

1,3 x 10¹&sup5; Ohm pro Quadrat

Abfall der statischen Elektrizität 10,0 s

Beispiel 3

In diesem Beispiel wurden bestimmte "Labormischungen" hergestellt, die annähernd 35 Gew.-% eines typischerweise bei der Herstellung von heißverklebten Teppichfliesen eingesetzten thermoplastischen Harzes enthielten. Wie in der nachfolgenden Tabelle zusammengefaßt, enthielten diese Mischungen zusätzlich ebenfalls variierende Mengen an Kohlenstoff-Faser, Ruß und Füllstoffen. Der Widerstandstest wurde durchgeführt, um die Eignung solcher Mischungen bei der Herstellung von Bodenbelägen mit gewünschten antistatischen Eigenschaften zu bestimmen, und es ist anhand der folgenden Tabelle ersichtlich, daß zum Beispiel, wenn die Kohlenstoff-Faser aus der Mischung entfernt ist, oder wenn die Menge entweder an Kohlenstoff-Faser oder Ruß außerhalb des berichteten Bereichs für die Teppichfliesen-Produkte der vorliegenden Erfindung liegt, die Widerstandsmessungen höhere als die maximal für Teppichstoff-Produkte zulässigen, die in Bereichen, in denen empfindliche elektronische oder Computerausstattung vorhanden ist, verwendet werden, verlangten Werte ergeben.

thermoplastisches Harz Kohlenstoff-Faser Ruß Füllstoffe Widerstand Ohm ** Viskositätszunahme des flüssigen thermoplastischen Harzes


Anspruch[de]

1. Teppich-Verbundmaterial mit statischen Elektrizitäts- Dissipationseigenschaften, umfassend eine Oberflächenschicht, bestehend aus Vorderseitengarn, wobei das Vorderseitengarn in einer Rückseiten- bzw. Unterlagenschicht aus thermoplastischem Harzmaterial eingebettet ist, in das ein Gemisch aus Ruß und Kohlenstoff-Fasern eingebaut ist.

2. Teppich-Verbundmaterial nach Anspruch 1, wobei der Ruß eine mittlere Teilchengröße von weniger als etwa 50 nm aufweist.

3. Teppich-Verbundmaterial nach Anspruch 2, wobei die mittlere Teilchengröße zwischen 15 und 30 nm liegt.

4. Teppich-Verbundmaterial nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei der Ruß in einer Menge von etwa 0,2 bis 0,4 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der thermoplastischen Harzunterlage, vorhanden ist.

5. Teppich-Verbundmaterial nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kohlenstoff-Fasern eine mittlere Länge von etwa 2,54 mm bis etwa 5,08 mm (0,1 bis 0,2 inch) aufweisen.

6. Teppich-Verbundmaterial nach Anspruch 5, wobei die Kohlenstoff-Fasern in einer Menge von etwa 0,4 bis 2 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der thermoplastischen Harzunterlage, vorhanden sind.

7. Teppich-Verbundmaterial nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Vorderseitengarn mit antistatischen Eigenschaften versehen ist.

8. Teppich-Verbundmaterial nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Geinisch gleichmäßig in dein gesamten Querschnitt der Unterlage verteilt ist.







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