DE2440428A1 - Electrically conductive synthetic fibrous textile matl. - has carbon particles embedded in fibres, particles adhering to matrix without binder - Google Patents
Electrically conductive synthetic fibrous textile matl. - has carbon particles embedded in fibres, particles adhering to matrix without binderInfo
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Abstract
Description
Elektrisch leitendes Textilmaterial Die Erfindung betrifft ein elektrisch leitendes Textilmaterial, das ganz oder teilweise aus KunststofEasern mit eingelagerten Kohlenstoffpartikeln besteht und beispielsweise als Flächenheizelement geeignet ist. Electrically conductive textile material The invention relates to an electrically conductive material Conductive textile material made entirely or partially of synthetic fibers with embedded There is carbon particles and is suitable, for example, as a surface heating element is.
Es sind verschiedene BlAchenhafte textile Gebilde bekannt, die als elektrische Flchenheizelemente verwendbar sind.Various sheet-like textile structures are known, which are known as electrical surface heating elements can be used.
HEuBig sind zu diesem Zweck Widerstndsdrähte in das Grundgewebe eingebettet (z.B, US-PS 2 025 586;und 2 327 756).For this purpose, HEuBig has embedded resistance wires in the base fabric (e.g. U.S. Patents 2,025,586; and 2,327,756).
Anstelle von WiderstandsdrShten sind auch schon widerstandsbehaftete Fäden vorgeschlagen worden; diese bestehen aus einem nichtleitenden Träger, in den leitende Partikeln (z,B, Kohlenstoffteilchen oder Metallteilchen) eingebettet sind. (US-PS 3 513 297). Diese Flachenheizelemente haben sich aber nicht bewehrt, weil sie keine ausreichende mechanische Festigkeit haben und weil es schwierig ist, eine gleichmSßige Verteilung der leitenden Teilchen in dem isolierenden Kunststoffmaterial zu erzielen; infolgedessen machen sich brtliche Schwankungen des Widerstandswertes bemerkbar, die durch die Unterschiede der temperaturabhängigen physikalischen Kenngrößen gleicher Art des Bindemittels einerseits und der leitenden Partikeln andererseits noch verstärkt werden. Dadurch ist die Gefahr örtlicher Uberhitzung gegeben. Auch sind verhältnismäßig niedrige spezifische Widerstandswerte, wie sie bei einer größeren Ausdehnung des Flächenheizelementes erwünscht sind, nur schwer zu erzielen.Instead of resistance wires, there are also resistance wires Threads have been suggested; these consist of a non-conductive carrier in the conductive particles (e.g. carbon particles or metal particles) are embedded. (U.S. Patent 3,513,297). However, these flat heating elements have not proven themselves because they do not have sufficient mechanical strength and because it is difficult to obtain one uniform distribution of the conductive particles in the insulating plastic material to achieve; as a result, local fluctuations in the resistance value occur noticeable that due to the differences in the temperature-dependent physical Parameters of the same type of the binder on the one hand and the conductive particles on the other hand, be strengthened. This means there is a risk of local overheating given. Also, relatively low resistivity values are like them are desired with a larger expansion of the surface heating element, only with difficulty to achieve.
Aus der US-PS 3 349 359 ist es bekannt, in ein Gewebe elektrisch leitende Fasern einzulagern; diese leitenden Fasern sollen aus verkohlen Textilfasern (vorzugsweise Kunststoffasern) oder auch aus mit einem leitenden Überzug versehenen Glasfasern bestehen. Mehr oder weniger verkohlte Fasern haben aber bekanntlich geringe mechanische Festigkeit; sie müssen deshalb mit einem ziemlich hohen Anteil nichtleitender Fasern vermischt werden, so daß der spezifische Flächenwiderstand einen gewissen Wert nicht unterschreiten kann. Ähnliches gilt für die leitend gemachten Glasfasern, die in gleichmäßiger Qualität nicht leicht herzustellen und auch wegen ihrer von normalen Textilfasern abweichenden Natur nicht immer einsetzbar sind.From US Pat. No. 3,349,359, it is known to incorporate electrically conductive into a tissue Store fibers; these conductive fibers should be made from charred textile fibers (preferably Synthetic fibers) or made of glass fibers provided with a conductive coating exist. However, more or less charred fibers are known to have poor mechanical properties Strength; they must therefore have a fairly high proportion of non-conductive fibers are mixed so that the sheet resistivity does not have a certain value can fall below. The same applies to the glass fibers made conductive, which are used in of uniform quality not easy to manufacture and also because of their of normal quality Textile fibers of a different nature cannot always be used.
Ferner ist die Verwendung eines elektrisch leitenden Materials zum Zwecke der Flächenbeheizung bekannt, dag aus einem flAchenhaften, textilen Gebilde besteht, das mit einer Leitpigment enthaltenden Xunststoffdispersion impxAgniert ist. Diese Dispersion ist zwischen den Fasern des textilen Flächengebildes abgelagert. Die Fasern des Flächengebildes haben dabei eine andere chemische Zusammensetzung als der die Leitpigmentpartikeln umhüllende Kunststoff (DT-PS 1 127 511). Der als Bindemittel zwischen der Trägeroberfläche und der Oberfläche der Leitpigmentpartkeln sowie zwischen diesen selbst wirkende Kunststoff bewirkt, daß nur ein Teil der Leitpigmentpartikeln zur elektrischen Stromleitung des Flächenheizelementes beiträgt. Um die angestrebte hohe Leitfähigkeit des elektrischen Flächenheizelementes zu erreichen, muß die Kunststoffdispersion mit einem hohen Anteil von Leitpigment versehen werden. Dies hat jedoch den Nachteil, daß entweder infolge des relativ hohen Leitpigmentgehaltes die Festigkeit der Schicht abnimmt oder der Anteil des Bindemittels entsprechend erhöht werden muß, was zu unerwünschten großen Schichtdicken führt.Furthermore, the use of an electrically conductive material for The purpose of surface heating is known, which consists of a flat, textile structure exists, which impxAgniert with a conductive pigment containing Xoplaststoffdispersion is. This dispersion is between the fibers of the textile fabric deposited. The fibers of the fabric have a different chemical composition than the plastic enveloping the conductive pigment particles (DT-PS 1 127 511). The as Binder between the carrier surface and the surface of the conductive pigment particles as well as between these self-acting plastic causes only some of the conductive pigment particles contributes to the electrical current conduction of the surface heating element. To the sought To achieve high conductivity of the electrical surface heating element, the plastic dispersion must be provided with a high proportion of conductive pigment. However, this has the disadvantage that either as a result of the relatively high conductive pigment content, the strength of the layer decreases or the proportion of binder must be increased accordingly, which leads to leads to undesirable large layer thicknesses.
Der in Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisch leitendes Textilmaterial der angegebenen Art zur Verfügung zu stellen, das eine hohe mechanische Festigkeit und zugleich einen niedrigen, gleichmgßig verteilten Widerstand hat.The invention specified in claim 1 is based on the object to provide an electrically conductive textile material of the specified type, that has a high mechanical strength and at the same time a low, evenly distributed one Has resistance.
Zu diesem Zweck sind erfindungsgemä die das Leitpigment darstellenden Kohlenstoffpartikeln als Schicht ohne Bindemittelzusatz mit der Oberfläche der Kunststoffasern festhaftend verbunden.For this purpose, the conductive pigment according to the invention performing Carbon particles as a layer without the addition of binders with the surface of the synthetic fibers firmly connected.
Die Oberfläche der betreffenden Kunststoffasern weist keine zusätzlichen chemischen Bindemittel auf, die für die mechanische Bindung der Kohlenstoffpartikeln mit der Faseroberfläche verantwortlich sind. Als zusitzliche Bindemittel sollen dabei solche Mittel gelten, die eine andere chemische Zusammensetzung als die Trägerfasern haben und für die haftfeste Verbindung zwischen Kohlenstoffpartikeln und der Oberfläche der Fasern verantwortlich sind.The surface of the synthetic fibers in question has no additional ones chemical binders, which are responsible for the mechanical bonding of the carbon particles with the fiber surface are responsible. As an additional binder in this case, such agents apply, which have a different chemical composition than the carrier fibers and for the adhesive connection between carbon particles and the surface of the fibers are responsible.
Der Widerstands-behaftete Anteil des elektrisch leitenden Textilmaterials besteht somit aus Fasern, die ein zweischichtiges Gebilde darstellen, das aus zwei chemisch unterschiedlichen Materialien aufgebaut ist, nAmlich einem Kern aus nichtleitendem Kunststoff und einem Mantel aus Kohlenstoffpartikeln, die frei von sie allseitig umhüllenden elektrisch isolierendem Bindemittel vorliegen.The resistive part of the electrically conductive textile material thus consists of fibers that represent a two-layer structure that consists of two is composed of chemically different materials, namely a core made of non-conductive Plastic and a sheath of carbon particles that are free from them on all sides enveloping electrically insulating binder are present.
Um den Trägerfasern erhöhte Festigkeit zu verleihen, bestehen diese vorzugsweise aus orientiertem Kunststoff. Es kommen hierbei alle hinreichend festenund im Gebrauchstemperaturbereich ausreichend wärmebeständigen, zur Faserbildung geeigneten Kunststoffe inFrage. Als Gebrauchstemperatur ist eine Temperaturspanne im Bereich zwischen 20 und 700C, insbesondere eine solche im Bereich zwischen 30 und 600C anzusehen.In order to give the carrier fibers increased strength, these exist preferably made of oriented plastic. All of them come here sufficiently firmly in the service temperature range sufficiently heat-resistant, for Plastics suitable for fiber formation in question. The usage temperature is a temperature range in the range between 20 and 700C, in particular in the range between 30 and 600C.
Hinreichend feste Fasern aus Kunststoff sind insbesondere orientierte Fasern auf Basis von Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyamid und Polyäthylenterephthalat. Auch Fasern aus Copolymerisaten dieser Kunststoffe sind hervorragend geeignet.Sufficiently strong fibers made of plastic are in particular oriented Fibers based on polypropylene, polyvinyl chloride, polyamide and polyethylene terephthalate. Fibers made from copolymers of these plastics are also outstandingly suitable.
Als Polyesterfasern, welche die Forderungen bezüglich der Festigkeit erfüllen, kommen solche inFrage, die durch einachsige Streckung im Verhältnis 1 : 1,5 Es 1,6 orientiert sind. Besonders vorteilhaft geeignete, durch Streckung axial orientierte Polyäthylenterephthalatfasern weisen ein Flächenstreckverhältnis im Bereich zwischen 1 : 6 bis 1 : 8 auf, Die genannten Polyesterfasern sind vorzugsweise thermofixiert Die Zeichnung zeigt einen Querschnitt einer leitenden Faser.As polyester fibers, which meet the requirements for strength meet those that come into question, which by uniaxial stretching in the ratio of 1 : 1.5 There are 1.6 oriented. Particularly advantageously suitable, axially by stretching oriented polyethylene terephthalate fibers have an areal stretch ratio im Range between 1: 6 to 1: 8. The polyester fibers mentioned are preferred heat set The drawing shows a cross section of a conductive fiber.
Ein nichtleitender Kern 1 aus Kunststoff trägt einen Überzug 2 aus Kohlenstoffpartikeln, die als Schicht ohne Bindemittelzusatz mit der Oberfläche des Kunststoffkerns festhaftend verbunden sind.A non-conductive core 1 made of plastic has a coating 2 the end Carbon particles attached to the surface as a layer without the addition of binders of the plastic core are firmly connected.
Nachstehend wird die Herstellung solcher Fasern an einem Beispiel beschrieben.The following is an example of the production of such fibers described.
Ein orientierter Polyesterfaden durchläuft ein Bad eines Lösungs- oder Quellmittels, das die Oberfläche des Fadens anquillt oder anlöst, jedoch nicht solange einwirken kann, daß der Faden in seinem Kern geschädigt wirdq In dem tösungs- oder Quellmittel sind Kohlenstoffpartikeln dispergiert. Die Konzentration der Dispersion, bezogen auf den Anteil der Kohlenstoffpartikeln soll im Bereich zwischen 2,5 bis 5 % liegen. Es wird dann eine derartige Menge der Dispersion/qm Faseroberfläche aufgetragen, daß die auf diese Weise aufgebrachte Gewichtsmenge an leitfähigen Kohlenstoffpartikeln zwischen 0,6 und 3 g beträgt.An oriented polyester thread runs through a bath of a solution or swelling agent that swells or loosens the surface of the thread, but not can act so long that the core of the thread is damaged q In the killing or swelling agents are carbon particles dispersed. The concentration of the dispersion, based on the proportion of carbon particles should be in the range between 2.5 to 5% lie. This is the amount of dispersion per square meter of fiber surface plotted that the amount by weight of conductive carbon particles applied in this way is between 0.6 and 3 g.
Als Lösungs- oder Quellmittel für Polypropylenfasern eignen sich Dekalin, Tetralin und Tetrahydrofuran. Als tösungs-oder Quellmittel für Polyvinylchlorid- oder Polyamidfasern ist Tetrahydrofuran geeignet. Geeignete Lösungs- oder Quellmittel für die bevorzugten Fasern sind dabei die für ihre Fähigkeit, Polyester hinreichend wirkungsvoll und ausreichend schnell anzuquellen oder anzulösen, bekannten. Man kann diese in drei Gruppen einteilen: Phenole bzw. deren Derivate wie Monochlorphenol oder Tetrachlorphenol, Kresole, Monochlorthymole, Di- oder Trioxybenzole wie Resorcin oder Pyrogallol, halogenierte Kohlenwasserstoffe wie Methylenchlorid, Chloroform, Tri-, Tetra- oder Pentachloräthan oder Trichlortoluol sowie halogenierte niedere Fettsäuren wie Bromessigsäure, Dibrompropionsäure, Dichloressigsäure, Trichloressigsäure, TrichlorphenoxyessigsSurez, Trifluoressigsäure oder Trifluorpropionsäure. Hiervon sind die halogenierten niederen Fettsäuren besonders gut geeignet. Sie werden als wäßrige Lösung in Konzentration von 5 bis 30 % eingesetzt, besonders vorteilhaft jedoch werden sie in einer Konzentration von 10 bis 20 % angewandt. In besonderen Fällen kann es von Vorteil sein, die geeigneten halogenierten Carbonsäuren oder deren wäßrige Lösungen in Abmischungen untereinander zu verwenden. Geeignete nichtmetallische Partikel sind diejenigen, die ausreichende elektrische Leitfähigkeit aufweisen, besonders vorteilhaft ist Ruß geeignet.Decalin is suitable as a solvent or swelling agent for polypropylene fibers, Tetralin and tetrahydrofuran. As a solvent or swelling agent for polyvinyl chloride or polyamide fibers, tetrahydrofuran is suitable. Suitable solvents or swelling agents for the preferred fibers, those for their ability to be polyester are sufficient effective and sufficient to swell or dissolve quickly, known. These can be divided into three groups: Phenols or their derivatives such as monochlorophenol or tetrachlorophenol, cresols, monochlorothymoles, di- or trioxybenzenes such as resorcinol or pyrogallol, halogenated hydrocarbons such as methylene chloride, Chloroform, tri-, tetra- or pentachloroethane or trichlorotoluene and halogenated lower fatty acids such as bromoacetic acid, dibromopropionic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid, Trichlorophenoxyacetic acid, trifluoroacetic acid or trifluoropropionic acid. Of this the halogenated lower fatty acids are particularly suitable. They are called aqueous solution used in a concentration of 5 to 30%, particularly advantageous however, they are used in a concentration of 10 to 20%. In particular Cases it can be advantageous to use the suitable halogenated carboxylic acids or to use their aqueous solutions in mixtures with one another. Suitable non-metallic Particles are those that have sufficient electrical conductivity, Carbon black is particularly advantageous.
In manchen Fällen kann es besonders- vorteilhaft sein, Abmischungen verschiedener leitfähiger Partikel als leitfähige Schicht des elektrischen Widerstandselements zu verwenden. Die wie vorbeschrieben-behandelten Flächen werden dann einer Wärmebehandlung unterworfen, bei der das Lösungsmittel vollständig oder im wesentlichen vollständig von der Fadenoberfläche entfernt wird.In some cases it can be particularly advantageous to mix them various conductive particles as a conductive layer of the electrical resistance element to use. The surfaces treated as described above then undergo a heat treatment subjected to the solvent completely or substantially is completely removed from the thread surface.
Die Wärmebehandlung der Fäden erfolgt wenigstens eine Sekunde bei Temperaturen oberhalb des sogenannten Glasumwandlungspunktes des hochpolymeren Fasermaterials. Es werden im allgemeinen Temperaturen im Bereich von 120 bis 1600C angewandt, insbesondere ist es jedoch vorteilhaft, im Bereich zwischen 130 und 1350C zu arbeiten..Dabei ist eine längere Wärmeeinwirkung nicht kritisch, sofern im bevorzugten Temperaturbereich gearbeitet wird; man ist nur aus Gründen einer rationellen Verfahrensweise daran interessiert, die Wärmebehandlung möglichst kurz zu halten.The threads are heat treated for at least one second Temperatures above the so-called glass transition point of the high-polymer fiber material. Temperatures in the range from 120 to 160 ° C. are generally used, in particular however, it is advantageous to work in the range between 130 and 1350C prolonged exposure to heat is not critical, provided that it is in the preferred temperature range is being worked; it is only for the sake of a rational procedure interested in keeping the heat treatment as short as possible.
Statt Fäden aus endlosen Fasern oder aus Stapelfasern können auch Rohfasern in Form eines Vließes oder Strangs mittels geeigneter Vorrichtungen durch ein Bad der genannten Art und eine anschließende Wärmebehandlungszone geführt werden.Instead of threads made of endless fibers or staple fibers, you can also Raw fibers in the form of a fleece or strand by means of suitable devices a bath of the type mentioned and a subsequent heat treatment zone are performed.
Die auf diese Weise leitend gemachten Fäden oder Fasern werden allein oder nach Mischung mit nichtleitenden Fasern zu textilen Flächengebilden verarbeitet.The threads or fibers made conductive in this way become alone or processed into textile fabrics after mixing with non-conductive fibers.
Bei der Verwendung als elektrisches Flächenheielement erfolgt die Zufuhr des elektrischen Stroms von der Stromquelle zu dem Flächenheizelement zum Zwecke der Aufheizung desselben in an sich bekannter Weise, z.B. durch Auftragen einer an sich bekanntenZLeitpigment enthaltenden Dispersion auf den oder die zur Kontaktierung vorgesehenen Bereich oder Bereiche der Rußschicht des textilen Gebildes und Vertreiben des Kontinuums der Dispersion, beispielsweise durch Verdampfen desselben. Die kontaktierten Stellen werden mit elektrischen Zuleitungen verbunden. Das Flächenheizelement kann in Form von Bahnen oder Zuschnitten vorliegen.When used as an electrical area heating element the Supply of the electrical current from the power source to the surface heating element to the Purposes of heating the same in a manner known per se, e.g. by application a dispersion containing known time pigment on the or the for Contacting provided area or areas of the carbon black layer of the textile structure and expelling the continuum of the dispersion, for example by evaporating it. The contacted points are connected with electrical leads. The surface heating element can be in the form of strips or blanks.
Das Textilmaterial kann z.B. als heizbarer Teppich oder Bodenauslegware, zur Herstellung von Heizkissen, Heizdecken und für beheizbare Liegestühle und Sitzkissen verwendet werden.The textile material can be used, for example, as a heatable carpet or floor covering, for the production of heating pads, electric blankets and for heated deck chairs and seat cushions be used.
Als weiteres Anwendungsgebiet sind Autositze, heizbare Bekleidungen, beispielSweise Fliegerkombinationen, zu nennen.Other areas of application are car seats, heated clothing, to name for example aviator combinations.
Schon die Beimischung sehr geringer Mengen (weniger als 1 %) der leitenden Fäden zu einem Textilmaterial verleiht diesem antistatische Eigenschaften; solche Stoffe haben ein großes Anwendungsgebiet, vor allem als Teppich und Bodenbelag, um die lästigen statischen Auf ladungen zu vermeiden.Even the admixture of very small amounts (less than 1%) of the conductive Threads to a textile material gives it antistatic properties; such Fabrics have a wide range of applications, especially as carpets and floor coverings, to avoid the annoying static charges.
Claims (4)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE2440428A DE2440428A1 (en) | 1974-08-23 | 1974-08-23 | Electrically conductive synthetic fibrous textile matl. - has carbon particles embedded in fibres, particles adhering to matrix without binder |
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| DE2440428A DE2440428A1 (en) | 1974-08-23 | 1974-08-23 | Electrically conductive synthetic fibrous textile matl. - has carbon particles embedded in fibres, particles adhering to matrix without binder |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2440428A1 true DE2440428A1 (en) | 1976-03-04 |
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ID=5923910
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| DE2440428A Withdrawn DE2440428A1 (en) | 1974-08-23 | 1974-08-23 | Electrically conductive synthetic fibrous textile matl. - has carbon particles embedded in fibres, particles adhering to matrix without binder |
Country Status (1)
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|---|---|
| DE (1) | DE2440428A1 (en) |
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