СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНТИСТАТИЧЕСКИХ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ Российский патент 1998 года по МПК D02G3/02 D02G3/44 D01F1/09 D01F1/06 

Изобретение касается способа получения антистатических текстильных материалов и изделий, используемых в высоких технологиях при работе в чистых производственных помещениях (например, при производстве микроэлектроники, компьютерной техники, лекарственных средств), для медицинской одежды, в фильтрационных средствах, а также в изделиях широкого потребления.

Известен способ получения антистатичного материала [1]. Способ заключается в создании сетчатой структуры при ткачестве или вязании. Электропроводящие химические нити вплетаются в основу и уток материала из обычных химических нитей с определенным шагом и выступают с обеих сторон над поверхностью материала. Таким образом получается материал, обеспечивающий рассеяние статического электричества. Присутствующие в структуре материала электропроводные нити в процессе эксплуатации изделия деформируются и разрушаются. При этом в окружающую среду выделяются частицы разрушенных нитей, что приводит к ее загрязнению, а это в свою очередь отрицательно влияет на условия работы в особо чистых помещениях.

Известен способ получения антистатического материала для текстильных изделий [2], при котором химической нити придают антистатичность, из нити вяжут материал. Антистатичность нити придают путем соединения токопроводящей нити, содержащей мелкодисперсный электропроводящий материал, с нитью из синтетического термопластичного материала с помощью растворителя с образованием единой нити. Наличие в структуре материала антистатичной нити, содержащей электропроводные дисперсные частицы, в процессе эксплуатации из-за деформации приводит к отслаиванию этих частиц и образованию пыли в чистых помещениях.

Известен также способ получения материала для антистатических текстильных изделий из химических нитей, заключающийся в придании химической нити антистатичности, вязании, ткачестве или изготовлении нетканого холста и последующей термообработки [3] . Химической нити придают антистатичность путем использования нелинейных токопроводящих, получаемых при высокотемпературной обработке углеродистых филаментов или волокон, имеющих синусоидальную или спиралевидную форму и являющихся производными стабилизированных акриловых или полиакрилонитриальных волокон. Токопроводящие волокна в количестве от 0,09 до 2,00 мас.% используют в смеси со стандартными химическими текстильными волокнами из группы, содержащей, в частности, полиамидные волокна. Смешивают электропроводящие и неэлектропроводящие химические нити, затем смешанная масса прочесывается, проходит через ленточную машину, скручивается на открытой машине в пряжу. Из полученной антистатической пряжи вяжут, ткут или нетканым способом получают материал и подвергают его термообработке. Придание химической нити антистатичности является длительным и трудоемким процессом, требующим высокотемпературной (свыше 550^oC) обработки предшествующих компонентов. Полученный этим способом материал при испытании на статический разряд рассеивает заряд не более чем за 2 с. Однако наличие двух типов фила-ментов или нитей ведет к тому, что в процессе деформации отдельные частицы углеродных токопроводящих нитей отрываются и образовывают пыль при эксплуатации текстильных изделий в чистых помещениях и материалы теряют антистатичные свойства.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ получения антистатических волокон [4] при котором антистатические нити получают формованием из расплава волокнообразующего полимера, содержащего хотя бы один из полиоксиалкиленгликолей или их дериватов в количестве не менее 0,5 мас.%. При этом появление антистатических свойств в волокне обусловлено тем, что при формовании соотношение площади S (мм²) отверстий фильеры и расход расплава полимера Q (г/мин) через отверстия удовлетворяет соотношению S≥0,02Q²+0,2.

Этот способ имеет ряд общих признаков с заявляемым и рассматривается нами как аналог.

В основу изобретения положена задача создать такой способ получения материала для антистатических текстильных изделий, в котором новое выполнение операции придания синтетической нити антистатичности, позволяет получить текстильные материалы и изделия с высокой устойчивостью антистатических свойств к обработкам растворителями и высокой устойчивостью к истиранию при их эксплуатации.

Поставленная задача решена тем, что заявляемый способ изготовления антистатических текстильных материалов или изделий получением антистатических нитей с последующей переработкой их в текстильные материалы или изделия вязанием, ткачеством или изготовлением нетканого холста отличается тем, что антистатические нити получают формованием из расплава синтетического волокнообразующего полимера, содержащего в качестве антистатика 0,45 -10,00% от массы полимера оксиэтилированных со степенью 10-100 первичных предельных спиртов ряда C₁₀-C₂₀ или оксиэтилированных со степенью 4-100 первичных предельных карбоновых кислот ряда C₁₀-C₂₀, либо смеси названных оксиэтилированных спиртов или кислот с полиэтиленгликолем с мол. м. 3000-40000.

Предлагаемая авторами модифицирующая композиция описана в патенте РФ N 1382057, кл. D 01 F 1/06,1/10, D 06 P 1/613. Она предназначена для крашения полиамидных нитей в массе, однако неизвестно ее использование для получения текстильных материалов и изделий из них, обладающих антистатическими свойствами и низким пылеворсоотделением.

При необходимости в модификатор или модифицирующую смесь можно дополнительно вводить красящее вещество в количестве 0,01 - 1,00% от массы синтетической нити для придания нити требуемого цвета, что позволяет при дальнейшем получении текстильного материала и изделий исключить операцию поверхностного крашения. В качестве красящих веществ могут быть использованы органические полимерорастворимые красители и органические и неорганические пигменты (например, углерод технический, оксиды металлов, фталоцианиновые и периленовые пигменты, азокрасители и др.).

Для улучшения потребительских свойств материала (например, гигиенических) при сохранении его антистатичности вяжут, ткут или изготавливают нетканый холст из синтетических нитей в чередовании или в смеси с натуральными или другими химическими нитями и волокнами.

В отличие от аналога в предлагаемом способе для достижения антистатического эффекта не требуется создавать специальное соотношение между площадью отверстия фильеры и расходом расплава через эти отверстия; предлагаются в качестве антистатиков вещества, которые не заявляются в аналоге. По предлагаемому способу получают материалы с более высокими антистатическими свойствами, отличающиеся высокой устойчивостью к обработкам в растворителях.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

Антистатические нити получают формованием из расплава синтетического волокнообразующего полимера, содержащего в качестве антистатика 0,45 -10,00% от массы полимера оксиэтилированных со степенью 10-100 первичных предельных спиртов ряда C₁₀-C₂₀, или оксиэтилированных со степенью 4-100 первичных предельных карбоновых кислот ряда C₁₀-C₂₀, либо смеси названных оксиэтилированных спиртов или кислот с полиэтиленгликолем с мол. м. 3000-40000. Вместе с антистатиком в расплав полимера дополнительно может быть введен краситель в количестве 0,01-1,00% от массы полимера.

Модификацию осуществляют путем введения антистатичной композиции (варианты составов приведены в табл. 1) в расплав полимера непосредственно перед формованием нитей или нетканого холста, гомогенизацией смеси в экструдере-смесителе и последующего формования. Сформованную нить вытягивают с требуемой кратностью вытягивания в зависимости от назначения нити. Для комплексной нити проводят дополнительную операцию крутки. Для получения текстурированной нити вытянутую нить подвергают текстурированию.

Из модифицированной нити могут быть получены различные материалы, например ткани, основовязанные и кругловязанные трикотажные полотна, и непосредственно изделия, например носки и перчатки. В зависимости от требуемых потребительских свойств синтетические нити могут быть смешаны или соединены с натуральными волокнами или другими химическими нитями перед их переработкой в текстильные материалы или изделия.

В табл. 1 приведены сведения о качественном и количественном составе модифицирующих смесей, придающих антистатичность, и данные, подтверждающие их эффективность (колонки 11 и 12). Нить с необходимыми физико-механическими и антистатическими свойствами получается при содержании антистатиков в количестве 0,45-10% (составы 2-9, 13-15). Введение модификатора в количестве менее 0,45% (состав 1) не обеспечивает достижение антистатического эффекта. При введении модификатора в количестве, превышающем 10% (состав 10), процесс волокнообразования нарушается, и нить получить не удается. При содержании красящего вещества ниже 0,01% (состав 11) интенсивность и устойчивость окраски очень низкие. При содержании красящего вещества более 1,00% (состав 12) нарушается процесс волокнообразования и не удается получить качественную нить.

Получение текстильных материалов изделий описано в примерах 1-9.

Пример 1. Антистатичной полиамидной нити придают антистатичность путем модификации полиамидной нити введением в расплав полиамида модифицирующей композиции (один из составов 2-9, 13-15 из табл. 1). Из модифицированного расплава формуют нить при 270^oC. Сформованную нить вытягивают с кратностью 3, 4, подвергают крутке 200±20 кручений на метр.

Готовую полиамидную антистатичную нить 10 текс используют для получения ткани.

Процесс ткачества включает следующие стадии:
- снование нитей на сновальной машине СЛ-170-ШЛ;
- проборка на станке ПС-1;
- ткачество на станке СТБ 2-175;
- отварка, промывка в барках БМ-2 при температуре 55±5^oC;
- термостабилизация на машине "Элитекс" при температуре 190±5^oC, скорости 19-22 м/мин, степени опережения 10-15%.

Готовая ткань имеет следующие характеристики:
- переплетение саржевое;
- плотность, число нитей/см: основа 50, уток 48;
- поверхностная плотность: 95±5 г/см²;
- ширина 136±2 см.

Примеру 2. Получение антистатичной нити и процесс ткачества осуществляется, как в примере 1. Отличие получаемой ткани состоит в том что в основе ткани используется полиамидная антистатичная нить 10 текс, а в уток заправлена полиэфирная неантистатичная нить 9,0 текс. Готовая ткань имеет следующие характеристики:
- переплетение полотняное;
- плотность, число нитей/см: основа - 50, уток - 52;
- поверхностная плотность : 98±5 г/см²;
- ширина 136±+2 см.

Пример 3. Антистатичную полиамидную нить получают как в примере 1. Процесс вязания трикотажного антистатичного малоусадочного основовязанного полотна включает следующие стадии:
- снование нитей на новой на сновальной машине СЛ-170-ШЛ;
- вязание на машине "Кокетт", 22 класса:
- 1-ая гребенка - 100% антистатичная нить,
- 2-ая гребенка - 100% антистатичная нить;
- отварка и промывка в барках МКЛ при температуре 55±5^oC;
- термостабилизация на машине "Элитекс" при температуре 190±5^oC, скорости 19-22 м/мин/ степени опережения 10-15%;
- рассортировка на машине БТ-180.

Готовое полотно имеет следующие характеристики:
- переплетение шарме-трико;
- поверхностная плотность 150-160 г/м²;
- ширина 180-190 см;
- усадка: по основе 2-4%, по утку 2-4%.

Пример 4. Получение полиамидной антистатичной нити и процесс вязания осуществляют как в примере 3. Разница состоит в том, что 30% (массовых) капроновых антистатичных нитей 10 текс, т.е. каждая третья нить на первой и второй гребенках, заменены на вискозные нити 11,1 текс. Готовое полотно имеет следующие характеристики:
- переплетение сукно-трико;
- поверхностная плотность 150-160 г/м²;
- ширина 180-190 см;
- усадка: по основе 2-4%, по утку 2-4%.

Пример 5. Способ получения полиамидной антистатичной нити и процесс вязания осуществляют как в примере 3, разница состоит в том, что 25% (массовых) антистатичных нитей, т.е. каждая четвертая нить на обеих гребенках, заменены на полиэфирные нити 9,0 текс.

Готовое полотно имеет следующие характеристики:
- переплетение трико-трико;
- поверхностная плотность 150-160 г/м²;
- ширина 180-190 см;
- усадка: по основе 2-4%, по утку 2-4%.

Пример 6. Антистатичную текстильную текстурированную нить эластик получают следующим образом: в расплав полиамида вводят модифицирующую композицию (один из составов 2-9, 13-15 табл. 1). Модифицированный расплав формуют при 270^oC. Полученную нить вытягивают и текстурируют при температуре 170^oC.

Антистатичные носки получают вязанием на одноцилиндровых трехсистемных автоматах ОЗД 14 класса переплетением гладь/ из антистатичной нити эластик в сочетании с хлопчатобумажной нитью.

Заправка - антистатичная капроновая нить эластик 10 текс х 2 в два конца и хлопчатобумажная нить 10 текс в один конец на участке поголенка и следа; на участке пятки и мыска - капроновая нить эластик 10 текс х 2 в два конца в два сложения. В бортик прессовым переплетением врабатывают нить спандекс линейной плотностью 32 текс, оплетенную капроновой нитью эластик.

Примеру 7. Нетканый холст получают на лабораторной установке следующим способом: в расплав полиамида вводится модифицирующая композиция (состав 2 табл. 1); формование осуществляется аэродинамическим способом, с использованием раскладчика и скреплением холста иглопробивной машиной.

Готовый холст имеет следующие характеристики:
- поверхностная плотность 200±50 г/м²;
- ширина 50±5 см:
- усадка: по длине 150%, по ширине 170%.

Пример 8. Способ осуществляется как в примере 7. Для формования используется расплав полиэтилентерефталата, модифицированный композицией (составы 3 табл. 1).

Готовый холст имеет следующие характеристики:
- поверхностная плотность 350±50 г/м²;
- ширина 50±5 см;
- усадка: по длине 150%, по ширине 170%.

Пример, 9. Способ осуществляется как в примере 7. Для формования используется расплав полипропилена, модифицированный композицией (составы 4 табл. 1).

Готовый холст имеет следующие характеристики:
- поверхностная плотность 450±50 г/м²;
- ширина 50±5 см;
- усадка: по длине 150%, по ширине 170%.

Физико-механические и другие эксплуатационные свойства материалов, изготовленных по примерам 1-9, соответствуют технической документации на данные виды продукции.

В табл. 2 приведены свойства, обусловленные и регламентируемые областью применения антистатичных материалов с низким пыле- и ворсоотделением - спецодежда и материалы для чистых производственных помещений. Свойства материалов и их устойчивость при эксплуатации по примерам 1-9 соответствуют требованиям, предъявляемым к материалам, используемым в чистых помещениях.

Материал по аналогу обладает умеренными антистатическими свойствами, которые, однако, не устойчивы при эксплуатации: при многократных стирках, химчистках материалы утрачивают антистатические свойства.

Антистатичные материалы по заявляемому способу могут быть также широко использованы в изделиях бытового назначения. Снижение электризуемости материала значительно улучшает гигиенические свойства изделий из него.

Изобретение относится к текстильному производству. Согласно изобретению при получении антистатических текстильных материалов и изделий получают антистатические нити формованием из расплава синтетического полимера с добавкой 0,45 - 10, 00% от массы полимера оксиэтилированных со степенью 10 - 100 первичных предельных спиртов фракции C_1 0 - C_2 0 или оксиэтилированных со степенью 4 - 100 первичных предельных карбоновых кислот фракции C_1 0 - C_2 0, либо их смеси с полиэтиленгликолем с мол.м. 3000 - 40000. Сформованные нити перерабатывают в текстильные материалы и изделия, обладающие высокой устойчивостью антистатических свойств к растворителям и истиранию, низким пыле- и ворсоотделением в производствах с повышенными требованиями к чистоте помещений. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ получения антистатических текстильных материалов и изделий получением антистатических нитей с последующей переработкой их в текстильные материалы и изделия вязанием, ткачеством или изготовлением нетканого холста, отличающийся тем, что антистатические нити получают формованием из расплава синтетического полимера, содержащего в качестве антистатика 0,45 - 10,00% от массы полимера оксиэтилированных со степенью 10 - 100 первичных предельных спиртов фракции С_1 0 - С_2 0 или оксиэтилированных со степенью 4 - 100 первичных предельных карбоновых кислот фракции С_1 0 - С_2 0 либо смеси названных оксиэтилированных спиртов или кислот с полиэтиленгликолем с молекулярной массой 3000 - 40000. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в расплав полимера дополнительно вводят краситель в количестве 0,01 - 1,00% от массы полимера. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что при переработке в текстильные материалы или изделия сформованные синтетические антистатические нити соединяют или смешивают с натуральными или химическими нитями. 4. Способ по пп.1 - 3, отличающийся тем, что после переработки в текстильные материалы или изделия дополнительно осуществляется операция термостабилизации.