MIXED FLEECES

Abstract: 1. Fleeces with increased electrical conductivity consisting of known fleece-forming fibre materials and 1-99% of burr- or fibre-shaped polyacetylene.

Description: Mischvliese Gegenstand der Erfindung sind Mischvliese, die aus mindestens zwei Faserarten bestehen und von denen ml:nde- stens eine Faserart aus dotiertem oder undotiertem Polyacetylen besteht. Es ist bekannt, zur Herstellung von Vliesen mit besonderen Eigenschaften Mischungen verschiedener Faserarten einzusetzen. Auch die Herstellung von Kohlenstoffaservliesen bzw. Kohlenstoffasern enthaltenden Vliesen ist bekannt. Dabei verwendet man vorzugsweise Fasern mit Langen zwischen 1 und 40 mm und arbeitet nach nassen oder trockenen Verfahren. Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass man in sehr vorteilhafter Weise Vliese mit erhöhter elektrischer Leitfähigkeit herstellen kann, wenn man einem bekannten, vliesbildenden Fasermaterial zwischen 1 und 99 % krebschen- oder faserförmiges Polyacetylen zufügt. Die verwendeten Polyacetylen-Krebschen oder -Fasern sind bekannt (-Europäische Patentanmeldung 0 045 908) und haben einen Durchmesser bzw. eine Länge von vorzugsweise 0,01 1 cm. Bedingt durch die Krebschen- bzw. Faserform wird eine zusätzliche Verfestigung des Vlieses erreicht, so dass auch sonst nicht vliesbildende Materialien mitverwendet werden können. Die erhöhte mechanische Festigkeit der polyacetylenhaltigen Vliese wirkt sich bei Anwendungen sehr vorteilhaft aus. Unter Mischvliesenwerden im folgenden sowohl Einzelvliese beliebigen Zuschnittes als auch kontinuierliche Vliesware gleichbleibender Breite, die auf Spulen aufgewikkelt werden kann und die zwischen 1 und 99 % Polyacetylen enthalten, verstanden. Zur Herstellung der Mischvliese können neben Polyacetylen anorganische oder organische Fasermaterialien eingesetzt werden. Als anorganische Fasermaterialien kommen z.B. Fasern aus Glas, Asbest oder Kohlenstoff in Frage. Als organische Fasern kommen z.B. die Naturfasern wie Wollmasse, Manilahanf, Baumwollinter, Papiermaische, Edgeworthia papyrifera und dgl. in Frage. Als organische synthetische Fasern kEnnen im Rahmen der Erfindung ausser denjenigen, die aus relativ hydrophilen, hochmolekularen Polymeren, wie Rayon und Polyvinylalkoholfasern aufgebaut sind, Fasern aus hydrophoben, organischen synthetischen, hochmolekularen Polymeren ¯ -- wie Polyester, Polyamid, Polypropylen, Polyacrylnitril, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyethylene, Polypropylen, Polybutadien, Polyisobutylen, Polystyrol, Polycarbonate, Polyurethane, Polyether, Polyparaphenylensulfid sowie Homo- und Copolymere von Vinylverbindungen verwendet werden. Unter "Polyvinylalkoholfasern" werden diejenigen verstanden, die aus Polyvinylalkohol durch vollständige oder teilweise Verseifung von Polyvinylacetat aufgebaut sind, wobei die Fasern anschliessend wärmebehandelt oder wärmebehandelt und formalisiert werden. "Rayonfasern" werden aus Cellulosebrei nach dem Viskoseverfahren erhalten. "Poly esterfasernf' werden aus einem Säurebestandteil, wie Terephthalsäure, Isophthalsäure, Orthophthalsäure, Oxybenzoesäure, Adipinsäure und Sebacinsäure und einem GlyRol- bestandteil, wie Ethylenglykol, Propylenglykol, Neopentylglykol, Diethylenglykol und dgl., durch Polykondensation oder Copolykondensation erhalten. "Polyamidfasern" sind aus Polyamiden aufgebaut, wie Nylon-6,6, Nylon 6, Nylon-12 und dgl., aromatischen Polyamidfasern, die aus Paraxytilendiamin und Adipinsäure, Terephthalsäure oder Isophthalsäure erhalten wurden oder Copolyamidfasern, die durch Copolykondensation der vorstehend aufgeführten Bestandteile erhalten wurden. "Polypropylenfasern" sind polypropylenhaltige Fasern, die aus Polypropylen oder-Copolymeren aufgebaut sind, die durch Copolymerisation von Propylen mit Ethylen, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid und dgl., erhalten wurden. Die Schnittfasern dieser organischen synthetischen Fa sernkonnendie gewünschte Faserlänge und Denierzahl aufweisen. Für die Zwecke der Erfindung wird eine Faser länge bis zu 40 mm, vorzugsweise 0,1 bis 40 mm, insbesondere 0,1 bis 25 mm bevorzugt. Durch Zusatz von Polyacetylen wird es möglich, nicht-gewebte Bahnen von guter Ausbildung unter Anwendung gewöhnlicher Papiermaschinen selbst mit geschnittenen Fasern einer Länge von 15 bis 25 mm herzustellen. Das erfindungsgemässe Mischvlies kann neben Polyacetylen eine oder mehrere Fasersorten enthalten. Es ist möglich, gleichzeitig 1 bis 30 % Binderfasern zur Haftung der gebildeten, nicht-gewebten Bahnen zu verwenden. Als Binderfasern können in heissem Wasser lösliche Polyvinylalkoholfasern, niedrig-schmelzende Polyesterfasern, beispielsweise Polyethylenterephthalat/Isophtha- lat-Fasern und dgl,, verwendet werden. Die Fasergemische können beispielsweise in einem geeigneten Suspensionsmittel in an sich bekannter Weise dispergiert werden. Die Suspension kann mit bekannten Vor- richtungen, wie Zerteilern, Pulpern, Holländern, Refinern und dgl., hergestellt werden. Die Faserkonzentration in der Suspension beträgt vorzugsweise 0,5 bis 6 %, insbesondere 0,5 bis 3 %. Die Suspension wird zur Lagerung in einen Behälter, Ra- sten und dgl. geführt, mittels einer Messpumpe oder eines Mischkastens gemessen, auf eine Faserkonzentration von 0,01 bis 0,5 % verdünnt und dann von hier z.B. zu einer Papiermaschine von bekannter Art transportiert. Das heisst, die Fasersuspension wird auf das Wasserablauf-Drahtnetz geführt. Sofern die Maschine das Lösungs-. mittel durch das Drahtnetz unter Bildung von nicht-gewebten Bahnen der Fasern abzieht, ist die Art der Maschine in keiner Weise kritisch. Beispielsweise können Four drinier Maschinen, Zylindermaschinen oder geneigte Drahtpapiermaschinen verwendet werden. Wegen der Oxidationsempfindlichkeit des Polyacetylens ist es jedoch vorteilhaft, unter einem Schutzgas wie Stickstoff, Kohlendioxid oder Argon zu arbeiten. Es ist möglich, gelatineartige Substanzen, wie Polyethylenoxid, Carboxymethylcellulose, Natriumalginat, Kalium- metaphosphat, Natriumpolyacrylat, Karaya-Gumml und dgl., in an sich bekannter Weise in einer Konzentration im Bereich von 1 x 10 3 bis 1 x 10in5 %, bezogen auf das Gewicht der Suspension, zuzusetzen. Ferner können die Suspensionen Farbstoffe, Pigmente, Oxidationsverzögerer, Bindemittel wie z.B. niedrigschmelzende Fibrillen oder Fasern, Füllstoffe, Dispergierhilfsmittel oder Dotierungsmittel enthalten. Die auf der Papiermaschine gebildete nicht-gewebte Bahn wird in einem Heissgastrockner oder einem Trommeltrockner getrocknet und das nicht-gewebte Bahnprodukt erhalten. Das Produkt kann mit einer Binderlösung zu Verstärkungszwecken in an sich bekannter Weise behandelt werden, so dass eine Haftung zwischen den Fasern ausgebildet wird. Gemäss der Erfindung können nicht-gewebte Bahnen mit guter Ausbildung, wobei die Fasern einheitlich dispergiert sind und die praktisch frei von Faserklumpen sind, erhalten werden. Die nicht-gewebten Bahnen zeigen auch ausgezeichnete mechanische Eigenschaften, wie Zugfestigkeit, Reissfestigkeit, Prallfestigkeit, Haltungsbeständigkeit und dgl Ein besonderer Vorteil liegt in der erhöhten elektrischen Leitfähigkeit der erfindungsgemässen Mischvliese. Weitere Möglichkeiten zur Herstellung der Mischvliese bestehen im Absaugen, Abpressen oder Abzentrifugieren der Mischsuspensionen. Dabei arbeitet man bevorzugt in Abwesenheit von Luftsauerstoff unter Schutzgas. Beispiele für geeignete Dispersionsmittel sind Kohlen- wasserstoffe, wie b#ispielsweise Butan, Hexan, Cyclohexan, Penten, Benzol und Toluol; halogenierte Rohlenwasserstoffe, wie z.B. Methylenchlorid, Chloroform, Methylchlorid, Propylchlorid, Trichlorethylen, Trichlorethan, Fluortrichlormethan und 1,1,2-Trichlor-1,2,2-tri- fluorethan; Alkohole wie z.B. Methanol, Ethanol, Propanol, und Butanol; Ketone wie z.B. Aceton, Methylethylke- ton und Hexafluoraceton; Ester wie z.B. Methylacetat, Ethylacetat und ?±fr-Butyrolacton, Ether, wie z. B. Ethylether, Tetrahydrofuran und Dioxan; Nitrile, wie z.B. Acetonitril und Propionitril; und Trifluoressigsäure, Kohlenstofftetrachlorid, Schwefelkohlenstoff, Nitromethan, Wasser und Schwefeldioxid; und eine Kombination derselben. Je nach der Natur des besonderen polymeren Materials sollte ein geeignetes, zugehöriges Dispersionsmittel ausgewählt werden. Die erfindungsgemässen Mischvliese können zur Erzielung einer höheren Leitfähigkeit "dotiert" werden. Geeignete Dotierungsmittel sind z.B. Jod, Brom, AsF5, SbF5' Asc5, FeCl3, SnCl4, TiC14, NAPF6, NOAsF6, NOBF4, NO2AsF6, Protonsäuren wie z.B. HCl04, H2S04, HCl, CF3SO3H u.a., Alkalimetalle, NaNH2, Amine. Dabei kann das Mischvlies den Dämpfen des Dotierungsmittels ausgesetzt oder in eine Lösung des Dotierungsmittels in einem inerten Lösungsmittel getaucht werden. In einer besonderen Ausführungsform kann das Dotierungsmittel bei der Vliesherstellung zugesetzt werden. Für manche Anwendungszwecke ist es vorteilhaft, das undotierte oder dotierte Vlies luftdicht zu verpacken. Dies kann z.B. durch Einschweissen in Folien mit geringer Sauerstoffdurchlässigkeit geschehen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Mischvlies mit einer Lösung eines Polymeren mit geringer Sauerstoffdurchlässigkeit zu imprägnieren und so eine Schutzschicht auf den Einzelfasern zu erzeugen. Die erfindungsgemässen Mischvliese können als antistatische, elektrisch leitende oder halbleitende Bauelemente z.B. in Flächenheizleitern oder zur Abschirmung elektromagnetischer Felder Verwendung finden. Weiterhin können sie als selektive Absorber zur photothermischen Umwandlung von Sonnenlicht eingesetzt werden. Besonders bevorzugt ist jedoch die Verwendung polyacetylenhaltiger Mischvliese als Elektrodenmaterial in Batte rien. Beispiel 1 Zu 1 1 einer 1 gew.-%igen Suspension aus ungebleichtem Zellstoff in Wasser wird unter starkem Rühren 1 1 Ethanol, in dem 1 g krebschenförmiges Polyacetylen suspen diert ist, zugesetzt. Die Hälfte des Gemisches wird übe# eine Porzellannutsche von 15 cm ¯ abgesaugt. Das feuchte Vlies wird zwischen 2 Metallplatten mit 5 mm Distanzstücken und einer Belastung von 5 kg im Hochvakuum 24 h bei Raumtempertur über Phosphorpentaoxid getrocknet. Man erhält ein Vlies von 13 cm ¯ und 3,5 mm Dicke mit guter Zugfestigkeit und einer elektrischen Leitfähig keit von 3 x 10 7 9 5 cm 1. Beispiel 2 Analog Beispiel 1 wird ein Vlies mit Baumwoll-Linters und Polyacetylen hergestellt. Man erhält ein Vlies mit einem Durchmesser von 13,5 cm, einer Dicke von 3 mm und guter Zugfestigkeit. Die spez. Leitfähigkeit beträgt 1,6 x 10 ¯ -1 cm Beispiel 3 Analog Beispiel 1 wird ein Vlies mit Dralonschnittfasern dtex 3,3/6 mm halbmatt und Polyacetylen hergestellt. Das dunkle Vlies ist sehr locker und hat keine Festigkeit. Pressen bei 200 Kp/cm2 gibt dem Vlies jedoch eine sehr hohe Zugfestigkeit und metallischen Glanz. Das Vlies hat einen Durchmesser von 15 cm und ist 1 mm dick. Beispiel 4 Analog Beispiel 3 wird ein Vlies mit Perlonschnittfasern PAG halbmatt 3,3 dtex/6 mm und Polyacetylen hergestellt. Das Vlies hat nach dem Pressen einen Durchmesser von 15 cm, eine Dicke von 1 mm, eine gute Zugfestigkeit und metallischen Glanz. Beispiel 5 Zu 1 1 Ethanol,in dem 1 g Polyacetylen suspendiert ist, werden 2 g Jod zugesetzt und gerührt, bis das Jod gelöst ist. Diese Suspension wird in 1 l einer 1 gew.-%igen Suspension aus Baumwoll-Linters in Wasser eingerührt. Die Hälfte wird über eine Porzellannutsche mit 15 cm ¯ abgesaugt. Das feuchte Vlies wird zwischen 2 Metallplatten mit 5 mm Distanzstücken und einem 5 kg Gewicht im Hochvakuum 24 h bei Raumtemperatur über Phosphorpentaoxid getrocknet.#Man erhält ein Vlies von 13 cm Durch -messer und 3,2 mm Dicke. Die spezifische Leitfähigkeit beträgt #RT = 2,2 .10-1 #-1 cm-1. Beispiel 6 1 g eines Vlieses bestehend aus ungebleichtem Zellstoff -und Polyacetylen im Verhältnis 1:2 wird bei Raumtemperatur unter Stickstoff 48 Stunden Joddämpfen ausgesetzt. Das Gewicht des Vlieses steigt dabei auf 1,84 g an. Das joddotierte Vlies zeigt eine Gewichtszunahme von 84 % und eine spezifische Leitfähigkeit von g #RT = 1,2 x 10 1 O -1 cm Beispiel 7 Analog Beispiel 6 wird ein Baumwoll-Linters/Polyacety- len-Vlies (1:1) dotiert. Die Gewichtszunahme beträgt 161 % und die spezifische Leitfähigkeit beträgt #RT = 1,1 x 10 Q,-1 cm#1 Beispiel 8 Analog Beispiel 6 wird ein Baumwoll-Linters/Polyacety- len-Vlies (1:1), das mit 200 Kp/cm2 gepresst wurde, dotiert. Die Gewichtszunahme beträgt 97,5 % und die spezifische Leitfähigkeit # RT = 1,3 x 10-1 # -1 cm-1. Beispiel 9 1 g eines Vlieses aus ungebleichtem Zellstoff und Polyacetylen im Verhältnis 1:1 wird unter Stickstoff 48 Stunden in eine Lösung aus 2,5 g Eisen(III)-chlorid (wasserfrei) und 50 ml absolutem Acetonitril gelegt. Danach wird das dotierte Vlies 2 mal mit 50 ml absolutem Acetonitril gewaschen und 3 Stunden bei Raumtemperatur im Hochvakuum getrocknet. Das Gewicht des Vlieses steigt auf 1,405 g tn. Das dotierte Vlies zeigt eine spezifi sche Leitfähigkeit von #RT = 2,4 x 10-2 #-1 cm-1. Beispiel 10 Analog Beispiel 9 wird ein Baumwoll-Linters-Polyacetylen-Vlies (20:80) dotiert. Die Gewichtszunahme beträgt 62 * und die spezifische Leitfähigkeit A RT = 1,4 x cm q? -1 cm#1. Beispiel 11 Analog Beispiel 9 wird ein bei 200 Kp/cm2 gepresstes Baumwoll-Linters-Polyacetylen-Vlies (70:30) dotiert. Die Gewichtszunahme beträgt 45 %, die spezifische Leitfähigkeit X RT = 9,5 x 10 2 @ 1 cm 1. Beispiel 12 Ein Vlies bestehend aus Polyacetylen und Baumwoll-Linters im Verhältnis 1:1 wird für Batterieelektroden in Stücke geschnitten. Die Masse der Anode sind 19,6 x 36 x 3,4 mm, das Gewicht beträgt 588 mg, die Masse der Kathode sind 21 x 36 x 3 mm und das Gewicht beträgt 575 mg. Die beiden Vliesstücke werden mit Golddraht auf je einem Platinblech befestigt, in 200 ml einer 0,1 molaren Lösung aus Tetrabutylammoniumperchlorat in absolutem Propylencarbonat getaucht und aufgeladen. Die Ladezeit beträgt 32 Min., die Ladespannung 4 V und der Ladestrom 4,3 mA. Beim Entladen, über eine 4 V/50 mA Leuchtdiode mit 100 Vorwiderstand, fliesst ein Strom von 2,4 mA bei 1,8 V Spannung. Die Quellenspannung beträgt 2,6 V. Nach 34 Min. erlischt die Diode, der Strom beträgt jetzt 0,6 mA bei 1,55 V Spannung. Alle Arbeiten wurden in einer Glove-Box mit N2-Atmosphäre durchgeführt.

Claims: Patentansprüche 1) Mischvliese aus mindestens zwei Faserarten, da durch gekennzeichnet, dass eine Faserart aus do tiertem oder undotiertem Polyacetylen besteht. 2) Verwendung der Mischvliese nach Anspruch 1 als Elektrodenmaterial in Speicherbatterien.

Inventors: HOCKER, JURGEN, DR., Hocker, Jürgen, Dr.
Applicants: BAYER AG
Application year: 1983
Main classification: D21H5
IPC codes: C08L27, C08L1, D21H13, C08L23, H01M4, H01M10, C08L77, C08L33, D21H17, C08L67, C08L7, C08L101, C08L21, C08L49, D04H1