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Kunststoffmasse
Die Erfindung betrifft verbesserte Kunststoffmassen und wird hierin im einzelnen in bezug auf Kunststoffmassen aus synthetischen Harzen auf der Basis von Polystyrol beschrieben, die antistatisch sind, d. h. bei denen während des üblichen Ausdrückens des Formlings die sehr unerwünschten Wirkungen der elektrostatischen Aufladung nicht auftreten.
Ausgedehnte Versuche in Laboratorien und in Betrieben, die von Herstellern, Verarbeitern und Verbrauchern durchgeführt wurden, zeigen, dass die elektrostatischen Muster, die zur Zeit des Ausdrücken des Formlings erzeugt werden, die Hauptquelle des lange bekannten Problems der statischen Staubaufnahme bei gewöhnlichen Polystyrolen sind.
Das elektrostatische Feld scheint durch den ganzen Formling hindurch in drei Dimensionen verteilt zu sein, so dass die üblichen Oberflächenbehandlungen nicht nur eine zusätzliche Bearbeitung erfordern, sondem auch von begrenztem Wert sind.
Obwohl das elektrostatische Feld mit der Zeit abnimmt, kann es viele Monate bestehen, so dass der Käufer oder Verbraucher mit den Problemen der Staubansammlung, die aus der Zeit des Verformens stammen, trotz zwischenzeitlicher Verwendung von Schutzumschlägen noch lange nach dem Formverfahren belästigt ist.
Formstücke können dadurch, dass die statische Staubaufnahme selten gleichmässig auftritt, besonders "schmutzig"erscheinen. Die Aufnahme des Staubes ist an den Stellen mit dünnem Querschnitt und starker Krümmung und in vertieften Flächen besonders stark, und gerade diese sind besonders schwer zu erreichen und zu reinigen. Selbst an den ebenen Flächen sind charakteristische und besonders unerwünschte farnähnliche oder verzweigte Aufnahmemuster vorherrschend. Die Hauptquelle für den Schmutz ist die
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nommene Staub viel stärker festgehalten als derjenige, der sich auf irgendeiner Oberfläche durch einfaches Absetzen infolge Schwerkraft ansammelt.
Ein symmetrisches Formstück aus Polystyrol, das der Luft ausgesetzt ist, sammelt im wesentlichen die gleiche Menge des Staubmusters an seiner unteren Oberfläche, wie an seiner oberen Oberfläche und hält diesen fest.
Es wurden verschiedene Erscheinungen als Kriterien für die Tendenz des Materials, eine elektrostatische Aufladung anzunehmen und zu behalten, verwendet. Zu diesen gehören :
1) Widerstand der Oberfläche,
2) Widerstand der Masse,
3) Asche und künstliche Staubaufnahme nach Reiben,
4) Ablesung am Elektrometer nach Reiben,
5) Ablesung am Elektrometer nach Formpressen,
6) Künstliche Staubaufnahme nach Formpressen.
Bei Materialien mit verhältnismässig niedrigem spezifischem Widerstand (z. B. 10'ohm. cm), können ziemlich direkte Beziehungen zwischen den obigen Faktoren und der Erzeugung und Beibehaltung der Aufladung erhalten werden. Jedoch zeigen bei den destatisierten Polystyrolen, die im vorliegenden Fall von
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Interesse sind und die einen viel höheren Widerstand haben, nur die Faktoren 5) und 6) eine Beziehung zu der atmosphärischen. Staubaufnahme nach dem Formpressen - was in erster Linie von Interesse ist. Die Beziehung mit 5) ist ziemlich bezeichnend.
Mit einiger Toleranz für Variationen in dem"atomsphäri- schen Staub" wurde eine ausgezeichnete praktische Beziehung zwischen dem tatsächlichen Verhalten nach längerer Zeit und Versuchen in ausserordentlich kurzer Zeit nach 6) erhalten, wenn Russ in einer Zerstäubungspistole verwendet wurde.
In der Technik wurden viele erfolglose Versuche durchgeführt, um eine direkte Beziehung zwischen den destatisierenden Fähigkeiten während des Verformens und den Faktoren 1)-4) zu suchen. Viele Materialien, für welche destatisierende Eigenschaften beansprucht wurden, haben sich in der tatsächlichen Praxis als ungeeignet erwiesen. Trotz einer oberflächlichen, anschaulichen Einfachheit sind die durch Reiben induzierten statischen Effekte wahrscheinlich viel unbestimmter in ihrer Wirkung als die unter Formpressbedingungen induzierten. Abhängig von Materialien und den Bedingungen des Reibmittel, der Art und Orientierung der Reibbewegung und andern Bedingungen, können sehr verwickelte und unvorhergesehene Nebenwirkungen auftreten.
Im besonderen sei festgestellt, dass formgepresste, synthetische Harzmassen hergestellt wurden, die bei den Reibprüfungen gute Ergebnisse zeigten, aber versagten, wenn sie den tatsächlich wichtigen Prüfungen an der Atmosphäre unterworfen wurden. Auch ist die Staubansammlung, die durch Reiben erzeugt wird, eher schmierig oder fleckig im Gegensatz zu den viel unangenehmeren verzweigten Mustern. Darüber hinaus kann die Verwendung von destatisierenden Mitteln, welche durch einen hygroskopischen Film ein gutes Reibverhalten erzeugen, zu einer hartnäckigen Zurückhaltung
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.-Prüfungen der Aussetzung der Atmosphäre und'durch die Verwendung von zerstäubtem Staub, der auf die Prüfstücke zu verschiedenen Zeiten nach dem Formpressen aufgebracht wurde, gemessen.
Wie später beschrieben wird, können die unerwünschten Staubansammlungswirkungen der elektrostatischen Aufladungen auf Gegenständen aus synthetischem Harz während des Formpressen vermieden werden, wenn die Lehren dieser Erfindung beachtet werden.
Erfindungsgemäss werden destatisierte Formmassen aus synthetischem Harz mit hoher Farbstabilität angegeben.
Im besonderen schafft diese Erfindung destatisierte Harzmassen auf der Grundlage von Polystyrol, die durch einen hohen Grad von Farbstabilität gekennzeichnet sind.
Zu den weiteren Merkmalen dieser Erfindung gehört die Schaffung einer destatisierten Harzmasse, wobei ein synergistisches Mittel verwendet wird, um ein destatisierendes Mittel in verhältnismässig klei- nen Mengen wirksam zu machen.
Ein Ziel der Erfindung ist es, eine neue Klasse von brauchbaren Massen, die für das Formpressverfahren geeignet sind, zu schaffen.
Die erfindungsgemässe Kunststoffmasse zum Formpressen von destatisierten Gegenständen aus synthe-
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gen auf das Gewicht des Harzes, eines Zusatzes enthält, der aus mindestens einem Alkanolamin und mindestens einem aliphatischen Amid besteht, wobei das Alkanolamin weniger als 9 Kohlenstoffatome in jeder Alkanol- oder Alkylgruppe enthält, das Amid ein Amid einer Alkylmono- oder einer Alkylendicarbonsäu- re mit 4-18 Kohlenstoffatomen im Molekül ist und der Amiante *il des Zusatzes 1-70 Mol.-% beträgt.
Es wurde gefunden, dass die Neigung, sich elektrisch aufzuladen, die insbesondere viele Harze vom Vinyl-Typ aufweisen (einschliesslich Vinyle, Vinylidene, Acryle und ähnliche Polymerisate, u. zw. sowohl Homopolymorisate als Mischpolymerisate, oder Mischungen von Polymerisaten und besonders Polystyrol), merklich verringert werden kann, wenn in das Harz bis zu ungefähr 10 Gew. -0/0 und vorzugsweise 0, 5-2 Gew.-e eines Zusatzes obiger Zusammensetzung eingearbeitet wird.
Das Alkanolamin kann ein primäres, sekundäres oder tertiäres Alkanolamin der Formel
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enthalten, wobei R, R und R Wasserstoff- oder Alkyl- oder Alkanolgruppen sind und mindestens einer dieser Reste ein Alkanol mit 2-8 Kohlenstoffatomen ist und die Alkylgruppen, wenn vorhanden, 1 - 8 Kohlenstoffatome enthalten.
Vorzugsweise wird als Destatisierungszusatz Triisopropanolamin und Nonamid verwendet.
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Das folgende Beispiel sowie die folgende Tabelle zeigen besonders wirksame Mischungen, wobei jedoch die Erfindung nicht auf diese Mischungen eingeschränkt werden soll.
18,2 g Pelargonsäureamid wurden mit 72,8 g Triisopropanolamin in einem Propellermischer mit hoher Geschwindigkeit gemischt, wobei eine Paste gebildet wurde. Diese Mischung wurde dann in Polystyrol in solcher Menge eingearbeitet, dass 2% der Mischung vorhanden waren. Der Zusatz wurde mit dem Harz in einem Pfleiderer-Kneter gemischt, und zu dem Ansatz sodann weisses Pigment hinzugegeben. Die erhaltene Mischung wurde stranggepresst und durch Spritzgussverfahren verformt.
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Tabelle (alle Teile Gewichtsteile)
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<tb>
<tb> Polymerisat <SEP> Amin <SEP> Amid <SEP> Elektrostatische
<tb> Bestimmung <SEP> (Volt)
<tb> Polystyrol <SEP> Triisopropanolamin <SEP> Pelargonamid <SEP> 0,0
<tb> (98) <SEP> (1, <SEP> 6) <SEP> (0, <SEP> 4) <SEP>
<tb> Polystyrol <SEP> Triäthanolamin <SEP> Cu <SEP> -Cllmid <SEP> 2, <SEP> 0 <SEP>
<tb> (99) <SEP> (0,8) <SEP> (0, <SEP> 2)
<tb> Butadienstyrol-Diisopropanolamin <SEP> Octanamid <SEP> 0, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Mischpolymerisat <SEP> (1,95) <SEP> (0, <SEP> 05)
<tb> (98)
<tb> Polymethylstyrol <SEP> N-Butyl-diäthanol- <SEP> Hexanamid <SEP> 3,0
<tb> (99.
<SEP> 5) <SEP> amin <SEP> (0,25) <SEP> (0, <SEP> 25)
<tb> Polyäthylen <SEP> Triisopropanolamin <SEP> Pelargonamid <SEP> 0, <SEP> 2
<tb> (99) <SEP> (0, <SEP> 99) <SEP> (0, <SEP> 01)
<tb> Polyäthylen <SEP> Dimethylisopropanol- <SEP> C18amid <SEP> 1,0
<tb> (98) <SEP> amin <SEP> (1, <SEP> 6) <SEP> (0, <SEP> 4) <SEP>
<tb> Mischpolymerisat <SEP> Diäthanolamin <SEP> Butyramid <SEP> 0,5
<tb> von <SEP> Acrylnitril <SEP> (1,6) <SEP> (0, <SEP> 4)
<tb> und <SEP> Styrol
<tb> (98)
<tb> Polyvinylchlorid <SEP> N-Butyl-diäthanol- <SEP> Lauramid <SEP> 0,1
<tb> (98) <SEP> amin <SEP> (1, <SEP> 5) <SEP> (0, <SEP> 5)
<tb> Polyvinylchlorid <SEP> Triisopropanolamin <SEP> Caprylamid <SEP> 0,5
<tb> (99) <SEP> (0, <SEP> 6) <SEP> (0, <SEP> 4) <SEP>
<tb> Polymethylmetha- <SEP> Diäthanolamin <SEP> Pelargonamid <SEP> 0,0
<tb> crylat <SEP> (99) <SEP> (0, <SEP> 9) <SEP> (0, <SEP> 1)
<tb> Polymethylmetha- <SEP> N-Äthyl-bis- <SEP> Lauramid <SEP> 2, <SEP> 0
<tb> crylat <SEP> (98) <SEP> (2-äthylhexanol- <SEP> (0, <SEP> 4)
<tb> -4)-amin <SEP> (1, <SEP> 6)
<tb> Polyvinyliden- <SEP> Hexyldiäthanol- <SEP> Hexanamid <SEP> 3,0
<tb> chlorid <SEP> amin <SEP> (0, <SEP> 25) <SEP> (0,25)
<tb> (99, <SEP> 5) <SEP>
<tb> Polyvinyliden-Dimethylisopro-C <SEP> amid <SEP> 4, <SEP> 0 <SEP>
<tb> chlorid <SEP> panolamin <SEP> (1,6) <SEP> (0, <SEP> 4)
<tb> (98)
<tb>
Es ist möglich zeitweilige Destatisierungswirkungen zu erhalten, indem die Formflächen einer Spritzform mit den hierin beschriebenen Destatisierungszusätzen überzogen werden. Der Überzug kann bequem durch Versprühen aufgebracht werden.
Die erfindungsgemässen Zusätze beeinflussen die Destatisierung von z. B. Polystyrol, wenn sie in sehr kleinen Mengen verwendet werden, wobei nur eine sehr geringe Abnahme des Erweichungspunktes des Polystyrols eintritt. Es wurde jedoch gefunden, dass diese Destatisierung mit einer Neigung zum Gelbwerden verbunden ist, wenn das Stück Wärme und Feuchtigkeit ausgesetzt wird.
Es wurde gefunden, dass die Neigung zum Gelbwerden durch die Zugabe eines Stabilisators, wie Bis- (2-äthyl-hexyl)-hydrogenphosphit in Mengen von 0, 02% bis 0, 5%, bezogen auf das Kunstharz, wesentlich verringert werden kann. Die untere Grenze ist kritisch. Die obere Grenze ist nicht so kritisch und ist bei
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nicht klaren Formstücken hauptsächlich eine Frage der Kosten. Wenn klare (nichtpigmentierte) Formstükke gewünscht werden, dann wird der Bereich von 0, 02% bis 0,06% bevorzugt.
Obwohl im Handel viele, verschiedene Materialien gegen Hitze und Oxydation stabilisierende Verbindungen erhältlich sind, wurden nur einige wenige für die Verwendung als Stabilisatoren in Kombination mit den erfindungsgemässen destatisierten Formpressmischungen geeignet gefunden.
Im allgemeinen wurde gefunden, dass Bis-alkyl-hydrogenphosphite, in welchen die Alkylgruppen 1-12 Kohlenstoffatome enthalten, und Trihexylphosphit sich ausgezeichnet für die erfindungsgemässen Zwecke verwerten lassen.
Typisch für die Gruppe der geeigneten Stabilisatoren sind Dimethyl-, Diäthyl-, Dibutyl-, Bis- - (2-äthylhexyl)- und Bis-lauryl-hydrogenphosphite. Bei der letzteren Substanz hat es sich gezeigt, dass sie eine deutliche Fähigkeit hat, Formstücke mit überragender Klarheit zu erzeugen, wenn sie in Konzentrationen von 0, 05%, bezogen auf das Gewicht des Harzes, vorhanden ist.
Die Destatisierungsmittel, die der in dieser Beschreibung genannten Zusammensetzung entsprechen, können in jedes der folgenden thermoplastischen Harzformstücke oderpormmischungen eingearbeitet werden :
Polystyrol und modifizierte Polystyrole, z. B. Methylstyrol ; Vinyle ; Vinylidene ; Polyäthylene ; Poly- propylene ; Polyacryle, wie Polymethyl-, Polyäthyl-, Polybutyl-und Polyäthylhexyl-Methacrylate, modifizierte Acryle, wie halogenierte Acrylate und Polyacrylnitrile ; Polyamide, wie Nylon und modifiziertes Nylon ; Polybutadiene ; Polyvinylhalogenide, wie Polyvinylidenchlorid, Polytetrafluoräthylen, Polytrifluormonochloräthylen und Polyvinylchlorid ; und Polyvinylacetat.
Es ist selbstverständlich, dass verträgliche Mischungen der Harzpolymerisate, wie sie allgemein als Kunststofflegierungen bezeichnet werden, verwendet werden können.
Die Mischung kann erreicht werden durch einfaches mechanisches Einarbeiten, wie durch Strangpressen der Polymerisate oder durch Mischpolymerisation der Monomeren.
Beispiele für Mischpolymerisate auf Styrolbasis sind Styrolbutadien, und Styrolacrylsäureaitril. Ein Beispiel einer polymeren Mischung, die auch als Styrollegierung bekannt ist, ist eine polymere Mischung, die Polystyrol, Polybutadien und Polyacrylsäurenitril enthält.
PATENTANSPRÜCHE :
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tischen Harz, wie Polystyrol, Polyäthylen, Polypropylen, Polyacrylsäureharz, Polyamid, Polybutadien, Polyvinylhalogenid und Polyvinylacetat, besteht, dadurch gekennzeichnet, dass sie bis zu 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Harzes, eines Zusatzes enthält, der aus mindestens einem Alkanolamin und mindestens einem aliphatischen Amid besteht, wobei das Alkanolamin weniger als 9 Kohlenstoffatome in jeder Alkanol- oder Alkylgruppe enthält, das Amid ein Amid einer Alkylmono- oder einer Alkylendicarbonsäure mit 4 - 18 Kohlenstoffatomen im Molekül ist und der Amidanteil des Zusatzes 1-70 Mol.-% beträgt.