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Antistatischer Zusatz zu Polyäthylen Die Erfindung betrifft die Verwendung
bestimmter Verbindungen, um die Neigung von Polyäthylen zur Speicherung elektrostatischer
Ladungen zu verringern.
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Polyäthylen neigt, weil es ein guter elektrischer Isolator ist, dazu,
wenn es gerieben oder gerührt wird, elektrostatische Ladungen zu speichern. Dies
ist in manchen Fällen ein Nachteil, besonders wenn Polyäthylen in der Form von Filmen
Verwendung findet. Beispielsweise führt das Vorhandensein elektrostatischer Ladungen
nicht nur dazu, daß sich Staub anhängt, sondern verursacht auch eine Haftung des
Films an eine andere Schicht oder an Verarbeitungsmaschinen. Das Problem ist schwer
zu lösen, und obgleich verschiedene Verfahren zur Behandlung vorgeschlagen wurden,
sind sie doch nicht immer in jedem Fall zufriedenstellend.
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Es ist schon versucht worden, Polyäthylengemische aus Laurinsäureamid
und 2,6-Di-tert. butyl-4-methylphenol oder äquimolare Gemische aus Laurinsäure und
Triisopropanolamin zuzusetzen. Durch derartige Zusätze werden aber nur unbefriedigende
antistatische Effekte erzielt.
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Übeftaschenderweise gelingt es, das Problem in befriedigender Weise
dadurch zu lösen, daß als antistatischer Zusatz zu Polyäthylen das Mono- oder Diäthanolamid
der Laurinsäure bzw. der Kokosfettsäuren verwendet wird.
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Von den Äthanolamiden ist das Diäthanolamid besonders bevorzugt.
Das Diäthanolamid der Laurinsäure kann in Form von Diäthanolamid von Kokosnußfettsäuren
verwendet werden; dieses Produkt ist eine Flüssigkeit, welche im wesentlichen Diäthanolamid
der Laurinsäure, zusammen mit kleinen Mengen von Diäthanolamiden von Fettsäuren
höher oder tiefer als Laurinsäure enthält.
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Das Polyäthylen kann sowohl Hochdruckpolyäthylen als auch Niederdruckpolyäthylen
oder Mischungen von beiden darstellen. Dabei kann die Dichte des Polyäthylens beispielsweise
im Bereich von 0,914 bis 0,945 oder höher liegen.
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Das Polyäthylen kann, wenn erwünscht, andere übliche Zusatzstoffe
enthalten, beispielsweise Ruß, Pigmente, Farben, Antioxydationsmittel, Antiblock-und
Gleitmittel.
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Die Menge des Äthanolamids der Laurinsäure kann beträchtlich wechseln,
doch werden beispielsweise 0,005 bis 1,0 Gewichtsprozent, bezogen auf das Polyäthylen,
verwendet, vorzugsweise 0,01 oder 0,02 bis 0,50/o und besonders 0,01 bis 0,1 oder
0,20/o. Etwa 0,050/0 des Athanolamids ergeben oft ausgezeichnete Ergebnisse.
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Die gewünschte Menge an Äthanolamid der Laurinsäure kann mit dem
Polyäthylen unter Hitze- und Druckanwendung gemischt werden, um eine formbare Mischung
zu ergeben, oder auch durch Einführen des Äthanolamids in den Reaktor, in welchem
das Polyäthylen erzeugt wird. Polyäthylen und das Äthanolamid können mechanisch
durch eine Vielzahl von Verfahren miteinander gemischt werden, wobei das gewählte
Verfahren in einem gewissen Ausmaß von der gewünschten physikalischen Endform des
Polyäthylens abhängt. Beispielsweise kann üblicherweise des Äthanolamid dem Polyäthylen
in einer erhitzten Mischmaschine, wie einem Banbury-Mischer, einverleibt werden.
Die Mischung kann geformt oder unmittelbar stranggepreßt werden, oder sie kann in
Stangenform extrudiert werden, welche in Stückchen geschnitten und in nachfolgenden
Verfahren verwendet werden, beispielsweise zur Herstellung von Filmen durch Blas-Extrudieren
oder zur Herstellung von Gegenständen durch Spritzguß. Wenn gewünscht, kann das
Äthanolamid als konzentrierte »Stammzubereitung« in Polyäthylen verwendet werden.
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Beispiel 1 Dieses Beispiel beschreibt die antistatische Wirkung von
0,50/0 Diäthanolamid der Laurinsäure auf Polyäthylen.
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4,5 kg von gekörntem Polyäthylen, welches eine Dichte von 0,921 und
einen Schmelzindex von 2 hat, wurden in einen Banbury-Mischer gebracht, und 4,5
g des Diäthanolamids wurden oben auf die Polyäthylenkörnchen gestreut. Der Banbury>Mischer
wurde 4 Minuten lang bei ungefähr 1500 C betrieben und das sich ergebende Gemisch
dann zu einer festen Stange mit annähernd 3,18 cm Durchmesser extrudiert, gekühlt
und in Körnchen zerhackt.
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Diese Körnchen wurden in einen kleinen Blas-Extruder eingebracht
und dazu verwendet, um flachförmige Röhren mit 30,48 cm Weite und einer Stärke von
etwa 0,04 mm zu erzeugen.
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Ein Stück von 30,48 cm Länge dieser Röhren wurde 10mal auf reproduzierbare
Weise mit einem trockenen Tuch gerieben und die an der Oberfläche vorhandenen elektrostatischen
Ladungen mittels eines im Handel erhältlichen Elektrometers gemessen.
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Zur Kontrolle wurde ebenso eine flachförmige Röhre mit den gleichen
Ausmaßen aus einer Probe von Polyäthylen hergestellt, welches kein Di äthanolamid
enthielt, und diese Röhre wurde dann hinsichtlich der antistatischen Eigenschaften
auf genau die gleiche Weise geprüft.
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Der auf der Skala des Elektrometers erhaltene Wert für die Polyäthylenkontrolle
war 300 Einheiten, während er nur 5 Einheiten für Polyäthylen war, weiches Diäthanolamid
enthielt und damit die sehr beträchtliche Reduzierung der elektrostatischen Ladung
anzeigte, welche auf-dem Film, der das Diäthanolamid enthielt, vorhanden war.
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Beispiel 2 Dieses Beispiel zeigt die überlegenen antistatischen Wirkungen
des erfindungsgemäß verwendeten Antistaticums auf Polyäthylen im Vergleich mit bekannten
Antistatica.
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Die in der nachfolgenden Tabelle angegebenen Additive wurden in den
angegebenen Mengen jeweils 4,5 kg einer Polyäthylenmasse einverleibt und jedes Gemisch
in einen flachen Film, wie im Bei spiel 1 beschrieben, umgewandelt. Ein 30,48 cm
langes Stück dieses Films wurde dann auf seine Fähigkeit, Staub anzuziehen, geprüft.
Hierzu wurde es in vertikaler Ebene aufgehängt und in reproduzierbarer Weise 6mal
mit einem trockenen Tuch gerieben und dann der Abstand gemessen, aus welchem das
jeweils zu untersuchende Material Staub von einer blanken Metallfläche (Stahlklinge)
abzieht.
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Es wurden mehrere Experimente durchgeführt, um die Bildung von gemittelten
Werten zu ermöglichen. Hierbei ergab sich folgendes Bild:
| Menge des Anziehungs- |
| Additiv Additivs abstand |
| g cm |
| Kein ....... .. ~ .. 30 |
| Diäthanolamid |
| der Kokosfettsäure .. .. 1,35 8 |
| Laurinsäureamid .......... 1,35 |
| 2,6-Di-tert. butyl-4-methyl- 26 |
| phenol . . . 1,35 |
| Gemisch äquimolekularer |
| Mengen von Laurinsäure |
| und Triisopropanolamin .. 1,35 22 |
Die Ergebnisse zeigen deutlich die Überlegenheit des erfindungsgemäß verwendeten
antistatischen Zusatzes.
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Beispiel 3 Dieses Beispiel zeigt die vorteilhaften antistatischen
Eigenschaften von Polyäthylenen, welche jeweils in 0,015 Gewichtsprozent Monoäthanolamid
der Kokosfettsäure bzw. 0,015 Gewichtsprozent Diäthanolamid der Kokosfettsäure enthielten.
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1,35 g des jeweiligen Amids wurden in 4,5 kg Polyäthylen eingearbeitet
und das sich ergebende Gemisch in einen flachen Film, wie im Beispiel 1 beschrieben,
umgewandelt.
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Ein 30 cm langes Stück dieses Films wurde dann in der im Beispiel
2 beschriebenen Weise auf seine Fähigkeit, Staub anzuziehen, geprüft. Hierbei wurde
indessen im Gegensatz zu dem Verfahren des Beispiels 2 der Film 10mal gerieben.
Hierbei ergab sich bei Verwendung eines additivfreien Polyäthylens ein Anziehungsabstand
von 51 cm, bei Verwendung des das Monoäthanolamid enthaltenden Polyäthylens ein
Anziehungsabstand von 31 cm und bei Verwendung des Diäthanolamid enthaltenden Polyäthylens
ein Abstand von 16 cm.