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i Verfahren zur antistatischen Ausrüstung von Styrolpolymerisaten
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum antistatischen Ausrüsten von
Styrolpolymerisaten.
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Styrolpolymerisate und Formteile, die aus diesen hergestellt werden,
neigen sehr stark zur elektrostatischen Aufladung. Sie etzen daller Staub an und
erhalten ein unansehnliches Aussehen.
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'DarUber hinaus werden die GebraauchBeigenschaften von elektrostatisch
aufgeladenen Styrolpolymorisaten erheblich eingeschränkt.
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I iMan ist schon seit langem bemüht, durch Zusätze das elektrostatische
Aufladen von Styrolpolymerisaten su verhindern oder wenigetens zeitweisa einen antistatischan
Effekt zu bewirken.
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Man hat für diesen Zweck entweder den Styrolpolymerisaten antistatisch
machende Substanzen untürgemisoht oder die fertigen Formteile aus den Styrolpolymerisaten
oberflächlich mit Anti statika behandelt. Alle diese Methoden haben jedoch in der
Praxis Jnooh nicht zu befriedigenden Ergebnisseb geführt. Bei der ober-: flächlichen
Aufrüstung von Formteilen aus Styrolpolymerisaten 372/65 iwird das aufgebraohta
Antietatikum durch einfaches Wischen nach
kurzer Zeit wieder entfernt,
so daß der antistatische Effekt schon nach kUrzester Zeit nicht mehr vorhanden ist.
Beim Einarbeiten der Antistatika in die Styrolpolymerisate wurden bisher spezielle
Amine oder quaternäre Ammoniumverbindungen verwendet.
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Abgesehen davon, daß diese Verbindungen die Gebrauchseigenschaften
von Pormkdrpern aus Styrolpolymerisaten negativ beeinflussen und oftmals zu Verfärbungen
neigen, sind die erzielten' antistatischen Effekte auch nur verhältnismäßig gering.
Es wurde auch beschrieben, daß Arylalkylsulfonate antistatische Effekte zeigen.
Versuche in der Praxis haben jedoch ergeben, daß diese Effekte nicht oder praktisch
nicht vorhanden sind und nicht ausreichen, um Styrolpolymerisate für einen lEngeren
Zeitraum antstatisch auszurüsten.
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Ein weiteres Problem stellt das Einarbeiten der Antistatika in die
Styrolpolymerisate dar. Es ist naturgemäß schwierig, verhältnismäßig geringe Mengen
an Stoffen gleichmäßig in die Styrolpolymerisate zu verteilen. DarUber hinaus sind
die als Antietatika verwendeten Substanzen oftmals schmierig bzw. wachsartig und
verkleben die Einarbeitungsaggregate, z. B. Sahnecken, so daß eine gleichmäßige
Verteilung des Antistatikums in dem Styrolpolymerisat nur sehr schwer mdgliah ist.
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Es wurde nun gefunden, daß man Polystyrol oder Mischpolymerisate des
Styrolß mit Uberwtogendem Anteil an Styrol sowie sogenannte schlagfeste Styrolpolymerisate,
die noch bis zu etwa 30 % einer Weiohkomponente enthalten, vorteilhaft antistatisch
ausrüsten kann, wenn man die Styrolpolymerisate vor ihrer Verarbeitung zu Formkorpern
mit 0, 3 bis 5 Gewichtsprozent von Salzen langkettiger
Alkylsulfonsäuren
der allgemeinen Formel (R-S03) x-Me, in welcher R einen geradkettigen oder verzweigten
Alkylrest mit 10 bis 18 Kohlenstoffatomen, Me Lithium, Natrium, Kalium, Magnesium,
Calcium, Barium oder Zink, und x 1 bzw. 2 bedeutet, innig vermischt.
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Styrolpolymerisate, die erfindungsgemäB antistatisch ausgerüstet werden
können, sind Polystyrol oder dessen Mischpolymerisate, die überwiegende Mengen Styrol
einpolymerisiert enthalten, z. B. mit Acrylnitril, «-Methylstyrol oder Halogenstyrolen,
sowie schlagfeste Styrolpolymerisate, wie solche, die 5 bis 30 Gewichtsprozent einer
Weichkomponente auf der Basis von Butadien und/oder Acrylsäureestern enthalten.
Auch sogenannte ABS-Polymerisate, die Uberwiegende Mengen Styrol und daneben Acrylnitril
in polymerisierter Form und eine kautschukartige Komponente enthalten, kbnnen erfindungsgemäB
antistatisch ausgerüstet werden.
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Als Antistatika werden die Metallsalze von langkettigen Alkylsulfonsäuren
der allgemeinen Formel (R-S0) -Me verwendet. Darin bedeutet R einen geradkettigen
oder verzweigten Alkylrest mit 10 bis 18 Kohlenstoffatomen und Me Lithium, Natrium,
Kalium, Magnesium, Caloium, Barium oder Zink. Bevorzugt wird das Natriumsalz verwendet.
x bedeutet 1 oder 2, je nachdem ob Me ein 1, oder 2-wertiges Metall ist. Es kUnnen
selbetverständlich auch Gemische von verschiedenen Sulfonsäuren verwendet
werden,
die zBo durch Sulfochlorierung von"Kogasin" (C13 bis C17) erhalten werden.
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Die Antistatika sollen in Mengen von 0,3 bis 5, vorzugsweise 0,5 bis
3 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmasse, mit den Styrolpolymerisaten abgemischt
werden. Die Menge der verwendeten Antistatika richtet sich dabei einerseits nach
dem erwUnschten antistatischen Effekt und andererseits nach den speziellen Eigenschaften
der antistatisch auszurüstenden Styrolpolymerisate.
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Das Einarbeiten der Antistatika wird zweckmäßig in den Ublichen Vorrichtungen
vorgenommen, z. B. in Extrudern oder Knetern. In den meisten Fällen kann das Einarbeiten
zusammen mit den bei der Konfektionierung von Styrolpolymerisaten Ublichen Substanzen,
also mit Stabilisatoren, Gleitmitteln und Pigmente, vorgenommen werden. In diesen
Fällen ist dann ein gesonderter Arbeitsgang nicht erforderlich. Bei kontinuierlichen
Polymerisationsverfahren, wie sie beispielsweise bei der Herstellung von schlagfesten
Styrolpolymerisaten angewendet werden, gibt man die Antistatika zweckmäßig schon
der aus der Polymerisationsanlage erhältlichen Schmelze vor der Entgasung zu.
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Die erfindungsgemäß zu verwendenden Antistatika lassen sich gut in
die Styrolpolymerisate einarbeiten. Sie verändern die physikalischen Eigenschaften
der Styrolpolymerisate nicht wesentlich.
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Die Erhöhung der WasseraufnahmeSAhigkeit verbessert die antistatischen
Eigenschaften der erfindungsgemäß ausgerüsteten Styrolpolymerisate.
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Die als Antistatika verwendeten-Alkylsulfonate kdnnen in dblicher
Weise hergestellt werden, z. B. durch Sulfochlorierung von Alkanen und anschließende
Verseifung mit Metallhydroxyden.
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Die antistatischen Eigenschaften der erfindungsgemäß ausgerdsteten
Styrolpolymerisate werden ermittelt durch Messung des Oberflächenwiderstandes nach
DIN 53 482 sowie durch Aufsprühung einer elektrischen Iadung und Messung der Abnahme
dieser Ladung innerhalb bestimmter Zeitintervalle.
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Die in den Beispielen genannten Teile sind Gewichtsteile. Die angegebenen
Prozente sind Gewichtsprozente.
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Beispiel 1 100 Teile eines Mischpolyrmerisates aus 75 Teilen Styrol
und 25 Teilen Acrylnitril werden mit 1 Teil kogasinsulfonsaurem Natrium (C13 bis
C17) (I) auf einer Mischschnecke vermischt und anschlieBend granuliert.
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Aus diesem Granulat werden 100x100x0,1 mm Platten gepreBt. Auf diese
Platten werden mittels einer Sprühelektrode 6000 Volt Spannung aufgesprüht und die
Spannung nach 5", 1' und 10' gemessen. Der Spannungsabfall ist ein Maß für die Güte
der elektrostatischen Ausrüstung. Außerdem wurde der Oberflächenwiderstand nach
DIN 53 482 gemeseen.
| Spannung (Volt) Oborflächenwider- |
| nach stand |
| # |
| 5" 1' 10' |
| 1 % (I) 2 000 0 0 109 |
| ohneZusatz 3 300 3 300 3 000 10¹³ |
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Beispiel 2 100 Teile eines Standardpolystyrols, welches 2 % Titandioxyd
ale Farbpigment enthElt, werden mit 1,5 Teilen kogasinsulfonsaurem Kalium (II) auf
der Mischschnecke homogenisiert und granuliert.
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Die Prüfung analog Beispiel 1 ergab folgende elektrische Werte :
| Spannung (Volt) Oberflächenwider- |
| nach stand |
| 5" 1' 10' # |
| 1 % (II) 1 800 0 0 109 |
| ohne Zusatz 3 400 3 400 3 300 10¹³ |
Beispiel 3 100 Teile eines schlagfesten Polystyrols, das als Weichkomponente 8 %
Butadienkautschuk enthält, werden mit 2 Teilen kogasinsulfonsaurem Natrium (I) in
der Schnecke vermischt und dann granuliert. Aus dem Granulat-werden TestkHetchen
von 5x5x10 cm Abmessungen gespritzt und in einem normal klimatisiertem Raum aufgestellt.
Die gleichen Formkdrper werden aus nichtpräpariertem Material hergestellt. Zum Vergleich
werden Kästchen aus einem Material hergestellt, dae 2 % eines handelßublichen Antistatikums,
des StearamidopropyI-dimethyl-hydroxySthylnitrats (III), enthielt.
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Beurteilt wurden Verfärbungen beim Sprltzgießen und die Verstaubung
nach dreiwdchigem Stehen im normal klimatisierten Raum. Das SpritzgieBen fend bei
mdglichst niedrigen Temperaturen statt.
| echlagfestes Polystyrol Verfärbung Verstaubung |
| ohne Zusatz keine starke Staubmuster- |
| bildung |
| 2 % (I) keine keine |
| 2 % (III) braunschwarze keine |
| Schlieren am |
| Anguß |