DE1544869A1 - Verfahren zur antistatischen Ausruestung von Formkoerpern aus thermoplastischen Kunststoffen - Google Patents
Verfahren zur antistatischen Ausruestung von Formkoerpern aus thermoplastischen KunststoffenInfo
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Description
FARBWERKE HOECHST AG. vormals Meister Lucius & Brüning
Aktenzeichen: P 15 U 869.8 - Fw ^321 1544869
Datum:
Verfahren zur antistatischen Ausrüstung vonFormkörpern
aus thermoplastischen Kunststoffen
Es ist bekannt, daß hochmolekulare Stoffe den Nachteil haben,
sich elektrostatisch aufzuladen. Durch die elektrostatische Aufladung neigen daraus hergestellte Gegenstände zur verstärkten
Staubanziehung. Das äußert sich an den Oberflächen von Kunststoff
gegenständen, z.B. durch Auftreten der bekannten Flecken, Krähenfüße, Zickzackmuster,bei Fasern und Geweben z.B. durch
ihre schnellere Verschmutzung. Neben einer durch die elektrostatische Aufladung bedingten starken Verschmutzung muß
weiterhin das Auftreten einer unter Umständen sehr goßen Potentialdifferenz in Betracht gezogen werden, die zur Funkenbildung
führen kann. Durch die statische Aufladung kann der Einsatz hochmolekularer Stoffe.für viele AnwendungsgeMete in
Frage gestellt sein.
Abgesehen vom Konditionieren sind zwei prinzipielle Möglichkeiten zur Verhinderung oder Verminderung der elektrostatischen
Aufladung bekannt:
1. Nachträgliches Aufbringen einer Ausrüstung durch Imprägnieren
mit Lösungen oder Dispersionen von antistatisch wirksamen, oft etwas hygroskopischen Verbindungen. Dabei werden
die Kunststoff-Formkörper an der Oberfläche leitend gemacht, d.h. der Oberflächenwiderstand wird stark herabgesetzt, so
daß auf die Oberfläche aufgebrachte elektrische Ladungen abfließen können. Der Nachteil dieser Art von antistatischen
Ausrüstungen ist leicht zu erkennen. Wenn die leitende Schicht beschädigt bzw. abgewischt wird, geht die antistatische Ausrüstung
verloren.
2. Inkorporieren von Substanzen, die eine statische Aufladung der Kunststoff-Formteile verhindern. Diese Inkorporierung hat
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BAD ORIGINAL
gegenüber einer Imprägnierung wesentliche Vorteile. Die antistatische
Ausrüstung ist nicht an die Oberfläche gebunden und kann nicht mechanisch abgewischt, abgekratzt oder abgelöst
werden. Bei Versuchen, die von der Imprägnierung bekannten Antistatika in Kunststoffe zu inkorporieren, zeigte sich überraschenderweise,
daß.die Verbindungen dabei in der Regel ihre Wirksamkeit verlieren. Bei einigen ist das darauf zurückzuführen,
daß sie sich bei den zum Teil recht hohen Verarbeitungstemperaturen
der Kunststoffe ganz oder teilweise zersetzen. Aber auch Verbindungen, die bei diesen Temperaturen stabil sind, zeigen
nach Inkorporierung keine antistatische Wirksamkeit. Offensichtlich besteht ein grundsätzlicher Unterschied zwischen
den Reaktionsmechanismen der antistatischen Ausrüstung durch Inkorporierung und Imprägnieren. Dies läßt sich auch
meßtechnisch nachweisen. Während durch die antistatische Ausrüstung mit Imprägnierungsmitteln der Oberflächenwiderstand
stark herabgesetzt wird, wird dieser auch bei sehr guten inkorporierten Antistatika praktisch nicht beeinflußt. Das Abfließen
der elektrischen Aufladung kann also hier nicht auf der Oberfläche stattfinden. Stattdessen tritt meistens
eine geringe Änderung des Durchgangsiriderstandes auf. Es hat
sich gezeigt, daß auch diese Meßmethode keineswegs ein Maß für die antistatische Ausrüstung darstellt.
Zur nachträglichen Aufbringung einer Ausrüstung durch Imprägnierung
ist eine Reihe von Substanzen vorgeschlagen worden, z.B.
a) Stickstoffhaltige Verbindungen wie spezielle Amine und
quarters Ammoniumsalze.
Als Amine wurde eine Reihe von ausgewählten Alkylolaminen sowie hydroxylgruppenhaltige substituierte Alkyloldiamine
beschrieben.
b) Sulfonsäuren und Aryl-Alkyl-Sulfonate
c) Phosphorsäuren, Aryl-Alkyl-Phosphate, Phosphorsäureesteramide
d) Polymere mehrwertige Alkohole und deren Derivate,
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Als inkorporierbare Antistatika waren zunächst stark hygroskopische
anorganische Salze bekannt. Sie werden aber allgemein wegen der damit verbundenen Korrosionsgefahr für die
Verarbeitungsmaschinen nicht angewendet.
In letzter Zeit sind darüber hinaus weitere Verbindungen bekannt geworden, die nach Inkorporierung hochmolekularen
organischen Verbindungen einen antistatischen Effekt verleihen.
Bekannt ist z.B. der Zusatz von substituierten Phosphorsäureamiden,
Harnstoffderivaten und Dithiocarbamates Besonders
wirksam sind z.B. Phosphorsäureamidderivate.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur antistatischen
Ausrüstung von Formkörpern aus thermoplastischen Kunststoffen mit organischen Phosphorsäureamiden, bei denen als antistatisch
wirksame Verbindungen, die in die hochmolekularen Verbindungen eingearbeitet werden, diraere Phosphorsäureamide
der allgemeinen Formel
ι1 ι
N - (CH0) * - N
2'n
P-(NHj m
verwendet werden, wobei
R ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest mit 12 bis 26
C-Atomen bedeutet,
R ein Alkylrest mit 12 bis 26 C-Atomen, η eine ZaVaI von 1 bis 6 ist und
m und ρ 1 oder 2 sind, ihre Summe jedoch stets 3 ist.
m und ρ 1 oder 2 sind, ihre Summe jedoch stets 3 ist.
O Besonders wirksam sind Verbindungen, bei denen R1 und R„ un-
CD - ■ d.
OO verzweigte Alkylgruppen sind. Es hat sich gezeigt, daß schon
geringe Zusätze derartiger Verbindungen nach ihrer Inkor-
*"**· porieriinfT den angeführten Polymerisaten einen ausgezeichneten
ro antistatischen Effekt verleihen, so daß aus solchen Mio
schunden hergestellte Gegenstände sich nicht mehr oberflächlich
auf 1 id(Mi tniii keine Neigung zur -taubanziehung zeilen.
■".AD OftJQINAL
Vorteilhafterweise werden die antistatisch wirksamen Ver
bindungen in die Kunststoffe in einer Konzentration von 0,1 bis 7 Gewichtsprozent, bezogen auf den Kunststoff,
vorzugsweise 0,2 bis 4 Gewichtsprozent, eingearbeitet.
Es ist weiterhin von Vorteil, Gemische von 2 oder mehreren der antistatisch wirksamen Substanzen in die
hochmolekularen Verbindungen einzuarbeiten.
Als besonders geeignete antistatisch wirksame Substanzen sind z.B. Verbindungen der folgenden Formel zu nennen,
ohne daß das Verfahren auf diese Verbindungen beschränkt
sein soll:
fi8H37 ?18H37
(H2N)-P - N - (cH2)n - N -
Die erfindungsgemäß als Antistatika verwendeten dimeren Phosphorsäureamidderivate besitzen gegenüber den z.B. aus
der belgischen Patentschrift 611 661 als Antistatika bekannten Phosphorsäureamidderivaten den Vorteil, daß
sie eine wesentlich bessere Stabilität aufweisen. Die bekannten Phosphorsäureamidderivate neigen beispielsweise
bei Lagerung bzw. schon bei der Einarbeitung in hochmolekular· Verbindungen unter den für Kunststoffe üblichen Verarbeitungs-
bzw. Lagerungsbedingungen zur Amin- bzw. Ammoniakabspaltung. Schon eine geringfügige Ammoniakabspaltung
führt aber zu erheblichen Geruchsbelästigungen.
Bei Verwendung der dimeren Phosphorsäureamide als Antistatika
entsprechend der vorliegenden Erfindung treten dagegen derartige Nachteile nicht auf, da die genannten
dimeren Phosphorsäureamide wesentlich stabiler als die bekannterweise verwendeten Phosphorsäureamidderivate
sind.
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Die mechanischen und thermischen Eigenschaften, die Wärmestabilität
sowie Farbe und Transparenz sowie Alterungsstabilität der Polymeren werden durch einen Zusatz der erfindungsgemäß
verwendeten Substanzen praktisch nicht verändert. Die Verarbeitungsbedingungen und der Temperaturbereich,
in dem sich die Kunststoffe thermoplastisch ver-. formen lassen, bleiben ebenfalls unverändert.
Weiterhin sind die entsprechend der Erfindung verwendeten Antistatika mit den Polymeren gut verträglich. Der erzielbare
antistatische Effekt ist von der Feuchtigkeit der Umgebung unabhängig und von praktisch unbegrenzter Dauer.
Ein Ausschwitzen wird nicht beobachtet. Auch wird die Oberfläche nicht hygroskopisch. Durch einenpusatz von Substanzen
der angegebenen Klasse lassen sich z.B. die im folgenden angeführten hochmolekularen Stoffe antistatisch
ausrüsten. Polystyrol und Mischpolymerisate des Styrols mit Butadien, Acrylnitril und/oder Vinylcarbazol, Acrylsäureestern
und Methacrylsäureester^., Polyterephthalate, Polyolefine,
insbesondere Polymere und Copolymere von Äthylen, Propylen, Buten-(1), Penten-(1), 4-Methylpenten-(1), Hexenil)»
5*5-Dimethylhexen-(1), Octadecen-(1), 4-Phenylbuten-(i)
sowie Vinylcyclohexen, Polycarbonate, Polyoxymethylene, Polyacrylnitril, Polyacrylsäureester, Polymethacrylsäureester,
Polyacetale, Polyvinylacetat, Polyamide, Polyurethane, Cellulosederivate .,und Mischungen, die die obigen
Polymeren enthalten. Auch ungesättigte Polyester sowie Lackrohstoffe lassen sich vor oder während ihrer Verarbeitung
durch einen Zusatz der genannten Antistatika antistatisch ausrüsten.
Der erzielbare antistatische Effekt ist bei Polyolefinen besonders ausgeprägt. Die hochmolekularen Stoffe können
auch übliche Zusätze, wie Stabilisatoren, .Füllmittel oder
Farbstoffe enthalten.
909826/1230 bad
Je nach der Natur der Kunststoffe kann das Einmischen der erfindungsgemäßen Verbindungen in der Schmelze, in der$
Lösung oder durch Aufziehen auf das pulverförmige oder
granulierte Hochpolymere erfolgen. Es wird am besten vor oder während der Verarbeitung durchgeführt. Es hat sich gezeigt,
daß die Art der Einarbeitung nicht sehr wesentlich ist. Dagegen ist es wichtig, daß die als Antistatika wirkenden
Substanzen möglichst gut im Kunststoff \erteilt sind.
Die mit den beschriebenen Verbindungen antistatisch ausgerüsteten Hochpolymeren lassen sich nach allen üblichen Verarbeitungsmethoden,
z.B. auf Pressen, Spritzgußmaschinen oder Extrudern, verarbeiten. Es lassen sich demgemäß daraus Preßbzw.
Spritzgußkörper, Halbzeug, Folien, geblasene Hohlkörper, Rohre, Fasern, Fäden, Monofilamente usw. herstellen. Mit den
genannten Verbindungen versetzte Lackharze können als Lacke auf die übliche Weise verarbeitet werden. Die auf diese
Weise ausgerüsteten Hochpolymeren sind besonders interessant für Verpackungszwecke (Emballagen, Kanister, Flaschen, Becher),
Staubsaugerzubehör, Förderbänder, Ausstellungsstücke und Modelle, Gehäuseteile (z.B. für Rundfunk- und Fernsehgeräte,
Staubsauger), elektrische Anlagen wie Beleuchtungskörper, Kabelisolationen, Stecker, Schalter oder Armaturen, Klima-
und Belüftungsanlagen, Plastikgeschirr, Küchenmaschinen, Fäden, Fasern, Gewebe, Folien, Lacke, d.h. überall dort,
wo auf die antistatische Ausrüstung Wert gelegt wird.
Die antistatische Wirkung von anorganischen bzw. organischen Substanzen in hochmolekularen Stoffen läßt sich am einfachsten
mittels Zigarettenasche bestimmen. Zur Prüfung werden Spritzguß-, Extruder- oder Preßplatten mit einem Wolltuch kräftig
ca. 15 see. gerieben und etwa 2 mm über eine Schicht von
Zigarettenasche gehalten. Bei guter antistatischer Ausrüstung der Kunststoffplatten wird keine Zigarettenasche angezogen.
Da Higarettenasche etwas hygroskopisch ist und feuchte Zigarettenasche
andere elektrische Eigenschaften besitzt, soll
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die zum Test herangezogene Asche nicht älter als 6 Stunden
sein.
In der nachfolgenden Tabelle 1 sind die Untersuchungsergebnisse
verzeichnet. Man kann erkennen, daß mit sämtlichen der angeführten Substanzen ein ausgezeichneter antistatischer
Effekt erzielt wird.
Die in Tabelle 1 angeführten antistatisch wirksamen Verbindungen, die der in der Beschreibung erläuterten Summenformel
entsprechen, wurden in verschiedene hochpolymere Stoffe eingearbeitet.
909826/ 123U bad o^qi
T a b e 1 1
2 D
Si
| Beispiel Nr. |
Verwende ter Kunststoff |
(HgN)2P - | Antistatikum | Y t O ■ * O - N |
Zusatz in % |
Aschetest *) | OO | - |
| 1 | Niederdruck polyäthylen |
H2N - Ρ,' | C12H25 N — (CH ) |
CH2 - - CH2 |
1,0 . | - | - | |
| 2 | Hochdruck polyäthylen |
(HgN)2P - | ^N1 -3CH2 - ^N - CH2 C18H37 |
fia -N- |
0,4 | - | - | |
| 3 | Polypropylen | 0 (H2N)2P |
N - (CHg)4 | ^1 | 1,5 | |||
| k | Butadien- Styrol-Misch- polymerisat |
0 (H2N)2I |
-N- (CH2) | CHg - | 2 | |||
| 5 | Polystyrol | 0 (H2N)2P |
C12H25 - N - CH2- |
CHg - | ||||
| Polystyrol- AcrylnitJTil- Mischpolymeri- sat |
-N - CH2- | - P (NHg)2 | 3 | |||||
| P " ^2 -N-^ C18H37 |
||||||||
| H37 0 P (NHg)2 |
||||||||
| 8H37 J - P (NH2)2 |
||||||||
| N-P (NHg)2 | ||||||||
| N-P (NHg)2 |
698YV91
| Verwendeter Kunststoff |
Antxstatikum | Zusatz in # |
Asehetest *) | |
| Beispiel Nr. |
Celluloseacetat | ^ C«18H37 fi8H37i (H2N)2P -LN- (CH2)6 - N - P (N^2 |
1,5 | mm ' |
| 7 | Polypropylen | ■8 1J f^H37 ? (H2N)2P - N - (CH2)4 - N - P (NH2)2 |
1,5 | - |
| 8 |
*) + = starke Anziehung, - = keine Anziehung
Claims (3)
1. Verfahren zur antistatischen Ausrüstung von Formkörpern
aus thermoplastischen Kunststoffen mit organischen Phosphorsäureamiden,
dadurch gekennzeichnet, daß man als antistatisch
wirksame Verbindungen, die in die hochmolekularen Verbindungen eingearbeitet werden, dimere Phosphorsäureamide
der allgemeinen Formel
(H2N)-P
N - (CH_) - N-
2'n
P-(NH0)
2'p
verwendet, wobei
R1 ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest mit 12 bis
26 C-Atomen,
R_ einen Alkylrest mit 12 bis 26 C-Atomen bedeutet, η eine Zahl von 1 bis 6 ist und
m und ρ 1 oder 2 sind, ihre Summe jedooh stets 3 ist.
m und ρ 1 oder 2 sind, ihre Summe jedooh stets 3 ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Antistatikum
Vi8H37 |18H37
- N - CH2-CH2 - N - P-
verwendet wird.
909826/1230
- ΉΕ -
3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die antistatisch wirksamen Verbindungen zur Ausrüstung von Polyolefinen eingesetzt werden.
k. Antistatische Mischungen zur Herstellung von Formkörpern aus
thermoplastischen Kunststoffen, die gegebenenfalls noch
übliche Zusätze enthalten können, und 0,1 bis7 Gewichts-^,
bezogen auf den thermoplastischen Kunststoff eines oder mehrerer dimerer Phosphorsäureamide der allgemeinen Formel
R1
N -
- N
wobei
R, ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest mit 12 bis 26
C-Atomen,
R_ einen Alkylrest mit 12-26 C-Atomen bedeutet, η eine Zahl von 1 bis 6 ist und
m und ρ 1 oder 2 sind, ihre Summe jedoch stets 3 ist.
m und ρ 1 oder 2 sind, ihre Summe jedoch stets 3 ist.
909826/123 0
ORIGINAL 1Ϊ !OPSCTED
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|---|---|---|---|
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| BE (1) | BE657543A (de) |
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| NL (1) | NL6414876A (de) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1993022373A1 (en) * | 1992-04-24 | 1993-11-11 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Simple two-component zero-halogen flame retardant |
| WO2000012610A1 (en) * | 1998-08-31 | 2000-03-09 | General Electric Company | Flame resistant polyphenylene ether-polyamide resin blends |
| US6166115A (en) * | 1999-01-22 | 2000-12-26 | General Electric Company | Flame resistant polyphenylene ether-polyamide resin blends |
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- 1963-12-23 DE DE19631544869 patent/DE1544869A1/de active Pending
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- 1964-12-22 GB GB5208164A patent/GB1082638A/en not_active Expired
- 1964-12-23 BE BE657543A patent/BE657543A/xx unknown
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| GB1082638A (en) | 1967-09-06 |
| AT254530B (de) | 1967-05-26 |
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| BE657543A (de) | 1965-06-23 |
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