DE1544889C3 - Antistatische Ausrüstung hochmolekularer Verbindungen - Google Patents

Description

3 4

H Temperaturbereich, in dem sich die Kunststoffe z. B.

j thermoplastisch verformen lassen, bleiben ebenfalls

R₁ _ C = N — R₂ unverändert.

Die als Antistatika verwendeten Produkte sind mit

wobei R₁ einen Alkylrest mit 2 bis 22 C-Atomen und 5 den Polymeren gut verträglich. Der erzielbare anti-R₂ einen Alkylrest mit 10 bis 22, vorzugsweise mit statische Effekt ist von der Feuchtigkeit der Umgebung 12 bis 20 C-Atomen bedeuten, als einzuarbeitende unabhängig und von praktisch unbegrenzter Dauer. Antistatika für organische, hochmolekulare Verbin- Ein Ausschwitzen wird nicht beobachtet. Auch wird düngen, in Mengen von 0,1 bis 7 Gewichtsprozent, die Oberfläche nicht hygroskopisch, bezogen auf die organische hochmolekulare Verbin- io Durch einen Zusatz von Substanzen der angegebenen dung, hervorragend verwenden lassen. Klassen lassen sich die z. B. im folgenden angeführten

Es hat sich gezeigt, daß schon geringe Mengen hochmolekularen Stoffe vergüten, derartiger Verbindungen nach ihrer Inkorporierung Polystyrol und Mischpolymerisate des Styrols mit

den Polymerisaten einen ausgezeichneten antista- Butadien, Acrylnitril und/oder Vinylcarbazol, PoIyticheri Effekt verleihen, so daß aus solchen Mischungen 15 vinylchlorid und Vinylchloridmischpolymerisate mit hergestellte Gegenstände sich nicht mehr oberflächlich z. B. Vinylacetat, Butadien, Acrylsäureestern und aufladen und keine Neigung zur Staubanziehung mehr Methacrylsäureestern, Polyterephthalate, Polyolefine zeigen. wie Polymere und Copolymere von Äthylen, Propylen,

Die Konzentration der in die Kunststoffe als Buten-(l), Penten-(l), 4-Methylpenten-(l), Hexen-(l), Antistatika einzuarbeitenden Schiffschen Basen kann 20 5,5-Dimethylhexen-(l), Octadecen-(l), 4-Phenylbu-•0,1 bis 7 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,2 bis 4 Ge- ten-(l) sowie Vinylcyclohexen, Polycarbonate, PoIywichtsprozent, bezogen auf die hochmolekulare Ver- oxymethylene, Polyacrylnitril, Polyacrylsäureester, bindung, betragen. Es ist weiterhin von Vorteil, in Polymethacrylsäureester, Polyacetate, Polyvinylacetat, die hochmolekularen Verbindungen auch Gemische Polyamide, Polyurethane, Cellulosederivate und Mivon zwei oder mehreren der antistatisch wirksamen 25 schungen, die die obigen Polymeren enthalten. Auch Substanzen zu inkorporieren. ungesättigte Polyester sowie Lackrohstoffe lassen sich

Im Sinne der Erfindung besonders geeignete anti- vor oder während ihrer Verarbeitung durch einen statisch wirksame Substanzen sind z. B. Schiffsche Zusatz der genannten Antistatika antistatisch ausrüsten. Basen aus den im folgenden angeführten Komponenten, Der erzielbare antistatische Effekt ist bei thermo-■ohne daß jedoch die Erfindung auf die Verwendung 30 plastischen Kunststoffen, vorzugsweise bei Polyolefinen, dieser Verbindungen beschränkt ist: besonders ausgeprägt.

Die hochmolekularen Stoffe können auch übliche Zusätze, wie z. B. Stabilisatoren, Füllmittel oder Farbstoffe enthalten.

35 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 40 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 verteilt Schiffsche Basen mit aromatischen Substituenten sind.

sind als Stabilisatoren für Polyäthylen und Acetalharze 45 Die mit den angegebenen Verbindungen antibekanntgeworden. Überraschenderweise hat es sich statisch ausgerüsteten Hochpolymeren lassen sich nach aber gezeigt, daß derartige Verbindungen nicht anti- allen üblichen Verarbeitungsmethoden, z. B. auf statisch wirksam sind. Die antistatische Wirksamkeit Pressen, Spritzgußmaschinen oder Extrudern, verder Schiffschen Basen beschränkt sich auf diejenigen arbeiten. Es lassen sich demgemäß daraus Preß- bzw. mit aliphatischen Substituenten. Gegenüber den bisher 50 Spritzgußkörper, Halbzeug, Folien, geblasene Hohlbekannten zur antistatischen Ausrüstung von Hoch- körper, Rohre, Fasern, Fäden, Monofilamente usw. polymeren verwendeten Substanzen, z. B. substi- herstellen. Mit den genannten Verbindungen versetzte tuierten Phosphorsäureamiden, besitzen die erfindungs- Lackharze können als Lacke auf die übliche Weise gemäß verwendeten Antistatika den Vorteil, daß sie verarbeitet werden. Die auf diese Weise ausgerüsteten keine Wandbeläge in den Verarbeitungsmaschinen 55 Hochpolymeren sind besonders interessant für Ver-(z. B. Extrudern) bilden (beispielsweise bei der Granu- packungszwecke (Emballagen, Kanister, Flaschen, lierung) und daß sie nicht korrodierend wirken. Becher), Staubsaugerzubehör, Förderbänder, Aus-Die antistatische Wirksamkeit der Substanzen ist sehr Stellungsstücke und Modelle, Gehäuseteile (z.B. für gut. Antistatische Ausrüstungen dieser Güte konnten Rundfunk- und Fernsehgeräte, Staubsauger), elek-"bisher nur durch Verwendung sehr komplizierter 60 trische Anlagen wie Beleuchtungskörper, Kabeliso-Substanzen erzielt werden. Dabei sind die erfindungs- lationen, Stecker, Schalter oder Armaturen, Klimagemäßen Antistatika unkomplizierte chemische Ver- und Belüftungsanlagen, Plastikgeschirr, Küchenmabindungen, die leicht zugänglich sind. schinen, Fäden, Fasern, Gewebe, Folien, Lacke, d. h.

Die mechanischen und thermischen Eigenschaften, überall dort, wo auf die antistatische Ausrüstung die Wärmestabilität, Farbe und Transparenz sowie 65 Wert gelegt wird.

Alterungsstabilität der Polymeren werden durch einen Die antistatische Wirkung von anorganischen bzw.

Zusatz der genannten Substanzen praktisch nicht organischen Substanzen in hochmolekularen Stoffen "verändert. Die Verarbeitungsbedingungen und der läßt sich am einfachsten mittels Zigarettenasche

Aldehydkomponente	Aminkomponente
Propionaldehyd	Laurylamin
Isobutyraldehyd	Palmitylamin
n-Valerylaldehyd	Stearylamin
Caprylaldehyd
Laurylaldehyd
Stearylaldehyd

bestimmen. Zur Prüfung werden Spritzguß-, Extruderoder Preßplatten mit einem Wolltuch kräftig etwa 15 Sekunden gerieben und etwa 2 mm über eine Schicht von Zigarettenasche gehalten. Bei guter ^; antistatischer Ausrüstung der Kunststoffplatten wird keine Zigarettenasche angezogen. Da Zigarettenasche etwas hygroskopisch ist und feuchte Zigarettenasche andere elektrische Eigenschaften besitzt als trockene, soll die zum Test herangezogene Asche nicht älter als 6 Stunden sein.

Beispiele

Die in der nachfolgenden Tabelle angeführten, antistatisch wirksamen Verbindungen, die der in der Beschreibung angegebenen Summenformel entsprechen,, wurden in verschiedene hochpolymere Stoffe eingearbeitet.

Man kann erkennen, daß mit den angeführten Substanzen ein ausgezeichneter antistatischer Effekt erzielt wurde.

Bei spiel	Verwendeter Kunststoff	Komponenten der Schififschen Base	Amin	Strukturformel	Zusatz in	Asche test
Nr.		Aldehyd	Stearylamin		/O
1	Niederdruckpolyäthylen	Isobutyraldehyd	Stearylamin	H C3H7 — C = N — C18H37 TT	2,0	—
2	Polypropylen	n-Valeraldehyd	Laurylamin	H C4H9 —-C = N- C18H37	1,0	—
3	Polypropylen	Propionaldehyd	Laurylamin	H C2H5 — C = N — C12H25 TT	0,2	—
4	Butadien-Styrol- Mischpolymerisat	Laurylaldehyd	Laurylamin	H QnH23 — C = N — C12H25	1,5	—
5	Hochdruckpolyäthylen	n-Butyraldehyd	Stearylamin	1C3H7-C = N-C12H25 TT	4,0	—
6	Polyvinylacetat	Isobutyraldehyd	Stearylamin	H C3H7 — C = N — C18H37	1,5	—
7	Styrol-Acrylnitril- Mischpolymerisat	Stearinaldehyd	—	H C17H35 C = N C18H37	1,2	—
' 8	Polypropylen (zum Vergleich)	—	ί	—	—	+
9	starke Anziehung keine Anziehung	_

Claims (2)

ooa Patentanspruch: Verwendung von Schiffsche!! Basen der allgemeinen Formel 6, R1-C = N-R2 wobei R1 einen Alkylrest mit 2 bis 22 C-Atomen und R2 einen Alkylrest mit 10 bis 22 C-Atomen bedeuten, als einzuarbeitende Antistatika für organische hochmolekulare Verbindungen in Mengen von 0,1 bis 7 Gewichtsprozent, bezogen auf die organische, hochmolekulare Verbindung. Die Erfindung bezieht sich auf die antistatische Ausrüstung hochmolekularer Verbindungen. Hochmolekulare Stoffe haben, insbesondere wenn sie gute elektrische Eigenschaften aufweisen, den Nachteil, sich elektrostatisch aufzuladen. Durch die elektrostatische Aufladung neigen daraus oder damit hergestellte Gegenstände zur verstärkten Staubanziehung. Das äußert sich an den Oberflächen von Kunststoffgegenständen, 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 großen Potentialdifferenz in Betracht gezogen werden, die zur Funkenbildung führen kann. Durch die statische Aufladung kann der Einsatz hochmolekularer Stoffe, beispielsweise Kunststoffe, für viele Anwendungsgebiete in Frage gestellt sein. Abgesehen vom Konditionieren, sind zwei prinzipielle Möglichkeiten zur Verhinderung oder Verminderung der elektrostatischen Aufladung bekannt:

1. Nachträgliches Aufbringen einer antistatischen 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 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 Imprägnierung. 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. Statt dessen tritt meistens eine geringe Änderung des Durchgangswiderstandes auf. Es hat sich aber gezeigt, daß auch diese Meßmethode kein 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, beispielsweise eine Reihe von ausgewählten Alkylolaminen sowie hydroxylgruppenhaltige substituierte Alkylendiamine, und quaternäre Ammoniumsalze;

b) Sulfonsäuren und Aryl-Alkyl-Sulfonate;

c) Phosphorsäuren, Aryl-Alkyl-Phosphonate, Phosphorsäureesteramide;

d) Polymere mehrwertige Alkohole und deren Derivate.

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 letzterer Zeit sind darüber hinaus weitere Verbindungen bekanntgeworden, die nach Inkorporierung hochmolekularen organischen Verbindungen einen antistatischen Effekt verleihen.

Bekannt sind z. B. der Zusatz von substituierten Phosphorsäureamiden, Harnstoffderivaten und Dithiocarbamaten. Derartige Verbindungen sind zum Teil nur schwierig herzustellen, bzw. ihre Reinigung bedarf eines nicht unerheblichen Aufwandes.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 169 130 ist der Zusatz spezieller Schiffscher Basen als Stabilisatoren zu Carbonamidgruppen enthaltenden Polykondensaten bekannt. Dabei werden jedoch Schiffsche Basen verwendet, die mindestens eine freie, veresterte oder verätherte Hydroxylgruppe tragen. Derartige Schiffsche Basen verleihen den damit ausgerüsteten Polykondensaten eine erhöhte Wärmestabilität. Über die antistatischen Eigenschaften von mit rein aliphatischen Schiffchen Basen ausgerüsteten organischen, hochmolekularen Verbindungen wird jedoch nichts ausgesagt.

Es wurde nun gefunden, daß sich Schiffsche Basen der allgemeinen For.nel