DE1694736A1 - Antistatische Zusammensetzungen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung der Neigung einer Oberfläche eines feste«. Polymerisats, elektrostatische Ladung anzusammeln» und die nach diesem Verfahren hergestellten Erzeugnisse₀

Fasern, Filme,, Folien und geformte Erzeugnisse aus harsarti" gen Polymerisaten weisen als Ergebnis der Ansammlung von elektrostatischen Ladungen darauf unangenehme Eigenschaften auf* Ein bisher bekannte« Verfahren zur Milderung dieses Probleme umfaßt das Einbringen gewisser Zusätze in das Harz, während nach einem anderen vorgeschlagenen Verfahren die antistatischen Materialien direkt auf die Oberfläche des gefertigten Brzeugniesee aufgebracht werden. Bei diesen Arbeitsweisen treten eahlreiche Probleme auf» Zusätze, die in das Harz einge-

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arbeitet sind, können bei den bei den fertigungsarbeitBschrltten angewandten Temperaturen eine Zersetzung erleiden, was sie inaktiv macht oder Zeraetzungspro&ukte aus ihnen entwickelt und zu einer nachteiligen Verfärbung oder zu einer Geruchsbildung führt. Andererseits können die bisher benutzten sogenannten antistatischen "Aufwisch^M~Materialien von der Oberfläche entweder durch Verdampfen oder durch oxydative Änderungen oder durch mechanischen Abrieb, wie er bei der Handhabung, beim Transport, bei der Lagerung und dgl. auftritt, verloren gehen. Außerdem wurde gefunden, daß Materialien, welche die Anssznmlung von elektrostatischer Ladung bei einer Art von Harz mit Erfolg ausschalten, bei einer anderen Art von Harz weniger wirksam sein können_o So sind beispielsweise antistatische Materialien, die bei Polyäthylen niedriger Dichte zufriedenstellend sind, bei Polyäthylen mit hoher Eichte häufig viel weniger wirksam.

wurde nun gefunden, daß Polymerisate wie Pclyaryleneulfide, ™ Polyvinylaromaten, Polyvinylhalogenide, Polyvinylidenhaloge* nide, Polyacetale, Polycarbonate, Polyester, Polyvinylester» Polyaaide und Mischungen davon an der Oberfläche mit einer. Dl^ alkanolamid behandelt werden können, um die Neigung der Oberfläche des Polymerisats, elektrostatische Ladunganzusammeln, zu vermindern, und daß dabei ein Erzeugnis hergestellt wird, das eine verminderte Üfeigung aufweist, eine elektrostatisch· Ladung anzusammeln, wobei mindestens eines der obigen Poly-

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mer-i&a"te mlndes-teAs einen. !Peil sei »er ©berfläetie mit dein Di alkanoiamid "bedeckt

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine fsste Oberfläche von mindestens einem der obigen'Polymerisate durch irgendein geeignetes Verfahren wie Eintauciien.₅ Befeüßtiten, Aufsprühen» Aufwischen, Aufmalen öder irgendeiner amieröii üblichen Über*· sügsmethode mit einem Diöikanölaaid versehen, dö& die folgende allgemeine i'örmel

H « 0 -

aufweist, worin S eiafc Alk^ligrttppe mit 6 bis 1& atomen und η eine gange Jiahl von ^ Me 4

Wenn auch die für den Überzug verwendet© XH_älkaiiolmniöraenge in weiten durchführbaren BereiGhen Täriiertf entiialtefc im allgemeinen die Teile des Polymerisats^ üie überäogen werden, etwa 1 ät 1O™⁵ bis etwa 50 Jc 10"^ g Dialkänölämid pro öm² Oberfläche dee PolymerieatB* Wenn das Polymerisat piaktißeh vollständig mit dem Dialkanölamid übersogeEi ißt, deinJi-bewirkt im allgemeinen eine Dialkanolaraidinenge, öi0 ausreicht, einen kontinuierlichen Überzug auf der Oberfläche des Polymerisats

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zu schaffen^ die vex-znincterte Neigung, eine elektrostatische Laöung anzusammeln.,Dies ist das überraschende !Ergebnis der ■vorliegenden Erfindung,Im allgemeinen ist äie Üialkanolamidmenge, die auf das Polymerisat aufgebracht wird, eine Menge, die ausreicht, die elektrostatische Ladung auf ein Potential unter dem Potential zu erniedrigen, das für die Verwendung, für die das überzogene Polymerisat eingesetzt werden soll» das maximal tolerierbare Potential darstellte Dieses maximal tolerierbare Potential kann ebenso in v/ei tem Maße variieren, liegt Jedoch im allgemeinen, im Bereich von 3 bie 10 Kilovolt, vorzugsweise 3 Kilovolts, oder im Bereich der Voltstärke * die im allgemeinen unter den besonderen Umständen auereicht, die Staub- oder Schmutzteilchenaufnähme praktisch zu beseitigen. Jedoch soll festgestellt werden» daß die vorliegende Erfindung die Anwendung einer Dialkanolamidmenge auf die Oberfläche der obigen Polymerisate umfaßt,die ausreichend ist, die Neigung der Polymerisatoberfläche, elektrostatische Ladungen anzusammeln,, wesentlich au erniedrigen«.

Es wurde nun gefunden» daß die Oberfläche von lirsreugnissen, die aus den obigen Polymerisaten hergestellt sind, mit Schutz für lange Zeit gegen die Entwicklung von elektrostatischen Ladungen auf ihnen versehen werden kann, indem auf di¹* Oberfläche ein langkettiges Bialkanolaniid mit der oben angegebenen allgemeinen Formel, gelöst in einer flüchtigen, inerten Flüssigkeit« angewendet wird,. Typische derartige Dialkönol-

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araidverMndungen sind des Mäthanolaiaid der Heptanoäure, des Diäthanolamid der Caprylsäure, das Diäthanolamid der Pelargoneäure, das Diäthanolamid der Dekansäure, das Diäthanol~ amid der laurinsäure, das Diäthanolamid der Pentadekaneäure, das Diäthanolamid der Heptadekansäure, das Dipropanolamid der Heptansäure, das Dipropanolamid der Pelargonsäure, das

Dipropanolamid der Dekansäure, das Dipropanolamid der Lau-

rinsäure, das Dipropanolamid der Pentadekansäure, das Dipropanolamid der Heptadekansäure. das Dibutanolamid der Heptansäure, dae Dibutanolamid der Caprylsätire, das Dibutanolamid der Pelargonsäxire, das Dibutanolamid der Dekanaäure, dae butanolamid der Laurinsäure, das Dibutanolamid der säure und dae Dibutanolamid der Heptadekansäure, Diese und; andere Verbindiuigea können nach jedem geeigneien Verfaixrett hergestellt werden, wie beispielöweiee durch die Umsetzung eines Alkanoylchlorids mit dem gavrtinechten. Jöialkanolamin« Gegenwärtig ist dae Diäthanolamid der LaurinsSure bevorzugt, das durch die Umsetzung von Diäthanolamin mit Lauroylchlorid hergestellt werden kann«

Wenn auch das Dialkanolamid auf die überfläche der au behandelnden PolyÜeriBatei'zeugnisße in jeder herkömmlichen und geeigneten Weise aufgebracht werden kann, etellt es ein sehr geeignetes Verfahren dar, das Dialkanolamid in eineis gegenüber dem Dialkanolamid und dem Polymerisat inerten Löaungs-

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mittel, wie einem Alkohol, zu lösen, der bei einer Temperatur siedet, die wesentlich unter der Temperatur liegt, bei der das Dialkanolamid siedet. Wenn auch die Siedetemperatur des Lösungsmittels in einem weiten Bereich in Abhängigkeit vor dem speziell verwendeten Dialkanolamid variieren kann, sieden die Lösungsmittel im allgemeinen im Bereich vom etwa 30 bis'etwa 149⁰C (100-30O⁰P). Die Lösung des Dialkßnolaaids wird dann auf die Polymerisatoberfläche des zu behandelnden Erzeugnisses durch irgendwelche geeignete Kittel aufgebracht, beispielsweise mit einem weichen Such oder einer Sprühdüse.

Wenn auch jede flüchtige inerte Flüssigkeit, die die obigen Siedepunkteigenschaften aufweist und fin Lösungsmittel für das Dialkanolamid darstellt, verwendet werdeii kann, umfassen besondere geeignete Stoffe Alkohole mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen einschließlich Methanol, Äthanol, Propanol, Xaopropanol, Sutanol, Isobutanol, Pentanol und dgl. Die in dem !(lösungsmittel gelöste Menge Dialkanolamid kann in weitem Bereich in Abhängigkeit von den Fähigkeiten des Lösungsmittels bezüglich der Lusung des speziellen Dialkanolamide variieren» Sin« im allgemeinen geeignete Mischung enthalt 50 bis 9β Gewichtsteile Lösungsmittel und 2 bis 50 Gewichtsteile Dialkanolamid, bezogen auf das Gewicht der Gesamtsusammeneetzung..-■■

Das Lösungsmittel verdampft unter normalen ümgebungsbedin-

gungen schnell und IaJt einen festanheftenden Überzug zurück, der die Ansammlung von elektrostatischen Ladungen auf dem Erzeugnis für viele Honet· veÄinuöjrS. Dies ist eehr überraschen, da die meisten antistatischen "Aufreibe"-Mittel (rub-on agents) durch einmaliges oder zweimaliges Beiben mit

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einem Tuch oder durch anderen" mechanischen Abrieb leicht ent-· fernt werden. Diese Entwicklung ist zusätzlich sehr überraschend, da gefunden wurde, daß diese langkettigen Dialkanolaraide für die meisten praktischen Zwecke mit dem Polymerisat unverträglich sind. Die Einarbeitung des Dialkanolaaids direkt in das Polymerisat in einem Banbury-Mische-r, einer Walze oder einem Extruder stellt so keinen günstigen Weg für'die Behandlung der Polymerisate dar. Wenn auch der genaue Mechanismus für diese überraschende Entwicklung unbekannt ist, scheint es doch so au sein, daß das Behandlungsmittel in gewisser Weise die Oberfläche des **arzes durchdringt oder darauf adsorbiert wird.

Wenn auch die antistatischen Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung im wesentlichen aus den angegebenen Amiden und einem Lösungsmittel dafür bestehen, können die Zusammensetzungen auch geringe Mengen anderer Zusätze, wie Antloxydan.-tien, ültraviolettstabilisierer und dgl. enthalten, vorausgesetzt, daß die zusätzlichen Bestandteile nicht in Mengen vorliegen, die ausreichen, die Wirksamkeit der Zusammensetzung bezüglich der Verminderung der Neigung des Polymerisate, elektrostatische Ladungen anzusammeln, zu verändern«

Die Polyarylenaiilfide, auf die die vorliegende, Erfindung angewendet werden "kann₉ werden durch Umsetzung von mindestem* einer" polyhelogensubetituierten aromatischen Verbindung mit.

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einen Alkalimetallsulfid in einer polaren organischen Verbindung bei erhöhter Temperatur hergestellt, Bevorzugie polyhaiogensubstituierte aromatische Verbindungen sind die ait 1 bis 3"halogenatomen, die einen oder drei verschmolzene oder nichtverschmolzene Benzolringe, aufweisen,, Meee Verbindungen und Verfahren zu Hirer Herstellung und sur Heretellung von Polymerisaten daraus sind in Patent _{9 β α} ·..» (Patentenmeldun,r ρ 35 575 IVb/12o^ beschrieben., Die in dem voratehend bezeicliieten Patent (Patentanmeldung) verwendeten Stoffe einschlri eßlleh der polaren organischen Verbindungen, deren Verwendung dort beschrieben ist, können zur Herstellung vor· Polymerisaten verwendet werden, auf die die vorliegende Erfindung anwe?idber ist.

Die polyvlnylaromatischen Verbindungen werden durch Polyaeriea tion einer vinylaromatischen * Verbindung_f voraugswerlse einer n.onovinylar.oinBtischen Verbindung, in einer dem Fachmann bekannten äblichen Weise hergestellt, beiepielgweise durch Erhitzen öp.r vinylaromöti.sehen Verbindung in Gegenwert eines Benzpylperoxydkatalyßotors. Bevorsugte vinylaronatische Verbindung f.n β ind die mit 8 bis 20 Kohlenet offa tosen wie Styrol und auljetltuierte Styrole. . ₄

Dia Polyvinylhalogenide und_Polyvinylidenhalögenide können ebenfalls in dem Fachmann bekannter üblicher Weise hergestellt \»erden. öeiBpielsweifie können Polyvinylchlorid und

2 0 S 8 U / 1 2 0 2 , _BÄD OR5GIMAL

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Pölyviny/lfluOirld durch Polymerisation des ¥iny/lcitt:fet3rids <sder Vinylfluorids durch grhiifcefi in ßegenws-rfc elftes ÄeftsGylp&r*« oxydkatölysators hergestellt werden. Bevorzugte Vinylhalogenide und Vinylidenlialogeiiide sind ctfe mit 2 fels -θ Kohlenstoff atomön jwie Yinyluhlürid> Vin^IflTZOftd» VinylMen^Mori ά mtl dgl, ■..■■■,

Unter dem Begriff "Polyacetals wird in der v£>rliegeiKSeö iaeldung die Jiolekular$trukttit eines line»yen ÜLöeiäls

den, die aus unyersw^igten Polyöxymethyieiiketteit besteht;, <l:iä große Iiänge aufweisen, normalerweise im Burchscfmitt roebt· als

E f Ϊ000 CH₂0-Binheitett_r wie sie durch die i>

wiedergegeben wird^aowie BöÄyöagpa

die öyelisehe l^her enthailtön» Me Böiymeriöate kennen spielsweifse durch PoljTiierisation von frioxan oder \ron oxa;n und t j^-DioxaKi lait einem Köordinatiönskomplex aus Bor* fluorid und einer organischen Verbindung hergeatelLt werden^ worin Sauerstoff oder Schwefel das Donatoratorn darertel.lt·

Solyoarbonate der hier verwendeten Art sind Polymer.taötverbinduttgen von bifunktionelleft Phenolen, dis aiteinan&er öureh »ine KohlenstoffVerbindung verknüpft Bind. Diese Polymerisate werden zweckmäöigerweiöe entweder iuroh SßterHuatiiuitßh 2iwiβchen"einem ßialkylcarbonat und einer aromatischen Dlhydroxyverbinduitg oder durch phpegenierung einer aroiaatischen

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Bihjrdroxyverbindung hergestellt. Biese Polymerisate werden voreugsweiee aua Phenolen Alt 6 bis 20 Kohlenstoffatomen hergestellt. Bin geeignetes bia-Phenol für die Herstellung eine» Polycarbonate 1st 2,2 -bie-U~Hydroxyph«nyl)-propan.

■üie Polyesterherstellung umfaßt die Reaktion zwischen einer Carboxylgruppe einer organischen Sflure und der Hydroayigrup- £e eines Diols. So reagieren aliphatisch» oder aromatische iveibasisobe Büuren alt aliphatischen oder aromatischen Bio-1«B (Glyoolen) unter Bildung von Polyestern, wie bereits toe·» )can&t, Bevoiftttgte Reaktion»teilnehmer sJüoä eine aroeatische

. Dicarboneäure mit β bis H Kohlenjitoffatomen und ein Dihydroxyalkohol Bit 2 bis 10

Die Pdlyaerieate der Vinylester und die Mischpolymerisate dieser Eater nit !-Olefinen können durch dem Fachmann bekannte, übliche Verfahren hergestellt werdsn.- Beispielsweise wird Polyvinylacetat duroh Polymerisation von Yinylaoetat oder durch Mischpolymerisation von Vinylacetat und Äthylen in Gegenwart eines Peroxydkatalysatora hergestellt« Der verwende te Vinylester enthält vorzugsweise 3 bia 12 Kohlenetofla come.

Me Polyamide (Nylon) werden ebenfalls in dem Paohne mi bekannter,, üblicher Weise hergestellt·,, wobei ein Diaiain -mit einer £we !basisch en S'äux*e kondensiert wird _c So ergibt bei spielßWüiee Hexariet.hytend lam-in v.m& Adipitis/ixtrc? Polyhexamethy

lenadipinamidV"Andere SVofföjWie Hexamethylenäianin ντΛ Setor* cinsäure und dgl. werden in herkömialicher Weise eur Herstellung von Polyamiden verwendet'. Bevorzugte Reaktioneteilnehmer sind zweibDsieche Säuren mit 4 Ms 16 Kohlenstoffatomen und Diamine mit 4 bis 16 Kohlenstoffatomen« Ee können auch lactame mit 5 bis 16 Kohlenstoff atomen, wie Cteprblactam Y zur Herstellung von Polyamiden verwendet werden«

Die obigen Polymerisate sind im Handel erhältlich und ihre Anwendung? Charakteristika, Eigenschaften, tferstellimgsverfahreii und dgl. sind in verechiedenen Veröffentlichungen wie der Zeitschrift "Hodern Plästice* und der «Modern Plaetics Tlnoyclopedia", beide von McGräw-Hill, ϊηον, veröffentlicht, und in anderen Kunststoff Veröffentlichungen wie "She Chemistry of Commercial Plastics", Wakemah (Heiriholdi Siew York, 1947) und "Manufacture of Pia\έ% ice % Smith (He inhold, New York, 1964) niedergelegt« Diese Veröffentlichungen enthalten auch die Hersteller und Lieferanten der obigen Polymerisateν yon denen di«-» ee Polymerisate koiamerziell erhalten werden können_o

Beispiel "" ^:* ' ■ " ^;'^! ' -'^? "'■ ■ ^: " * " ■·"" '^ '''"-■ ^: - -Eine Platte von 7_f6x15»2x0,3 cm (3 inch χ 6 inch χ 1/8 inch) von jedem in der folgenden'Tabelle angegebenen Polymer1tat wird behandelt_f inden eine 1 Ö~Gew<,-%ige^:Löeting des Diäthanolaiaicls der jLaurinaäure in J.BOfropahol auf den Oborfläohenstreifen·'^

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aufgebracht v/ird, wodurch. ein Rüekstandsüberzug a;a Amid von etwa 10"*^ g/cm zurückbleibt«. Die Wirksamkeit der Behandlung wird bestiamty indem die Platte nit einem Wolltuch gerieben und mit einem Keithley-Statik-Meter Modell 250 mit einem Hesskopf Hr. 2501 untersucht wird. Periodische Versuchs über einen. Zeitraum von 40 Tagen führen zu den folgenden Ergebnissen:

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gabell»

	Polymerieat	Statische	1	-	25	Ladunff-	.1	]cVf nach dc	2	»r an	gegebenen	•	T	2Sl	-:■	Potential der statischen
			—				0,0	▼on Tagen	0,0					-	0,0	Ladung des untohandelten
			-	1		0,0		0,0					0,0	Pol^nerleats. IcT
		O	-	0	2	0,0		0,0	1£	H ' Ja
	Polyphe nyleneulfid	O1O			0,0				0,0	0,0 0,0			0,1	14,0
	Polystyrol	0,0	0,	0	0,0	-		-	O1O	Of(y o,o		0,0		30,0
	Polyvinylchlorid	O9O		0	0,0		-		0,0	0,0 0,0		0,1	10,0
	Polyacetals		o,	0		-				•	0,0	0,0
	De_lr_ia.3	0,0	Os		-	-	0,1		0,1	mm (M	0,0		20,0
	Polycarbonat,										0,1
O	Lexan^	0,0	C,	—	—	1'tO		0,0		0,0.	0,0	7.0
OO	Polyester. Mylar*	ofo	0,	mm	-	0,0,	-	0,0		o,.o	0,0	7,0 J^
■r»	Polyvinyis c eta t.,		0,						0,0		• . ■■· · . ■ to
	Siva* 2505	0,0		—		0,0		0,0		12,0 .«."
	Polyvinylfluorid	0,0			0,0	0,0		14,0
O	Polyamid,,,	■0.0		-	0,0	0,0		17,0
•a	Sylon δ/66

Io Hergestellt duraii liasetsung von p-Bioalorbenaol, mit, Hetriumeulfid in Sf-Hethylpyrrolidon durch_oEr- !litzen der Kischiuag in einem AutoklaTen aus rostfreie© Stahl ftir etwa 17 Stunden bei etwa 249 0 (480^öl?),c · ·

2. Handelsname vor* Du Pont für ein Acetalharz« . ■ ■ :

5o Handelsname %^ron General Electric für ein PolycarTöonatkera«

4o flandelename von Du Pont für ein Polyesterharz *??

5 ο Handelsname vor im Pont für ein Ithylen/Vinylacetataieohpolymerisat *

: S» Eergestellt durch Kondensation -vonHexamethylendiamin und Adipinsäure

Sie Ergebnisse zeigen, daß,wenn überhaupt, nur außerordentlich niedrige statische Ladungen im Verlauf von mindestens

40 fegen bei Polymerisaten erzeugt werden» die erfindungsgemäß behandelt sind. In allen Fällen bleiben während der 40-tägigen Versuchsdauer die angesammelten statischen Ladungen, wenn überhaupt welohe angesammelt werden, weit unter der 5 Kilovoltgrenee, bei der Stajjb- und Schmutzt eil ohenanziehung im allgemeinen beginnt ο Während der Dauer der Beobachtung und der Untersuchung werden die Polymerisate auf einem offenen Gestell gelagert und werden wiederholt mit einem Tuch behandelt und gerieben, was die Stabilität der er-Cfindungsgemüßen antistatischen Behandlung gegenüber Oxydation, Verschlechterung und mechanischem Entfernung oder Veränderung aufgrund der Handhabung zeigt.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1J Verfahren zur Verminderung dir Neigung eines festen Kunstetoffmaterials, -elektrostatische Ladung anzusammeln, indem auf die Oberfläche.des Keteria^e ein Dialkanolamid der allgemeinen Formel .

   (CH₂ )_n0H

   (CH₂J_nOH

   ausgebracht wird, worin R eine i.iky !gruppe mit 6 bis 16 JCoh-. leiötoffatomen und η eint ganze J₁ShI von 2 bis 4 bedeuten, dadurch gekennaetchnet, ύ&Β 4as IialkaL.o'.iaiaid auf die Ober- :?läohe eines Po3yarylensulfids, e.ine8 Polymerisate eine β vinylaromatischen Kohle^wasieretoff3, einüs Polymerieates einee Vinylhalogenide, elneo Pol.vmerieste einen Vinylidenhalog*enid8, eines Polyacetale^ eines Polyoeroonate, eines Polyesters, eine« Polymerisate einee Viriyleaters oder eines Polyamide aufgebrecht

   2„ Verfahren nach Aunpruch Ί, dadurch gekennzeichnet, daß als Polymerisat Pc'iyphenylensulfid,· Polyetvrol. ßin Vinvinhlo

   \i lXAl4^

   ridpol/merisat, em

   ein KyI"on und als. Sialkanolamid das SJLäthanolainid der Laiirin-. säurfe verwendet werden«

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   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2„ dadurch gskennseichnef, daß das Dialkanolamid in einer Mange im Bereich von 1 £. 10 bia 50 χ 10 g/cm Oberfläche angewendet wird.

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