DE2128803A1

DE2128803A1 - Antistatische Schicht

Info

Publication number: DE2128803A1
Application number: DE19712128803
Authority: DE
Inventors: Takayuki; Ueno Wataru; Kanagawa Inayama (Japan). P
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1970-06-09
Filing date: 1971-06-09
Publication date: 1971-12-30
Also published as: GB1353076A; JPS506030B1

Description

PATENTANWÄLTE

DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT

MDNCHEN HAMBURG ΟΊΟΟΟΠΟ

L I LOOUO

TELEFON: 555476 8000 MDNCHEN 15 9* ^^ym·^- 1971

TELEGRAMME: KARPATENT NUSSBAUMSTRASSE 10

W. 4o 543/71 3/RS

Fuji Photo Film Co., Ltd. Ashigara-Kamigun, Kanagawa (Japan)

Antistatische Schicht

Die Erfindung bezieht sich auf antistatische Schichten für Formgegenstände aus polymeren Materialien. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf solche Forragegenstände, die eine antistatische Schiert aus einer antistatischen Überzugszusammensetzung und eine polymere Substanz umfassen, wobei die Konzentration des antistatisch machenden Mittels in der antistatischen Schicht und die Dicke der antistatischen Schicht geeignet gewählt sind, um die Erzeugung von statischer Elektrizität zu verhindern und die antistatische Wirkung zu ergeben.

Formgegenstände aus polymeren Materialien sind im allgemeinen gute Isolatoren, so daß gel'ormte Gegenstände leicht durch Reibung elektrisch geladen werden, wodurch

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Störungen und Mangel aufgrund der statischen Elektrizität auftreten, wie z.B. Ansammlung von Staub, elektrische Sehläge od.dgl., die zu ernsten Problemen bei der Verwendung führen. Um die Erzeugung von statischer Elektrizität in Formgegenständen aus polymeren Materialien zu verhindern oder um die so erzeugte statische Elektrizität abzuleiten, wurden viele Versuche durchgeführt. Gewöhnlich wird als Verfahren zur Verhinderung der elektrischen Aufladung von Formgegenständen aus polymeren Materialien ein Verfahren angewandt, bei dem eine Zusammensetzung, die aus einer geeigneten Substanz zur Verwendung als antistatisches Mittel und einem Bindemittel und einem Lösungsmittel dafür besteht, auf die' Oberfläche der polymeren Formgegensiände aufgebracht und anschließend getrocknet wird, wodurch diese Oberfläche mit einer antistatischen Überzugsschicht versehen wird. Es ist bekannt, daß in diesem Fall der Oberflächenwiderstand umsomehr verringert, wird, je höher die Konzentration des antistatischen Mittels ist, wodurch die antistatische Y/irkung des antistatischen Mittels erhöht wird. So wird das antistatische Mittel im allgemeinen in der Weise zugegeben, daß der

11 12 Oberflächenwiderstand weniger als etwa Io bis Io Ohm beträgt. Wenn jedoch zu viel antistatisches Mittel zugegeben wird, wird dieses aus der Oberfläche ausgeschieden, wodurch die Druckfähigkeit, Nichtklebrigkeit und andere Eigenschaften der Formgegenstände aus polymeren Materalien verschlechtert werden.

Es wurde gefunden, daß durch geeignete Y/ahl der Konzentration des antistatischen Mittels in der antistatischen Schicht und der Dicke der antistatischen Schicht eine zufriedenstellende antistatische Wirkung bei Formgegenständen aus polymeren Materialien erhalten v/erden kann. Weiter wurdo gefunden, daß durch näherungsweise V/ahl der Dicke eine bedeutende Verringerung der elektrizitätserzeugentfen Eigen-·

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schaft und eine verbesserte antistatische Eigenschaft sogar in dem Fall erhalten werden, wenn ein antistatisches Mittel in geringerer Konzentration als allgemein üblich angewendet wird und wenn der Oberflächenwiderstand der antistatischen Schicht über Io Ohm beträgt. Die Erfindung ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Aufladung von polymeren Formgegenständen verhindert wird, indem die Oberfläche der polymeren Formgegenstände mit einer antistatischen Schicht versehen wird, die ein antistatisches Mittel und ein Bindemittel umfaßt, wobei die Konzentration des antistatischen Mittels im Bereich von etwa o,l bis 3 Gewichtsprozent, bezogen auf das Bindemittel, liegt und die Dicke der antistatischen Schicht im Bereich von etwa o,l bis o,5/U liegt, so daß die erhal-.tene antistatische Schicht eine geringere Fähigkeit zur Erzeugung von Elektrizität, verglichen mit unbehandelten Formgegenständen aus polymeren Materialien, zeigt.

Formgegenstände aus polymeren Materialien, auf die die antistatische Schicht gemäß der Erfindung angewendet werden kann, umfassen beispielsweise Polyester, wie Polyäthylenterephthalat, Polyolefine, wie Polyäthylen, Cellulosederivate, wie Cellulosetriacetat und Celluloseacetatbutyrat, und Polystyrole.

Die antistatischen Mittel, die gemäß der Erfindung verwendet werden können, können alle kationischen,anionischen oder amphoterenantistatischenMittel.-die. bekannt oder im Handel erhältlich sind, sein. Insbesondere bevorzugte antistatische Mittel umfassen beispielsweise die amphoteren antistatischen Mittel, die in der japanischen Auslegeschrift Io 327/63 beschrieben sind und die durch folgende allgemeine Formel gekennzeichnet sind

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R-C

-CH₂

(OH₂CH₂A.) nH

CH₂COO

in der R eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen, A Sauerstoff oder eine Iminogruppe, M ein organisches Amin oder ein Metall,und n,X und Y · positive ganze Zahlen darstellen,

Mmethyl-stearamidopropyl-2-hydroxyäthyl-aimoniumnitrat (Catanac SH, Hersteller American Cyanamid Co.) oder Zelex OM (Hersteller Miyoshi 0x1 & Pat Co., Ltd.).

Die Bindemittel, die in der antistatischen Schicht gemäß der Erfindung verwendet werden, umfassen beispielsweise cellulosische Harze, Vinylharze, Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymere und Polycarbonate. Me Kombination zwischen den antistatischen Mitteln und den Bindemitteln kann geeignet gewählt werden und unterliegt keiner Beschränkung.

Gemäß der Erfindung wird die antistatische Schicht auf der Oberfläche der Forrogegenstände aus polymeren Materialien gebildet. Wenn der polymere Formgegenstand die Form einer Folie oder Platte aufweist, kann die antistatische Schicht auf einer oder beiden Seiten derseüben ausgebildet werden. Um die antistatische Schicht auf der Oberfläche der polymeren Formgegenstände auszubilden.- kann jedes gebräuchliche Verfahren, wie z.B. Aufspritzen, Eintauchen oder Bestreichen, angewendet werden.

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Me Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht, die einen Formgegenstand aus polymerem Material Io zeigt, auf dessen Oberfläche eine antistatische Schicht gemäß der Erfindung aufgebracht ist.

Fig. 2 ist eine Schnittansicht, die einen folien- oder plattenförmigen polymeren Körper zeigt, bei dem die elektrische Aufladung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verhindert wird und bei dem beide Oberflächen des polymeren Körpers 2o mit einer antistatischen Schicht 21 überzogen sind, die ein antistatisches Mittel und ein Bindemittel umfaßt.

Fig. 3 ist eine graphische Darstellung, die die gemäß Beispiel 2 erhaltenen Ergebnisse zeigt.

Fig. 4 ist eine graphische Darstellung, die die im Beispiel 5 erhaltenen Ergebnisse zeigt.

Die bekannten Verfahren zur Verhinderung einer statischen Ladung waren alle nur auf die Verringerung des Widerstandes gegründet. Der Faktor der Fähigkeit zur Erzeugung statischer Elektrizität ist jedoch gleichfalls zur Verhinderung der statischen Ladung wichtig und eine bedeutende antistatische Wirkung kann durch Verringerung dieser Fähigkeit erhalten werden. Es wurde gefunden, daß die Fähigkeit oder Kapazität sich mit der Dicke der Überzugsschicht ändern soll.

Beispielsweise war in dem nachstehend angegebenen BeisxjLel 1, wo die Konzentration den antistatischen Mittels 1 Gewichtsjjrozent betrug und Micken von o,7 und o,2/u

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angewendet wurden, die Menge an statischer Ladung, die im falle der Dicke von o,7/u erzeugt wurde, 4 mal größer als in dem Fall, als die Dicke o,2/U betrug,und dies trotz der Tatsache, daß der Oberflächenwiderstand in je-

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dem Pall Io Ohm war. Dies zeigt, daß die antistatische Schicht mit einer Dicke von o,7/U zur Verhinderung der statischen Ladung außerordentlich nachteilig ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näher erläutert.

In den Beispielen wurde jede statische, ladungerzeugende Kapazität bestimmt, indem eine Probe von 1 cm χ 15 cm zuerst einem Rollen zwischen Gummiwalzen unter einer Belastung von 38o g bei einer ,Geschwindigkeit von 25 cm/sec unterworfen wurde, anschließend die Probe in einem Faraday-Käfig fallengelassen wurde und schließlich darin die Menge der erzeugten statischen Elektrizität der Probe gemessen wurde. Die Temperatur und die Feuchtigkeitsbedingungen während der Messung wurden bei 23 C bzw. 65$ relative Luftfeuchtigkeit gehalten.

Beispiel I

Auf eine Polyäthylenterephthalatfolie mit einer Größe von 14,4 x 2o cm und einer Dicke von loo /u wurde mittels eines Tauchverfahrens eine antistatische Lösung aufgebracht, die die nachstehende Zusammensetzung aufweist. Sofort danach wurde unter Erwärmen in einem Luftbad bei einer Temperatur von 12o°C 3o Minuten lang getrocknet.

Die obenangegebene antistatische Lösxing hatte folgende Zusammensetzung:

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Eine Lösung eines antistatischen Mittels (A):

8 gewichtsprozentige methanolische Lösung eines amphoteren antistatischen Mittels der nachstehenden Formel

- σ

-^CH2

L CH

CH₂CH₂OH

CH₂COO

Ca 2·

Eine Bindemittellösung (B):

5 gewichtsprozentige Cellulosetriacetatlösung in 92:8, bezogen auf das Gewicht, Methylenchlorid und Methanol.

Lösungsmittel (C):

Phenol

Tetraehloräthan Äthylenchlorid Methanol

2 g

8 g

85 g

5 g

Zu jeweils 2, 6, 12 und 2o g dor Bindemittellösung (B) wurden loo g Lösungsmittel (C) zugegeben, worauf die Lösung des antistatischen Mittels (A) zugegeben wurde, um jeweils Konzentrationen, bezogen auf das Bindemittel, des effektiven Gehalts des antistatischen Mittels von 1, 5, Io und 2o$ zu ergeben.

Die Dicks jeder antistatischen Schicht wurde durch Änderung der Menge des zugegebenen Bindemittels geändert,. Wenn die Konzentration des antistatischen Mittels im Bereich von o,l bis etwa 3 Gewichtsprozent des Bindemittels

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lag und die Dicke der antistatischen Schicht im Bereich von o,2 bis o,5/U lag, wurde eine Menge an erzeugter statischer Ladung erhalten, die geringer war als die, die in dem Fall der unbehandelten Folie, die nur Bindemittel enthält, erhalten wurde. In diesemFall betrug der Oberflächenwiderstand über Io ^ Ohm.

Beispiel2

Auf eine Polyäthylenterephthalatfolie einer Größe von 14,5'x 2o cm und einer Dicke von loo/U wurde, wie Inderin Beispiel 1 angegebenen Weise eine antistatische Lösung folgender Zusammensetzung aufgebracht.

Eine Lösung eines antistatischen Mittels (A):

8 gewichtsprozentige methanolische Lösung eines kationischen antistatischen Mittels Dimethyl-stearamidopropyl-2-hydroxyäthyl-ammoniumnitrat (Catanac SN) der folgenden Formel

Eine Bindemittellösung (B):

5 gewichtsprozentige Lösung eines Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeren (4oo χ 5oo ML, Hersteller The Japanese Geon Co., Ltd.) in 1:1 Toluol:Methyläthylketon (bezogen auf das Gewicht).

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Lösungsmittel (G):

Phenol 2 g

Tetrachloräthan 8 g

Äthylenchlorid 85 g

Methanol 5g

Zu jeweils 6, 12 und 2o g der Bindemittellösung (B) wurden loo g lösungsmittel (C) zugegeben, worauf die Lösung des antistatischen Mittels in verschiedenen Mengen zugegeben wurde, so daß die Konzentration des antistatischen Mittels o,l, o,3> o,6, 1 bzw. 5$, bezogen auf das Gewicht des Bindemittels, betrug. Die erhaltenen Proben wurden zur Bestimmung der erzeugten Menge an statischer Ladung gemessen. Die Ergebnisse sind in Fig. 3 der Zeichnung wiedergegeben, wo die Beziehung zwischen der Dicke der antistatischen Schicht, der Konzentration des antistatischen Mittels und der Menge der erzeugten statischen Ladung angegeben ist. In Pig. 3 sind Spannungseinheiten (V), die die Menge an erzeugter statischer Ladung wiedergeben, auf der Ordinate aufgetragen, Gewichtsprozenteinheiten der Konzentration des antistatischen Mittels, bezogen auf das Gewicht des Bindemittels, auf der Abszisse aufgetragen. Kurve 1 zeigt den Fall, wo die Dicke der antistatischen Schicht o,l/U beträgt, Kurve 2 zeigt den Fall, wo sie o,2 -u beträgt und Kurve 3 zeigt den Fall, wo sie 0,3/U beträgt. Die Spannung X, die durch den Pfeil angegeben ist, gibt die Menge an statischer Ladung wieder, die in dem Fall erzeugt wird, wenn nur das Bindemittel ohno Zugabe irgendeines antistatischen Mittels aufgebracht wurüo, Aus Fig. 3 iüt ersichtlich, daß, wenn die Konzentration de» antistatischen Mittels im Bereich von o,l bis etwa o,3 Gewichtsprozent, bezogen auf das Bindemittel, liegt und die Dicke der antistatischen Schicht im Bereich von o,l bia 0,3/U liegt, eine bedeutende antistatische Kraft er-

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- Io -

halten wird, die auf der Erzeugung einer geringeren statischen Elektrizität als bei der Folie, auf die kein antistatisches Mittel aufgebracht ist, beruht.

Beispiel 3

Eine Polyäthylenterephthalatfolie einer Größe von 14»5 x 2o cm und einer Dicke von loo/U wurde, wie in Beispiel 1, mit einer antistatischen Lösung folgender Zusammensetzung überzogen:

Eine Lösung eines antistatischen Mittels (A):

8 gewichtsprozentige methanolische Lösung eines anionischen antistatischen Mittels "Zelex OM" (Hersteller Miyoshi Oil & Pat Co., Ltd.)

Eine Bindemittellösung (B):

5 gewichtsprozentige Lösung von Cellulosetriacetat in 92:8 Methylenchlorid:Methanol (bezogen auf das Gewicht).

Lösungsmittel (C):

Phenol ' 8 g

Tetrachloräthan 8 g

Äthylenchlorid 85 g

Methanol 5 g

2 g und 12 g der Bindemittellösung (B) wurden jeweils zu löo g Mengen des Lösungsmittels (C) zugegeben, worauf die Lösung des antistatischen Kittels (A) in der We: se zugegeben wurde, daß die Konzentration des antistatischen Mittels, bezogen auf das Gewicht des Bindemittels, o,l, o,3, o,6, 1 bzw. 5 Gewichtsprozent oetrug. Die erhaltenen antistatischen Wirkungen sind in Pig. 4 der Zeichnung wiedergegeben. Die Lienge an erzeugter statiaoher

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Elektrizität der erhaltenen Proben wurde gemessen und die erhaltenen Ergebnisse wurden, wie in Beispiel 2,in der Fig. 4 aufgetragen. Die Dicke der antistatischen Schicht beträgt bei der Kurve. 4 o,l/U, bei der Kurve 5 o,5/U und der Kurve 6 o,6/u. Die Spannung X, die durch den Pfeil angegeben ist, gibt die Menge an statischer ladung wieder, die in dem Fall erzeugt wird, wenn nur das Bindemittel ohne Zugabe irgendeines antistatischen Mittels aufgebracht wurde. Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß, wenn die Konzentration des antistatischen Mittels im Bereich von o,l bis etwa o,3 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Bindemittels, liegt und die Dicke der antistatischen Schicht o,l bis o,5/U beträgt, eine bedeutende antistatische Kraft erhalten wird, die auf der Erzeugung einer geringeren statischen Ladung als bei der Folie, auf die kein antistatisches Mittel aufgebracht ist, beruht. Andererseits wurde bei einer Dicke von o,7/U eine größere Menge an statischer Ladung erzeugt, als dies bei der unbehandelten Folie der Fall war.

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Claims

Patentansprüche

1. Antistatische Schicht, die ein antistatisches Mittel und ein Bindemittel enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration d-es antistatischen Mittels im Bereich von etwa o,l bis 3 Gewichtsprozent, "bezogen auf das Bindemittel, liegt.und daß die Dicke der antistatischen Schicht im Bereich von etwa o,l bis o,5/U liegt, wobei die Schicht eine geringere Fähigkeit zur Erzeugung statischer Ladung aufweist, als ein nicht mit dem antistatischen Mittel behandeltes Substrat.

2. Antistatische Schicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das antistatische Mittel au3 einem kationischen antistatischen Mittel, anionischen antistatischen Mittel oder amphoteren antistatischen Mittel besteht.

3. Antistatische Schicht nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Birinemittel aus einem Harz auf Cellulosebasis, Vinylharz, Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeren oder Polycarbonat besteht.'

4. Substrat mit einer antistatischen Schicht nach Anspruch 1.

5. Substrat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat ein Poringegenstand aus polymeren Materialien ist.

6. Substrat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Formgegenstand aus Polyestern, Polyolefinen, Cellulosederivaten oder Polystyrol besteht.

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7. Substrat nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß der Pormgegenstand die Form einer Folie oder Platte aufweist.

8. Substrat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die antistatische Schicht auf einer oder beiden Seiten der Folie oder Platte ausgebildet wird.

9. Substrat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die antistatische Schicht durch Aufspritzen, Eintauchen oder Bestreichen gebildet wird.

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