DE2843573A1

DE2843573A1 - Antistatikfluessigkeit

Info

Publication number: DE2843573A1
Application number: DE19782843573
Authority: DE
Inventors: John Victor Butler
Original assignee: Lockheed Corp
Current assignee: Lockheed Martin Corp
Priority date: 1977-10-11
Filing date: 1978-10-05
Publication date: 1979-05-10
Also published as: JPS5467577A; GB2005710A; US4149999A

Description

Lockheed Corporation

Antistatikflüssigkeit

Die Erfindung betrifft eine Antistatikflüssigkeit aus einem ionisierbaren, elektrisch leitfähigen Polymerisat, einem Alkohol und einem geeigneten Lösungsmittel, die eine elektrostatische Aufladung in bestimmten Verfahren, bei denen Mikrokügelchen, Mikroperlen und andere mikroskopische Teilchen manipuliert oder transportiert werden, sowie eine Rückbildung von Polymerisaten, die in diesen Verfahren stören könnten, verhindert.

Zahlreiche technische Verfahren erfordern ein Manipulieren, Zählen oder übertragen von mikroskopisch kleinen Teilchen. Derartige Teilchen haben üblicherweise eine Grosse von etwa o,1 - 1oo μπι oder mehr und können z.B. als hohle oder kompakte Mikrokügelchen, Mikroperlen, Staub-, Flüssigkeits- oder Gasverunreinigungen oder Pulver für chemische Formulierungen vorliegen. Die Grösseneinteilung dieser Teilchen ist in der industriellen Technik bekannt. In manchen Prüfverfahren und industriellen Verfahren ist auch das Zählen derartiger Teilchen erforderlich. So müssen z.B. oft sogenannte elektronische Teil-

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chenzähler geeicht werden, wie sie z.B. bei der Kontaminationskontrolle, bei der Blutzellenzählung, der Untersuchung von Verunreinigungen in Hydraulikflüssigkeiten etc. verwendet werden. Die Eichung dieser Zähler erfolgt üblicherweise dadurch, dass man eine bekannte Menge geeignet grosser Mikrokügelchen oder Mikroperlen in den Zähler einleitet. In anderen Fällen wird eine Probe der zu zählenden oder klassierenden Teilchen auf einen Mikroskop-Objektträger mit einem darüber angeordneten Raster aufgebracht, um eine Untersuchung mit de'm Mikroskop oder mit Hilfe eines optischen Komparators zu ermöglichen. Hierbei zeigt es sich oft, dass die elektrostatische Aufladung eine Aggregation der Perlen oder Teilchen zu untrennbaren Clustern auf dem Mikroskopträger verursacht. Ausserdem verursachen elektrostatische Ladungen auf der Trennsonde eine Verteilung der Perlen in verschiedene Richtung oder eine Verteilung zu kleineren Clustern. Führt man die Teilchen oder Perlen in einen elektronischen Teilchenzähler ein, so neigen sie dazu, an der Flasche, in der sie enthalten sind, und an den Zählerwänden oder den Leitungen, in denen sie zu dem Zähler geführt werden, haften zu bleiben, weil sich allmählich geringe, jedoch signifikante elektrostatische Ladungen aufbauen.

Um die störende elektrostatische Aufladung bei der Handhabung von kleinen Teilchen zu verhindern, sind bereits die Anwendung von ionisierender Strahlung, kontrollierter Feuchtigkeit und andere bekannte Methoden vorgeschlagen worden. Diese Verfahren sind jedoch nicht zufriedenstellend und ergeben in vielen Fällen nicht das erwünschte Ergebnis.

Der Gegenstand der Erfindung ist eine neue und verbesserte Antistatikflüssigkeit, die bei der Handhabung und Übertragung von mikroskopischen Teilchen dazu verwendet werden kann, unerwünschte elektrostatische Effekte zu verhindern. In seiner einfachsten Form enthält der Träger eine elektrisch

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leitfähige wässrige Lösung eines kationisch leitfähigen Polymerisats und ein Polymerlösungsmittel, das einen dreiwertigen Alkohol im Gemisch mit einem wässrigen Lösungsmittel enthält. Analoge Formulierungen könnai f ür Mikroperlenträger verwendet werden, die in anderen Lösungsmitteln als Wasser gelöst werden sollen.

In einer bevorzugten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein flüssiges Medium, das als Träger bei der Handhabung und beim Transport von mikroskopischen Teilchen oder Perlen in bestimmten Testverfahren verwendet wird. In der US-PS 3 791 192 ist ein Teilchenstandard beschrieben, der eine Mehrzahl von geometrisch angeordneten Mikroperlen in einer löslichen Trägermatrix enthält. Nach diesem Patent ist es erforderlich, die Trägermatrix zu lösen, um die Mikroperlen in dem Testsystem oder der Anwendungsvorrichtung freizusetzen. In manchen Fällen besteht das Trägerlösungsmittel aus einem Nichtleiter, wie destilliertem Wasser, oder einem dielektrischen Kohlenwasserstoff- Lösungsmittel. Die zum Teil durch triboelektrische Effekte induzierten elektrostatischen Ladungen bewirken daher eine unerwünschte elektrostatische Aufladung der Oberfläche der Teilchen. Diese Ladungen von gleicher Polarität verursachen eine Anziehung mit entsprechender Verklumpung oder Agglomeration der Teilchen, so dass ihre Verwendbarkeit und erwünschte Dispersion in dem System beeinträchtigt werden. Ausserdem führt die elektrostatische Aufladung dazu, dass die Mikroperlen an den Wänden des Behälters oder den Leitungen des Testsystems bzw. der Anwendungsvorrichtung haften-bleiben.

Bei Verwendung der erfindungsgemässen Formulierung als Lösungsmittel zum Auflösen der löslichen Trägermatrix

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wird eine elektrostatische Aufladung verhindert.

In einer ersten Ausführungsform enthält die Formulierung ein wasserlösliches, elektrisch leitfähiges Harz, Glycerin und Wasser in den in dem .folgenden Beispiel genannten Mengenverhältnissen. Das leitfähige Harz dient dazu, einen leitfähigen Überzug für die Mikroperlen zu ergeben, der eine elektrostatische Aufladung verhindert. Die gewünschte elektrische Leitfähigkeit wird weniger auf elektronischem als auf ionischem Wege erzielt. Als Polyelektrolyte eignen sich sowohl kationische als auch anionische Polymerisate. Typische, für die Zwecke der Erfindung geeignete leitfähige Polymermaterialien weisen seitenständige ionisierbare chemische Gruppen auf, bei denen die Ionisierung und anschliessende Leitfähigkeit von der Zugänglichkeit für Wasser abhängt. Die verwendete Klasse von Polymermaterialien vernetzt nicht, da andernfalls die Funktionsfähigkeit im Sinne der Erfindung beeinträchtigt würde. Ein geeignetes, elektrisch leitfähiges Harz ist z.B. Polyvinylbenzyltrimethylammoniumchlorid. Eine wässrige Lösung dieses Materials ergibt ein kationisches, elektrisch leitfähiges Polymerisat. In Lösung stellt dieses Material ein wirksames Flockungsmittel dar, das fest auf der Oberfläche der Teilchen oder Mikroperlen haftet.

Die wässrige Lösung ist nicht nur ein Trägermittel für den Transport der Mikroperlen durch das Testsystem, sondern dient auch dazu, die zur Ausrichtung verwendete, lösliche Trägermatrix zu lösen und die Perlen auf die in der vorstehenden Patentschrift beschriebenen Weise freisetzbar zu halten. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die lösliche Trägermatrix, z.B. Polyvinylalkohol, zur Repolymerisation neigt. Klumpen dieses polymerisierenden Materials würden die Dispersion der Mikroperlen beeinträchtigen und z.B.

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Fehlzählungen in Teilchenzählern verursachen, die mit Hilfe der Mikroperlen geeicht werden sollen. Um die Wiederauflösung des Polyvinylalkohole zu erleichtern, enthält die erfindungsgemässe Formulierung ferner einen dreiwertigen Alkohol, wie Glycerin. Neben der Verhinderung einer Repolymerisation der Trägermatrix unterstützen die Befeuchtungseigenschaften des Glycerins die Zufuhr des für die Ionisation des Polyelektrolyten erforderlichen Wassers. Glycerin hat daher in der Formulierung eine synergistische Wirkung.

Wie in der vorstehenden Patentschrift beschrieben, wird die Trägermatrix dadurch hergestellt, dass man den pulverförmigen Polyvinylalkohol mit Wasser vermischt und hierauf das Gemisch durch ein Pump- und Filtrationssystem zirkulieren lässt, bis das Polymerisat vollständig und klumpenfrei gelöst ist. Anschliessend stellt man aus der · Lösung einen Film her und lässt sie verdampfen, wobei eine Matrix zum Transportieren oder Halten der Mikroperlen entsteht.

Die Beispiele erläutern die Erfindung. Beispiel I

Im folgenden sind die Mengen angegeben, die zur Herstellung von 1 Liter der ersten erfindungsgemässen Formulierung ausreichen:

In einen geeigneten Behälter (z.B. aus Glas) werden Too ml einer 3"3 %igen wässrigen Lösung von Polyvinylbenzyltrimethylammoniumchlorid (Dow XD-7o36), 6 ml Glycerin und 894 ml destilliertes Wasser eingebracht. Hierauf filtriert man, bis die Flüssigkeit rein und frei von Agglomeraten ist.

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Beispiel II

Im folgenden sind die Mengen angegeben, die zur Herstellung von 1 Liter der zweiten erfindungsgemässen Formulierung ausreichen:

In einen geeigneten Behälter werden 1oo ml einer 35 %igen Lösung von Stearamidopropyldimethyl - ß - hydroxyäthylammoniumdihydrogenphosphat (Cyastat SP von der American Cyanamid Co.) und 9oo ml Methanol eingebracht. Hierauf filtriert man, bis die Flüssigkeit rein ist.

Beispiel III

Im folgenden sind die Mengen angegeben, die zur Herstellung von 1 Liter der dritten erfindungsgemässen Formulierung ausreichen:

In einen geeigneten Behälter werden 1oo ml einer 5o %igen" Lösung von Stearamidopropyldimethyl - ß - hydroxylammoniumnitrat (Cyastat SN von der American Cyanamid Co.) und 9oo ml Methanol eingebracht. Hierauf filtriert man, bis die Flüssigkeit rein ist.

Die Formulierungen der Beispiele II und III eignen sich insbesondere für Mikroperlen-Trägerstreifen aus Kollodium.

Beispiel IV

In einen geeigneten Behälter werden 99,9 ml Hydrauliköl (MIL-H-56o6) und o,1 ml eines Antistatikzusatzes (SHELL ASA 3) eingebracht. Hierauf filtriert man, bis die Flüssigkeit reih ist.

Beispiel V

In einen geeigneten Behälter werden 99,9 ml Petroläther

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und ο,1 ml eines Antistatikzusatzes (SHELL ASA 3) eingebracht. Hierauf filtriert man, bis die Flüssigkeit rein ist.

Die Formulierungen der Beispiele IV und V eignen sich insbesondere für Mikroperlen-Trägerstreifen aus Paraffin.

Beispiel VI

Im folgenden sind die Mengen angegeben, die zur Herstellung von 1 Liter der sechsten erfindungsgemässen Formulierung ausreichen:

In einen geeigneten Behälter werden 9o ml Wasser und 1o ml eines Harzes (Dow XD-7o36) eingebracht. Hierauf filtriert man, bis die Flüssigkeit rein ist. Diese Formulierung eignet sich insbesondere für Mikroperlen-Trägerstreifen aus Aerosol OT.

Beispiel VII

Im folgenden sind die Mengen angegeben, die zur Herstellung von 1 Liter der siebten erfindungsgemässen Formulierung ausreichen:

In einen geeigneten Behälter werden 1oo ml eines Harzes (Dow XD-7O36), 6 ml Glycerin und 894 ml destilliertes Wasser eingebracht. Hierauf filtriertman, bis die Flüs-.sigkeit rein und frei von Agglomeraten ist. Diese Formulierung eignet sich insbesondere für Mikroperlen-Trägerstreifen aus Polyvinylalkohol."

Um die Bildung oder Mitführung von Blasen in den Formulierungen der Beispiele I-VII zu vermeiden, welche die Zählfunktion beeinträchtigen könnten, kann den Formulierungen gegebenenfalls ein geeignetes Netzmittel in einer Menge von etwa 1 Teil pro 1ooo Volumen-Teile zugesetzt werden, z.B. Isooctylphenoxypolyäfchoxyäthanol plus Äthy-

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Tenoxid (Triton XToo von Rohm und Haas).

Das in Beispiel IV verwendete Hydrauliköl (MIL-H-56o6) ist eine Hydraulikflüssigkeit auf Mineralölbasis, die der Militärnorm MIL-H-56o6 genügt, welche vom US-Verteidigungsminister ium herausgegeben wurde und vom United States Printing Office als DOD-Publikation 1971-714-159/12928 bezogen werden kann. Diese Militärnorm befasst sich mit den allgemeinen Anforderungen an Hydraulikflüssigkeiten auf Erdölbasis, "die mit dem Militärsymbol OHA und der NATO-Codenummer H515 bezeichnet sind.

Der in den Beispielen IV und V verwendete Antistatikzusatz (SHELL ASA 3) ist das Chromsalz eines Gemisches von Mono- und Dialkylsalicylsäuren, deren Alkylketten 14-18 Kohlenstoffatome enthalten.

In jedem der vorstehenden Beispiele ist die Menge des Antistatikzusatzes nur annähernd angegeben. Die Mengenangaben beziehen sich auf die Menge, die ausreichend 1st, um einen Überzug der Mikroperlen mit einem elektri-

11 sehen Widerstand von weniger als etwa 1o Ohm bei 2o 25° C und einer relativen Feuchtigkeit von 1o% zu ergeben.

Aus dem vorstehenden ist ersichtlich, dass mit Hilfe des erfindungsgemässen Mittels und Verfahrens die statische Aufladung von Mikroperlen vermieden werden kann, die durch elektrokinetische oder ähnliche Phänomene induziert wird.

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Claims

Pstenhnr 3Üe Di·.·!, kd. H. Wejj-x-sip, 7.-'- ?!;,; t-- ϊ ~>ιΰ* .^..u^.-,^^ 2β435Τ3 L=? Μί&ί;*;.'- Ii, Γ λ- ;.j:.->en 'ΐ LOCKHEED CORPORATION 2555 North Hollywood Way Burbank, Calif. 91520 / V.St.A. ^ 3' OHt 1978 Antistatikflüssigkeit PATENTANSPRÜCHE

1. Antistatikflüssigkeit für den kontrollierten Transport von mikroskopischen Teilchen, enthaltend

a) ein lösliches ionisierbares Antistatikmittel aus der Gruppe Polyvinylbenzyltrimethylammoniumchlorid, Stearamxdopropyldimethyl - ß - hydroxyäthylammoniumdihydrogenphosphat und Stearamxdopropyldimethyl - ß - hydroxylammoniumnitrat,

b) ein verunreinigungsfreies, alkoholisches Lösungsmittel aus der Gruppe Glycerin und Methanol sowie

c) destilliertes Wasser,

wobei die Kombination aus dem Lösungsmittel und Wasser in ausreichender Menge enthalten ist, um das Antistatikmittel zu lösen.

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ORIGINAL INSPECTED

2. Antistatikflüssigkeit nach Anspruch 1, enthaltend

a) etwa 4,6 Volumen-% Polyvinylbenzyltrimethylammoniumchlorid,

b) etwa 6 Volumen-% Glycerin und

c) etwa 89,4 Volumen-% destilliertes Wasser.

3. Antistatikflüssigkeit nach Anspruch 1, enthaltend

a) etwa 1o Volumen-% einer 35 %igen Lösung von Stearamidopropyldimethyl - ß - hydroxyäthylammoniumdihydrogenphosphat und

b) etwa 9o Volumen-% Methanol.

4. Antistatikflüssigkeit nach Anspruch 1, enthaltend

a) etwa 1o Volumen-% einer 5o %igen Lösung von Stearamidopropyldimethyl - ß - hydroxylammoniumnitrat und

b) etwa 9o Volumen-% Methanol.

5. Antistatikflüssigkeit für den kontrollierten Transport von mikroskopischen Teilchen, enthaltend

a) etwa O₇1 Volumen-% eines löslichen, elektrisch leitfähigen, ionisierbaren Polymerisatsund

b) etwa 99,9 Volumen-% eines Hydrauliköls auf Erdölbasis.

6. Antistatikflüssigkeit für den kontrollierten Transport von mikroskopischen Teilchen, enthaltend

a) etwa 0,1 Volumen-% eines löslichen, ionisierbaren Antistatikmittels aus der Gruppe Polyvinylbenzyltrimethylammoniumchlorid, Stearamidopropyldimethyl - ß hydroxyäthylammoniumdihydrogenphosphat und Stearamidopropyldimethyl - β - hydroxylammoniumnitrat und

c) 99,9 Volumen-% Petroläther.

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7. Antistatikflüssigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis dadurch gekennzeichnet , dass sie etwa 1 Volumenteil pro 1ooo Volumenteile eines Netzmittels aus der Gruppe Isooctylphenoxypolyäthoxyäthanol und Äthylenoxid enthält.

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