DE3730958A1

DE3730958A1 - Verfahren zur herstellung antistatischer weich-pvc-schichten

Info

Publication number: DE3730958A1
Application number: DE19873730958
Authority: DE
Inventors: Guenther Dr Balbach; Horst Doecker
Original assignee: Dr Th Boehme KG Chemie Fabrik GmbH and Co
Current assignee: Dr Th Boehme KG Chemie Fabrik GmbH and Co
Priority date: 1987-09-15
Filing date: 1987-09-15
Publication date: 1989-03-23

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung antistatischer Weich-PVC-Schichten nach dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Kunststoffe laden sich ebenso wie andere elektrische Isolatoren bei intensiver Berührung mit Stoffen anderer chemischer Zusammensetzung elektrisch auf und tragen danach die elektrische Ladung über längere Zeit. Der mit den Kunststoffen in Berührung kommende Fremdstoff kann darüber streichende Luft, ein anderer Kunststoff oder ein Kunstfasergewebe sein. Oftmals erfolgt die Aufladung selbst bei Berührung der Kunststoffoberfläche mit einer weiteren Oberfläche desselben Polymers, da für das Entstehen von Elektronegativitätsunterschieden schon Temperaturdifferenzen oder unterschiedliche mechanische Beanspruchung der Oberflächen genügen.

Infolge der geringen Kapazität von Kunststoffoberflächen gegenüber ihrer Umgebung werden beim Übergang kleiner Ladungsmengen in der Grenzschicht hohe elektrische Feldstärken erhalten, die den Durchschlagswiderstand der Luft überwinden können. Die hohen elektrischen Feldstärken führen zu Erscheinungen beim Umgang mit Kunststoffgegenständen, die teilweise lästig, teilweise aber auch gefährlich sind. So können Kunststoffolien durch elektrostatische Kräfte so fest aufeinander haften, daß sie nur mit Mühe voneinander trennbar sind. Kunststoffgegenstände verschmutzen daher in staubhaltiger Luft leicht und so nachhaltig, daß die Reinigung problematisch ist. Abgelagerte Staub- oder Kunststoffpartikel können bei der Verarbeitung von Kunststoffen zu Störungen führen. Bekannt ist die unangenehme Erscheinung, daß man nach dem Begehen von Kunststoffbodenbelägen, z. B. beim Anfassen einer Türklinke, einen elektrischen Schlag erhält. Da die Kapazität des menschlichen Körpers sehr hoch ist, können bei gutem Erdschluß des berührten Metallteiles Ströme fließen, die bereits an der Grenze der physiologischen Bedenklichkeit liegen. Die in den elektrischen Funken enthaltene Energie ist ausreichend, um zünd- oder explosionsfähige Gemische von Lösungsmitteldämpfen mit Luft zu zünden. Solche Gemische treten in chemischen Betrieben, in Krankenhäusern, im Bergbau und an vielen anderen Stellen auf. Durch den immer weiter wachsenden Einsatz der Mikroelektronik in der Technik ergibt sich ein großer Bedarf an antistatischen Kunststoffteilen, da Funken aus elektrostatischen Ladungen die Funktion von Datenverarbeitungsanlagen stören oder sogar elektronische Bauteile zerstören können.

Es besteht daher ein großes technisches Interesse, Kunststoffe mit möglichst hoher elektrischer Leitfähigkeit zu schaffen, um eine hohe Aufladung derselben zu verhindern.

Es ist bekannt, zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit antistatisch wirkende Zusätze zuzusetzen. Eine Zusammenfassung hierüber findet sich bei R. Gächter und H. Müller, Taschenbuch der Kunststoffadditive, Karl Hanser Verlag, Wien 1983.

Ein Beispiel hierfür sind "intrinsisch" leitfähige Polymere. In diesen Polymeren wird eine Vielzahl von Gruppen mit leichtbeweglichen Elektronen eingebaut, so daß eine den Metallen nahekommende Leitfähigkeit erzielt wird. Diese Polymere werden nach aufwendigen Verfahren aus teuren Rohstoffen hergestellt. Sie sind durch das Vorhandensein der leichtbeweglichen Elektronen schwarz und undurchsichtig. Die mechanischen Eigenschaften sind durch den aus der Forderung nach beweglichen Elektronen bedingten Aufbau nicht optimierbar und bei den bisher bekanntgewordenen Bauprinzipien erhält man nur eine begrenzte Permanenz der elektrischen Eigenschaften, da flüchtige Bestandteile am Zustandekommen der Elektronenbeweglichkeit beteiligt sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu Herstellung antistatischer Weich-PVC-Schichten zu schaffen, bei denen die damit hergestellten Kunststoffe eine erhöhte elektrische Leitfähigkeit aufweisen und deren mechanische und thermische Eigenschaften sowie deren Lichtechtheit nicht verschlechtert sind.

Ein diese Aufgabe lösendes Verfahren ist in dem Patentanspruch gekennzeichnet.

Erfindungsgemäß werden Kunststoffschichten mit den genannten verbesserten Eigenschaften dann erhalten, wenn als antistatischer Zusatz dem Weich-PVC 0,5-10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, eines Sorbitanmonoesters einer gesättigten oder ungesättigten Fettsäure mit 10 bis 22 Kohlenstoffatomen, zugegeben wird.

Überraschenderweise wurde festgestellt, daß der Zusatz dieser Sorbitanmonoester von gesättigten oder ungesättigten Fettsäuren der Kettenlänge C₁₀-C₂₂ in Weich-PVC sehr gute elektrische Leitfähigkeiten erzeugt, ohne die thermische Stabilität oder die Lichtechtheit zu beeinflussen. Wenn die antistatischen Zusätze in Konzentrationen von 0,5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Weich-PVC-Mischung zugesetzt werden, ergibt sich zusätzlich der Vorteil, daß die mechanischen Eigenschaften nicht verändert werden. Ein unerwünschtes Ausschwitzen über die Oberfläche erfolgt nicht. Sollte eine geringfügige Weichmachung auftreten, kann diese durch eine Reduzierung des Weichmacheranteils in der PVC-Mischung ausgeglichen werden.

Überraschend war auch, daß die verhältnismäßig unpolaren Verbindungen in Weich-PVC sehr gute antistatische Eigenschaften zeigten, obwohl dies von den Sorbitanmonoestern nicht zu erwarten war. Auch war keine Reduktion des Volumenwiderstandes zu erwarten, da allgemein angenommen wird, daß eine solche nur durch sehr hohe Anteile von Elektronenleitern wie Ruß oder Metallpartikeln zu erwarten ist. Dagegen erniedrigen Sorbitanmonoester den Volumenwiderstand stärker als den Oberflächenwiderstand. Der erfindungsgemäße Zusatz der Sorbitanmonoester beeinflußt die thermische Stabilität von Weich-PVC-Mischungen ebenso wie deren Lichtechtheit nicht.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern:

Beispiel 1

Folgende Mischungen werden auf einem Mischwalzwerk bei 170°C zu Folien von 0,7 mm Dicke verarbeitet:

Nach DIN 51953 werden folgende Ableitwiderstände gemessen:

Der Oberflächenwiderstand bei 20°C, 35% relativer Luftfeuchtigkeit nach DIN 53482 beträgt:

Die thermische Stabilität zeigt in der ganzen Reihe keine Unterschiede. Ein Ausschwitzen des Antistatikums auf die Oberfläche ist nicht zu beobachten.

Beispiel 2

Es werden Folien nach folgenden Rezepturen auf einem Mischwalzwerk bei 165°C hergestellt:

Zur Beurteilung der elektrischen Aufladbarkeit werden die Folien in einem Klimaraum von 20°C sowie 35% relativer Luftfeuchtigkeit mit einem gewaschenen Polyacrylnitrilfaser-Tuch 10× kräftig gerieben und mit einem Feldstärkemeßgerät die maximale Feldstärke unmittelbar nach dem Reiben die Feldzerfallhalbwertszeit bestimmt (DIN 53486).

Das Ergebnis

Spezifizierung der in den Beispielen verwendeten Handelsprodukte

Vinoflex S 6115 ist ein Suspensions-PVC vom K-Wert 60
Irgastab BZ 555 ist ein Stabilisator auf Basis Barium-Zink
Calibrite ist ein Calciumcarbonatpulver mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 15 µm
Nuostab G 1014 ist ein Stabilisator auf Basis Barium-Cadmium-Zink
Millicarb ist ein Calciumcarbonatpulver mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 2,5 µm

Claims

Verfahren zur antielektrostatischen Ausrüstung von Weich-PVC mittels antistatischer Zusätze, dadurch gekennzeichnet, daß als antistatischer Zusatz dem Weich-PVC 0,5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, eines Sorbitanmonoesters einer gesättigten oder ungesättigten Fettsäure mit 10 bis 22 Kohlenstoffatomen, zugegeben wird.