DE69316346T2

DE69316346T2 - Antistatische folie

Info

Publication number: DE69316346T2
Application number: DE69316346T
Authority: DE
Inventors: Claude Perrin; Christophe Simon
Original assignee: ArjoWiggins SAS
Current assignee: ArjoWiggins SAS
Priority date: 1992-04-07
Filing date: 1993-03-29
Publication date: 1998-05-14
Anticipated expiration: 2013-03-30
Also published as: BR9306198A; US5677039A; FR2689531B1; FI944645A0; WO1993020280A1; ES2111742T3; NO302248B1; FR2689531A1; EP0633964B1; AU661902B2; EP0633964A1; NO943756D0; DK0633964T3; NO943756L; FI114651B; DE69316346D1; MX9302060A; AU3892993A; ATE162250T1; FI944645A

Description

Die Erfindung betrifft eine Papierfolie mit antistatischen Eigenschaften.
Eine solche Folie kann in verschiedenen Bereichen verwendet werden. Man kann sie zur Herstellung von Gegenständen, für die es nötig ist, die während ihrer Verwendung erzeugten elektrostatischen Ladungen abzuleiten, oder für Gegenstände verwenden, die als Haupt- oder Sekundärfunktion haben, die elektrostatischen Ladungen abzuleiten, die sich in einer gegebenen Umgebung bilden und gefährlich sein können.
Man kennt die flexiblen Schleiforgane, die aus einer Trägerfolie, auf die mit einem Kleber Schleifmittelkörner geklebt sind, bestehen, für die es notwendig ist, die sich während ihrer Verwendung bildenden elektrostatischen Ladungen abzuleiten.
Wenn nämlich das Schleifmittel nicht behandelt wird, um die Ladungen abzuleiten, scheidet sich der beim Schleifen eines Gegenstandes gebildete Staub ab und verschmutzt die Schleifmittelkörner; er verringert dann den Schleifwirkungsgrad. Außerdem können die Arbeiter elektrische Schocks erleiden, die sie mit unkontrollierten Gesten reagieren lassen, die sie während ihrer Arbeit in Gefahr bringen.
Bekannt sind auch die Schichtstoffe, die gegenwärtig für die Herstellung der Möbel, Arbeitstische, Mauerplatten und andere verwendet werden.
Die erhaltenen Erzeugnisse werden insbesondere in den Arbeitsräumen, den Reinräumen oder den Computerräumen verwendet. In diesen Räumen muß man vermeiden, daß der Staub besonders aufgrund der Tatsache der durch die elektrostatischen Ladungen ausgeübten Anziehung zurückgehalten wird, und man muß auch plötzliche elektrostatische Entladungen vermeiden, es ist also erforderlich, daß sich die im Raum befindenden Oberflächen behandelt werden, um die statische Elektrizität regelmäßig abzuführen.
Im Gebiet der Schleifmittel behandelt man den Träger oder die Kleberschicht oder auch die Oberfläche der Schleifmittelkörner mit einem leitenden Stoff. Als leitende Stoffe verwendete man Salze quaternären Ammoniums, Kohlenstoffruß, metallische Pulver oder Fasern, Metallegierungen, Metallsalze, dotierte leitende Polymere oder mineralische Pigmente, die leitend gemacht wurden, indem man sie mit einer elektrisch leitenden Metalloxidschicht überzog.
Es ist bekannt, den Ruß als Masse oder als Oberfläche zu verwenden, um einen leitenden Träger herzustellen.
In der Anmeldung EP-A-414 494 macht man das Schleifmittel leitend, indem man Ruß in den Kleber einbringt, der zum Verkleben der Schleifmittelkörner verwendet wird.
Im Patent US-A-3 942 959 macht man das Schleifmittel dank einer Schicht aus einer leitenden zusammensetzung leitend, die ein Metall, eine Metallegierung, ein metallisches Pigment, ein Metallsalz oder -komplex sein kann, wobei diese Schicht zwischen zwei isolierenden Schichten angebracht wird. Der leitende Stoff kann sich auf der Rückseite des Trägers, auf der Frontseite des Trägers (unter dem Kleber), mit dem Kleber vermischt oder auch auf den Körnern befinden.
In der Anmeldung FR-A-2 276 144 macht man ein Schleifmittel leitend, indem man über den Schleifmittelkörnern eine leitende Schicht anbringt, wobei der leitende Stoff insbesondere Graphit ist.
In der Anmeldung EP-A-408 943 macht man das Schleifmittel leitend, indem man die Oberfläche der die Schleifmittelkörner enthaltenden Schicht mit einer Lösung behandelt, die ein quaternäres Ammoniumsalz enthält.
In der Anmeldung EP-A-398 580 macht man das Schleifmittel leitend, indem man die Oberfläche der die Schleifmittelkörner enthaltenden Schicht mit einem konjugierten dotierten Polymer, beispielsweise Polythiophen, Polyanilin, Polypyrrol, behandelt.
Auf dem Gebiet der Schichtstoffe behandelt man die sie bildenden Papierfolien mit einem leitenden Stoff.
Zunächst sei daran erinnert, wie die Schichtstoffe allgemein hergestellt werden, wobei man die zwei gegenwärtig vorliegenden Schichtstofftypen, nämlich die sog. Hochdruckschichtstoffe und die sog. Niederdruckschichtstoffe unterscheidet.
Man stellt die sog. Hochdruckschichtstoffe ausgehend von einem Kern her, der aus einem Stapel von Folien, allgemein aus Kraftpapier, besteht, die mit einem wärmehärtbaren Harz, insbesondere einem Phenolharz imprägniert werden.
Sobald die Kraftpapierfolien mit Harz imprägniert sind, trocknet man sie, schneidet sie und schichtet dann die einen auf die anderen; die Zahl von gestapelten Folien hängt von den Verwendungsarten ab und variiert allgemein zwischen 3 und 9.
Anschließend bringt man auf dem den Kern bildenden Folienstapel eine Dekorationsfolie an, die mit Druckmustern vereint sein oder auch ein irisierendes oder metallisches Aussehen aufweisen kann und mit einem in der Wärme nicht schwärzenden wärmehärtbaren Harz (z.B. einem Melamin- Formaldehydharz) imprägniert ist. Manchmal bringt man über der Dekorationsfolie eine "overlay" genannte Schutzabdeckfolie an, die ebenfalls mit einem Harz imprägniert, musterfrei und im endgültigen Schichtstoff transparent ist.
Der Stapel der verschiedenen Arten von imprägnierten Folien wird in einer Presse angeordnet, die mit einer Platte ausgerüstet ist, die das Oberflächenaussehen verleiht; man laminiert das Ganze unter Druck und in der Wärme; man erhält eine äußerst harte und eine dekorative Wirkung aufweisende einstückige Struktur.
Man stellt die sog. Niederdruckschichtstoffe in einer der der Hochdruckschichtstoffe gleichartigen Weise her, bewirkt jedoch die Aufschichtung der Dekorationsfolie direkt auf einer Platte aus Holzteilchen oder jedem anderen Basisträger.
Es gibt einen dritten Erzeugnistyp, die Fertigfolie, die auch zur Kategorie der Dekorationspapiere gehört. Diese Papierfohe, die (allgemein mit einem Gemisch von Latex und Melamin-Formaldehydharz) vor- oder nachimprägniert wird, ist dazu bestimmt, auf eine Teilchenplatte oder jeden anderen Träger geklebt zu werden.
In der Anmeldung FR-A-2 540 041 wird ein Schichtstoff dadurch leitend gemacht, daß ein Teil der den Kern bildenden Folien durch Einbringen eines elektrisch leitenden Materials, wie z.B. von Ruß, einem Metall oder Metallsalzen oder auch von leitenden Fasern, in jede Folie leitend ist.
In der Anmeldung FR-A-2 557 167 sieht man vor, leitende Fasern in einem Papier zu dispergieren, um einen leitenden Schichtstoff zu erhalten. Diese Fasern sind Kohlenstoffasern, Metallfasern oder mit einem Metall beschichtete Fasern.
In der Anmeldung JP-A-58034861 beschreibt man als antistatisches Mittel für die Kunststoffe ein leitendes Pigment, das durch Abscheidung von Zinn oder Indium auf einem nichtleitenden Pigment auf Mineralbasis erhalten wird, worauf ein Erhitzen in einer Sauerstoffatmosphäre folgt, um ihr Oxid zu bilden. Das Metalloxid wird also nicht dotiert.
Als verwendbare Basispigmente werden zahlreiche Pigmente angegeben, ohne daß irgendein mit einem besonderen Pigment oder mit einer geometrischen Form einer Familie von Pigmenten verbundener Vorteil angegeben wird.
Im Patent US-A-5 071 676 beschreibt man ein leitendes Pigment, das brauchbar ist, um Kartonpapieren antistatische Eigenschaften zu verleihen. Dieses Pigment besteht aus einem nichtleitenden Substrat, das mit einer elektrisch leitenden Schicht von mit Antimon dotiertem Zinnoxid überzogen ist, die ihrerseits von einer Schicht bedeckt ist, die dem Pigment einen isoelektrischen Punkt zwischen 5 und 9 verleiht, um seine Dispersion zu erleichtern. Das Substrat kann irgendeines sein, es ist für die Erfindung nicht kritisch.
Die Anmeldung EP-A-415 478 beschreibt ein gefärbtes und leitendes Pigment, das in den geschichteten Papieren brauchbar ist.
Dieses Pigment besteht aus einem Pigment auf Rutil-Titandioxidbasis mit gemischter Phase, das mit einer mit Antimon dotierten Zinnoxidschicht überzogen ist. Der Rutil hat eine geometrische Kugelform, dieses Pigment ist also kugelförmig.
Alle diese genannten leitenden Stoffe weisen verschiedene Nachteile auf.
Der Hauptnachteil des Rußes ist, daß man zwangsläufig schwarze Erzeugnisse erhält, was unter einem ästhetischen Gesichtspunkt störend sein kann und was dazu führt, daß man diese Erzeugnisse, wenn man es wünscht, nicht bedrucken kann.
Ein Nachteil bestimmter Stoffe, wie der dotierten Polymere, ist ihr hoher Preis.
Ein Nachteil bestimmter Stoffe, wie der quaternären Ammoniumsalze, ist, daß sie den Gegenständen eine zu niedrige Leitfähigkeit verleihen, um einen guten Abfluß der elektrostatischen Ladungen zu haben.
Ein anderer Nachteil der leitenden Salze ist, daß das Leitfähigkeitsniveau der sie enthaltenden Erzeugnisse mit der relativen Feuchtigkeit schwankt.
Ein Nachteil bestimmter leitender Stoffe, wie z.B. des Aluminiums, ist die Empfindlichkeit für Wasser; in Gegenwart von Wasser tritt eine gefährliche Freigabe von Wasserstoff auf. Man kann sie daher nicht leicht in wässerigem Medium verwenden.
Die mit der Verwendung leitender Fasern verbundenen Nachteile sind einerseits das melierte ästhetische Aussehen, das dem Papier insbesondere mit Kohlenstoffasern gegeben wird, und andererseits die Verschlechterung der physikalischen Eigenschaften der Papierfolie.
Bestimmte mineralische leitende Pigmente, die durch eine Metalloxidschicht leitend gemacht sind, können eine zu niedrige Leitfähigkeit ergeben, um eine gute Ableitung der elektrostatischen Ladungen insbesondere dann zu sichern, wenn sie bei einer Papierindustrieverwendung eingesetzt werden.
Die Anmelderin strebt an, die genannten Nachteile zu beseitigen.
Aufgabe der Erfindung ist, eine Papierfolie zur Verfügung zu stellen, die ein ausreichendes elektrisches Leitfähigkeitsniveau hat, das ihr antistatische Eigenschaften verleiht.
Der Fachmann weiß aus Erfahrung, daß man, damit ein Gegenstand die elektrostatischen Ladungen wirksam abgibt, bevorzugt, daß sein Oberflächenwiderstand nicht über etwa 10&sup7; Ohm ist, wobei die Messung gemäß der Norm ASTM 257-66 erfolgt.
Eine zweite Aufgabe ist, eine Folie mit antistatischen Eigenschaften zur Verfügung zu stellen, die völlig in wässerigem Milieu hergestellt werden kann.
Eine dritte Aufgabe ist, eine Folie mit antistatischen Eigenschaften zur Verfügung zu stellen, die sich mit der relativen Feuchtigkeit nicht ändern.
Eine vierte Aufgabe ist, eine Folie mit antistatischen Eigenschaften zur Verfügung zu stellen, die ein ästhetisches neutrales Aussehen hat, d.h., daß der Stoff, der die Folie leitend zu machen hat, das Aussehen der Folie nicht oder nur wenig ändern darf.
Eine andere Aufgabe ist, eine Folie mit antistatischen Eigenschaften zur Verfügung zu stellen, deren mechanischen Eigenschaften gut sind.
Eine andere Aufgabe ist, eine Folie mit antistatischen Eigenschaften zur Verfügung zu stellen, die einen wenig hohen Gestehungspreis hat.
Die Anmelderin fand, daß die Aufgaben der Erfindung gelöst werden, indem man eine Folie herstellt, die leitende Pigmente mit einer Basisstruktur lamellaren Typs aufweist, die mit einer elektrisch leitenden Schicht aus dotiertem Metalloxid versehen sind.
Wie oben erwähnt, sind die mineralischen, mit dotierten Metalloxiden überzogenen Pigmente für ihre elektrisch leitenden Eigenschaften bekannt, doch fand die Anmelderin, daß für Pigmente mit einer elektrisch leitenden Schicht auf Basis des gleichen Oxids und für einen gleichen Dotierstoff, die also a priori vergleichbare Eigenleitfähigkeitsniveaus haben, die diese Pigmente aufweisenden Papierfolien sehr verschiedene Endleitfähigkeiten je nach der Basisstruktur (geometrischen Form) des Pigments als Träger der Schicht haben.
Solche Ergebnisse werden in der beigefügten Tabelle 1 gezeigt, wobei das dotierte Metalloxid das mit Antimon dotierte Zinnoxid ist und dieses dotierte Oxid auf Trägerpigmenten verschiedener geometrischer Formen abgeschieden wird.
Die leitenden Pigmente wurden in wässerigem Milieu unter den gleichen Bedingungen mit Hilfe eines gleichen Bindemittels (Polyvinylalkohol PVA) und im gleichen Verhältnis 1:1 auf die Oberfläche einer Papierfolie aufgestrichen.
Der Oberflächenwiderstand der Folien wurde gemäß der ASTM- Norm 257-66 fur eine relative Feuchtigkeit von 50 % gemessen (wobei die Leitfähigkeit der Folien durch Bestimmung des Gegenteils des Widerstands erhalten werden kann).
Aufgrund dieser Untersuchung scheint es, daß die Basisstruktur des Pigments einen Einfluß auf die Endleitfähigkeit der Folie hat. Das wünschenswerte Widerstandsniveau, um eine gute Ableitung der elektrostatischen Ladungen zu haben (unter 10&sup7; Ohm), wird nur mit den Pigmenten erzielt, die eine Basisstruktur lamellaren Typs (also von flacher geometrischer Form) haben; der Widerstand ist tatsächlich in der Größenordnung von 10&sup5; Ohm.
Die Erfindung führt also zu einer Papierfolie mit antistatischen Eigenschaften, die durch die Tatsache gekennzeichnet ist, daß sie leitende Pigmente aufweist, die eine Basisstruktur von lamellarem Typ haben und mit wenigstens einer elektrisch leitenden Schicht eines dotierten Metalloxids versehen sind.
Vorzugsweise ist das dotierte Metalloxid ein mit Antimon dotiertes Zinnoxid.
Erfindungsgemäß können die Pigmente mit einer Struktur lamellaren Typs beispielsweise unter den Micas, dem Talk, dem Kaolin, den Bentoniten, den Montmorilloniten oder den Glasteilchen gewählt werden.
In einem besonderen Fall der Erfindung ist das leitende Pigment eine Mica, die mit einer Schicht aus mit Antimon dotiertem Zinnoxid überzogen ist.
Die Micapigmente, die mit einer Schicht aus mit Antimon dotiertem Zinnoxid überzogen sind, haben eine gute Transparenz für das Licht und ändern nicht das ästhetische Aussehen des Papiersf das sie aufweist.
In einem anderen besonderen Fall der Erfindung ist das leitende Pigment eine Mica, die mit einer Titanoxidschicht, eventuell mit einer Siliziumdioxidschicht beschichtet und mit einer Schicht aus mit Antimon dotiertem Zinnoxid überzogen ist. Diese Pigmente zeigen ein gewisses Irisieren, doch sie beeinflussen nur wenig das ästhetische Aussehen des Papiers, das sie aufweist. Es kann vorteilhaft sein, sie in den Bereichen zu verwenden, wo die dekorative Wirkung des Irisierens angestrebt wird, wie beispielsweise auf dem Gebiet der Schichtstoffe.
Die leitenden Pigmente können in die Masse bei der Herstellung der Folie auf der Papiermaschine eingebracht werden oder auf der Oberfläche der Folie durch Imprägnierung in der Leimauftragepresse oder durch jedes Beschichtungsmittel oder auch durch Drucken abgeschieden werden. Vorzugsweise werden die leitenden Pigmente in wässerigem Milieu zugeführt.
Vorzugsweise kennzeichnet sich die Folie dadurch, daß sie, auf wenigstens einer Oberfläche, eine Schicht trägt, die wenigstens diese leitenden Pigmente und wenigstens ein Bindemittel enthält.
Das Bindemittel ist ein üblicherweise in der Papierindustrie verwendetes Bindemittel, wie die wasserlöslichen Bindemittel, die Latexstoffe.
Es kann vorteilhaft sein, ein wasserlösliches Bindemittel, wie z.B. die Polyvinylalkohole oder die Stärken, zu verwenden, um eine leicht wiederaufschließbare Folie zu erhalten.
Die Schicht kann eventuell weitere Zusatzstoffe, die üblicherweise in der Papierindustrie verwendet werden, wie die Viskositätsreguliermittel, beispielsweise Carboxymethylcellulose, Antischaumstoffe usw. ..., enthalten.
Vorzugsweise ist die Menge von leitenden Pigmenten, die auf der Oberfläche der Folie abgeschieden wird, im Bereich von 1 bis 10 g/m² als Trockengewicht.
Die behandelte Folie ist auf Basis von Cellulosefasern, und sie kann andere organische Fasern (Polyethylen-, Polypropylen-, Polyesterfasern ...) oder mineralische Fasern wie die Glasfasern aufweisen. Sie kann auch andere in der Papierindustrie verwendete Zusätze, wie Füllstoffe, Klebmittel, Bindemittel, Feuchtigkeitsabweisungsmittel, Retentionsmittel, Antischaummittel, Viskositätsreguliermittel, pH- Reguliermittel usw. ... aufweisen.
Die Erfindung liefert auch ein flexibles Schleifmittelerzeugnis mit antistatischen Eigenschaften, das sich dadurch kennzeichnet, daß es als Träger die genannte Folie mit antistatischen Eigenschaften hat.
Das Schleifmittel kann offensichtlich in Folienform, aber auch in den anderen Formen, wie z.B. als zusammenhängendes Band, als Scheibe usw. ..., sein.
Vorzugsweise weist die verwendete Folie die leitenden Pigmente an der Oberfläche auf. Die leitenden Pigmente können auf der Rückseite des Schleifmittels oder auf der die Körner tragenden Fläche unterhalb des Klebmittels sein.
Da es bekannt ist, einen leitenden Stoff im Klebmittel oder auf den Körnern zu verwenden, kann man eine solche Verwendung der leitenden Pigmente vorsehen.
Die Erfindung betrifft auch eine Dekorationsfolie, die ausgehend von der genannten Folie mit antistatischen Eigenschaften erhalten wird.
Die Erfindung betrifft auch ein Schichtmaterial mit antistatischen Eigenschaften, das sich dadurch kennzeichnet, daß es wenigstens eine Folie wie die genannte Folie mit antistatischen Eigenschaften aufweist. Diese Folie kann als Bestandteil des Kerns des Schichtmaterials oder als Dekorationsfolie oder eventuell als überzug verwendet werden.
Diese Folie kann auch eine Fertigfolie sein.
Die folgenden Beispiele zeigen mögliche Ausführungsarten einer Folie gemäß der Erfindung; sie zeigen auch, daß sich der Oberflächenwiderstand (also die Leitfähigkeit) mit der relativen Feuchtigkeit nicht oder sehr wenig ändert.

BEISPIEL 1:

Auf eine Papierfolie streicht man mit Hilfe einer MEYER- Stange eine wasserige Zusammensetzung von leitenden Pigmenten des Mica-Typs mit überzug aus mit Antimon dotiertem Zinnoxid, im Handel von MERCK, und Stärke als Bindemittel. Das Pigmente/Bindemittel-Verhältnis ist 5:1.
Auf eine andere Folie streicht man eine ähnliche Zusammensetzung, doch ist das Bindemittel ein PVA.
Man stellt Proben mit an leitenden Pigmenten unterschiedlichen Schichtgewichten (in der folgenden Tabelle als Trokkengewicht ausgedrückt) her.
Man mißt den Oberflächenwiderstand jeder Probe entsprechend der ASTM-Norm 257-66, und zwar für Grade relativer Feuchtigkeit (mit R.F. bezeichnet) von 50 und 20 %. Die Ergebnisse in der folgenden Tabelle zeigen, daß sich der Widerstand der Folie mit der relativen Feuchtigkeit nicht ändert.
Die Farbe der erfindungsgemäß erhaltenen Papierfolien wird nicht geändert.

BEISPIEL 2:

Man stellt Proben wie im Beispiel 1 her, verwendet jedoch als leitendes Pigment eine Mica, die mit einer Titanoxidschicht, dann mit einer Siliziumdioxidschicht bedeckt und schließlich mit einer Schicht aus mit Antimon dotiertem Zinnoxid überzogen ist, wobei das Zinn/Antimon-Verhältnis 85:15 ist. Dieses Pigment wird von MERCK vertrieben.
Nach den Ergebnissen der unten stehenden Tabelle stellt man fest, daß die relative Feuchtigkeit keinen Einfluß auf das Leitfähigkeitsniveau der erfindungsgemäß erhaltenen Folien hat
Die Folien zeigen ein leichtes Irisieren, das ihr ästhetisches Aussehen wenig beeinflußt. TABELLE 1

Claims

1. Papierfolie mit antistatischen Eigenschaften, die leitende Pigmente aufweist, die mit einer elektrisch leitenden Schicht aus dotiertem Metalloxid versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Pigmente einen lamellenartigen Grundaufbau aufweisen.

2. Folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Lamellenaufbau aufweisenden Pigmente unter Micas, Talk, Kaolin, Bentoniten, Montmorilloniten oder Glaspartikeln ausgewählt werden.

3. Folie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dotierte Metalloxid der elektrisch leitenden Schicht ein mit Antimon dotiertes Zinnoxid ist.

4. Folie nach den Ansprüchen 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das leitende Pigment eine Mica ist, die mit einer Schicht aus mit Antimon dotiertem Zinnoxid versehen ist.

5. Folie nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das leitende Pigment eine Mica ist, die mit einer Titanoxidschicht, gegebenenfalls mit einer Siliciumoxidschicht überzogen, und mit einer Schicht aus mit Antimon dotiertem Zinnoxid versehen ist.

6. Folie nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf mindestens einer Seite eine Schicht trägt, die mindestens die leitenden Pigmente und mindestens ein Bindemittel enthält.

7. Folie nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der auf der Folie abgesetzten leitenden Pigmente zwischen 1 und 10 g/m² Trockengewicht beträgt.

8. Elastisches Schleifmittel mit antistatischen Eigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß es als Träger die Folie nach den Ansprüchen 1 bis 7 aufweist.

9. Dekorationsfolie, dadurch gekennzeichnet, daß sie ausgehend von einer Folie nach den Ansprüchen 1 bis 7 erhalten wird.

10. Schichtmaterial mit antistatischen Eigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens eine Folie nach den Ansprüchen 1 bis 7 oder 9 aufweist.