Beschichtungsmassen, enthaltend leitfähige Füllstoffe
Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verwendung von organischen Füllstoffen als Additive für Beschichtungs- oder Dichtungsmassenmassen, welche dadurch gekennzeichnet, dass die organischen Füllstoffe zu mindestens 20 Gew.-% aus einem organischen Polymer bestehen und eine ionische Flüssigkeit enthalten. Um die elektrischen Eigenschaften von Beschichtungs- oder Formmassen, die den elektrischen Strom selbst nicht oder nur in sehr begrenztem Umfang leiten, einzustellen, sind verschiedene Zusatzstoffe in flüssiger und fester Form bekannt. Flüssige Zusatzstoffe können sich in den Massen lösen und bilden leitfähige Strukturen aus, z.B. dünne wässrige Schichten an der Grenzfläche zur Umgebungsluft, die einen Ladungstransport ermöglichen. Unlösliche Bestand- teile können durch gegenseitige Berührung einen Perkolationspfad ausbilden durch den elektrische Ladungen transportiert werden können.
Als Zusatzstoffe zur Einstellung elektrischer Eigenschaften sind ionische Flüssigkeiten bekannt. Ionische Flüssigkeiten sind Salze mit einem Schmelzpunkt von maximal 150°C. In
WO 2007/1 15750 werden Beschichtungsmassen beschrieben, welche ionische Flüssigkeiten enthalten und so antistatische Eigenschaften aufweisen. Es handelt sich dabei um Bodenbe- schichtungen mit Schichtdicken von 2 mm bis 20 mm. Bei derart dicken Beschichtungen werden im Allgemeinen zusätzlich leitfähige Füllstoffe wie Graphit, Ruß, Metalloxide oder Fasern, wie Karbonfasern benötigt, welche in der Beschichtung eine leitfähige Struktur aufbauen, um Ladungen in den Fußboden abzuleiten.
Flüssige Zusatzstoffe können leicht aus den Beschichtungs- oder Formmassen Ausschwitzen, wodurch sich die antistatischen Eigenschaften der Massen im Laufe der Zeit verschlechtern. Auch können flüssige Zusatzstoffe gleichzeitig als Weichmacher wirken; eine weich machende Wirkung ist aber häufig unerwünscht.
Der Einsatz von festen Zusatzstoffen vermindert bei erreichter Perkolation üblicherweise die mechanischen Festigkeiten. Zudem sind die meisten leitfähigen Füllstoffe gefärbt oder gar schwarz; übliche leitfähige Feststoffe sind ist z.B. Kohlenstoff und Metalle oder Metalloxide in verschiedenen Modifikationen. Dies hat Einfluss auf die realisierbare Farbvielfalt im Endprodukt, transparente Beschichtungsmassen sind bei Verwendung derartiger fester Zusatzstoffe im Allgemeinen nicht möglich.
Aus WO 201 1/069960 ist die Verwendung von polaren, thermoplastischen Polymeren, welche ionische Flüssigkeiten enthalten, als antistatische Additive für nicht polare Polymere wie Po- lyolefine oder Polystyrol bekannt. Als polare, thermoplastische Polymere werden neben anderen auch Polyurethane und Polyamide genannt. Ionische Flüssigkeiten werden nach geeigneten Verfahren mit dem polaren Polymer vermischt. Aus den erhaltenen, antistatisch ausgerüsteten
Polymeren und den nicht polaren Polymeren können nun durch thermoplastische Verarbeitung antistatische Polymerblends hergestellt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung waren antistatisch ausgerüstete Beschichtungsmassen und daraus erhaltene, antistatische Beschichtungen, welche einfach herstellbar sind und gute antistatische Eigenschaften haben. Die antistatischen Eigenschaften sollen über einen möglichst langen Zeitraum in möglichst hohem Ausmaß erhalten bleiben. Die anwendungstechnischen Eigenschaften der Beschichtungsmassen sollen möglichst nicht beeinträchtigt werden. Auch sollen antistatisch ausgerüstete, transparente Beschichtungen möglich sein. Aufgabe der Erfindung waren insbesondere auch Beschichtungsmassen für Fußböden, welche die vorstehenden Eigenschaften haben und welche keine zusätzlichen leitfähigen Füllstoffe benötigen.
Demgemäß wurde die eingangs definierte Verwendung gefunden. Gefunden wurden auch Beschichtungsmassen, welche die organischen Füllstoffe enthalten und daraus hergestellte Be- Schichtungen. Gefunden wurden insbesondere auch Bodenbeschichtungsmassen und daraus hergestellte Bodenbeschichtungen.
Zu den organischen Füllstoffen Bei den organischen Füllstoffen handelt es sich vorzugsweise im Füllstoffe, welche bei Normalbedingungen (20°C, 1 bar) als Feststoffe vorliegen.
Die organischen Füllstoffe bestehen zu mindestens 20 Gew. %, insbesondere zu mindestens 50 Gew. % und in einer besonderen Ausführungsform zu mindestens 70 Gew. % aus einem organischen Polymer.
Als organisches Polymer kommen beliebige Polymere in Betracht. Vorzugsweise handelt es sich um thermoplastisch verarbeitbare Polymere, insbesondere handelt es sich um thermoplastisch verarbeitbare Polymere, welche eine ausreichende Härte besitzen und daher gut zu Pul- vern vermahlt werden können.
Bevorzugt sind Polymere mit einem Shore D Wert größer 50, insbesondere größer 70.
Der Shore D Wert ist ein Maß für die Härte von Polymeren. Der Shore D- Wert entspricht der Eindringtiefe eines Kegelstumpfs mit einer kugelförmigen Spitze mit einem Radius von 0,1 mm und einem Öffnungswinkel von 30° bei einer Anpresskraft des Kegelstumpfs von 50 Newton auf die Oberfläche des Polymeren.
Bevorzugt sind transparente Polymere.
Besonders bevorzugt sind polare Polymere, insbesondere Polyamide, Polyurethane, Polyharn- stoffe oder Polyester.
In einer besonderen Ausführungsform handelt es sich bei dem organischen Polymer um Polyamid oder Polyurethan, insbesondere um thermoplastisches Polyamid oder thermoplastisches Polyurethan.
Bevorzugte Polyurethane sind solche, die zu mehr als 60 Gew.-%, besonders bevorzugt zu mehr als 80 Gew.-% aus Diisocyanaten und Diolen aufgebaut sind. Als Diisocyanate kommen aliphatische oder aromatische Diisocyanate in Betracht. Als aliphatische Diisocyanate seien insbesondere C4- bis C10-Alkylendiisocyanate, insbesondere Hexamethylendiisocyanat, und cycloaliphatische Diisocyanate, insbesondere Isophorondiisocyanat, genannt. Unter aromatischen Diisocyanaten werden hier solche mit mindestens einer aromatischen Gruppe, welche durch Alkyl- oder Alkylengruppen substituiert sein kann, verstanden. Als aromatische Diisocyanate seien insbesondere Diphenylmethandiisocyanat und Toluylendiisocyanat genannt. Häufig werden Gemische unterschiedlicher Diisocyanate für die Herstellung von Polyurethanen ver- wendet. Als Diole kommen kurzkettige Diole, z.B. C2- bis C10- Alkylendiole oder langkettige
Diole, wie Polyether- oder Polyesterdiole in Betracht Häufig werden Gemische unterschiedlicher Diole, insbesondere Kombinationen von kurzkettigen und langkettigen Diolen für die Herstellung von Polyurethanen verwendet. Neben Diisocyanaten und Diolen können die Polyurethane z.B. zusätzlich auch aus Verbindungen mit mehr als zwei Isocyanatgruppen, z.B. Isocyanuraten, oder mehr als zwei Hydroxylgruppen aufgebaut sein, wenn ein gewünschter Verzweigungsgrad eingestellt werden soll. Verbindungen mit nur einer Isocyanatgruppe oder nur einer Hydroxylgruppe dienen zu Einstellung der Kettenlänge und somit des Molgewichts.
Bevorzugte Polyamide sind solche, die zu mehr als 60 Gew. %, insbesondere zu mehr als 80 Gew. % aus Diaminen, Dicarbonsäuren, Aminocarbonsäuren und Lactamen aufgebaut sind. Polyamide sind Polykondensate von Diaminen, z.B. aliphatischen Diaminen, wie C2- bis C12 Alkylendiaminen, insbesondere Hexamethylendiamin, und Dicarbonsäuren, z.B. aliphatischen oder aromatischen Dicarbonsäuren, wie C2- bis C16-Alkylendicarbonsäuren wie Adipinsäure, Sebacinsäure, Azelainsäure oder Dodecandisäure erhältlich. Alternativ sind sie erhältlich durch innermolekulare Polykondensation von Aminocarbonsäuren, z.B.: Aminoundecansäure, oder Lactamen, z.B. Caprolactam oder Laurinlactam. Auch die Polyamide können weiteren Aufbaukomponenten, z.B. solchen zur Einstellung eines Verzweigungsgrades oder der Molekularge- wichts bestehen.
Ein besonders bevorzugtes Polymer ist Polyamid 6 (Polykondensationsprodukt aus Caprolactam), welches z.B. als Ultramid B von BASF erhältlich ist.
Die organischen Füllstoffe enthalten eine ionische Flüssigkeit.
Unter dem Begriff ionische Flüssigkeit werden Salze (Verbindungen aus Kationen und Anionen) verstanden, die bei Normaldruck (1 bar) einen Schmelzpunkt kleiner 150°C, vorzugsweise klei-
ner 100°C, besonders bevorzugt kleiner 50°C besitzen. In einer besonderen Ausführungsform handelt es sich um Salz, die bei 20°C flüssig sind.
Unter dem Begriff ionische Flüssigkeit sollen im Nachfolgenden sowohl einzelne als auch Ge- mische unterschiedlicher ionischer Flüssigkeiten verstanden werden.
Bevorzugte ionische Flüssigkeiten enthalten eine organische Verbindung als Kation (organisches Kation). Je nach Wertigkeit des Anions kann die ionische Flüssigkeit neben dem organischen Kation weitere Kationen, auch Metallkationen, enthalten.
Bei den Kationen bevorzugter ionischer Flüssigkeiten handelt es sich ausschließlich um organische Kationen.
Geeignete organische Kationen sind insbesondere organische Verbindungen mit Heteroato- men, wie Stickstoff, Schwefel, Sauerstoff oder Phosphor; insbesondere handelt es sich bei den organische Kationen um Verbindungen mit einer Ammonium-gruppe (Ammonium-Kationen), einer Oxonium-gruppe (Oxonium-Kationen), einer Sulfonium-gruppe (Sulfonium-Kationen) oder einer Phosphonium-Gruppe (Phosphonium-Kationen). In einer besonderen Ausführungsform handelt es sich bei den organischen Kationen der ionischen Flüssigkeiten um Ammonium-Kationen, worunter hier nicht-aromatische Verbindungen mit lokalisierter positiver Ladung an einem Stickstoffatom mit vier Substituenten (quaternäre Ammoniumverbindungen) oder
Verbindungen mit lokalisierter positiver Ladung an einem Stickstoffatom mit drei Substituenten, wobei eine Bindung eine Doppelbindung ist, oder aromatische Verbindungen mit delokalisierter positiver Ladung und mindestens einem, vorzugsweise ein bis drei Stickstoffatomen im aromatischen Ringsystem verstanden werden.
Bevorzugt ist ein quaternäres Ammoniumkation oder ein Kation mit einem heterocyclischen Ringsystem mit delokalisierter positiver Ladung oder einer lokalisierten positiven Ladung an einem der Ringatome.
Als quaternäre Ammonium-Kationen kommen z.B. solche mit drei oder vier aliphatischen Substituenten, z.B. C1 - bis C12-Alkylgruppen oder durch ein oder zwei Hydroxylgruppen substitu- ierte C1 - bis C12-Alkylgruppen in Betracht; wobei im Fall von drei aliphatischen Substituenten der vierte Substituent vorzugsweise eine Hydroxylgruppe ist.
Als Kation mit einem heterocyclischen Ringsystem kommen monocyclische, bicyclische, aromatische oder nicht-aromatische Ringsysteme in Betracht. Genannt seien z.B. bicyclische Systeme, wie sie in WO 2008/043837 beschrieben sind. Bei den bicyclischen Systemen der
WO 2008/043837 handelt es sich um Diazabicyclo- Derivate, vorzugsweise aus einem 7- und einem 6 Ring, welche eine Amidiniumgruppe enthalten; genannt sei insbesondere das 1 ,8- Diazabicyclo(5.4.0)undec-7-enium-kation.
Ganz besonders bevorzugte sind ionische Flüssigkeiten mit Kationen, die ein heterocyclisches Ringsystem mit ein oder zwei Stickstoffatomen als Bestandteil des Ringsystems enthalten.
Als derartige organische Kationen in Betracht kommen z.B. Pyridinium-Kationen, Pyridazinium- Kationen, Pyrimidinium-Kationen, Pyrazinium-Kationen, Imidazolium-Kationen, Pyrazolium- Kationen, Pyrazolinium-Kationen, Imidazolinium-Kationen, Thiazolium-Kationen, Triazolium- Kationen, Pyrrolidinium-Kationen und Imidazolidinium-Kationen. Diese Kationen sind z.B. in WO 2005/1 13702 aufgeführt. Soweit es für eine positive Ladung am Stickstoffatom oder im aromatischen Ringsystem notwendig ist, sind die Stickstoffatome jeweils durch ein Wasserstoffatom oder eine organische Gruppen mit im Allgemeinen nicht mehr als 20 C-Atomen, vorzugsweise eine Kohlenwasserstoffgruppe, insbesondere eine C1 bis C16 Alkylgruppe, insbesondere eine C1 bis C10, besonders bevorzugt eine C1 bis C4 Alkylgruppen substituiert.
Auch die Kohlenstoffatome des Ringsystems können durch organische Gruppen mit im Allgemeinen nicht mehr als 20 C-Atomen, vorzugsweise eine Kohlenwasserstoffgruppe, insbesondere eine C1 bis C16 Alkylgruppe, insbesondere eine C1 bis C10, besonders bevorzugt eine C1 bis C4 Alkylgruppen substituiert sein.
Besonders bevorzugte Ammonium-Kationen sind quaternare Ammonium-Kationen, Imidazolium - Kationen, Pyrimidinium- Kationen und Pyrazolium-Kationen.
Besonders bevorzugt handelt es sich um Imidazolium-Kationen wie sie in Formel I (siehe unten) enthalten sind.
Bei den Anionen der ionischen Flüssigkeiten kann es sich z.B. um Anionen aus den nachstehend aufgeführten Gruppen handeln:
Alkylsulfate RaOS03-,
wobei Ra für eine C1 -bis C12 Alkylgruppe oder eine C5- bis C12 Arylgruppe, vorzugsweise für eine C1 -C6 Alkylgruppe oder eine C6 Arylgruppe (Tosylat) steht, der Alkylsulfonate
RaSOs"
wobei Ra für eine C1 -bis C12 Alkylgruppe, vorzugsweise für eine C1 -C6 Alkylgruppe steht,
der Halgenide, insbesondere Chlorid, Bromid oder lodid und der Pseudohalogenide, wie Thiocyanat und Dicyanamid (Formel : N-C - N - C-N-) der Carboxylate RaCOO-;
wobei Rafür eine C1 -bis C20 Alkylgruppe oder eine C6 bis C10 Aryl- oder Aralkylgruppe, vorzugsweise für eine C1 -C8 Alkylgruppe steht, insbesondere Acetat, der Phosphate,
insbesondere der Dialkylphosphate der Formel RaRbPC , wobei Ra und Rb unabhängig voneinander für eine C1 bis C6 Alkylgruppe stehen; insbesondere stehen Ra und Rbfür die gleiche Alkylgruppe, genannt seien Dimethylphosphat und Diethylphosphat und der Phosphonate, insbesondere der Monoalkylphosphonsäureester
der Formel RaRbPC"3" , wobei Ra und Rb unabhängig voneinander für eine C1 bis C6 Alkylgruppe stehen.
Besonders bevorzugte Anionen sind Methansulfonat, Trifluormethansulfonat, Dimethylphosphat, Diethylphosphat, Methylsulfat, Ethylsulfat, Thiocyanat und Dicyanamid als Anion in den ionischen Flüssigkeiten.
Ganz besonders bevorzugt sind Thiocyanat (SCN-) und Dicyanamid.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Lösemittel um ein Imidazoliumsalz der nächste henden Formel I,
R1 für einen organischen Rest mit 1 bis 20 C-Atomen steht,
R2, R4, R3 und R5 für ein H-Atom oder einen organischen Rest mit 1 bis 20 C-Atomen stehen, X für ein Anion steht und
n für 1 , 2 oder 3 steht.
In Formel I stehen R1 und R3 vorzugsweise unabhängig voneinander für einen organischen Rest mit 1 bis 10 C-Atomen. Insbesondere stehen R1 und R3 für einen aliphatischen Rest, insbesondere einen aliphatischen Rest ohne weitere Heteroatome, z.B. für eine Alkylgruppe. Besonders bevorzugt stehen R1 und R3 unabhängig voneinander für eine C1 - bis C10-bzw. eine
C1 - bis C4-Alkylgruppe. Ganz besonders bevorzugt stehen R1 und R3 unabhängig voneinander für eine Methyl- oder eine Ethylgruppe.
In Formel I stehen R2, R4 und R5 vorzugsweise unabhängig für ein H-Atom oder einen organi- sehen Rest mit 1 bis 10 C-Atomen; insbesondere stehen R2, R4 und R5 für ein H-Atom oder einen aliphatischen Rest. Besonders bevorzugt stehen R2, R4 und R5 unabhängig voneinander für ein H-Atom oder eine Alkylgruppe, insbesondere stehen R2, R4 und R5 unabhängig voneinander für ein H-Atom oder eine C1 bis C4 Alkylgruppe. Ganz besonders bevorzugt stehen R2, R4 und R5 jeweils für ein H-Atom. n steht vorzugsweise für 1.
X steht vorzugsweise für eins der oben genannten und bevorzugten Anionen, ganz besonders bevorzugt für Thiocyanat und Dicyanamid. Als Beispiele für ionische Flüssigkeiten seien z.B.
1 -Methyl-3-methyl-imidazolium thiocyanat,
1 -Methyl-3-ethyl-imidazolium thiocyanat,
1 -Methyl-3-methyl-imidazolium dicyanamid und
1 -Methyl-3-ethyl-imidazolium dicyanamid genannt.
Für hydrophobe Beschichtungsmassen oder solche, die organische Lösemittel enthalten, können Imidazoliumsalze mit mehr Kohlenstoffatomen in den Substituenten R1 bis R5 aufgrund einer besseren Löslichkeit vorteilhaft sein. In einer besonderen Ausführungsform werden daher für derartige Beschichtungsmassen Imidazoliumsalze der Formel I verwendet, bei denen die Summe aller C-Atome in den Substituenten R1 bis R5 mindestens 6, vorzugsweise 6 bis 20 beträgt; die Substituenten können H-Atome und z.B. Alkylgruppen sein, wie oben ausgeführt ist. Alternativ oder ergänzend können auch hydrophobe Anionen verwendet werden, z.B. Anionen mit einer Phenylgruppe, einer heteroeyclischen Gruppe oder einer langkettigen Alkylgruppe.
Exemplarisch genannt seien Imidazolium-kationen gemäß Formel I mit
R1 = Butyl, R3= Butyl, R2= Ethyl, R4 = H und R5 = H (Anzahl C-Atome in R1 bis R5 insgesamt
10)
R1 = Ethyl, R3= Methyl, R2= Octyl, R4 = H und R5 = H (Anzahl C-Atome in R1 bis R5 insgesamt 1 1 ).
Als hydrophobes Anion genannt sei insbesondere Phenylcarboxylat.
In Lackanwendungen sind häufig Komponenten mit niedriger Eigenfarbe bevorzugt (z.B. Klar- lack). Vorzugsweise ist daher die Eigenfarbe der ionischen Flüssigkeiten, welche in den organischen Füllstoffen enthalten sind, möglichst gering. In einer bevorzugten Form haben die ionischen Flüssigkeiten eine Jodfarbzahl (nach DIN 6162) kleiner 20, besonders bevorzugt kleiner
15, ganz besonders bevorzugt kleiner 10, insbesondere kleiner 5 und in einer besonderen Ausführungsform kleiner 1 .
Die organischen Füllstoffe enthalten vorzugsweise mindestens 1 Gew. %, besonders bevorzugt mindestens 3 Gew. %, ganz besonders bevorzugt mindestens 5 Gew. % und in einer besonderen Ausführungsform mindestens 10 Gew. % ionische Flüssigkeit. Im Allgemeinen ist der Gehalt an ionischer Flüssigkeit in den organischen Füllstoffen nicht höher als 40. Gew. %, insbesondere nicht höher als 30 Gew. %. Aufgrund der guten antistatischen Wirkung ist auch ein Gehalt von maximal 20 Gew. % ionischer Flüssigkeit in den organischen Füllsoffen ausrei- chend.
Die organischen Füllstoffe können neben dem organischen Polymer und der ionischen Flüssigkeit weitere Bestandteile enthalten. In Betracht kommen z.B. Stabilisatoren, Trockenmittel, Rest-Lösemittel aus Herstellungsprozess, anorganische Füllstoffe, wie Metalloxide, Silikate oder Metallsulfate, Pigmente, Farbstoffe, Flammschutzmittel, Verdicker, thixotrope Agenzien, oberflächenaktive Agenzien, Plastifiziermittel, Chelatbildner oder andere antistatisch wirkende Verbindungen.
Andere antistatisch wirkende Verbindungen, z. B: Kohlenstoff in all seinen Modifikationen, z.B. als Ruß, Graphit oder als Karbonfaser, oder Metall oder Metalloxide, werden jedoch für eine gute antistatische Ausrüstung nicht benötigt und werden daher vorzugsweise allenfalls in untergeordneten Mengen von kleiner 5 Gew. %, insbesondere kleiner 1 Gew. %, bezogen auf das Gesamtgewicht der organischen Füllstoffe, eingesetzt. Ganz besonders bevorzugt werden keine anderen antistatischen Additive in den organischen Füllstoffen verwendet. Vorzugsweise werden insbesondere wenig oder keine antistatischen Additive mitverwendet, welche Metalle enthalten. Vorzugsweise enthalten die organischen Füllstoffe insgesamt weniger als 3 Gew. %, insbesondere weniger als 0,5 Gew. % Metalle, besonders bevorzugt weniger als 0,1 Gew. % Metalle; wobei der Begriff„Metalle" Metalle in jedweder Form, d.h. als Element, als Kation oder Bestandteil von Komplexverbindungen umfasst.
Als Stabilisatoren in Betracht kommen z.B. sterisch gehinderte Phenole, sekundären Antioxidantien wie Phosphite, Phosphonite, Phosphonate und Thioether.
Die organischen Füllstoffe können Stabilisatoren z.B. in einer Menge von 0,05 bis 5, besonders bevorzugt von 0,1 bis 3 Gew. % enthalten.
Zur Herstellung der organischen Füllstoffe können die vorstehenden Bestandteile in beliebiger Reihenfolge in Kontakt gebracht und miteinander vermischt werden. So können die ionische Flüssigkeit und sonstige Bestandteile schon bei der Herstellung des organischen Polymeren zugegen sein oder erst nach der Herstellung zum organischen Polymeren gegeben und nach üblichen Methoden mit dem Polymer vermischt werden.
Die ionische Flüssigkeit kann dem Polymeren z.B. während einer thermoplastischen Verarbeitung zugesetzt werden, insbesondere kann die ionische Flüssigkeit bei der Extrusion des Polymeren zugegeben werden. Das Extrudat enthält dann die ionische Flüssigkeit und kann, wenn gewünscht, weiter verarbeitet werden, z.B. zu einem Pulver vermählen werden.
Vorzugsweise wird das Polymer in Form eines Pulvers verwendet. Dazu wird das Polymer oder das Gemisch aus Polymer, ionischer Flüssigkeit und gegebenenfalls weiteren Bestandteilen vermählen. Vorzugsweise hat das Pulver eine Teilchengrößenverteilung mit einem dso-Wert von 5 bis 500 μηη, insbesondere 10 bis 400 μηη und einem dgo-Wert von 10 bis 700 μηη, insbesonde- re 20 bis 500 μπι.
Für Beschichtungsmassen, welche in dünnen Schichtdicken (trocken, ohne Lösemittel) von z.B. kleiner 1 mm aufgebracht werden, sind Pulver mit einem dso-Wert von 5 bis 50 μηη, bzw. einem dgo-Wert von 10 bis 100 μηη besonders geeignet.
Für Beschichtungsmassen, welche in dickeren Schichtdicken (trocken, ohne Lösemittel) von z.B. 1 mm bis 30 mm aufgebracht werden, sind Pulver mit einem dso-Wert von 50 bis 400 μηη, bzw. einem dgo-Wert von 100 bis 700 μηη besonders geeignet. Der dso-Wert der Teilchengrößenverteilung gibt an, dass 50 Gew. % der Teilchen einen kleineren Durchmesser als den angegebenen Durchmesser haben.
Der dgo-Wert der Teilchengrößenverteilung gibt an, dass 90 Gew. % der Teilchen einen kleineren Durchmesser als den angegebenen Durchmesser haben.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der organische Füllstoff erhalten durch Vermählen des Polymeren zu einem Pulver und nachträgliche Behandlung des Pulvers mit ionischer Flüssigkeit. Das Polymer ist ohne einen Gehalt an ionischer Flüssigkeit härter und kann daher einfacher vermählen werden.
Vor der Zugabe der ionischen Flüssigkeit zum Polymer kann das Polymer gegebenenfalls noch getrocknet werden. Das Polymerpulver hat vor der Zugabe der ionischen Flüssigkeit vorzugsweise einen Restgehalt an Lösemittel (Wasser oder organische Lösemittel) kleiner 5 Gew. %, insbesondere kleiner 1 Gew. %, besonders bevorzugt kleiner 0,2 Gew. %.
Ionische Flüssigkeit wird dann in der gewünschten Menge zum gemahlenen Pulver gegeben. Das Pulver nimmt die ionische Flüssigkeit in ausreichenden Mengen auf.
Das Polymer und die ionische Flüssigkeit können dazu in Mischapparaturen in Kontakt gebracht werden, z.B. in Schnellmischern. Die Aufnahme der ionischen Flüssigkeit durch das Polymer wird durch eine gute Durchmischung unterstützt und erfolgt schnell und vollständig.
Die ionische Flüssigkeit kann dabei auch im Gemisch mit Lösemitteln verwendet werden. Unter dem Begriff Lösemittel werden in dieser Patentanmeldung bei 20°C flüssige, nicht-ionische Verbindungen verstanden, die spätestens bei der Verwendung der Beschichtungs- oder Dichtungsmasse entfernt werden. Durch Mitverwendung von Lösemitteln kann gegebenenfalls die Aufnahme der ionischen Flüssigkeit durch das organische Polymer und die Verteilung der ionischen Flüssigkeit im organischen Polymer begünstigt werden.
Mögliche Lösungsmittel sind z.B. Wasser, Alkohole, Ester, Ether, Ketone, aromatische Lösungsmittel, alkoxylierte Alkansäurealkylester, Carbonate, respektive Gemische der Lösungs- mittel.
Alkohole sind hier Kohlenwasserstoffverbindungen mit ein bis drei Hydroxylgruppen und einem Molekulargewicht kleiner 200 g/mol. Ester sind beispielsweise n-Butylacetat, Ethylacetat, 1 -Methoxypropylacetat-2 und 2- Methoxyethylacetat.
Ether sind beispielsweise THF, Dioxan sowie die Dimethyl-, -ethyl- oder -n-butylether von Ethyl- englykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Propylenglykol, Dipropylenglykol oder Tripropy- lenglykol.
Ketone sind beispielsweise Aceton, Ethylmethylketon, Diethylketon, Isobutylmethylketon, Me- thylamylketon und tert-Butylmethylketon. Aceton ist wegen seines Flammpunkts weniger bevorzugt.
Als aromatischer Kohlenwasserstoffe sind insbesondere Xylol und Toluol bevorzugt, insbesondere Xylol. Aromatengemische sind prinzipiell auch geeignet, aber weniger bevorzugt. Beispiele dafür sind die Solvesso®-Marken der Firma ExxonMobil Chemical, besonders Solvesso® 100 (CAS-Nr. 64742-95-6, überwiegend C9 und Cio-Aromaten, Siedebereich etwa 154 - 178°C), 150 (Siedebereich etwa 182 - 207°C) und 200 (CAS-Nr. 64742-94-5), sowie die Shellsol®- Marken der Firma Shell, Caromax® (z.B. Caromax® 18) der Firma Petrochem Carless und Hydrosol der Firma DHC (z.B. als Hydrosol® A 170).
Weitere mögliche Lösungsmittel sind Butylglykoldiacetat, Butylglykolacetat, Dipropylenglykoldi- methylether, 3-Methoxy-n-butylacetat, Dipropylenglykol-n-butylether und Propylencarbonat.
Besonders bevorzugte Lösungsmittel sind Alkohole, wie Methanol, Ethanol, Isopropanol, Ace- tonitril sowie deren Gemische. Als Lösungsmittel für die ionischen Flüssigkeiten sind bevorzugt solche einsetzbar, in denen sich die jeweils verwendete ionischen Flüssigkeiten bei 23 °C zu mehr als 10 Gew. %, bevorzugt zu mehr als 30 Gew. % löst.
Die vorstehende Mitverwendung von Lösemittel ist bei Verwendung von Mischapparaturen wie oben beschrieben im Allgemeinen nicht notwendig. Sie könnte aber hilfreich sein, wenn ionische Flüssigkeit und Polymer ohne Durchmischung in Kontakt gebracht werden.
Soweit Lösemittel mitverwendet werden, können diese aus dem Pulver abgetrennt werden, z.B. durch Erhitzen.
Vorzugsweise ist daher der Gehalt an Lösemitteln im Pulver kleiner 5 Gew. %, besonders be- vorzugt kleiner 1 Gew. % und ganz besonders bevorzugt kleiner 0.3 Gew. %.
In einer bevorzugten Variante werden die ionischen Flüssigkeiten ohne Mitverwendung von Lösemitteln in das organische Polymer gebracht, die Pulver, welche die ionische Flüssigkeit enthalten, sind daher vorzugsweise frei von Lösemitteln.
Die vorstehend beschriebenen organischen Füllstoffe bestehen vorzugsweise insgesamt aus
20 bis 99 Gew.% des organischen Polymeren
1 bis 30 Gew. % ionische Flüssigkeit und
0 bis 40 Gew. % weitere Bestandteile
Die organischen Füllstoffe bestehen besonders bevorzugt aus
60 bis 95 Gew. des organischen Polymeren
5 bis 30 Gew. % ionische Flüssigkeit und
0 bis 20 Gew. % weitere Bestandteile
In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform bestehen die organischen Füllstoffe aus 60 bis 90 Gew. des organischen Polymeren
10 bis 25 Gew. % ionische Flüssigkeit und
0 bis 10 Gew. % weitere Bestandteile
Zur Verwendung
Die organischen Füllstoffe werden als Additive für Beschichtungs- oder Dichtungsmassen verwendet.
Als Beschichtungs- oder Dichtungsmassen kommen solche beliebiger chemischer Zusammen- Setzung und mit beliebigem Verwendungszweck in Betracht.
Bei den Beschichtungsmassen kann es sich z.B. um Klebstoffe, Lacke, Anstriche, Papierstreichmassen oder Bodenbeschichtungsmassen handeln.
Bei Dichtungsmassen handelt es sich im Allgemeinen ebenfalls um Massen mit klebrigen Ei- genschaften, welche aber einen hohen Anteil an Füllstoffen wie Calciumcarbonat, Titandioxid, Silikate enthalten und so in hohen Schichtdicken in Fugen, Risse, Spalten eingebracht werden, um diese abzudichten.
Als Klebstoffe kommen z.B. Haftklebstoffe, Kontaktklebstoffe oder Konstruktionsklebstoffe in Betracht. Derartige Klebstoffe werden auf mindestens eins der zu verklebenden Formteile als Beschichtungsmasse in den gewünschten Schichtdicken aufgebracht und dann nach üblichen Verfahren verklebt.
Sonstige Beschichtungsmassen wie Lacke, Anstriche, Papierstreichmassen oder Bodenbe- schichtungsmassen schützen z.B. vor mechanischer Beanspruchung und/oder haben dekorative Zwecke. Sie eignen sich zum Beschichten von Substraten wie Holz, Holzfurnier, Papier, Pappe, Karton, Textil, Folie, Leder, Vlies, Kunststoffoberflächen, Glas, Keramik, mineralischen Baustoffen, wie Zement-Formsteine und Faserzementplatten oder Metallen, die jeweils optional vorbeschichtet bzw. vorbehandelt sein können. Derartige Beschichtungsmassen eignen sich als oder in Innen- oder Außenbeschichtungen, also solche Anwendungen, die dem Tageslicht ausgesetzt sind, bevorzugt von Gebäudeteilen, Beschichtungen auf (Groß-)Fahrzeugen und Flugzeugen und industriellen Anwendungen, Nutzfahrzeuge im landwirtschaftlichen und Baubereich, Dekolackierungen, Brücken, Gebäuden, Strommasten, Tanks, Containern, Pipelines, Kraftwerken, chemischen Anlagen, Schiffen, Kränen, Pfählen, Spundwänden, Armaturen, Rohren, Fit- tings, Flanschen, Kupplungen, Hallen, Dächern und Baustahl, Möbeln, Fenstern, Türen, Parkett, Can-Coating und Coil-Coating, für Bodenbeläge, wie in Warenhäusern, in Industrieanlagen, bei Parkdecks oder in Krankenhäusern.
Die Beschichtungs- oder Dichtungsmassen enthalten neben den organischen Füllstoffen vor- zugsweise mindestens ein Bindemittel und gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe, die für die jeweilige Verwendung üblich sind.
Bei den Bindemitteln kann es sich um Polymere handeln, die z.B. durch radikalische Polymerisation, durch Polykondensation oder sonstige Polyadduktbildung erhältlich sind.
Genannt seien Polymere, welche zu mehr als 50 Gew. %, insbesondere zu mehr als 70 Gew. % aus (Meth)acrylmonomeren, z.B. C1 - C10 Alkyl(meth)acrylate, bestehen (kurz Polyacrylate).
Genannt seien Polymere, welche zu mehr als 50 Gew. %, insbesondere zu mehr als 70 Gew. % aus Vinylestern, z.B. Vinylacetat, bestehen (kurz Vinylesterpolymere).
Genannt seien Polymere, welche zu mehr als 50 Gew. %, insbesondere zu mehr als 70 Gew. % aus Styrol, Butadien oder deren Mischungen bestehen (kurz Styrol-butadienpolymere).
Polyacrylate, Vinylesterpolymere und Styrolbutadienpolymere werden vorzugsweise durch wässrige Emulsionspolymerisation hergestellt und liegen daher vorzugsweise als Dispersion in Wasser vor.
Genannt seien auch Polymere, welche zu mehr als 50 Gew. %, insbesondere zu mehr als 70 Gew. % aus Diisocyanaten und Diolen bestehen (kurz Polyurethane). Polyurethane für Be- schichtungszwecke werden häufig durch Umsetzung der Ausgangstoffe in Wasser oder organischen Lösemitteln hergestellte und liegen daher vorzugsweise als wässrige Polyurethandispersion oder als Lösung von Polyurethanen in einem organischen Lösemittel vor.
Genannt seinen Polykondensate, welche zu mehr als 50 Gew. %, insbesondere zu mehr als 70 Gew. % aus Dicarbonsäuren und Diolen bestehen (kurz Polyester).
Polyester können z.B. durch Polykondensation in Wasser oder einem organischen Lösemittel erhalten werden und liegen daher vorzugsweise als Lösungen vor. Als Bindemittel kommen auch Oligomere oder Monomere in Betracht, die vorzugsweise bei Raumtemperatur (20°C) flüssig sind und kein Lösemittel benötigen; dabei handelt es sich insbesondere um reaktive Bindemittel, bei denen nach der Beschichtung eine chemische Umsetzung erfolgt, oder um UV-härtbare Bindemittel, die nach der Beschichtung durch Bestrahlung mit UV-Licht gehärtet werden.
Häufig werden für Beschichtungen auch Bindemittelsysteme aus zwei Komponentenverwendet; diese enthalten zwei unterschiedliche Bestandteile, die bei der Verwendung aushärten und werden daher im Nachfolgenden als reaktive Bindemittelsysteme bezeichnet. Als reaktive Bindemittelsysteme genannt seien z.B. Epoxyverbindungen und Härter, vorzugsweise Aminhärter, welche zu Epoxyharzen aushärten.
Als reaktive Bindemittelsysteme genannt seinen Verbindungen mit mindestens zwei Isocyanat- gruppen (Diisocyanate) und Verbindungen mit mindestens zwei Hydroxylgruppen (Diole) wel- che zu Polyurethanen aushärten.
Als reaktive Bindemittelsysteme genannt seien auch Verbindungen mit mindestens zwei Iso- cyanatgruppen (vorzugsweise Diisocyanate) und Verbindungen mit mindestens zwei Amino- gruppen (vorzugsweise Diamine), welche zu Polyharnstoffen aushärten.
Als UV-härtbare Bindemittel seien z.B. (Meth)acrylmonomere mit mehr als einer (Meth)- acrylgruppe, insbesondere aliphatische Verbindungen mit 2 bis 5 (Meth)acrylgruppen und ei-
nem Molekulargewicht kleiner 300 g/mol (z.B. Laromere® der BASF) oder niedermolekulare Polyester, welche strahlungshärtbare Gruppen, z.B. durch Mitverwendung von Maleinsäure als Dicarbonsäure enthalten. Bei weiteren, für die jeweilige Verwendung üblichen Zusatzstoffen handelt es sich im Falle der Klebstoffe z.B. um klebrigmachende Harze (Tackifier, z.B. Kolophoniumharze), im Falle der Dichtungsmassen z.B. um Füllstoffe und/oder Pigmente, z.B. Calciumcarbonate, Titandioxid, Alumininiumdioxid, Siliciumdioxid, Silikate), im Falle der Lacke, Anstriche oder Bodenbeschich- tungen z.B. um Farbstoffe, Pigmente und/oder Füllstoffe).
Weitere Zusatzstoffe für die vorstehenden Verwendungen sind Verdicker, Verlaufshilfsmittel, Stabilisatoren etc.
Bei den Beschichtungs- oder Dichtungsmassen kann es sich wässrige Beschichtungs- oder Dichtungsmassen oder organische Lösemittel enthaltende Beschichtungs- oder Dichtungsmassen handeln; es kann sich auch um Beschichtungs- oder Dichtungsmassen handeln, welche nur wenig oder kein Wasser oder organische Lösemittel, insbesondere weniger als 5 Gew. %, besonders bevorzugt weniger als 2 Gew. % Wasser und organische Lösemittel enthalten.
Die letztgenannten Beschichtungs- oder Dichtungsmassen sind z.B. solche, die flüssige Binde- mittel enthalten (reaktive oder UV-härtbare Bindemittel, siehe oben) oder solche, aus denen Wasser oder organische Lösemittel bereits entfernt wurden und welche daher z.B. als Pulver vorliegen, z.B. Pulverlacke.
Die organischen Füllstoffe eigenen sich als Additive für Beschichtungs- oder Dichtungsmassen.
Die organischen Füllstoffe können in beliebiger Weise mit den anderen Bestandteilen der Beschichtungs- oder Dichtungsmassen gemischt werden.
Die nachfolgenden Angaben zum Gehalt der organischen Füllstoffe in den Beschichtungs- oder Dichtungsmassen, auch in Bodenbeschichtungsmassen, beziehen sich auf alle Bestandteile der Beschichtungs- oder Dichtungsmasse mit Ausnahme von Lösemittel. Unter dem Begriff Lösemittel werden in dieser Patentanmeldung wie bereits oben ausgeführt bei 20°C flüssige, nichtionische Verbindungen verstanden, die spätestens bei der Verwendung der Beschichtungs- oder Dichtungsmasse entfernt werden und daher nicht Bestandteil der erhaltenen Beschichtung oder Dichtung werden. Derartige Lösemittel sind Wasser oder nicht ionische, organischen Lösemittel.
Die Beschichtungs- oder Dichtungsmassen enthalten vorzugsweise mindestens 0,1 Gew. %, besonders bevorzugt mindestens 1 Gew. %, ganz besonders bevorzugt mindestens 5 Gew. %, in einer besonderen Ausführungsform mindestens 10 Gew. % der organischen Füllstoffe.
Die Beschichtungs- oder Dichtungsmassen enthalten im Allgemeinen nicht mehr als 40 Gew. %, insbesondere nicht mehr als 30 Gew. % der organischen Füllstoffe, da ein höherer Gehalt für optimale antistatische Eigenschaften nicht notwendig ist. Die Beschichtungs- oder Dichtungsmassen können in üblicher Weise verarbeitet werden. Die erhaltenen Beschichtungen können z.B. Schichtdicken von 5 μηη bis 30 mm, vorzugsweise von 10 μηη bis 20 mm haben. Mit den Dichtungsmassen können z B. Risse, Spalten oder Fugen mit großen oder kleinen Abmessungen abgedichtete oder überbrückt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die organischen Füllstoffe als Additive in Bodenbeschichtungsmassen verwendet.
Die Bodenbeschichtungsmassen enthalten bevorzugt 5 bis 40 Gew. %, besonders bevorzugt 10 bis 30 Gew.% der organischen Füllstoffe, bezogen auf das Gesamtgewicht aller Bestandteile der Bodenbeschichtungsmassen mit Ausnahme von Wasser und organischen Lösemitteln.
Es kann sich um unterschiedlichste Bodenbeschichtungsmassen auf Basis der obigen Bindemittel handeln, insbesondere kann es bei den Bindemitteln der Bodenbeschichtungsmassen um die oben beschriebenen reaktiven Bindemittelsysteme handeln. Die damit erhaltenen Bodenbe- Schichtungen können insbesondere auch transparent sein.
Die erhaltenen Bodenbeschichtungen haben vorzugsweise eine Schichtdicke von 1 mm bis 30 mm, besonders bevorzugt von 2 mm bis 20 mm, besonders bevorzugt von 4 mm bis 20 mm. Bei derartigen Bodenbeschichtungen werden bisher im Allgemeinen zusätzlich zu antistatischen Additiven wie ionischer Flüssigkeit zusätzlich leitfähige Füllstoffe wie Graphit, Ruß, Metalloxide oder Fasern, wie Karbonfasern benötigt, welche in der Beschichtung eine leitfähige Struktur aufbauen. Durch die leitfähige Struktur werden Ladungen in den Fußboden abgeleitet.
Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass leitfähige Füllstoffe, wie Ruß, Graphit oder als Karbonfaser, oder Metall oder Metalloxide, für eine gute antistatische Ausrüstung nicht benötigt werden und daher vorzugsweise allenfalls in untergeordneten Mengen von kleiner 5 Gew. %, insbesondere kleiner 1 Gew. %, besonders bevorzugt kleiner 0,2 Gew. % bezogen auf das Gesamtgewicht in der der Beschichtungs- oder Dichtungsmasse (ohne Lösemittel, siehe oben) enthalten sind; ganz besonders bevorzugt sind die Beschichtungs- oder Dichtungsmassen frei von derartigen leitfähigen Füllstoffen. Die vorstehenden Ausführungen gelten insbesondere für Bodenbeschichtungsmassen, da hier die organischen Pulver die Aufgabe der leitfähigen Füllstoffe übernehmen und durch Ausbildung einer zusammenhängenden Struktur Ladungen in den Fußboden ableiten. Die Beschichtungs- oder Dichtungsmassen haben sehr gute antistatische Eigenschaften. Die guten antistatischen Eigenschaften bleiben über lange Zeit erhalten. Eine Abnahme der antistatischen Eigenschaften mit der Zeit ist nicht oder kaum festzustellen. Die anwendungstechni-
sehen Eigenschaften der Beschichtungs- und Dichtungsmassen werden nicht oder nur wenig beeinträchtigt.
Beispiele
Verwendete Ausgangsstoffe:
Polyamid 6: Ultramid B27E (BASF SE)
Polyamid 12: Orgasol 2002 ES 5 NAT 3 (Arkema)
Basionics VS03: Ethylmethylimidazolium Dicyanamid (BASF SE)
Basionics FS 01 : quaternäres Ammoniumsalz (BASF SE)
Basionics UV43: Tripropylallylammonium Dicyanamid (BASF SE)
Herstellung der organischen Füllstoffe
Herstellung eines organischen Füllstoffs ohne ionischer Flüssigkeit
Füllstoff 1 und 2 Das kommerziell erhältliche Polyamid 6 Granulat wird mit einer nacheinander geschalteten Mühlenkombination aus Universalrotormühle und Gegenstrahlmühle zerkleinert. Klassierung erfolgt über Siebung. Grobgut wird zurückgeführt und erneut vermählen Es wird ein trockenes rieselfähiges Pulver erhalten (Füllstoff 1 ). Zur Bewertung einer Polymeränderung im Extruder wird das Polyamid 6 ohne Zusätze durch einen Extruder gefahren; die Heizzonen betragen in sechs Stufen 160-220°C und im Anschluss gleichermaßen wie Füllstoff 1 vermählen (Füllstoff 2).
Zugabe der ionischen Flüssigkeit bei der Extrusion des organischen Polymeren
(Verfahren 1 - Extrusionsbeladung)
Füllstoff 3 bis Füllstoff e
Polyamid 6 wird in einen Zweischneckenextruder eingebracht. Die Heizzonen betragen in sechs Stufen 160-220°C. Nach dem ersten Viertel wird über eine separate Dosierung die Ionische Flüssigkeit eingebracht. Der Schmelzaustrag wird im Wasserbad ausgekühlt und zerhackt. Vor der Vermahlung folgt die Trocknung des Polymers auf einen Wassergehalt <0,1 %. Das leitfähige Granulat wird in einer mit Flüssigstickstoff gekühlten Luftstrahlmühle mehrstufig zerkleinert.
Es bleibt ein trockenes rieselfähiges Pulver zurück.
Zugabe der ionischen Flüssigkeit zum Polymer-Pulver
(Verfahren 2 - Migrationsbeladung)
Füllstoff 9 - Füllstoff 1 1 Ionische Flüssigkeit und Isopropanol werden bei 23°C vermischt und vermahlenes Polyamid 6 (siehe oben, Füllstoff 1 ) dazu gegeben und auf 60°C aufgeheizt.
Die ionische Flüssigkeit wird innerhalb 1 Stunde vom Polyamid 6 aufgenommen, das Polyamid- Pulver quillt nicht an. Abschließend wird das Lösemittel in 30 Minuten unter Vakuum abdestilliert, wobei ein trockenes rieselfähiges Pulver zurückbleibt.
Das kommerziell erhältliche Polyamid 12 wird in Lieferform eingesetzt (Füllstoff 12).
Zugabe der ionischen Flüssigkeit zum Polymer-Pulver
(Verfahren 2 - Migrationsbeladung)
Füllstoff 13 - Füllstoff 16
Ionische Flüssigkeit und Isopropanol werden bei 23°C vermischt und vermahlenes Polyamid 12 (siehe oben, Füllstoff 12) dazu gegeben und auf 60°C aufgeheizt.
Die ionische Flüssigkeit wird innerhalb 1 Stunde vom Polyamid 12 aufgenommen, das Poly- amid- Pulver quillt nicht an. Abschließend wird das Lösemittel in 30 Minuten unter Vakuum abdestilliert, wobei ein trockenes rieselfähiges Pulver zurückbleibt.
Meßmethoden. Die Shore Härte D ist ein Maß für die Härte. Je höher der angegebene Wert der Shore Härte, desto größer ist der Widerstand des geprüften Materials gegen das Eindringen einer Messspitze.
Die Glasübergangstemperatur wurde durch DSC (Differnetial Scanning Caolrimetrie) bestimmt.
Der spezifische Durchgangswiderstand (p) in [Qcrn] ist der elektrische Widerstand, gemessen zwischen der Unterseite eines Fußbodenbelages und einer einzelnen Elektrode, die auf der Nutzfläche angeordnet ist , bezogen auf die Dicke des Bodenbelages.
Er ist ein Maß für die Ableitung von Ladungen durch die gesamte Schichtdicke der Beschich- tung. Je geringer der Durchgangswiderstand, desto besser ist die Ableitung von Ladungen.
Der spezifische Oberflächenwiderstand [Ω] ist der Widerstand zwischen zwei Punkten, gemessen mit zwei Elektroden, die auf der Nutzfläche angebracht sind bezogen auf den Abstand der Elektroden.
Er ist ein Maß für die Ableitung von Ladungen auf der Oberfläche der Beschichtung. Je geringer der Oberflächenwiderstand, desto leichter fließen Ladungen über die Oberfläche ab.
Erdableitwiderstand gemäß EN 1081 ist der elektrische Widerstand, gemessen an einem verlegten Bodenbelag zwischen der Oberfläche und der Erde. Je höher der Wert desto schlechter ist die Ableitung von elektrischen Ladungen ins Erdreich. BVG (Body Voltage Generation) ist ein Maß für die Personenaufladung bei Bewegung auf dem Fußbodenbelag und wird gemessen gemäß EN 1815. Der BVG Wert soll für vorzugsweise kleiner 100 Volt (V) sein.
Der Sytemwiderstand ist der Erdableitwiderstand des Systems Person/Schuh/Bodenbelag und wird gemessen gemäß EN 61340-4-5. Der Systemwiderstand soll vorzugsweise kleiner 35 Megaohm sein.
Eigenschaften der Pulver.
Angaben zur Zusammensetzung und Eigenschaften der organischen Füllstoffe sowie der Herstellungsmethode finden sich in Tabelle 1 : spez. Durchgangs¬
Tg Shore D
Herstellung widerstand (p)
[°C] Härte
[Qcm] (*)
Polyamid 6 Anlieferungszu¬
Füllstoff 1 2,0E+12 39 92
stand, Vermahlung
Polyamid 6 ohne Zusatz
Füllstoff 2 2,2E+12 37 92
extrudiert, Vermahlung
Polyamid 6 + 5% Basionics
Füllstoff 3 3,6E+08 6 91
VS03 extrudiert, Vermahlung
Polyamid 6 + 7% Basionics
Füllstoff 4 4,5E+06 -13 88
VS03 extrudiert, Vermahlung
Polyamid 6 + 10% Basionics
Füllstoff 6 1 ,3E+05 -24 85
VS03 extrudiert, Vermahlung
Polyamid 6 + 7% Basionics
Füllstoff 7 2,9E+09 15 91
UV43 extrudiert, Vermahlung
Thermopl. Polyurethan + 10%
Füllstoff 8 Basionics VS 03 extrudiert, 3,9E+07 -80 36
Vermahlung
Füllstoff 1 + 7% Basionics VS
Füllstoff 9
03 Migrationsbeladung
Füllstoff 1 + 10% Basionics
Füllstoff 10
VS 03 Migrationsbeladung
Füllstoff 1 + 12% Basionics
Füllstoff 1 1
VS 03 Migrationsbeladung
spez. Durchgangs¬
Tg Shore D
Herstellung widerstand (p)
[°C] Härte
[Qcm] (*)
Füllstoff 12 Polyamid 12 ohne Zusatz
Polyamid 12 + 7,5 % Basio-
Füllstoff 13 nics VS 03, Migrationsbeladung
Polyamid 12 + 10 % Basionics
Füllstoff 14
VS 03, Migrationsbeladung
Polyamid 12 + 15 % Basionics
Füllstoff 15
VS 03, Migrationsbeladung
Polyamid 12 + 7,5 % Basio¬
Füllstoff 16 nics VS 03 + 7,5 % Basionics
FS 01 , Migrationsbeladung
Erläuterung: E steht für die Exponentialforn, z. B 2,0E+12 steht für 2,0 x 1012
Herstellung und Prüfung der Beschichtungsmassen
Beschichtungsmasse 1 : 2K PUR lösemittelhaltig
53,6g Macrynal SM510N Polyacrylatol, Nuplex Resins, Bergen, NL
10,6g Butylglykolacetat
4,4g Solvesso 100 aromatisches Lösemittel, ExxonMobil Corp.,
Machelen, B
2,6g Methylisobutylketon
0,07g Octa Soligen Zinc 8 Metallkatalysator, Borchers GmbH, D
0,13g BYK 300 Oberflächenadditiv, BYK Chemie, Wesel, D
28,6g Basonat HB 175 Isocyanathärter, BASF SE, Ludwigshafen, D
Zu der vorstehenden Beschichtungsmasse wurde Füllstoff 6 hinzugesetzt. Die zugesetzte Menge des organischen Füllstoffs bezieht sich jeweils auf die erhaltene Beschichtung (ohne Wasser oder organische Lösemittel, welche beim Trockenen verdampfen). Füllstoff 6 war mit der Beschichtungsmasse gut mischbar, ein eventueller Bodensatz konnte auch nach längerer Lagerung der erhaltenen Beschichtungsmassen leicht wieder aufgerührt werden.
Diese Beschichtungsmasse wurde nach üblicher Methode hergestellt und mit einem Kastenrakel auf eine Glasplatte aufgebracht. Nach Trocknung bei 23°C über einen Zeitraum von 3 Wochen wird ein trockener Lackfilm mit einer Trockenschicht von 150-250μηη erhalten.
Tabelle 2: Beschichtungsmasse 1
Beschichtungsmasse 2: 100% Epoxy-Industriebodenbeschichtung
Zu einem Epoxybindemittel für Industriebeschichtungen (auf Basis Bisphenol A, Molmasse < 700), welches einen monofunktionellem Glycidylether als Reaktivverdünner, anorganische Füllstoffe und cycloaliphatischen Diamin als Härter enthielt, wurde Füllstoff 1 1 zugesetzt und die antistatischen Eigenschaften der erhaltenen Beschichtung geprüft.
Dazu wurde Füllstoff 1 1 zunächst mit dem Epoxybindemittel, dem Glycidylether und den anorganischen Füllstoffen gemischt und dann der Härter zugegeben. Die Mischung wurde danach auf Faserzementplatte beschichtet.
Die erhaltene Bodenbeschichtung hatte eine Schichtdicke von ca. 2 mm.
Die Menge des erfindungsgemäßen Füllstoffs in der Bodenbeschichtung betrug 22 Gew. %.
Zum Vergleich wurde Füllstoff 1 1 durch Füllstoff 1 (ohne Beladung mit ionischer Flüssigkeit) in gleicher Menge ersetzt.
Ergänzend wurde ein weiterer Vergleichsversuch durchgeführt, bei dem Füllstoff 1 1 durch Füllstoff 1 in gleicher Menge ersetzt wurde und zusätzlich separat ionische Flüssigkeit (2,5 Gew. % Basionics VS 03/FS01 in einem Gewichtsverhältnis von 50:50) zugesetzt wurde. Die Menge von 2,5 Gew. % ionische Flüssigkeit entsprach der Menge ionischer Flüssigkeit in Füllstoff 1 1 (12% Basionics in Füllstoff 1 1 x 0,22 = 2,6).
Tabelle 3: Ergebnisse mit Beschichtungsmasse 2
Beschichtungs-masse Erdableitwiderstand Personenaufladung Systemwiderstand
2 (BVG)
mit 22 Gew % 20 - 80 Megaohm kleiner 100 V kleiner 100 Megaohm
Füllstoff 1 1
(erf.-gemäß)
Mit 22 Gew. % größer 3 Gigaohm größer 5000 V größer 3 Gigaohm
Füllstoff 1
(Vergleicht )
Mit 22 Gew. % Füll100-800 Megaohm kleiner 100 V kleiner 100 Megaohm stoff 1 und
2,5 Gew% Basionics
VS03/FS01
(Vergleich 2)