WO2003035737A1 - Verwendung von zusammensetzungen als innere antistatika für thermoplastische kunststoffe - Google Patents

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08K5/10Esters; Ether-esters
    • C08K5/101Esters; Ether-esters of monocarboxylic acids
    • C08K5/103Esters; Ether-esters of monocarboxylic acids with polyalcohols

Definitions

  • the invention relates to the use of compositions based on partial esters of glycerol and / or polyglycerols and perchlorates as internal antistatic agents for thermoplastics.
  • Plastics such as polyethylene, polypropylene and PVC are pronounced non-conductors, i.e. high-quality electrical insulators. This property causes the surface to be electrically charged and, due to the dust attraction associated with it, moldings quickly become dirty and unsightly. These disadvantageous properties can largely be prevented by antistatic agents.
  • the object of the present invention was to provide compositions which are suitable for the antistatic finishing of thermoplastic organic plastics, in particular polyethylenes, polypropylenes, polycarbonates and polyvinyl chloride, without adversely affecting the application properties of the plastics.
  • thermoplastic organic plastics in particular polyethylenes, polypropylenes, polycarbonates and polyvinyl chloride
  • the compositions to be provided should not cause any losses in terms of thermal and / or photochemically induced degradation of the plastic.
  • compositions as internal antistatic agents for thermoplastics, the compositions comprising:
  • polyhydric alcohols which are selected from the group glycerin and polyglycerols and
  • the compounds A) are partial esters of fatty acids with 6 to 22 carbon atoms with polyhydric alcohols, which are selected from the group of glycerol and polyglycerols.
  • the fatty acids on which the compounds A) are based can be saturated or unsaturated, straight-chain or branched.
  • suitable fatty acids are hexanoic acid, heptanoic acid, octanoic acid, 2-ethyl-hexanoic acid, decanoic acid, lauric acid, tridecanoic acid, myristic acid, pentadecanoic acid, palmitic acid, heptadecanoic acid, stearic acid, 12-hydroxystearic acid, nonadecanoic acid, arachic acid,
  • Heneicosanoic acid behenic acid, 10-undecenoic acid, lauroleic acid, myristoleic acid, palmitoleic acid, oleic acid, petroselinic acid, elaidic acid, ricinoleic acid, linoleic acid, NOT SUBMITTED WITH REGISTRATION
  • the perchlorate salts can be complexed with alcohols, for example polyols, cyclodextrins, or ether alcohols or ester alcohols, or dissolved therein.
  • the polyol partial esters are also to be counted among the ester alcohols.
  • polyhydric alcohols or polyols their dimers, trimers, oligomers and polymers, such as di-, tri-, tetra- and polyglycols, and also di-, tri- and tetrapentaerythritol or polyvinyl alcohol in various degrees of polymerization are also suitable.
  • perchlorate-alcohol complexes the types known to the person skilled in the art from EP-B-394 547, page 3, lines 37 to 56 are expressly included.
  • the perchlorate salts can be used in various common dosage forms, for example as a salt or solution in water or an organic solvent as such, or applied to a support material such as PVC, calcium silicate, zeolites or hydrotalcites, or incorporated into a hydrotalcite by chemical reaction or another layered grid connection.
  • a support material such as PVC, calcium silicate, zeolites or hydrotalcites, or incorporated into a hydrotalcite by chemical reaction or another layered grid connection.
  • Glycerol monoethers and glycerol monothioethers are preferred as polyol partial ethers.
  • the perchlorates can be used both individually and in a mixture with one another.
  • compositions to be used according to the invention can expediently be incorporated into antistatic thermoplastic materials by the following methods:
  • thermoplastic material equipped with the compositions mentioned contains the compounds (B) in an amount of 0.001 to 1.0 phr and in particular 0.002 to 0.5 phr, the weight ratio of the compounds (A) to the compounds (B) 1000: 1 to 1000: 200.
  • the term phr ("parts per hundred resin") familiar to the person skilled in the art indicates how many parts by weight of the component are present in PVC, based on 100 parts by weight of PVC.
  • the antistatic thermoplastic material according to the present invention can be brought into the desired shape in known ways. Such processes are, for example, calendering, extruding, injection molding, sintering or spinning, furthermore extrusion blowing or processing according to the plastisol process. Plastisol processing, extrusion and calendering are particularly preferred.
  • PVC (I): S-PVC (K-value 60)
  • PVC (II): E-PVC (K-value 60)
  • Table 1 the individual recipe components of the examined test recipes were given, on the one hand, and the test results determined, on the other hand.
  • the respective numbers of the examples are given in the first line of the table.
  • Examples B1 and B2 are used for comparison.
  • the proportions of the individual components are given in phr; phr means "part per hundred resin" and indicates how many parts by weight of the respective component after the Addition of the composition in PVC - based on 100 parts by weight PVC - are present. Accordingly, the recipes each contain 100 parts of S-PVC.
  • Rolled skins were produced in accordance with the recipes in Table 1.
  • the rolled skins were produced by mixing the PVC powder and the additives mentioned and homogenizing and plasticizing them at 180 ° C. for 5 minutes on a laboratory rolling mill.
  • Test pieces (test specimens) with the size of 10 ⁇ 10 cm were cut out from the approximately 0.5 mm thick rolled skins produced in this way.
  • the specific surface resistance of the test specimens was determined in accordance with DIN 53482 / VDE 0303 Part 3.
  • Rolled skins were produced in accordance with the recipes in Table 2.
  • the rolled skins were produced by mixing the PVC powder and the additives mentioned and homogenizing and plasticizing them at 180 ° C. for 5 minutes on a laboratory rolling mill.
  • Test pieces (test specimens) with the size of 10 ⁇ 10 cm were cut out from the approximately 0.5 mm thick rolled skins produced in this way.
  • the specific surface resistance of the test specimens was determined in accordance with DIN 53482 / VDE 0303 Part 3.
  • Rolled skins were produced in accordance with the recipes in Table 3.
  • the rolled skins were produced by mixing the PVC powder and the additives mentioned and homogenizing and plasticizing them at 180 ° C. for 5 minutes on a laboratory rolling mill.
  • Test pieces (test specimens) with the size of 10 ⁇ 10 cm were cut out from the approximately 0.5 mm thick rolled skins produced in this way.
  • the specific surface resistance of the test specimens was determined in accordance with DIN 53482 / VDE 0303 Part 3.

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Abstract

Zusammensetzungen enthaltend: A) 80 bis 99,99 Gew.-% ein oder mehrerer Partialester von Fettsäuren mit 6 bis 22 C-Atomen mit mehrwertigen Alkoholen, die ausgewählt sind aus der Gruppe Glycerin und Polyglycerine; und B) 0,001 bis 20 Gew.-% ein oder mehrerer Perchlorate; eignen sich als innere Antistatika für thermoplastische Kunststoffe.

Description

"Verwendung von Zusammensetzungen als innere Antistatika für thermoplastische Kunststoffe"
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft die Verwendung von Zusammensetzungen auf Basis von Partialestern von Glycerin und/oder Polyglycerinen und Perchloraten als innere Antistatika für thermoplastische Kunststoffe.
Stand der Technik
Kunststoffe, beispielsweise Polyethylen, Polypropylen und PVC sind ausgesprochene Nichtleiter, also hochwertig elektrische Isolatoren. Diese Eigenschaft bewirkt, daß eine elektrische Aufladung der Oberfläche stattfindet und durch die damit verbundene Staubanziehung Formteile schnell verschmutzen und unansehnlich werden. Diese nachteiligen Eigenschaften lassen sich durch Antistatika weitgehend verhindern.
Bei den Antistatika unterscheidet man äußere und innerer Antistatika. Äußere Antistatika sind Produkte, die auf Kunststoff-Formteile als dünne Schicht auf die Oberfläche aufgebracht werden. Der Nachteil dieses Oberflächenauftrages ist die geringe Beständigkeit des antistatischen Effektes, so daß die Schutzwirkung mit der Zeit nachläßt und vor allem nach einem Spülen und Waschen eine Nachbehandlung erforderlich ist. Innere Antistatika sind Bestandteil des Kunststoff-Compounds und werden zusammen mit anderen Additiven dem Kunststoff zugemischt. Der entscheidende Vorteil der inneren Antistatika ist der durch sie erzielbare Dauereffekt. Beschreibung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, Zusammensetzungen bereitzustellen, die sich zur antistatischen Ausrüstung thermoplastischer organischer Kunststoffe, insbesondere Polyethylene, Polypropylene, Polycarbonate und Polyvinylchlorid eignen ohne die anwendungstechnischen Eigenschaften der Kunststoffe negativ zu beeinflussen. Insbesondere für PVC sollten dabei die bereitzustellenden Zusammensetzungen keine Einbußen hinsichtlich eines thermischen und/oder photochemisch induzierten Abbaus des Kunststoffes bewirken.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung von Zusammensetzungen als innere Antistatika für thermoplastische Kunststoffe, wobei die Zusammensetzungen enthalten:
A) 80 bis 99,99 Gew.-% ein oder mehrerer Partialester von Fettsäuren mit 6 bis 22
C-Atomen mit mehrwertigen Alkoholen, die ausgewählt sind aus der Gruppe Glycerin und Polyglycerine und
B) 0,01 bis 20 Gew.-% ein oder mehrerer Perchlorate.
Bei den Verbindungen A) handelt es sich um Partialester von Fettsäuren mit 6 bis 22 C-Atomen mit mehrwertigen Alkoholen, die ausgewählt sind aus der Gruppe Glycerin und Polyglycerine.
Die den Verbindungen A) zu Grunde liegenden Fettsäuren können gesättigt oder ungesättigt, geradkettig oder verzweigt sein. Beispiele für geeignete Fettsäuren sind Hexansäure, Heptansäure, Octansäure, 2-Ethyl-hexansäure, Decansäure, Laurinsäure, Tridecansäure, Myristinsäure, Pentadecansäure, Palmitinsäure, Heptadecansäure, Stearinsäure, 12-Hydroxystearinsäure, Nonadecansäure, Arachinsäure,
Heneicosansäure, Behensäure, 10-Undecensäure, Lauroleinsäure, Myristoleinsäure, Palmitoleinsäure, Ölsäure, Petroselinsäure, Elaidinsäure, Ricinolsäure, Linolsäure, NICHT EINGEREICHT MIT DER ANMELDUNG
Die Perchloratsalze können mit Alkoholen, etwa Polyolen, Cyclodextrinen, oder Ätheralkoholen bzw. Esteralkoholen komplexiert oder darin gelöst sein. Zu den Esteralkoholen sind auch die Polyolpartialester zu zählen. Bei mehrwertigen Alkoholen oder Polyolen kommen auch deren Dimere, Trimere, Oligomere und Polymere in Frage, wie Di-, Tri-, Tetra- und Polyglycole, sowie Di-, Tri- und Tetrapentaerythrit oder Polyvinylalkohol in verschiedenen Polymerisationsgraden. Im Hinblick auf Perchlorat- Alkohol-Komplexe seien ausdrücklich die dem Fachmann aus EP-B-394 547, Seite 3, Zeilen 37 bis 56 bekannten Typen miteinbezogen.
Die Perchloratsalze können in verschiedenen gängigen Darreichungsformen eingesetzt werden, zum Beispiel als Salz oder Lösung in Wasser oder einem organischen Solvens als solches, bzw. aufgezogen auf ein Trägermaterial wie PVC, Ca-Silikat, Zeolithe oder Hydrotalcite, oder eingebunden durch chemische Reaktion in einen Hydrotalcit oder eine andere Schichtgitterverbindung. Als Polyolpartialether sind Glycerinmonoether und Glycerinmonothioether bevorzugt.
Die Perchlorate können sowohl einzeln als auch im Gemisch untereinander eingesetzt werden.
Zweckmäßig kann die Einarbeitung der erfindungsgemäß einzusetzenden Zusammensetzungen in antistatisch auszurüstende thermoplastische Kunststoffe nach folgenden Methoden erfolgen:
• als Emulsion oder Dispersion (Eine Möglichkeit ist z.B. die Form einer pastösen Mischung. Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Kombination besteht bei dieser Darreichungsform in der Stabilität der Paste.);
• Als Trockenmischung während des Vermischens von Zusatzkomponenten oder Polymermischungen; • durch direktes Zugeben in die Verarbeitungsapparatur (z.B. Kalander, Mischer, Kneter, Extruder und dergleichen) oder
• als Lösung oder Schmelze.
Dabei enthält der mit den genannten Zusammensetzungen ausgerüstete thermoplastische Kunststoff die Verbindungen (B) in einer Menge von 0,001 bis 1,0 phr und insbesondere 0,002 bis 0,5 phr, wobei das Gewichtsverhältnis der Verbindungen (A) zu den Verbindungen (B) 1000:1 bis 1000:200 betrgt. Der dem Fachmann geläufige Ausdruck phr ("parts per hundred resin") gibt an, wieviele Gewichtsteile der Komponente im PVC - bezogen auf 100 Gewichtsteile PVC - vorhanden sind.
Der nach vorliegender Erfindung antistatisch ausgerüstete thermoplastische Kunststoff kann auf bekannte Weisen in die gewünschte Form gebracht werden. Solche Verfahren sind beispielsweise, Kalandrieren, Extrudieren, Spritzgießen, Sintern oder Spinnen, ferner Extrusions-Blasen oder eine Verarbeitung nach dem Plastisol- Verfahren. Plastisol- Verarbeitung, Extrusion und Kalandrieren sind dabei besonders bevorzugt.
B e i s p i e l e
Eingesetzte Substanzen
PVC (I): S-PVC (K-Wert = 60) PVC (II): E-PVC (K-Wert = 60)
KANE ACE B-58A: Schlagzähmodifier (Fa. Kaneca) Paraloid K 175: Verarbeitungshilftnittel (Fa. Rohm und Haas) Irgastab 17 MOK: Sn-basierter PVC-Stabilisator (Fa. Crompton) Loxiol P l Hl: Gleitmittel (Fa. Cognis) Loxiol G 74: Gleitmittel (a. Cognis) Triglycerin-Partialester: Partialester von handelsüblichem Triglycerin (Fa. Solvay) und Vorlauffettsäure (C6 = 2%, C8 = 60%, CIO = 35%,
C12 = 3%); der Partialester ist durch folgende Daten charakterisiert: Hydoxylzahl (OHZ) = 389, Verseifungszahl
(VZ) = 202
Diglycerin-Partialester Partialester von handelsüblichem Diglycerin (Fa. Solvay) und Vorlauffettsäure (C6 = 2%, C8 - 60%, C10 = 35%,
C12 = 3%); der Partialester ist durch folgende Daten charakterisiert: Hydoxylzahl (OHZ) = 440, Verseifungszahl
(VZ) = 207
Beispiele Bl und B2
In der untenstehenden Tabelle 1 wurden einerseits die einzelnen Rezepturbestandteile der untersuchten Prüfrezepturen angegeben, andererseits die ermittelten Prüfergebnisse dargestellt. In der ersten Zeile der Tabelle sind die jeweiligen Nummern der Beispiele angegeben. Die Beispiele Bl und B2 dienen dem Vergleich. Die Mengenanteile der einzelnen Komponenten sind in phr angegeben; phr bedeutet dabei "part per hundred resin" und gibt an, wieviele Gewichtsteile der jeweiligen Komponente nach der Zugabe der Zusammensetzung im PVC - bezogen auf 100 Gewichtsteile PVC - vorhanden sind. Dementsprechend enthalten die Rezepturen jeweils 100 Teile S-PVC.
Entsprechend den Rezepturen der Tabelle 1 wurden Walzfelle hergestellt Die Herstellung der Walzfelle erfolgte, indem man das PVC-Pulver und die genannten Additive zusammenmischte und auf einem Laborwalzwerk 5 Minuten lang bei 180 °C homogenisierte und plastifizierte. Aus den so hergestellten etwa 0,5 mm dicken Walzfellen wurden Teststücke (Prüfkörper) der Größe von 10x10 cm herausgeschnitten.
Von den Prüfkörpern wurde der spezifische Oberflächenwiderstand nach DIN 53482 / VDE 0303 Teil 3 bestimmt.
Tabelle 1
VI V2
PVC (I) 100 100 PVC (II) 3 3
KANE ACE B-58A 5 5 Paraloid K 175 1 1 Irgastab 17 MOK 1.5 1.5 Loxiol P 1141 0.5 0.5 Loxiol G 74 0.4 0.4 Na-perchlorat ~ 0.05
spez. Oberflächenwiderstand (Ohm) > 1015 > 1015
Beispiele B3 und B4
In der untenstehenden Tabelle 2 wurden einerseits die einzelnen Rezepturbestandteile der untersuchten Prüfrezepturen angegeben, andererseits die ermittelten Prüfergebnisse dargestellt. In der ersten Zeile der Tabelle sind die jeweiligen Nummern der Beispiele angegeben. Beispiele B3 dient dem Vergleich, Beispiel B4 ist erfindungsgemäß. Die Mengenanteile der einzelnen Komponenten sind in phr angegeben; phr bedeutet dabei "part per hundred resin" und gibt an, wieviele Gewichtsteile der jeweiligen Komponente nach der Zugabe der Zusammensetzung im PVC - bezogen auf 100 Gewichtsteile PVC - vorhanden sind. Dementsprechend enthalten die Rezepturen jeweils 100 Teile S-PVC.
Entsprechend den Rezepturen der Tabelle 2 wurden Walzfelle hergestellt Die Herstellung der Walzfelle erfolgte, indem man das PVC-Pulver und die genannten Additive zusammenmischte und auf einem Laborwalzwerk 5 Minuten lang bei 180 °C homogenisierte und plastifizierte. Aus den so hergestellten etwa 0,5 mm dicken Walzfellen wurden Teststücke (Prüfkörper) der Größe von 10x10 cm herausgeschnitten.
Von den Prüfkörpern wurde der spezifische Oberflächenwiderstand nach DIN 53482 / VDE 0303 Teil 3 bestimmt.
Tabelle 2
B3 B4
PVC (I) 100 100
PVC (II) 3 3
KANE ACE B-58A 5 5
Paraloid K 175 1 1
Irgastab 17 MOK 1.5 1.5
Loxiol P 1141 0.5 0.5
Loxiol G 74 0.4 0.4
Triglycerin-Partialester 1 1
Na-perchlorat — 0.05 ipez. Oberflächenwiderstand (Ohm) > 1014 > 1010
Beispiele B5 und B6
In der untenstehenden Tabelle 3 wurden einerseits die einzelnen Rezepturbestandteile der untersuchten Prüfrezepturen angegeben, andererseits die ermittelten Prüfergebnisse dargestellt. In der ersten Zeile der Tabelle sind die jeweiligen Nummern der Beispiele angegeben. Beispiele B5 dient dem Vergleich, Beispiel B6 ist erfindungsgemäß. Die Mengenanteile der einzelnen Komponenten sind in phr angegeben; phr bedeutet dabei "part per hundred resin" und gibt an, wieviele Gewichtsteile der jeweiligen Komponente nach der Zugabe der Zusammensetzung im PVC - bezogen auf 100 Gewichtsteile PVC - vorhanden sind. Dementsprechend enthalten die Rezepturen jeweils 100 Teile S-PVC.
Entsprechend den Rezepturen der Tabelle 3 wurden Walzfelle hergestellt Die Herstellung der Walzfelle erfolgte, indem man das PVC-Pulver und die genannten Additive zusammenmischte und auf einem Laborwalzwerk 5 Minuten lang bei 180 °C homogenisierte und plastifizierte. Aus den so hergestellten etwa 0,5 mm dicken Walzfellen wurden Teststücke (Prüfkörper) der Größe von 10x10 cm herausgeschnitten.
Von den Prüfkörpern wurde der spezifische Oberflächenwiderstand nach DIN 53482 / VDE 0303 Teil 3 bestimmt.
Tabelle 3
B5 B6
PVC (I) 100 100
PVC (II) 3 3
KANE ACE B-58A 5 5
Paraloid K 175 1 1
Irgastab 17 MOK 1.5 1.5
Loxiol P 1141 0.5 0.5
Loxiol G 74 0.4 0.4
Diglycerin-Partialester 1 1
Na-perchlorat ~ 0.05
spez.. Oberflächenwiderstand (Ohm) > 1014 > 1010

Claims

Patentansprüche
1. Verwendung von Zusammensetzungen als innere Antistatika für thermoplastische Kunststoffe, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzungen enthalten:
A) 80 bis 99,99 Gew.-% ein oder mehrerer Partialester von Fettsäuren mit 6 bis
22 C-Atomen mit mehrwertigen Alkoholen, die ausgewählt sind aus der Gruppe Glycerin und Polyglycerine und
B) 0,01 bis 20 Gew.-% ein oder mehrerer Perchlorate.
2. Verwendung nach Anspruch 1, wobei die thermoplastischen Kunststoffe ausgewählt werden aus der Gruppe Polyethylene, Polypropylene, Polycarbonate, Polyethylentherephthalat und Polyvinylchlorid.
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