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"Traitement destiné à rendre antistatiques des matières maoro- moléculaires".
La présente invention a pour objet un apprêtage antistatique de matières macromoléculaires.
Les matières macromoléculaires ont Inconvénient de prendre des charges électrostatiques, en particulier lorsque elles ont de bonnes propriétés électriques 4' au.. de cette @ *haret électrostatique% les objets laits avec das matières macro- @ molécuaires ont une forte tendance à attirer.
les poussière
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Cette attraction électrostatique sa manifeste à la surface
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d'objets en matières plastiques, par exemple, par l'apparition
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des taohes, "pattee d'oie", Z16ZUGO et autreo titrée bien
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connues, et elle a pour conséquence, dans le cas de fibres
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et de tissus, que ces derniers es salissent plus rapidement.
Du fait des OhaJ:bea électrostatiques, ces produits sont non
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seulement salissants mais encore peuvent quelquefois être le
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siège de très grandes différences de potentiel qui peuvent conduire a la formation d'étincelles a ohartse électrostatique
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peut remettre on question l'emploi de matières macromoléculaires
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prxx exemple de matières plastiques, dans bien des domaines
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d'application.
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""botraotÜon faite du conditionnement, on connaît deux possibilités de principe permettant d'emp8oher ou de diminuer
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la charge électrostatique.
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.1 ) âpprtttaee ultérieur par imprégnation avec des solutions ou dispersions de composés à action antistatique qui sont souvent un peu hyeoncopiquest On rend ainsi conductrice la surface des objets façonnés en matières plastiquée c'est-à- dire qu'on diminue buaudoul. la résistivité superficielle! ce
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qui permet aux charges électriques de se dissiper* L'inconvé-
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nient de ce mode d'aprGtae antistatique est facile à voir t
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lorsque la couche conductrice est détériorée ou enlevée, 1* apprêtais antistatique est détruit.
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20) Incorporation de uu&Jtanoes emp$ahant la barbe statique des objets fayonnâs en matières plustiquosé Cette incorporation a de grands avantages sur l'imprégnation. ir'appr'
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tage antistatique n'est pas lié à la surface et il ne peut pas
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gtre enlevé mc8niuomlnt,par exemple essuyé, gratté ou détaché. zen essayant d'incorporer à des matières pratiquée les agents
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antistatiques utilisée pour l'imprégnation, on a constaté que
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ces agents perdent i;énralement leur efficacité, ce qui est
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a8se!! Surprenant$ Cela peut quelquefois etre attribué au i fait que certaine de ces a6unte se décomposent complètement ou partiellement aux températures de traitement des matières plastiques qui sont souvent assez élevées.
Cependant,même les compose qui sont stables à ces températures n'ont pas non plus d'efficacité antistatique après l'incorporation.
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Il out probable que les mécanismes relationnels de l'appr8- tube antistatique par incorporation et de l'apprêtage iintifi- statique par imprégnation diffèrent fondamentalement. On peus'en rendra compte par des mesures. Tandis que la résista, vité superficielle eut fortement diminuée par l'apprêtée untiututlque avec un agent elle n'est prati-
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qut4Launt pas influencée même avec de trs bons agents antiata"' tiques incorporés, Dans ce durnier cas, la charge électrique ! ne peut donc pua alicoul6r à la burùceè llar contre il na ## produit souvent une légère variation de la résistivité de fera-;. vel't:\P' .w..1:J.!13 cette variation ne constitue pas non plus une meaura de l'apprcaye anbistatique.
1-our l'appretabe ulturieur anti-éleotrostatlque de la surface par imprégnation, un a proposé une série de substance par exemple :
1 ) des composes azotés, comme des aminés et des sels d'ammonium quaternaires ;
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2*) des lJo1u.t!/J suif uniques et des aryl-'alkyl*'sulfo" nates; 3 )des acides phospbor1Quea, des aryl-alkyl-phoa- phdtej, deI' aators-umidej de l'acide phosphorique 40) des polyols polymères et leurs dérivée.
Comma agents untintatiques incorporables on avait d'abord proposé des sels minéraux trs hy6rosoopiques. waiu, en général, on ne loi, utilise pas a cause de la corro- elun qu'ils risquant d'ocoasionnur sur les machines de
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façonnage.
Ces derniers temps, on a trouvé d'autres composée
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qui, Incorporés à des Matières organiques maoroaoleculaires, leur confèrent un ei'fet antistatique
On connaît par exemple l'addition d'amides substi-
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tués de l'acide phosphorique, de dérives de l'urne et de dith1o- carbamutes. Cependant, la préparation de ces suubstancen eut souvent difficile, ou bien leuia purification donne lieu à des frais considérables.
Or la demanderesse a trouvé un procédé d'appr8tBe antistatique de matières ort6uniqueu macromoléouluires selon le- quel on incorpore, dans leu matières macrozoléculairesq dou anti des substitués répondant 6. la formule générale :
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dans laquelle
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RI représente un ree-te aryle, arylalkyle ou alkyluryle dont les noyaux aromatiques peuvent porter un ou pluaieumuubtituunta pris dans les ensembles suivants :
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t utcmou d'halogène, groupes hydroxyles,
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'estes blooxy,
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(R4 étunt un atome d'hydrogène
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ou un groupe alkyle)%
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-GQDB4$ -OoO e (toe étant un ion mdtal)t -N02 '
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(R5 ôtant un groupe alkyle ou uryle), ,,la représente l'hydrogène ou le groupe méthyle,
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Ro représente un groupe alkyle contenant de a à 26 atomes de carbone, de préférence de 12 à 26,
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et les radicaux P31 R4 et R5 peuvent aussi contenir dee.groupes hy:roxyles ou des roupea alooxy.
On a constaté qu'il suffit d'incorporer de petites quantités de ces umidea duns des matières organiques macromolé-
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ouloirou pour conférer à ces dernières un effet antistatique excellent, o'est-à-dire pour que des objets laits. avec de tels mélangea ne se chargent plus superficiellement et n'aient plus
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tendance à attirer lu poussière.
L' t préparation et la purification des componée de ce genre se font de manière simple.
La concentration des amides substituée incorporés dans lu matière plastique est avantageusement comprise entre 0,1 et 7 en poids, de préférence entre 0,5 et 4% en poids.
Il est également avantageux d'incorporer dans les matières macromoléculaires des mélangea de deux ou de plus de
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deux composés n activité antistatique* On peut ainsi augmenter l'efficacité antistatique par des effets synergiques.
Comme composés antistatiques appropriés on peut Citer par exemple les composés suivant))), sans y limiter le procédé de la présente invention :
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le N-mcthyl-st6arylam.de de l'acide benzoïque, le N-m--thyl-dodtécylamide de l'acide 0-toluiquet le N-stérylaide de l'acide p-ahlaraberzaque, le N-métayl-stéurylaalde de l'acide salicylique, le N-mtiy1-dvdcylruide de l'acide m-aoétoxyben- zolque, le lÍ-mvthyl-stéarylumide de l'acide gallique, le N-stéurylamida de l'acide p-aminobenzotqut, le a-drdïc;lazai,de de l'acide hnylbut1riqu" le N-mthyl-stéurylam1ùot ester éthylique de l'acide o-phényl-diacé tique, le K-iûétbyl-dodécylamide,8el de zinc de l'acide o.o'-d1pbnyle-dioarboxliqu,.
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Les propriétés mécaniques et thermiques la thermosta- bilité ainsi que la couleur et la. transparence des polymères ne sont pratiquement pas altérées par l'addition des substances mentionnées. Les conditions de travail et l'intervalle de tem- pérature dans lequel les matières plastiques peuvent être for-
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mées à l'état therUloplctiqu restent les mêmes. Il faut simplemen t
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avoir soin de choisir des antistatiques dont la thermostabilité suit adaptée aux températures nécessaires pour le traitement de le matière plastique utilisée.
Les composés ont une bonne compatibilité vis-à-vis de tous les polymères. L'effet antistatique que l'on peut ainsi
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obtenir est indépendant de 1 bumiditc du milieu environnant et il est d'une durue pratiquement illimitée, un n'observe pas de fuite de la substance par xsudation. a surface ne devient pas
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hygroscopique mais elle reste comme elle était auparavant.
.en ajoutant les composés de la classe indiquée on peut améliorer tous les corps Nacromoleoulairea qui, en se chargeant lectroatatiqUMMont) ont tendance se salir par attraction de la poussière. Ces composés uont particulièrement actifs par
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exemple dans le polystyrène et les copulymùrea du styrène avec des monomère oopotymCr1s&cleJ avec lui, teiu que le butadiône, l'acrßlonitrile et/ou le v.ny;
carbauxe, dans le chlorure de polyvinyle et dans les copolyuerea du chlorure de vinyle, les polytr.htaltes. les polyolfinec préparées selon les procédés haute ou basse pression (procédé lh1111ps et procédé Z1eler)t comme le3 polymères et aoi,ul.ymvxes de l'éthylène, du propylène, du butène-(1)9 du pentùne-(I)t du 4-mJthyJ-antèn.-(1), de Ilhexène-(I)t du 5.5-dithylhexàne-(1)t de l'ootoJ'oone-(l)t du 4,.,,bwnlàutna.7,) ainsi que du vinyloyulqboxécet dunu des palgaaxbcrsa.tes, des polyuaymithyl-nes, le polyuorJlon1tr11et des esters olyao11quoù. des euters polymJtbaor11qu6². dom polyao4tatec, des polyvinylaowtols, des polyamides, des polyuré-
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thunes, des dérivés cellulosiques et des mélanges contenant
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les J..vlj'4Iij,N'w Jnum:
rIJ', Des l)olyeâtd2-, non saturas et des résina*. ûpoxydee durcies en milieu basique ainsi que des matiè- res premières pour laquée, peuvent également être rendu* anti- statiques sans difficultés, avant ou pendant leur traitement, par addition des ayante antistatiques mentionnés ci-dessus. Les
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matierea mueromoléculaires peuvent contenir encore des additifs usuels, tels que des stabilisants, des changes ou des colorants.
Les composes selon la présente invention peuvent être ' introduits avant ou pendunt la polymérisation, mais on peut aussi le$ ajouter ultérieurement au huut polymère en poudre ou on gra-
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nulé. Suivant l&nturo des matières pluutïques on peut mélanger leu composés de l'invention au polymère fondu ou au polymère en ablution, ou encore faire monter ce± composas sur le haut poly-
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1h\JJ:'o en poudre uu en granule e mieux est d'effectuer cette Incorporation r;.LVUl1!; ou pendant le façonnage* un ? constata que le liloue d'incoivorwition n'avais pas une importance capitale.
Pur contre, il est t ',).H.,el1tiel que les composas a dation antiututique sulont uuszi Dion que possible dans la matière plastique.
Le hauts polymères qui ont été rendue antiatatiquos a l'aide deu compuoés duorits peuvent être façonnas par toutes '1' leu méthodes usuelle par exemple sur des presumme des machines de moulai par injection ou dee extrudeuses. On peut ainsi fa-- -J briquer, avec ooa h,4utu poljmèreut des objets moules par o O!:1Pl'O 0- uiun ou par injection, des demi-produita, dea feuilles, des corps creux souffla, ueu tuboc, des fibres, des !11d.s mono- filaments, etc... Les r0uinae additionnées des composés mention- nus pouvant, atl'f' t.1:av;i1ll,: a" Cv.tI1.U1e ou l'IJa1neo pour laques ou des' résines à couler, ou en aouccizàtion avt;o des titres de Verre ou/et des cnurou, de la manière habituelle.
Les hauts polymères treités selon le procède de
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l'1nvntJ.Qn sont partioulicrement pour l'emballage '
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(enveloppes, bidons, flacons, vases), les accessoires d'aspira-
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nts, les bandeu transporteuses, les pièces pour oxpocitioas et, les modèles, les parties de bottiers ou de caisses (par exemple pour les appareils de radio et de télévision, les aspira teurs), les installations électriques, comme les corps d'éclaira-
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ge, les isolements d'.
aûbles les fiches, leu interrupteurs ou les armatures, les installations de climatisation et d'aération,
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la vaisselle en matière plastique, les Ubtenuiloi de cuisine, les fils, les fîbreb$ les tiubuo% les feuillet , les verniu, oeijt.à.d1re partout l'on attache do l'1potunQe iluypro- tage antistatique.
Pour dû terminer l'action antistatique de substunces
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minérales ou organiques dans des corps J:I1/:u)I'o.ll101t:culaire,., le plus simple est d'avoir racoura a de:; cendre., de cigarettes. liour effectuer l'essai on frotte viuou: ausement pendunt li> se- condes environ, avec un drap de laine, des plaques fabriquoes pa moulage par injection, par extrusion ou par pressage, ot on maintient ces plaques à environ 2 mm au-dessus d'une couche de de cendres de cigarettes.
Dans le cas d'un bon apprêtée antista- tique les plaques de matière plastique n'attirent pas les cendres de cigarettes. Etant donné que les oendreu de cigarettes sont
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iîï.peu 3,rosca,.cue et que des cendres de oirettes humides '9t d'autres propriutun électriques, les cendres utilisées pour l'expérience ne doivent pas dater de plus do 6 heures.
Les exemples suivants, ressemblas en un tableau., illustrent la présente invention san aucunement en limiter la portée. On a indiqué, pour chacun de ces exemples, la matière plastique traitée, le nom chimique et la formule de l'amide antistatique, sa quantité ajoutée, ainsi que les résultats obte nue dans l'essai d'attraction de cendresCe tableau montre que tous les composes étudiée donnent d'excellents effets antistati- ques.
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T A B L E A U
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temple **atière Istj.ue Non de l*a¯iti3tE.ti¯ue Fomule de l'antistatique quantité attraction, des S. utilisée ajoutée cendres en 7 .près 1 et après 21 jours 1 ioljéthjlèx# 5Htét'2?l-sté3X3rl&ìd9 de c CE3 1 aucune casse pression 1* acide benzoïqne ¯5 . jf C H 18 xi ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ l-olypropylène li-:éthy1-dodéc;.1am:i.de de 0 3 1,5 aucune 1* acide o-toluique - - H z GS3 ....... CJ.25 Polystyrène N-stéar.. 1amide de 1* acide OR 2 aucune p-chlorobenzairque Cl- ¯ ¯ sH}7 4 Polystyrène -t3I-st.r, .ari.de de CE 1,5 aucune 1. 'aci.ae salicyliqne C-I ( C - N \: t##'j -- -¯...- # .,¯.':JI.
Polyamide È é'..-c.ac.éc'i83âe te <>-CO -CBL z aucune l'acide m-acétootybenzoïque " ?H.3 ' 3f -C - N 5 CuH25
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TABLEAU
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¯ ¯¯ ¯ ¯¯ ..¯¯¯¯-¯.....¯¯¯a¯¯¯ quantité --------- -.##tHrela;;"'dm.:tiq.. -¯r 'ormuîe de lnttatiqn. ajoutée cendres utilisée ajoutée cendres en après et N#4* utilisée après 21 jours 6 Résine polyester N-sté::J.ryl3.I!Ú.-ie de l'acide i3 1,5 aucune durcie O-n5--.r,;benzolque C- 5/ ......
Clf:l".,7- 7 'olyc:srbonate 1-doür.:c; lai3 ce l' aci.de 0 aucune p-K.-tboxy-oenzoïque P-U ',thoxj-oenzo'±;îue J 'C5 Polyéthylène h rtiy3.-sta.r ,ïa:..iüe de r 4 CH3 aucune haute r:.szau (;11 'C-bHj7 ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯######################'"ca" oi, groF3'ièae :-:;.: t!1Jl-dodéc,yldJ:lide de -CQ - 3 195 aucune 1 t aci:le p-aJunooenzoIque H;;ll- -CO - N """-C12n.25 1,5 aucune de ,, "ü3 aucune jeaci2e phnylcaique -CH2- C-N aai,: =r;r acrtique -.i3 Cri v1f:P-37 11.. 1-st..ryàri:e de l'acifie ¯. ..Tr " )i aucune de l'acide -cn2-c-c-x- aucune \iS.t137
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emple .,..atièr8 plastique '-;on de I'at3:ta.i.¯ue Formule de 1'antitate -c;.itc cenSes10* des utilisée ajoutée cendres utilisée e± après 1 et 21 4 ours 12 sul^urIène :-.xét.-séarï:i.e ester ,...-;: o .-/ ::i.d. } aucune zthâtlîq7a-3 de 1'acie o-phGDJ1.- .....u.2-...-J:t "C fi aucune diaciue 18 }7 - '012""'"5 l} ll-stéarylamide ester aucune étbjli-iue de l'acide G-0 C...H5 aucune phtalique 'clÓIi}7 14 ii-:hr.-stéa3a#ïde sel de zinc <e l'acide 0.0 - diphényle-aicarooxylique Zn aucune -/ CE3 o ClaB.}? 2