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" Procédé permettant d'éviter l'apparition de charges électriques
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sur les matières macromoléculaires n
La présente invention a pour objet un apprêtage antista- tique de matières macromoléculaires*
Les matières macromoléculaires ont l'inconvénient de prendre des chargea électrostatique., en particulier lorsqu'elles ont de bonnes propriétés électriques. A cause de cette charge élce- trostatique, les objets faits avec des matières macromoléculaires ont une forte tendance à attirer les poussières.
Cette attraction électrostatique se manifeste à la surface d'objets en matières
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plastiques,par exemple, par l'apparition des taches, 'pattes d'oie" zigzags et autres figures bien connues, et elle a pour conséquence, dans le cas de fibres et de tissus, que ces derniers se salissent plus rapidement. Du fait des charges électrostatiques, ces produits sont non seulement salissants mais encore peuvent quelquefois être le siège de très grandes différences de potentiel qui peuvent conduire à la formation d'étincelles. La charge élec- trostatique peut remettre en question l'emploi de matières macro- moléculaires, par exemple de matières plastiques. dans bien des domaines d'application.
Abstraction faite du conditionnement, on connaît deux possibilités de principe permettant d'empêcher ou de diminuer la charge électrostatique.
1 ) Apprêtage ultérieur par imprégnation avec des solu- tions ou dispersions de composés à action antistatique qui sont souvent un peu hygroscopiques. Un rend ainsi conductrice la sur- face des objets façonnés en matières plastiques, c'est-à-dire qu'on diminue beaucoup la résistivité superficielle, ce qui per- met aux charges électriques de se dissiper. L'inconvénient de ce mode d'apprêtage antistatique est facile & voir : lorsque la cou- che conductrice est détériorée ou enlevée, l'apprêtage antistati- que est détruit.
2 ) Incorporation de substances empêchant la charge statique des objets façonnés en matières pratiques* Cette incorpo- ration a de grands avantages sur l'imprégnation, L'apprêtage an- tistatique n'est pas lié à la surface et il ne peut pas être en- levé mécaniquement, par exemple essuyé, gratta ou détaché. En essayant d'incorporer à des matières plastiques les agents antis- tatiques utilisés pour l'imprégnation, on a constaté que ces agents perdent généralement leur efficacité, ce qui est assez surprenant.
Cela peut quelquefois être attribué au fait que cer- tains de ces agents se décomposent complètement ou partiellement
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aux températures de traitement des matières plastiquée qui sont souvent assez élevées, Cependant, Même ion compose qui sont sta- bles à ces températures n'ont pas non plus d'efficacité antistati- que après l'incorporation. Il est probable que les mécanismes réactionnels de l'apprâtage antistatique par incorporation et de l'apprêtage antistatique par imprégnation diffèrent fondamentale- ment. On peut s'en rendre compte par des mesures.
Tandis que la résistivité superficielle est fortement diminuée par l'apprêtage antistatique avec un agent d'imprégnation, elle n'est pratiquement pas influencée même avec de très bons agents antistatiques incor- pores. Dons ce dernier cas la charge électrique ne peut donc pas s'écouler à la surface. Par contre, il se produit souvent une légère variation de la résistivité de traversée. Mais cette variation ne constitue pas non plus une mesure de l'apprêtage antistatique.
Pour l'apprêtage ultérieur anti-électrostatique de la surface par imprégnation, on a proposé une série de substances, par exemple :
1 ) des composas azotes, comme des aminés et des tels d'ammonium quaternaires;
2 ) des acides sulfoniques et des aryl-alkyl-sulfonates;
3 ) des acides phosphoriques, des aryl-alkyl-phosphates, des esters-amides de l'acide phosphorique;
4 ) des polyols polymères et leurs dérivés.
Comme agents antistatiques incorporables on avait d' abord proposé des sels minéraux très hygroscopiques. Nais, en gênerai, on ne les utilise pas à cause de la corrosion qu'ils ris- quent d'occasionner sur les machines de façonnage.
Ces derniers temps, on a trouvé d'autres composes qui, incorporas à des matières organiques macromoléculaires, leur con- fèrent un effet antistatique.
On connaît par exemple l'addition d'amides substitues de l'acide phosphorique, de dérives de l'urée et de dithiocarboama- tes. Cependant, la préparation de ces substances est souvent dit-
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ficile, ou bien leur purification donne lieu à des frais considé- rables.
Or la demanderons* a trouvé un procède d'apprêtage an- tistatique de composée organiques macromoléculaires, procède selon lequel on incorpore dane lesdits composée des amides d'acide. cé- toniques substitués répondant à la formule générale suivante
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dans laquelle R1 représente un reste alkyle, oyoloalkyle, aryle, alkylaryle ou arylalkyle , R2 représente la liaison directe ou un reste alkylène contenant de 1 à 5 atomes de carbone, R3 représente -H ou -CH3' et R4 représente un reste alkyle contenant de 2 à 26 atomes de car- bone, de préférence de 12 à 26, qui peut porter des groupes hydroxy ou alcoxy.
Un a trouvé qu'il suffit d'incorporer de faibles quantités de ces amides d'acides cétoniques substitués pour com- muniquer un excellent effet antistatique aux composés organiques macromoléculaires, c'est-à-dire pour que les objets façonnés fa- briqués avec de tels mélangea ne se chargent plus superficielle- ment et n'aient plus tendance à attiter la poussière.
La concentration des amides d'acides cétoniques substi- tués, incorporés dans la matière plastique, peut être comprise avantageusement entre 0,1 et 7 % en poids, de préférence entre 0,5 et 4 en poids.
Un autre avantage est que l'on peut également inoorpo- rer, dans les composés macromoléculaires, des mélanges de deux ou de plus de deux substances à activité antistatique. Il peut alors se produire une augmentation de l'activité antistatique par des
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effets synergiques
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Comme substances convenables à activité antistatiques utilisables selon l'invention) on peut par exemple citer les composes suivants dont la liste ne constitue pas une limitation du présent procédé t
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N.mthyl-.t4.rylamid. de l'acide pyruvique, N-mfthyl-dod'oylam1de de l'acide pyruvqu, Nwm'thyl-st'.rylam1d.
de l'acide lé vu 11 que, N-dodéeylamide de l'acide lévulique, N.6thanolaln1de de l'acide 14aulique.
Les propriétés mécaniques et thermique., 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 tempe** roture dans lequel les matières plastiques peuvent être formées à l'état thermoplastique restent les mimes* Il faut simplement
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avoir soin de choisir des antistatiques dont la theraoatabilite soit adaptée aux températures nécessaires pour le traitement de la matière plastique utilisées
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Les composés ont une bonne compatibilité vis-a-vis le tous les polymères.
L'effet antistatique que l'on peut ainsi obte- nir est indépendant de l'humidité du milieu environnant et il est d'une durée pratiquement illimitée. On n'observe pas de fuite de la substance par exsudation. La surface ne devient pas hygrosco- pique mais elle reste comme elle était auparavant*
En ajoutant les composés de la classe indiquée on peut améliorer tous les corps macromoléculaires qui, en se chargeant
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eleotroatatiquement, ont tendance à ae salir par attraction de la poussière* Ces composée sont particulièrement actifs par exemple dans le polystyrène et les copolymères du styrène avec des mono-
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mères copolymeriaablea avec lui, tels que le butadiène, l'aorylo-' nitrile et/ou le v1nylcarbalole,
dans le chlorure de polyvinyle et dans les copolymères du chlorure de vinyle, les polytéréphta-
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lattes les polyoléfines préparées selon les procédés haute ou basse pression (procédé Phillips et procédé Ziegler), comme les
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polymères et copolymères de l'ethylene) du propylène du butène- (1), du pentene"(l)t du 4-méthyl pentèn#-(l)i de l'hexene (l), du 5*5-dimèthyl-hexène-(I)$ de 7.tactadiaènr(li' du 4-phényl- butène-(l) ainsi que du vinylcyclohexène, dons des polyearbo- nattes des polyoxyméthylènes, le polyaorylonitr11lt des esters polyaoryliques, des esters polymêthaoryliqu8., des polyac4t#teoi des polyv1nylacétall, des polyamides) des polyuréthaneg, des dérivés cellulosiques et des mélanges contenant les polymères énumérés.
Des polyesters non satures et des résines époxydes dur** oies en milieu basique ainsi que des matières premières pour la. ques, peuvent également être rendus antistatiques sans difficultés, avant ou pendant leur traitement, par addition des agents antista- tiques mentionnés ci-dessus. Les matières macromoléculaires peu vent contenir encore des additifs usuels, tels que des stabili- sants, des charges ou des colorants*
Les composés selon la présente invention peuvent être introduits avant ou pendant la polymérisation,mais on peut aussi les ajouter ultérieurement au haut polymère en poudre ou en gra- nulé.
Suivant la nature des matières plastiques on peut mélanger les composée de l'invention au polymère fondu ou au polymère en solution. ou encore faire monter ces composes sur le haut polymère en poudre ou en granulé. Le mieux est d'effectuer cette incorpo- ration avant ou pendant le façonnage* On a constaté que le mode d'incorporation n'avait pas une importance capitale. Par contre, il est essentiel que les composés à action antistatique soient aussi bien répartis que possible dans la matière plastique.
Les hauts polymères qui ont été rendus antistatiques à l'aide des composés décrits peuvent être façonnés par toutes les méthodes usuellespar exemple sur des pressent des machines de moulage par injection ou des extrudeuses* On peut ainsi fabriquer, avec ces hauts polymères des objets moulés par compression ou par
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injection, des demi-produits, des feuilles, des corps creux souf- fiés, des tubes, des fibres, des fils, des mono-filaments, etc...
Les résines additionnées des composés mentionnés peuvent êtra travaillées comme des résines pour laques ou des résines à rouler, ou en association avec des fibres de verre ou/et des chargea, de la manière habituelle
Les hauts polymères traités selon le procédé de l'inven- tion sont particulièrement intéressants pour l'emballage (envelop- pes, bidons, flacons, vases),les accessoires d'aspirateurs, les bandes transporteuses, les pièces pour expositions et les modèles, les parties de boîtiers ou de caisses (par exemple pour les appa- reils de radio et de télévision, les aspirateurs), les installa- tions électriques, comme les corps d'éclairage, les isolements de câbles, les fiches, les interrupteurs ou les armatures, les ins- tallations de climatisation et d'aération,
la vaisselle en matière plastique, les ustensiles de cuisine, les fils, les fibres, les tissus, les feuilles, les vernis, c'est-à-dire partout où l'on attache de l'importance à l'apprêtage antistatiques
Pour déterminer l'action antistatique de substances mi- nérales ou organiques dans des corps macromoléculaires, le plus simple est d'avoir recours à des cendres de cigarettes* Pour effectuer l'essai on frotte vigoureusement pendant 15 secondes environ, avec undrap de laine, des plaques fabriquées par moulage par injection, par extrusion ou par pressage, et on maintient ces plaques à environ 2 mm au-dessus d'une couche de cendres de ciga- rettes. Dans le cas d'un bon apprêtage antistatique les plaques de matière plastique n'attirent pas les cendres de cigarettes.
Etant donné que les cendres de cigarettes sont un peu hygroscopiques ot que des cendres de cigarettes humides ont d'autres propriétés électriques, les cendres utilisées pour l'expérience ne doivent pas dater de plus de 6 heures.
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Les exemples suivante, rassemblée en un tableau, illus- trant la présente invention sans aucunement en limiter la portée.
On a indiqué dans ce tableau, pour chaque exemple, la matière plastique traitée, le nom chimique et la formule de l'agent antis- tatique utilisé, la quantité de ce dernier que l'on a joutée, ainsi que les résultats observés dans l'essai d'attraction de cendresOn voit que tous les composés utilisés donnent un excel. lent effet antistatique.
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TABLEAU
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