189276. lajstromszámú szabadalom • Eljárás elektromos vezető antisztatikus tulajdonságú és megnövelt szilárdságú műanyag alapú kompozíciók előállítására
1 189 276 2 A találmány tárgya eljárás műgyanta alapú elektromosan vezető, antisztatikus tulajdonságú és javított szilárdságú kompozit anyagok előállítására. Ismeretes tény, hogy a műanyagok elektromos szigetelő tulajdonságát az elektromos ipar, sőt az egész műszaki élet a műanyagok ipari alkalmazásának kezdetétől hasznosítja. A polimerek elektromos szigetelő tulajdonságából azonban az alkalmazást gátló hátrányok is fakadnak, amelyek között első helyen áll az elektrosztatikus feltöltődés. A finomműszer iparban például ismeretes, hogy a feltöltődött csomagolófóliák kisülő árama kényes elektronikus alkatrészeket tehet tönkre (Modern Plastics Int., 1976. March, 45.). A sztatikus feltöltődés. nemcsak a készterméket rongálhatja, hanem súlyos gátló tényező lehet a különböző technológiai folyamatoknál, pl. fokozza a munka alatt lévő anyagok nem kívánt - rendezetlen - elhelyezkedését, elősegíti porbevonat képződését, félelmet keltvén a dolgozókban rontja közérzetüket stb. [Insulation-Circuits, 27/7, 241 (1981)]. A legsúlyosabb következmény azonban az, hogy a sztatikus feltöltődés a legnagyobb rizikófaktor a vegyi üzemek robbanását kiváltó okok között [Skibinski, A.:Przem. Chem., 149(3), 128-132. (1970)]. Miközben a polimerekben való elektromos vezetés mechanizmusáról változatlanul élénk tudományos vita zajlik (Chemical Engineering News, 1982. April 19, p. 29), addig a műanyagok antisztatizálásának, ill. vezetőképességük javításának már ipari múltja van. A műanyagok elektrosztatikus feltöltődésének csökkentésére a következő módszerek ismeretesek : a) A felhalmozódott töltés elvezetése a műanyag földelésével (Schreyer, G. : Konstruiren mit Kunststoffen. Karl Hanser Verlag München, 1972). A módszer alkalmazhatósága - a töltéseknek a műanyagokban való csekély mobilitása miatt - korlátozott. b) Általános eljárás a levegő nedvességtartalmának a növelése [Biedermann, W. : Plaste u. Kautschuk, 16, p. 8., (1969)] c) Különösen a műszáliparban gyakorta alkalmazzák a levegő ionizálásának módszerét [Watson, T. : British Plastics, 36, 251 (1963)]. d) Meghatározott funkciós csoportokat, ill. láncfragmentumokat tartalmazó polimerek szintézise, amelyek növelik a vezetőképességet (Shashova, V. E.: J. Polymer Sei., 1963., A-l., 169). A leggyakoribb funkciós csoportok a —COOH, —CO—NH2 csoportok, fragmentumként pedig elsősorban a konjugált kettős kötés tartalmú, ill. a poliacén láncok jöhetnek számításba. e) Jelenleg legnagyobb gyakorlati jelentőségük az antisztatikus tulajdonságot kialakító adalékanyagoknak van. Ennél a módszernél megkülönböztetünk : 1. külső antisztatikumokat [Finck, H. : Kunststoffe, 64, (1974)], amelyeknél a műanyagok felületét vonják be vékony rétegben, 2. belső antisztatikumokat [Riethmayer, S. : Gummi, Asbest, Kunststoffe, 26, 182 (1973)]. A kompozit típusú anyagoknál ezeket az anyagokat a műanyag masszába, ömledékbe, ill. a műgyantába keverik be, és ennek révén hatásuk tartós. A belső antisztatikumok csoportja tovább osztható :- Felületaktív típusú adalékok (kationos, anionos és nemionos csoportok) [Riethmayer, S. : ibid, 26, 298 (1973)]. Ezeknek az adalékoknak a hatását a műanyag felületére való folyamatos kivándorlásukkal magyarázzák. A hatékonyság vonatkozásában a levegő nedvességtartalmának döntő szerepe van.- Fémkomplexek [Insulation-Circuits, 27/7, 241 (1981)] esetében az ionos vezetés valószínű.- Korom és grafit adalékoknál (Verhelst, W. F. : Kunststoffe, 1976/10, 701; Kozlowski, K.: Acta Polymerica, 30, 1979/11., 681) elektronvezetés történik. A térhálós szerkezetű polimerek, pl. a műgyanták elektromosan vezetővé tétele, ill. antisztatizálása a legnehezebb feladatok egyike. Ebben az esetben ugyanis az elektromos vezetést elősegítő belső transzportfolyamatok esélye minimális. Nagy mennyiségű korom adagolásának kedvező hatása a műgyanta alapú bevonatok elektromos vezetőképességének növekedésére ismert (Kocon, Z., Skrypek, A. : Biuletyn Informacja Wykonawstwo w Budownictwie, 1974/10., p. 10). Köztudott azonban, hogy a nagy mennyiségű korom-, ill. grafitpor adagolása a műgyanta alapú kompozitokhoz előnytelen, mert a mechanikai tulajdonságokat jelentősen rontja. Ezt a hátrányt igyekszik kiküszöbölni a 159 144 számú magyar szabadalmi leírás. Az eljárás szerint grafitporból és kémiailag beépülő monomerből mesterkeveréket állítanak elő, amelyet pihentetés után poliésztergyantához kevernek. Ezáltal a poliésztergyanta kívánatos elektromos tulajdonságait kisebb mennyiségű grafit adagolásával is ki lehet alakítani. Az eljárás alkalmazásával a kompozit grafittartalma 15-20%-ra csökkenthető, ami azonban még mindig jelentős szilárdságcsökkenést okoz. A grafittartalmú mesterkeverék elkészítése külön műveletben történik, ami az eljárás alkalmazását kétségtelenül nehézkessé teszi. A találmány célja a fenti hátrányok kiküszöbölésével olyan eljárás biztosítása, amelynek alkalmazásával a műgyanta megkeményítése útján nagy szilárdságú termékek állíthatók elő még nagy mennyiségű grafitnak vagy koromnak a műgyantához, ill. műgyanta-kompozithoz való keverése esetén is. Az eljárás alkalmazásának további előnye, hogy előkeverék készítését vagy más külön művelet végrehajtását nem igényli, és így állíthatók elő vezetőképes, ill. antisztatikus és nagy szilárdságú műgyanta-kötésű termékek egy lépésben. A találmány alapja az a felismerés, hogy háromvegyértékű fémek oxidjait, hidroxidjait vagy oxidhidroxidjait, pl. alumínium-oxidot, alumíniumhidroxidot, alumínium-oxid-hidroxidot, gallioxidot, gallium-hidroxidot, galli-metahidroxidot stb. műgyantához keverve 20-500%, előnyösen 50-300% mennyiségben, a szükséges mennyiségű korom és/vagy grafit adagolásával, továbbá a térhálósító komponensnek vagy komponenseknek és - ha szükséges - a kompozit egyéb összetevőinek, pl. inert töltőanyagoknak, erősítő szálas anyagok-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
