DE1694137A1 - Formteile aus Polycarbonaten mit veredelten Oberflaechen und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Description

FARBENFABRIKEN BAYER AG

LEVERKtfSEN-Baycrwerk ^ö & ^

t ATENT- ABTEiLUKG

Formteile aus Polycarbonaten mit veredelten Oberflächen und Verfahren zu deren Herstellung

Die hochmolelmlarett_fthermoplastischen Polycarbonate zweiwertiger Phenole absorbieren zwar UV-Strahlen in hohem werden aber selbst durch solche Strahlen geschädigt. Biese Schädigungen können gemäß der deutschen Patentschrift f 194 142 zwar durch Einarbeiten geeigneter UV-Absorber, ζ» B. bestimmter Benzophenon- oder/und Benzotriazolderivate» in zuvor schwach sauer eingestellte Polycarbonate weitgehend verhindert werden» bei lang andauernder oder sich häufig wiederholender fextrem starker Einwirkung von UV-Strahlen, namentlich bei gleichzeitiger Einwirkung von höheren !Temperaturen und von feuchtigkeit, wie dies unter besonderen klimatischen Umständen- oder z. B. bei Verwendung von Schalen oder Wannen als Abdeckungen für starke Lichtquellen nit hoher UV-Strahlenemission vorkommt, reicht diese UV-Stabilisierung jedoch nicht aus» da die hierfür erforderliche Absorberkonzentration in der Kunststoffmasse ohne gleichzeitige

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Schädigung dta Kunststoff» in anderer Hinsicht nioht erreicht werden kann.

Sine OberfIachenbeschichtung von Formtβilen mit Überzügen mit einer hinreichend wirksamen UV-Abeorberkons&ntration, wie sie schon bei manchen anderen Kunststoffen durch Auftragen entsprechender Lackfilme oder Kaschieren mit eRtspreetosaten Folien mit mehr oder weniger befriedigendem Erfolg vorgenommen wurde, führt hier nicht zum Ziel, da derartige BeSchichtungen auf Polycarbonaten extremen Belastungen der oben erwähnten Art, insbesondere starken lemperaturwechselbeanspruchungen, denen gerade die Polycarbonate an sich zu widerstehen vermögen, nicht Stand halten.

In der britischen Patentschrift 1 029 335 und in der belgischen Patentschrift 662 349 wurde schon vorgeschlagen, die Oberflächen von Polycarbonatformteilen mit Dispersionen von UV-Absorbern in ölen bzw. in Wasser zu behandeln. Dabei soll der UV-Absorber in die äußerste Oberflächenschicht der Formkörper in hinreichender Menge eindiffundieren, um einen genügenden Schutz gegen Schädigungen durch UV-Bestrahlung zu erzielen. In der britischen Patentschrift ist ausgeführt (vergl. Seite 4_t Zeilen 66 - 70 ), daß eine solche Oberflächenveredlung von Formteilen aus Polycarbonaten nur mit Hilfe solcher Dispersionen gelinge; bei Verwendung von Absorberlösungen träten Spannungskorroslonsrisse auf, wie das in der Regel bei der Einwirkung von Lösungsmitteln auf Polyoarbonatoberflächen der Fall 1st.

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Mit diesem Verfahren der Behandlung der Oberflächen von PoIycarbonatformteilen mit UV-Absorberdispersioaen mag es nun zwar gelingen, einen Schutz der Formteile gegen Schädigungen auch durch starke und lang andauernde UT-Bestrahlung zu erreichen. Der gleichzeitigen Einwirkung von starken UV-Strahlen und Feuchtigkeit bei höheren Temperaturen halten so behandelte Formteile auf die Dauer jedoch ebenfalls nicht stand. Es wurde gefunden, daß die Ursache hierfür die mit dieser. Behandlung einhergehende Aufrauhung, d. h. dae Poröswerden der Oberflächen ist.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind nun Formteile aus hochmolekularen, thermoplastischen Polycarbonaten zweiwertiger Phenole mit durch einen Gehalt an UV-Absorbern veredelten Oberflächen, die dadurch gekennzeichnet sind, daß die gegebenenfalls bereite UV-Absorber enthaltenden Formteile bis zu einer Tiefe von etwa 5 bis etwa 30 u, vorzugsweise von etwa 10 bis etwa 25 V-t UV-Absorber in einer Menge von etwa 3 bis etwa 30 g,

vorzugsweise etwa 6 bis etwa 20 g, pro m Oberfläche enthalten und daß die Oberflächen praktisch vollständig geschlossen sind.

Durch den gekennzeichneten Gehalt der Oberflächenschicht^ an UV-Absorbern im Verein mit der Geschlossenheit der Oberflächen wird bewirkt, daß die Formteile nicht nur vor einer Schädigung durch starke und lang andauernde UV-Bestrahlung geschützt werden; sondern daß sie auch eine solche Bestrahlung bei gleichzeitig lang andauernder Einwirkung von Feuchtigkeit bei höheren

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Temperaturen bis etwa 130 bis 140° 0 standhalten, ohne zu vergilben und ohne Verlust an Schlagfestigkeit und an mit der geschlossenen Oberfläche verbundenem Glanz.

BIe an sich schon sehr lange Sauer der Grebrauohstücht lgke it der Formteile mit erfindungsgemäß veredelten Oberflächen, selbst unter extremen äußeren Einflüssen, kann,insbesondere in Bezug auf starke und lang andauernde UV-Bestrahlung, gegebenenfalls dadurch noch weiter erhöht werden, daß man die Oberflächen von Formteilen aus solchen Polycarbonaten erfindungsgemäß veredelt, die in bekannter Weise, schon UV-Absorber enthalten und z. B. nach dem Verfahren des bereits erwähnten deutschen Patentes 1 194 142 hergestellt wurden.

Formteile mit nach dem erfindungsgemäßen Verfahren veredelten Oberflächen können gegebenenfalls nachträglich nach bekannten Methoden noch warmverformt werden, z. B. nach dem Preßdruck-, dem Tiefzieh- und dem Streckziehverfahren.

Sie neuen Formteile sind namentlich dort zur Verwendung geeignet, wo mit extremen klimatischen Einflüssen zu rechnen ist, sowie z. B. für Abdeckungen starker Lichtquellen mit hoher UV-Strahlenemission, z. B. neuzeitlichen Straßenbeleuchtungsquellen, wobei die praktische Farblosigkeit, optisch» Klarheit und die geringe Absorption für optische Strahlen im sichtbaren Wellenbereich einerseits und die besonders hohe Schlagzähigkeit und daher praktische Unzerbrechlichkeit der Polycarbonate noch hinzukommen.

Hochmolekulare, thermoplastische Polycarbonate zweiwertiger Phenole im Siane der Erfindung sind die bekannten Polycarbonate, die aus zweiwertigen Phenolen, wie Resorcin, Hydrochinon, Si-

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hydroxydiphenylen und. insbesondere Bis-(Hydxoxyjh«nyX)-alkanen, -cycloalkanen» -sulfonen, -eulf oxiden» -Ethern* und -sulfiden, gegebenenfalls im Gemisch mit G-lykolen, mit Kohlensäurederivaten» wie Diestexn und Bikmlogenläezi, gegebenenfalls auch unter Mitverwendung untergeordneter Mengen von Dicarbonsäuren oder deren esterbildenden Derivaten, hergestellt sind und die ein mittleres Molekulargewicht tool mindestens etwa 10 000, vorzugsweise zwischen etwa 25 000 und 200 000» besitzen.

An für das Verfahren geeigneten UV-Absorbern seien beispielsweise genannt; Benzophenonderivate, wie

2-HydroxyH-niethoxy-benzophenön,

2,4-Dihydroxy- benzophenon

2,2 *-Dihydroxy-4-methoxy-benzophenon 2-Sydroxy-4.-n-oct oxy-beneophenoh

2,2^f-Dihyuroxy-4 ,4^f-dimethoxy-beneophenon 2-Hydroxy-4-met hoxy-4^f -methyl- benz ophenon

Benzotriazolderivate, wie

2-( 2 * -Hydr©xy-5^f -raethylphenyl) -benz ot r lasoX 2-( 2 *-Hydroxy-5 ^e-tertiärbutylphenyl)- benzotriazol 2-( 2 * -Hydrojgr-5 * -methyX-5 * -tert iärbut ylphemyl)-%etezotriazol 2-( 2 * -Hy4seei3r-5 * -eyclohexylphenyl) - benzot riaKol 2- ( 2 * -HydTOJcy-3^l,, 5^l -dime thylphenyl)-2-( 2 · -eyteoaif--5^f -t #rtilrbtttylphenyl) -5 -

*-dltertiärbutylphenyl)-

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BAD ORISINAL

Derivate der Crotonsäure, wie

J* -Cyano-ß-me t hyl-ß- (p-methoxyphenyl) -c ro t ons äureme thy le s t β r und
i£-Cyano-ß-N-( 2-methyl-indolinyl) -crotonsäure- me thyle et er.

Die erfindungsgemäßen Formteile mit den gekennzeichneten, veredelten Oberflächen kann man beispielsweise dadurch herstellen, daß man die Formteile in der bekannten Weise mit einer UV-Absorberdispersion behandelt und danach die Oberflächenporen durch z. B. Abflammen oder durch leichtes Anquellen der.Oberflächen mit geeigneten Lösungsmitteln und Verdampfen der Lösungsmittel schließt.

Ein besonders vorteilhaftes Verfahren, das das Imprägnieren der Oberflächenschichten mit den Absorbern durch Behandeln mit entsprechenden Dispersionen und das Schließen der Poren durch vorübergehendes Anquellen der Oberflächen gewissermaßen In sich, vereinigt, besteht erfindungsgemäß darin, die gegebenenfalls zuvor getemperten und gegebenenfalls schon UV-Absorber enthaltenden Formteile bei Hatrarteaperatur etwa 5 bis 60 Sekunden lang in eine etwa 2,5 bis etwa 10 Gewichtsprozent UV-Absorber enthaltende Lösung in einem Gemisch von einem Gewichteteil t, 2-Dichlorpropan und etwa 1 bis etwa 25 Gewichtsteilen Benzol einzutauchen und die überschüssige Lösung abtropfen zu lassem oder etwa 150 bis etwa 300 cm einer solchen

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Lösung pro m Oberfläche der Formteile aufzutragenund die Lösungsmittel alsdann zu verdampfen.

Es wurde gefunden, daß durch die Wahl gerade dieser Löeungsmitte!kombination und durch die gekennzeichneten Behandlungebedingungen die Eindringtiefe der Lösungen zwischen etwa 5 und etwa 30 y, vorzugsweise etwa zwischen 10 und 25 u, liegt, wobei der «elöste UV-Absorber in die Oberflächenschicht miteindiffundiert und, ohne beim Verdampfen der Lösungsmittel auszukristallisieren, dort, im Polycarbonat gelöst, fixiert wird.

Biese llndrlngtlefe ist groß genug, um zu gewährleisten, daß der UV-Absorber mechanisch, zum Beispiel durch Abwischen, von den behandelten Oberflächen nioht mehr entfernt werden kann, andererseits jedoch nicht groß genug, um Spannungskorrosionsrisse zu verursachen.

Das Auftragen der Absorberlösung auf die Oberflächen der Formteile in den angegebenen Mengen kann durch übliche Methoden, wie Begießen oder Besprühen der Oberflächen oder durch Walzenauftrag, erfolgen.

Sas an sich bekannte !Tempern der Formteile vor der erfindungsgemäßen Behandlung empfiehlt sich bei solchen Formteilen, bei denen, vom ihrer Herstellung her starke innere Spannungen vorliegen.

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BAD ORJGlNAL

Beispiel 1

Eine extrudierte Platte aus Bisphenol A-Polycarbonat mit einer relativen Viskosität von 1,320, gemessen an einer Lösung von 0,5 g Substanz in 100 ml Methylenchlorid bei 25° C, in den Abmessungen 3.00* χ 300 χ 4 mm wird 30 Sekunden lang in eine Lösung aus 1 Gewichtstell 1,2 Dichlorpropan und 10 Gewichtsteilen Benzol, in dtr 5 Gewichtsprozent 2-(-2¹HVdWXy^¹, 5'Di-t«rt. .butylpheny^benzotriazol, bezogen auf die Lösungsmittelmenge, gelöst sind, getaucht. Nach dem Abtropfen der überschüssigen Lösung wird die Platte eine Stunde lang bei 70⁰C getrocknet. Die Oberfläche der Platte ist hochglänzend und klar durchsichtig.

Aus dieser Platte werden Prüfkörper lur Durchführung von Alterungsprüfungen und Prüfungen der mechanischen Festigkeit entnoanen.

Die Prüfungsergebnisse zeigen, daß nach 2 j ähriger Tropenbewitterung, 3000 stündiger Bewitterung im Weather-o-meter und 2000 stündiger Belichtung mit einer 250 Watt Quecksilberhochdruckdampflampe in 5 cm Abstand bei 70 $> relativer Peuchtigkeit weder eine Vergilbung noch ein Verlust des Oberflächenglanzes eingetreten ist. Die Werte der Schlagfestigkeit sind unverändert geblieben.

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BAD ORiGiNAt

Beispiel 2

Aus einer 3 mm dicken extrudierten Platte aus Bisphenol A-Polycarbonat mit einer relativen Viskosität von 1,330 wird im Vakuumtief ziehverfahren eine Straßenleuchtenabdeckung in den Abmessungen 50 χ 60 χ 15 cm hergestellt. Die Abdeckung wird 1 Stunde lang bei 130⁰C getempert und nach dem Abkühlen 30 Sekunden lang in eine Lösung, bestehend aus' 1 Gewicht steil 1,2-Diohlorpropan und 14 Gewichtsteilen Benzol, getaucht, die 3,5 Gewichtsprozent 2-(2'-Hydrory-3 «,51_di.-text.butylphenyl)-benzotriazol, bezogen auf die Lösungsmittelmenge, gelöst enthält . Naoh dem Entnehmen aus dem !Tauchbad wird die restliche, anhaftende Lösung abgeschleudert und die LeuchtenabAeoknng 1 Stunde lang bei 75° C getrocknet. Sie wird anschließend auf eine mit 2 χ 250 Watt Quecksilberhochdruckdampflampen bestückte Straßenleuchte montiert. Fach zweijähriger Betriebsdauer zeigt die Leuchtenabieckung weder eine Vergilbung noch einen Verlust des Oberflächenglanzes, der Lichtdurchlässigkeit und der Schlagfestigkeit.

Beispiel 3

Ein im Spritzgußverfahren hergestelltes Gehäuse aus mit 1,5 Gewichtsprozent Rutil weiß eingefärbtem Bisphenol A-Polycarbonat mit-einer relativen Viskosität von 1,300 in den Abmessungen 50 χ 40 χ 20 cm wird 1 Stunde lang bei 130° C getempert und anschließend mit einer Lösung, bestehend aus 1 Gewichtsteil 1,2-Dichlorpropan und 18 Gewichtsteilen Benzol, in der 3 Gewichtsprozent 2-(2^lHydroxy-5^I-methylphenyl)-benzotriazol, bezogen auf die Lösungsmittelmenge, gelöst sind- heem-uiit. Der Auftrag ent-

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spricht einer Menge von 200 cnr Lösung prom Oberfläche. H*oh dem 3?roQ3men über 4 Stunden an der Luft "bei Räumt@®peratur wird das Gehäuse 3 Jahre lang der Witterung ausgesetzt. Nach dieser Zeit tritt weder eine Vergilbung noch ein Verlust des Oberflächenglanzes auf. Ein nicht nachbehandeltes Gehäuse gleicher Art zeigt nach dieser Bewitterungszeit eine starke Vergilbung der Oberfläche und einen starken Glanzverlust.

Beispiel 4 .

Eine extrudierte Platte aus Bisphenol A-Polycarbonat mit einer relativen Viskosität von 1,32 in den Abmessungen 60 χ φ 80 χ 3mm wird 15 Sekunden lang in eine Lösung, bestehend aus 1 Gewichtsteil 1, 2-Dichlorpropan und 8 Gewichtsteilen Benzol, die 3,5 Gewichtsprozent 2,2'-Dihydroxy-4-n-okt oxy-benzophenon, bezogen auf die Lösungsmittelmenge, enthält, getaucht. Die nachbehandelte Platte wird 30 Minuten lang bei 50° C und 30 Minuten lang bei 70° C getrocknet. ·

Diese Platte wird, nachdem sie durch Infrarotheizung auf 190 C erwärmt wurde,im Vakuumtiefziehverfahren zu einer kastenförmigen Leuchtenabdeckung in den Abmessungen 45 x 65 x 10 cm verformt.

»Fach der Besäumung des Randes wird die Abdeckung auf eine Straßenleuchte montiert, die mit 2 χ 250 Watt Quecksilberhochdruckdampflampen bestückt ist. Nach 3jährigem Praxis-Betrieb zeigt die Leuchtenabdeckung weder eine Vergilbung noch einen Verlust des Oberflächenglanzes und der Schlagfestigkeit.

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Claims (2)

69Λ137 Patentansprüche

1) Formteile aus hochmolekularen, thermoplastischen Polycarbonaten zweiwertiger Phenole mit einem Gehalt ah UV-Absorbern in den Oberflächenschichten, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen der gegebenenfalls auch in den inneren Schichten UV-Absorber enthaltenden Formteile bis zu einer Tiefe von etwa 5 bis 30 u, vorzugsweise- etwa 10 bis 25 u, UV-Absorber in Mengen von etwa 3 bis etwa 30 g, insbesondere etwa 5 bis etwa 20 g, pro ra"" enthalten und daß die Oberflächen geschlossen sind,

2) Verfahren zur Herstellung von Formteilen gemäß Anspruch 1 durch Einbringen von UV-Absorbern in die Oberflächenschichten der Formteile, dadurch gekennzeichnet, daß man die gegebenenfalls zuvor getemperten und gegebenenfalls schon UV-Absorber enthaltenden Formteile bei Raumtemperatur etwa 5 bis etwa 60 Sekunden lang in eine etwa 2,5 bis etwa 10 . Gewicht sprozent UV-Absorber enthaltende Lösung in einem Gemisch von einem Gewichtsteil 1,2-Dichlorpropan und etwa 1 bis etwa 25 Gewichtsteilen Benzol eintaucht und die überschüssige Lösung abtropfen läßt oder etwa

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150 bis etwa 300 cm einer solchen Lösung pro m Oberfläche der Formteile aufträgt und die Lösungsmittel alsdann verdampft.

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