DE19630597A1 - Mehrschichtige Platte aus einem kristallisierbaren Thermoplast, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung - Google Patents
Mehrschichtige Platte aus einem kristallisierbaren Thermoplast, Verfahren zu ihrer Herstellung und VerwendungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine amorphe, transparente, mehrschichtige Platte aus
einem kristallisierbaren Thermoplast, deren Dicke im Bereich von 1 bis 20 mm
liegt. Die transparente Platte ist dadurch gekennzeichnet, daß sie sich aus
mindestens einer Kernschicht und mindestens einer Deckschicht
zusammensetzt. Die Platte zeichnet sich neben guten mechanischen
Eigenschaften durch gute optische Eigenschaften aus. Die Erfindung betrifft
ferner ein Verfahren zur Herstellung dieser Platte und ihre Verwendung.
Mehrschichtige Platten aus Kunststoffmaterialien sind an sich bekannt.
Derartige Platten aus verzweigten Polycarbonaten sind in EP-A-0 247 480, EP-
A-320 632 und US-PS 5,108,835 beschrieben.
Aus der DE-A-34 14 116 bzw. US-PS 4,600,632 sind UV-stabilisierte
Polycarbonatformkörper bekannt, die aus Polydiorganosiloxan-Polycarbonat-
Blockcopolymeren aufgebaut sind.
Aus der US-PS 5,137,949 sind Mehrschichtkunststoffplatten bekannt, mit
Schichten aus Polydiorganosiloxan-Polycarbonat- Blockcopolymeren, die UV-
Absorber enthalten. Aus der EP-A-0 416 404 sind UV-stabilisierte, verzweigte
Polycarbonate aus speziellen Diphenolen bekannt. Erwähnt wird, daß derartige
Polycarbonate zur Herstellung von Platten bzw. von Stegmehrfachplatten
eingesetzt werden können.
Alle diese Platten bestehen aus Polycarbonat, einem amorphen Thermoplast,
der nicht kristallisierbar ist. Polycarbonat-Platten haben den Nachteil, daß sie
häufig Ausblühungen in Form von weißen Flecken und Oberflächenbelägen,
insbesondere in der UV-stabilisierten Ausführungsform zeigen (vgl. EP-A-0 649
724). Laut EP-A-0 649 724 ist beispielsweise die UV-Absorberausdampfung
stark an das mittlere Molekulargewicht gekoppelt.
Weiterhin sind diese PC-Platten leicht entflammbar und benötigen daher den
Zusatz von Flammschutzmitteln, um für bestimmte Zwecke wie für
Innenanwendungen einsetzbar zu sein. Bei der Weiterverarbeitung dieser Platten
zu Formteilen sind langwierige Vortrocknungszeiten und relativ lange
Verarbeitungszeiten bei hohen Temperaturen erforderlich. Desweiteren müssen
bei der Plattenherstellung zwecks Feuchtigkeitsentzug Entgasungsextruder
eingesetzt werden, wodurch auch die dem Rohstoff zugesetzten Additive
mitentfernt werden können, insbesondere wenn niedermolekulare,
leichtflüchtige Additive eingesetzt werden.
Von der Anmelderin wurden bereits einschichtige, transparente, amorphe
Platten mit einer Dicke im Bereich von 1 bis 20 mm beschrieben, die als
Hauptbestandteil einen kristallisierbaren Thermoplasten wie z. B.
Polyethylenterephthalat enthalten (deutsche Patentanmeldungen Nrn.
19519579.5, 19522118.4 und 19528336.8). Diese Platten können eine
Standardviskosität von 800-6000 aufweisen und einen UV-Stabilisator
enthalten.
In der EP-A-0 471 528 wird ein Verfahren zum Formen eines Gegenstandes aus
einer Polyethylenterephthalat (PET)-Platte beschrieben. Die PET-Platte wird in
einer Tiefziehform beidseitig in einem Temperaturbereich zwischen der
Glasübergangstemperatur und der Schmelztemperatur wärmebehandelt. Die
geformte PET-Platte wird aus der Form herausgenommen, wenn das Ausmaß
der Kristallisation der geformten PET-Platte im Bereich von 25 bis 50% liegt.
Die in der EP-A-0 471 528 offenbarten PET-Platten haben eine Dicke von 1 bis
10 mm. Da der aus dieser PET-Platte hergestellte, tiefgezogene Formkörper
teilkristallin und damit nicht mehr transparent ist und die
Oberflächeneigenschaften des Formkörpers durch das Tiefziehverfahren, die
dabei gegebenen Temperaturen und Formen bestimmt werden, ist es
unwesentlich, welche optischen Eigenschaften (z. B. Glanz, Trübung und
Lichttransmission) die eingesetzten PET-Platten besitzen. In der Regel sind die
optischen Eigenschaften dieser Platten schlecht und optimierungsbedürftig.
Auch diese Polyethylenterephthalat-Platten weisen einen einschichtigen Aufbau
auf.
In der US-A-3 496 143 wird das Vakuum-Tiefziehen einer 3 mm dicken PET-
Platte, deren Kristallisation im Bereich von 5 bis 25% liegen soll, beschrieben.
Die Kristallinität des tiefgezogenen Formkörpers ist größer als 25%. Auch an
diese PET-Platten werden keine Anforderungen hinsichtlich der optischen
Eigenschaften gestellt. Da die Kristallinität der eingesetzten Platten bereits
zwischen 5 und 25% liegt, sind diese Platten trüb und undurchsichtig.
Auch diese teilkristallinen PET-Platten sind einschichtig.
In der Österreichischen Patentschrift Nr. 304 086 ist ein Verfahren zur
Herstellung von transparenten Formkörpern nach dem Tiefziehverfahren
beschrieben, wobei als Ausgangsmaterial eine PET-Platte oder -folie mit einem
Kristallinitätsgrad unter 5% eingesetzt wird.
Die als Ausgangsmaterial verwendete Platte oder Folie ist aus einem PET mit
einer Kristallisationstemperatur von mindestens 160 °C hergestellt worden. Aus
dieser relativ hohen Kristallisationstemperatur folgt, daß es sich hierbei nicht um
ein PET-Homopolymeres handelt, sondern um glykolmodifiziertes PET, kurz PET-
G genannt, das ein PET-Copolymer ist.
Im Gegensatz zu reinem PET zeigt PET-G aufgrund der zusätzlich eingebauten
Glykoleinheiten eine äußerst geringe Neigung zur Kristallisation und liegt
üblicherweise im amorphen Zustand vor.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine mehrschichtige, amorphe,
transparente Platte mit einer Dicke von 1 mm bis 20 mm bereitzustellen, die
sich durch gute mechanische und optische Eigenschaften auszeichnet.
Zu den guten optischen Eigenschaften zählen beispielsweise eine hohe
Lichttransmission, ein hoher Oberflächenglanz, eine extrem niedrige Trübung
sowie eine hohe Bildschärfe (Clarity).
Zu den guten mechanischen Eigenschaften zählt unter anderem eine hohe
Schlagzähigkeit sowie eine hohe Bruchfestigkeit.
Darüber hinaus sollte die erfindungsgemäße Platte recyclierbar sein,
insbesondere ohne Verlust der mechanischen Eigenschaften, sowie schwer
brennbar, damit sie beispielsweise auch für Innenanwendungen und im
Messebau eingesetzt werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine mehrschichtige, transparente, amorphe
Platte mit einer Dicke von 1 bis 20 mm, die als Hauptbestandteil einen
kristallisierbaren Thermoplasten enthält, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die
Platte mindestens eine Kernschicht und mindestens eine Deckschicht aufweist
und daß die Standardviskosität des kristallisierbaren Thermoplasten der
Kernschicht höher ist als die Standardviskosität des kristallisierbaren
Thermoplasten der Deckschicht.
Unter amorpher Platte werden im Sinne der vorliegenden Erfindung solche
Platten verstanden, die, obwohl der eingesetzte kristallisierbare Thermoplast
vorzugsweise eine Kristallinität zwischen 5 und 65% besitzt, nicht kristallin
sind. Nicht kristallin, d. h. im wesentlichen amorph bedeutet, daß der
Kristallinitätsgrad im allgemeinen unter 5%, vorzugsweise unter 2% liegt und
besonders bevorzugt 0% beträgt und daß die Platte im wesentlichen keine
Orientierung aufweist.
Erfindungsgemäß versteht man unter kristallisierbarem Thermoplast
- - kristallisierbare Homopolymere,
- - kristallisierbare Copolymere,
- - kristallisierbare Compounds,
- - kristallisierbares Recyclat und
- - andere Variationen von kristallisierbaren Thermoplasten.
Beispiele für geeignete Thermoplaste sind Polyalkylenterephthalate mit C1 bis
C12-Alkylenrest, wie Polyethylenterephthalat und Polybutylenterephthalat,
Polyalkylennaphthalate mit C1 bis C12-Alkylenrest, wie Polyethylennaphthalat
und Polybutylennaphthalat, kristallisierbare Cycloolefinpolymere und
Cycloolefincopolymere, wobei der Thermoplast oder die Thermoplaste für die
Kernschicht(en) und der Thermoplast oder die Thermoplaste für die
Deckschicht(en) gleich oder verschieden sein können.
Für die Deckschicht haben sich auch Polyolefine als geeignet erwiesen.
Thermoplaste mit einem Kristallitschmelzpunkt Tm, gemessen mit DSC
(Differential Scanning Calorimetry) mit einer Aufheizgeschwindigkeit von
10°C/min, von 220°C bis 260°C, vorzugsweise von 230°C bis 250°C, mit
einem Kristallisationstemperaturbereich Tc zwischen 75°C und 260°C, einer
Glasübergangstemperatur Tg zwischen 65°C und 90°C und mit einer Dichte,
gemessen nach DIN 53 479, von 1,30 bis 1,45 g/cm³ und einer Kristallinität
zwischen 5% und 65% stellen als Ausgangsmaterialien zur Herstellung der
Platte bevorzugte Polymere für die Kernschicht und die Deckschicht dar.
Für die erfindungsgemäßen Zwecke ist ein Thermoplast mit einer Kalt-(Nach-)
Kristallisationstemperatur TCN von 120 bis 158°C, insbesondere von 130 bis
158°C, besonders bevorzugt.
Das Schüttgewicht, gemessen nach DIN 53466, liegt vorzugsweise zwischen
0,75 kg/dm³ und 1,0 kg/dm³, und besonders bevorzugt zwischen 0,80 kg/dm³
und 0,90 kg/dm³.
Die Polydispersität des Thermoplasten Mw/Mn, gemessen mittels GPC, liegt
vorzugsweise zwischen 1,5 und 6,0 und besonders bevorzugt zwischen 2,0
und 5,0.
Ein besonders bevorzugter kristallisierbarer Thermoplast für die Kernschicht(en)
bzw. die Deckschicht(en) ist Polyethylenterephthalat. Das erfindungsgemäß
bevorzugt verwendete Polyethylenterephthalat besteht im wesentlichen aus
Monomereinheiten der folgenden Formel
Erfindungswesentlich ist, daß der Thermoplast oder die Thermoplaste der
Kernschicht(en) eine höhere Standardviskosität besitzt als der Thermoplast oder
die Thermoplaste der Deckschicht(en). Die Standardviskositäten von
verschiedenen Kern-und/oder Deckschichten einer mehrschichtigen Platte
können unterschiedlich sein.
Die Standardviskosität SV (DCE) des kristallisierbaren Thermoplasten der
Kernschicht, gemessen in Dichloressigsäure nach DIN 53 728, liegt
vorzugsweise zwischen 800 und 5000 und besonders bevorzugt zwischen
1000 und 4500.
Die Standardviskosität SV (DCE) des kristallisierbaren Thermoplasten der
Deckschicht, gemessen in Dichloressigsäure nach DIN 53 728, liegt
vorzugsweise zwischen 500 und 4500 und besonders bevorzugt zwischen 700
und 4000.
Aus der Standardviskosität SV (DCE) kann die intrinische Viskosität IV (DCE)
wie folgt berechnet werden:
IV (DCE) = 6,67 · 10-4 SV (DCE) + 0,118
Die erfindungsgemäß verwendeten, kristallisierbaren Thermoplaste können nach
üblichen, dem Fachmann bekannten Verfahren erhalten werden.
Im allgemeinen können Thermoplaste, wie sie erfindungsgemäß verwendet
werden, durch Polykondensation in der Schmelze oder durch eine zweistufige
Polykondensation erhalten werden. Dabei wird der erste Schritt bis zu einem
mittleren Molekulargewicht - entsprechend einer mittleren intrinsischen
Viskosität IV von etwa 0,5 bis 0,7 - in der Schmelze und die
Weiterkondensation mittels Feststoffkondensation durchgeführt.
Üblicherweise wird die Polykondensation in Gegenwart von bekannten
Polykondensationskatalysatoren oder -Katalysatorsystemen durchgeführt. Bei
der Feststoffkondensation werden Chips aus dem Thermoplasten unter
vermindertem Druck oder unter Schutzgas solange auf Temperaturen im Bereich
von 180 bis 320°C erwärmt, bis das gewünschte Molekulargewicht erreicht ist.
Beispielsweise ist die Herstellung von Polyethylenterephthalat, das
erfindungsgemäß besonders bevorzugt ist, in einer Vielzahl von
Patentanmeldungen ausführlich beschrieben, wie in der JP-A-60-139 717, DE-
C-24 29 087, DE-A-27 07 491, DE-A-23 19 089, DE-A-16 94 461, JP-63-41
528, JP-62-39 621, DE-A-41 17 825, DE-A-42 26 737, JP-60-141 715, DE-A-
27 21 501 und US-A-5 296 586.
Polyethylenterephthalate mit besonders hohen Molekulargewichten lassen sich
z. B. durch Polykondensation von Dicarbonsäure-Diol-Vorkondensaten
(Oligomeren) bei erhöhter Temperatur in einem flüssigen Wärmeträger in
Gegenwart üblicher Polykondensationskatalysatoren und ggf. cokondensierbarer
Modifizierungsmittel herstellen, wenn der flüssige Wärmeträger inert und frei ist
von aromatischen Baugruppen und einen Siedepunkt im Bereich von 200 bis
320°C hat, das Gewichtsverhältnis von eingesetztem Dicarbonsäure-Diol-
Vorkondensat (Oligomeren) zu flüssigem Wärmeträger im Bereich von 20 : 80 bis
80 : 20 liegt, und die Polykondensation im siedenden Reaktionsgemisch in
Gegenwart eines Dispersionstabilisators durchgeführt wird.
Die erfindungsgemäße mehrschichtige, transparente, amorphe Platte kann
zudem, falls erwünscht, mit geeigneten Additiven ausgerüstet sein. Diese
Additive können, je nach Bedarf, einzeln oder als Gemisch einer oder mehreren
Schichten der Platte zugesetzt werden.
Beispiele für geeignete Additive sind UV-Stabilisatoren und Antioxydantien wie
sie in der Deutschen Patentanmeldung Nr. 195 221 18.4 und der gleichzeitig
anhängigen Anmeldung derselben Anmelderin mit Titel "Polyethylenterephthalat-
Platte mit verbesserter Hydrolysestabilität" beschrieben sind. Diese
Anmeldungen gelten durch Zitat als Bestandteil des Offenbarungsgehalts der
vorliegenden Anmeldung.
Wie vorstehend ausgeführt, kann die mehrschichtige, transparente, amorphe
Platte zusätzlich mindestens einen UV-Stabilisator als Lichtschutzmittel in der
(den) Deckschicht(en) und/oder der (den) Kernschicht(en) enthalten.
Licht, insbesondere der ultraviolette Anteil der Sonnenstrahlung, d. h. der
Wellenlängenbereich von 280 bis 400 nm, leiten bei Thermoplasten
Abbauvorgänge ein, als deren Folge sich nicht nur das visuelle Erscheinungsbild
infolge von Farbänderung bzw. Vergilbung ändert, sondern auch die
mechanisch-physikalischen Eigenschaften negativ beeinflußt werden.
Die Inhihiberung dieser photooxidativen Abbauvorgänge ist von erheblicher
technischer und wirtschaftlicher Bedeutung, da andernfalls die
Anwendungsmöglichkeiten von zahlreichen Thermoplasten drastisch
eingeschränkt ist.
Eine hohe UV-Stabilität bedeutet, daß die Platte durch Sonnenlicht oder andere
UV-Strahlung nicht oder nur extrem wenig geschädigt wird, so daß sich die
Platte für Außenanwendungen und/oder kritische Innenanwendungen eignet
und auch nach mehrjähriger Außenanwendung keine oder nur geringfügige
Vergilbung zeigt.
Beispielsweise beginnen Polyethylenterephthalate schon unterhalb von 360 nm
UV-Licht zu absorbieren, ihre Absorption nimmt unterhalb von 320 nm
beträchtlich zu und ist unterhalb von 300 nm sehr ausgeprägt. Die maximale
Absorption liegt zwischen 280 und 300 nm.
In Gegenwart von Sauerstoff werden dabei hauptsächlich Kettenspaltungen,
jedoch keine Vernetzungen beobachtet. Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und
Carbonsäure stellen die mengenmäßig überwiegenden Photooxidationsprodukte
dar. Neben der direkten Photolyse der Estergruppen müssen noch
Oxidationsreaktionen in Erwägung gezogen werden, die über Peroxidradikale
ebenfalls die Bildung von Kohlendioxid zur Folge haben.
Die Photooxidation von Polyethylenterephthalaten kann auch über
Wasserstoffspaltung in n-Stellung der Estergruppen zu Hydroperoxiden und
deren Zersetzungsprodukten sowie zu damit verbundenen Kettenspaltungen
führen (H. Day, D. M. Wiles: J. Appl. Polym. Sci 16, 1972, Seite 203).
UV-Stabilisatoren, auch Lichtschutzmittel oder UV-Absorber genannt, sind
chemische Verbindungen, die in die physikalischen und chemischen Prozesse
des lichtinduzierten Abbaus eingreifen können.
Auch bestimmte Pigmente wie z. B. Ruß können teilweise einen Lichtschutz
bewirken. Diese Substanzen sind jedoch für die erfindungsgemäßen
transparenten Platten ungeeignet, da sie zur Verfärbung oder Farbänderung
führen. Zweckmäßigerweise werden für die erfindungsgemäßen, amorphen
Platten nur solche UV-Stabilisatoren, z. B. aus der Klasse der organischen und
metallorganischen Verbindungen verwendet, die bei dem zu stabilisierenden
Thermoplasten keine oder nur eine extrem geringe Farbe oder Farbänderung
bewirken.
Beispiele für für die vorliegende Erfindung geeignete UV-Stabilisatoren sind 2-
Hydroxybenzophenone, 2-Hydroxybenzotriazole, nickelorganische
Verbindungen, Salicylsäureester, Zimtsäureester-Derivate,
Resorcinmonobenzoate, Oxalsäureanilide, Hydroxybenzoesäureester, sterisch
gehinderte Amine und Triazine, wobei 2-Hydroxybenzotriazole und Triazine
bevorzugt sind.
Es können auch Mischungen mehrerer UV-Stabilisatoren eingesetzt werden.
Zweckmäßigerweise liegt der UV-Stabilisator in einer Deckschicht in einer
Konzentration von 0,01 Gew.-% bis 8 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des
Thermoplasten in der mit dem Stabilisator ausgerüsteten Deckschicht, vor.
Der UV-Stabilisator kann jedoch auch einer Kernschicht zugesetzt werden. In
diesem Fall ist eine Konzentration von 0,01 Gew.-% bis 1 Gew.-%, bezogen auf
das Gewicht des Thermoplasten in der mit dem Stabilisator ausgerüsteten
Kernschicht, ausreichend.
Erfindungsgemäß können mehrere Schichten gleichzeitig mit UV-Stabilisator
ausgerüstet sein. Im allgemeinen ist es jedoch ausreichend, wenn die Schicht,
auf die die UV-Strahlung auftritt, ausgerüstet ist.
Die Ausrüstung der Kernschicht(en) kann erfolgen, um zu verhindern, daß bei
einer möglichen Beschädigung der Deckschicht eintretende UV-Strahlung die
darunterliegende Kernschicht beeinträchtigt.
ln einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße,
transparente, amorphe Platte als Hauptbestandteil ein kristallisierbares
Polyethylenterephthalat für Kernschicht und Deckschicht und 0,01 Gew.-% bis
8,0 Gew.-% 2-(4,6-Diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-5-(hexyl)oxy-phenol oder 0,01
Gew.-% bis 8,0 Gew.-% 2,2′-Methylen-bis(6-(2H-benzotriazol-2-yl)-4-(1,1,3,3-
tetramethylbutyl)-phenol in der Deckschicht.
Selbstverständlich kann auch ein Gemisch dieser Verbindungen sowie ein
Gemisch aus mindestens einer dieser Verbindungen mit mindestens einem
anderen UV-Stabilisator verwendet werden.
Die erfindungsgemäße Platte kann auch mit mindestens einem Antioxydans
ausgerüstet sein.
Antioxidantien sind chemischen Verbindungen, die die Oxidations- und
Hydrolyseerscheinungen und die daraus resultierende Alterung verzögern
können.
Für die erfindungsgemäße Platte geeignete Antioxidantien lassen sich wie folgt
aufteilen:
Desweiteren können Mischungen aus primären und sekundären Antioxidantien
und/oder Mischungen aus sekundären und/oder primären Antioxidantien mit UV-
Stabilisatoren verwendet werden. Überraschenderweise wurde gefunden, daß
derartige Mischungen einen synergistischen Effekt zeigen.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße, amorphe
Platte ein Phosphit und/oder ein Phosphonit und/oder ein Carbodiimid als
Hydrolyse- und Oxidationsstabilisator.
Beispiele für erfindungsgemäß verwendete Antioxydantien sind 2-[(2,4,8,10-
Tetrakis(1,1-dimethylethyl)dibenzo[d,f][1,3,2]dioxaphosphepin-6-yl]o-xy)
ethyl]ethanamin und Tris-(2,4-di-tert.-butylphenyl)phosphit.
Das Antioxydans liegt üblicherweise in einer Konzentration von 0,01 bis 6
Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Thermoplasten der damit ausgerüsteten
Schicht, vor.
Die Dicke der erfindungsgemäßen mehrschichtigen Platte variiert zwischen 1
mm und 20 mm, wobei die Dicke der Deckschicht(en) je nach Plattendicke
zwischen 10 µm und 1 mm liegen kann. Vorzugsweise haben die Deckschichten
jeweils eine Dicke zwischen 400 bis 500 µm.
Wie schon ausgeführt, kann die erfindungsgemäße Platte mehrere Kern- und
Deckschichten aufweisen, die sandwichartig übereinandergelagert sind. Jedoch
kann die Platte auch nur aus einer Deckschicht und einer Kernschicht bestehen.
Erfindungsgemäß besonders bevorzugt ist eine Struktur mit zwei Deckschichten
und einer zwischen den Deckschichten liegenden Kernschicht.
Die einzelnen Deck- und Kernschichten können verschiedene oder gleiche
kristallisierbare Thermoplaste als Hauptbestandteile enthalten, solange der
Thermoplast einer Kernschicht eine größere Standardviskosität aufweist als die
Thermoplasten der direkt an diese Kernschicht angrenzenden Deckschichten.
Falls erwünscht, kann die erfindungsgemäße, transparente, amorphe,
mehrschichtige Platte, die gegebenenfalls ein oder mehrere Additive enthält,
einseitig oder mehrseitig mit einer kratzfesten Oberfläche ausgestattet sein.
Als Beschichtungssysteme und -materialien für die kratzfeste Oberfläche
(Beschichtung) kommen alle dem Fachmann bekannten Systeme und Materialien
in Frage.
Geeignete Beschichtungsysteme und -materialien sind insbesondere in der
Deutschen Patentanmeldung Nr. 196 25 534.1 der Anmelderin beschrieben, auf
die für die vorliegende Erfindung vollinhaltlich bezug genommen wird.
Aus der Vielzahl von möglichen Beschichtungssystemen und -materialien
werden im folgenden beispielhaft einige genannt.
- (1) In der US-A-4822828 sind wäßrige, strahlungshärtbare Beschichtungszusammensetzungen offenbart, die, jeweils bezogen auf das Gewicht der Dispersion, (A) von 50 bis 85% eines Silanes mit Vinylgruppen, (B) von 15 bis 50% eines multifunktionellen Acrylates und gegebenenfalls (C) 1 bis 3% eines Photoinitiators aufweisen.
- (2) Bekannt sind auch anorganische/organische Polymere sog. Ormocere (Organically Modified Ceramics) die Eigenschaften von keramischen Materialien und Polymeren kombinieren. Ormocere werden insbesondere als harte und/oder kratzfeste Beschichtungen auf Polymethylmethacrylat (PMMA) und Polycarbonat (PC) eingesetzt. Die harten Beschichtungen werden auf Basis von Al₂O₃, ZrO₂, TiO₂ oder SiO₂ als Netzwerkformer und Epoxy- oder Methacrylatgruppen mit Si durch ≡Si-C≡ Verbindungen gebunden.
- (3) Beschichtungsmittel für Acrylharzkunststoffe und Polycarbonat auf Silikonharzbasis in wäßrig-organischer Lösung, die eine besonders hohe Lagerstabilität besitzen, werden z. B. in der EP-A-0 073 362 und der EP-A-0 073 911 beschrieben. Diese Technik verwendet die Kondensationsprodukte von partiell hydrolysierten siliciumorganischen Verbindungen als Beschichtungsmittel, vor allem für Glas und insbesondere für Acrylharzkunststoffe und PC.
- (4) Auch bekannt sind acrylhaltige Beschichtungen wie z. B. die Uvecryl Produkte der Firma UCB Chemicals. Ein Beispiel ist das Uvecryl 29203, welches mit UV-Licht gehärtet wird. Dieses Material besteht aus einer Mischung von Urethanacrylatoligomeren mit Monomeren und Additiven. Bestandteile sind etwa 81% Acrylatoligomere und 19% Hexandioldiacrylat. Diese Beschichtungen werden ebenfalls für PC und PMMA beschrieben.
- (5) Weiter sind in der Literarur CVD- oder PVD-Beschichtungstechnologien mit Hilfe eines polymerisierenden Plasmas sowie diamantähnliche Beschichtungen beschrieben (Dünnschichttechnologie, herausgegeben von Dr. Hartmut Frey und Dr. Gerhard Kienel, VDI Verlag, Düsseldorf, 1987). Diese Technologien werden hier insbesondere für Metalle, PC und PMMA benutzt.
Andere kommerziell erhältliche Beschichtungen sind z. B. Peeraguard von
Peerless, Clearlite und Filtalite von der Fa. Charvo, Beschichtungstypen wie z. B.
die UVHC Reihevon GE Silicones, Vuegard wie die 900-er Reihe von TEC
Electrical Components, von der Societ´ Francaise Hoechst Highlink OG series,
PPZ® Produkte vertrieben von der Fa. Siber Hegner (hergestellt von Idemitsu)
und Beschichtungsmaterialien von Vianova Resins, Toagoshi, Toshiba oder
Mitsubishi. Auch diese Beschichtungen sind für PC und PMMA beschrieben.
Aus der Literatur bekannte Beschichtungsverfahren sind z. B. Offset-Drucken,
Aufgießen, Tauchverfahren, Flutverfahren, Spritzverfahren oder Sprühverfahren,
Rakeln oder Walzen.
Nach den beschriebenen Verfahren aufgebrachte Beschichtungen werden
anschließend beispielsweise mittels UV-Strahlung und/oder thermisch
ausgehärtet. Bei den Beschichtungsverfahren kann es von Vorteil sein, die zu
beschichtende Oberfläche vor dem aufbringen der Beschichtung mit einem
Primer, z. B. auf Acrylatbasis oder Acryllatex, zu behandeln.
Weitere bekannte Verfahren sind z. B.:
CVD-Verfahren bzw. Vakuum-Plasma-Verfahren, wie z. B. Vakuum-Plasma Polymerisation, PVD-Verfahren, wie Beschichtung mit Elektronenstrahlverdampfung, widerstandsbeheizte Verdampferquellen oder Beschichtung durch konventionelle Verfahren im Hochvakuum, wie bei einer herkömmlichen Metallisierung.
CVD-Verfahren bzw. Vakuum-Plasma-Verfahren, wie z. B. Vakuum-Plasma Polymerisation, PVD-Verfahren, wie Beschichtung mit Elektronenstrahlverdampfung, widerstandsbeheizte Verdampferquellen oder Beschichtung durch konventionelle Verfahren im Hochvakuum, wie bei einer herkömmlichen Metallisierung.
Literatur zu CVD und PVD ist z. B.: Moderne Beschichtungsverfahren von H.-D.
Steffens und W. Brandl. DGM Informationsgesellschaft Verlag Oberursel.
Andere Literatur zu Beschichtungen: Thin Film Technology von L. Maissel,
R. Glang, McGraw-Hill, New York (1983).
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung besonders geeignete
Beschichtungssysteme sind die Systeme (1), (2), (4) und (5), wobei
insbesondere das Beschichtungssystem (4) bevorzugt wird.
Als Beschichtungsverfahren eignen sich z. B. auch das Gieß-, das Spritz-, das
Sprüh-, das Tauch- und das Offsetverfahren, wobei für das
Beschichtungssystem (4) das Sprühverfahren bevorzugt wird.
Bei der Beschichtung der amorphen Platten kann die Aushärtung mit UV-
Strahlung und/oder bei Temperaturen, die vorzugsweise 80°C nicht
überschreiten, erfolgen, wobei die UV-Aushärtung bevorzugt wird.
Die Beschichtung nach System (4) hat den Vorteil, daß keine Kristallisation
auftritt, die eine Trübung verursachen könnte. Desweiteren zeigt die
Beschichtung eine hervorragende Haftung, hervorragende optische
Eigenschaften, eine sehr gute Chemikalienbeständigkeit und bewirkt keine
Beeinträchtigung der Eigenfarbe.
Die Dicke der kratzfesten Beschichtung beträgt im allgemeinen zwischen 1 bis
50 µm.
Die erfindungsgemäße amorphe Platte, die als Hauptbestandteil einen
kristallisierbaren Thermoplasten wie z. B. PET enthält, hat hervorragende
mechanische und optische Eigenschaften. So tritt bei der Messung der
Schlagzähigkeit an nach Charpy (gemessen nach ISO 179/1D) an der Platte
vorzugsweise kein Bruch auf. Darüber hinaus liegt die Kerbschlagfestigkeit ak
nach Izod (gemessen nach ISO 180/1A) der Platte vorzugsweise im Bereich von
2,0 bis 8,0 kJ/m², besonders bevorzugt im Bereich von 4,0 bis 6,0 kJ/m².
Die Bildschärfe der Platte, die auch Clarity genannt wird, und unter einem
Winkel kleiner als 2,5° ermittelt wird (ASTM D 1003), liegt vorzugsweise über
95% und besonders bevorzugt über 96%.
Der Oberflächenglanz, gemessen nach DIN 67530 (Meßwinkel 20°), ist größer
als 110, vorzugsweise größer als 120, die Lichttransmission, gemessen nach
ASTM D 1003 beträgt mehr als 80%, vorzugsweise mehr als 84%, und die
Trübung der Platte, gemessen nach ASTM D 1003 beträgt weniger als 15%,
vorzugsweise weniger als 11%.
Bewitterungstests haben ergeben, daß die erfindungsgemäße UV-stabilisierte
Platte selbst nach 5 bis 7 Jahren Außenanwendung keine sichtbare Vergilbung
und keinen sichtbaren Glanzverlust sowie keine sichtbaren Oberflächendefekte
aufweist.
Zudem ist die erfindungsgemäße Platte schwerentflammbar und tropft bei sehr
geringer Rauchentwicklung nichtbrennend ab, so daß sie sich auch
insbesondere für Innenanwendungen und im Messebau eignet.
Desweiteren ist die erfindungsgemäße Platte ohne Umweltbelastung und
Verlust der mechanischen Eigenschaften problemlos recyclierbar, weshalb sie
sich beispielsweise für die Herstellung von kurzlebigen Werbeschildern oder
anderer Werbeartikel eignet.
Daneben wurde völlig unerwartet ein hervorragendes und wirtschaftliches
Thermoform-Verhalten (Warmform- und Vakuumform-Verhalten) festgestellt.
Überraschenderweise ist es im Gegensatz zu Polycarbonatplatten nicht
erforderlich, die erfindungsgemäße Platte vor dem Thermoformen
vorzutrocknen. Polycarbonatplatten müssen beispielsweise vor dem
Thermoformen je nach Plattendicke 3 bis 50 Stunden bei ca. 125°C
vorgetrocknet werden.
Zudem läßt sich die erfindungsgemäße Platte mit sehr geringen
Tiefziehzykluszeiten und bei niedrigen Temperaturen beim Thermoformen
erhalten. Aufgrund dieser Eigenschaften lassen sich aus der erfindungsgemäßen
Platte auf üblichen Thermoformmaschinen wirtschaftlich und mit hoher
Produktivität Formkörper herstellen.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen, mehrschichtigen, transparenten,
amorphen, gegebenenfalls mit einem oder mehreren Additiven ausgerüsteten
Platte kann beispielsweise nach dem an sich bekannten Coextrusionsverfahren
in einer Extrusionsstraße erfolgen.
Hierbei sind an einem Coextruderadapter jeweils ein Extruder zur Plastifizierung
und Erzeugung der Kernschicht und pro Deckschicht ein weiterer Extruder
angeschlossen. Der Adapter ist so konstruiert, daß die die Deckschichten
formenden, gegebenenfalls UV-stabilisierten Schmelzen als dünne Schichten
haftend auf die Schmelze der Kernschicht aufgebracht werden. Der so erzeugte
mehrschichtige Schmelzestrang wird dann in der anschließend angeschlossenen
Düse ausgeformt und im Glättwerk kalibriert, geglättet und gekühlt, bevor die
Platte abgelängt wird.
Im folgenden wird das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Platten
allgemein erläutert.
Falls erforderlich, kann das Thermoplast-Polymere vor der Coextrusion
getrocknet werden.
Zweckmäßigerweise kann die Trocknung bei Temperaturen im Bereich von 110
bis 190°C über einen Zeitraum von 1 bis 7 Stunden erfolgen. Der
Haupttrockner ist mit dem Hauptextruder und pro Deckschicht ist ein Trockner
mit einem Coextruder verbunden.
Danach werden der Theromplast für die Kernschicht(en) und die
Deckschicht(en) im Hauptextruder und in den Coextrudern aufgeschmolzen.
Vorzugsweise liegt die Temperatur der Schmelze im Bereich von 230 bis 330°C,
wobei die Temperatur der Schmelze im wesentlichen sowohl durch die
Temperatur des Extruders, als auch die Verweilzeit der Schmelze im Extruder
eingestellt werden kann.
Wird das erfindungsgemäß als Thermoplast bevorzugte Polyethylenterephthalat
verwendet, wird üblicherweise 4 bis 6 Stunden bei 160 bis 180°C getrocknet
und die Temperatur der Schmelze wird im Bereich von 250 bis 320°C
eingestellt.
Wird ein Additiv wie ein UV-Stabilisator und/oder ein Antioxydans verwendet,
können diese bereits beim Rohstoffhersteller zudosiert werden oder bei der
Plattenherstellung in den Extruder dosiert werden.
Besonders bevorzugt ist die Zugabe Additive über die Masterbatchtechnologie.
Dabei werden die Additive in einem festen Trägermaterial voll dispergiert. Als
Trägermaterialien kommen gewisse Harze, der Thermoplast selbst oder auch
andere Polymere, die mit dem Thermoplasten ausreichend verträglich sind, in
Frage.
Wichtig ist, daß die Korngröße und das Schüttgewicht des Masterbatches
ähnlich der Korngröße und dem Schüttgewicht des Thermoplasten sind, so daß
eine homogene Verteilung und damit ein homogener Effekt der Additive wie z. B.
UV- und Hydrolysestabilisierung erfolgen kann.
Wie vorstehend bereits ausgeführt, sind der Hauptextruder zur Erzeugung der
Kernschicht und der oder die Coextruder so an einem Coextruderadapter
angeschlossen, daß die die Deckschichten formenden Schmelzen als dünne
Schichten haftend auf die Schmelze der Kernschicht aufgebracht werden. Der
so erzeugte mehrschichtige Schmelzestrang wird in einer angeschlossenen Düse
ausgeformt. Diese Düse ist vorzugsweise eine Breitschlitzdüse.
Der von einer Breitschlitzdüse ausgeformte mehrschichtige Schmelzestrang wird
anschließend von Glättkalanderwalzen kalibriert, d. h. intensiv gekühlt und
geglättet. Die verwendeten Kalanderwalzen können beispielsweise in einer I-,
F-, L- oder S-Form angeordnet sein.
Das Material kann dann auf einer Rollenbahn nachgekühlt, seitlich auf Maß
geschnitten, abgelängt und gestapelt werden.
Die Dicke der erhaltenen Platte wird im wesentlichen vom Abzug, der am Ende
der Kühlzone angeordnet ist, den mit ihm geschwindigkeitsmäßig gekoppelten
Kühl-(Glätt-)Walzen und der Fördergeschwindigkeit des Extruders einerseits und
dem Abstand der Walzen andererseits bestimmt.
Als Extruder können sowohl Einschnecken- als auch Zweischneckenextruder
eingesetzt werden.
Die Breitschlitzdüse besteht vorzugsweise aus dem zerlegbaren
Werkzeugkörper, den Lippen und dem Steuerbalken zur Fließregulierung über
die Breite. Dazu kann der Steuerbalken durch Zug- und Druckschrauben
verbogen werden. Die Dickeneinstellung erfolgt durch Verstellen der Lippen.
Wichtig ist, daß auf eine gleichmäßige Temperatur des mehrschichtigen
Schmelzestranges und der Lippe geachtet wird, da sonst der Schmelzestrang
durch die unterschiedlichen Fließwege verschieden dick ausfließt.
Das Kalibrierwerkzeug, d. h. der Glättkalander, gibt dem Schmelzestrang die
Form und die Abmessungen. Dies geschieht durch Einfrieren unterhalb der
Glasübergangstemperatur mittels Abkühlung und Glätten. In diesem Zustand
sollte nicht mehr verformt werden, da sonst aufgrund der erfolgten Abkühlung
Oberflächenfehler entstehen würden. Aus diesem Grund werden die
Kalanderwalzen vorzugsweise gemeinsam angetrieben. Die Temperatur der
Kalanderwalzen muß zur Vermeidung des Anklebens des Schmelzestranges
kleiner als die Kristallitschmelztemperatur sein. Der Schmelzestrang verläßt die
Breitschlitzdüse vorzugsweise mit einer Temperatur von 240 bis 300°C. Die
erste Glätt-Kühl-Walze hat je nach Ausstoß und Plattendicke eine Temperatur
zwischen 50°C und 80°C. Die zweite etwas kühlere Walze kühlt die zweite
oder andere Oberfläche ab.
Um eine gleichmäßige Dicke im Bereich von 1 bis 20 mm bei guten optischen
Eigenschaften zu erhalten, ist es wesentlich, daß die Temperatur der ersten
Glätt-Walze bei 50 bis 80°C liegt.
Während die Kalibriereinrichtung die Oberflächen der Platte möglichst glatt zum
Einfrieren bringt und das Profil so weit abkühlt, daß es formsteif ist, senkt die
Nachkühleinrichtung die Temperatur der Platte auf nahezu Raumtemperatur ab.
Die Nachkühlung kann auf einem Rollenbrett erfolgen.
Die Geschwindigkeit des Abzugs sollte mit der Geschwindigkeit der
Kalanderwalzen genau abgestimmt sein, um Defekte und Dickenschwankungen
zu vermeiden.
Als Zusatzeinrichtungen kann sich in der Extrusionsstraße zur Herstellung der
erfindungsgemäßen Platten eine Trennsäge als Ablangeinrichtung, die
Seitenbeschneidung, die Stapelanlage und eine Kontrollstelle befinden. Die
Seiten- oder Randbeschneidung ist vorteilhaft, da die Dicke im Randbereich
unter Umständen ungleichmäßig sein kann. An der Kontrollstelle werden Dicke
und Optik der Platte gemessen.
Durch die überraschende Vielzahl ausgezeichneter Eigenschaften eignet sich die
erfindungsgemäße, transparente, amorphe Platte hervorragend für eine Vielzahl
unterschiedlicher Anwendungen, beispielsweise für Innenraumverkleidung, für
Messebau und Messeartikel, als Displays, für Schilder, im Beleuchtungssektor,
im Laden- und Regalbau, als Werbeartikel, als Menükartenständer, als
Basketball-Zielbretter, als Raumteiler, als Aquarien, als Infotafeln, als Prospekt-
und Zeitungsständer sowie auch für Außenanwendungen, wie z. B.
Gewächshäuser, Überdachungen, Außenverkleidungen, Abdeckungen, für
Anwendungen im Bausektor, Lichtwerbeprofile, Balkonverkleidungen und
Dachausstiege.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher
erläutert, ohne dadurch beschränkt zu werden.
Die Messung der einzelnen Eigenschaften erfolgt dabei gemäß den folgenden
Normen bzw. Verfahren.
Der Oberflächenglanz wird bei einem Meßwinkel von 20° nach DIN 67 530
gemessen. Gemessen wird der Reflektorwert als optische Kenngröße für die
Oberfläche einer Platte. Angelehnt an die Normen ASTM-D 523-78 und ISO
2813 wurde der Einstrahlwinkel mit 20° eingestellt. Ein Lichtstrahl trifft unter
dem eingestellten Einstrahlwinkel auf die ebene Prüffläche und wird von dieser
reflektiert bzw. gestreut. Die auf den photoelektronischen Empfänger
auffallenden Lichtstrahlen werden als proportionale elektrische Größe angezeigt.
Der Meßwert ist dimensionslos und muß mit dem Einstrahlwinkel zusammen
angegeben werden.
Unter der Lichttransmission ist das Verhältnis des insgesamt durchgelassenen
Lichtes zur einfallenden Lichtmenge zu verstehen.
Die Lichttransmission wird mit dem Meßgerät Hazegard plus nach ASTM D
1003 gemessen.
Trübung ist der prozentuale Anteil des durchgelassenen Lichtes, der vom
eingestrahlten Lichtbündel im Mittel um mehr als 2,5° abweicht. Die Bildschärfe
wird unter einem Winkel kleiner als 2,5° ermittelt.
Die Trübung und die Clarity werden mit dem Meßgerät Hazegard plus nach
ASTM D 1003 gemessen.
Die Oberflächendefekte werden visuell bestimmt.
Diese Größe wird nach ISO 179/1D ermittelt.
Die Kerschlagzähigkeit bzw. -festigkeit ak nach Izod wird nach ISO 180/1A
gemessen.
Die Dichte wird nach DIN 53479 bestimmt.
Die Standardviskosität SV (DCE) wird angelehnt an DIN 53728 in
Dichloressigsäure gemessen.
Die intrinsische Viskosität (IV) berechnet sich wie folgt aus der
Standardviskosität (SV)
IV (DCE) = 6,67 · 10-4SV (DCE) + 0,118
Die thermischen Eigenschaften wie Kristallitschmelzpunkt Tm,
Kristallisationstemperaturbereich Tc, Nach-(Kalt-) Kristallisationstemperatur TCN
und Glasübergangstemperatur Tg werden mittels Differential Scanning
Calorimetrie (DSC) bei einer Aufheizgeschwindigkeit von 10°C/min gemessen.
Die Molekulargewichte Mw und Mn und die resultierende Polydispersität Mw/Mn
werden mittels Gelpermeationschromatographie (GPC) gemessen.
Die UV-Stabilität wird nach der Testspezifikation ISO 4892 wie folgt geprüft
Testgerät: Atlas Ci 65 Weather Ometer
Testbedingungen: ISO 4892, d. h. künstliche Bewitterung
Bestrahlungszeit: 1000 Stunden (pro Seite)
Bestrahlung: 0,5 W/m², 340 nm
Temperatur: 63°C
Relative Luftfeuchte: 50%
Xenonlampe: innerer und äußerer Filter aus Borosilikat
Bestrahlungszyklen: 102 Minuten UV-Licht, dann 18 Minuten UV-Licht mit Wasserbesprühung der Proben, dann wieder 102 Minuten UV- Licht usw.
Testgerät: Atlas Ci 65 Weather Ometer
Testbedingungen: ISO 4892, d. h. künstliche Bewitterung
Bestrahlungszeit: 1000 Stunden (pro Seite)
Bestrahlung: 0,5 W/m², 340 nm
Temperatur: 63°C
Relative Luftfeuchte: 50%
Xenonlampe: innerer und äußerer Filter aus Borosilikat
Bestrahlungszyklen: 102 Minuten UV-Licht, dann 18 Minuten UV-Licht mit Wasserbesprühung der Proben, dann wieder 102 Minuten UV- Licht usw.
Die Farbveränderung der Proben nach der künstlichen Bewitterung wird mit
einem Spektralphotometer nach DIN 5033 gemessen.
Es gilt:
ΔL: Differenz in der Helligkeit
+ΔL: Die Probe ist heller als der Standard
-ΔL: Die Probe ist dunkler als der Standard
ΔL: Differenz in der Helligkeit
+ΔL: Die Probe ist heller als der Standard
-ΔL: Die Probe ist dunkler als der Standard
ΔA: Differenz im Rot-Grün-Bereich
+ΔA: Die Probe ist roter als der Standard
-ΔA: Die Probe ist grüner als der Standard
+ΔA: Die Probe ist roter als der Standard
-ΔA: Die Probe ist grüner als der Standard
ΔB: Differenz im Blau-Gelb-Bereich
+ΔB: Die Probe ist gelber als der Standard
-ΔB: Die Probe ist blauer als der Standard
+ΔB: Die Probe ist gelber als der Standard
-ΔB: Die Probe ist blauer als der Standard
ΔE: Gesamtfarbänderung
ΔE = (ΔL² + ΔA² + ΔB²)1/2
ΔE = (ΔL² + ΔA² + ΔB²)1/2
Je größer die numerische Abweichung vom Standard ist, desto größer ist der
Farbunterschied.
Numerische Werte von 0,3 sind vernachlässigbar und bedeuten, daß keine
signifikante Farbänderung vorliegt.
Der Gelbwert G ist die Abweichung von der Farblosigkeit in Richtung Gelb und
wird gemäß DIN 6167 gemessen. Gelbwert G-Werte von 5 sind visuell nicht
sichtbar.
In den nachstehenden Beispielen und Vergleichsbeispielen handelt es sich
jeweils um transparente Platten unterschiedlicher Dicke, die auf der
beschriebenen Extrusionsstraße hergestellt werden.
Nach dem beschriebenen Coextrusionsverfahren wird eine 4 mm dicke,
mehrschichtige, transparente, amorphe Polyethylenterephthalatplatte mit der
Schichtreihenfolge A-B-A hergestellt, wobei B die Kernschicht und A die
Deckschicht repräsentieren. Die Kernschicht B ist 3,5 mm dick und die beiden
Deckschichten, die die Kernschicht überziehen, sind jeweils 250 µm dick.
Das für die Kernschicht B eingesetzte Polyethylenterephthalat hat folgende
Eigenschaften:
SV (DCE): 1100
IV (DCE):. 0,85 dl/g
Dichte: 1,38g/cm³
Kristallinität: 44%
Kristallitschmelzpunkt Tm: 245°C
Kristallisationstemperaturbereich Tc: 82°C bis 245°C
Nach-(Kalt-)Kristallisationstemperatur TCN: 152°C
Polydispersität Mw/M₂: 2,02
Glasübergangstemperatur: 82°C.
SV (DCE): 1100
IV (DCE):. 0,85 dl/g
Dichte: 1,38g/cm³
Kristallinität: 44%
Kristallitschmelzpunkt Tm: 245°C
Kristallisationstemperaturbereich Tc: 82°C bis 245°C
Nach-(Kalt-)Kristallisationstemperatur TCN: 152°C
Polydispersität Mw/M₂: 2,02
Glasübergangstemperatur: 82°C.
Die Deckschichten A enthalten als Hauptbestandteil Polyethylenterephthalat und
3,0 Gew.-% des UV-Stabilisators 2-(4,6-Diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-5-
(hexyloxyphenol (®Tinuvin 1577 der Firma Ciba-Geigy).
Tinuvin 1577 hat einen Schmelzpunkt von 140°C und ist bis ca. 330°C
thermisch stabil.
Um eine homogene Verteilung zu gewährleisten, werden 3,0 Gew.-% des UV-
Stabilisators direkt beim Rohstoffhersteller in das Polyethylenterephthalat
eingearbeitet.
Das Polyethylenterephthalat, aus dem die Deckschichten hergestellt werden,
hat eine Standardviskosität SV (DCE) von 1010, was einer intrinsischen
Viskosität IV (DCE) von 0,79 dl/g entspricht. Der Feuchtigkeitsgehalt liegt bei
< 0,2% und die Dichte (DIN 53479) bei 1,41 g/cm³. Die Kristallinität beträgt
59%, wobei der Kristallitschmelzpunkt nach DSC-Messungen bei 259°C liegt.
Der Kristallisationstemperaturbereich Tc liegt zwischen 83°C und 258°C, wobei
die Nachkristallisationstemperatur (auch Kaltkristallisationstemperatur) TCN bei
144°C liegt. Die Polydispersität Mw/Mn des Polyethylenterephthalats beträgt
2,14. Die Glasübergangstemperatur liegt bei 83°C.
Vor der Coextrusion werden das Polyethylenterephthalat für die Kernschicht
und das UV-stabilisierte Polyethylenterephthalat für die Deckschichten jeweils 5
Stunden bei 170°C in einem Trockner getrocknet und dann durch eine
Breitschlitzdüse auf einen Glättkalander, dessen Walzen S-förmig angeordnet
sind, coextrudiert und zu einer dreischichtigen, 4 mm dicken Platte geglättet.
Die Extrusionstemperatur des Hauptextruders für die Kernschicht liegt bei
282°C. Die Extrusionstemperaturen der beiden Coextruder für die
Deckschichten liegen bei 294°C. Die erste Kalanderwalze hat eine Temperatur
von 65°C und die nachfolgenden Walzen haben jeweils eine Temperatur von
58°C. Die Geschwindigkeit des Abzuges liegt bei 4,2 m/min.
In Anschluß an die Nachkühlung wird die dreischichtige transparente Platte mit
Trennsagen an den Rändern gesäumt, abgelängt und gestapelt.
Die erhaltene transparente, amorphe, dreischichtige PET-Platte hat folgendes
Eigenschaftsprofil
- - Schichtaufbau: A-B-A
- - Gesamtdicke: 4 mm
- - Dicke der Kernschicht: 3,5 mm
- - Dicke der Deckschichten: je 0,25 mm
- - Oberflächenglanz 1. Seite: 185
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 183 - - Lichttransmission: 93,6%
- - Clarity (Klarheit): 100%
- - Trübung: 0,7%
- - Oberflächendefekte pro m²: keine
(Stippen, Orangenhaut, Blasen usw.) - - Schlagzähigkeit an nach Charpy: kein Bruch
- - Kerbschlagzähigkeit ak nach Izod: gut, keine Defekte
- - Kristallinität: 0%
- - Dichte: 1,33g/cm³.
Nach 1000 Stunden Bewitterung pro Seite mit dem Atlas Ci 65 Weather Ometer
zeigt die PET-Platte folgende Eigenschaften:
- - Gesamtdicke: 4 mm
- - Oberflächenglanz 1. Seite: 166
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 164 - - Lichttransmission: 91,1%
- - Clarity: 100%
- - Trübung: 1,2%
- - Gesamtverfärbung ΔE: 0,22
- - Dunkelverfärbung ΔL: -0,18
- - Rot-Grün-Verfärbung ΔA: -0,08
- - Blau-Gelb-Verfärbung ΔB: 0,10
- - Oberflächendefekte: keine
(Risse, Versprödung) - - Gelbwert G: 4.
Analog Beispiel 1 wird eine 4 mm dicke, transparente, dreischichtige PET-Platte
hergestellt.
Die Kernschicht B setzt sich aus 50% des Polyethylenterephthalates aus
Beispiel 1 und aus 50% Plattenrecyclat aus Beispiel 1 zusammen.
Die erhaltene transparente PET-Platte hat folgendes Eigenschaftsprofil:
- - Gesamtdicke: 4 mm
- - Oberflächenglanz 1. Seite: 172
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 170 - - Lichttransmission: 92,1%
- - Clarity (Klarheit): 99,8%
- - Trübung: 2,0%
- - Oberflächendefekte pro m²: keine
(Stippen, Orangenhaut, Blasen usw.) - - Schlagzähigkeit an nach Charpy: kein Bruch
- - Kerbschlagzähigkeit ak nach Izod: 4,6 kJ/m²
- - Kaltformbarkeit: gut, keine Defekte
- - Kristallinität: 0%
- - Dichte 1,33g/cm³.
Nach 1000 Stunden Bewitterung mit Atlas Ci 65 Weather Ometer zeigt die PET-
Platte folgende Eigenschaften:
- - Gesamtdicke: 4 mm
- - Oberflächenglanz 1. Seite: 158
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 154 - - Lichttransmission: 91,1%
- - Clarity: 99,4%
- - Trübung: 2,9%
- - Gesamtverfärbung ΔE: 0,24
- - Dunkelverfärbung ΔL: -0,19
- - Rot-Grün-Verfärbung ΔA: -0,08
- - Blau-Gelb-Verfärbung ΔB: 0,12
- - Oberflächendefekte: keine
- - Gelbwert G: 4.
Analog Beispiel 1 wird eine dreischichtige, transparente, amorphe 6 mm dicke
Platte hergestellt.
Die Deckschichten enthalten 3,5 Gew.-% des UV-Stabilisators 2,2′-Methylen-
bis-(6-(2H-benzotriazol-2-yl)-4-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)-phenol (®Tinuvin 360
der Fa. Ciby-Geigy), bezogen auf das Gewicht des Thermoplasten der
Deckschichten.
Tinuvin 360 hat einen Schmelzpunkt von 195°C und ist bis ca. 250°C
thermisch stabil.
Wie in Beispiel 1 werden 3,5 Gew.-% des UV-Stabilisators direkt beim
Rohstoffhersteller in das Polyethylenterephthalat eingearbeitet.
Die erste Kalanderwalze hat eine Temperatur von 59°C und die nachfolgenden
Walzen haben eine Temperatur von 51 °C. Die Geschwindigkeit des Abzuges
liegt bei 2,5 m/min.
Die erhaltene transparente PET-Platte hat folgendes Eigenschaftsprofil:
- - Schichtaufbau: A-B-A
- - Dicke der Deckschichten: je 0,4 mm
- - Dicke der Kernschicht: 5,2 mm
- - Gesamtdicke: 6 mm
- - Oberflächenglanz 1. Seite: 165
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 163 - - Lichttransmission: 89,1%
- - Clarity (Klarheit): 99,6%
- - Trübung: 2,4%
- - Oberflächendefekte pro m²: keine
(Stippen, Orangenhaut, Blasen usw.) - - Schlagzähigkeit an nach Charpy: kein Bruch
- - Kerbschlagzähigkeit ak nach Izod: 4,9 kJ/m²
- - Kaltformbarkeit: gut, keine Defekte
- - Kristallinität: 0%
- - Dichte 1,33g/cm³.
Nach 1000 Stunden Bewitterung pro Seite mit dem Atlas Ci 65 Weather Ometer
zeigt die PET-Platte folgende Eigenschaften:
- - Dicke: 6 mm
- - Oberflächenglanz 1. Seite: 151
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 150 - - Lichttransmission: 88,3%
- - Clarity: 99,5%
- - Trübung: 3,1%
- - Gesamtverfärbung ΔE: 0,56
- - Dunkelverfärbung ΔL: -0,21
- - Rot-Grün-Verfärbung ΔA: -0,11
- - Blau-Gelb-Verfärbung ΔB: +0,51
- - Oberflächendefekte: keine
(Risse, Versprödung) - - Gelbwert G: 5
Analog Beispiel 1 wird eine dreischichtige, transparente PET-Platte hergestellt.
Die Deckschichten enthalten wie in Beispiel 3, 3,5 Gew.-% Tinuvin 360 als UV-
Stabilisator, bezogen auf das Gewicht des Thermoplasten der Deckschicht, das
direkt beim Rohstoffhersteller eingearbeitet worden ist.
Das für die Kernschicht eingesetzte Polyethylenterephthalat hat folgende
Eigenschaften:
- - SV (DCE): 3173
- - IV (DCE): 2,23 dl/g
- - Dichte 1,34g/cm³
- - Kristallinität: 112%
- - Kristallitschmelzpunkt Tm: 240° C
- - Kristallisationstemperaturbereich Tc: 82°C bis 240°C
- - Nach(-Kalt-)Kristallisationstemperatur TCN: 156°C
- - Polydispersität Mw/Mn: 3,66
- - Glasübergangstemperatur: 82°C
- - Mw: 204 660 g/mol
- - Mn: 55 952 g/mol.
Das Polyethylenterephthalat für die Deckschichten ist dasselbe wie in Beispiel
1. Die Extrusionstemperatur liegt bei 274° C. Die erste Kalanderwalze hat eine
Temperatur von 50°C und die nachfolgenden Walzen haben eine Temperatur
von 45°C. Die Geschwindigkeit des Abzuges und der Kalanderwalzen liegt bei
2,4 m/min.
Die hergestellte Platte hat folgendes Eigenschaftsprofil:
- - Schichtaufbau: A-B-A
- - Dicke der Deckschichten: je 0,4 mm
- - Dicke der Kernschicht: 5,2 mm
- - Gesamtdicke: 6 mm
- - Oberflächenglanz 1. Seite: 162
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 159 - - Lichttransmission: 89,3%
- - Clarity (Klarheit): 99,3%
- - Trübung: 2,2%
- - Oberflächendefekte pro m²: keine
(Stippen, Orangenhaut, Blasen usw.) - - Schlagzähigkeit an nach Charpy: kein Bruch
- - Kerbschlagzähigkeit ak nach Izod: 5,1 kJ/m²
- - Kaltformbarkeit: gut, keine Defekte
- - Kristallinität: 0%
- - Dichte 1,33 g/cm³.
Nach 1000 Stunden Bewitterung mit dem Atlas Ci 65 Weather Ometer zeigt die
PET-Platte folgende Eigenschaften:
- - Dicke: 6 mm
- - Oberflächenglanz 1. Seite: 150
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 149 - - Lichttransmission: 86,2%
- - Clarity: 99,1%
- - Trübung: 3,2%
- - Gesamtverfärbung ΔE: 0,47
- - Dunkelverfärbung ΔL: -0,18
- - Rot-Grün-Verfärbung ΔA: -0,09
- - Blau-Gelb-Verfärbung ΔB: +0,42
- - Oberflächendefekte: keine
(Risse, Versprödung) - - Gelbwert G: 5.
Analog Beispiel 1 wird eine transparente, amorphe Platte hergestellt. Im
Gegensatz zu Beispiel 1 enthält die Platte keinen UV-Stabilisator. Das
eingesetzte Polyethylenterephthalat, die Extrusionsparameter, die
Verfahrensparameter und die Temperaturen werden wie in Beispiel 1 gewählt.
Die hergestellte, transparente, amorphe, dreischichtige Platte hat folgendes
Eigenschaftsprofil:
- - Schichtaufbau: A-B-A
- - Dicke der Basisschicht: 3,5 mm
- - Dicke der Deckschichten: je 0,25 mm
- - Gesamtdicke: 4 mm
- - Oberflächenglanz 1. Seite: 189
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 185 - - Lichttransmission: 93,8%
- - Clarity (Klarheit): 100%
- - Trübung: 0,8%
- - Oberflächendefekte pro m²: keine
(Stippen, Orangenhaut, Blasen usw.) - - Schlagzähigkeit an nach Charpy: kein Bruch
- - Kerbschlagzähigkeit ak nach Izod: 4,6 kJ/m²
- - Kaltformbarkeit: gut, keine Defekte
- - Kristallinität: 0%
- - Dichte: 1,33 g/cm³.
Nach 1000 Stunden Bewitterung pro Seite mit dem Atlas Ci 65 Weather Ometer
zeigt die PET-Platte folgende Eigenschaften:
- - Gesamtdicke: 4 mm
- - Oberflächenglanz 1. Seite 98
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 95 - - Lichttransmission: 79,5%
- - Clarity: 81,2%
- - Trübung: 7,8%
- - Gesamtverfärbung ΔE: 3,41
- - Dunkelverfärbung ΔL: -0,29
- - Rot-Grün-Verfärbung ΔA: -0,87
- - Blau-Gelb-Verfärbung ΔB: +3,29
- - Oberflächendefekte: Versprödung
(Risse, Versprödung) - 2- Gelbwert G: 17.
Claims (35)
1. Mehrschichtige, transparente, amorphe Platte mit einer Dicke im Bereich
von 1 bis 20 mm, die als Hauptbestandteil einen kristallisierbaren
Thermoplasten enthält, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen mehrschichtigen
Aufbau aus mindestens einer Kernschicht und mindestens einer Deckschicht
aufweist, wobei die Standardviskosität des in der Kernschicht enthaltenden
Thermoplasten größer ist als die Standardviskosität des in der Deckschicht
enthaltenden Thermoplasten.
2. Platte nach Anspruch 1, wobei die Standardviskosität des Thermoplasten
der mindestens einen Kernschicht im Bereich von 800 bis 5000 und die des
Thermoplasten der mindestens einen Deckschicht im Bereich von 500 bis 4500
liegt.
3. Platte nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Platte zwei Deckschichten und
eine zwischen den Deckschichten liegende Kernschicht aufweist.
4. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens
eine der Kern- und/oder Deckschicht(en) mit mindestens einem UV-Stabilisator
ausgerüstet ist.
5. Platte nach Anspruch 4, wobei die Konzentration des UV-Stabilisators in
einer Schicht 0,01 bis 8 Gew.-% beträgt, bezogen auf das Gewicht des
Thermoplasten der den UV-Stabilisator enthaltenden Schicht.
6. Platte nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Konzentration des UV-
Stabilisators in der mindestens einen Kernschicht 0,01 bis 1 Gew.-% beträgt,
bezogen auf das Gewicht des Thermoplasten der den UV-Stabilisator
enthaltenden Kernschicht.
7. Platte nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei der UV-Stabilisator
ausgewählt wird unter 2-Hydroxybenzotriazolen, Triazinen und deren
Gemischen.
8. Platte nach Anspruch 7, wobei der UV-Stabilisator ausgewählt wird unter
2-(4,6-Diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-5-(hexyl)oxyphenol und 2,2′-Methylen-bis(6-
(2H-benzotriazol-2-yl)-4-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phenol.
9. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens
eine der Kern- und/oder Deckschichten mit mindestens einem Antioxydans
ausgerüstet ist.
10. Platte nach Anspruch 9, wobei das Antioxydans in einer Konzentration
von 0,1 bis 6 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Thermoplasten der damit
ausgerüsteten Schicht, vorliegt.
11. Platte nach Anspruch 9 oder 10, wobei das mindestens eine Antioxydans
ausgewählt ist unter sterisch gehinderten Phenolen, sekundären, aromatischen
Aminen, Phosphiten, Phosphoniten, Thioether, Carbondiimiden und Zink
dibutyldithiocarbamat.
12. Platte nach Anspruch 11, wobei das Antioxydans 2-[2,4,8, 10-
Tetrakis(1,1-dimethylethyl)dibenzo[d,f][1,3,2]dioxaphosphepin-6-yl]o-xy)
ethyl]ethanamin und/oder Tris-(2,4-di-tert.-butylphenyl)phosphit ist.
13. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der
kristallisierbare Thermoplast ausgewählt ist unter Polyalkylenterephthalat mit C1
bis C12-Alkylenrest, Polyalkylennaphthalat mit C1 bis C12 Alkylenrest, einem
Cycloolefinpolymer und einem Cycloolefincopolymer.
14. Platte nach Anspruch 13, wobei der Alkylenrest Ethylen oder Butylen ist.
15. Platte nach Anspruch 13, wobei der Thermoplast Polyethylenterephthalat
ist.
16. Platte nach Anspruch 13 bis 15, wobei der Thermoplast ein Recyclat des
Thermoplasten enthält.
17. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der
Thermoplast einen Kristallitschmelzpunkt, gemessen mit DSC mit einer
Aufheizgeschwindigkeit von 10°C/min., im Bereich von 220 bis 280°C hat.
18. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der
Thermoplast eine Kristallisationstemperatur, gemessen mit DSC mit einer
Aufheizgeschwindigkeit von 10°C/min., im Bereich von 75 bis 280°C hat.
19. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der eingesetzte
Thermoplast eine Kristallinität aufweist, die im Bereich von 5 bis 65 liegt.
20. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der eingesetzte
Thermoplast eine Kalt- (Nach-)kristallisationstemperatur TCN in einem Bereich
von 120 bis 158°C hat.
21. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Platte einen
Oberflächenglanz, gemessen nach DIN 67530 (Meßwinkel 20°), von größer
110 hat.
22. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Platte eine
Lichttransmission, gemessen nach ASTM D 1003, von mehr als 80% hat.
23. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Trübung der
Platte, gemessen nach ASTM D 1003, weniger als 15% ist.
24. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei der
Messung der Schlagzähigkeit nach Charpy an, gemessen nach ISO 179/1 D, kein
Bruch auftritt.
25. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Platte eine
Kerbschlagfestigkeit ak nach Izod, gemessen nach ISO 180/1A, im Bereich von
2,0 bis 8,0 kJ/m².
26. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Platte eine
Bildschärfe hat, die, gemessen nach ASTM D 1003 unter einem Winkel kleiner
2,5°, über 95% liegt.
27. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche , wobei die Platte
mindestens einseitig eine kratzfeste Beschichtung aufweist.
28. Platte nach Anspruch 27, wobei die kratzfeste Beschichtung silicium
und/oder acrylhaltig ist.
29. Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen, transparenten,
amorphen Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der
Thermoplast für die mindestens eine Kernschicht und der Thermoplast für die
mindestens eine Deckschicht in einem Coextruder aufgeschmolzen werden, die
Schmelzen übereinander geschichtet und die zusammengeführten Schichten
durch eine Düse ausgeformt und anschließend im Glättwerk mit mindestens
zwei Walzen kalibriert, geglättet und gekühlt werden, wobei die Temperatur der
ersten Walze des Glättwerkes in einem Bereich von 50-80°C liegt.
30. Verfahren nach Anspruch 29, wobei mindestens ein Additiv zusammen
mit dem Thermoplasten der mit Additiv auszurüstenden Schicht aufgeschmolzen
wird.
31. Verfahren nach Anspruch 29 oder 30, wobei der Thermoplast ein
Polyalkylenterephthalat oder Polyalkylennaphthalat ist.
32. Verfahren nach Anspruch 31, wobei das Polyalkylenterephthalat oder
Polyalkylennaphthalat vor der Extrusion 4 bis 6 Stunden bei 160 bis 180°C
getrocknet wird.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 oder 32, wobei die Temperatur
der Polyalkylenterephthalat- oder Polyalkylennaphthalatschmelze im Bereich von
250 bis 320°C liegt.
34. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 33, wobei das mindestens
eine Additiv über die Masterbatchtechnologie zugesetzt wird.
35. Verwendung einer mehrschichtigen, transparenten, amorphen Platte nach
einem der vorhergehenden Ansprüche für den Außen- und Innenbereich
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Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: HOSTAGLAS LTD., DUBLIN, IE |
|
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: GRUENECKER, KINKELDEY, STOCKMAIR & SCHWANHAEUSSER, |
|
8125 | Change of the main classification |
Ipc: B32B 27/08 |
|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |