DE19630817A1 - Mehrschichtige, eingefärbte Platte aus einem kristallisierbaren Thermoplast, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung - Google Patents
Mehrschichtige, eingefärbte Platte aus einem kristallisierbaren Thermoplast, Verfahren zu ihrer Herstellung und VerwendungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine amorphe, eingefärbte, mehrschichtige Platte aus
einem kristallisierbaren Thermoplast, deren Dicke im Bereich von 1 bis 20 mm
liegt. Die eingefärbte Platte ist dadurch gekennzeichnet, daß sie sich aus
mindestens einer Kernschicht und mindestens einer Deckschicht
zusammensetzt. Die Platte enthält zudem mindestens ein organisches und/oder
anorganisches Pigment als Farbmittel in mindestens einer der Kern- und/oder
Deckschichten und gegebenenfalls weitere Additive, wie UV-Stabilisatoren und
Antioxydantien. Die Platte zeichnet sich neben guten mechanischen
Eigenschaften durch homogene 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, eingefärbte, amorphe Platten
mit einer Dicke im Bereich von 1 bis 20 mm beschrieben, die als
Hauptbestandteil einen kristallisierbaren Thermoplasten wie z. B.
Polyethylenterephthalat und ein organisches und/oder anorganisches Pigment
als Farbmittel enthalten (deutsche Patentanmeldungen Nr.
195 19 577.9, 195 22 116.2, 195 28 333.3). 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 und sind nicht eingefärbt.
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 einschichtig und 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,
eingefärbte Platte mit einer Dicke von 1 mm bis 20 mm bereitzustellen, die sich
durch gute mechanische und homogene optische Eigenschaften auszeichnet.
Zu den homogenen optischen Eigenschaften zählen beispielsweise eine
homogene Lichttransmission bei einem hohen Oberflächenglanz.
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, eingefärbte, amorphe
Platte mit einer Dicke von 1 bis 20 mm, die als Hauptbestandteil mindestens
einen kristallisierbaren Thermoplasten enthält, die dadurch gekennzeichnet ist,
daß die Platte mindestens eine Kernschicht und mindestens eine Deckschicht
aufweist, wobei die Standardviskosität des kristallisierbaren Thermoplasten der
Kernschicht höher ist als die Standardviskosität des kristallisierbaren
Thermoplasten der Deckschicht und daß mindestens eine Schicht mindestens
ein organisches und/oder anorganisches Pigment als Farbmittel enthält.
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) (auch als Basisschicht bezeichnet) 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 53 466, 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 der
Thermoplasten verschiedener Kern- und/oder Deckschichten einer
mehrschichtigen Platte können unterschiedlich sein.
Die Standardviskosität SV (DCE) des kristallisierbaren Thermoplasten der
Kernschicht oder Basisschicht, 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 · 10-4SV (DCE) + 0,118.
In der erfindungsgemäßen amorphen, mehrschichtigen Platte ist zudem
mindestens ein organisches und/oder anorganisches Pigment enthalten. Das
Pigment oder auch eine Mischung von Pigmenten kann einer oder mehreren der
Schichten zugesetzt werden. Die Konzentration des Farbmittels liegt
vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des
Thermoplasten in der mit Pigment ausgerüsteten Schicht.
Für die Erfindung geeignete organische und anorganische Pigmente sind in den
vorstehend genannten deutschen Patentanmeldungen Nr. 195 19 577.9, 195 22 119.2
und 195 283 33.3 beschrieben. Diese Anmeldungen gelten durch
Zitat als zur Offenbarung der vorliegenden Anmeldung gehörig.
Bei den Farbmitteln unterscheidet man nach DIN 55 944 zwischen Farbstoffen
und Pigmenten. Pigmente sind unter den jeweiligen Verarbeitungsbedingungen
im Polymeren nahezu unlöslich, während Farbstoffe löslich sind (DIN 55 949).
Die färbende Wirkung der Pigmente wird durch die Teilchen selbst verursacht.
Der Begriff Pigment ist im allgemeinen an eine Teilchengröße von 0,01 bis
1,0 µm gebunden. Nach DIN 53 206 unterscheidet man bei der Definition der
Pigmentteilchen zwischen Primärteilchen, Aggregaten und Agglomeraten.
Primärteilchen, wie sie in der Regel bei der Herstellung anfallen, besitzen
aufgrund ihrer außerordentlich geringen Teilchengröße eine ausgeprägte
Tendenz, sich zusammenzulagern. Dadurch entstehen aus den Primärteilchen
durch flächiges Zusammenlagern die Aggregate, die deshalb eine kleinere
Oberflächen aufweisen als der Summe der Oberfläche ihrer Primärteilchen
entspricht. Durch Aneinanderlagerung von Primärteilchen und/oder Aggregaten
über Ecken und Kanten bilden sich Agglomerate, deren Gesamtoberflächen von
der Summe der Einzelflächen nur wenig abweicht. Wenn man - ohne nähere
Angaben - von Pigmentteilchengröße spricht, bezieht man sich auf die
Aggregate, wie sie im wesentlichen nach der Einfärbung vorliegen.
In pulverförmigen Pigmenten sind die Aggregate stets zu Agglomeraten
zusammengelagert, die bei der Einfärbung zerteilt, vom Kunststoff benetzt und
homogen verteilt werden müssen. Diese gleichzeitig ablaufenden Vorgänge
werden als Dispergierung bezeichnet. Bei der Einfärbung mit Farbstoffen handelt
es sich demgegenüber um einen Lösungsprozeß, als dessen Ergebnis der
Farbstoff molekular gelöst vorliegt.
Im Gegensatz zu den anorganischen Pigmenten ist bei einzelnen organischen
Pigmenten eine völlige Unlöslichkeit nicht gegeben, insbesondere nicht bei
einfach aufgebauten Pigmenten mit niedrigen Molekulargewichten.
Farbstoffe sind durch ihre chemische Struktur ausreichend beschrieben.
Pigmente jeweils gleicher chemischer Zusammensetzung können jedoch in
verschiedenen Kristallmodifikationen hergestellt werden und vorliegen. Ein
typisches Beispiel dafür ist das Weißpigment Titandioxid, das in der Rutilform
und in der Anatasform vorliegen kann.
Bei Pigmenten kann durch Coatung, d. h. durch Nachbehandlung der
Pigmentteilchenoberfläche, mit organischen oder anorganischen Mitteln eine
Verbesserung der Gebrauchseigenschaften erzielt werden. Diese Verbesserung
liegt insbesondere in der Erleichterung der Dispergierung und in der Anhebung
der Licht-, Wetter- und Chemikalienbeständigkeit. Typische Coatungsmittel für
Pigmente sind beispielsweise Fettsäuren, Fettsäureamide, Siloxane und
Aluminiumoxide.
Geeignete anorganische Pigmente sind beispielsweise die Weißpigmente
Titandioxid, Zinksulfid und Zinnsulfid, die organisch und/oder anorganisch
gecoated sein können.
Die Titandioxidteilchen können aus Anatas oder Rutil bestehen, vorzugsweise
überwiegend aus Rutil, welcher im Vergleich zu Anatas eine höhere Deckkraft
zeigt. In bevorzugter Ausführungsform bestehen die Titandioxidteilchen zu
mindestens 95 Gew.-% aus Rutil. Sie können nach einem üblichen Verfahren,
z. B. nach dem Chlorid- oder dem Sulfat-Prozeß, hergestellt werden. Die mittlere
Teilchengröße ist relativ klein und liegt vorzugsweise im Bereich von 0,10 bis
0,30 µm.
Durch Titandioxid der beschriebenen Art entstehen innerhalb der Polymermatrix
keine Vakuolen während der Plattenherstellung.
Die Titandioxidteilchen können einen Überzug aus anorganischen Oxiden
besitzen, wie er üblicherweise als Überzug für TiO₂-Weißpigment in Papieren
oder Anstrichmitteln zur Verbesserung der Lichtechtheit eingesetzt wird. TiO₂
ist bekanntlich photoaktiv. Bei Einwirkung von UV-Strahlen bilden sich freie
Radikale auf der Oberfläche der Partikel. Diese freien Radikale können zu den
filmbildenden Bestandteilen der Anstrichmittel wandern, was zu
Abbaureaktionen und Vergilbung führt. Zu den besonders geeigneten Oxiden
gehören die Oxide von Aluminium, Silicium, Zink oder Magnesium oder
Mischungen aus zwei oder mehreren dieser Verbindungen. TiO₂-Partikel mit
einem Überzug aus mehreren dieser Verbindungen werden z. B. in der
EP-A-0 044 515 und der EP-A-0 078 633 beschrieben. Weiterhin kann der
Überzug organische Verbindungen mit polaren und unpolaren Gruppen
enthalten. Die organischen Verbindungen müssen bei der Herstellung der Platte
durch Extrusion der Polymerschmelze ausreichend thermostabil sein. Polare
Gruppen sind beispielsweise -OH, -OR, -COOX, (X = R, H oder Na, R = Alkyl
mit 1 bis 34 C-Atomen). Bevorzugte organische Verbindungen sind Alkanole
und Fettsäuren mit 8 bis 30 C-Atomen in der Alkylgruppe, insbesondere
Fettsäuren und primäre n-Alkanole mit 12 bis 24 C-Atomen, sowie
Polydiorganosiloxane und/oder Polyorganohydrogensiloxane wie z. B.
Polydimethylsiloxan und Polymethylhydrogensiloxan.
Der Überzug auf den Titandioxidteilchen besteht gewöhnlich aus 1 bis 12,
insbesondere 2 bis 6 g anorganischer Oxide und 0,5 bis 3, insbesondere 0,7 bis
1,5 g organischer Verbindung, bezogen auf 100 g Titandioxidteilchen. Der
Überzug wird auf die Teilchen in wäßriger Suspension aufgebracht. Die
anorganischen Oxide werden aus wasserlöslichen Verbindungen, z. B. Alkali-,
insbesondere Natriumaluminat, Aluminiumhydroxid, Aluminiumsulfat,
Aluminiumnitrat, Natriumsilikat (Wasserglas) oder Kieselsäure in der wäßrigen
Suspension ausgefällt.
Unter anorganischen Oxiden wie Al₂O₃ und SiO₂ sind auch die Hydroxide oder
deren verschiedenen Entwässerungsstufen wie z. B. Oxidhydrate zu verstehen,
ohne daß man deren genaue Zusammensetzung und Struktur kennt. Auf das
TiO₂-Pigment werden nach dem Glühen und Mahlen in wäßriger Suspension die
Oxidhydrate z. B. des Aluminiums und/oder Siliciums gefällt, die Pigmente dann
gewaschen und getrocknet. Diese Ausfällung kann somit direkt in einer
Suspension geschehen, wie sie im Herstellungsprozeß nach der Glühung und
der sich anschließenden Naßmahlung anfällt. Die Ausfällung der Oxide und/oder
Oxidhydrate der jeweiligen Metalle erfolgt aus den wasserlöslichen Metallsalzen
im bekannten pH-Bereich, für das Aluminium wird beispielsweise
Aluminiumsulfat in wäßriger Lösung (pH kleiner 4) eingesetzt und durch Zugabe
von wäßriger Ammoniaklösung oder Natronlauge im pH-Bereich zwischen 5 und
9, vorzugsweise zwischen 7 und 8,5, das Oxidhydrat gefällt. Geht man von
einer Wasserglas- oder Alkalialuminatlösung aus, sollte der pH-Wert der
vorgelegten TiO₂-Suspension im stark alkalischen Bereich (pH größer 8) liegen.
Die Ausfällung erfolgt dann durch Zugabe von Mineralsäure wie Schwefelsäure
im pH-Bereich von 5 bis 8. Nach der Ausfällung der Metalloxide wird die
Suspension noch 15 Minuten bis etwa 2 Stunden gerührt, wobei die
ausgefällten Schichten eine Alterung erfahren. Das beschichtete Produkt wird
von der wäßrigen Dispersion abgetrennt und nach dem Waschen bei erhöhter
Temperatur, insbesondere bei 70 bis 110°C, getrocknet.
Typische anorganische Schwarzpigmente sind Rußmodifikationen, die ebenfalls
gecoated sein können, Kohlenstoffpigmente die sich von den Rußpigmenten
durch einen höheren Aschegehalt unterscheiden und oxidische
Schwarzpigmente wie Eisenoxidschwarz und Kupfer-, Chrom-, Eisenoxid-Mischungen
(Mischphasenpigmente).
Geeignete anorganische Buntpigmente sind oxidische Buntpigmente,
hydroxylhaltige Pigmente, sulfidische Pigmente und Chromate.
Beispiele für oxidische Buntpigmente sind Eisenoxidrot, Titandioxid-Nickeloxid-Antimonoxid-Mischphasenpigmente,
Titandioxid-Chromoxid-Antimonoxid-Mischphasenpigmente,
Mischungen der Oxide von Eisen, Zink und Titan,
Chromoxid-Eisenoxidbraun, Spinelle des Systems Kobalt-Aluminium-Titan-Nickel-Zinkoxid
und Mischphasenpigmente auf Basis von anderen Metalloxiden.
Typische hydroxylhaltige Pigmente sind beispielsweise Oxid-Hydroxide des
dreiwertigen Eisens wie FeOOH.
Beispiele für sulfidische Pigmente sind Cadmium-Sulfid-Selenide, Cadmium-Zinksulfide,
Natrium-Aluminium-Silikat mit polysulfidartig gebundenen Schwefel
im Gitter.
Beispiele für Chromate sind die Bleichromate, die in den Kristallformen
monoklin, rhombisch und tetragonal vorliegen können.
Alle Buntpigmente können wie die Weiß- und Schwarzpigmente sowohl
ungecoated als auch anorganisch und/oder organisch gecoated vorliegen.
Die organischen Buntpigmente teilt man in der Regel in Azopigmente und
sogenannte Nicht-Azopigmente auf.
Charakteristisch für die Azopigmente ist die Azo (-N = N-)-Gruppe. Azopigmente
können Monoazopigmente, Diazopigmente, Diazokondensationspigmente, Salze
von Azofärbsäuren und Mischungen aus den Azopigmenten sein.
In speziellen Ausführungsformen kann die amorphe, mehrschichtige Platte auch
Mischungen aus anorganischen und/oder organischen Pigmenten sowie
zusätzlich lösliche Farbstoffe in der Kernschicht und/oder Deckschicht
enthalten.
Die Konzentration des löslichen Farbstoffes liegt dabei vorzugsweise im Bereich
von 0,01 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 0,5 bis
10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des kristallisierbaren Thermoplasten.
Von den löslichen Farbstoffen werden besonders die fett- und
aromatenlöslichen Farbstoffe bevorzugt. Dabei handelt es sich um Azo- und
Anthrachinonfarbstoffe.
Für die vorliegende Erfindung geeignete lösliche Farbstoffe sind in den
deutschen Patentanmeldungen Nr. 195 19 578.7, 195 22 120.6 und 195 28 334.1
genannt. Diese Anmeldungen gehören durch Zitat zum Offenbarungsgehalt
der vorliegenden Anmeldung.
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-S 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, eingefärbte, 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, wobei es sich auch um Schichten mit
Farbmittel handeln kann.
Beispiele für geeignete Additive sind UV-Stabilisatoren und Antioxydantien wie
sie in der Deutschen Patentanmeldung Nr. 195 22 119.2 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, eingefärbte, 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 Inhibierung 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 α-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
eingefärbten 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 Schicht in einer
Konzentration von 0,01 Gew.-% bis 8 Gew.-%, vorzugsweise von 0,01 bis
5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Thermoplasten in der mit dem
Stabilisator ausgerüsteten Schicht, vor.
Wird der UV-Stabilisator jedoch einer Kernschicht zugesetzt ist im allgemeinen
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.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße,
eingefärbte, 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-tetramethylbut-yl)-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.
Eine Schicht kann auch aus einer Mischung von kristallisierbaren Thermoplasten
bestehen.
Falls erwünscht, kann die erfindungsgemäße, eingefärbte, 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 Reihe von 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.
Der Oberflächenglanz, gemessen nach DIN 67530 (Meßwinkel 20°), ist
vorzugsweise größer als 100 und die Lichttransmission, gemessen nach ASTM
D 1003, ist vorzugsweise kleiner 60%.
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, eingefärbten,
amorphen, gegebenenfalls mit einem oder mehreren Additiven ausgerüsteten
Platte kann beispielsweise nach dem an sich bekannten Coextrusionsverfahren
in einer Extrusionsstraße erfolgen.
Die Coextrusion als solche ist literaturbekannt (s. z. B. EP-110 221 und
EP-110 238, auf die hier ausdrücklich verwiesen wird).
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 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 Thermoplast 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.
Das Farbmittel sowie gegebenenfalls das Additiv wie ein UV-Stabilisator
und/oder ein Antioxydans können dem Thermoplasten der entsprechenden
Schicht bereits beim Rohstoffhersteller zudosiert werden oder bei der
Plattenherstellung in den Extruder dosiert werden.
Besonders bevorzugt ist die Zugabe des Farbmittels und der Additive über die
Masterbatchtechnologie oder über die Fest-Pigment-Präparation. Dabei werden
das Farbmittel und ggf. 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 des Farbmittels und
der Additive, wie z. B. homogene Einfärbung und UV- und Hydrolyse
stabilisierung, 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 Ablängeinrichtung, 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, eingefärbte, 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 nach DIN 67 530 bestimmt. 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 beziehungsweise 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.
Die Bestimmung des Weißgrades erfolgt mit Hilfe des elektrischen
Remissionsphotometers "ELREPHO" der Firma Zeiss, Oberkochem (DE),
Normlichtart C, 20 Normalbeobachter. Der Weißgrad wird definiert als
WG = RY + 3RZ - 3RX.
WG = Weißgrad, RY, RZ, RX = entsprechende Reflexionsfaktoren bei Einsatz
des Y-, Z- und X-Farbmeßfilters. Als Weißstandard wird ein Preßling aus
Bariumsulfat (DIN 5033, Teil 9) verwendet.
Die Oberflächendefekte werden visuell bestimmt.
Diese Größe wird nach ISO 179/1 D ermittelt.
Die Kerbschlagzähigkeit bzw. -Festigkeit ak nach Izod wird nach ISO 180/1A
gemessen.
Die Dichte wird nach DIN 53 479 bestimmt.
Die Standardviskosität SV (DCE) wird angelehnt an DIN 53 728 in
Dichloressigsäure gemessen.
Die intrinsische Viskosität berechnet sich wie folgt aus der Standardviskosität
IV (DCE) = 6,67 · 10-4 SV (DCE) + 0,118
Die thermischen Eigenschaften wie Kristallschmelzpunkt 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 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.
In den nachfolgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen handelt es sich
jeweils um eingefärbte Platten unterschiedlicher Dicke, die auf der
beschriebenen Extrusionsstraße hergestellt werden.
Nach dem beschriebenen Coextrusionsverfahren wird eine 4 mm dicke,
mehrschichtige, eingefärbte, amorphe Polyethylenterephthalatplatte mit der
Schichtreihenfolge A-B-A, hergestellt, wobei B die Basisschicht und A die
Deckschicht repräsentieren. Die Basisschicht B ist 3,5 mm dick und die beiden
Deckschichten, welche die Basisschicht überziehen sind jeweils 250 mm dick.
Das für die Basisschicht B eingesetzte Polyethylenterephthalat hat folgende
Eigenschaften:
SV (DCE): 1100
IV (DCE): 0,85 dl/g
Dichte: 1,38 g/cm³
Kristallinität: 44%
Kristallitschmelzpunkt Trn: 245°C
Kristallisationstemperaturbereich Tc: 82 bis 245°C
Nach-(Kalt-) Kristallisationstemperaturbereich Tc: 152°C
Polydispersität Mw/Mn: 2,02
Glasübergangstemperatur: 82°C
Die Basisschicht enthält als Hauptbestandteil das beschriebene Polyethylenterephthalat und 8 Gew.-% Titandioxid.
SV (DCE): 1100
IV (DCE): 0,85 dl/g
Dichte: 1,38 g/cm³
Kristallinität: 44%
Kristallitschmelzpunkt Trn: 245°C
Kristallisationstemperaturbereich Tc: 82 bis 245°C
Nach-(Kalt-) Kristallisationstemperaturbereich Tc: 152°C
Polydispersität Mw/Mn: 2,02
Glasübergangstemperatur: 82°C
Die Basisschicht enthält als Hauptbestandteil das beschriebene Polyethylenterephthalat und 8 Gew.-% Titandioxid.
Das Titandioxid ist vom Rutiltyp und ist mit einer anorganischen Beschichtung
aus Al₂O₃ und mit einer organischen Beschichtung aus Polydimethylsilan
gecoatet. Das Titanoxid hat einen mittleren Teilchendurchmesser von 0,2 µm.
Das Titandioxid wird in Form eines Masterbatches zugegeben. Das Masterbatch
setzt sich aus 40 Gew.-% des beschriebenen Titandioxides als
Wirkstoffkomponente und 60 Gew.-% des beschriebenen
Polyethylenterephthalats als Trägermaterial zusammen.
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 258°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 Polyethylenterephthalat-Polymeren
beträgt 2,14.
Die Glasübergangstemperatur liegt bei 83°C.
Die Glasübergangstemperatur liegt bei 83°C.
Vor der Coextrusion werden 80 Gew.-% des Polyethylenterephthalates für die
Basisschicht und 20 Gew.-% des Masterbatches gemischt und 5 Stunden bei
170°C im Haupttrockner, der mit dem Hauptextruder verbunden ist, getrocknet.
Das Polyethylenterephthalat für die Basis- oder Kernschicht und das
Masterbatch werden im Hauptextruder und das Polyethylenterephthalat für die
Deckschichten werden in den Coextrudern aufgeschmolzen. Die
Extrusionstemperatur des Hauptextruders für die Kernschicht liegt bei 281°C.
Die Extrusionstemperaturen der beiden Coextruder für die Deckschichten liegen
bei 294°C. Der Hauptextruder und die beiden Coextruder sind an einem
Coextruderadapter angeschlossen, der so konstruiert ist, daß die die
Deckschichten formenden Schmelzen als dünne Schichten haftend auf die
Schmelze der Kernschicht aufgebracht werden. Der so erzeugte mehrschichtige
Schmelzestrang wird in der angeschlossenen Breitschlitzdüse ausgeformt und
auf einem Glättkalander, des Walzen S-förmig angeordnet sind zu einer
dreischichtigen, 4 mm dicken Platte geglättet.
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.
Im Anschluß an die Nachkühlung wird die dreischichtige eingefärbte Platte mit
Trennsagen an den Rändern gesäumt, abgelängt und gestapelt.
Die hergestellte weiß eingefärbte, amorphe, dreischichtige PET-Platte hat
folgendes Eigenschaftsprofil:
- - Schichtaufbau: A-B-A
- - Gesamtdicke: 4 mm
- - Dicke der Basisschicht: 3,5 mm
- - Dicke der Deckschichten: je 0,25 mm
- - Oberflächenglanz 1. Seite: 152
- (Meßwinkel 20°) 2. Seite: 148
- - Lichttransmission: 0%
- - Weißgrad: 118
- - Einfärbung: weiß, homogen
- - Oberflächendefekte: keine
- (Stippen, Blasen, Orangenhaut usw.)
- - Schlagzähigkeit an nach Charpy: kein Bruch
- - Kerbschlagzähigkeit ak nach Izod: 5,1 kJ/m²
- - Kristallinität: 0%
- Walzenbeläge nach 2 h Produktion: keine
Analog Beispiel 1 wird eine dreischichtige eingefärbte Platte hergestellt, wobei
für die Kernschicht ein Polyethylenterephthalat eingesetzt wird, das folgende
Eigenschaften aufweist:
SV (DCE): 2717
IV (DCE): 1,9 dl/g
Dichte: 1,38 g/cm³
Kristallinität: 44%
Kristallitschmelzpunkt Trn: 245°C
Kristallisationstemperaturbereich Tc: 82 bis 245°C
Kaltkristallisationstemperatur TCN: 154°C
Mw: 175 640 g/mol
Mn: 49 580 g/mol
Polydispersität Mw/Mn: 2,02
Glasübergangstemperatur: 82°C
Das Titandioxid-Masterbatch setzt sich aus 40 Gew.-% des unter Beispiel 1 beschriebenen Titandioxids und aus 60 Gew.-% des Polyethylenterephthalats dieses Beispiels zusammen.
SV (DCE): 2717
IV (DCE): 1,9 dl/g
Dichte: 1,38 g/cm³
Kristallinität: 44%
Kristallitschmelzpunkt Trn: 245°C
Kristallisationstemperaturbereich Tc: 82 bis 245°C
Kaltkristallisationstemperatur TCN: 154°C
Mw: 175 640 g/mol
Mn: 49 580 g/mol
Polydispersität Mw/Mn: 2,02
Glasübergangstemperatur: 82°C
Das Titandioxid-Masterbatch setzt sich aus 40 Gew.-% des unter Beispiel 1 beschriebenen Titandioxids und aus 60 Gew.-% des Polyethylenterephthalats dieses Beispiels zusammen.
Die Extrusionstemperatur liegt bei 280°C. Die erste Kalanderwalze hat eine
Temperatur von 56°C und die nachfolgenden Walzen haben eine Temperatur
von 50°C. Die Geschwindigkeit des Abzuges und der Kalanderwalzen liegt bei
2,9 m/min.
Die hergestellte, dreischichtige PET-Platte hat folgende Eigenschaften:
- - Schichtaufbau: A-B-A
- - Gesamtdicke: 6 mm
- - Dicke der Basisschicht: 5,5 mm
- - Dicke der Deckschichten: je 0,25 mm
- - Oberflächenglanz 1. Seite: 149
- (Meßwinkel 20°) 2. Seite: 143
- - Lichttransmission: 0%
- - Weißgrad: 125
- - Einfärbung: weiß, homogen
- - Oberflächendefekte: keine
- (Stippen, Blasen, Orangenhaut usw.)
- - Schlagzähigkeit an nach Charpy: kein Bruch
- - Kerbschlagzähigkeit ak nach Izod: 5,2 kJ/m²
- - Kristallinität: 0%
- - Walzenbeläge nach 2 h Produktion: keine
Analog Beispiel 1 wird eine dreischichtige, weiß eingefärbte PET-Platte
hergestellt. 50 Gew.-% des Polyethylenterephthalates aus Beispiel 1 werden mit
30 Gew.-% Recyclat aus den Platten von Beispiel 1 und 20 Gew.-% des
Titandioxid-Masterbatches abgemischt und analog Beispiel 1 getrocknet und
coextrudiert.
Die hergestellte, dreischichtige, eingefärbte PET-Platte hat folgende
Eigenschaften:
- - Schichtaufbau: A-B-A
- - Gesamtdicke: 4 mm
- - Dicke der Basisschicht: 3,5 mm
- - Dicke der Deckschichten: je 0,25 mm
- - Oberflächenglanz 1. Seite: 150
- (Meßwinkel 20°) 2. Seite: 144
- - Lichttransmission: 0%
- Weißgrad: 127
- - Einfärbung: weiß, homogen
- - Oberflächendefekte: keine
- (Stippen, Blasen, Orangenhaut usw.)
- - Schlagzähigkeit an nach Charpy: kein Bruch
- - Kerbschlagzähigkeit ak nach Izod: 4,9 kJ/m²
- - Kristallinität: 0%
- - Walzenbeläge nach 2 h Produktion: keine
Analog Beispiel 1 wird eine dreischichtige PET-Platte hergestellt. Die
Basisschicht enthält als Hauptbestandteil das in Beispiel 1 beschriebene
Polyethylenterephthalat und 1,0 Gew.-% des Titandioxids aus Beispiel 1.
Das Titanoxid wird direkt beim Rohstoffhersteller in das Polyethylenterephthalat
für die Basisschicht eingearbeitet.
Die beiden Deckschichten enthalten als Hauptbestandteil das
Polyethylenterephthalat der Deckschichten aus Beispiel 1 und 0,5 Gew.-% des
Titandioxids für die Basisschicht. Das Titanoxid wird direkt beim
Rohstoffherseller zudosiert. Die Trocknung, Coextrusion und Plattenherstellung
erfolgt analog Beispiel 1.
Die hergestellte dreischichtige PET-Platte hat folgende Eigenschaften:
- - Schichtaufbau: A-B-A
- - Gesamtdicke: 4 mm
- - Dicke der Basisschicht: 3,5 mm
- - Gehalt an TiO₂ in der Basisschicht: 1,0 Gew.-%
- - Dicke der Deckschichten: je 0,25 mm
- - Gehalt an TiO₂ in den Deckschichten: 0,5 Gew.-%
- - Oberflächenglanz 1. Seite: 121
- (Meßwinkel 20°) 2. Seite: 118
- - Lichttransmission: 36%
- - Einfärbung: opal, weiß
- - Oberflächendefekte: keine
- (Stippen, Blasen, Orangenhaut usw.)
- - Schlagzähigkeit an nach Charpy: kein Bruch
- - Kerbschlagzähigkeit ak nach Izod: 4,8 kJ/m²
- - Kristallinität: 0%
Analog Beispiel 2 wird eine dreischichtige Platte hergestellt. Die Platte ist nicht
weiß sondern grün eingefärbt. Die Basisschicht enthält als Hauptbestandteil das
Polyethylenterephthalat aus Beispiel 2 und 9 Gew.-% Pigmentgrün 17.
Pigmentgrün 17 ist ein Chromoxid (Cr₂O₃) der Fa. BASF (C-Sicopalgrün 9996).
Das Chromoxid wird in Form eines Masterbatches zugegeben. Das Masterbatch
setzt sich aus 45 Gew.-% Chromoxid und 55 Gew.-% des
Polyethylenterephthalats aus Beispiel 2 zusammen.
Die beiden Deckschichten enthalten als Hauptbestandteil das
Polyethylenterephthalat aus Beispiel 2 und 2 Gew.-% Chromoxid, wobei das
Chromoxid direkt beim Rohstoffhersteller zudosiert wird.
Die Trocknung, Coextrusion und Plattenherstellung erfolgt analog Beispiel 2.
Die hergestellte dreischichtige PET-Platte hat folgende Eigenschaften:
- - Schichtaufbau: A-B-A
- - Gesamtdicke: 6 mm
- - Dicke der Basisschicht: 5,5 mm
- - Gehalt an Cr₂O₃ in der Basisschicht: 9 Gew.-%
- - Dicke der Deckschichten: je 0,25 mm
- - Gehalt an Cr₂O₃ in den Deckschichten: 2 Gew.-%
- - Oberflächenglanz 1. Seite: 116
- (Meßwinkel 20°) 2. Seite: 114
- - Lichttransmission: 0%
- - Einfärbung: gedecktes Grün, homogen
- - Oberflächendefekte: keine
- (Stippen, Blasen, Orangenhaut usw.)
- Schlagzähigkeit an nach Charpy: kein Bruch
- - Kerbschlagzähigkeit ak nach Izod: 5,3 kJ/m²
- - Kristallinität: 0%
- - Walzenbeläge nach 2 h Produktion: keine
Analog Beispiel 2 wird eine dreischichtige, weiß eingefärbte, amorphe PET-Platte
hergestellt.
Die beiden Deckschichten enthalten als Hauptbestandteil das
Polyethylenterephthalat aus Beispiel 2 und 2,5 Gew.-% des UV-Stabilisators
2-(4,6-Diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-5-(hexyl)oxyphenol (®Tinuvin 1577 der Firma
Ciba Geigy) enthält. Tinuvin 1577 hat einen Schmelzpunkt von 149°C und ist
bis ca. 330°C thermisch stabil.
2,5 Gew.-% des UV-Stabilisators werden direkt beim Rohstoffhersteller in das
Polyethylenterephthalat eingearbeitet.
Die Trocknungs-, Coextrusions- und Verfahrensparameter werden wie in
Beispiel 2 gewählt.
Die hergestellte dreischichtige PET-Platte hat folgende Eigenschaften:
- - Schichtaufbau: A-B-A
- - Gesamtdicke: 6 mm
- - Dicke der Basisschicht: 5,5 mm
- - Dicke der Deckschichten: je 0,25 mm
- - Oberflächenglanz 1. Seite: 138
- (Meßwinkel 20°) 2. Seite: 134
- - Lichttransmission: 0%
- - Weißgrad: weiß, homogen
- - Oberflächendefekte: keine
- (Stippen, Blasen, Orangenhaut usw.)
- - Schlagzähigkeit an nach Charpy: kein Bruch
- - Kerbschlagzähigkeit an nach Izod: 5,1 kJ/m²
- - Kristallinität: 0%
- - Walzenbeläge nach 2 h Produktion: keine
Nach je 1000 Stunden Bewitterung pro Seite mit dem Atlas Ci 65 Weather
Ometer zeigt die PET-Platte folgende Eigenschaften:
- - Oberflächenglanz 1. Seite: 126
- (Meßwinkel 20°) 2. Seite: 125
- - Lichttransmission: 0%
- - Weißgrad: 120
- - Einfärbung: weiß, homogen
- - Oberflächendefekte: keine
- (Stippen, Blasen, Orangenhaut usw.)
- - Schlagzähigkeit an nach Charpy: kein Bruch
- - Kerbschlagzähigkeit ak nach Izod: 4,6 kJ/m²
- - Kristallinität: 0%
Analog Beispiel 1 wird eine dreischichtige Platte hergestellt.
Die Deckschichten enthalten 3,5 Gew.-% des UV-Stabilisators 2,2′-Methylen
bis(6-(2H-benzotrialzol-2-yl)4-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)-phenyl (®Tinuvin 360
der Firma Ciba Geigy), bezogen auf das Gewicht der Deckschicht, enthält.
Tinuvin 360 hat einen Schmelzpunkt von 195°C und ist bis ca. 250°C
thermisch stabil.
Wie in Beispiel 6 werden 3,5 Gew.-% des UV-Stabilisators direkt beim
Rohstoffhersteller in das Polyethylenterephthalat eingearbeitet.
Die hergestellte dreischichtige PET-Platte hat folgende Eigenschaften:
- - Schichtaufbau: A-B-A
- - Gesamtdicke: 4 mm
- - Dicke der Basisschicht: 3,5 mm
- - Dicke der Deckschichten: je 0,25 mm
- - Oberflächenglanz 1. Seite: 146
- (Meßwinkel 20°) 2. Seite: 142
- - Lichttransmission: 0%
- - Weißgrad: 116
- - Einfärbung: weiß, homogen
- - Oberflächendefekte: keine
- (Stippen, Blasen, Orangenhaut usw.)
- - Schlagzähigkeit an nach Charpy: kein Bruch
- - Kerbschlagzähigkeit an nach Izod: 4,9 kJ/m²
- - Kristallinität: 0%
Nach je 1000 Stunden Bewitterung pro Seite mit dem Atlas Ci 65 Weather
Ometer zeigt die PET-Platte folgende Eigenschaften:
- - Oberflächenglanz 1. Seite: 138
- (Meßwinkel 20°) 2. Seite: 134
- - Lichttransmission: 0%
- - Weißgrad: 113
- - Einfärbung: weiß, homogen
- - Oberflächendefekte: keine
- (Stippen, Blasen, Orangenhaut usw.)
- - Schlagzähigkeit an nach Charpy: kein Bruch
- - Kerbschlagzähigkeit ak nach Izod: 4,6 kJ/m²
- - Kristallinität: 0%
Analog Beispiel 1 wird eine eingefärbte Platte hergestellt. Das eingesetzte
Polyethylenterephthalat für die Kernschicht hat eine Standardviskosität SV
(DCE) von 760, was einer intrinsischen Viskosität IV (DCE) von 0,62 dl/g
entspricht. Die übrigen Eigenschaften sind im Rahmen der Meßgenauigkeit mit
den Eigenschaften des Polyethylenterephthalats aus Beispiel 1 identisch. Das
Titanoxid-Masterbatch, die Deckschichten, die Verfahrensparameter und die
Temperatur werden wie in Beispiel 1 gewählt. Infolge der niedrigen Viskosität
ist keine Plattenherstellung möglich. Die Schmelzstabilität ist ungenügend. Der
austretende Schmelzstrang zeigt eine Vielzahl von Fließströmungen und
Inhomogenitäten.
Claims (37)
1. Mehrschichtige, eingefärbte, 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 und wobei mindestens eine Schicht der Platte
mindestens ein Farbmittel ausgewählt unter organischen und anorganischen
Pigmenten enthält.
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 gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Konzentration des Pigments im Bereich von 0,5 bis 30 Gew.-%, bezogen auf
das Gewicht des kristallisierbaren Thermoplasten der damit ausgerüsteten
Schicht, liegt.
5. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Platte
zusätzlich einen löslichen Farbstoff enthält.
6. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens
eine der Kern- und/oder Deckschicht(en) mit mindestens einem UV-Stabilisator
ausgerüstet ist.
7. Platte nach Anspruch 6, wobei die Konzentration des UV-Stabilisators in
der mindestens einen Schicht 0,01 bis 8 Gew.-% beträgt, bezogen auf das
Gewicht des Thermoplasten der den UV-Stabilisator enthaltenden Schicht.
8. Platte nach Anspruch 6 oder 7, 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.
9. Platte nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der UV-Stabilisator
ausgewählt wird unter 2-Hydroxybenzotriazolen, Triazinen und deren
Gemischen.
10. Platte nach Anspruch 9, 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-tetramethylbut-yl)phenol.
11. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens
eine der Kern- und/oder Deckschichten mit mindestens einem Antioxydans
ausgerüstet ist.
12. Platte nach Anspruch 11, wobei das Antioxydans in einer Konzentration
von 0,1 bis 6 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Thermoplasten der damit
ausgerüsteten Schicht, vorliegt.
13. Platte nach Anspruch 11 oder 12, wobei das mindestens eine
Antioxydans ausgewählt ist unter sterisch gehinderten Phenolen, sekundären,
aromatischen Aminen, Phosphiten, Phosphoniten, Thioether, Carbondiimiden
und Zink-dibutyldithiocarbamat.
14. Platte nach Anspruch 13, wobei das Antioxydans 2-[2,4,8,10-
Tetrakis(1,1-dimethylethyl)dibenzo[d,f][1,3,2idioxaphosphepin-6-yl]o-xy)
ethyl]ethanamin und/oder Tris-(2,4-di-tert.-butylphenyl)phosphit ist.
15. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der
kristallisierbare Thermoplast für die Kernschicht ausgewählt ist unter
Polyalkylenterephthalat mit C1 bis C12-Alkylenrest, Polyalkylennaphthalat mit
C1 bis C12 Alkylenrest, einem Cycloolefinpolymer und einem
Cycloolefincopolymer.
16. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der
kristallisierbare Thermoplast für die Deckschicht ausgewählt ist unter
Polyalkylenterephthalat mit C1 bis C12-Alkylenrest, Polyalkylennaphthalat mit
C1 bis C12 Alkylenrest, einem Polyolefin, einem Cycloolefinpolymer und einem
Cycloolefincopolymer.
17. Platte nach Anspruch 15 oder 16, wobei der Alkylenrest Ethylen oder
Butylen ist.
18. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der
Thermoplast für die Kern- und Deckschicht gleich ist.
19. Platte nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei der Thermoplast
Polyethylenterephthalat ist.
20. Platte nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei der Thermoplast ein
Recyclat des Thermoplasten enthält.
21. 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.
22. 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.
23. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der eingesetzte
Thermoplast eine Kristallinität aufweist, die im Bereich von 5 bis 65 liegt.
24. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der eingesetzte
Thermoplast eine Kalt- (Nach-)kristallisationstemperatur TCN in einem Bereich
von 120 bis 158°C hat.
25. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Platte einen
Oberflächenglanz, gemessen nach DIN 67530 (Meßwinkel 20°), von größer
110 hat.
26. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Platte eine
Lichttransmission, gemessen nach ASTM D 1003, von kleiner als 60% hat.
27. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei der
Messung der Schlagzähigkeit nach Charpy an, gemessen nach ISO 179/1D, kein
Bruch auftritt.
28. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Platte eine
Kerbschlagfestigkeit an nach Izod, gemessen nach ISO 180/1 A, im Bereich von
2,0 bis 8,0 kJ/m².
29. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche , wobei die Platte
mindestens einseitig eine kratzfeste Beschichtung aufweist.
30. Platte nach Anspruch 29, wobei die kratzfeste Beschichtung silicium- und/oder
acrylhaltig ist.
31. Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen, eingefärbten, 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 und das Farbmittel
zusammen mit dem Thermoplasten der Schicht(en), die das Farbmittel enthält,
aufgeschmolzen wird.
32. Verfahren nach Anspruch 31, wobei mindestens ein Additiv zusammen
mit dem Thermoplasten der mit Additiv auszurüstenden Schicht aufgeschmolzen
wird.
33. Verfahren nach Anspruch 31 oder 32, wobei der Thermoplast ein
Polyalkylenterephthalat oder Polyalkylennaphthalat ist.
34. Verfahren nach Anspruch 33, wobei das Polyalkylenterephthalat oder
Polyalkylennaphthalat vor der Extrusion 4 bis 6 Stunden bei 160 bis 180°C
getrocknet wird.
35. Verfahren nach einem der Ansprüche 33 oder 34, wobei die Temperatur
der Polyalkylenterephthalat- oder Polyalkylennaphthalatschmelze im Bereich von
250 bis 320°C liegt.
36. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 35, wobei das mindestens
eine Farbmittel und gegebenenfalls das mindestens eine Additiv über die
Masterbatchtechnologie zugesetzt wird.
37. Verwendung einer mehrschichtigen, eingefärbten, amorphen Platte nach
einem der vorhergehenden Ansprüche für den Außen- und Innenbereich.
Priority Applications (5)
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PCT/EP1997/003855 WO1998005499A1 (de) | 1996-07-31 | 1997-07-18 | Mehrschichtige, eingefärbte platte aus einem kristallisierbaren thermoplast, verfahren zu ihrer herstellung und verwendung |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19630817A DE19630817A1 (de) | 1996-07-31 | 1996-07-31 | Mehrschichtige, eingefärbte Platte aus einem kristallisierbaren Thermoplast, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung |
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AU (1) | AU3768297A (de) |
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