DE19750434C1 - Verwendung reduzierend wirkender anorganischer Phosphorverbindungen zur Erhöhung der UV-Durchlässigkeit von als Solarienmaterial geeigneten Formkörpern aus Formmassen auf Basis von Polymethylmethacrylat - Google Patents
Verwendung reduzierend wirkender anorganischer Phosphorverbindungen zur Erhöhung der UV-Durchlässigkeit von als Solarienmaterial geeigneten Formkörpern aus Formmassen auf Basis von PolymethylmethacrylatInfo
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Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung reduzierend wirkender anorganischer
Phosphorverbindungen zur Erhöhung der UV-Durchlässigkeit von als
Solarienmaterial geeigneten Formkörpern aus Formmassen auf Basis von
Polymethylmethacrylat.
Aus EP 0016870 sind bereits Kunststoffe auf Basis von
Polymethylmethacrylat bekannt, die eine hohe Durchlässigkeit für UV-A-
Strahlung (300-400 nm) und für UV-B-Strahlung (260-320 nm) haben.
Ihre hohe UV-Durchlässigkeit bleibt auch bei langandauernder
Strahlungseinwirkung erhalten, da der Kunststoff eine geringe Menge
eines sterisch gehinderten Amins enthält. Entsprechende Verbindungen
fangen Radikale ab, die sich bei Strahlenbelastung bilden und die sonst
das Kunststoffmaterial langsam zerstören würden. Solche Zusätze sind
in der japanischen Patentschrift JP 03 47,856 beschrieben und werden
als "hindered amine light stabilizers", abgekürzt "HALS" bezeichnet.
Auch in der DE-OS 34 21 859 werden Kunststoffe auf
Polymethylmethacrylat (PMMA)-Basis beschrieben, die sterisch
gehinderte Amine enthalten und hohe UV-Durchlässigkeit besitzen. Sie
wird durch den Einbau von aliphatischen Weichmachern sogar noch
gesteigert. Allerdings bedingen diese eine Senkung der Vicat-
Erweichungstemperatur, was oft nicht erwünscht ist.
Kunststoffe mit guter Durchlässigkeit für UV-Licht werden vorwiegend
für Solarienmaterial eingesetzt. Gute UV-Transmission ist hier ein
Haupterfordernis.
In der vorliegenden Erfindung wird die UV-Transmission durch Zusatz
von anorganischen reduzierend wirkenden Phosphorverbindungen
deutlich verbessert. Deren Einsatz für diesen Zweck ist aus dem Stand
der Technik nicht bekannt. Sie werden bislang zur Erniedrigung der
Gelbstichigkeit und zur Vermeidung von Vergilbungstendenzen
verwendet.
Allgemeine Lösungsvorschläge für die Verhinderung oder Reduzierung
eines Gelbstiches in thermoplastischen Kunststoffen liegen in großer
Zahl vor. Z. B. ist der Einsatz von Antioxidantien, die u. a. die Verfärbung
von Kunststoff-Formmassen bei thermischer Belastung verhindern
sollen, bekannt (vgl. beispielweise Kirk-Othmer, Encyclopedia of
Chemical Technology, 3rd. Ed., Vol. 3, Seite 133, Wiley, New York,
1978). Antioxidantien werden fallweise auch den Formmassen vor der
Verarbeitung, also beim Compoundierschritt zugegeben. So wird
gemäß der japanischen Anmeldung Kokai Tokkyo Koho JP 60 123 547
eine Verbesserung der Verfärbung von Copolymerisaten aus
Methylmethacrylat-, Styrol- und Maleinsäureanhydrid-
Monomereinheiten unter Spritzgußbedingungen bei höheren
Temperaturen beobachtet, wenn solche Copolymerisate vor der
Verarbeitung mit wenigstens einem Phosphaphenanthren-Derivat und
zusätzlich einem sterisch gehinderten Phenol, einem
Thiopropionsäureester oder einem Phosphorsäureester als
Stabilisatoren gegen den oxidativen Abbau versetzt werden.
Jpn. Kokai Tokkyo Koho JP 60 120 735 beschreibt Copolymerisate aus
Methylmethacrylat, Vinylaromat und einpolymerisierten cyclischen
Anhydriden, denen zur Erhöhung der thermischen Stabilität und zur
Vermeidung der Verfärbung solcher Copolymerisate bei thermischer
Beanspruchung in der Schmelze, beispielsweise im Spritzguß,
Phosphorsäureester und weitere Stabilisatoren auf Basis sterisch
gehinderter Phenole zugegeben werden.
In Jpn. Kokkai Tokkyo Koho JP 03 167 245 wird die Stabilisierung von
Copolymerisaten aus Methylmethacrylat, N-substituierten Maleinimiden
und weiteren copolymerisierbaren Monomeren mit Verbindungen,
ausgewählt aus der Gruppe der alkylsubstituierten Triarylphosphite, der
Dialkylpentaerythroldiphosphite, sowie der Phosphaphenanthren-
Derivate beansprucht.
Jpn. Kokkai Tokkyo Koho JP 63 163 306 umfaßt Copolymerisate aus
Methylmethacrylat und C8- bis C20-Alkylmethacrylat als Kernmaterial
für optische Lichtleiterfasern, die als Stabilisatoren organische
Phosphite, wie beispielsweise sterisch gehinderte
Diarylpentaerythroldiphosphite, oder Thiophosphite zur Vermeidung der
Verfärbung der Copolymerisate bei thermischer Belastung enthalten.
In den hier genannten 4 japanischen Patenten sind durchwegs sterisch
gehinderte, organische Phosphite beansprucht, oder organische
Phosphite zusammen mit sterisch gehinderten Phenolen. Anorganische,
reduzierende Phosphorverbindungen werden nicht genannt.
Auch das deutsche Gebrauchsmuster 295 04 693.7 beschreibt die
Verwendung von sterisch gehinderten organischen
Phophitverbindungen in Formmassen aus Copolymerisaten bestehend
aus den Monomereinheiten von Alkylmethacrylat, Vinylaromat und
Maleinsäureanhydrid, sowie gegebenenfalls Alkylacrylat. Die
organischen Phosphorverbindungen werden fallweise auch dem
fertigen, granulierten oder gemahlenen Polymerisat vor der
Weiterverarbeitung zugesetzt.
Aus dem Stand der Technik sind auch anorganische, reduzierend
wirkende Phosphorverbindungen für die Zwecke der Verhinderung von
Gelbstich bekannt.
In der EP-A 576 877 wird ein Polymerisat auf Basis Polymethacryl- und
Polyacrylimid mit niedrigem Gelbwert beschrieben, wobei Salze der
Phosphin- oder Phosphonsäure bereits während der
Imidierungsreaktion zugesetzt werden. Die Einsatzmengen an den
Phosphorverbindungen liegen hoch, vermutlich um einen
Wirkungsverlust in den nachfolgenden Verarbeitungsstufen
auszugleichen. Es werden bevorzugt Mengen von 0.1-1 Gew.-%
bezogen auf die Menge an zu imidierendem Polymeren eingesetzt.
Auch für schlagzähmodifizierte Formmassen sind Mittel zur
Reduzierung von Verfärbung, insbesondere von Gelbstich bekannt.
Diese enthalten durch ihren mehrphasigen Aufbau, z. B. bei Einbettung
einer Latex-Dispersion mit Kern-Schale-Aufbau als Zähphase in eine
harte Matrix wie PMMA herstellungsbedingt besonders viele
Polymerisationshilfsstoffe, wie vor allem Emulgatoren und Puffersalze.
In EP-A 465 049 wird vorgeschlagen, die vergilbende Wirkung der
störenden Nebenprodukte in schlagzähmodifizierten Formmassen
durch Zusatz von reduzierend wirkenden, anorganischen
Phosphorverbindungen zu unterbinden. Beansprucht wird hier der
Zusatz von Natriumhypophosphit in einer Menge von 50 bis 1000 ppm
bezogen auf die eingesetzte wäßrige Latex-Dispersion. Das Reagens
wird hier also in einer relativ hohen Dosierung bereits in einer frühen
Herstellungsphase zugesetzt.
In DE-A 195 44 563 wird demgegenüber gelehrt, eine viel geringere
Menge an reduzierend wirkenden, anorganischen
Phosphorverbindungen in einer späteren Phase der Verarbeitung,
nämlich im Compoundierschritt zuzusetzen, wodurch die Vergilbung bei
thermischer Belastung, wie z. B. bei der Herstellung von Formkörpern
weitgehend unterbunden wird.
Eine ähnliche Lehre gibt die DE-A 195 44 562 bezüglich des
Zugabemodus der reduzierend wirkenden, anorganischen
Phosphorverbindungen. Sie werden im Compoundierschritt in einer
Menge von 0.01 bis 1 Gewichts-% einer Formmasse auf der Basis von
Poly(meth)acrylimid zugesetzt und verbessern vor allem die
Farbstabilität bei thermischer Belastung. Sie verhindern dabei
anscheinend durch ihre reduzierende Wirkung die oxidationsbedingte
Entstehung von Chromophoren aus den Amid- und Imid-
Struktureinheiten.
In der europäischen Patentanmeldung mit der Anmeldenummer
96 111 330.5 werden mit ethoxylierten Fettaminen ausgerüstete,
staubabweisende PMMA-Formmassen beschrieben, denen ebenfalls
reduzierend wirkende, anorganische Phosphorverbindungen zugesetzt
werden, um die vergilbende Wirkung der Fettamine zu unterbinden.
Auch in diesem Fall werden die reduzierend wirkenden, anorganischen
Phosphorverbindungen erst beim Compoundieren zugegeben.
US 5 063 259 beschreibt transparente, schlagzähe Kunststoffe, insbesondere
aus Polymethylmethacrylat. Durch die Zugabe von reduzierend wirkenden
anorganischen Phosphorverbindungen, wie z. B. Na-Hypophosphit, bei der
Verarbeitung bzw. Abmischung von Polymethylmethacrylat-Basisformmassen
mit Schlagzähmodifizierungsmitteln wird eine Absenkung des Gelbwerts bei
aus den modifizierten Formmassen hergestellten Formkörpern erreicht.
Gute UV-Transmission ist ein Grunderfordernis für Solarienmaterial und
UV-durchlässige Abdeckungen. Diese werden meist aus einer
entsprechenden Formmasse durch thermoplastische Verarbeitung, also
z. B. durch Extrusion oder Spritzguß hergestellt.
Wegen seiner generell hohen Stabilität gegenüber UV-Belastung ist
PMMA für diesen Zweck bestens geeignet. Ausgehend vom Stand der
Technik war es erstrebenswert, die Transmission im UV-Bereich, also
zwischen 260 und 400 nm, zu steigern, ohne andere Eigenschaften des
Kunststoffes auf PMMA-Basis zu verschlechtern. Insbesondere sollte
die Vicat-Erweichungstemperatur nicht erniedrigt werden. Die Mittel, um
dieses Ziel zu erreichen, sollten kostengünstig sein und dem Kunststoff
ohne technische Schwierigkeiten zugesetzt werden können.
Die Aufgabe wurde gelöst durch
die Verwendung einer oder mehrerer, reduzierend wirkender, anorganischer
Phosphor-Verbindungen AP, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
Phosphinsäure und Phosphonsäure und deren Alkalimetall-, Erdalkalimetall-
und Aluminium- sowie deren Ammoniumsalzen, wobei das Ammoniumion mit
bis zu vier C1-C4-Alkyl- und/oder C5-C8-Cycloalkylgruppen substituiert sein
kann, zur Erhöhung der UV-Durchlässigkeit von als Solarienmaterial
geeigneten Formkörpern FK im Bereich von 260-300 nm, wobei die
Formkörper FK aus Formmassen FM auf Basis von Polymethylmethacrylat,
bestehend zu 88-100 Gew.-% aus Methylmethacrylat und zu 0-12 Gew.-%
aus C1-C4-Alkylacrylsäureestern als Comonomeren, enthaltend 0,01 bis 1
Gew.-% eines sterisch gehinderten Amins ("HALS") bezogen auf das Polymer,
hergestellt sind und die Phosphorverbindung AP der Formmasse FM vor oder
während der thermoplastischen Verarbeitung zum Formkörper FK in einer
Menge von 0,001 bis 0,1 Gew.-% bezogen auf Formmasse zugesetzt wird.
Die Formmasse FM auf Polymethylmethacrylat-Basis besteht zu 88-100
Gew.-% aus polymerisierten Methylmethacrylat-Monomeren. Sie kann
weiterhin 0-12 Gew.-% eines C1-C4-Alkylacrylsäureesters als
Comonomere enthalten. Bevorzugt liegt der Gehalt bei 1-6 Gew.-%,
besonders bevorzugt bei 1-5 Gew.-% an C1-C4-Alkylacrylsäureester.
Unter den C1-C4-Alkylacrylsäureestern ist Methylacrylat bevorzugt.
Weiters enthält die Formmasse FM sterisch gehinderte Amine (HALS)
gemäß dem Stand der Technik. Diese sind, insbesondere was die
Variationsmöglichkeiten bezüglich des chemischen Aufbaus betrifft, z. B.
in EP 0016870 beschrieben. Besonders bevorzugt unter den "HALS"-
Produkten sind Derivate des 2,2,6,6,-Tetramethylpiperidin, z. B. Di-
(2,2,6,6-Tetramethyl-piperidyl-4)sebacat (TPS). Letzteres ist käuflich
erhältlich. Diese sterisch gehinderten Amine, auch "Lichtschutzmittel"
genannt, sind in Mengen von 0.01 bis 1 Gew.-% bezogen auf Polymeres
in der Formmasse enthalten. Bevorzugt beträgt die zugegebene Menge
0,1 bis 0,4 Gew.-%.
Die Formmassen FM können fakultativ Entformungshilfsmittel sowie
Thermooxidationsstabilisatoren in üblichen Mengen enthalten.
Die anorganischen, reduzierend wirkenden Phosphorverbindungen AP
enthalten Phosphor in den Oxidationsstufen +1 oder +3. Technisch
leicht zugänglich sind hierbei Salze der Phosphinsäure (Hypophosphite)
und der Phosphonsäure (sekundäre Phosphite), sowie die freien Säuren
selbst. Es spielt dabei keine Rolle, ob die Salze oder die freien Säuren
in der ortho- oder der meta-Form oder auch z. B. als Dimere vorliegen.
Verwendbar sind Alkali-, Erdalkali-, Aluminium- und Ammoniumsalze,
wobei das Ammoniumion mit bis zu vier C1-C4-Alkyl- und/oder C5-C8-
Cycloalkylgruppen substituiert sein kann.
Organische, reduzierend wirkende Phosphorverbindungen, ausgewählt
aus der Gruppe der aliphatischen oder monoarylaliphatischen Ester
sind weit weniger wirksam. Dies gilt vor allem für die verschiedenen
Antioxidantien des Standes der Technik auf Basis organischer
Phosphite.
Besonders effektiv und auch preisgünstig erhältlich ist
Natriumhypophosphit Seine Verwendung ist eine bevorzugte
Ausführungsform der Erfindung. Obwohl es laut Literatur thermisch
leicht unter Disproportionierung zerfällt, hat es sich für die Zwecke der
Erfindung gut bewährt. Der erfindunggemäße Zugabemodus verhindert
anscheinend eine vorzeitige thermische Zersetzung dieses
reduzierenden Agens.
Thermisch stabiler sind Erdalkalihypophosphite, wie z. B.
Calciumhypophoshit. Es hat sich aber herausgestellt, daß insbesondere
höhere Mengen an Calciumhypophosphit zu Trübungen in der Formmasse
bzw. im daraus hergestellten Formkörper führen können.
Es können auch Mischungen verschiedener reduzierend wirkender
anorganischer Phosphorverbindungen eingesetzt werden.
Unerwartet im Vergleich zum Stand der Technik betreffend die Verwendung
von reduzierenden, anorganischen Phosphorverbindungen ist, daß
erfindungsgemäß bereits geringste Konzentrationen davon ausreichen. So
werden mit 0.001 Gew.-% bis 0,005 Gew.-% (10-50 ppm) bezogen auf die
Formmasse FM bereits erkennbare Wirkungen erzielt. Das Maximum an
Wirkung kann bereits mit weniger als 0.005 Gew.-% (50 ppm) erreicht sein.
Die Einsatzmengen bewegen sich daher meist im Bereich von 10 bis 150
bevorzugt 30-120 ppm. Setzt man die reduzierend wirkende, anorganische
Phosphorverbindung in einer ihrer Hydratformen ein, so ist das
Kristallwasser bei der Berechnung der Einsatzmenge abzuziehen.
Einsatzmengen höher als 0,1 Gew.-% (1000 ppm) bezogen auf die
Formmasse FM bewirken in der Regel keine weitere Verbesserung der
optischen Eigenschaften, ja sie können in besonderen Fällen bereits
Eigenschaftsverschlechterungen auslösen, wie z. B. eine beginnende
irreversible Trübung im Polymerisat, was an niedrigeren
Transmissionswerten erkennbar ist.
Die anorganischen, reduzierenden Phosphorverbindungen AP werden in
der Regel in Lösung appliziert. Wasser ist als Lösungsmittel geeignet.
Vorteilhaft werden die reduzierenden Phosphorverbindungen in
konzentrierter Lösung angewandt. Als Richtwert sei eine Konzentration
von 50 Gew.-% genannt. Die konzentrierte Lösung wird üblicherweise
bei Raumtemperatur angesetzt. Je nach Löse- und
Applikationstemperatur sind auch andere Konzentrationen möglich bzw.
notwendig, z. B. 5 bis 65 Gew.-%. Bei besonders niedrigen
Zusatzmengen an anorganischer, reduzierend wirkender
Phosphorverbindung AP wird man die Konzentration in Wasser
niedriger wählen, z. B. 10-30 Gew.-%. Es ist überraschend, daß ein so
geringes Volumen an reduzierendem Agens, wie es eine konzentrierte
Lösung der Phosphorverbindung darstellt, offensichtlich über die
gesamte Polymerisatcharge homogen verteilt werden kann.
Es ist aber auch möglich, die reduzierende anorganische
Phosphorverbindung in Pulverform, also ohne Verwendung von
Lösungsmittel zu applizieren.
Auch wenn es prinzipiell denkbar ist, die einzelnen Komponenten einer
Mischung von reduzierenden Phosphorverbindungen nacheinander dem
Polymeren zuzugeben, wird man in der Regel zuerst eine Mischung
oder Lösung der Komponenten herstellen und diese in einem Schritt
dem Polymeren zusetzen. Für die homogene Verteilung ist dies
vorteilhafter.
Die Zugabe von anorganischen, reduzierend wirkenden
Phosphorverbindungen AP in wäßriger Form kann insofern nachteilig
sein, als das Wasser im Zuge der Verarbeitung früher oder später auf
Schmelztemperatur des Polymeren gebracht wird und dabei unter
Umständen zu kleinen Gasbläschen im Polymerisat führen kann. Daher
werden auch organische, hochsiedende Flüssigkeiten, wie organische
Carbonsäuren oder primäre organische Alkohole mit 12 bis 20
Kohlenstoffatomen - als Beispiele seien Palmitinsäure und
Stearylalkohol genannt - als Lösungsmittel für die anorganische,
reduzierend wirkende Phosphorverbindungen AP eingesetzt, und
dadurch die Bildung von Gasbläschen vermieden. Es werden hier relativ
verdünnte Lösungen von AP in diesen hochsiedenden Lösungsmitteln
hergestellt, z. B. 0.1 bis 20 gewichtsprozentige Lösungen. Bevorzugt
werden 1 bis 15 gewichtsprozentige Lösungen verwendet, besonders
bevorzugt 2 bis 10 gewichtsprozentige Lösungen. Auch Bläuungsmittel
können in den hochsiedenden organischen Lösungsmitteln gelöst
werden.
Eine der erfindungsgemäßen Möglichkeiten zur Zugabe der reduzierend
wirkenden anorganischen Phosphorverbindung zur Formmasse FM ist
die Einarbeitung im Compoundierschritt. Zur Durchführung dieses
Verfahrensschrittes soll die Formmasse in Teilchenform vorliegen.
Geeignet sind z. B. besonders Granulate oder auch Mahlgut in den
verschiedensten Korngrößen. Bevorzugt wählt man eine mittlere
Teilchengröße von 1-5 mm.
Die Zugabe der reduzierend wirkenden anorganischen
Phosphorverbindung AP erfolgt erfindungsgemäß generell nach
Abschluß der Polymerisationsreaktion. Die Einarbeitung erfolgt in die
weitestgehend von Restmonomeren befreite Schmelze. Zu diesem
Zeitpunkt enthält das Polymerisat PM weniger als 1 Gew.-%
Restmonomeres.
Die Zugabe kann entweder durch Zugabe von Masterbatch der
anorganischen Phosphorverbindung AP oder durch Einwiegen z. B. einer
5%ig bis 60%ig wässrigen Lösung der reduzierenden anorganischen
Phosphorverbindung AP zu dem Granulat erfolgen.
Die Vermischung der reduzierenden anorganischen
Phosphorverbindung AP mit der in Teilchenform vorliegenden
Formmasse FM beim Compoundierschritt erfolgt üblicherweise
zunächst in langsam laufenden Mischaggregaten wie beispielsweise
Trommel-, Rhönrad- oder Doppelkammerpflugscharmischern. Die
langsam laufenden Aggregate bewirken eine Vermischung, ohne daß
die Phasengrenzen aufgehoben werden (vgl. Ullmanns Enzyklopädie
der technischen Chemie, 4. Auflage, Bd. 2, Seiten 282 bis 311, Verlag
Chemie, Weinheim, New York, 1980). Diese Mischung wird im
nachfolgenden Verarbeitungsschritt des Aufschmelzens thermoplastisch
aufbereitet. Man verwendet hierzu wiederum Extruder, oder allgemein
gesprochen, heizbare Mischaggregate bei den dafür geeigneten
Temperaturen, in der Regel zwischen 220 und 280°C. Beispiele sind
Ein- oder Mehrschneckenextruder oder Extruder mit oszillierender
Schnecke sowie gegebenenfalls zusätzlich mit Scherstiften.
Mit diesem Verfahren können die Formmassen FM
in Granulatkorngrößen von beispielsweise 1 bis 5 mm hergestellt
werden. Anschließend kann die formgebende Verarbeitung einsetzen.
Dazu sind gebräuchlichen Verfahren der Technik wie Spritzgießen,
Extrudieren, Pressen, Sintern, sowie auch andere
Formgebungsverfahren geeignet. Der Gestaltung der Formkörper FK
sind keine Grenzen gesetzt.
Eine weitere Zugabevariation besteht darin, die anorganischen,
reduzierend wirkenden Phosphorverbindungen AP in Form eines
sogenannten Masterbatches bei der Konfektionierung bzw. der
Herstellung des Produktes oder bei der formgebenden Verarbeitung
zuzusetzen. Bei der Herstellung des Masterbatchs wird ein kleiner Teil
der Formmasse, die bereits in granulierter oder gemahlener Form
vorliegt, in einem separaten Extruder aufzuschmolzen, und die
reduzierend wirkende, anorganischen Phosphorverbindungen AP der
Schmelze zugesetzt. Sie kann hier z. B. als Lösung zudosiert werden,
oder sie wurde bereits vorher mit der granulierten Formmasse
vermischt. Die die anorganischen, reduzierend wirkenden
Phosphorverbindungen AP in relativ konzentrierter Form enthaltende
Schmelze wird im Extruder mit der Hauptmenge der Formmasse
vereinigt und dabei auf die wirksame, erfindungsgemäße Konzentration
verdünnt.
Weitere Zugabemodalitäten sind denkbar, wobei die Zugabe auf jeden
Fall zum im wesentlichen auspolymerisierten Polymerisat PM erfolgen
muß, um die erfindungsgemäßen Vorteile erzielen zu können.
Die erfindungsgemäße Wirkung, nämlich die hohe UV-Durchlässigkeit,
ist besonders deutlich erkennbar, wenn der Formkörper FK durch
Spritzgießen hergestellt wird. Im Vergleich zu einer formgebenden
Verarbeitung durch Extrusion entfällt hier meist die Möglichkeit, z. B.
durch Entgasen, den Restmonomerengehalt zu reduzieren, es sei denn
man verwendet Spritzgießmaschinen mit Entgasungszylinder. Die so
hergestellte Formmasse enthält somit einen relativ hohen
Restmonomerengehalt von über 0.3%. Aus diesem Grund kann man
annehmen, daß der Vorteil der anorganischen, reduzierend wirkenden
Phosphorverbindungen zumindest teilweise darin besteht, daß sie
störende Wirkungen von höheren Restmonomerengehalten
unterdrücken.
Formmassen bzw. daraus hergestellte Formkörper, insbesondere
Platten auf Basis PMMA mit relativ hohe Mengen an UV-Stabilisatoren
("HALS"), die ausgezeichnete UV-Durchlässigkeit besitzen, sind aus
dem Stand der Technik bekannt.
Erfindungsgemäß wird die UV-Durchlässigkeit durch die Zugabe von
anorganischen, reduzierend wirkenden Phosphorverbindungen wie z. B.
Natriumhypophosphit vor der formgebenden Verarbeitung, also beim
Compoundieren oder als Masterbatch verbessert. Der Zugabemodus ist
ein einfaches, aus dem Stand der Technik geläufiges Verfahren und
verlangt keinen zusätzlichen technischen Aufwand. Das Reagens ist
wohlfeil und wird nur in niedriger Dosage angewandt, so daß andere
Eigenschaften der Formmasse bzw. der daraus hergestellten
Formkörper nicht verändert werden.
Der entscheidende Vorteil der erfindungsgemäßen Verwendung ist die
Steigerung der UV-Durchlässigkeit der hergestellten Formkörper im
Vergleich zu nicht erfindungsgemäß hergestellten Formkörpern, also
ohne Zugabe von anorganischen, reduzierend wirkenden
Phosphorverbindungen. Die UV-Transmission für den Bereich von 260
bis 300 nm, also für den UV-B-Bereich, nimmt um mindestens 2%,
bevorzugt sogar um mindestens 5% bezogen auf die 100%ige
Transmission zu. Gerade im unteren UV-B-Bereich bei 260 bis 280 nm
beträgt die Transmissionszunahme über 5%. Aber auch im UV-A-
Bereich von 300 bis 400 nm steigt die Transmission durch
erfindungsgemäßes Handeln um mindestens 1% an. Deutlich
erkennbar läßt sich die Wirkung nur für den UV-Bereich nachweisen. Im
sichtbaren Bereich, also über 400 nm ist keine Verbesserung der
Transmission mehr erzielbar. Die Steigerung der Transmission ist
besonders augenfällig, wenn die erfindungsgemäßen Formkörper durch
Spritzguß hergestellt werden.
Die Formkörper FK lassen sich
vorteilhaft als UV-durchlässige Abdeckung allgemein und insbesondere
als UV-durchlässige Abdeckung für Solarienmaterial verwenden.
Eine handelsübliche Formmasse für Solarienabdeckungen auf Basis
Polymethylmethacrylat (PMMA), nämlich ein Copolymerisat bestehend
aus 96 Gew.-% Methylmethacrylat- und 4 Gew.-% Methylacrylat-
Monomereinheiten, welches 0.25 Gew.-% eines "HALS" UV-
Stabilisators, nämlich Di-(2,2,6,6-Tetramethyl-piperidyl-4)sebacat (TPS)
enthält, wird zusammen mit einer Natriumhypophosphit-Lösung
compoundiert. Dazu werden vor der Verarbeitung 0.05 Teile bezogen
auf 100 Teile der Formmasse einer 10%igen
Natriumhypophosphitlösung aufgetrommelt. Bezogen auf Formmasse
sind das 50 ppm Natriumhypophosphit.
Es werden Platten mit einer Dicke von 3 mm spritzgegossen und daran
die Transmission im UV-Bereich gemessen. Die Messung erfolgt nach
DIN 5033 (D65/10°).
Es wird wie in Beispiel 1 gearbeitet, mit dem Unterschied, daß 100 ppm
Natriumhypophosphit bezogen auf die Formmasse eingesetzt werden.
Es wird wie in Beispiel 1 gearbeitet, mit dem Unterschied, daß kein
Natriumhypophosphit eingesetzt wird.
Eine Transmissionsmessung im UV-Bereich an den spritzgegossenen
Platten ergab eine deutliche Verbesserung der UV-Durchlässigkeit der
Natriumhypophosphit enthaltenden Muster (Beispiele 1 und 2) im
Vergleich zum Vergleichsbeispiel 3. Dabei zeigt es sich, daß die
Zugabe von 50 ppm Natriumhypophosphit bereits ausreicht, um den
erfindungsgemäßen Effekt zu erzielen. Eine Zugabe von 100 ppm ergibt
kaum mehr eine Steigerung der Transmission.
Die Transmissionswerte der spritzgegossenen Platten aus den
Beispielen 2 und 3 sind in in Abb. 1 als Kurven über den
Wellenlängen-Bereich von 250 bis 450 nm gezeigt.
Die durchgezogene Kurve B3 entspricht Beispiel 3. Die gestrichelt
dargestellte Kurve B2 entspricht Beispiel 2 (Der Transmissionsverlauf
gemäß Beispiel 1 war nahezu völlig identisch mit dem von Beispiel 2
und wurde zugunsten der besseren Übersichtlichkeit in der Abbildung
nicht eingezeichnet). Deutlich ist in Abb. 1 die Verbesserung der
Transmission im Bereich des UV-B-Bereiches im Beispiel 2 gegenüber
Beispiel 3 erkennbar.
Claims (8)
1. Verwendung einer oder mehrerer, reduzierend wirkender, anorganischer
Phosphor-Verbindungen AP, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
Phosphinsäure und Phosphonsäure und deren Alkalimetall-, Erdalkalimetall-
und Aluminium- sowie deren Ammoniumsalzen, wobei das Ammoniumion mit
bis zu vier C1-C4-Alkyl- und/oder C5-C8-Cycloalkylgruppen substituiert sein
kann, zur Erhöhung der UV-Durchlässigkeit von als Solarienmaterial
geeigneten Formkörpern FK im Bereich von 260-300 nm, wobei die
Formkörpern FK aus Formmassen FM auf Basis von Polymethylmethacrylat,
bestehend zu 88-100 Gew.-% aus Methylmethacrylat und zu 0-12 Gew.-%
aus C1-C4-Alkylacrylsäureestern als Comonomeren, enthaltend 0,01 bis 1
Gew.-% eines sterisch gehinderten Amins ("HALS") bezogen auf das Polymer,
hergestellt sind und die Phosphorverbindung AP der Formmasse FM vor oder
während der thermoplastischen Verarbeitung zum Formkörper FK in einer
Menge von 0,001 bis 0,1 Gew.-% bezogen auf Formmasse zugesetzt wird.
2. Verwendung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Phosphorverbindung AP bzw. die Phosphorverbindungen AP bei der
thermoplastischen Verarbeitung der Formmasse FM in einem
Compoundierschritt zugesetzt werden und anschließend zu einem Formkörper
FK geformt werden.
3. Verwendung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Herstellung des Formkörpers FK durch Spritzgießen erfolgt.
4. Verwendung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Phosphorverbindung AP bzw. die Phosphorverbindungen AP bei der
thermoplastischen Verarbeitung der Formmasse FM in Form eines
Masterbatches zugesetzt werden und anschließend durch Extrudieren zu
einem Formkörper FK geformt werden.
5. Verwendung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß als anorganische, reduzierend wirkende
Phosphorverbindung AP Natriumhypophosphit eingesetzt wird.
6. Verwendung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
Natriumhypophosphit in wäßriger Lösung eingesetzt wird.
7. Verwendung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß als Alkylacrylsäureester Methylacrylat eingesetzt wird.
8. Verwendung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß als sterisch gehindertes Amin ("HALS") Di-(2,2,6,6-
Tetramethyl-piperidyl-4)sebacat (TPS) eingesetzt wird.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997150434 DE19750434C1 (de) | 1997-11-14 | 1997-11-14 | Verwendung reduzierend wirkender anorganischer Phosphorverbindungen zur Erhöhung der UV-Durchlässigkeit von als Solarienmaterial geeigneten Formkörpern aus Formmassen auf Basis von Polymethylmethacrylat |
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