EP1268668A1 - Folien aus mischungen aus polycarbonat und polystyrol - Google Patents

Folien aus mischungen aus polycarbonat und polystyrol

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EP1268668A1
EP1268668A1 EP01911515A EP01911515A EP1268668A1 EP 1268668 A1 EP1268668 A1 EP 1268668A1 EP 01911515 A EP01911515 A EP 01911515A EP 01911515 A EP01911515 A EP 01911515A EP 1268668 A1 EP1268668 A1 EP 1268668A1
Authority
EP
European Patent Office
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polycarbonate
polystyrene
films
punching
mixtures
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01911515A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Leo Weber
Klaus Meyer
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Bayer AG
Original Assignee
Bayer AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayer AG filed Critical Bayer AG
Publication of EP1268668A1 publication Critical patent/EP1268668A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18—Manufacture of films or sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L69/00—Compositions of polycarbonates; Compositions of derivatives of polycarbonates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2369/00—Characterised by the use of polycarbonates; Derivatives of polycarbonates

Definitions

  • the present invention relates to films made from mixtures of polycarbonate and polystyrene, the use of these films for the production of products therefrom
  • Films by punching a process for producing products from films made from mixtures of polycarbonate and polystyrene by stamping, and products obtainable from films made from mixtures of polycarbonate and polystyrene by stamping.
  • the punching of plastic films and plastic sheets is an often used process for the production of parts for a wide variety of applications, e.g. Insulating parts in electrical devices, spacers, inserts, scales, panels or the like.
  • the punched edge is not visible because e.g. is covered by a frame so that no special requirements are placed on the appearance of the punched edge.
  • the punched edge remains visible and must have the appropriate optical quality. This is e.g. This is the case if there are windows in a part that provide a view of the ads behind them or the like. allow.
  • the stamping of products from foils can be done, for example, by
  • Cutting air Moving an upper stamp and a lower stamp against each other the product is cut out of the film.
  • the distance between the upper punch guided in the lower punch is referred to as cutting air.
  • a typical application is the dial of the speedometer in the motor vehicle, which often has a punched-out window through which the display of the kilometers traveled behind it is visible.
  • the punched edge of this window must meet high visual requirements.
  • the cutting edge of plane-parallel panels should be perpendicular to the surface and without any visible burr, and no threads or lint should be formed during punching that can protrude into the window.
  • the edge must also be smooth, ie the material must be clean when punching have been sheared off without breaking out.
  • plastics for example polyarylates, polyvinyl chloride, ABS, polyurethanes, polyolefins, cellulose esters, thermoplastic polyacrylates, polycarbonate also exhibits a so-called cold flow behavior during mechanical stress during the stamping process, which means that plastic material is punched into the Lower die cavity flows. Due to this cold flow behavior, the plastic is sheared over a wide range of thickness and not cut. Unclean, fibrous cut edges arise.
  • the present invention is therefore based on the object of providing foils which deliver punched edges of high optical quality when punched.
  • the good optical properties for example the high transparency and the good mechanical properties, for example the high toughness of polycarbonate films, should not be significantly affected.
  • the object of the invention is achieved by films made from mixtures of polycarbonate and polystyrene, the polystyrene content in the mixture having to be selected within certain limits, and by products obtainable from these films by punching.
  • the present invention thus relates to a film made from a mixture of polycarbonate and polystyrene, the proportion of polystyrene in the mixture being 7 to 20% by weight.
  • the present invention furthermore relates to a multilayer film, at least one layer consisting of a mixture of polycarbonate and polystyrene, in which the proportion of polystyrene is 7 to 20% by weight.
  • the present invention furthermore relates to the use of a film according to the invention for the production of products from these films
  • the present invention furthermore relates to a method for producing products from films according to the invention by punching.
  • the present invention furthermore relates to a product obtainable from a film according to the invention by punching.
  • the present invention furthermore relates to an aperture, a scale, a dial, a dial, a dial of a vehicle tachometer or an insert which can be obtained from foils according to the invention by punching.
  • the proportion of polystyrene in the mixture of polycarbonate and polystyrene is preferably 8 to 15% by weight, particularly preferably 9 to 13% by weight.
  • the films can be produced by methods known per se.
  • the films can be produced by extrusion.
  • the films can be produced, for example, according to the processes described in DE-A 2 517 033 or in DE-A 2 531 240.
  • the films can be smooth on one or both sides or matt or structured on one or both sides.
  • Multi-layer films in which at least one layer consists of the mixtures according to the invention of polycarbonate and polystyrene are also suitable.
  • Polycarbonates suitable according to the invention are any polycarbonates.
  • Bisphenol A homopolycarbonate is preferred according to the invention.
  • a copolycarbonate of bisphenol A and 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -3,3,5-trimethylcyclohexane is furthermore preferred according to the invention.
  • Polystyrenes suitable according to the invention are any polystyrenes.
  • the mixture of polystyrene and polycarbonate according to the invention can contain conventional additives.
  • the mixture can contain lubricants, stabilizers, for example UV stabilizers or processing stabilizers.
  • the films can be colored transparent or opaque using suitable dyes.
  • the thickness of the foils is preferably 50 to 1,000 ⁇ m, particularly preferably 150 to 800 ⁇ m and very particularly preferably 250 to 600 ⁇ m. If the films according to the invention are multilayer films, the stated thicknesses relate to the layers consisting of the mixture of polycarbonate and polystyrene according to the invention.
  • the films according to the invention have numerous advantages. When punching arise
  • the films have good optical properties, in particular high transparency.
  • the films have good mechanical properties, in particular high toughness. The films do not tend to splinter when subjected to breakage.
  • the products according to the invention have numerous advantages. They are characterized by punched edges of high optical quality. They have good optical properties, especially high transparency. The products according to the invention also have good mechanical properties, in particular high toughness. The products according to the invention do not tend to form splinters when subjected to breakage.
  • the optical refractive index of polystyrene is 1.5, which is the same as that of polycarbonate at 1.5.
  • the embedded polystyrene particles are for the
  • a mixture of 90 parts of bisphenol A homopolycarbonate and 10 parts of polysyrene was produced by compounding and processed in a known manner by extrusion to give a non-matted or structured film with a thickness of 0.5 mm.
  • the properties of the film (1) produced according to the invention were compared with those of a film (2) made from the same polycarbonate but without the addition of polystyrene.
  • the comparison shows that the film (1) according to the invention does not differ significantly in its mechanical, optical and thermal properties from the comparison film (2).
  • Table 1 shows, however, the size of the stamped burr of the film (1) according to the invention is only less than 20% of the comparison film (2).

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Folien aus Mischungen aus Polycarbonat und Polystyrol, die Verwendung dieser Folien zur Herstellung von Erzeugnissen aus diesen Folien durch Stanzen, ein Verfahren zur Herstellung von Erzeugnissen aus Folien aus Mischungen aus Polycarbonat und Polystyrol durch Stanzen sowie Erzeugnisse erhältlich aus Folien aus Mischungen aus Polycarbonat und Polystyrol durch Stanzen.

Description

Folien aus Mischungen aus Polycarbonat und Polystyrol
Die vorliegende Erfindung betrifft Folien aus Mischungen aus Polycarbonat und Polystyrol, die Verwendung dieser Folien zur Herstellung von Erzeugnissen aus diesen
Folien durch Stanzen, ein Verfahren zur Herstellung von Erzeugnissen aus Folien aus Mischungen aus Polycarbonat und Polystyrol durch Stanzen sowie Erzeugnisse erhältlich aus Folien aus Mischungen aus Polycarbonat und Polystyrol durch Stanzen.
Das Stanzen von Kunststofffolien und Kunststoffplatten ist ein oft angewandtes Verfahren zur Herstellung von Teilen für die verschiedensten Anwendungszwecke wie z.B. Isolierteile in elektrischen Apparaten, Distanzscheiben, Einlegeteile, Skalen, Blenden oder ähnlichem. In einigen Fällen ist die Stanzkante nicht sichtbar weil sie z.B. durch einen Rahmen abgedeckt wird, so dass keine besonderen Anforderungen an das Aussehen der Stanzkante gestellt werden. In anderen Fällen bleibt die Stanzkante jedoch sichtbar und muss entsprechende optische Qualität haben. Dies ist z.B. dann der Fall, wenn in einem Teil Fenster vorhanden sind, die den Durchblick auf dahinter liegende Anzeigen o.a. erlauben.
Das Stanzen von Erzeugnissen aus Folien kann beispielsweise so erfolgen, dass durch
Gegeneinanderführen eines Oberstempels und eines Unterstempels das Erzeugnis aus der Folie herausgeschnitten wird. Dabei wird der Abstand zwischen dem in den Unterstempel geführten Oberstempel als Schnittluft bezeichnet.
Ein typischer Anwendungsfall ist das Zifferblatt des Tachometers im Kraftfahrzeug, das oft ein ausgestanztes Fenster hat, durch das die dahinter liegende Anzeige der gefahrenen Kilometer sichtbar ist. Die gestanzte Kante dieses Fensters muss hohen optischen Anforderungen genügen. Im Idealfall soll die Schnittkante bei planparallelen Platten rechtwinklig zur Oberflächen und ohne sichtbaren Grat sein und es dürfen sich beim Stanzen keine Fäden oder Fussel bilden, die in das Fenster hineinragen können.
Außerdem muss die Kante glatt sein, d.h. beim Stanzen muss das Material sauber abgeschert worden sein ohne auszubrechen. Diese Forderungen werden nur näherungsweise von Kunststoffen mit hohem E-Modul und geringer mechanischer Dehnung erfüllt.
Skalen und Blenden im Kraftfahrzeug werden in großem Umfang aus Polycarbonatfo- lien hergestellt. Ein Grund für die Auswahl dieses Werkstoffes ist dessen Zähigkeit, wodurch gewährleistet ist, dass das Material bei einem Unfall nicht zersplittert. Dies kann bei spröden Materialien geschehen und es kann dazu kommen, dass sich scharfe Kanten oder dolchartige Splitter bilden, die ein Verletzungspotential für die Insassen darstellen. Durch die dem Polycarbonat eigene und gewünschte Zähigkeit wird diese
Splitterbildung vermieden, es ist jedoch schwierig, die erforderliche optische Qualität der Stanzkanten zu erreichen.
Wie auch viele andere bekannte Kunststoffe, beispielsweise Polyarylate, Polyvinyl- chlorid, ABS, Polyurethane, Polyolefine, Celluloseester, thermoplastische Polyacrylate, zeigt auch Polycarbonat bei der mechanischen Beanspruchung während des Stanzprozesses ein sogenanntes Kaltfließverhalten, das zur Folge hat, dass Kunststoffmaterial beim Stanzen in die Kavität des Unterstempels fließt. Durch dieses Kaltfließverhalten wird der Kunststoff über weite Bereich der Dicke abgeschert und nicht geschnitten. Es entstehen unsaubere, faserige Schnittkanten.
Die Bemühungen, dieses Problem durch immer engere Schnittluft zwischen Ober- und Unterstempel zu lösen, erbrachten - zumindest für Großserien - nicht den gewünschten Erfolg. Es ist also zumindest eine Kontrolle und gegebenenfalls Nacharbeit erforder- lieh. Eine andere Möglichkeit ist, das Fenster zunächst etwas kleiner zu stanzen und in einem zweiten Schritt mittels eines sogenannten Schälschnittes eine den Anforderungen genügende Kante zu erzeugen. Sowohl Nacharbeit als auch zweiter Schnitt bedeuten einen zusätzlichen Aufwand, der bei besser stanzbaren Materialien nicht erforderlich ist. Eine Möglichkeit zur Lösung dieser Probleme besteht darin, das Polycarbonat mit einem mineralischen Füllstoff zu versehen. Entsprechende Produkte sind im Handel erhältlich, wie z.B. Makrofol® BL der Bayer AG, (Leverkusen, Deutschland). Mineralische Füllstoffe bewirken jedoch eine Streuung des durchtretenden Lichtes, die nachteilig ist, weil sie die Transparenz mindert.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, Folien bereit zu stellen, die beim Stanzen Stanzkanten hoher optischer Qualität liefern. Die guten optischen Eigenschaften, beispielsweise die hohe Transparenz und die guten mechanischen Eigenschaften, beispielsweise die hohe Zähigkeit von Polycarbonatfolien sollen dabei nicht wesentlich beeinträchtigt werden.
Weiterhin ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, durch Stanzen aus den genannten Folien erhältliche Erzeugnisse bereit zu stellen.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch Folien aus Mischungen aus Polycarbonat und Polystyrol, wobei der Polystyrolanteil in der Mischung innerhalb bestimmter Grenzen gewählt werden muss sowie durch Erzeugnisse erhältlich aus diesen Folien durch Stanzen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit eine Folie aus einer Mischung aus Polycarbonat und Polystyrol, wobei der Anteil des Polystyrol in der Mischung 7 bis 20 Gew.-% beträgt.
Weiterhin ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine mehrschichtige Folie, wobei mindestens eine Schicht aus einer Mischung aus Polycarbonat und Polystyrol besteht, in der der Anteil des Polystyrol 7 bis 20 Gew.-% beträgt.
Weiterhin ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Verwendung einer erfindungsgemäßen Folie zur Herstellung von Erzeugnissen aus diesen Folien durch
Stanzen. Weiterhin ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Erzeugnissen aus erfindungsgemäßen Folien durch Stanzen.
Weiterhin ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Erzeugnis erhältlich aus einer erfindungsgemäßen Folie durch Stanzen.
Weiterhin ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine Blende, eine Skala, eine Skalenscheibe, ein Zifferblatt, ein Zifferblatt eines Fahrzeugtachometers oder ein Einlegeteil erhältlich aus erfindungsgemäßen Folien durch Stanzen.
Der Anteil des Polystyrols in der Mischung aus Polycarbonat und Polystyrol ist bevorzugt 8 bis 15 Gew.-%, besonders bevorzugt 9 bis 13 Gew.-%.
Die Folien können nach an sich bekannten Verfahren hergestellt werden. Beispielsweise können die Folien durch Extrusion hergestellt werden. Die Herstellung der Folien kann beispielsweise gemäß den Verfahren erfolgen, die in DE-A 2 517 033 oder in DE-A 2 531 240 beschrieben sind.
Die Folien können einseitig oder beidseitig glatt oder einseitig oder beidseitig mattiert oder strukturiert sein.
Auch mehrschichtige Folien, bei denen mindestens eine Schicht aus den erfindungsgemäßen Mischungen aus Polycarbonat und Polystryrol besteht, sind geeignet.
Erfindungsgemäß geeignete Polycarbonate sind beliebige Polycarbonate. Erfindungsgemäß bevorzugt ist das Bisphenol A Homopolycarbonat. Weiterhin ist erfindungsgemäß bevorzugt ein Copolycarbonat aus Bisphenol A und l,l-Bis-(4- hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan.
Erfindungsgemäß geeignete Polystyrole sind beliebige Polystyrole. Die erfindungsgemäße Mischung aus Polystyrol und Polycarbonat kann übliche Additive enthalten. Beispielsweise kann die Mischung Gleitmittel, Stabilistatoren, beispielsweise UV-Stabilisatoren oder Verarbeitungs-Stabilisatoren, enthalten.
Weiterhin können die Folien durch geeignete Farbstoffe transparent oder deckend eingefärbt sein.
Die Dicke der Folien beträgt bevorzugt 50 bis 1 000 μm, besonders bevorzugt 150 bis 800 μm und ganz besonders bevorzugt 250 bis 600 μm. Falls es sich bei den erfindungsgemäßen Folien um Mehrschichtfolien handelt, beziehen sich die genannten Dickenangaben auf die Schichten, bestehend aus der erfindungsgemäßen Mischung aus Polycarbonat und Polystyrol.
Die erfindungsgemäßen Folien haben zahlreiche Vorteile. Beim Stanzen entstehen
Erzeugnisse mit Stanzkanten hoher optischer Qualität. Die Folien haben gute optische Eigenschaften, insbesondere eine hohe Transparenz. Die Folien haben gute mechanische Eigenschaften, insbesondere eine hohe Zähigkeit. Die Folien neigen nicht zur Splitterbildung bei Bruchbeanspruchung.
Die erfindungsgemäßen Erzeugnisse haben zahlreiche Vorteile. Sie sind gekennzeichnet durch Stanzkanten hoher optischer Qualität. Sie haben gute optische Eigenschaften, insbesondere eine hohe Transparenz. Die erfindungsgemäßen Erzeugnisse haben außerdem gute mechanische Eigenschaften, insbesondere eine hohe Zähigkeit. Die erfindungsgemäßen Erzeugnisse neigen nicht zur Splitterbildung bei Bruchbeanspruchungen.
Mischungen aus Polycarbonat und Polystyrol bilden keine physikalischen
Mischungen, sondern liegen als zweiphasiges System vor. Die Bruchdehnung von Standard-Polystyrol, also nicht schlagzäh modifiziertem Polystyrol, liegt bei max. 3 %. Die Polystyrolphase liegt somit in Form von spröden Partikeln in der zähen Polycarbonatmatrix vor.
Der optische Brechungsindex von Polystyrol beträgt 1,5 und ist damit gleich dem von Polycarbonat mit 1,5. Somit sind die eingelagerten Polystyrolpartikel für das
Auge nicht sichtbar, die Transparenz bleibt erhalten. Es zeigt sich jedoch, dass bei höheren Anteilen von Polystyrol in Polycarbonat keine optisch einwandfreien Oberflächen mehr erhalten werden.
Überraschend wurde die gewünschte Verbesserung der Stanzeigenschaften bei
Gehalten von Polystyrol in Polycarbonat gefunden, die die optischen Eigenschaften der Folien noch nicht in unzulässiger Weise beeinträchtigen. Diese Folien neigen nicht zur Splitterbildung.
Beispiele
Durch Compoundierung wurde eine Mischung aus 90 Teilen Bisphenol-A-Homopo- lycarbonat und 10 Teilen Polysyrol hergestellt und in bekannter Weise durch Extrusion zu einer nicht mattierten oder strukturierten Folie mit einer Dicke von 0,5 mm verarbeitet. Die Eigenschaften der erfindungsgemäß hergestellten Folie (1) wurden mit denen einer Folie (2) aus dem gleichen Polycarbonat aber ohne den Zusatz von Polystyrol verglichen.
Aus den Folien (1) und (2) wurden Teile gestanzt, die als Zifferblatt im Tachometer eines PKW's verwendet werden und ein etwa 1,5 x 4 cm2 großes Fenster enthalten. Die Kanten dieses Fensters bleiben sichtbar und müssen deshalb entsprechende optische Qualität aufweisen. Die Größe des Grates wurde mit Hilfe eines Messmikroskops bestimmt.
Die folgende Tabelle zeigt die Versuchsergebnisse.
Tabelle 1: Stanzgrate
An den Folien (1) und (2) wurden folgende Eigenschaften gemessen:
mechanisch (Zugversuch nach ISO 527): Reissfestigkeit Reissdehnung Elastizitätsmodul optisch:
Yellownessindex, ASTM E313 (C2°) Trübung, ASTM D l 003 Transmission, 0°/diffus
thermisch:
Schrumpf, in Anlehnung an IEC 674 1 Std./120°C 1 Std./150°C
Tabelle 2: Eigenschaftsvergleich
Der Vergleich zeigt, dass die erfmdungsgemässe Folie (1) sich in ihren mecha- nischen, optischen und thermischen Eigenschaften nicht wesentlich von der Vergleichsfolie (2) unterscheidet. Wie Tabelle 1 zeigt, beträgt die Grosse des Stanzgrates der erfmdungsgemässen Folie (1) jedoch nur noch weniger als 20 % der Vergleichsfolie (2).

Claims

Patentansprüche
1. Folie aus einer Mischung aus Polycarbonat und Polystyrol, wobei der Anteil des Polystyrol in der Mischung 7 bis 20 Gew.-% beträgt.
2. Mehrschichtige Folie, wobei mindestens eine Schicht aus einer Mischung aus Polycarbonat und Polystyrol besteht, in der der Anteil des Polystyrol 7 bis 20 Gew.-% beträgt.
3. Folie nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Anteil des Polystyrol in der Mischung aus Polycarbonat und Polystyrol 8 bis 15 Gew.-% beträgt.
4. Folie nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Anteil des Polystyrol in der Mischung aus Polycarbonat und Polystyrol 9 bis 13 Gew.-% beträgt.
5. Verwendung der Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Herstellung von Erzeugnissen aus diesen Folien durch Stanzen.
6. Verfahren zur Herstellung von Erzeugnissen aus Folien nach einem der Ansprüche 1 bis 4 durch Stanzen.
7. Erzeugnisse erhältlich aus Folien gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 durch Stanzen.
8. Blende, Skala, Skalenscheibe, Zifferblatt, Zifferblatt eines Fahrzeugtachometers oder Einlegeteil erhältlich aus Folien nach einem der Ansprüche 1 bis 4 durch Stanzen.
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