DE10002152A1 - Amorphe, transparent eingefärbte, UV-Licht absorbierende, thermoformbare Folie, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung - Google Patents
Amorphe, transparent eingefärbte, UV-Licht absorbierende, thermoformbare Folie, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre VerwendungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine amorphe, transparent eingefärbte, UV-Licht absorbierende, thermoformbare Folie aus einem kristallisierbaren Thermoplasten, deren Dicke im Bereich von 30 bis 1000 mum liegt, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung. Die Folie enthält mindestens einen im Thermoplast löslichen UV-Absorber und einen löslichen Farbstoff und zeichnet sich durch gute optische Eigenschaften, eine hohe Lichttransmission im Wellenlängenbereich von >= 400 nm und durch die Absorption des kurzwelligen UV-Lichtes im Wellenlängenbereich von kleiner 380 nm aus.
Description
Die Erfindung betrifft eine amorphe, transparent eingefärbte, UV-Licht absorbierende
thermoformbare Folie aus einem kristallisierbaren Thermoplasten, deren Dicke im Bereich
von 30 bis 1000 µm liegt, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung. Die
Folie enthält mindestens einen im Thermoplasten löslichen Farbstoff und einen löslichen
UV-Absorber und zeichnet sich durch gute optische Eigenschaften, eine hohe
Lichttransmission im Wellenlängenbereich von ≧ 400 nm, vorzugsweise 420 bis 800 nm,
durch eine wirtschaftliche Thermoformbarkeit und durch die Absorption des kurzwelligen
UV-Lichtes im Wellenlängenbereich von kleiner 380 nm aus.
Transparente und transparent eingefärbte Polycarbonat (PC)-, Polymethylmethacrylat
(PMMA)-, Polyvinylchlorid (PVC)- und Polyethylenterephthalat (PET)-Platten mit Dicken
größer 1 mm sind hinreichend bekannt. Diese Platten sind unwirtschaftlich auf nur langsam
laufenden Maschinen herstellbar. Die Platten sind unflexibel, lassen sich nicht aufwickeln,
sind nur als Meterware und mit Schutzfolie beschichtet, lieferbar. Der Transport dieser
riesigen Platten ist unwirtschaftlich. Daneben zeigen diese Platten eine niedrige
Lichttransmission, d. h. sie sind trüb, und eine unbefriedigende optische
Oberflächenqualität. Die Platten sind nicht mit Antiblock- und Gleitmittel ausgerüstet, so
dass sie während des Produktionsprozesses an Walzen haften und somit Defekte an der
Oberfläche zeigen. Die Platten sind nur als Zuschnitt und unter unwirtschaftlichen
Bedingungen thermoformbar.
Transparente Folien sind ebenfalls bekannt. Die Folien sind in der Regel orientiert und
besitzen damit eine Kristallinität zwischen 30 und 50%. Bei diesen Folien handelt es sich
um kristalline oder teilkristalline Gebilde. Desweiteren absorbieren diese Folien nicht das
kurzwellige, aggressive UV-Licht. Ab einer Wellenlänge von 280 nm lassen diese Folien
das UV-Licht durch.
Die Folien enthalten keinen löslichen Farbstoff.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die beschriebenen Nachteile des Standes der
Technik zu vermeiden.
Gegenstand der Erfindung ist daher eine amorphe, transparent eingefärbte, UV-Licht
absorbierende, thermoformbare Folie mit einer Dicke im Bereich von 30 µm bis 1000 µm,
die als Hauptbestandteil einen kristallisierbaren Thermoplasten enthält und die dadurch
gekennzeichnet ist, dass sie zusätzlich mindestens einen im Thermoplast löslichen UV-
Stabilisator und mindestens einen löslichen Farbstoff enthält, ferner ein Verfahren zu ihrer
Herstellung und ihre Verwendung.
Die Folie gemäß der Erfindung weist sowohl gute optische Eigenschaften und eine hohe
Lichttransmission im Wellenlängenbereich von ≧ 400, vorzugsweise 420 bis 800 nm auf,
besitzt eine Barriere gegen das kurzwellige, aggressive UV-Licht im Wellenlängenbereich
von < 380 nm und verbindet in Kombination eine hohe UV-Stabilität mit einem farbigen
Erscheinungsbild, das werbewirksam genutzt werden kann.
Zu den guten optischen Eigenschaften zählten beispielsweise eine hohe Lichttransmission,
eine niedrige Trübung, ein hoher Oberflächenglanz und eine homogene transparente
Einfärbung.
Thermoformbarkeit bedeutet, dass sich die Folie auf handelsüblichen Tiefziehmaschinen
ohne unwirtschaftliches Vortrocknen zu komplexen und großflächigen Formkörpern
tiefziehen bzw. thermoformen läßt.
Ein hohe UV-Stabilität bedeutet, dass die Folie und die daraus hergestellten Formkörper
durch Sonnenlicht oder andere UV-Strahlung extrem wenig geschädigt werden, so dass
sie sich für Außenanwendungen und kritische Innenanwendungen eigenen. Die Folie oder
der Formkörper soll bei mehrjähriger Außenanwendung nicht vergilben und keine Risse
oder Versprödung der Oberfläche zeigen.
Eine Barriere gegen UV-Licht bedeutet, dass die Folie die aggressiven kurzwelligen
Strahlungen, die beispielsweise für die Fettoxidation bei Lebensmitteln verantwortlich sind,
im Wellenlängenbereich < 380 nm komplett absorbiert.
Die Folie gemäß der Erfindung enthält als Hauptbestandteil einen kristallisierbaren
Thermoplasten. Geeignete kristallisierbare beziehungsweise teilkristalline Thermoplaste
sind beispielsweise Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat,
Polyethylennaphthalat, wobei Polyethylenterephthalat bevorzugt ist.
Erfindungsgemäß versteht man unter kristallisierbarem Polyester kristallisierbare
Homopolymere, kristallisierbare Copolymere, kristallisierbare Compounds (Mischungen),
kristallisierbares Rezyklat und andere Variationen von kristallisierbaren Thermoplasten.
Die Folie gemäß der Erfindung kann sowohl einschichtig als auch mehrschichtig sein. Sie
kann ebenfalls mit diversen Copolyestern oder Haftvermittlern beschichtet sein. Die Folie
enthält zwecks wirtschaftlicher Herstellung die für Folien üblichen Antiblock- und
Gleitmittel.
Sie enthält mindestens einen UV-Stabilisator als Lichtschutzmittel, wobei die Konzentration
des UV-Stabilisators vorzugsweise im Bereich von 0,01 Gew.-% bis 5,0 Gew.-%,
insbesondere im Bereich von 0,1 Gew.-% bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der
Schicht des kristallisierbaren Thermoplasten, liegt.
Licht, insbesondere der ultraviolette Anteil der Sonnenstrahlung, d. h. der
Wellenlängenbereich von 280 bis 400 nm, feitet 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 sind.
Polyethylenterephthalate beginnen beispielsweise 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 hauptsächlich Kettenspaltungen, jedoch keine
Vernetzungen beobachtet. Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Carbonsäuren 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 Wasserstoffabspaltung
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 bzw. UV-Absorber als Lichtschutzmittel sind chemische Verbindungen,
die in die physikalischen und chemischen Prozesse des lichtinduzierten Abbaus eingreifen
können. Ruß und andere Pigmente können teilweise einen Lichtschutz bewirken. Diese
Substanzen sind jedoch für transparente Folien ungeeignet, da sie zur Verfärbung oder
Farbänderung führen. Für transparente, matte Folien sind nur organische und
metallorganische Verbindungen geeignet, die dem zu stabilisierenden Thermoplasten
keine oder nur eine extrem geringe Farbe oder Farbänderung verleihen, d. h. die in dem
Thermoplasten löslich sind.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung geeignete UV-Stabilisatoren als Lichtschutzmittel sind
UV-Stabilisatoren, die mindestens 70%, vorzugsweise 80%, besonders bevorzugt 90%,
des UV-Lichtes im Wellenlängenbereich von 180 nm bis 380 nm, vorzugsweise 280 bis
350 nm absorbieren. Diese sind insbesondere geeignet, wenn sie im Temperaturbereich
von 260 bis 300°C thermisch stabil sind, d. h. sich nicht zersetzen und nicht zur
Ausgasung führen. Geeignete UV-Stabilisatoren als Lichtschutzmittel sind beispielsweise
2-Hydroxybenzophenone, 2-Hydroxybenzotriazole, nickelorganische Verbindungen,
Salicylsäureester, Zimtsäureester-Derivate, Resorcinmonobenzoate, Oxalsäureanilide,
Hydroxybenzoesäureester, sterisch gehinderte Amine und Triazine, wobei die 2-
Hydroxybenzotriazole und die Triazine bevorzugt sind.
Ferner enthält die amorphe Folie gemäß der Erfindung einen im Thermoplast löslichen
Farbstoff, wobei die Konzentration des löslichen Farbstoffs vorzugsweise im Bereich von
0,1 Gew.-% und 20,0 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,5 bis 10,0 Gew.-%, bezogen
auf das Gewicht des kristallisierbaren Thermoplasten, liegt.
Unter löslichen Farbstoff versteht man Substanzen, die im Polymeren molekular gelöst
sind (DIN 55949).
Die farbliche Veränderung der amorphen Folie beruht auf der wellenlängenabhängigen
Absorption und/oder Streuung des Lichtes. Farbstoffe können Licht nur absorbieren, aber
nicht streuen, da eine bestimmte Teilchengröße die physikalische Voraussetzung für eine
Streuung ist.
Bei der Einfärbung mit Farbstoff handelt es sich um einen Lösungsprozess. Als Ergebnis
dieses Lösungsprozesses ist der Farbstoff molekular beispielsweise in dem
kristallisierbaren Thermoplasten gelöst. Derartige Einfärbungen werden als transparent,
durchscheinend, transluzent oder opal bezeichnet.
Von den verschiedenen Klassen der löslichen Farbstoffe werden besonders die fett- und
aromatenlöslichen Farbstoffe bevorzugt. Dabei handelt es sich beispielsweise um Azo- und
Anthrachinonfarbstoffe. Sie eignen sich insbesondere z. B. zur Einfärbung von PET, da
aufgrund der hohen Glasübergangstemperaturen von PET die Migration des Farbstoffes
eingeschränkt ist.
(Literatur J. Koerner: Lösliche Farbstoffe in der Kunststoffindustrie in "VDI-Gesellschaft Kunststofftechnik:": Einfärben von Kunststoffen, VDI-Verlag, Düsseldorf 1975).
(Literatur J. Koerner: Lösliche Farbstoffe in der Kunststoffindustrie in "VDI-Gesellschaft Kunststofftechnik:": Einfärben von Kunststoffen, VDI-Verlag, Düsseldorf 1975).
Geeignete lösliche Farbstoffe sind beispielsweise: C.I. Solventgelb 93 (ein
Pyrazolonderivat), C.I. Solventgelb 16 (ein fettlöslicher Azofarbstoff), Fluorolgrüngold (ein
fluoreszierender polycyclischer Farbstoff), C.I. Solventrot 1 (ein Azofarbstoff), Azofarbstoffe
wie Thermoplastrot BS, Sudanrot BB, C.I. Solventrot 138 (ein Anthrachinonderivat),
fluoreszierende Benzopyranfarbstoffe wie Fluorolrot GK und Fluorolorange GK,
C.I. Solventblau 35 (ein Anthrachinonfarbstoff), C.I. Solventblau 15 : 1 (ein
Phthalocyaninfarbstoff) und viele andere.
Geeignet sind auch Mischungen von zwei oder mehreren dieser löslichen Farbstoffe.
Erfindungswesentlich ist, dass der kristallisierbare Thermoplast ein Diethylenglykolgehalt
von ≧ 1,0 Gew.%, vorzugsweise ≧ 1,2 Gew.%, insbesondere ≧ 1,3 Gew.% und/oder ein
Polyethylenglykolgehalt von ≧ 1,0 Gew.%, vorzugsweise ≧ 1,2 Gew.%, insbesondere ≧ 1,3 Gew.%
und/oder ein Isophthalsäuregehalt von 3 Gew.-% bis 10 Gew.-% aufweist.
In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße
Folie 0,01 Gew.-% bis 5,0 Gew.-% 2-(4,6-Diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-5-(hexyl)oxy-phenol
der Formel
oder 0,01 Gew.-% bis 5,0 Gew.-% 2,2-Methylen-bis(6-(2H-benzotriazol-2-yl)-4-(1,1,3,3-
tetramethylbutyl)-phenol der Formel
In einer bevorzugten Ausführungsform können auch Mischungen dieser beiden UV-
Stabilisatoren oder Mischungen von mindestes einem dieser beiden UV-Stabilisatoren
mit anderen UV-Stabilisatoren eingesetzt werden, wobei die Gesamtkonzentration an
Lichtschutzmittel vorzugsweise zwischen 0,01 Gew.-% und 5,0 Gew.-%, bezogen auf das
Gewicht an kristallisierbarem Polyethylenterephthalat, liegt.
Es ist völlig überraschend, dass der Einsatz der obengenannten UV-Stabilisatoren in
Verbindung mit dem löslichen Farbstoff in Folien zu dem gewünschten Ergebnis führt.
Werden andere handelsübliche UV-Stabilisatoren eingesetzt, die das UV-Licht absorbieren
und im allgemeinen somit Schutz bieten, wird aber festgestellt, dass
- - die Folie nach Bewitterung schnell gelb und somit der Farbton verschoben wird,
- - der UV-Stabilisator eine mangelnde thermische Stabilität hat und sich bei Temperaturen zwischen 200°C und 240°C zersetzt oder ausgast,
- - große Mengen (ca. 10 bis 15 Gew.-%) UV-Stabilisator eingearbeitet werden müssen, damit das UV-Licht absorbiert wird und die Folie nicht geschädigt wird.
Bei diesen hohen Konzentrationen weist die Folie schon nach der Herstellung ein gelbes
Erscheinungsbild auf, bei Gelbwertunterschieden (YID) um die 25. Desweiteren werden
die mechanischen Eigenschaften negativ beeinflußt.
Daher war es mehr als überraschend, dass bereits mit niedrigen Konzentrationen des UV-
Stabilisators, der gemäß der Erfindung eingesetzt wird, sowie dem Einsatz des löslichen
Farbstoffs ein hervorragender UV-Schutz erzielt wurde. Sehr überraschend war, dass sich
bei diesem hervorragenden UV-Schutz
- - der Gelbwert der Folie im Vergleich zu einer nicht-stabilisierten Folie im Rahmen der Meßgenauigkeit nicht ändert,
- - keine Ausgasungen, keine Düsenablagerungen einstellten, wodurch die Folie eine exzellente Optik aufweist und ein ausgezeichnetes Profil und eine ausgezeichnete Planlage hat,
- - sich die UV-stabilisierte Folie durch eine hervorragende Laufsicherheit auszeichnet, so dass sie verfahrenssicher und stabil auf high speed film lines bis zu Geschwindigkeiten von 120 m/min produktionssicher hergestellt werden kann.
Damit ist die Folie auch wirtschaftlich rentabel.
Außerdem war sehr überraschend, dass die Folie das aggressive, kurzwellige Licht im
Wellenlängenbereich bis 380 nm, vorzugsweise bis 360 nm absorbiert, d. h. nicht
durchlässt.
Desweiteren ist sehr überraschend, dass auch das Regenerat wieder einsetzbar ist, ohne
den Farbwert der Folie negativ zu beeinflussen.
Mindestens eine Oberflächenschicht kann mit Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer, Ethyl-
Vinylalkohol, Polyvinylalkohol oder Polyvinylidendichlorid beschichtet oder bedampft sein,
wobei Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer bevorzugt ist. In einer bevorzugten
Ausführungsform liegt die Dicke der Barriereschicht im Bereich von 10 nm bis 8000 nm
insbesondere von 30 bis 4000 nm.
Die Sperrschicht dient als Gas-, insbesondere Sauerstoff- oder Aroma-Barriere und besitzt
eine Sauerstoffdurchlässigkeit von ≦ 10 cm3/(m2 . 24 h.bar). Sie ist auf der Basis von einem
Ethylen-Vinylalkohol-Copolymeren mit einem Ethylengehalt von 15-60 Mol-% und einem
Verseifungsgrad von mindestens 90 Mol-%, vorzugsweise größer als 96 Mol-%,
insbesondere etwa 99 Mol-%, aufgebaut. Zu diesen Copolymeren gehören z. B. Ethylen-
Propylen-Vinylalkohol-Copolymere sowie Umsetzungsprodukte von Ethylen-Vinylalkohol-
Copolymeren mit niederen Aldehyden oder Ketonen, wie sie in der DE-OS 29 31 035 oder
der US PS 4,212,956 beschrieben sind.
Die Ethylen-Vinylalkohol-Copolymere können bei der Extrusion Wasser enthalten,
vorzugsweise in einer Menge von 1 bis 10 Gew.-%. Zu Erzielung eines hohen
Orientierungseffektes und damit einer guten Gasbarriere ist es jedoch vorzuziehen, wenn
der Wassergehalt kleiner als 5% ist, vorzugsweise unter 3,5%, insbesondere sogar unter
2 Gew.-% liegt oder gegen Null geht.
Die Sperrschicht auf Basis von Ethylen-Vinylalkohol-Copolymeren kann zur Reduzierung
der Kristallinität monomere, oligomere oder polymere Substanzen enthalten. Die jeweils
zugesetzte Menge richtet sich nach der Verträglichkeit, d. h. der Einarbeitbarkeit und
Mischbarkeit mit der Hauptkomponente sowie dem Einfluß auf die
Sauerstoffdurchlässigkeit.
Beispiele für derartige Produkte sind hydroxyl- und carbonylgruppenhaltige Substanzen
wie Trimethylolpropan, Neopentylglykol und Polyethylenglykole sowie insbesondere
Substanzen, die ihrerseits bereits Barriereeigenschaften haben, z. B. Polyvinylalkohol oder
Polyamide, wobei Mischungen aus Ethylen-Vinylalkohol-Copolymeren und 10 bis 50 Gew.-
% Polyvinylalkohol mit einem Hydrolysegrad von < als 80, insbesondere größer/gleich 88 Mol-%,
und einer Viskosität von 0,4 . 10-2 bis 4 . 10-2, insbesondere 0,4 . 10-2 bis 1 . 10-2 Pa.s
besonders vorteilhaft sind.
Die Sperrschicht auf Basis von Ethylen-Vinylalkohol-Copolymeren kann weitere, die
Haftung zu den angrenzenden Schichten fördernde Zusätze in Form von monomeren,
oligomeren oder polymeren Substanzen enthalten.
Unter amorpher Folie werden im Sinne der vorliegenden Erfindung solche Folien
verstanden, die, obwohl der kristallisierbare Thermoplast eine Kristallinität von 20% bis
65%, vorzugsweise von 30% bis 50% besitzt, nicht kristallin sind. Nicht kristallin, d. h. im
wesentlichen amorph, bedeutet, dass der Kristallinitätsgrad im allgemeinen unter 5%,
vorzugsweise unter 2% liegt. Eine derartige Folie liegt im wesentlichen im unorientierten
Zustand vor.
Der Thermoformprozeß umfaßt in der Regel die Schritte Vortrocknen, Aufheizen, Formen,
Abkühlen, Entformen, Tempern. Beim Thermoformprozeß wurde festgestellt, dass sich die
Folien gemäß der Erfindung ohne vorheriges Vortrocknen überraschenderweise tiefziehen
lassen. Dieser Vorteil im Vergleich zu tiefziehfähigen Polycarbonat- oder
Polymethylmethacrylat-Folien, bei denen Vortrocknungszeiten von 10-15 Stunden, je
nach Dicke bei Temperaturen von 100°C bis 120°C erforderlich sind, reduziert drastisch
die Kosten des Umformprozesses. Daneben war sehr überraschend, dass die
Detailwiedergabe des Formkörpers hervorragend ist. Die Folie kann auch beispielsweise
als Rollenware dem Thermoformprozess zugeführt werden.
Der Oberflächenglanz gemessen nach DIN 67530 (Meßwinkel 20°), ist größer als 120,
vorzugsweise größer als 140, die Lichttransmission L*, gemessen nach ASTM D 1003,
beträgt mehr als 82%, vorzugsweise mehr als 84% und die Trübung der Folie, gemessen
nach ASTM D 1003, beträgt weniger als 10%, vorzugsweise weniger als 8%, welches für
die erzielte UV-Stabilität überraschend gut ist.
Die Standardviskosität SV (DCE) des Thermoplasten gemessen in Dichloressigsäure nach
DIN 53728, liegt bei 600 bis 1000, vorzugsweise bei 700 bis 900.
Es war mehr als überraschend, dass sich die Folien gemäß der Erfindung durch ein im
Vergleich zum Standardthermoplast höheren Diethylenglykolgehalt und/oder
Polyethylenglykolgehalt und/oder IPA-Gehalt wirtschaftlich auf handelsüblichen
Tiefziehanlagen thermoformen lassen und eine hervorragende Detailwiedergabe liefern.
Die transparent eingefärbte Thermoplast-Folie, die mindestens einen UV-Stabilisator und
einen Farbstoff enthält, kann sowohl einschichtig als auch mehrschichtig sein.
In der mehrschichtigen Ausführungsform ist die Folie aus mindestens einer Kernschicht
und mindestens einer Deckschicht aufgebaut, wobei insbesondere ein dreischichtiger A-B-
A oder A-B-C Aufbau bevorzugt ist. Im mehrschichtigen Fall kann eine der beiden
Deckschichten, die coronabehandelt sein können, mit Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer,
Ethyl-Vinylalkohol, Polyvinylalkohol oder Polyvinylidendichlorid bedampft sein. Die
Deckschichten sind mit den für Thermoplastfolien üblichen Antiblockmitteln und/oder
Gleitmitteln rezepturiert.
Für diese Ausführungsform ist es wesentlich, dass z. B. der Thermoplast der Kernschicht
eine ähnliche Standardviskosität besitzt wie der Thermoplast der Deckschicht(en), die an
die Kernschicht angrenzt (angrenzen).
In einer besonderen Ausführungsform können die Deckschichten auch aus einem
Polyethylennaphthalat-Homopolymeren oder aus einem Polyethylenterephtalat-
Polyethylennaphthalat-Copolymeren oder Compound bestehen.
In dieser Ausführungsform haben die Thermoplaste der Deckschichten ebenfalls eine
ähnliche Standardviskosität wie der Thermoplast der Kernschicht.
In der mehrschichtigen Ausführungsform ist der UV-Stabilisator und der Farbstoff
vorzugsweise in der bzw. den Deckschichten enthalten. Jedoch kann nach Bedarf auch
die Kernschicht mit UV-Stabilisatoren und Farbstoff ausgerüstet sein.
Anders als in der einschichtigen Ausführungsform bezieht sich hier die Konzentration des
oder der Stabilisatoren und die Konzentration des oder der Farbstoffe auf das Gewicht des
Thermoplasten in der mit UV-Stabilisator(en) und Farbstoffe ausgerüsteten Schicht.
Ganz überraschend haben Bewitterungsversuche nach der Testspezifikation ISO 4892 mit
dem Atlas CI65 Weather Ometer gezeigt, dass es im Falle einer dreischichtigen Folie
durchaus ausreichend ist, die 0,5 µm bis 10 µm dicken Deckschichten mit UV-
Stabilisatoren auszurüsten, um eine verbesserte UV-Stabilität zu erreichen.
Dadurch werden die mit der bekannten Koextrusionstechnologie hergestellten
mehrschichtigen Folien gemäß der Erfindung im Vergleich zu den komplett UV-
stabilisierten Monofolien wirtschaftlich interessant, da deutlich weniger UV-Stabilisator zu
einer vergleichbaren UV-Stabilität benötigt werden.
Die Folie kann auch mindestens einseitig mit einer kratzfesten Beschichtung, mit einem
Copolyester oder mit einem Haftvermittler versehen sein.
Bewitterungstests haben ergeben, dass die Folien gemäß der Erfindung selbst bei
Bewitterungstests nach hochgerechnet 5 bis 7 Jahren Außenanwendung im allgemeinen
keine Vergilbung oder Farbänderung in Richtung gelb, keine Versprödung, keinen
Glanzverlust der Oberfläche und keine Rißbildung an der Oberfläche aufweisen.
Bei der Herstellung der Folie wurde festgestellt, dass sich die UV-stabilisierte Folie
verfahrenssicher produzieren lässt. Desweiteren wurden keinerlei Ausgasungen des UV-
Stabilisators im Produktionsprozess gefunden, was erfindungswesentlich ist, da die
meisten UV-Stabilisatoren bei Extrusionstemperaturen über 260 C störende,
unangenehme Ausgasungen zeigen und damit untauglich sind.
Desweiteren ist die Folie gemäß der Erfindung ohne Umweltbelastung und ohne
merklichen Verlust der mechanischen Eigenschaften problemlos rezyklierbar, wodurch sie
sich beispielsweise für die Verwendung als kurzlebige Artikel eignet.
Für das Thermoformen haben sich folgende Verfahrensparameter im allgemeinen als
geeignet erwiesen:
Verfahrensschritt | |
Folie gemäß der Erfindung | |
Vortrocknen | nicht erforderlich |
Temperatur der Form °C | 100 bis 140 |
Aufheizzeit pro 10 µm Foliendicke | < 5 sec pro 10 µm Foliendicke |
Folientemperatur beim Verformen °C | 100 bis 160 |
Möglicher Verstreckfaktor | 1,5 bis 4,0 |
Detailwiedergabe | hervorragend |
Schrumpf (Schwindung) % | < 1,5 |
Da die Folie auch das kurzwellige UV-Licht im Wellenbereich von 260 nm bis 360 nm,
insbesondere bis 380 nm absorbiert, bietet die Folie eine Barriere gegen das aggressive
kurzwellige Licht, das z. B. die gefürchtete Fettoxydation bei Lebensmitteln verursacht.
Folglich eignet sich die erfindungsgemäße Folie hervorragend als Verpackungsfolie für
empfindliche Güter auf Verpackungsmaschinen im vertikalen und horizontalen Bereich
(vFFs und hFFs-Maschinen).
Desweiteren eignet sich die Folie als Verbundfolie, wobei der Verbund aus der Folie
gemäß der Erfindung gegebenenfalls mit Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer, Ethyl-
Vinylalkohol, Polyvinylalkohol oder Polyvinylidendichlorid-Beschichtung und einer zweiten
Folie besteht. Diese zweite Folie kann z. B. ebenfalls eine UV-stabile Thermoplastfolie, eine
Standardthermoplastfolie oder eine Polyolefinfolie sein.
Die zweite Folie kann einschichtig oder mehrschichtig und kann wie die erste UV-stabile
Folie amorph, d. h. unorientiert sein und kann mindestens eine Siegelschicht haben. Der
zweite Film kann mit oder ohne Klebstoff mit der ersten erfindungsgemäßen UV-stabilen
Barrierefolie verbunden sein.
Die Dicke dieser zweiten Folie liegt vorzugsweise im Bereich von 30 bis 500 µm.
Die Verbundfolie erhält man im allgemeinen durch Aufeinanderlaminieren oder Kaschieren
der beiden Folien mit oder ohne dazwischenliegender Klebstoffschicht, indem man diese
zwischen auf 30°C bis 90°C temperierten Walzen durchleitet.
Die beiden Folien können beispielsweise mit oder ohne Klebstoffschicht durch ein
Laminierverfahren miteinander verbunden werden. Es ist aber beispielsweise auch
möglich, die zweite, transparent eingefärbte Schicht auf die erste, beschichtete Schicht
durch In-line-Beschichtung (Schmelzextrusion auf eine bestehende Schicht) aufzubringen.
Bei Verwendung von Klebstoffen werden diese auf eine Folienoberfläche nach bekannten
Verfahren aufgebracht, insbesondere durch Auftragen aus Lösungen oder Dispersionen
in Wasser oder organischen Lösungsmitteln. Die Lösungen haben hierbei gewöhnlich eine
Klebstoffkonzentration von 5 bis 40 Gew.-%, um auf dem Film eine Klebstoffmenge von
1 bis 10 g/m2 zu ergeben.
Als besonders zweckmäßig haben sich Klebstoffe erwiesen, die aus thermoplastischen
Harzen, wie Celluloseestern und -ethern, Alky- und Acrylestern, Polyamiden,
Polyurethanen oder Polyestern, oder aus hitzehärtbaren Harzen, wie Epoxidharzen,
Harnstoff/Formaldehyd-, Phenyl/Formaldehyd- oder Melamin/-Formaldehyd-Harzen, oder
aus synthetischen Kautschuken bestehen.
Als Lösungsmittel für den Klebstoff eigenen sich z. B. Kohlenwasserstoffe, wie Ligroin und
Toluol, Ester, wie Ethylacetat, oder Ketone, wie Aceton und Methylethylketon.
Die Herstellung der Folie gemäß der Erfindung kann beispielsweise nach bekannten
Extrusionsverfahren in einer Extrusionsstraße erfolgen.
Erfindungsgemäß kann das Lichtschutzmittel und der lösliche Farbstoff bereits beim
Thermoplast-Rohstoffhersteller zudosiert werden oder bei der Folienherstellung in den
Extruder dosiert werden.
Bevorzugt ist die Zugabe des Lichtschutzmittels und des Farbstoffs über die Masterbatch-
Technologie. Hierbei werden die Zusätze zunächst in einem festen Trägermaterial voll
dispergiert. Als Trägermaterialien kommen der Thermoplast selbst, z. B. das
Polyethylenterephthalat oder auch andere Polymere, die mit dem Thermoplasten
ausreichend verträglich sind, in Frage. Nach der Zudosierung zu dem Thermoplasten für
die Folienherstellung schmelzen die Bestandteile des Masterbatches während der
Extrusion und werden so in dem Thermoplasten gelöst.
Die Konzentrationen der einzelnen Additive neben dem Thermoplast im Masterbatch
betragen:
UV-Absorber 2,0 bis 50,0 Gew.-%, vorzugsweise 5,0 bis 30,0 Gew.-%,
optischer Aufheller 0,05 bis 5,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 2,0 Gew.-% und
löslicher Farbstoff 1,0 bis 20,0 Gew.-%, vorzugsweise 1,5 bis 15,0 Gew.-%, wobei die Summe der Bestandteile stets 100 Gew.-% beträgt.
UV-Absorber 2,0 bis 50,0 Gew.-%, vorzugsweise 5,0 bis 30,0 Gew.-%,
optischer Aufheller 0,05 bis 5,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 2,0 Gew.-% und
löslicher Farbstoff 1,0 bis 20,0 Gew.-%, vorzugsweise 1,5 bis 15,0 Gew.-%, wobei die Summe der Bestandteile stets 100 Gew.-% beträgt.
Wichtig bei der Masterbatch-Technologie ist, dass die Korngröße und das Schüttgewicht
des Masterbatches ähnlich der Korngröße und dem Schüttgewicht des Thermoplasten ist,
so dass eine homogene Verteilung und damit eine homogene UV-Stabilisierung erfolgen
kann.
Die Folien gemäß der Erfindung können nach dem Extrusionsverfahren aus einem
Thermoplastrohstoff mit gegebenenfalls weiteren Rohstoffen, dem UV-Stabilisator, dem
Farbstoff und/oder weiteren üblichen Additiven in üblicher Menge von 0,1 bis maximal 10,0 Gew.-%
sowohl als Monofolien als auch als mehrschichtige, gegebenenfalls koextrudierte
Folien mit gleichen oder unterschiedlich ausgebildeten Oberflächen hergestellt werden,
wobei eine Oberfläche beispielsweise pigmentiert ist und die andere Oberfläche kein
Pigment enthält. Ebenso können eine oder beide Oberflächen der Folie nach bekannten
Verfahren mit einer üblichen funktionalen Beschichtung versehen werden.
Die Polymere bzw. Rohstoffgemische werden einem Extruder bzw. bei mehrschichtigen
Folien mehreren Extrudern zugeführt. Etwa vorhandene Fremdkörper oder
Verunreinigungen lassen sich aus der Polymerschmelze vor der Extrusion abfiltern. Die
Schmelze(n) werden dann in einer Monodüse bzw. im mehrschichtigen Fall in einer
Mehrschichtdüse zu flachen Schmelzefilmen ausgeformt und im mehrschichtigen Fall
übereinander geschichtet. Anschließend wird der Monofilm oder der Mehrschichtfilm mit
Hilfe einer Kühlwalze abgeschreckt und als weitgehend amorphe, d. h. unorientierte Folie
verfestigt. Anschließend wird die abgekühlte, amorphe Folie gesäumt und aufgewickelt.
Die Folie kann weiterhin auf mindestens einer ihrer Oberflächen beschichtet werden, so
dass die Beschichtung auf der fertigen Folie eine Dicke von 5 bis 100 nm, bevorzugt 20
bis 70 nm, insbesondere 30 bis 50 nm aufweist. Die Beschichtung wird bevorzugt in-line
aufgebracht, d. h. während des Folienherstellprozesses, zweckmäßigerweise nach der
Verfestigung. Besonders bevorzugt ist die Aufbringung des "Reverse gravure-roll coating"-
Verfahrens, bei dem sich die Beschichtungen äußerst homogen in den genannten
Schichtdicken auftragen lassen. Die Beschichtungen werden bevorzugt als Lösung,
Suspension oder Dispersion aufgetragen, insbesondere als wäßrige Lösung,
Suspensionen oder Dispersionen. Die genannten Beschichtungen verleihen der
Folienoberfläche eine zusätzliche Funktion beispielsweise wird die Folie dadurch
siegelfähig, bedruckbar, metallisierbar, sterilisierbar, antistatisch oder verbessern z. B. die
Aromabarriere oder ermöglichen die Haftung zu Materialien, die ansonsten nicht auf der
Folienoberfläche haften würden (z. B. fotografische Emulsion).
Beispiele für Stoffe/Zusammensetzungen, die eine zusätzliche Funktionalität verleihen
sind:
Acrylate, wie sie z. B. beschrieben sind in der WO 94/13 476, Ethylvinylalkohole, PVDC, Wasserglas (Na2SiO4), hydrophilische Polyester (5-Natriumsulfoisophthalsäurehaltige PET/IPA Polyester wie sie z. B. beschrieben sind in der EP-A-0 144 878, US-A-4,252,885 oder EP-A-0 296 620, Vinylacetate wie sie z. B. beschrieben sind in der WO 94/13 481, Polyvinylacetat, Polyurethane, Alkali- oder Erdalkalisalze von C10-C18-Fettsäure, Butadiencopolymere mit Acrylnitril oder Methylmethacrylat, Methacrylsäure, Acrylsäure oder deren Ester.
Acrylate, wie sie z. B. beschrieben sind in der WO 94/13 476, Ethylvinylalkohole, PVDC, Wasserglas (Na2SiO4), hydrophilische Polyester (5-Natriumsulfoisophthalsäurehaltige PET/IPA Polyester wie sie z. B. beschrieben sind in der EP-A-0 144 878, US-A-4,252,885 oder EP-A-0 296 620, Vinylacetate wie sie z. B. beschrieben sind in der WO 94/13 481, Polyvinylacetat, Polyurethane, Alkali- oder Erdalkalisalze von C10-C18-Fettsäure, Butadiencopolymere mit Acrylnitril oder Methylmethacrylat, Methacrylsäure, Acrylsäure oder deren Ester.
Die genannten Stoffe/Zusammensetzungen werden als verdünnte Lösung, Emulsion oder
Dispersion, vorzugsweise als wäßrige Lösung, Emulsion oder Dispersion auf eine oder
beide Folienoberflächen aufgebracht und anschließend das Lösungsmittel verflüchtigt.
Werden die Beschichtungen in-line aufgebracht, reicht gewöhnlich eine
Temperaturbehandlung nach der Verfestigung aus, um das Lösungsmittel zu verflüchtigen
und die Beschichtung zu trocknen. Die getrockneten Beschichtungen haben dann die
erwähnten gewünschten Schichtdicken.
Desweiteren können die Folien - vorzugsweise in einem off-line-Verfahren mit Metallen wie
Aluminium oder keramischen Materialien wie SiOx oder AlxOy beschichtet werden. Dies
verbessert insbesondere ihre Gasbarriereeigenschaften.
Durch die überraschende Kombination ausgezeichneter Eigenschaften eignet sich die
Folie gemäß der Erfindung hervorragend für eine Vielzahl verschiedener Anwendungen,
beispielsweise für Innenraumverkleidungen, für Messebau und Messeartikel, als Displays,
für Schilder, für Schutzverglasungen von Maschinen und Fahrzeugen, im
Beleuchtungssektor, im Laden- und Regalbau, als Werbeartikel, Kaschiermedium, für
Thermoanwendungen jeder Art, als Verpackungsfolie für empfindliche und werbewirksame
Produkte.
Aufgrund der guten UV-Stabilität eignet sich die Folie ebenfalls für Außenanwendungen,
z. B. für Gewächshäuser, im Werbesektor, Überdachungen, Außenverkleidungen,
Abdeckungen, Anwendungen im Bausektor und Lichtwerbeprofile.
In den nachfolgenden Ausführungsbeispielen erfolgt die Messung der einzelnen
Eigenschaften gemäß den folgenden Normen bzw. Verfahren.
Der DEG-/PEG-/IPA-Gehalt wird gaschromatographisch nach Lösung des Thermoplast-
Rohstoffs in Kresol ermittelt.
Der Oberflächenglanz wird bei einem Meßwinkel von 20° nach DIN 67530 gemessen.
Unter der Lichttransmission ist das Verhältnis des insgesamt durchgelassenen Lichtes zur
einfallenden Lichtmenge zu verstehen.
Die Lichttransmission wird mit dem Messgerät "®Hazegard plus" nach ASTM D 1003
gemessen.
Trübung ist der prozentuale Anteil des durchgelassenen Lichtes, der vom eingestrahlten
Lichtbündel im Mittel um mehr als 2,5° abweicht. Die Bildschärfe wird unter einem Winkel
kleiner als 2,5° ermittelt.
Die Trübung wird mit dem Messgerät "Hazegard plus" nach ASTM D 1003 gemessen.
Die Oberflächendefekte werden visuell bestimmt.
Die Standardviskosität SV (DCE) wird angelehnt an DIN 53726 in Dichloressigsäure
gemessen.
Die intrinsische Viskosität (IV) berechnet sich wie folgt aus der Standardviskosität (SV)
IV (DCE) = 6,67 . 10-4 SV (DCE) + 0,118
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 auf der unbedampften 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 auf der unbedampften 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.
Der Gelbwert (YID) ist die Abweichung von der Farblosigkeit in Richtung "Gelb" und wird
gemäß DIN 6167 gemessen. Gelbwerte (YID) von < 5 sind visuell nicht sichtbar.
Bei nachstehenden Beispielen und Vergleichsbeispielen handelt es sich jeweils um
transparente Folien unterschiedlicher Dicke, die auf der beschriebenen Extrusionsstraße
hergestellt werden.
Alle Folien wurden nach der Testspezifikation ISO 4892 1000 Stunden mit dem Atlas Ci
65 Weather Ometer der Fa. Atlas bewittert und anschließend bezüglich der Verfärbung,
der Oberflächendefekte, der Trübung und des Glanzes geprüft.
Es wird eine 150 µm dicke, rot transparent eingefärbte Folie hergestellt, die als
Hauptbestandteil Polyethylenterephthalat, 0,2 Gew.-% ®Sylobloc, 1,0 Gew.-% des UV-
Stabilisators 2-(4,6-Diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-5-(hexyl)oxyphenol (®Tinuvin 1577 der
Firma Ciba-Geigy) und 1,5 Gew.-% des löslichen Farbstoffs C.I. Solventrot 138, ein
Anthrachinonderivat der Fa. BASF AG (®Thermoplastrot G) enthält.
Tinuvin 1577 hat einen Schmelzpunkt von 149°C und ist bis ca. 330°C thermisch stabil.
Zwecks homogener Verteilung werden 0,2 Gew.-% Sylobloc, 1,5 Gew.-% C.I. Solventrot
138 und 1,0 Gew.-% des UV-Stabilisators in das Polyethylenterephthalat eingearbeitet.
Das Polyethylenterephthalat, aus dem die transparent eingefärbte Folie hergestellt wird,
hat eine Standardviskosität SV (DCE) von 810, was einer intrinsischen Viskosität IV (DCE)
von 0,658 dl/g entspricht.
Die hergestellte amorphe, transparent eingefärbte, UV-stabilisierte PET-Folie hat folgendes
Eigenschaftsprofil:
Dicke: 150 µm
Oberflächenglanz 1. Seite: 155
(unstrukturierte Seite, Meßwinkel 20°) 2. Seite: 150
Lichttransmission (420-800 nm): 89%
Trübung: 4,0
Oberflächendefekte pro m2: keine
Gelbwert (YID): 3,1
Einfärbung: homogen, rot transparent
Absorption des UV-Lichtes: alle Wellenlängen < 380 nm
Dicke: 150 µm
Oberflächenglanz 1. Seite: 155
(unstrukturierte Seite, Meßwinkel 20°) 2. Seite: 150
Lichttransmission (420-800 nm): 89%
Trübung: 4,0
Oberflächendefekte pro m2: keine
Gelbwert (YID): 3,1
Einfärbung: homogen, rot transparent
Absorption des UV-Lichtes: alle Wellenlängen < 380 nm
Analog Beispiel 1 wird eine transparent eingefärbte Folie hergestellt, wobei der UV-
Stabilisator 2-(4,6-Diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-5-(hexyl)-oxyphenol (Tinuvin 1577) und der
Farbstoff C.I. Solventrot 138 in Form eines Masterbatches zudosiert wird. Das Masterbatch
(100 Gew.-%) setzt sich aus 5 Gew.-% Tinuvin 1577 als Wirkstoffkomponente, 15,0 Gew.-
% des Farbstoffs C.I. Solventrot 138 und dem Polyethylenterephthalat aus Beispiel 1
zusammen.
Vor der Extrusion werden 90 Gew.-% des Polyethylenterephthalats aus Beispiel 1 mit 10 Gew.-%
des Masterbatches 5 Stunden bei 170 C getrocknet. Die Extrusion und
Folienherstellung erfolgt analog zu Beispiel 1.
Die hergestellte, transparent eingefärbte, UV-stabile PET-Folie hat folgendes
Eigenschaftsprofil:
Dicke: 150 µm
Oberflächenglanz 1. Seite: 160
(unstrukturierte Seite, Meßwinkel 20°) 2. Seite: 155
Lichttransmission (420-800 nm): 91%
Trübung: 3,8%
Oberflächendefekte (Stippen, Orangenhaut, Blasen usw.): keine
Gelbwert (YID): 3,4
Einfärbung: homogen, rot transparent
Absorption des UV-Lichtes: alle Wellenlängen < 380 nm
Dicke: 150 µm
Oberflächenglanz 1. Seite: 160
(unstrukturierte Seite, Meßwinkel 20°) 2. Seite: 155
Lichttransmission (420-800 nm): 91%
Trübung: 3,8%
Oberflächendefekte (Stippen, Orangenhaut, Blasen usw.): keine
Gelbwert (YID): 3,4
Einfärbung: homogen, rot transparent
Absorption des UV-Lichtes: alle Wellenlängen < 380 nm
Analog Beispiel 2 wird eine transparent eingefärbte 350 µm dicke Folie hergestellt. Die
hergestellte amorphe PET- Folie hat folgendes Eigenschaftsprofil:
Dicke: 350 µm
Oberflächenglanz 1. Seite: 149
(unstrukturierte Seite, Meßwinkel 20°) 2. Seite: 142
Lichttransmission (420-800 nm): 85,1%
Trübung: 5,1
Oberflächendefekte pro m2 (Stippen, Orangenhaut, Blasen usw.): keine
Gelbwert (YID): 4,5
Einfärbung: homogen, rot transparent
Absorption des UV-Lichtes: alle Wellenlängen < 390 nm
Dicke: 350 µm
Oberflächenglanz 1. Seite: 149
(unstrukturierte Seite, Meßwinkel 20°) 2. Seite: 142
Lichttransmission (420-800 nm): 85,1%
Trübung: 5,1
Oberflächendefekte pro m2 (Stippen, Orangenhaut, Blasen usw.): keine
Gelbwert (YID): 4,5
Einfärbung: homogen, rot transparent
Absorption des UV-Lichtes: alle Wellenlängen < 390 nm
Nach der Koextrusionstechnologie wird eine 150 µm dicke mehrschichtige PET-Folie mit
der Schichtreihenfolge A-B-A hergestellt, wobei B die Kernschicht und A die Deckschichten
repräsentieren. Die Kernschicht B ist 146 µm dick und die beiden Deckschichten, welche
die Kernschicht überziehen, sind jeweils 2 µm dick.
Das für die Kernschicht B eingesetzte Polyethylentherephthalat ist identisch mit dem aus
Beispiel 2, enthält aber kein Sylobloc. Das Polyethylentherephthalat der Deckschichten A
ist identisch mit dem Polyethylentherephthalat aus Beispiel 2, d. h. der Deckschichtrohstoff
ist mit 0,2 Gew.-% Sylobloc ausgerüstet.
Analog Beispiel 2 wird das 5,0 Gew.-% Tinuvin 1577 und 15,0 Gew.-% C.I. Solventrot 138
enthaltene Masterbatch eingesetzt, wobei aber lediglich den 2 µm dicken Deckschichten
20 Gew.-% des Masterbatches über die Masterbatch-Technologie zudosiert werden.
Die hergestellte transparent eingefärbte, mehrschichtige, in den Deckschichten UV-
stabilisierte PET-Folie hat folgendes Eigenschaftsprofil:
Schichtaufbau: A-B-A
Gesamtdicke: 150 µm
Oberflächenglanz 1. Seite (unstrukturierte Seite, Meßwinkel 20°): 164
2. Seite (beschichtet): 162
Lichttransmission: 92,2%
Trübung: 2,2%
Oberflächendefekte (Stippen, Orangenhaut, Blasen, usw.): keine
Gelbwert (YID): 2,9
Einfärbung: homogen, rot transparent
Absorption des UV-Lichtes: alle Wellenlängen < 380 nm
Schichtaufbau: A-B-A
Gesamtdicke: 150 µm
Oberflächenglanz 1. Seite (unstrukturierte Seite, Meßwinkel 20°): 164
2. Seite (beschichtet): 162
Lichttransmission: 92,2%
Trübung: 2,2%
Oberflächendefekte (Stippen, Orangenhaut, Blasen, usw.): keine
Gelbwert (YID): 2,9
Einfärbung: homogen, rot transparent
Absorption des UV-Lichtes: alle Wellenlängen < 380 nm
Beispiel 4 wird wiederholt. Eine Deckschicht A wird mit Ethyl-Vinylalkohol beschichtet,
wobei die Dicke der Beschichtung bei 1000 nm liegt.
Die hergestellte amorphe, transparent eingefärbte, UV-stabilisierte, thermoformbare
mehrschichtige Barrierefolie hat folgendes Eigenschaftsprofil:
Gesamtdicke: 150 µm
Oberflächenglanz 1. Seite (Meßwinkel 20°): 158
2. Seite (beschichtet): 124
Lichttransmission: 85%
Trübung: 5,1%
Oberflächendefekte (Stippen, Orangenhaut, Blasen, usw.): keine
Einfärbung: homogen, rot transparent
Absorption des UV-Lichtes: alle Wellenlängen < 380 nm
Sauerstoffbarriere: < 5 cm3/(m2 . 24 h.bar) bei 23°C
Gesamtdicke: 150 µm
Oberflächenglanz 1. Seite (Meßwinkel 20°): 158
2. Seite (beschichtet): 124
Lichttransmission: 85%
Trübung: 5,1%
Oberflächendefekte (Stippen, Orangenhaut, Blasen, usw.): keine
Einfärbung: homogen, rot transparent
Absorption des UV-Lichtes: alle Wellenlängen < 380 nm
Sauerstoffbarriere: < 5 cm3/(m2 . 24 h.bar) bei 23°C
Die Beispiele gemäß der Erfindung zeigen, dass die optischen Eigenschaften der Folien
die gestellten hohen Anforderungen erfüllen, wobei gleichzeitig die UV-Stabilität wesentlich
erhöht ist. Die Folien aus den Beispielen 1 bis 5 absorbieren das UV-Licht im
Wellenlängenbereich bis 380 bzw. 390 nm vollständig und zeigen nach 1000 Stunden
Bewitterung mit dem Atlas CI 65 Weather Ometer keine Versprödung, kein merklichen
Glanzverlust und keine Änderung der transparenten Einfärbung in Richtung gelb.
Die Folien aus den Beispielen 1 bis 5 lassen sich auf handelsüblichen Tiefziehmaschinen,
z. B. von Fa. Illig/Heilbronn, ohne Vortrocknung zu Formkörpern thermoformen. Die
Detailwiedergabe der tiefgezogenen Formkörper ist bei einer homogenen Oberfläche
hervorragend. Die Folien lassen sich problemlos auf kontinuierlich arbeiteten
Tiefziehmaschinen wirtschaftlich verarbeiten.
Analog Beispiel 1 wird eine 150 µm dicke PET-Monofolie hergestellt. Im Gegensatz zu
Beispiel 1 enthält die Folie keinen UV-Stabilisator.
Die hergestellte, unstabilisierte Folie hat folgendes Eigenschaftsprofil:
Dicke: 150 µm
Oberflächenglanz 1. Seite: 160
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 155
Lichttransmission: 89%
Trübung: 4,6%
Oberflächendefekte (Stippen, Orangenhaut, Blasen usw.): keine
Gelbwert (YID): 2,7
Einfärbung: homogen, rot transparent
Dicke: 150 µm
Oberflächenglanz 1. Seite: 160
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 155
Lichttransmission: 89%
Trübung: 4,6%
Oberflächendefekte (Stippen, Orangenhaut, Blasen usw.): keine
Gelbwert (YID): 2,7
Einfärbung: homogen, rot transparent
Die Folie lässt die kurzwellige Strahlung bereits ab 280 nm durch.
Nach 1000 Stunden Bewitterung einer Seite mit Atlas CI 65 Weather Ometer weist die
Folie an dieser Oberfläche Risse und Versprödungserscheinungen auf. Ein präzises
Eigenschaftsprofil - insbesondere die mechanischen Eigenschaften - kann daher nicht
mehr gemessen werden. Außerdem zeigt die Folie eine visuell sichtbare Gelbfärbung (YID)
< 8.
Claims (14)
1. Amorphe, transparent eingefärbte, UV-Licht absorbierende, thermoformbare Folie
mit einer Dicke im Bereich von 30 µm bis 1000 µm, die als Hauptbestandteil einen
kristallisierbaren Thermoplasten enthält, dadurch gekennzeichnet, dass sie
zusätzlich mindestens einen im Thermoplast löslichen UV-Stabilisator und
mindestens einen löslichen Farbstoff enthält.
2. Folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der kristallisierbare
Thermoplast aus Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat oder
Polyethylennaphthalat oder Mischungen daraus, vorzugsweise
Polyethylenterephthalat mit einem Diethylenglykolgehalt von ≧ 1,0 Gew.-%
und/oder einem Polyethylenglykolgehalt von ≧ 1,0 Gew.-% und/oder einem
Isophthalsäuregehalt von 3,0 bis 10,0 Gew.-%, besteht.
3. Folie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der kristallisierbare
Thermoplast ein Diethylenglykolgehalt von vorzugsweise ≧ 1,2 Gew.%,
insbesondere ≧ 1,3 Gew.% und/oder ein Polyethylenglykolgehalt von vorzugsweise
≧ 1,2 Gew.%, insbesondere ≧ 1,3 Gew.% und/oder ein Isophthalsäuregehalt von 3,0 Gew.-%
bis 10,0 Gew.-% aufweist.
4. Folie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Diethylenglykol-
und/oder der Polyethylenglykolgehalt im Bereich von 1,3 Gew.-% bis 5,0 Gew.-%
liegt.
5. Folie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
dass die Konzentration des UV-Absorbers im Bereich von 0,01 Gew.-% bis 5,0 Gew.-%
vorzugsweise 0,1 Gew.-% bis 3 Gew.-% und die Konzentration des
löslichen Farbstoffs im Bereich von 0,1 Gew.-% bis 20,0 Gew.-%, bezogen auf das
Gewicht des kristallisierbaren Polyesters, liegt.
6. Folie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
dass die UV-Absorber als 2-Hydroxybenzophenone, 2-Hydroxybenzotriazole,
nickelorganische Verbindungen, Salicylsäureester, Zimtsäureester-Derivate,
Resorcinmonobenzoate, Oxalsäureanilide, Hydroxybenzoesäureester, sterisch
gehinderte Amine und Triazine, vorzugsweise 2-Hydroxybenzotriazole und Triazine
und insbesondere 2-(4,6-Diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-5-(hexyl)oxy-phenol oder
2,2'-Methylen-bis(6-(2H-benzotriazol-2-yl)-4-(1,1,3,3,-tetramethylbutyl)-phenol
vorliegen.
7. Folie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
dass als Farbstoffe fett- und aromatenlösliche Azo-, Benzpyren- und
Anthrachinonfarbstoffe, insbesondere C.I. Solventgelb 93, C.I. Solventgelb 16,
Fluorolgrüngold, C.I. Solventrot 1, Thermoplastrot BS, Sudanrot BB, C.I. Solventrot
138, Fluorolrot GK und Fluorolorange GK, C.I. Solventblau 35, C.I. Solventblau 15 : 1
enthalten sind.
8. Folie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
dass das Regenerat eingesetzt wird.
9. Verfahren zur Herstellung einer amorphen, transparent eingefärbten, UV-Licht
absorbierenden, thermoformbaren Folie mit einer Dicke im Bereich von 30 µm bis
1000 µm, die als Hauptbestandteil einen kristallisierbaren Thermoplasten enthält,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Thermoplast mit jeweils mindestens einem im
Thermoplast löslichen UV-Absorber und mindestens einem löslichen Farbstoff nach
einem Extrusionsverfahren zu einer Folie geformt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der UV-Absorber und
der lösliche Farbstoff beim Thermoplast-Rohstoffhersteller oder bei der
Folienherstellung in den Extruder zudosiert werden, wobei eine Zugabe über die
Masterbatch-Technologie bevorzugt ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Masterbatch
neben dem Thermoplast 2,0 bis 50,0 Gew.-%, vorzugsweise 5,0 bis 30,0 Gew.-%
UV-Absorber und 1,0 bis 20,0 Gew.-%, vorzugsweise 1,5 bis 15,0 Gew.-% löslicher
Farbstoff enthält, wobei die Summe der Bestandteile stets 100 Gew.-% beträgt.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, dass ein kristallisierbarer Thermoplast mit einem
Diethylenglykolgehalt von ≧ 1,0 Gew.%, vorzugsweise ≧ 1,2 Gew.%, insbesondere
≧ 1,3 Gew.% und/oder einem Polyethylenglykolgehalt von ≧ 1,0 Gew.%,
vorzugsweise ≧ 1,2 Gew.%, insbesondere ≧ 1,3 Gew.% und/oder einem
Isophthalsäuregehalt von 3 Gew.-% bis 10 Gew.-% eingesetzt wird.
13. Verwendung der Folie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 für die
Anwendung im Innen- und Außenbereich.
14. Verwendung nach Anspruch 13 im Innenbereich für Innenraumverkleidungen, für
Messebau und Messeartikel, als Displays, für Schilder, für Schutzverglasungen von
Maschinen und Fahrzeugen, im Beleuchtungssektor, im Laden- und Regalbau, als
Werbeartikel, Kaschiermedium, für Thermoanwendungen jeder Art, als
Verpackungsfolie für empfindliche und werbewirksame Produkte und im
Außenbereich für Gewächshäuser, im Werbesektor, Überdachungen,
Außenverkleidungen, Abdeckungen im Bausektor und Lichtwerbeprofile.
Priority Applications (2)
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DE2000102152 DE10002152A1 (de) | 2000-01-20 | 2000-01-20 | Amorphe, transparent eingefärbte, UV-Licht absorbierende, thermoformbare Folie, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung |
PCT/EP2001/000176 WO2001053390A1 (de) | 2000-01-20 | 2001-01-10 | Amorphe, transparent eingefärbte, uv-licht absorbierende, thermoformbare folie, ein verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung |
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DE10002152A1 true DE10002152A1 (de) | 2001-07-26 |
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DE2000102152 Withdrawn DE10002152A1 (de) | 2000-01-20 | 2000-01-20 | Amorphe, transparent eingefärbte, UV-Licht absorbierende, thermoformbare Folie, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung |
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WO2012139788A1 (de) | 2011-04-15 | 2012-10-18 | Saint-Gobain Glass France | Verfahren zur herstellung einer folie mit lumineszierenden partikeln |
WO2014067697A1 (de) | 2012-10-31 | 2014-05-08 | Saint-Gobain Glass France | Windschutzscheibe mit head-up-display |
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US6811841B1 (en) | 2003-04-15 | 2004-11-02 | 3M Innovative Properties Company | Light-stable structures |
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