DE10005037A1

DE10005037A1 - Folien aus Mischungen aus Polycarbonat und Polystyrol

Info

Publication number: DE10005037A1
Application number: DE10005037A
Authority: DE
Inventors: Hans-Leo Weber; Klaus Meyer
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 2000-02-04
Filing date: 2000-02-04
Publication date: 2001-08-09
Also published as: CN1398278A; WO2001057135A1; EP1268668A1; JP2003522245A; US20030032723A1; AU2001240532A1; KR20020081286A

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 Styrol durch Stanzen sowie Erzeugnisse, erhältlich aus Folien aus Mischungen aus Polycarbonat und Styrol durch Stanzen.

Description

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 Styrol durch Stanzen sowie Erzeugnisse erhältlich aus Folien aus Mischungen aus Polycarbonat und Styrol durch Stanzen.

Das Stanzen von Kunststofffolien und Kunststoffplatten ist ein oft angewandtes Ver fahren 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. ä. 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 Oberstempel geführten Unterstempel 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 Stanzpro zesses 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 lich. Eine andere Möglichkeit ist, das Fenster zunächst etwas kleiner zu stanzen und in einem zweiten Schritt mittels eines sogenannten Schälschnittes eine den Anforderun gen genügende Kante zu erzeugen. Sowohl Nacharbeit als auch zweiter Schnitt bedeu ten einen zusätzlichen Aufwand, der bei besser stanzbaren Materialien nicht erforder lich 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). Mine ralische 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. Beispiels weise können die Folien durch Extrusion hergestellt werden. Die Herstellung der Folien kann beispielsweise gemäß den Verfahren erfolgen, die in DE-A 25 17 033 oder in DE-A 25 31 240 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 erfindungs gemäßen 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 1,1-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 1000 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 gekenn zeichnet durch Stanzkanten hoher optischer Qualität. Sie haben gute optische Eigen schaften, insbesondere eine hohe Transparenz. Die erfindungsgemäßen Erzeugnisse haben außerdem gute mechanische Eigenschaften, insbesondere eine hohe Zähigkeit. Die erfindungsgemäßen Erzeugnisse neigen nicht zur Splitterbildung bei Bruchbean spruchungen.

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 Extru sion 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 × 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 Mess mikroskops bestimmt.

Die folgende Tabelle zeigt die Versuchsergebnisse.

Tabelle 1 Stanzgrate

Folie
Stanzgrad in mm
(1)	0,01-0,03
(2)	0,14-0,16

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 1003
- 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 erfindungsgemässe Folie (1) sich in ihren mecha nischen, optischen und thermischen Eigenschaften nicht wesentlich von der Ver gleichsfolie (2) unterscheidet. Wie Tabelle 1 zeigt, beträgt die Grösse des Stanzgrates der erfindungsgemässen Folie (1) jedoch nur noch weniger als 20% der Ver gleichsfolie (2).

Claims

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 Fahrzeugtacho meters oder Einlegeteil erhältlich aus Folien nach einem der Ansprüche 1 bis 4 durch Stanzen.