DE10022997A1 - Mattierungsmittel für thermoplastische Kunststoffe - Google Patents

Mattierungsmittel für thermoplastische Kunststoffe

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von vernetzten Vinylchloridpolymerisaten mit einem Gelgehalt von 50 bis 99 Gew.-% und einer mittleren Teilchengröße von 5 bis 80 mum als Mattierungsmittel für thermoplastische, von Venylchloridpolymerisaten verschiedene Kunststoffe.

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung von Vinylchloridpolymeri­ saten als Mattierungsmittel für thermoplastische Kunststoffe.
Formkörper aus thermoplastischen Kunststoffen haben im allge­ meinen hochglänzende Oberflächen. In vielen Fällen ist es je­ doch erwünscht Kunststoffartikel mit matter Oberfläche einzu­ setzen. Im Stand der Technik wird daher so vorgegangen, daß die matte Oberfläche mittels mechanischer Prägung erzeugt wird. Da­ bei wird die Oberfläche des Kunststoffes mittels einer sandge­ strahlten Walze oder einer sandgestrahlten Werkzeugform aufge­ rauht und durch die dadurch bedingte Streuung des Lichtes die Oberfläche mattiert. Die Nachteile der mechanischen Prägung be­ stehen darin, daß man sehr unflexibel ist: Mit einem durch Sandstrahlung aufgerauhtem Werkzeug können nur mehr Formteile mit matten Oberflächen erzeugt werden, aber keine glänzenden Formteile. Weiter ist für jeden Mattierungsgrad ein eigenes Werkzeug mit jeweils angepaßter Rauhtiefe erforderlich. Dar­ überhinaus verringert sich der durch mechanische Prägung er­ hältliche Mattierungseffekt aufgrund von Abnutzung der Werkzeu­ goberfläche oder Belagsbildung auf dem Werkzeug.
Aus der EP-A 172562 ist ein Mattierungsmittel auf der Basis vor hochmolekularen Vinylchloridpolymerisaten bekannt, welches zur Mattierung von Formteilen auf der Basis von Vinylchloridpolyme­ risaten eingesetzt werden kann.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß sich Mattierungsmittel auf der Basis von Vinylchloridpolymerisaten hervorragend zur Mattierung von Thermoplasten auf anderer Monomerbasis eignen.
Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von vernetzten Vinylchloridpolymerisaten mit einem Gelgehalt von 50 bis 99 Gew.-% und einer mittleren Teilchengröße von 5 bis 80 µm als Mattierungsmittel für thermoplastische, von Vinylchloridpolyme­ risaten verschiedenen Kunststoffe.
Als Mattierungsmittel geeignete Vinylchloridpolymerisate sind vorvernetzende Monomereinheiten enthaltende Vinylchloridpolyme­ risate, wobei der Anteil an vorvernetzenden Monomereinheiten vom gewünschten Vernetzungsgrad abhängt. Im allgemeinen beträgt der Anteil 0.1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Vinylchloridpolymerisats. Geeignete vorvernetzende Monomere sind mehrfach ethylenisch ungesättigte Comonomere, vorzugsweise aus der Gruppe umfassend Diallylphthalat, Diallylmaleinat, Diallyladipat, Diallylfumarat, Diallylmaleinat, Triallylcyanu­ rat, Triallylisocyanurat, Diallylether, Divinylverbindungen, Diacrylester und Triacrylester von mehrwertigen Alkoholen sowie Dimethacrylester und Trimethacrylester von mehrwertigen Alkoho­ len, beispielsweise Ethylenglykoldimethacrylat, Diethylengly­ koldiacrylat.
Gegebenenfalls können die vernetzten Vinylchloridpolymerisate noch weitere Monomereinheiten von mit Vinylchlorid copolymeri­ sierbaren Monomeren enthalten. Beispiele für mit Vinylchlorid copolymerisierbare Monomere sind Vinylester wie Vinylacetat, Olefine wie Ethylen und Propylen, Acrylsäureester wie Ethy­ lacrylat, Butylacrylat, Ethylhexylacrylat sowie Methacrylsäu­ reester wie Methylmethacrylat; einfach ungesättigte Carbonsäu­ ren und deren Derivate wie Methacrylsäure, Acrylsäure, Acryla­ mid, Methacrylamid. Die genannten Comonomere können in Anteilen von 0.1 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Vinylchloridpolymerisats, enthalten sein.
Bevorzugt werden vernetzte Vinylchloridpolymerisate mit einem Gelgehalt von 75 bis 90 Gew.-%. Der Gelgehalt ist dabei der An­ teil an dem vernetzten Vinylchloridpolymerisat, welcher bei Ex­ traktion mit siedendem THF in einer Soxhlet-Apparatur nach 48 Stunden unlöslich zurückbleibt. Bevorzugt werden auch Vinylchloridpolymerisate mit einer mittleren Teilchengröße von 5 bis 40 µm.
Die Herstellung der vernetzten Vinylchloridpolymerisate kann nach den bekannten Verfahren der Mikrosuspensions-, Suspensi­ ons-, Emulsions- und Substanzpolymerisation erfolgen, wobei die Mikrosuspensions- und Suspensionspolymerisation bevorzugt wer­ den. Das damit erhältliche Produkt wird gegebenenfalls mittels Walzentrocknung, Sprühtrocknung und Mahlen aufgearbeitet. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das pulverförmige, ver­ netzte Vinylchloridpolymerisat mit Wärme- und Lichtstabilisato­ ren, beispielsweise Sn-, BaZn- und CaZn-Verbindungen, vorstabi­ lisiert. Die Vorstabilisierung erfolgt entweder bereits bei der Herstellung des Vinylchloridpolymerisats oder in einem separa­ ten Schritt in einem Mischer.
Für die Mattierung geeignete thermoplastische, von Vinylchlo­ ridpolymerisaten verschiedene Kunststoffe sind solche mit einer Verarbeitungstemperatur von < 300°C, vorzugsweise < 250°C. Be­ vorzugt werden Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyethy­ lenterephthalat (PET) und PET-G (PET Glykolmodifiziert), Acryl­ nitril-Butadien-Styrol-Copolymere (ABS), Styrol-Acrylnitril- Copolymere (SAN) Polystyrol (PS), Polyurethan (PUR), Polyamid (PA), Polymethylmethacrylat (PMMA), Acrylnitril (Co)polymerisate (PAN), Polymerblends wie PC/TPU. Zur Mattie­ rung der Thermoplasten wird das Vinylchloridpolymerisat mit dem in der Regel als Granulat vorliegendem Thermoplasten vor dessen Verarbeitung vermischt. Im allgemeinen werden den Thermoplasten 0.5 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, des Mattierungsmittels beigege­ ben.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das vernetzte Vi­ nylchloridpolymerisat als Masterbatch zur Mattierung einge­ setzt. Der Masterbatch enthält dabei das vernetzte Vinylchloridpolymerisat, ein thermoplastisches Trägerpolymer sowie gege­ benenfalls weitere Zusatzstoffe, insbesondere Licht- und Wär­ mestabilisatoren. Als Trägerpolymer geeignet sind dabei Ther­ moplasten mit einer Verarbeitungstemperatur von < 300°C, vor­ zugsweise < 250°C, beispielsweise die vorher als bevorzugt ge­ nannten. Bevorzugt werden dabei die Thermoplasten, welche mit dem Mattierungsmittel mattiert werden sollen. Es muß jedoch nicht zwangsläufig derselbe Thermoplast im Masterbatch einge­ setzt werden. Falls die Trägersubstanz im Masterbatch dem zu mattierenden Thermoplasten nicht entspricht, wird vorzugsweise als Trägerpolymer ein Thermoplast verwendet, welcher den glei­ chen Brechungsindex aufweist, wie der zu mattierende thermopla­ stische Kunststoff. Universell einsetzbar als Trägerpolymer im Masterbatch sind Ethylen-Vinylacetat-Polymerisate, wobei dabei eventuell Abstriche bei der Transparenz zu berücksichtigen sind.
Der Anteil an vernetztem Vinylchloridpolymerisat im Masterbatch kann frei gewählt werden, sollte jedoch aus wirtschaftlichen Gründen möglichst hoch sein. Im allgemeinen beträgt der Anteil 10 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise 20 bis 60 Gew.-%, jeweils bezo­ gen auf das Gesamtgewicht des Masterbatch. Die Herstellung des Masterbatch erfolgt in bekannter Weise auf Granulieranlagen, beispielsweise Doppelschneckenextruder. Der Masterbatch wird mit dem in der Regel als Granulat vorliegendem Thermoplasten vor dessen Verarbeitung vermischt, wobei die Menge so gewählt wird, daß im Thermoplasten 0.5 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 20 Gew.-% Mattierungsmittel vorliegen, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung.
Das Mattierungsmittel eignet sich insbesondere zur Mattierung von thermoplastischen Kunststoffen, welche zur Herstellung von Halbzeugen und Formteilen eingesetzt werden. Beispiele hierfür sind Flaschen, Spritzgußartikel, Folien, Profile und Beschich­ tungen. Bei der Verarbeitung können gegebenenfalls noch weitere Zusätze wie Stabilisatoren, Gleitmittel, Weichmacher, Antista­ tika oder Pigmente zugesetzt werden.
Die nachfolgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung:
Zur Mattierung wurde ein mit 5 Gew.-% Sn-Stabilisator vorstabi­ lisertes VC-Polymerisat (Vinnolit K 221) mit einem Anteil von 0.4 Gew.-% Vernetzer, einer mittleren Teilchengröße von 30 µm und einem Gelgehalt von 84% eingesetzt.
Die Mattierungswirkung auf der Oberfläche der gefertigten Form­ teile wurde mit einem Lange-Reflektometer unter den Winkeln 20°, 60° und 85° vermessen.
Beispiel 1 Herstellung einer geblasenen Flasche aus PET
Das PET-Granulat (Eastar PETG 6763) wurde im Umluftofen 4 h bei 65°C vorgetrocknet. Anschließend wurden das Vinylchloridpolyme­ risat in einer Menge von 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtge­ wicht der Mischung, mittels Colette-Mischer zugemischt, und bei einer Temperatur von 180°C auf einer Fischer-Flaschenblasanlage verarbeitet.
Einstrahlwinkel
Reflexionsgrad
20° 4.4
60° 23.5
85° 14.8
Die Flaschen zeigten eine matte, leicht strukturierte Oberflä­ che bei hoher Kontakttransparenz.
Beispiel 2 Herstellung einer geblasenen Flasche aus PET
Das PET-Granulat (Eastar PETG 6763) wurde im Umluftofen 4 h bei 65°C vorgetrocknet. Anschließend wurden das vorstabilisierte Vinylchloridpolymerisat in einer Menge von 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, mittels Colette-Mischer zu­ gemischt, und zur Herstellung eines Masterbatch auf einem We­ ber-Doppelschneckenextruder bei einer Temperatur von 170°C gra­ nuliert.
Das Masterbatch wurde in einem Colette-Mischer in einer solchen Menge mit PET-Granulat vermischt, daß ein Gehalt von 10 Gew.-% Vinylchloridpolymerisat, bezogen auf das Gesamtgewicht resul­ tierte. Anschließend wurde die Mischung bei einer Temperatur von 180°C auf einer Fischer-Flaschenblasanlage verarbeitet.
Einstrahlwinkel
Reflexionsgrad
20° 2.3
60° 12.6
85° 5.3
Die Flaschen zeigten eine matte, leicht strukturierte Oberflä­ che bei hoher Kontakttransparenz.
Die Reflexion ist im Vergleich zu Beispiel 1 deutlich niedri­ ger, was auf den Einsatz des Mattierungsmittels als Masterbatch zurückzuführen ist.
Vergleichsbeispiel 3 Herstellung einer geblasenen Flasche aus PET
Das PET-Granulat (Eastar PETG 6763) wurde im Umluftofen 4 h bei 65°C vorgetrocknet, und bei einer Temperatur von 180°C auf ei­ ner Fischer-Flaschenblasanlage verarbeitet.
Einstrahlwinkel
Reflexionsgrad
20° 128.4
60° 145.6
85° 98.6
Die Flaschen waren hochglänzend und transparent.
Beispiel 4 Herstellung einer gewalzten Polyolefin-Folie
Das Polyolefin-Granulat (Teamex 100) wurde mit dem Vinylchlo­ ridpolymerisat in einer Menge von 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, auf einem Tröster-Rührer (Rührzeit 3 Minuten) abgemischt, auf dem Laborwalzwerk bei 150°C 5 Minu­ ten gewalzt und ein Fell abgezogen.
Einstrahlwinkel
Reflexionsgrad
20° 3.2
60° 19.4
85° 22.3
Vergleichsbeispiel 5 Herstellung einer gewalzten Polyolefin-Folie
Das Polyolefin-Granulat (Teamex 100) wurde ohne Zusatz von Mat­ tierungsmittel auf einem Tröster-Rührer (Rührzeit 3 Minuten) abgemischt, auf dem Laborwalzwerk bei 150°C 5 Minuten gewalzt und ein Fell abgezogen.
Einstrahlwinkel
Reflexionsgrad
20° 18.1
60° 52.2
85° 56.7
Vergleichsbeispiel 6 Herstellung einer geblasenen Flasche aus PE
Das Polyethylen (PE) wurde mit einer Menge von 40 Gew.-%, bezo­ gen auf das Gesamtgewicht der Mischung, von vorstabilisiertem Vinylchloridpolymerisat mittels eines Colette-Mischers gemischt und zur Herstellung eines Masterbatchers auf einem Weber- Doppelschneckenextruder bei 130°C granuliert.
Das Masterbatch wurde in einem Colette-Mischer in einer solchen Menge mit PE-Granulat vermischt, daß ein Gehalt von 10 Gew.-% Vinylchloridpolymerisat, bezogen auf das Gesamtgewicht, resul­ tierte. Anschließend wurde die Mischung bei einer Temperatur von 190°C auf einer Fischer-Flaschenblasanlage verarbeitet.
Einstrahlwinkel
Reflexionsgrad
20° 4.2
60° 23.7
85° 17.6
Vergleichsbeispiel 7
Es wurde analog Beispiel 6 vorgegangen, aber kein Mattierungs­ mittel eingesetzt.
Einstrahlwinkel
Reflexionsgrad
20° 10.0
60° 39.7
85° 33.3

Claims (10)

1. Verwendung von vernetzten Vinylchloridpolymerisaten mit einem Gelgehalt von 50 bis 99 Gew.-% und einer mittleren Teilchengröße von 5 bis 80 µm als Mattierungsmittel für thermoplastische, von Vinylchloridpolymerisaten verschie­ denen Kunststoffe.
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vernetzte Vinylchloridpolymerisat 0.1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Vinylchloridpolymeri­ sats, mehrfach ethylenisch ungesättigte Comonomere ent­ hält.
3. Verwendung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das vernetzte Vinylchloridpolymerisat mehrfach ethylenisch ungesättigte Comonomere aus der Gruppe umfassend Dial­ lylphthalat, Diallylmaleinat, Diallyladipat, Diallylfuma­ rat, Diallylmaleinat, Triallylcyanurat, Triallylisocyanu­ rat, Diallylether, Divinylverbindungen, Diacrylester und Triacrylester von mehrwertigen Alkoholen sowie Dimethac­ rylester und Trimethacrylester von mehrwertigen Alkoholen enthält.
4. Verwendung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das vernetzte Vinylchloridpolymerisat mit Wärme- und Lichtstabilisatoren vorstabilisiert ist.
5. Verwendung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß thermoplastische, von Vinylchloridpolymerisaten ver­ schiedene Kunststoffe mit einer Verarbeitungstemperatur von < 300°C mattiert werden.
6. Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Kunststoffe aus der Gruppe umfassend Polyethylen (PE), Po­ lypropylen (PP), Polyethylenterephthalat (PET) und PET-G, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere (ABS), Styrol- Acrylnitril-Copolymere (SAN) Polystyrol (PS), Polyurethan (PUR), Polyamid (PA), Polymethylmethacrylat (PMMA), Acryl­ nitril (Co)polymerisate (PAN), Polymerblends, PC/TPU mat­ tiert werden.
7. Verwendung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das vernetzte Vinylchloridpolymerisat dem Thermoplas­ ten in einer Menge von 0.5 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, beigegeben wird.
8. Verwendung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das vernetzte Vinylchloridpolymerisat als Masterbatch, enthaltend das vernetzte Vinylchloridpolymerisat, ein thermoplastisches Trägerpolymer sowie gegebenenfalls wei­ tere Zusatzstoffe, zur Mattierung verwendet wird.
9. Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des vernetzten Vinylchloridpolymerisats 10 bis 90 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Masterbatch, beträgt.
10. Verwendung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das vernetzte Vinylchloridpolymerisat zur Mattierung von thermoplastischen Kunststoffen, welche zur Herstellung von Halbzeugen und Formteilen eingesetzt werden, verwendet wird.
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