DE102008006421A1 - Einarbeitung von Plexiglas Endlighten Stäben in Plexiglas Tafeln für beleuchtete Anwendungen im Innen- und Außenbereich - Google Patents

Einarbeitung von Plexiglas Endlighten Stäben in Plexiglas Tafeln für beleuchtete Anwendungen im Innen- und Außenbereich Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung beschreibt eine dekorative Anordnung von Lichtleitkörpern in einer Matrix.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine neue Verwendung von PLEXIGLAS®Tafeln in dekorativen Anwendungen und zu Beleuchtungszwecken.
  • Stand der Technik
  • Die Herstellung und Anwendung von PLEXIGLAS®Tafeln ist vielfältig bekannt, ebenso wie diese von PLEXIGLAS®EndLighten, einem speziell mit Streulichtpartikeln modifizierten PMMA für kantenbeleuchtete Displayanwendungen, vorzugsweise in der Lichtwerbung. Diese Produkte werden von der Evonik Röhm GmbH in den Handel gebracht.
  • Aufgabe und Lösung
  • Es bestand die Aufgabe, eine neue, dekorative Anordnung von verschiedenen aus PLEXIGLAS®-Typen zu schaffen, die neuartige Licht- und Beleuchtungseffekte zeigen.
  • Die Erfindung betrifft nun die Kombination von beiden Produkten in einer Platten, dergestalt, dass die neue Platte nun Lichtleiter-Stäbe aus PLEXIGLAS®EndLighten enthält. Auf diese Weise werden Leuchteffekte in Streifenform erzeugt. Das Licht wird hierbei über die polierte Kante in die Platte eingebracht. Da, wo sich Stäbe aus PLEXIGLAS®EndLighten befinden, können Lichtstrahlen in den Stab eintreten und über längs des „Leuchtfadens" ausgekoppelt werden. Der Stab leuchtet als separater Streifen. Da, wo Licht auf unmodifiziertes PMMA trifft, wird dieses ohne Leuchtwirkung bis zur gegenüberliegenden Kante weitergeleitet.
  • Als Lichtquelle können konventionelle Glühlampen oder Energiesparlampen verwendet werden, vorteilhafterweise verwendet man LEDs. Eine Leuchtdiode (auch Luminiszenz-Diode, kurz LED für Light Emitting Diode bzw. lichtemittierende Diode) ist ein elektronisches Halbleiter-Bauelement. Fließt durch die Diode Strom in Durchlassrichtung, so strahlt sie sichtbares Licht, Infrarotstrahlung oder auch Ultraviolettstrahlung mit einer vom Halbleitermaterial abhängigen Wellenlänge ab. In der DIN VDE 0100-799 (VDE 0100-799):2006-10 (zur Zeit Entwurf) „Errichten von Niederspannungsanlagen-Anforderungen für Betriebsstätten, Räume und Anlagen besonderer Art – Teil 799: Lichtwerbeanlagen mit Leuchtröhren und/oder LED", beziehbar durch den VDE-Verlag, Berlin sind die technischen Anforderungen an die Installation von LED-Beleuchtungen dargestellt. Es können eine oder mehrere Lichtquellen in der Anordnung verwendet werden.
  • Ein bevorzugtes Kunststoffsubstrat zur Ausführung der Erfindung umfasst Poly(meth)acrylate. Diese Polymere werden im allgemeinen durch radikalische Polymerisation von Mischungen erhalten, die (Meth)acrylate enthalten. Der Ausdruck (Meth)acrylate umfasst Methacrylate und Acrylate sowie Mischungen aus beiden.
  • Diese Monomere sind weithin bekannt. Zu diesen gehören unter anderem (Meth)acrylate, die sich von gesättigten Alkoholen ableiten, wie beispielsweise Methylacrylat, Ethyl(meth)acrylat, Propyl(meth)acrylat, n-Butyl(meth)acrylat, tert.-Butyl(meth)acrylat, Pentyl(meth)acrylat und 2-Ethylhexyl(meth)acrylat; (Meth)acrylate, die sich von ungesättigten Alkoholen ableiten, wie z. B. Oleyl(meth)acrylat, 2-Propinyl(meth)acrylat, Allyl(meth)acrylat, Vinyl(meth)acrylat; Aryl(meth)acrylate, wie Benzyl(meth)acrylat oder Phenyl(meth)acrylat, wobei die Arylreste jeweils unsubstituiert oder bis zu vierfach substituiert sein können; Cycloalkyl(meth)acrylate, wie 3-Vinylcyclohexyl(meth)acrylat, Bornyl(meth)acrylat; Hydroxylalkyl(meth)acrylate, wie 3-Hydroxypropyl(meth)acrylat, 3,4-Dihydroxybutyl(meth)acrylat, 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, 2-Hydroxypropyl(meth)acrylat; Glycoldi(meth)acrylate, wie 1,4- Butandioldi(meth)acrylat, (Meth)acrylate von Etheralkoholen, wie Tetrahydrofurfuryl(meth)acrylat, Vinyloxyethoxyethyl(meth)acrylat; Amide und Nitrile der (Meth)acrylsäure, wie N-(3-Dimethylaminopropyl)(meth)acrylamid, N-(Diethylphosphono)(meth)acrylamid, 1-Methacryloylamido-2-methyl-2-propanol; schwefelhaltige Methacrylate, wie Ethylsulfinylethyl(meth)acrylat, 4-Thiocyanatobutyl(meth)acrylat, Ethylsulfonylethyl(meth)acrylat, Thiocyanatomethyl(meth)acrylat, Methylsulfinylmethyl(meth)acrylat, Bis((meth)acryloyloxyethyl)sulfid; mehrwertige (Meth)acrylate, wie Trimethyloylpropantri(meth)acrylat, Pentaerythrittetra(meth)acrylat und Pentaerythrittri(meth)acrylat.
  • Gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthalten diese Mischungen mindestens 40 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 60 Gew.-% und besonders bevorzugt mindestens 80 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Monomere, Methylmethacrylat.
  • Neben den zuvor dargelegten (Meth)acrylaten können die zu polymerisierenden Zusammensetzungen auch weitere ungesättigte Monomere aufweisen, die mit Methylmethacrylat und den zuvor genannten (Meth)acrylaten copolymerisierbar sind.
  • Hierzu gehören unter anderem 1-Alkene, wie Hexen-1, Hegten-1; verzweigte Alkene, wie beispielsweise Vinylcyclohexan, 3,3-Dimethyl-1-propen, 3-Methyl-1-diisobutylen, 4-Methylpenten-1; Acrylnitril; Vinylester, wie Vinylacetat; Styrol, substituierte Styrole mit einem Alkylsubstituenten in der Seitenkette, wie z. B. α-Methylstyrol und α-Ethylstyrol, substituierte Styrole mit einem Alkylsubstituenten am Ring, wie Vinyltoluol und p-Methylstyrol, halogenierte Styrole, wie beispielsweise Monochlorstyrole, Dichlorstyrole, Tribromstyrole und Tetrabromstyrole; heterocyclische Vinylverbindungen, wie 2-Vinylpyridin, 3-Vinylpyridin, 2-Methyl-5-vinylpyridin, 3-Ethyl-4-vinylpyridin, 2,3-Dimethyl-5-vinylpyridin, Vinylpyrimidin, Vinylpiperidin, 9-Vinylcarbazol, 3-Vinylcarbazol, 4-Vinylcarbazol, 1-Vinylimidazol, 2-Methyl-1-vinylimidazol, N-Vinylpyrrolidon, 2-Vinylpyrrolidon, N-Vinylpyrrolidin, 3-Vinylpyrrolidin, N-Vinylcaprolactam, N-Vinylbutyrolactam, Vinyloxolan, Vinylfuran, Vinylthiophen, Vinylthiolan, Vinylthiazole und hydrierte Vinylthiazole, Vinyloxazole und hydrierte Vinyloxazole; Vinyl- und Isoprenylether; Maleinsäurederivate, wie beispielsweise Maleinsäureanhydrid, Methylmaleinsäureanhydrid, Maleinimid, Methylmaleinimid; und Diene, wie beispielsweise Divinylbenzol.
  • Im allgemeinen werden diese Comonomere in einer Menge von 0 Gew.-%, bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 0 Gew.-%, bis 40 Gew.-% und besonders bevorzugt 0 Gew.-%, bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Monomeren, eingesetzt, wobei die Verbindungen einzeln oder als Mischung verwendet werden können.
  • Die Polymerisation wird im allgemeinen mit bekannten Radikalinitiatoren gestartet. Zu den bevorzugten Initiatoren gehören unter anderem die in der Fachwelt weithin bekannten Azoinitiatoren, wie AIBN und 1,1-Azobiscyclohexancarbonitril, sowie Peroxyverbindungen, wie Methylethylketonperoxid, Acetylacetonperoxid, Dilaurylperoxyd, tert.-Butylper-2-ethylhexanoat, Ketonperoxid, Methylisobutylketonperoxid, Cyclohexanonperoxid, Dibenzoylperoxid, tert.-Butylperoxybenzoat, tert.-Butylperoxyisopropylcarbonat, 2,5-Bis(2-ethylhexanoylperoxy)-2,5-dimethylhexan, tert.-Butylperoxy-2-ethylhexanoat, tert.-Butylperoxy-3,5,5-trimethylhexanoat, Dicumylperoxid, 1,1-Bis(tert.-butylperoxy)cyclohexan, 1,1-Bis(tert.-butylperoxy)3,3,5-trimethylcyclohexan, Cumylhydroperoxid, tert.-Butylhydroperoxid, Bis(4-tert.-butylcyclohexyl)peroxydicarbonat, Mischungen von zwei oder mehr der vorgenannten Verbindungen miteinander sowie Mischungen der vorgenannten Verbindungen mit nicht genannten Verbindungen, die ebenfalls Radikale bilden können.
  • Diese Verbindungen werden häufig in einer Menge von 0,01 Gew.-%, bis 10 Gew.-%, vorzugsweise von 0,5 Gew.-%, bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Monomeren, eingesetzt.
  • Die zuvor genannten Polymere können einzeln oder als Mischung verwendet werden. Hierbei können auch verschiedene Polycarbonate, Poly(meth)acrylate oder cycloolefinische Polymere eingesetzt werden, die sich beispielsweise im Molekulargewicht oder in der Monomerzusammensetzung unterscheiden.
  • Die erfindungsgemäßen Kunststoffsubstrate können beispielsweise aus Formmassen der zuvor genannten Polymere hergestellt werden. Hierbei werden im allgemeinen thermoplastische Formgebungsverfahren eingesetzt, wie Extrusion oder Spritzguss.
  • Das Gewichtsmittel des Molekulargewichts Mw der erfindungsgemäß als Formmasse zur Herstellung der Kunststoffsubstrate zu verwendenden Homo- und/oder Copolymere kann in weiten Bereichen schwanken, wobei das Molekulargewicht üblicherweise auf den Anwendungszweck und die Verarbeitungsweise der Formmasse abgestimmt wird. Im allgemeinen liegt es aber im Bereich zwischen 20 000 und 1 000 000 g/mol, vorzugsweise 50 000 bis 500 000 g/mol und besonders bevorzugt 80 000 bis 300 000 g/mol, ohne dass hierdurch eine Einschränkung erfolgen soll. Diese Größe kann beispielsweise mittels Gel-Permeations-Chromatographie bestimmt werden.
  • Des weiteren können die Kunststoffsubstrate durch Gusskammerverfahren erzeugt werden. Hierbei werden beispielsweise geeignete (Meth)acrylmischungen in einer Form gegeben und polymerisiert. Derartige (Meth)acrylmischungen weisen im allgemeinen die zuvor dargelegten (Meth)acrylate, insbesondere Methylmethacrylat auf. Des weiteren können die (Meth)acrylmischungen die zuvor dargelegten Copolymere sowie, insbesondere zur Einstellung der Viskosität, Polymere, insbesondere Poly(meth)acrylate, enthalten. Das Gewichtsmittel des Molekulargewichts Mw der Polymere, die durch Gusskammerverfahren hergestellt werden, ist im allgemeinen höher als das Molekulargewicht von Polymeren, die in Formmassen verwendet werden. Hierdurch ergeben sich eine Reihe bekannter Vorteile. Im allgemeinen liegt das Gewichtsmittel des Molekulargewichts von Polymeren, die durch Gusskammerverfahren hergestellt werden im Bereich von 500 000 bis 10 000 000 g/mol, ohne dass hierdurch eine Beschränkung erfolgen soll.
  • Bevorzugte Kunststoffsubstrate können von Evonik Röhm GmbH kommerziell unter dem Handelsnamen PLEXIGLA®GS bzw. XT erhalten werden.
  • Darüber hinaus können die zur Herstellungen der Kunststoffsubstrate zu verwendenden Formmassen sowie die Acrylharze übliche Zusatzstoffe aller Art enthalten. Hierzu gehören unter anderem Antistatika, Antioxidantien, Entformungsmittel, Flammschutzmittel, Schmiermittel, Farbstoffe, Fliessverbesserungsmittel, Füllstoffe, Lichtstabilisatoren und organische Phosphorverbindungen, wie Phosphite, Phosphorinane, Phospholane oder Phosphonate, Pigmente, Verwitterungsschutzmittel und Weichmacher. Die Menge an Zusatzstoffen ist jedoch auf den Anwendungszweck beschränkt.
  • Besonders bevorzugte Formmassen, die Poly(meth)acrylate umfassen, sind unter dem Handelsnamen PLEXIGLAS® von der Fa. Evonik Röhm GmbH kommerziell erhältlich. Bevorzugte Formmassen, die cycloolefinische Polymere umfassen, können unter dem Handelsnamen®Topas von Ticona und ®Zeonex von Nippon Zeon bezogen werden. Polycarbonat-Formmassen sind beispielsweise unter dem Handelsnamen®Makrolon von Bayer oder ®Lexan von General Electric erhältlich.
  • Besonders bevorzugt umfasst das Kunststoffsubstrat mindestens 80 Gew.-%, insbesondere mindestens 90 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Substrats, Poly(meth)acrylate, Polycarbonate und/oder cycloolefinische Polymere. Besonders bevorzugt bestehen die Kunststoffsubstrate aus Polymethylmethacrylat, wobei das Polymethylmethacrylat übliche Additive enthalten kann.
  • Herstellung:
  • a) Herstellung über Gießverfahren:
  • Die Fa. Evonik Röhm besitzt das Patent und das Know How, PMMA-Platten mit in regelmäßigen Abständen angeordneten Polyamidfäden herzustellen. Hierbei werden Polyamidfäden innerhalb einer Glaskammer über die Glaskanten aufgespannt und dann die Glaskammer mit Polymerisationslösung gefüllt. Das Verfahren wird derzeit bei Para-Chemie angewendet. Das Produkt, PLEXIGLAS®SOUNDSTOP CC, findet Einsatz im Bereich der Lärmschutzanwendung. Verwendet man nun anstelle der schwarzen Polyamidfäden obige beschriebene PLEXIGLAS®EndLighten Stäbe bzw. Fäden in verschiedenen Durchmessern Der Querschnitt der PLEXIGLAS®EndLighten kann rund, rechteckig, elliptisch oder quadratisch sein, ferner können sternförmige Profilquerschnitte eingesetzt werden. Die Kantenlänge oder der Durchmesser können zwischen 10 mm–20 mm, vorzugsweise 5 mm–10 mm, ganz bevorzugt 0,5 mm–5 mm betragen. Bei verschiedenen Abständen der PLEXIGLAS®EndLighten Stäbe erhält man eine PLEXIGLAS®Platte mit einpolymerisierten „Lichtleitern", die bei ausgeschalteter Lichtquelle (also tagsüber) nicht erkennen sind. Die Abstände der Lichtleiter voneinander betragen zwischen dem 0,5 und 10-fachen des Durchmessers des Lichtleiters, bevorzugt zwischen dem 1 und 5-fachen des Durchmessers des Lichtleiters und ganz besonders bevorzugt zwischen dem 1 und 3-fachen des Durchmessers des Lichtleiters. Die Platte wirkt insgesamt einheitlich transparent, die Licht leitenden Stäbe sind erst bei eingeschalteter Kantenbeleuchtung erkennbar.
  • PLEXIGLAS®EndLighten – Stäbe können hierbei längs oder quer zur Plattenlänge oder aber auch gebogen verlegt werden. Überkreuzte Anordnungen der Stäbe sind ebenfalls denkbar.
  • Überdies lassen sich PLEXIGLAS®EndLighten Stäbe gegebenenfalls farbig transluzent herstellen. In weiterer Abwandlung der Erfindung könnte aber auch die umgebende PMMA-Matrix farbig eingestellt sein, während der eingelegte Stab farblos ist.
  • Da sowohl die PLEXIGLAS®EndLighten Stäbe als auch die PLEXIGLAS®Platte aus nahezu reinem PMMA bestehen, ist bei Einpolymerisierung der Stäbe ein monolytischer Materialverbund gegeben, d. h. es kommt durch die eingelegten Lichtleiterstäbe zu keiner Schwächung der intrinsischen Materialeigenschaften. Da die Stäbe innen liegen und vollständig einpolymerisiert sind, bleiben gewohnte hervorragende Witterungs- sowie Verarbeitungseigenschaften der Platte unberührt.
  • b) Herstellung über Extrusionsverfahren:
  • Denkbar ist eine Herstellung über Extrusion, wobei die PLEXIGLAS®Stäbe in der EndLighten Qualität dann der Plattenschmelze zugeführt werden müssten.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - DIN VDE 0100-799 (VDE 0100-799):2006-10 [0005]

Claims (9)

  1. Anordnung aus einer PMMA-Matrix, lichtstreuenden PMMA-Körpern, und einer oder mehrer Lichtquellen, dadurch gekennzeichnet, daß die PMMA-Matrix aus einem transparenten PMMA und die lichtstreuenden PMMA-Körper aus PLEXIGLAS®EndLighten bestehen.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtstreuenden PMMA-Körper aus einem gefärbten PLEXIGLAS®EndLighten bestehen.
  3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtstreuenden PMMA-Körper aus einem fluoreszierenden PLEXIGLAS®EndLighten bestehen.
  4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die PMMA-Matrix aus einem gefärbten PMMA besteht.
  5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die PMMA-Matrix aus einem fluoreszierend eingefärbten PMMA besteht.
  6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtstreuenden PMMA-Körper aus PLEXIGLAS®EndLighten parallel zueinander angeordnet sind.
  7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtstreuenden PMMA-Körper aus PLEXIGLAS®EndLighten zueinander überkreuzend angeordnet sind.
  8. Verwendung einer Anordnung nach einem der vorstehenden Patentansprüche für Beleuchtungszwecke.
  9. Verwendung einer Anordnung nach einem der vorstehenden Patentansprüche für Zwecke der Werbung.
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