DE1140334B - Verfahren zur Herstellung perl- und perlmutterglaenzender Kunststoffmassen - Google Patents

Description

Bekanntlich erzielt man perl- bzw. perlmutterähnliche Effekte in Kunststoffen wie Zelluloid, Azetylzellulose, Acrylsäureestern, Methacrylsäureestern, sogenannten Polyestern usw. durch Beimischung von blättchen- oder stäbchenförmigen Kristallen von hohem Brechungsindex. Diese Kristalle wirken lichtreflektierend und geben dadurch die in der Knopf- und Schmuckwarenindustrie viel verwendeten Effekte.

Eine einfache Beimischung derartiger Kristalle genügt nun nicht, um die gewünschten Effekte mit maximaler Leuchtkraft zu erzielen. Es ist vielmehr notwendig, den Kristallen im Kunststoff eine bestimmte Lagerung zu geben, wobei eine Parallelorientierung zur Oberfläche des Gegenstandes die wünschenswerteste ist. Selbstverständlich gibt es auch Fälle, wo diese Parallelorientierung durch eine andere zu ersetzen ist, etwa durch Ausrichtung der Kristalle parallel zu einer gewellten Fläche. Hierdurch wird ein gewisses Alternieren des Effektes erreicht.

Um eine derartige Orientierung zu erreichen, sind nun verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden. Bei dem in der Zellüloidindustrie verwendeten Verfahren drückt man die plastische Masse durch eine Schlitzdüse, wobei sich die Kristalle im wesentlichen parallel zur Fließrichtung einstellen. Ähnliches ist in der Kunsthornindustrie üblich. Hier wird mit Hilfe einer Strangpresse und eines geeigneten Mundstückes entweder eine Parallelorientierung zur Oberfläche des Stranges erreicht oder aber mit Hilfe einer Stülpdüse ein annähernder Quereffekt, d. h. also, eine Einstellung der Kristalle senkrecht zur Oberfläche des Stranges erzielt. Bei Kunststoffen, die durch Blockpolymerisation erzeugt werden, also z. B. Kunststoffe auf Basis Methacrylsäure—Methylester oder sogenannte Polyester, ferner Styrol, verfährt man im Prinzip ähnlich. Auch hier werden durch einen Fließvorgang vor dem Erhärten der Masse die Kristalle in einer bestimmten Richtung festgelegt, die naturgemäß abhängig ist von der Art des Fließens,

Es ist nun vorgeschlagen worden, glanzgebende Kristalle durch ein elektrisches oder magnetisches Feld auszurichten. Man ist hierbei von dem Gedanken ausgegangen, daß diese Kristalle entweder von Natur aus ein Dipolmoment besitzen oder daß ihnen unter der Einwirkung des elektrischen Feldes ein derartiges Moment induziert wird. Tatsächlich werden unter dem Einfluß eines Feldes die Kristalle parallel zu den Feldlinien ausgerichtet. So ist ein Verfahren bekannt, bei dem durch Einfluß eines elektrischen oder magnetischen Feldes geeignete Partikeln in einer Kunststoffmasse ausgerichtet werden mit dem Endziel der Herstellung eines Schleifmittels. Es werden Verfahren zur Herstellung

perl- und perlmutterglänzender

Kunststoffmassen

Anmelder:

»Lithopal« K. G.

Aug. Elhardt Söhne K. G. & Co. i.L.,
Durach

Dr. Heinz Hunsdiecker, Junkersdörf bei Köln,

und Willi Schuchert, Köln-Merheim,

sind als Erfinder genannt worden

Körner von möglichst länglicher Struktur, z.B. Metallspäne od. dgl., in der Weise orientiert, daß ihre wirksamen Kanten der Oberfläche zugekehrt sind.
Die Verwendung eines Magnets zur Orientierung von glanzgebenden Kristallen ist ebenfalls bekannt. Hierbei wird die Kunststoffmasse zusammen mit glanzgebenden Kristallen in eine geeignete Form gebracht, z. B. zwischen nach den Kanten hin abgedichtete Glasplatten.

In der Form befindet sich dann ferner noch ein Metallstück, beispielsweise aus Eisen. Ein außerhalb der Form befindlicher Magnet bewegt nun das Metallstück in der Form und innerhalb der Masse derart, daß die Kristalle, der Bewegungsrichtung folgend, eine bestimmte Orientierung einnehmen, die meist eine wellenförmige ist. Der Magnet dient also lediglich dazu, den eingebrachten Metallkörper zu bewegen. Das Verfahren ist also ein rein mechanisches, auf einem Fließvorgang beruhendes. Die Kraftlinien des Magnets selbst sind für dieses Verfahren unbedeutend, zumal auch ihre Einwirkungsdauer durch die ständige Bewegung des Magnets viel zu kurz ist, um an der Ausrichtung der Kristalle teilzunehmen. Die Ausrichtung von Teilchen unter dem Einfluß eines elektrischen oder magnetischen Kraftfeldes legt jedoch nur eine Orientierungsmöglichkeit fest, denn es verbleibt für die Kristalle noch die Möglichkeit, um

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die als Achse gedachte Feldlinie zu rotieren. Sobald also der Kunststoff aus dem zähflüssigen in den festen oder Gelzustand übergegangen ist und damit den Kristallen jede Bewegungsfreiheit genommen ist, werden nur die Kristalle mit ihrer Lichtreflexion optimal zur Wirkung kommen, die im Augenblick des Festwerdens zufällig eine Lage hatten, die parallel oder annähernd parallel zur Oberfläche des Kunststoffgegenstandes, also z. B-. Platte oder Stab, war.

Es wurde nun gefunden, daß man auf einfache Weise den noch vorhandenen Freiheitsgrad der Bewegung der Kristalle im Kunststoff ausschalten kann, und zwar dadurch, daß man abwechselnd zwei elektrische oder magnetische Felder einschaltet, bei denen die Kraftlinien sich kreuzen, und zwar vorzugsweise in einem rechten oder annähernd rechten Winkel.

Erfolgt dieses Ein- und Ausschalten der Felder in nicht zu langen Zeitabständen, so werden damit die Kristalle parallel zum gedachten Feldliniennetz festgelegt und ein maximaler Glanzeffekt erzeugt. Die Einwirkung der Felder hat so lange zu erfolgen, bis

1. die gewünschte Orientierung erreicht ist und

2. der Kunststoff z. B. bei der Blockpolymerisation durch geeignete Maßnahmen eine derartige Zähigkeit erreicht hat, daß die Kristalle nunmehr auch ohne Einwirkung des Feldes in ihrer Lage fixiert sind.

Es ist selbstverständlich, daß ein starkes Feld schneller zum Ziel führt als ein entsprechend schwächeres Feld. Man wird also anstreben, elektrostatische Felder mit hoher Spannungsdifferenz zu verwenden. Das Überspringen eines elektrischen Funkens zwischen den Kondensatoren oder Elektroden des Feldes zeigt bezüglich der Feldstärke die vertretbare Grenze an. Man kann ferner eine Konzentration der Kraftlinien, also eine Feldverstärkung dadurch erzielen, daß man den Kunststoff, der in einer geeigneten Form, also z. B. Plattenform oder Rohre, eingefüllt ist, zusammen mit der Form in ein Dielektrikum einbettet, dessen Dielektrizitätskonstante möglichst gleich oder größer ist als die Dielektrizitätskonstante der in die Form eingebrachten Kunststoffmischung.

Die folgenden Beispiele erläutern das Verfahren der Erfindung:

Beispiel 1

Man stellt sich aus Glasplatten unter Verwendung geeigneter Dichtungsmittel, also z. B. PVC-Schnüre, eine Form her und füllt in diese eine vorbereitete Mischung, bestehend aus handelsüblichem Polyester, einigen Prozenten eines geeigneten glanzgebenden Pigments, z. B. basischen Bleicarbonats, Methyläthylketonperoxyd und Kobaltbeschleuniger. An den Schmalseiten der Formen bringt man in geeigneter Weise Elektroden an, die keinen Kontakt miteinander haben dürfen. Verbindet man diese Elektroden paarweise mit einer geeigneten Stromquelle, also z. B. mit den Polen eines Transformators, der etwa 10 000 V Spannung liefert, so sieht man sehr bald, daß sich die Kristalle in dem noch flüssigen Kunststoff parallel zur Oberfläche der Glasplatte ausrichten. Nach einer gewissen Zeit, die abhängig ist von der Menge der zugesetzten Katalysatoren bzw. Beschleuniger, geliert die Masse, womit dann die Kristalle in ihrer Lage fixiert sind. Man öffnet die Form, sobald die Kunststoffplatte genügend konsistent ist, und härtet anschließend wie üblich aus.

Beispiel 2

Man verfährt genau wie im Beispiel 1 beschrieben, bettet jedoch die Platte ein in ein Bad aus einem geeigneten Chlorkohlenwasserstoff, also z. B. Perchloräthylen oder Tetrachlorkohlenstoff. Diese Verbindungen haben eine höhere Dielektrizitätskonstante als Luft und verstärken infolgedessen die oben geschilderte Wirkung.

Beispiel 3

Man füllt ein Glasrohr von beliebiger Länge mit der im Beispiel 1 gekennzeichneten Mischung und bringt um dieses Glasrohr symmetrisch vier bandförmige Elektroden an, die mindestens die Länge der Füllschicht haben müssen. Man verfährt, wie im Beispiel 1 beschrieben, und erhält einen Stab, bei dem die Lage der Kristallblättchen durch die ganze Masse fast senkrecht zur Oberfläche des Glasrohres ist. Es

ao liegt nun auf der Hand, daß man einen derartigen Stab mit den in der Industrie üblichen Maschinen in kleine Rondelle schneiden kann, die ihrerseits wieder einen Rohstoff für die Herstellung von Perlmutterknöpfen, Schmuckknöpfen usw. abgeben. Der Vorteil liegt vor allem darin, daß der Verlust, den das Stanzen von Rondellen aus Kunststoffplatten mit sich bringt, vermieden wird.

Beispiel 4

Man stellt sich aus monomerem Methylmethacrylat durch Zugabe eines geeigneten Katalysators, also z. B. Benzolperoxyd oder Azoisobuttersäurenitril, und einem geeigneten glanzgebenden Pigment eine Mischung her. Diese Mischung wird so lange auf etwa 50 bis 80° C, gegebenenfalls auch höher, erhitzt, bis ein zähes, aber noch gießbares Vorpolymerisat erreicht ist. Dieses Vorpolymerisat füllt man in die gewünschte Form und verfährt im übrigen, wie in den vorhergehenden Beispielen beschrieben, mit dem Unterschied, daß hier das Auspolymerisieren bis zur definitiven Fixierung der Kristalle bei mäßiger Wärme zu erfolgen hat.

Beispiel 5

Man verfährt wie im Beispiel 4, nur daß man als Katalysator eine Sulfinsäure, also z. B. Benzolsulfinsäure oder Paratoluolsumnsäure, benutzt. Diese Katalysatoren erlauben, den Polymerisationsprozeß auch ohne äußere Zufuhr von Wärme durchzuführen.

Man kann den gleichen Prozeß, wie im Beispiel 1 bis 5 geschildert, auch durchführen unter Verwendung anderer gießbarer oder polymerisierbarer Harze, wie sie in der Kunststoffindustrie bekannt sind, also z.B. mit Phenolgießharzen, Epoxyharzen und mit vielen anderen Produkten, also z. B. auch mit solchen Kunststofflösungen oder Verbindungen, die unter geeigneten Umständen, also z. B. beim Abkühlen, Gele bilden oder erstarren.

Es ist auch ohne weiteres möglich, an Stelle von Gleichstrom Wechselstromfelder zu verwenden.

Schließlich ist es denkbar, die Feldlinien durch geeignete Konstruktion oder Lage der Elektroden derart aufzubauen, daß andere als Parallelorientierungen auftreten, z. B. dadurch, daß man gebogene, gelochte oder sonstwie geartete Elektroden verwendet.

Denkbar ist ferner, daß man an Stelle von zwei

sich zeitlich hineinander kreuzenden Feldern mehrere

Felder verwendet, die in geeigneter Weise um die Kunststoff-Form aufgebaut werden.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Herstellung perl- und perlmutterglänzender Kunststoffgegenstände durch Orientierung von glanzgebenden Kristallen in einer flüssigen bis zähflüssigen, härtbaren Kunststoffmasse unter dem Einfluß elektrischer oder magnetischer Kraftlinien, dadurch gekennzeichnet, daß man die in einer geeigneten Form befindliche Kunststoffmischung abwechselnd der Einwirkung eines Feldes von mindestens zwei elektrischen oder magnetischen Feldern unterwirft, dessen Kraftlinien zu denen des anderen Feldes senkrecht verlaufen oder sich mit diesen unter einem nicht zu kleinen Winkel kreuzen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kunststoff-Form in ein Dielektrikum einbettet, dessen Dielektrizitätskonstante gleich oder größer ist als die Dielektrizitätskonstante der Kunststoffmischung.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kunststoff-Form in einen flüssigen, nicht brennbaren Chlorkohlenwasserstoff einbettet.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 480 750, 1930 788.

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