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Verfahren zunl Herstellen von ultraviolettes Licht absorbierenden
Körpern Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, mit dem ultraviolettes Licht
absorbierende Stoffe in die Oberfläche von Körpern aus Kunststoffen eingebracht
werden können.
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Es ist bekannt, UV- Absorber, die vornehmlich in die Gruppen der Benzophenone,
Benztriazole, Salicylate und Acrylnitrile gehören, in Kunststoffe einzuarbeiten.
Man erzielt damit eine Stabilisierung der Kunststoffe gegen den Abbau durch das
ultraviolette Licht. In manchen Fällen werden solche W-Absorber auch in transparente
Kunststoffe eingebaut, die ohnedies schon eine recht gute Stabilität gegen das ultraviolette
Licht haben, wodurch sich diese Stabilität noch mehr verbessert. Man benutzt dann
den Körper als UV-Bilter,-beispielsweise in Flugzeugfenstern oder in Mitten flir
optische Systeme.
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Die UV- Absorber können nach verschiedenen Verfahren in die Masse
des Kunststoffes eingebracht werden So löst man sie beispielsweise in einem Weichmacher
oder gfbt sie zum Granulat vor dem Extrudieren. Dies beiden Verfahren sind nicht
benutzbar bei hErtbarens vernetzten Kunststoffen, die vornehmlich in der Form auspolymerisiert
werden, um durch diese Polymerisaticn zwischen optisch perfekten Gegenformen, meist
aus
Glas, transparente, harte Kunststoffe mit optisch perfekten Flächen, beispielsweise
Linsen, Planscheiben und anderes zu erhalten. In solchen Fällen löst man den UV-Absorber
im lonomeren, das zusätzlich noch den Katalysator, meist ein Peroxid, enthält und
polymerisiert in der Form.
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Dabei ist häufig zu beobachten, daß die Produkte nicht so weit aushärten,
wie es ohne den UV- Absorber der Fall ist.
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Der UV- Absorber übt also einen nachteiligen Binfluß suf die mechanischen
Eigenschaften aus.
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Es gibt hierbei jedoch noch einen weiteren Nachteil. Will man einen
solchen Körper als optisches Filter benutzen, so muß der Kunststoff selbst hinreichend
gegen Veränderungen dadurch Einwirkung von UV- Licht geschützt sein. Das läßt sich
zum Teildurch eine höhere Konzentration an UV- Absorbern erreichen. Diese sind jedoch
relativ teuer und treiben die Kosten des Erzeugnisses in die Höhe. Es ist auch bekannt
geworden, daß die Verfärbung polymerer Stoffe sich weitgehend auf die Stellen in
der Nähe der Strahlung ausgesetzten Oberfläche beschränkt und daß bei Anwesenheit
eines die ultravioletten Strahlen absorbierenden Stoffea an diesen Stellen eine
ebenso große Erhöhung der Widerstandsfähigkeit gegen ultraviolettes Licht erzielt
wird, als wenn ein derartiger Stoff in der gleichen Konzentration über das ganze
Material verteilt ist. Beschrieben ist auch ein Gebilde aus polymeres Werkstoff,
das einen ultraviolette Strahlung absorbierenden Stoff enthält, welcher aus einem
Schichtstoff iit einer Anzahl Ton miteinander fest verbundenen Schichten besteht,
deren äußerste Schicht auf Jeder Oberfläche des Sehiohtatoffes, die der ultravioletten
Strahlung ausgesetzt werden soll, den die ultravioletten Strahlen absorbierenden
Stoff enthält und daß mindestens eine der Schichten keinen dio ultravioletten Strahlen
absorbierenden Stoff enthält. Die Schichten dieser Gebilde werden nach üblichen
Verfahren wie
Kalander, Strangpressen, Vergießen aus der Lösung
oder Vergießen der Schmelze hergestellt. Das-Verbinden solcher Schichten ist umständlich,
besonders für optische Körper, an die hohe Ansprüche gestellt werden.
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Das Verfahren nach der Erfindung bringt UV- Absorber ebenfalls lediglich
in die Oberfläche eines Körpers.ein. Jedoch handelt es sich hierbei nur um"einen"Körper,
der in sich einheitlich und fertig in der Form polymerisiert oder sonstwie hergestellt
ist. Alle Nachteile der oben erwähnten Verfahren werden auf einfachste Weise überwunden,
wobei man eine an der Oberfläche sitzende, UV- Absorber-enthaltende Schicht erzeugt,
ohne den umständlichen Weg des Beschichtens beschreiten zu müssen. Das neue Verfahren
zur Herstellung von ultraviolettes Licht absorbierenden Körpern gemäß vorliegender
Erfindung bringt Uv-Absorber in die Oberfläche dieser Körper ein und ist dadurch
gekennzeichnet, daß man den in der Form polymerisierten oder sonstwie hergestellten
fertigen Körper aus Kunststoff in der wäßrigen Lösung oder Suspension eines UV-
Absorbers bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise beim Siedepunkt des Wassers bewegt,
wobei der W-Absorber aus der wäßrigen Phase in die Oberfläche des Kunststoffes einwandert.
Man erhält ein in seiner Masse vorzüglich gegen UV- Licht geschütztes Filter mit
einer steilen Absorptionskante.
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Die Vorzüge dieses Verfahrens liegen auf der Hand. Es ist äußerst
einfach und an anderweitig hergestellten, fertigen Produkten auszuführen. Es ist
sehr billig in Bezug auf den Verbrauch von relativ teuren UV- Absorbern und ergibt
die gleiche Schutzwirkung wie eine größere Menge UV- Absorber, die in der Masse
des Kunststoffes gelöst ist. Das Verfahren unterliegt in der Auswahl der UV- Absorber,
die die Lage und Steilheit der Absorptionskanten bestimmen, nicht den Einschränkungen,
die sich aus der Beeinflussung der Polymerisation im Falle des Lösens der UV- Absorber
im Monomeren +
Katalysator ergeben, da der Katalysator nach beendigter
Polymerisation verbraucht ist. Es bietet weiterhin den Vorteil, daß nach diesem
Verfahren optische Körper wie Linsen, Prismen usw. hergestellt werden können, die
gleichzeitig als W- Filter wirken. Das ist von Bedeutung, weil in optischen Geräten
oft der Platz für den Einbau eines zusätzlichen UV-Filters fehlt.
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Geeignete Kombinationen sind beispielsweise folgende W-Absorber auf
auspolymerisiertem Diäthylenglykoldiallylkarbonat.
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1. 2-Hydroxy-4-methoxy-2' carboxy-benzophenon 2. 2-(2'-Hydroxy-5-methylphenol)-benztriazol
3. 2, 4-Dihydroxy-benzophenon 4. 2-Hydroxy-4-methoxy-benzophenon 5. 2,2'-4,4'-Tetrahydroxy-benzophenon
Di-6. 2, 2-hydrory-4-methoxy-benzophenon 7. 2, 2'-Dihydroxy-4, 4'Dimethoxy-benzophenon.
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Die Transmission in Abhängigkeit von der Wellenlänge wurde mit einem
Beckman-Spektropraphen gemessen und ist in der Zeichnung dargestellt.
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Wichtig ist, daß die W-Absorber eine gewisse Wasserlöslichkeit haben,
die jedoch äueerst gering sein kann, z. B. 0,0001 % bei 250C im Falle des 2(2'-Hydroxy-5-methylphenyl)-benztriazols.
Ungeeignet sind dagegen unter anderem solche UV-Absorber, die zum Zwecke einer besseren
Wasserlöslichkeit Sulfosäure-Gruppen enthalten und ebenfalls solche, die zum Zwecke
einer extrem guten Löslichkeit im organischen Medium Alkoxyreste höherer Alkohole
enthalten. Das sei an einem Beispiel erläutert. Während sich das im Beispiel 4 aufgeführte
2-Hydroxy-4-methoxy-benzophenon (Kurve 4) gut eignet, sind
:2-Hydroxy-4-methoxy-5-sulfosäure-benzophenon
und 2-Hydroxy-4-n-octoxy-benzophenon ungeeignet. Es ergeben sich zwar Effekte, die
jedoch wesentlich geringer sind. Die Absorptionskante wird nur wenig zum Sichtbaren
hin verschoben und verläuft nicht steil.
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Der UV- Absorber wandert also aus der wäßrigen Phase in das Kunststoffprodukt
ein.. Daraus ergibt sich, daß die besonders bei Benzophenonen bekannte Abhängigkeit
der Lage der Absorptionskante von der Zahl und Stellung der Hydroxylgruppen jetzt
nicht mehr allein ausschlaggebend für diese Kante bei Produkten gemäß dieser Erfindung
ist. Vielmehr verlagert sich die Löslichkeit gemäß dem Verteilungsgesetz. Das ist
im Prinzip bekannt als Konzentrationsabhängigkeit der Lage und Steilheit von Absorptionskanten
bei Produkten, die den UV-Absorber im Volumen gelöst enthalten. Es ergibt sich ohne
weiteres, daß durch Änderung der Konzentration des gelösten UV- Absorbers in den
Fällen, in denen in siedendem Wasser die Löslichkeitsgrenze noch nicht erreicht
ist, die Menge des in den Kunststoff einwandernden UV- Absorbers und damit die Lage
der Absorptionskante beeinflußt werden kann, Gleiches ist innerhalb gewisser Grenzen
mit Änderung von Zeit und Temperatur der Behandlung erreichbar.
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Bevorzugt sind aus rein praktischen Gründen UV-Absorber, deren Schmelzpunkt
oberhalb der Temperatur dessiedenden Wassers liegt, da sich dann keine geschmolzenen
Tröpfchen auf der Oberfläche des Kunststoffproduktes festsetzen, was ansonsten durch
zusätzliche Vorrichtungen verhindert werden muß.
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Die Erfindung erstreckt sich nicht nur auf das DiNthylenglykoldiallylcarbonat,
sondern eignet sich in. zahlreichen Fällen, von denen, ohne daß eine Einschränkung
erfolgen soll,
noch Poly-diallyl-o-phthalat, Poly-diallyl-isophthalat,
Poly-diallyl-terephthalat, Poly-methylmethaorylat, OelluloBetriazetat, Poly-1,4-cyclohexylendimethylenterephthalat,
Polytrifluormonochlor-äthylen, Polycarbonat und ihre Xi8¢hpolymerisate und Mischpolymerisate
aus Diäthylenglykol-Diallylcarbonat, Triallyl-cyanurat und Methylmethacrylat erwähnt
seien.
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Beispiel: Eine auspolymerisierte Platte aus Diäthylenglykoldiallylkarbonat
mit den Ausmaßen 40x40x2 mm wird 15'Minutan in der siedenden wäßrigen Lösung oder
Suspension von je 1 g UV-Absorber/l bewegt. Folgende UV- Absorber wurden verwandt:
1. 2-Hydroxy-4-methoxy-2'carboxy-benzophenon 2. 2-(2'-Hydroxy-5-methylphenyl)- benztriazol
3. 2, 4-Dihydroxy-benzophenon 4. 2-Rydroxy-4-methoxy-benzophenon 5. 2,2'-4,4'-Tetrahydroxy-benzophenon
6. 2,2-Dihydroxy-4-methoxy-benzophenon 7. 2,2'-Dihydroxy-4,4'-Dimethoxy-benzophenon.
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Nach Herausholen wird sofort mit heißem vollentsalztem Wasser abgespült
und nach Erkalten mit dem Fensterleder -getrocknet.