DE1950668A1 - Kunststoff-Verbundmaterial fuer Leuchtkoerper - Google Patents

Kunststoff-Verbundmaterial fuer Leuchtkoerper

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DE1950668A1 DE19691950668 DE1950668A DE1950668A1 DE 1950668 A1 DE1950668 A1 DE 1950668A1 DE 19691950668 DE19691950668 DE 19691950668 DE 1950668 A DE1950668 A DE 1950668A DE 1950668 A1 DE1950668 A1 DE 1950668A1
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

Dr. rer. nat. Horst Schüler PATENTANWALT
Frankfurt/Main 1, den 7. Okt. 1969
NiddastraBe 52 VJK/hö
Telefon (0611) 237220
Postscheck-Konto: 282420 Frankfurt/M.
Bank-Konto: 523/3168
Deutsche Bank AG, Frankfurt/M.
GENERAL ELECTRIC COMPANY
1 River Road
SCHENECTADY, N.Y./U.S.A.
Kunststoff-Verbundmaterial für Leuchtkörper
Die Erfindung betrifft Kunststoff-Verbundmaterlallen und insbesondere solche Produkte, welche als lichtdurchlässige Abdeckungen der Refraktoren für Leuchtkörper für Straßenbeleuchtung oder andere Beleuchtungseinrichtungen verwendet werden können.
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein lichtdurchlässiges Kunststoffprodukt des Verbundtyps zu liefern, welches eine pte Schlagfestigkeit und hohe Betriebstemperaturfestigkeit zusammen mit hoher Beständigkeit gegenüber ultra-violettem Licht aufweist.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung ein aus Schichten zusammengesetztes Produkt der obengenannten Art zu liefern, das leicht für. eine Vielzahl von Anwendungen hergestellt v/erden kann und besonders geeignet ist für lichtdurchlässige Hüllen oder Refraktoren von Straßenlampen und ähnlichem.
Es ist ein besonderes Ziel der Erfindung, eine lichtdurchläs-: sige Hülle des obigen Typs für die Vervrendung bei Leuchtkörpern für Straßenbeleuchtung zu liefern, welche eine Lichtquelle besitzen.· die ultra-violette Strahlung aussendet und welche in Gebieten installiert sind3 wo die Lampenhülien infolge Zerstörungswut oder anderen gefährlichen Umständen einer Bruchp-efahr unterliegen.
Die obigen Aufgaben werden in einem Aspekt der vorliegenden Erfindung gelöst durch ein Kunststoff-Verbundmaterial, das eine Platte aus Polycarbonatkunststof f enthält _. auf der eine Platte von PolyacryMkunststoff innig haftend aufgebracht ist und bei der mindestens eine der Kunststoffplatten eine darin enthaltene Hitra-violett absorbierende Verbindung besitzt.
Ein besseres Verständnis der Erfindung ergibt sich aus der folgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen der Frfin-? dung zusammen mit den zugehörigen Abbildungen.
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PIr:. 1 ist eine Ansicht, teilweise in Anschnitt einer Straßenleuchte mit einem durchlass irren, aus Verbundschichten aufgebauten Refraktor gemäß der Erfindung.
Pig. 2 int ein vergrößerter Querschnitt eines Teils cies Verbundschichtrefraktors der PIp-. 1.
Pirr.. 3 ist eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer erfinduncrsremäßen Verbundschichtplatte
Fit?. 1 zeip-t eine Straßenleuchte mit einen Gehäuse 1, in dem ein Reflektor 2 und eine Lampe 3 angebracht sind und eine
lichtdurchlässige Hülle oder Refraktor 4. die in einer unteren Tür 5 der Verkleidung der Lampe befestigt ist. Pie untere Tür ist an ihrem rückwärtigen Ende mit Scharnieren an dem Gehäuse befestigt und an ihrem vorderen Ende abhebbar durch einen Riegel 6 befestict. ·
Die Lampe 3 ist eine typische Gasentladungslampe; beispielsweise eine Quecksilber- oder Natriumdampflampe, eine Fluoreszenzlampe oder eine andere Lichtquelle., welche beim Betrieb
beträchtliche Mengen ultra-violetter Strahlen aussendet. -Während die konventionellen Glasrefraktoren, die pewöhnlich für solche Straßenleuchten verwendet werden, gewöhnlich durch ultraviolette Strahlen nicht nachteili«?: beeinflußt werden, werden organische Polymere, d.h. synthetische Kunststoffmaterialien im allgemeinen zu einem gewissen Ausmaß durch solche Strahlen geschädigt. Da jedoch die Verwendung von plastischen Refraktoren wegen des Vorteils der Leichtip-keit, der Wirtschaftlichkeit" und anderer günstiger Eisenschaften oft erwünscht ist,
sind bei der Verwendung die verschiedensten nachteiligen Effekte aufgetreten. Die Beeinträchtigung durch die Einwirkung ultra-violetter Strahlung äußert sich in einer Gelbfärbung
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oder in einer anderen Verfärbung/ in einer Versprödung und in dem Verlust anderer, anfangs guter Eigenschaften. Ein besonderes Kunststoffmaterial;, das sonst sehr wünschenswert für die Verwendung in Straßenleuchtenrefraktoren ist, ist Polycarbonatkunststoff im Hinblick auf die guten Lichtdurchlaßeigenschaften zusammen mit ausgesprochen hoher Schlagfestigkeit und Wärmebeständirkeit. Jedoch wird dieses Material gleichermaßen durch ultra-violette Strahlung nachteilig beeinflußt. .
Gemäß der Erfindung wird diese Schwierigkeit durch eine aus Verbundschichten aufgebaute Anordnung mit einer Platte aus Polycarbonatkunststoff und einer Platte aus Polyacrylatkunststoff überwunden; wobei in der Polyacrylatkunststoffplatte eine Licht sorbierende Verbindung eingefügt ist. Eine solche Verbundanordnung ist in Fig. 2 gezeigt, wo ein Teil des Refraktors 4 der Fig. 1 im Querschnitt dargestellt ist. Die Anordnung umfaßt eine äußere Platte 4a aus Polycarbonatkunststoff mit einer innig damit verbundenen dünnen Polyacrylatkunststoffplatte 4b. Die Polyacrylatkunststoffplatte 4b enthält eine Dispersion einer geeigneten Ultra-violett absorbierenden Verbindung 4c. wie nachstehend näher ausgeführt. Wie man ersieht, ist die Polyacrylatkunststoffplatte 4b auf der Innenseite des Refraktors 4 angeordnet,, so daß sie die ultra-violetten Strahlen von der Lampe 3. auffänp-t; bevor sie in die Polycarbonatkunststoffplatte 4b eintreten können.
Die bei der praktischen Durchführung der Erfindung verwendeten Polycarkonatkunststoffe sind in der Technik an sich be-.kannt und können- als aromatische Oarbcnatnolymere mit hohem Molekülargewlcht definiert v?erden. welche durch Reaktion eines dihydrischen Phenols mit einem Carbonetvorläufer. wie Phosgen, eine"- H al σ format cder einem Carbcr.stecter dargestellt .werden. Solche Carbonatpolymere sind gekennzeichnet durch eine Aufeinanderfolge von Struktureinheiten nach der folgenden T'ormel:
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η —— a π c
Dabei ist Λ ein divalentes aromatisches Radikal des bei der Polymerdarstellungsreaktion verwendeten dihydrischen Phenols. Finzelheiten solcher Oarbonatpolymere und die Verfahren zu ihrer Herstellung findet man im U.S. Patent 3 309 220.
Der Ausdruck -Polyacrylate wie er hier verwendet wird, umfaßt in seinem Bedeutungsumfang diejenigen Polymere oder Kunststoffe die sich aus der Polymerisation einer oder mehrerer Acrylate> wie beispielsweise Methylacrylat. Äthylacrylat, Butylacrylat,, 2-Äthylhexylacrylat usw. und auch der Methacrylate, wie beispielsweise ^ethylmethacrylat; Äthylmethacrylat, Butylmethacrylat, Fexylmethacrylat, ergeben. Copolymere der obigen Acrylat- und Methacrylat-Monomeren sind auch in dem hier gebrauchten Ausdruck "Polyacrylate" enthalten. Die Polymerisation der monomeren Acrylate und Methacrylate zur Darstellung der für die Durchführung der Erfindung brauchbaren Polyacrylatkunstharze kann mit Hilfe eines der an sich bekannten Polymerisationsverfahren vorgenommen werden.
Die Polyacrylatkunstharzplatte 4b hat eine eingefügte Ultraviolett absorbierende Verbindung; dies kann irgendeine geeignete aus den bekannten Verbindungen dieser'Art sein. Solche Verbindungen werden beispielsweise in dem vorgenannten U.S. Patent beschrieben und schließen substituierte Derivate von ,Benzophenon und Benzotriazol neben anderen Verbindungen ein. Die Ultra-violett absorbierende Verbindung kann in den PoIyacrylatkunststoff dadurch eingefügt werden 3 daß das Absorptionsmaterial zu der Hauptmasse zugefügt wird; dies wird als Stabilisierung der Hauptmasse bezeichnet. Oder es kann dadurch
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zugefügt v/erden3 daß das Absorptionsmaterial als ein überzug auf der Oberfläche der Polyacrylatkunststoffplatte aufgebracht wird. Obwohl es vorgezogen wird, die Ultra-violett absorbierende Verbindung in die Polyacrylatkunststoffplatte einzufügen j umfaßt die Erfindunp· auch die Verwendung des Ultra-violett-Absorptionsmaterials entweder in dem Polyacrylatkunststoff allein oder in der Polycarbonatkunststoffplatte allein oder in beiden. Die Ultra-violett absorbierende. Verbindung kann auch andere als die obengenannten enthalten 3 beispielsweise Verbindungen oder Materialien., welche in der Lage sind, das ultra-violette Licht in Licht mit längerer Wellenlänge umzuformen oder in eine andere Energieform umzuwandeln, welche für die Eigenschaft oder die Funktion des Kunststoffrefraktors unschädlich oder sogar nützlich sind. Solche Verbindungen und Materialien sind daher ausdrücklich in der Bedeutung des hier gebrauchten Ausdruckes. "Ultra-violett absorbierende Verbindung'" eingeschlossen.
Beispiel -__ .
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Materials wurde eine Oj38 mm (15 mil) dicke Platte aus Polymethacrylat; die einen Ultra-violett-Stabilisator enthielt, durch Wärme und Druck mit einer 4,7 mm (3/l6 Zoll) starken Platte von Polycarbonatkunststof f in einer Laboratoriumspresse unter Verwendung eines Gesamtdruckes von I3I t (5000 lbs) auf einer Fläche von etwa 40 cm (6j25 Quadratzoll) bei einer Temperatur von 155°C verbunden. Die Heizvorrichtung der Presse wurde dann abgeschaltet und die ganze Masse durch Preßluft auf 1000C abgekühlt;, während der Druck beibehalten wurde. Die auf diese Weise her- t gestellte Verbundplatte aus Polycarbonat-Polyacrylat wurde dann aus der Presse herausgenommen.
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Zvrei nach dem obigen Verfahren'hergestellte Verbundplatten wurden jeweils in zwei bleiche Teile unterteilt und die sich ergebenden Proben wurden mit den Ziffern 1. 2S. 3 und 4 versehen. Die Durchlässigkeitskurven in V/ellenlängenberelch von 350 bis 650 Millimikron wurden aufgezeichnet und der ursprüngliche Gelbfaktor für jede Probe wurde anhand der Fornel
TJSo.. r. 100
ermittelt. Darin bedeutet T die. prozentuale Durchlas ei p-keit der Probe bei den als Index anp-e^ebenen V.'e Ilen länge η in Millimikron, bezogen auf Luft. Die anfänglichen Gelbfaktoren wurden wie folgt ermittelt: ·
Probe 1 lU ■
Probe 2 10
Probe 3 12
Probe H . 12
Die vier Proben wurden dann der Ultra—violett-Strahlung ausgesetztj die von einer General Electric Quecksilberdampflampe Typ H^OOEl ausf.esandt wurde. Dies wurde in einer Beleuchtunp-skammer bei einer Umpcebunp:sterr.peratur von etvia 600C 36O Stunden lang durchgeführt. Die Proben"1 und 3 wurden"der-Beleuchtung so ausgesetzt,' daß die Polyacrylatkunststoffplatte der Lampe zugewandt war. Die Proben 2 und *J wurden so angeordnet, daß die Polycarbonatkunststoffplatte der Lampe zugewandt war. Die ermittelten Gelbfaktoren der Proben nach.der Belichtung waren wie folgt:
Probe 1 -- Ii BAD ORIGINAL
Probe 2 009818/ 31
Probe 3 10
Probe k 31
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Aus diesen Ergebnissen ist offensichtlich, daß die Verbundplatten, die so angebracht wurden.-, daß die Polyacrylatkunststoffplatte der Quelle für die Ultra-violett-Strahlung zugewandt war, eine viel größere Beständigkeit gegenüber Verfärbung aufwiesen als die nicht auf diese V/eise angeordneten Verbundplatten,
Eine Polycarbonat-P.olyacrylatverbundplatte des beschriebenen Typs kann mit einer Vielzahl von Verfahren hergestellt werden. Plattenrohlinge zur anschließenden Vakuumverformung könnten durch Verwendung von zwei Extrudern hergestellt werden; die extrudierten Platten der jeweiligen Kunststoffe wurden dann im noch heißen Zustand zusammengepreßt. Spritzgußverfahren können ebenfalls für die Herstellung einer solchen Verbundplatte der gewünschten Zusammensetzung geeignet sein.
Ein Beispiel eines Extruderverfahrens ist in Fig. 3 dargestellt. Der Extruder 7 erzeugt eine Platte aus Polycarbonatkunststoff und der Extruder 8 erzeugt eine Platte aus PoIyacrylatkunststoff. Typischerweise befinden sich die Walzen 9 auf einer Temperatur von etwa 1500C und die V/aIzen 10 auf etwa IQO0C. Die Heizvorrichtungen 11 und 12 überdecken ,jeweils die Breite der extrudierten Platten und sind, wie ge- zeigt,, in der Nähe des Berührungspunktes der zusammenlaufenden -Platten und benachbart zu den aneinander zugekehrten Oberflächen der Kunststoffplatten angeordnet, so daß die Oberflächen der Platten zur Verschmelzung derselben erhitzt werden. Die Heizvorrichtung 11 erhitzt die inhere Oberfläche einer Polycarbonatfläche auf eine Temperatur von etwa 150 bis 3000C und die Heizvorrichtung 12 erhitzt die Polyacrylatplattenoberflache auf etwa 100 bis 2000C. Die Walzen 13 und I^ pressen die auf diese Weise erhitzten Kunststoffplatten mit p-enügendem Druck zusammen, beispielsweise Im Bereich von 35 bis 350 k^/crc (500 bis 5000psi) . um eine fest aneinanderheftende Verbundplatte zu bilden.
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Wenn eine solche Platte, wie im Zusammenhang mit den Figuren 1 und 2 rezeigt und beschrieben, für die Herstellung eines Straßenleuchtenrefraktors verwendet wird5 dann ergibt die äußere Schicht aus Polycarbonatkunststoff eine hohe Schlagfestigkeit und Wärmestabilität und gewährleistet eine gute Trägerfunktion und einen guten Schutz des Polyacrylatkunststoffilms. Der Film dagegen mit dem eingebrachten ültraviolett-Absorptionsmaterial fängt die Ultra-violett-Strahlung von der Lampe auf, um die Polycarbonatschicht vor den nachteiligen Wirkungen dieser Strahlung zu schützen.
Obwohl eine typische Verbundplatterenoiclnung aus einer Platte aus Polyacrylatkunststoff und einer Platte aus Polycarbonatkurtststoff besteht, umfaßt die Erfindung in ihrem Umfang auch eine Verbundanordnung - die Polyacrylatkunststoffplatten mit eingebettetem UV-Absorptionsmaterial auf entgegengesetzten Seiten der Polycarbonatkunststoffplatte enthält, wodurch die letztere Platte auf beiden Seiten vor Ultra-violett-Strahlen geschützt ist, welche beispielsweise auf einer Seite der Verbundplatte von einer Lampe und auf der anderen Seite von der Sonne ausgehen können.
Selbstverständlich findet die Verbundanordnung gemäß der Erfindung eine Vielzahl von Anwendungen zusätzlich zu der für Straßenlampen j beispielsweise für Fensterverglasungen, Automobilrücklichter und andere Anwendungen, wo das Problem der Ultra-violett-Strahlung. erhöhter Temperatur und der Bruchgefahr bestehen kann.
Der Fachmann wird leicht neben den beschriebenen besonderen Ausführunpsformen zahlreiche Modifikationen erkennen., ohne dabei die durch die Erfindung gegebene technische Lehre zu verlassen.
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Claims (4)

  1. -ίο -
    Patentansprüche
    (l) Verbundmaterial zur Verwendung als Refraktor In Straßenleuchten j dadurch gekennzeichnet , daß es eine Verbundanordnung von aufeinanderliegenden Platten (4a, 4b) aus Polycarbonatkunststoff und PoIyacrylatkunststoff enthält, wobei eine dieser Platten eine eingefügte Ultra-violett-Strahlung absorbierende Verbindung (1Ic) enthält.
  2. 2. Verbundmaterial nach Anspruch 1, d ad u r c h gekennzeichnet ,daß das Ultra-violett absorbierende Material (4c) in der Polyacrylatkunststoffplatte (4b) enthalten ist.
  3. 3· Verbundmaterial nach Anspruch 1,- dadurch gekennzeichnet , daß die Polycarbonatkunststoffplatte zwischen Polyacrylatkunststoffplatten eingefügt ist.
  4. 4. Verwendung von Verbundmaterial nach den Ansprüchen 1-3, dadurch ge k e η η ζ e i c h η et, daß das Material (4) benachbart zu einer Lichtquelle (3) angeordnet ist, welche Ultra-violette-Strahlung aussendet und daß die Verbundplattenanordnung so angebracht ist, daß die PoIyacrylatplatte der Lichtquelle zugewandt ist.
    5· Verwendung nach Anspruch 4, d a d ure h g e k e. η η ζ e lehn e t ? daß die Lichtquelle (3) in einer Straßenleuchte befestigt ist und die Verbundplattenanordnung in Form einer die Lichtquelle (3) umhüllenden lichtdurchlässigen Hülle (4) ausgebildet ist.
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