DE19528333A1 - Amorphe, eingefärbte Platte aus einem kristallisierbaren Thermoplast mit hoher Standardviskosität - Google Patents
Amorphe, eingefärbte Platte aus einem kristallisierbaren Thermoplast mit hoher StandardviskositätInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine amorphe, eingefärbte Platte aus einem
kristallisierbaren Thermoplast mit hoher Standardviskosität, deren Dicke im
Bereich von 1 bis 20 mm liegt. Die Platte enthält mindestens ein organisches
und/oder ein anorganisches Pigment als Farbmittel. Sie zeichnet sich durch
homogene optische und sehr gute mechanische Eigenschaften aus. Die
Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung dieser Platte und ihre
Verwendung.
Amorphe, eingefärbte Platten mit einer Dicke zwischen 1 und 20 mm sind
hinreichend bekannt. Diese flächigen Gebilde bestehen aus amorphen, nicht
kristallisierbaren Thermoplasten. Typische Beispiele für derartige Thermoplaste,
die zu Platten verarbeitet werden, sind z. B. Polyvinylchlorid (PVC), Polycarbonat
(PC) und Polymethylmethacrylat (PMMA). Diese Halbzeuge werden auf
sogenannten Extrusionsstraßen hergestellt (vgl. Polymer Werkstoffe, Band II,
Technologie 1, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, 1984). Das Aufschmelzen des
pulver- oder granulatförmigen Rohstoffes erfolgt in einem Extruder. Die
amorphen Thermoplaste sind nach der Extrusion infolge der mit abnehmender
Temperatur stetig steigenden Viskosität leicht über Glättwerke oder andere
Ausformwerkzeuge umzuformen. Amorphe Thermoplaste besitzen dann nach
der Ausformung eine hinreichende Stabilität, d. h. eine hohe Viskosität, um im
Kalibrierwerkzeug "von selbst zu stehen". Sie sind aber noch weich genug um
sich vom Werkzeug formen zu lassen. Die Schmelzviskosität und Eigensteife
von amorphen Thermoplasten ist im Kalibrierwerkzeug so hoch, daß das
Halbzeug nicht vor dem Abkühlen im Kalibrierwerkzeug zusammenfällt. Bei leicht
zersetzbaren Werkstoffen wie PVC sind beim Extrusionsschritt besondere
Verarbeitungshilfen, wie z. B. Verarbeitungsstabilisatoren gegen Zersetzung und
Gleitmittel gegen zu hohe innere Reibung und damit unkontrollierbare
Erwärmung notwendig. Äußere Gleitmittel sind erforderlich um das
Hängenbleiben an Wänden und Walzen zu verhindern.
Bei der Verarbeitung von PMMA wird z. B. zwecks Feuchtigkeitsentzug ein
Entgasungsextruder eingesetzt.
Bei der Herstellung von Platten aus amorphen Thermoplasten sind z. T.
kostenintensive Additive erforderlich, die teilweise migrieren und zu
Produktionsproblemen infolge von Ausdampfungen und zu Oberflächenbelägen
auf dem Halbzeug führen können. PVC-Platten sind schwer oder nur mit
speziellen Neutralisations- bzw. Elektrolyseverfahren recyklierbar. PC- und
PMMA-Platten sind ebenfalls schlecht und nur unter Verlust oder extremer
Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften recyklierbar.
Neben diesen Nachteilen besitzen PMMA-Platten auch eine extrem schlechte
Schlagzähigkeit und zersplittern bei Bruch oder mechanischer Belastung.
Daneben sind PMMA-Platten wie Holz brennbar, so daß diese Platten
beispielsweise für Innenanwendungen und im Messebau nicht eingesetzt werden
dürfen.
PMMA- und PC-Platten sind außerdem nicht kaltformbar. Beim Kaltformen
zerbrechen PMMA-Platten in gefährliche Splitter. Beim Kaltformen von
PC-Platten treten Haarrisse und Weißbruch auf.
In der EP-A-0 471 528 wird ein Verfahren zum Formen eines Gegenstandes aus
einer Polyethylenterephthalat (PET)-Platte beschrieben. Die intrinsische
Viskosität des eingesetzten PET liegt im Bereich von 0,5 bis 1,2. Die PET-Platte
wird in einer Tiefziehform beidseitig in einem Temperaturbereich zwischen der
Glasübergangstemperatur und der Schmelztemperatur wärmebehandelt. Die
geformte PET-Platte wird aus der Form herausgenommen, wenn das Ausmaß
der Kristallisation der geformten PET-Platte im Bereich von 25% und 50%
liegt. Die in der EP-A-0 471 528 offenbarten PET-Platten haben eine Dicke von
1 bis 10 mm. Da der aus der PET-Platte hergestellte, tiefgezogene Formkörper
teilkristallin und damit nicht mehr transparent ist und die
Oberflächeneigenschaften des Formkörpers durch das Tiefziehverfahren, die
dabei gegebenen Temperaturen und Formen bestimmt werden, ist es
unwesentlich welche optischen Eigenschaften (z. B. Glanz, Trübung und
Lichttransmission) die eingesetzten PET-Platten besitzen. In der Regel sind die
optischen Eigenschaften dieser Platten schlecht und optimierungsbedürftig. Die
Platten enthalten weder einen Farbstoff noch ein organisches oder
anorganisches Pigment.
In der US-A-3,496,143 wird das Vakuum-Tiefziehen einer 3 mm dicken
PET-Platte, deren Kristallisation im Bereich von 5% bis 25% liegen sollte,
beschrieben. Die Kristallinität des tiefgezogenen Formkörpers ist größer als
25%. Auch an diese PET-Platten werden keine Anforderungen hinsichtlich der
optischen Eigenschaften gestellt. Da die Kristallinität der eingesetzten Platten
bereits zwischen 5% und 25% liegt, sind diese Platten trüb und
undurchsichtig. Die Platten enthalten keinen Farbstoff und keinerlei organische
oder anorganische Pigmente als Farbmittel.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, eine amorphe, eingefärbte Platte
mit einer Dicke von 1 bis 20 mm bereitzustellen, die sowohl gute mechanische
als auch optische Eigenschaften aufweist.
Zu den guten optischen Eigenschaften zählt beispielsweise ein niedrige
Lichttransmission sowie ein hoher Oberflächenglanz.
Zu den guten mechanischen Eigenschaften zählt unter anderem eine hohe
Schlagzähigkeit sowie eine hohe Bruchfestigkeit.
Darüber hinaus sollte die erfindungsgemäße Platte recyklierbar sein,
insbesondere ohne Verlust der mechanischen Eigenschaften, sowie schwer
brennbar, damit sie beispielsweise auch für Innenanwendungen und im
Messebau eingesetzt werden kann.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine amorphe, eingefärbte Platte mit einer Dicke
im Bereich von 1 bis 20 mm, die als Hauptbestandteil einen kristallisierbaren
Thermoplasten und mindestens ein organisches und/oder anorganisches Pigment
als Farbmittel enthält, und die dadurch gekennzeichnet ist, daß der
kristallisierbare Thermoplast eine Standardviskosität SV (DCE), gemessen in
Dichloressigsäure nach DIN 53728, aufweist, die im Bereich von 1800 bis 6000
liegt.
Die Standardviskosität SV (DCE) des kristallisierbaren Thermoplasten, gemessen
in Dichloressigsäure nach DIN 53728, liegt vorzugsweise zwischen 2000 und
5000 und besonders bevorzugt zwischen 2500 und 4000.
Die intrinsische Viskosität IV (DCE) berechnet sich wie folgt aus der
Standardviskosität:
IV (DCE) = 6,67 · 10-4 SV (DCE) + 0,118
Die Konzentration des Farbmittels liegt vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 30
Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des kristallisierbaren Thermoplasten.
Bei den Farbmitteln unterscheidet man nach DIN 55944 zwischen Farbstoffen
und Pigmenten. Pigmente sind unter den jeweiligen Verarbeitungsbedingungen
im Polymeren nahezu unlöslich, während Farbstoffe löslich sind (DIN 55949).
Die färbende Wirkung der Pigmente wird durch die Teilchen selbst verursacht.
Der Begriff Pigment ist im allgemeinen an eine Teilchengröße von 0,01 µm bis
1,0 µm gebunden. Nach DIN 53206 unterscheidet man bei der Definition der
Pigmentteilchen zwischen Primärteilchen, Aggregaten und Agglomeraten.
Primärteilchen, wie sie in der Regel bei der Herstellung anfallen, besitzen
aufgrund ihrer außerordentlich geringen Teilchengröße eine ausgeprägte
Tendenz, sich zusammenzulagern. Dadurch entstehen aus den Primärteilchen
durch flächiges Zusammenlagern die Aggregate, die deshalb eine kleinere
Oberflächen aufweisen als der Summe der Oberfläche ihrer Primärteilchen
entspricht. Durch Aneinanderlagerung von Primärteilchen und/oder Aggregaten
über Ecken und Kanten bilden sich Agglomerate, deren Gesamtoberflächen von
der Summe der Einzelflächen nur wenig abweicht. Wenn man - ohne nähere
Angaben - von Pigmentteilchengröße spricht, bezieht man sich auf die
Aggregate, wie sie im wesentlichen nach der Einfärbung vorliegen.
In pulverförmigen Pigmenten sind die Aggregate stets zu Agglomeraten
zusammengelagert, die bei der Einfärbung zerteilt, vom Kunststoff benetzt und
homogen verteilt werden müssen. Diese gleichzeitig ablaufenden Vorgänge
werden als Dispergierung bezeichnet. Bei der Einfärbung mit Farbstoffen handelt
es sich demgegenüber um einen Lösungsprozeß, als dessen Ergebnis der
Farbstoff molekular gelöst vorliegt.
Im Gegensatz zu den anorganischen Pigmenten ist bei einzelnen organischen
Pigmenten eine völlige Unlöslichkeit nicht gegeben, insbesondere nicht bei
einfach aufgebauten Pigmenten mit niedrigen Molekulargewichten.
Farbstoffe sind durch ihre chemische Struktur ausreichend beschrieben.
Pigmente jeweils gleicher chemischer Zusammensetzung können jedoch in
verschiedenen Kristallmodifikationen hergestellt werden und vorliegen. Ein
typisches Beispiel dafür ist das Weißpigment Titandioxid, das in der Rutilform
und in der Anatasform vorliegen kann.
Bei Pigmenten kann durch Coatung, d. h. durch Nachbehandlung der
Pigmentteilchenoberfläche, mit organischen oder anorganischen Mitteln eine
Verbesserung der Gebrauchseigenschaften erzielt werden. Diese Verbesserung
liegt insbesondere in der Erleichterung der Dispergierung und in der Anhebung
der Licht-, Wetter- und Chemikalienbeständigkeit. Typische Coatungsmittel für
Pigmente sind beispielsweise Fettsäuren, Fettsäureamide, Siloxane und
Aluminiumoxide.
Geeignete anorganische Pigmente sind beispielsweise die Weißpigmente
Titandioxid, Zinksulfid und Zinnsulfid, die organisch und/oder anorganisch
gecoated sein können.
Die Titandioxidteilchen können aus Anatas oder Rutil bestehen, vorzugsweise
überwiegend aus Rutil, welcher im Vergleich zu Anatas eine höhere Deckkraft
zeigt. In bevorzugter Ausführungsform bestehen die Titandioxidteilchen zu
mindestens 95 Gew.-% aus Rutil. Sie können nach einem üblichen Verfahren,
z. B. nach dem Chlorid- oder dem Sulfat-Prozeß, hergestellt werden. Die mittlere
Teilchengröße ist relativ klein und liegt vorzugsweise im Bereich von 0,10 bis
0,30 µm.
Durch Titandioxid der beschriebenen Art entstehen innerhalb der Polymermatrix
keine Vakuolen während der Plattenherstellung.
Die Titandioxidteilchen können einen Überzug aus anorganischen Oxiden
besitzen, wie er üblicherweise als Überzug für TiO₂-Weißpigment in Papieren
oder Anstrichmitteln zur Verbesserung der Lichtechtheit eingesetzt wird. TiO₂
ist bekanntlich photoaktiv. Bei Einwirkung von UV-Strahlen bilden sich freie
Radikale auf der Oberfläche der Partikel. Diese freien Radikale können zu den
filmbildenden Bestandteilen der Anstrichmittel wandern, was zu
Abbaureaktionen und Vergilbung führt. Zu den besonders geeigneten Oxiden
gehören die Oxide von Aluminium, Silicium, Zink oder Magnesium oder
Mischungen aus zwei oder mehreren dieser Verbindungen. TiO₂-Partikel mit
einem Überzug aus mehreren dieser Verbindungen werden z. B. in der
EP-A-0 044 515 und der EP-A-0 078 633 beschrieben. Weiterhin kann der
Überzug organische Verbindungen mit polaren und unpolaren Gruppen enthalten.
Die organischen Verbindungen müssen bei der Herstellung der Platte durch
Extrusion der Polymerschmelze ausreichend thermostabil sein. Polare Gruppen
sind beispielsweise -OH, -OR, -COOX, (X = R, H oder Na, R = Alkyl mit 1 bis
34 C-Atomen). Bevorzugte organische Verbindungen sind Alkanole und
Fettsäuren mit 8 bis 30 C-Atomen in der Alkylgruppe, insbesondere Fettsäuren
und primäre n-Alkanole mit 12 bis 24 C-Atomen, sowie Polydiorganosiloxane
und/oder Polyorganohydrogensiloxane wie z. B. Polydimethylsiloxan und
Polymethylhydrogensiloxan.
Der Überzug auf den Titandioxidteilchen besteht gewöhnlich aus 1 bis 12,
insbesondere 2 bis 6 g anorganischer Oxide und 0,5 bis 3, insbesondere 0,7 bis
1,5 g organischer Verbindung, bezogen auf 100 g Titandioxidteilchen. Der
Überzug wird auf die Teilchen in wäßriger Suspension aufgebracht. Die
anorganischen Oxide werden aus wasserlöslichen Verbindungen, z. B. Alkali-,
insbesondere Natriumaluminat, Aluminiumhydroxid, Aluminiumsulfat,
Aluminiumnitrat, Natriumsilikat (Wasserglas) oder Kieselsäure in der wäßrigen
Suspension ausgefällt.
Unter anorganischen Oxiden wie Al₂O₃ und SiO₂ sind auch die Hydroxide oder
deren verschiedenen Entwässerungsstufen wie z. B. Oxidhydrate zu verstehen,
ohne daß man deren genaue Zusammensetzung und Struktur kennt. Auf das
TiO₂-Pigment werden nach dem Glühen und Mahlen in wäßriger Suspension die
Oxidhydrate z. B. des Aluminiums und/oder Siliciums gefällt, die Pigmente dann
gewaschen und getrocknet. Diese Ausfällung kann somit direkt in einer
Suspension geschehen, wie sie im Herstellungsprozeß nach der Glühung und der
sich anschließenden Naßmahlung anfällt. Die Ausfällung der Oxide und/oder
Oxidhydrate der jeweiligen Metalle erfolgt aus den wasserlöslichen Metallsalzen
im bekannten pH-Bereich, für das Aluminium wird beispielsweise
Aluminiumsulfat in wäßriger Lösung (pH kleiner 4) eingesetzt und durch Zugabe
von wäßriger Ammoniaklösung oder Natronlauge im pH-Bereich zwischen 5 und
9, vorzugsweise zwischen 7 und 8,5, das Oxidhydrat gefällt. Geht man von
einer Wasserglas- oder Alkalialuminatlösung aus, sollte der pH-Wert der
vorgelegten TiO₂-Suspension im stark alkalischen Bereich (pH größer 8) liegen.
Die Ausfällung erfolgt dann durch Zugabe von Mineralsäure wie Schwefelsäure
im pH-Bereich von 5 bis 8. Nach der Ausfällung der Metalloxide wird die
Suspension noch 15 Minuten bis etwa 2 Stunden gerührt, wobei die
ausgefällten Schichten eine Alterung erfahren. Das beschichtete Produkt wird
von der wäßrigen Dispersion abgetrennt und nach dem Waschen bei erhöhter
Temperatur, insbesondere bei 70 bis 110°C, getrocknet.
Typische anorganische Schwarzpigmente sind Rußmodifikationen, die ebenfalls
gecoated sein können, Kohlenstoffpigmente die sich von den Rußpigmenten
durch einen höheren Aschegehalt unterscheiden und oxidische
Schwarzpigmente wie Eisenoxidschwarz und Kupfer-, Chrom-,
Eisenoxid-Mischungen (Mischphasenpigmente).
Geeignete anorganische Buntpigmente sind oxidische Buntpigmente,
hydroxylhaltige Pigmente, sulfidische Pigmente und Chromate.
Beispiele für oxidische Buntpigmente sind Eisenoxidrot, Titandioxid-Nickeloxid-
Antimonoxid-Mischphasenpigmente, Titandioxid-Chromoxid,
Antimonoxid-Mischphasenpigmente, Mischungen der Oxide vom Eisen, Zink und Titan,
Chromoxid Eisenoxidbraun, Spinelle des Systems Kobalt-Aluminium-Titan-Nickel-Zinkoxid
und Mischphasenpigmente auf Basis von anderen Metalloxiden.
Typische hydroxylhaltige Pigmente sind beispielsweise Oxid-Hydroxide des
dreiwertigen Eisens wie FeOOH.
Beispiele für sulfidische Pigmente sind Cadmium-Sulfid-Selenide,
Cadmium-Zinksulfide, Natrium-Aluminium-Silikat mit polysulfidartig gebundenem Schwefel
im Gitter.
Beispiele für Chromate sind die Bleichromate, die in den Kristallformen monoklin,
rhombisch und tetragonal vorliegen können.
Alle Buntpigmente können wie die Weiß- und Schwarzpigmente sowohl
ungecoated als auch anorganisch und/oder organisch gecoated vorliegen.
Die organischen Buntpigmente teilt man in der Regel in Azopigmente und
sogenannte Nicht-Azopigmente auf.
Charakteristisch für die Azopigmente ist die Azo (-N=N-)-Gruppe. Azopigmente
können Monoazopigmente, Diazopigmente, Diazokondensationspigmente, Salze
von Azofärbsäuren und Mischungen aus den Azopigmenten sein.
Die amorphe eingefärbte Platte enthält mindestens ein anorganisches und/oder
organisches Pigment. In speziellen Ausführungsformen kann die amorphe Platte
auch Mischungen aus anorganischen und/oder organischen Pigmenten sowie
zusätzlich lösliche Farbstoffe enthalten. Die Konzentration des löslichen
Farbstoffes liegt dabei vorzugsweise im Bereich von 0,001 bis 20 Gew.-%,
besonders bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 10 Gew.-% bezogen auf das
Gewicht des kristallisierbaren Thermoplasten.
Von den löslichen Farbstoffen werden besonders die fett- und aromatenlöslichen
Farbstoffe bevorzugt. Dabei handelt es sich um Azo- und
Anthrachinonfarbstoffe.
Der Oberflächenglanz der erfindungsgemäßen Platte, gemessen nach DIN 67530
(Meßwinkel 20°) ist vorzugsweise größer als 100 und die Lichttransmission,
gemessen nach ASTM D 1003, ist vorzugsweise kleiner 5%.
Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Platte eine gedeckte, homogene
Optik auf.
Die amorphe, eingefärbte Platte enthält als Hauptbestandteil einen
kristallisierbaren Thermoplasten. Geeignete kristallisierbare bzw. teilkristalline
Thermoplaste sind beispielsweise Polyethylenterephthalat,
Polybutylenterephthalat, Cycloolefin- und Cycloolefincopolymere, wobei
Polyethylenterephthalat bevorzugt ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße,
eingefärbte, amorphe Platte als Hauptbestandteil kristallisierbares
Polyethylenterephthalat.
Verfahren zur Herstellung der kristallisierbaren Thermoplaste sind dem
Fachmann bekannt.
Die Herstellung von Polyethylenterephthalaten geschieht dabei üblicherweise
durch Polykondensation in der Schmelze oder durch eine zweistufige
Polykondensation, wobei der erste Schritt bis zu einem mittleren
Molekulargewicht - entsprechend einer mittleren intrinsischen Viskosität IV von
etwa 0,5 bis 0,7 - in der Schmelze, und die Weiterkondensation durch
Feststoffkondensation ausgeführt wird. Die Polykondensation wird im
allgemeinen in Gegenwart von bekannten Polykondensationskatalysatoren oder
-Katalysatorsystemen durchgeführt. Bei der Feststoffkondensation werden
PET-Chips unter vermindertem Druck oder unter Schutzgas solange auf
Temperaturen im Bereich von 180 bis 320°C erwärmt, bis das gewünschte
Molekulargewicht erreicht ist.
Die Herstellung von Polyethylenterephthalat wird in einer Vielzahl von Patenten
ausführlich beschrieben, wie z. B. in der JP-A-60-139 717, DE-C-2 429 087,
DE-A-27 07 491, DE-A-23 19 089, DE-A-16 94 461, JP-63-41 528, JP-62-39 621,
DE-A-41 17 825, DE-A-42 26 737, JP-60-141 715, DE-A-27 21 501 und
US-A-5,296,586.
Polyethylenterephthalate mit besonders hohen Molekulargewichten lassen sich
durch Polykondensation von Dicarbonsäure-Diol-Vorkondensaten (Oligomeren)
bei erhöhter Temperatur in einem flüssigen Wärmeträger in Gegenwart üblicher
Polykondensationskatalysatoren und ggf. cokondensierbarer Modifizierungsmittel
herstellen, wenn der flüssige Wärmeträger inert und frei ist von aromatischen
Baugruppen und einen Siedepunkt im Bereich von 200 bis 320°C hat, das
Gewichtsverhältnis von eingesetztem Dicarbonsäure-Diol-Vorkondensat
(Oligomeren) zu flüssigem Wärmeträger im Bereich von 20 : 80 bis 80 : 20 liegt,
und die Polykondensation im siedenden Reaktionsgemisch in Gegenwart eines
Dispersionsstabilisators durchgeführt wird.
Im Fall von Polyethylenterephthalat tritt bei der Messung der Schlagzähigkeit an
nach Charpy (gemessen nach ISO 179/1D) an der Platte vorzugsweise kein
Bruch auf. Darüber hinaus liegt die Kerbschlagzähigkeit ak nach Izod (gemessen
nach ISO 180/1A) der Platte vorzugsweise im Bereich von 2,0 bis 8,0 kJ/m²,
besonders bevorzugt im Bereich von 4,0 bis 6,0 kJ/m².
Polyethylenterephthalat-Polymere mit einem Kristallitschmelzpunkt Tm,
gemessen mit DSC (Differential Scanning Calorimetry) mit einer
Aufheizgeschwindigkeit von 10 K/min von 220°C bis 260°C, vorzugsweise
von 230°C bis 250°C, mit einem Kristallisationstemperaturbereich Tc zwischen
75°C und 260°C, einer Glasübergangstemperatur Tg zwischen 65°C und 90°C
und mit einer Dichte, gemessen nach DIN 53479, von 1,30 bis 1,45 g/cm³ und
einer Kristallinität zwischen 5% und 65% stellen als Ausgangsmaterialien zur
Herstellung der Platte bevorzugte Polymere dar.
Das Schüttgewicht, gemessen nach DIN 53466, liegt vorzugsweise zwischen
0,75 kg/dm³ und 1,0 kg/dm³ und besonders bevorzugt zwischen 0,80 kg/dm³
und 0,90 kg/dm³.
Die Polydispersität Mw/Mn des Polyethylenterephthalats gemessen mittels GPC
liegt vorzugsweise zwischen 2,5 und 6,0 und besonders bevorzugt zwischen
3,0 und 5,0.
Erfindungsgemäß versteht man unter kristallisierbarem Polyethylenterephthalat
- - kristallisierbare Polyethylenterephthalat-Homopolymere,
- - kristallisierbare Polyethylenterephthalat-Copolymere,
- - kristallisierbare Polyethylenterephthalat-Compounds,
- - kristallisierbare Polyethylenterephthalat-Recyklat und
- - andere Variationen von kristallisierbarem Polyethylenterephthat.
Unter amorpher Platte werden im Sinne der vorliegenden Erfindung solche
Platten verstanden, die, obwohl der eingesetzte kristallisierbare Thermoplast
eine Kristallinität zwischen 5% und 65% besitzt, nicht kristallin sind. Nicht
kristallin, d. h. im wesentlichen amorph bedeutet, daß der Kristallinitätsgrad im
allgemeinen unter 5%, vorzugsweise unter 2% liegt und besonders bevorzugt
0% beträgt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße
Platte mit einem UV-Stabilisator als Lichtschutzmittel ausgerüstet.
Die Konzentration des Lichtschutzmittels liegt vorzugsweise im Bereich von
0,01 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des kristallisierbaren
Thermoplasten.
Licht, insbesondere der ultraviolette Anteil der Sonnenstrahlung, d. h. der
Wellenlängenbereich von 280 bis 400 nm, leiten bei Thermoplasten
Abbauvorgänge ein, als deren Folge sich nicht nur das visuelle Erscheinungsbild
infolge von Farbänderung bzw. Vergilbung ändert, sondern auch die
mechanisch-physikalischen Eigenschaften negativ beeinflußt werden.
Die Inhibierung dieser photooxidativen Abbauvorgänge ist von erheblicher
technischer und wirtschaftlicher Bedeutung, da andernfalls die
Anwendungsmöglichkeiten von zahlreichen Thermoplasten drastisch
eingeschränkt ist.
Polyethylenterephthalate beginnen beispielsweise schon unterhalb von 360 nm
UV-Licht zu absorbieren, ihre Absorption nimmt unterhalb von 320 nm
beträchtlich zu und ist unterhalb von 300 nm sehr ausgeprägt. Die maximale
Absorption liegt zwischen 280 und 300 nm.
In Gegenwart von Sauerstoff werden hauptsächlich Kettenspaltungen, jedoch
keine Vernetzungen beobachtet. Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und
Carbonsäuren stellen die mengenmäßig überwiegenden Photooxidationsprodukte
dar. Neben der direkten Photolyse der Estergruppen müssen noch
Oxidationsreaktionen in Erwägung gezogen werden, die über Peroxidradikale
ebenfalls die Bildung von Kohlendioxid zur Folge haben.
Die Photooxidation von Polyethylenterephthalaten kann auch über
Wasserstoffspaltung in α-Stellung der Estergruppen zu Hydroperoxiden und
deren Zersetzungsprodukten sowie zu damit verbundenen Kettenspaltungen
führen (H. Day, D.M. Wiles: J. Appl. Polym. Sci 16 , 1972, Seite 203).
UV-Stabilisatoren bzw. UV-Absorber als Lichtschutzmittel sind chemische
Verbindungen, die in die physikalischen und chemischen Prozesse des
lichtinduzierten Abbaus eingreifen können. Ruß und andere Pigmente können
teilweise einen Lichtschutz bewirken. Diese Substanzen sind jedoch für Platten
ungeeignet, da sie zu einer Farbänderung führen. Für amorphe Platten sind nur
organische und metallorganische Verbindungen geeignet, die dem zu
stabilisierenden Thermoplasten keine oder nur eine extrem geringe
Farbänderung verleihen.
Geeignete Lichtschutzmittel oder UV-Stabilisatoren sind beispielsweise
2-Hydroxybenzophenone, 2-Hydroxybenzotriazole, nickelorganische Verbindungen,
Salicylsäureester, Zimtsäureester-Derivate, Resorcinmonobenzoate,
Oxalsäureanilide, Hydroxybenzoesäureester, sterisch gehinderte Amine und
Triazine, wobei die 2-Hydroxybenzotriazole und die Triazine bevorzugt sind.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße,
eingefärbte, amorphe Platte als Hauptbestandteil ein kristallisierbares
Polyethylenterephthalat und 0,01 Gew.-% bis 5,0 Gew.-% 2-(4,6-Diphenyl-
1,3,5-triazin-2-yl)-5-(hexyl)oxy-phenol (Struktur in Fig. 1a) oder 0,01 Gew.-%
bis 5,0 Gew.-% 2,2′-Methylen-bis(6-(2H-benzotriazol-2-yl)-4-(1,1,3,3-
tetramethylbutyl)-phenol (Struktur in Fig. 1b). In einer bevorzugten
Ausführungsform können auch Mischungen dieser beiden UV-Stabilisatoren oder
Mischungen von mindestens einem dieser beiden UV-Stabilisatoren mit anderen
UV-Stabilisatoren eingesetzt werden, wobei die Gesamtkonzentration an
Lichtschutzmittel vorzugsweise zwischen 0,01 Gew.-% und 5,0 Gew.-%,
bezogen auf das Gewicht an kristallisierbarem Polyethylenterephthalat, liegt.
Bewitterungstests haben ergeben, daß die UV-stabilisierten Platten nach 5 bis
7 Jahren Außenanwendung keine Vergilbung, keine Versprödung, keinen
Glanzverlust an der Oberfläche, keine Rißbildung an der Oberfläche und keine
Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften aufweisen sollten.
Daneben wurde völlig unerwartet eine gute Kaltformbarkeit ohne Bruch, ohne
Haarrisse und/oder ohne Weißbruch festgestellt, so daß die erfindungsgemäße
Platte ohne Temperatureinwirkung verformt und gebogen werden kann.
Darüber hinaus ergaben Messungen, daß die erfindungsgemäße PET-Platte
schwer brennbar und schwer entflammbar ist, so daß sie sich beispielsweise für
Innenanwendungen und im Messebau eignet.
Desweiteren ist die erfindungsgemäße Platte ohne Umweltbelastung und ohne
Verlust der mechanischen Eigenschaften problemlos recyklierbar, wodurch sie
sich insbesondere für die Verwendung als kurzlebige Werbeschilder oder anderer
Werbeartikel eignet.
In der UV-stabilisierten Ausführungsform besitzt die Platte eine verbesserte
Bewitterungsbeständigkeit und eine erhöhte UV-Stabilität. Das bedeutet, daß die
Platten durch Bewitterung und Sonnenlicht oder durch andere UV-Strahlung
nicht oder nur extrem wenig geschädigt werden, so daß sich die Platten für
Außenanwendungen und/oder kritische Innenanwendungen eignen.
Insbesondere sollen die Platten bei mehrjähriger Außenanwendung nicht
vergilben, keine Versprödung oder Rißbildung der Oberfläche zeigen und auch
keine Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften aufweisen.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen, eingefärbten, amorphen Platte kann
beispielsweise nach einem Extrusionsverfahren in einer Extrusionsstraße
erfolgen.
Eine derartige Extrusionsstraße ist in Fig. 2 schematisch dargestellt. Sie umfaßt
im wesentlichen
- - einen Extruder (1) als Plastifizierungsanlage,
- - eine Breitschlitzdüse (2) als Werkzeug zum Ausformen,
- - ein Glättwerk/Kalander (3) als Kalibrierwerkzeug,
- - ein Kühlbett (4) und/oder eine Rollenbahn (5) zur Nachkühlung,
- - einen Walzenabzug (6),
- - eine Trennsäge (7),
- - eine Seitenschneideinrichtung (9), und gegebenenfalls
- - eine Stapelvorrichtung (8).
Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man den kristallisierbaren
Thermoplast gegebenenfalls trocknet, dann im Extruder zusammen mit dem
Farbmittel und gegebenenfalls dem UV-Stabilisator aufschmilzt, die Schmelze
durch eine Düse ausformt und anschließend im Glättwerk kalibriert, glättet und
kühlt, bevor man die Platte auf Maß bringt.
Das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Platte wird im folgenden
für Polyethylenterephthalat ausführlich beschrieben.
Die Trocknung des Polyethylenterephthalates vor der Extrusion erfolgt
vorzugsweise für 4 bis 6 Stunden bei 160 bis 180°C.
Das Polyethylenterephthalat wird im Extruder aufgeschmolzen. Vorzugsweise
liegt die Temperatur der PET-Schmelze im Bereich von 250 bis 320°C, wobei
die Temperatur der Schmelze im wesentlichen sowohl durch die Temperatur des
Extruders, als auch die Verweilzeit der Schmelze im Extruder eingestellt werden
kann.
Die Farbmittel (anorganische und/oder organische Pigmente sowie
gegebenenfalls lösliche Farbstoffe) und gegebenenfalls das Lichtschutzmittel
können in der gewünschten Konzentration bereits beim Rohstoffhersteller
zudosiert werden oder bei der Plattenherstellung in den Extruder dosiert werden.
Besonders bevorzugt ist aber die Zugabe der/des Farbadditive(s) über die
Masterbatchtechnologie oder über die Fest-Pigment-Präparation. Dabei werden
das organische und/oder anorganische Pigment sowie gegebenenfalls der
lösliche Farbstoff und/oder das Lichtschutzmittel in einem festen Trägermaterial
voll dispergiert. Als Träger kommen gewisse Harze, das einzufärbende Polymere
selbst oder auch andere Polymere, die mit dem kristallisierbaren Thermoplasten
ausreichend verträglich sind, in Frage.
Wichtig ist, daß die Korngröße und das Schüttgewicht des Fest-Pigment-Präparates
oder des Masterbatches ähnlich der Korngröße und dem
Schüttgewicht des kristallisierbaren Thermoplasten sind, so daß eine homogene
Verteilung und damit Einfärbung erfolgen kann.
Die Schmelze verläßt den Extruder dann durch eine Düse. Diese Düse ist
vorzugsweise eine Breitschlitzdüse.
Das vom Extruder aufgeschmolzene und von einer Breitschlitzdüse ausgeformte
PET wird von Glättkalanderwalzen kalibriert, d. h. intensiv gekühlt und geglättet.
Die Kalanderwalzen können beispielsweise in einer I-, F-, L- oder S-Form
angeordnet sein.
Das PET-Material kann dann anschließend auf einer Rollenbahn nachgekühlt,
seitlich auf Maß geschnitten, abgelängt und schließlich gestapelt werden.
Die Dicke der PET-Platte wird im wesentlichen vom Abzug, der am Ende der
Kühlzone angeordnet ist, den mit ihm geschwindigkeitsmäßig gekoppelten
Kühl-(Glätt-)Walzen und der Fördergeschwindigkeit des Extruders einerseits und dem
Abstand der Walzen andererseits bestimmt.
Als Extruder können sowohl Einschnecken- als auch Zweischneckenextruder
eingesetzt werden.
Die Breitschlitzdüse besteht vorzugsweise aus dem zerlegbaren Werkzeugkörper,
den Lippen und dem Staubalken zur Fließregulierung über die Breite. Dazu kann
der Steuerbalken durch Zug- und Druckschrauben verbogen werden. Die
Dickeneinstellung erfolgt durch Verstellen der Lippen. Wichtig ist es auf eine
gleichmäßige Temperatur des PET und der Lippe zu achten, da sonst die
PET-Schmelze durch die unterschiedlichen Fließwege verschieden dick ausfließt.
Das Kalibrierwerkzeug, d. h. der Glättkalander gibt der PET-Schmelze die Form
und die Abmessungen. Dies geschieht durch Einfrieren unterhalb der
Glasübergangstemperatur mittels Abkühlung und Glätten. Verformt werden darf
in diesem Zustand nicht mehr, da sonst in diesem abgekühlten Zustand
Oberflächenfehler entstehen würden. Aus diesem Grund werden die
Kalanderwalzen vorzugsweise gemeinsam angetrieben. Die Temperatur der
Kalanderwalzen muß zwecks Vermeidung des Anklebens der PET-Schmelze
kleiner als die Kristallitschmelztemperatur sein. Die PET-Schmelze verläßt mit
einer Temperatur von 240 bis 300°C die Breitschlitzdüse. Die erste Glätt-Kühl-Walze
hat je nach Ausstoß und Plattendicke eine Temperatur zwischen 50°C
und 80°C. Die zweite etwas kühlere Walze kühlt die zweite oder andere
Oberfläche ab.
Während die Kalibriereinrichtung die PET-Oberflächen möglichst glatt zum
Einfrieren bringt und das Profil so weit abkühlt, daß es formsteif ist, senkt die
Nachkühleinrichtung die Temperatur der PET-Platte auf nahezu Raumtemperatur
ab. Die Nachkühlung kann auf einem Rollenbett erfolgen.
Die Geschwindigkeit des Abzugs sollte mit der Geschwindigkeit der
Kalanderwalzen genau abgestimmt sein, um Defekte und Dickenschwankungen
zu vermeiden.
Als Zusatzeinrichtungen kann sich in der Extrusionsstraße zur Herstellung von
PET-Platten eine Trennsäge als Ablängeinrichtung, die Seitenbeschneidung, die
Stapelanlage und eine Kontrollstelle befinden. Die Seiten- oder
Randbeschneidung ist vorteilhaft, da die Dicke im Randbereich unter Umständen
ungleichmäßig sein kann. An der Kontrollstelle werden Dicke und Optik der
Platte gemessen.
Durch die überraschende Vielzahl ausgezeichneter Eigenschaften eignet sich die
erfindungsgemäße, eingefärbte und amorphe PET-Platte hervorragend für eine
Vielzahl verschiedener Verwendungen, beispielsweise für Innenraumverkleidung,
für Messebau und Messeartikel, für Schilder, im Laden- und Regalbau, als
Werbeartikel, als Menükartenständer und als Basketball-Zielbretter.
In der UV-stabilisierten Ausführungsform eignet sich die erfindungsgemäße
Platte auch für Außenanwendungen, wie z. B. Überdachungen,
Außenverkleidungen, Abdeckungen, für Anwendungen im Bausektor und
Balkonverkleidungen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher
erläutert, ohne dadurch beschränkt zu werden.
Die Messung der einzelnen Eigenschaften erfolgt dabei gemäß der folgenden
Normen bzw. Verfahren.
Der Oberflächenglanz wird nach DIN 67 530 bestimmt. Gemessen wird der
Reflektorwert als optische Kenngröße für die Oberfläche einer Platte. Angelehnt
an die Normen ASTM-D 523-78 und ISO 2813 wurde der Einstrahlwinkel mit
200 eingestellt. Ein Lichtstrahl trifft unter dem eingestellten Einstrahlwinkel auf
die ebene Prüffläche und wird von dieser reflektiert beziehungsweise gestreut.
Die auf den photoelektronischen Empfänger auffallenden Lichtstrahlen werden
als proportionale elektrische Größe angezeigt. Der Meßwert ist dimensionslos
und muß mit dem Einstrahlwinkel zusammen angegeben werden.
Die Bestimmung des Weißgrades erfolgt mit Hilfe des elektrischen
Remissionsphotometers "ELREPHO" der Firma Zeiss, Oberkochem (DE),
Normlichtart C, 2° Normalbeobachter. Der Weißgrad wird definiert als
WG = RY + 3RZ - 3RX.
WG = Weißgrad, RY, RZ, RX = entsprechende Reflexionsfaktoren bei Einsatz
des V-, Z- und X-Farbmeßfilters. Als Weißstandard wird ein Preßling aus
Bariumsulfat (DIN 5033, Teil 9) verwendet.
Die Oberflächendefekte werden visuell bestimmt.
Diese Größe wird nach ISO 179/1 D ermittelt.
Die Kerbschlagzähigkeit bzw. -festigkeit ak nach Izod wird nach ISO 180/1A
gemessen.
Die Dichte wird nach DIN 53479 bestimmt.
Die Standardviskosität SV (DCE) wird angelehnt an DIN 53728 in
Dichloressigsäure gemessen.
Die intrinsische Viskosität berechnet sich wie folgt aus der Standardviskosität
IV (DCE) = 6,67 · 10-4 SV (DCE) + 0,118
Die thermischen Eigenschaften wie Kristallschmelzpunkt Tm,
Kristallisationstemperaturbereich Tc, Nach-(Kalt-)Kristallisationstemperatur TCN
und Glasübergangstemperatur Tg werden mittels Differential Scanning
Calorimetrie (DSC) bei einer Aufheizgeschwindigkeit von 10°C/min gemessen.
Die Molekulargewichte Mw und Mn und die resultierende Polydispersität Mw/Mn
werden mittels Gelpermeationschromatographie gemessen.
Die UV-Stabilität wird nach der Testspezifikation ISO 4892 wie folgt geprüft
Testgerät: Atlas Ci 65 Weather Ometer
Testbedingungen: ISO 4892, d. h. künstliche Bewitterung
Bestrahlungszeit: 1000 Stunden (pro Seite)
Bestrahlung: 05 W/m², 340 nm
Temperatur: 63°C
Relative Luftfeuchte: 50%
Xenonlampe: innerer und äußerer Filter aus Borosilikat
Bestrahlungszyklen: 102 Minuten UV-Licht, dann 18 Minuten UV-Licht mit Wasserbesprühung der Proben, dann wieder 102 Minuten UV-Licht usw.
Testbedingungen: ISO 4892, d. h. künstliche Bewitterung
Bestrahlungszeit: 1000 Stunden (pro Seite)
Bestrahlung: 05 W/m², 340 nm
Temperatur: 63°C
Relative Luftfeuchte: 50%
Xenonlampe: innerer und äußerer Filter aus Borosilikat
Bestrahlungszyklen: 102 Minuten UV-Licht, dann 18 Minuten UV-Licht mit Wasserbesprühung der Proben, dann wieder 102 Minuten UV-Licht usw.
In den nachfolgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen handelt es sich jeweils
um einschichtige, gedeckt eingefärbte Platten unterschiedlicher Dicke, die auf
der beschriebenen Extrusionsstraße hergestellt werden.
Es wird eine 3 mm dicke, weiß eingefärbte, amorphe Platte hergestellt, die als
Hauptbestandteil Polyethylenterephthalat und 6 Gew.-% Titandioxid enthält.
Das Titandioxid ist vom Rutiltyp und ist mit einer anorganischen Beschichtung
aus Al₂O₃ und mit einer organischen Beschichtung aus Polydimethylsiloxan
gecoatet. Das Titandioxid hat einen mittleren Teilchendurchmesser von 0,2 µm.
Das Polyethylenterephthalat, aus dem die eingefärbte Platte hergestellt wird, hat
eine Standardviskosität SV (DCE) von 3490, was einer intrinsischen Viskosität
IV (DCE) von 2,45 dl/g entspricht. Der Feuchtigkeitsgehalt liegt bei < 0,2%
und die Dichte (DIN 53479) bei 1,35 g/cm³. Die Kristallinität beträgt 19%,
wobei der Kristallitschmelzpunkt nach DSC-Messungen bei 243°C liegt. Der
Kristallisationstemperaturbereich Tc liegt zwischen 82°C und 243°C. Die
Polydispersität Mw/Mn des Polyethylenterephthalats beträgt 4,3, wobei Mw bei
225 070 g/mol und Mn bei 52 400 g/mol liegt. Die Glasübergangstemperatur
liegt bei 83°C.
Das Titandioxid wird in Form eines Masterbatches zugegeben. Das Masterbatch
setzt sich aus 30 Gew.-% des beschriebenen Titandioxides als
Wirkstoffkomponente und 70 Gew.-% des beschriebenen Polyethylen
terephthalats als Trägermaterial zusammen.
Vor der Extrusion werden 80 Gew.-% des Polyethylenterephthalats und 20
Gew.-% des Titandioxid-Masterbatches 5 Stunden bei 170°C in einem Trockner
getrocknet und dann in einem Einschneckenextruder bei einer
Extrusionstemperatur von 286°C durch eine Breitschlitzdüse auf einen
Glättkalander, dessen Walzen S-förmig angeordnet sind, extrudiert und zu einer
3 mm dicken Platte geglättet. Die erste Kalanderwalze hat eine Temperatur von
73°C und die nachfolgenden Walzen haben jeweils eine Temperatur von 67°C.
Die Geschwindigkeit des Abzuges und der Kalanderwalzen liegt bei 6,5 m/min.
Nach der Nachkühlung wird die weiße, 3 mm dicke PET-Platte mit Trennsägen
an den Rändern gesäumt, abgelängt und gestapelt.
Die hergestellte, weiß eingefärbte Platte zeigt folgende Eigenschaften:
- Dicke: 3 mm
- Oberflächenglanz 1. Seite: 131
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 129
- Lichttransmission: 0%
- Weißgrad: 112
- Einfärbung: weiß, homogen
- Oberflächendefekte: keine
(Stippen, Blasen, Orangenhaut usw.)
- Schlagzähigkeit an nach Charpy: kein Bruch
- Kerbschlagzähigkeit ak nach Izod: 4,8 kJ/m²
- Kaltformbarkeit: gut
- Kristallinität: 0%
- Oberflächenglanz 1. Seite: 131
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 129
- Lichttransmission: 0%
- Weißgrad: 112
- Einfärbung: weiß, homogen
- Oberflächendefekte: keine
(Stippen, Blasen, Orangenhaut usw.)
- Schlagzähigkeit an nach Charpy: kein Bruch
- Kerbschlagzähigkeit ak nach Izod: 4,8 kJ/m²
- Kaltformbarkeit: gut
- Kristallinität: 0%
Analog Beispiel 1 wird eine eingefärbte Platte hergestellt, wobei ein
Polyethylenterephthalat eingesetzt wird, das folgende Eigenschaften aufweist:
SV (DCE): 2717
IV (DCE): 1,9 dl/g
Dichte: 1,38 g/cm³
Kristallinität: 44%
Kristallitschmelzpunkt Tm: 245°C
Kristallisationstemperaturbereich Tc: 82°C bis 245°C
Mw: 175 640 g/mol
Mn: 49 580 g/mol
Polydispersität Mw/Mn: 2,02
Glasübergangstemperatur: 82°C
IV (DCE): 1,9 dl/g
Dichte: 1,38 g/cm³
Kristallinität: 44%
Kristallitschmelzpunkt Tm: 245°C
Kristallisationstemperaturbereich Tc: 82°C bis 245°C
Mw: 175 640 g/mol
Mn: 49 580 g/mol
Polydispersität Mw/Mn: 2,02
Glasübergangstemperatur: 82°C
Das Titandioxid-Masterbatch setzt sich aus 30 Gew.-% des unter Beispiel 1
beschriebenen Titandioxids und aus 70 Gew.-% des Polyethylenterephthalats
dieses Beispiels zusammen.
Die Extrusionstemperatur liegt bei 280°C. Die erste Kalanderwalze hat eine
Temperatur von 66°C und die nachfolgenden Walzen haben eine Temperatur
von 60°C. Die Geschwindigkeit des Abzuges und der Kalanderwalzen liegt bei
2,9 m/min.
Die hergestellte, gedeckt weiß eingefärbte PET-Platte hat folgende
Eigenschaften:
- Dicke: 6 mm
- Oberflächenglanz 1. Seite: 124
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 121
- Lichttransmission: 0%
- Weißgrad: 125
- Einfärbung: weiß, homogen
- Oberflächendefekte: keine
(Stippen, Blasen, Orangenhaut usw.)
- Schlagzähigkeit an nach Charpy: kein Bruch
- Kerbschlagzähigkeit ak nach Izod: 5,1 kJ/m²
- Kaltformbarkeit: gut
- Kristallinität: 0%
- Oberflächenglanz 1. Seite: 124
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 121
- Lichttransmission: 0%
- Weißgrad: 125
- Einfärbung: weiß, homogen
- Oberflächendefekte: keine
(Stippen, Blasen, Orangenhaut usw.)
- Schlagzähigkeit an nach Charpy: kein Bruch
- Kerbschlagzähigkeit ak nach Izod: 5,1 kJ/m²
- Kaltformbarkeit: gut
- Kristallinität: 0%
Analog Beispiel 2 wird eine eingefärbte Platte hergestellt. Die
Extrusionstemperatur liegt bei 275°C. Die erste Kalanderwalze hat eine
Temperatur von 57°C und die nachfolgenden Walzen haben eine Temperatur
von 50°C. Die Geschwindigkeit des Abzuges und der Kalanderwalzen liegt bei
1,7 m/min.
Die hergestellte PET-Platte hat folgendes Eigenschaftsprofil:
- Dicke: 10 mm
- Oberflächenglanz 1. Seite: 118
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 115
- Lichttransmission: 0%
- Weißgrad: 134
- Einfärbung: weiß, homogen
- Oberflächendefekte: keine
(Stippen, Blasen, Orangenhaut usw.)
- Schlagzähigkeit an nach Charpy: kein Bruch
- Kerbschlagzähigkeit ak nach Izod: 5,3 kJ/m²
- Kaltformbarkeit: gut
- Kristallinität: 0%
- Oberflächenglanz 1. Seite: 118
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 115
- Lichttransmission: 0%
- Weißgrad: 134
- Einfärbung: weiß, homogen
- Oberflächendefekte: keine
(Stippen, Blasen, Orangenhaut usw.)
- Schlagzähigkeit an nach Charpy: kein Bruch
- Kerbschlagzähigkeit ak nach Izod: 5,3 kJ/m²
- Kaltformbarkeit: gut
- Kristallinität: 0%
Analog Beispiel 3 wird eine eingefärbte Platte hergestellt, wobei ein
Polyethylenterephthalat eingesetzt wird, das folgende Eigenschaften aufweist:
SV (DCE): 3173
IV (DCE): 2,23 dl/g
Dichte: 1,34 g/cm³
Kristallinität: 12%
Kristallitschmelzpunkt Tm: 240°C
Kristallisationstemperaturbereich Tc: 82°C bis 240°C
Mw: 204 660 g/mol
Mn: 55 952 g/mol
Polydispersität Mw/Mn: 3,66
Glasübergangstemperatur: 82°C
IV (DCE): 2,23 dl/g
Dichte: 1,34 g/cm³
Kristallinität: 12%
Kristallitschmelzpunkt Tm: 240°C
Kristallisationstemperaturbereich Tc: 82°C bis 240°C
Mw: 204 660 g/mol
Mn: 55 952 g/mol
Polydispersität Mw/Mn: 3,66
Glasübergangstemperatur: 82°C
Das Titandioxid-Masterbatch setzt sich aus 30 Gew.-% des unter Beispiel 1
beschriebenen Titandioxids und aus 70 Gew.-% des Polyethylenterephthalats
dieses Beispiels zusammen.
Die Extrusionstemperatur liegt bei 274°C. Die erste Kalanderwalze hat eine
Temperatur von 50°C und die nachfolgenden Walzen haben eine Temperatur
von 45°C. Die Geschwindigkeit des Abzuges und der Kalanderwalzen liegt bei
1,2 m/min.
Die hergestellte, weiß eingefärbte PET-Platte zeigt folgendes Eigenschaftsprofil:
- Dicke: 15 mm
- Oberflächenglanz 1. Seite: 115
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 112
- Lichttransmission: 0%
- Weißgrad: 141
- Einfärbung: weiß, homogen
- Oberflächendefekte: keine
(Stippen, Blasen, Orangenhaut usw.)
- Schlagzähigkeit an nach Charpy: kein Bruch
- Kerbschlagzähigkeit ak nach Izod: 5,4 kJ/m²
- Kaltformbarkeit: gut
- Kristallinität: 0%
- Oberflächenglanz 1. Seite: 115
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 112
- Lichttransmission: 0%
- Weißgrad: 141
- Einfärbung: weiß, homogen
- Oberflächendefekte: keine
(Stippen, Blasen, Orangenhaut usw.)
- Schlagzähigkeit an nach Charpy: kein Bruch
- Kerbschlagzähigkeit ak nach Izod: 5,4 kJ/m²
- Kaltformbarkeit: gut
- Kristallinität: 0%
Analog Beispiel 2 wird eine eingefärbte Platte hergestellt. 50 Gew.-% des
Polyethylenterephthalats aus Beispiel 2 werden mit 30 Gew.-% Recyklat aus
diesem Polyethylenterephthalat und 20 Gew.-% des Titandioxid-Masterbatches
abgemischt.
Die hergestellte eingefärbte PET-Platte hat folgendes Eigenschaftsprofil:
- Dicke: 6 mm
- Oberflächenglanz 1. Seite: 121 (Meßwinkel 20°) 2. Seite: 120
- Lichttransmission: 0%
- Weißgrad: 127
- Einfärbung: weiß, homogen
- Oberflächendefekte: keine
(Stippen, Blasen, Orangenhaut usw.)
- Schlagzähigkeit an nach Charpy: kein Bruch
- Kerbschlagzähigkeit ak nach Izod: 5,0 kJ/m²
- Kaltformbarkeit: gut
- Kristallinität: 0%
- Oberflächenglanz 1. Seite: 121 (Meßwinkel 20°) 2. Seite: 120
- Lichttransmission: 0%
- Weißgrad: 127
- Einfärbung: weiß, homogen
- Oberflächendefekte: keine
(Stippen, Blasen, Orangenhaut usw.)
- Schlagzähigkeit an nach Charpy: kein Bruch
- Kerbschlagzähigkeit ak nach Izod: 5,0 kJ/m²
- Kaltformbarkeit: gut
- Kristallinität: 0%
Analog Beispiel 1 wird eine eingefärbte Platte hergestellt. Die Platte ist nicht
weiß, sondern grün eingefärbt. Die 3 mm dicke, grün eingefärbte Platte enthält
als Hauptbestandteil das Polyethylenterephthalat aus Beispiel 1 und 7 Gew.-%
Pigmentgrün 17.
Pigmentgrün 17 ist ein Chromoxid (Cr₂O₃) der Fa. BASF (®Sicopalgrün 9996).
Das Chromoxid wird wie das Titandioxid in Form eines Masterbatches
zugegeben. Das Masterbatch setzt sich aus 35 Gew.-% Chromoxid
(®Sicopalgrün 9996) und 65 Gew.-% des Polyethylenterephthalats aus
Beispiel 1 zusammen.
Vor der Extrusion werden 80 Gew.-% des Polyethylenterephthalats aus
Beispiel 1 mit 20 Gew.-% des Chromoxid-Masterbatches gemischt und
5 Stunden bei 170°C getrocknet.
Dann wird wie in Beispiel 1 beschrieben eine 3 mm dicke, grün eingefärbte
Platte hergestellt, die folgende Eigenschaften aufweist:
- Dicke: 3 mm
- Oberflächenglanz 1. Seite: 128
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 126
- Lichttransmission: 0,2%
- Einfärbung: grün, homogen
- Oberflächendefekte: keine
(Stippen, Blasen, Orangenhaut usw.)
- Schlagzähigkeit an nach Charpy: kein Bruch
- Kerbschlagzähigkeit ak nach Izod: 4,6 kJ/m²
- Kaltformbarkeit: gut
- Kristallinität: 0%
- Oberflächenglanz 1. Seite: 128
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 126
- Lichttransmission: 0,2%
- Einfärbung: grün, homogen
- Oberflächendefekte: keine
(Stippen, Blasen, Orangenhaut usw.)
- Schlagzähigkeit an nach Charpy: kein Bruch
- Kerbschlagzähigkeit ak nach Izod: 4,6 kJ/m²
- Kaltformbarkeit: gut
- Kristallinität: 0%
Analog Beispiel 2 wird eine eingefärbte Platte hergestellt. Die Platte enthält
3 Gew.-% Titandioxid und 3,5 Gew.-% Chromoxid.
Das Titandioxid-Masterbatch setzt sich aus 30 Gew.-% des unter Beispiel 1
beschriebenen Titandioxids und aus 70 Gew.-% des Polyethylenterephthalats
aus Beispiel 2 zusammen.
Das Chromoxid-Masterbatch setzt sich aus 35 Gew.-% des unter Beispiel 6
beschriebenen Chromoxids (Sicopalgrün 9996) und aus 65 Gew.-% des
Polyethylenterephthalats aus Beispiel 2 zusammen.
Vor der Extrusion werden 80 Gew.-% des Polyethylenterephthalats aus Beispiel
2 mit 10 Gew.-% des Titandioxid-Masterbatches und 10% des
Chromoxid-Masterbatches gemischt und 5 Stunden bei 170°C getrocknet.
Dann wird wie in Beispiel 2 beschrieben eine 6 mm dicke Platte hergestellt, die
folgendes Eigenschaftsprofil aufweist:
- Dicke: 6 mm
- Oberflächenglanz 1. Seite: 126
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 124
- Lichttransmission: 0%
- Einfärbung: gedecktes Hellgrün, homogen
- Oberflächendefekte: keine
(Stippen, Blasen, Orangenhaut usw.)
- Schlagzähigkeit an nach Charpy: kein Bruch
- Kerbschlagzähigkeit ak nach Izod: 5,3 kJ/m²
- Kaltformbarkeit: gut
- Kristallinität: 0%
- Oberflächenglanz 1. Seite: 126
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 124
- Lichttransmission: 0%
- Einfärbung: gedecktes Hellgrün, homogen
- Oberflächendefekte: keine
(Stippen, Blasen, Orangenhaut usw.)
- Schlagzähigkeit an nach Charpy: kein Bruch
- Kerbschlagzähigkeit ak nach Izod: 5,3 kJ/m²
- Kaltformbarkeit: gut
- Kristallinität: 0%
Analog Beispiel 1 wird eine 3 mm dicke, eingefärbte, amorphe Platte hergestellt,
die als Hauptbestandteil das Polyethylenterephthalat und das Titandioxid aus
Beispiel 1 und 1,0 Gew.-% des UV-Stabilisators 2-(4,6-Diphenyl-1,3,5-triazin-2-
yl)-5-(hexyl)oxyphenol (®Tinuvin 1577 der Firma Ciba Geigy) enthält. Tinuvin
1577 hat einen Schmelzpunkt von 149°C und ist bis ca. 330°C thermisch
stabil.
1,0 Gew.-% des UV-Stabilisators werden direkt beim Rohstoffhersteller in das
Polyethylenterephthalat eingearbeitet.
Die Trocknungs-, Extrusions- und Verfahrensparameter werden wie in Beispiel 1
gewählt.
Die hergestellte, weiß eingefärbte Platte zeigt folgende Eigenschaften:
- Dicke: 3 mm
- Oberflächenglanz 1. Seite: 130
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 129
- Lichttransmission: 0%
- Weißgrad: 114
- Einfärbung: weiß, homogen
- Oberflächendefekte: keine
(Stippen, Blasen, Orangenhaut usw.)
- Schlagzähigkeit an nach Charpy: kein Bruch
- Kerbschlagzähigkeit ak nach Izod: 4,8 kJ/m²
- Kaltformbarkeit: gut
- Kristallinität: 0%
- Oberflächenglanz 1. Seite: 130
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 129
- Lichttransmission: 0%
- Weißgrad: 114
- Einfärbung: weiß, homogen
- Oberflächendefekte: keine
(Stippen, Blasen, Orangenhaut usw.)
- Schlagzähigkeit an nach Charpy: kein Bruch
- Kerbschlagzähigkeit ak nach Izod: 4,8 kJ/m²
- Kaltformbarkeit: gut
- Kristallinität: 0%
Nach je 1000 Stunden Bewitterung pro Seite mit dem Atlas Ci 65 Weather
Ometer zeigt die PET-Platte folgende Eigenschaften:
- Dicke: 3 mm
- Oberflächenglanz 1. Seite: 126
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 125
- Lichttransmission: 0%
- Weißgrad: 110
- Einfärbung: weiß, homogen
- Oberflächendefekte: keine
(Risse, Versprödung)
- Schlagzähigkeit an nach Charpy: kein Bruch
- Kerbschlagzähigkeit ak nach Izod: 4,6 kJ/m²
- Kaltformbarkeit: gut
- Kristallinität: 0%
- Oberflächenglanz 1. Seite: 126
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 125
- Lichttransmission: 0%
- Weißgrad: 110
- Einfärbung: weiß, homogen
- Oberflächendefekte: keine
(Risse, Versprödung)
- Schlagzähigkeit an nach Charpy: kein Bruch
- Kerbschlagzähigkeit ak nach Izod: 4,6 kJ/m²
- Kaltformbarkeit: gut
- Kristallinität: 0%
Analog Beispiel 8 wird eine 3 mm dicke, eingefärbte, amorphe Platte hergestellt.
Der UV-Stabilisator 2-(4,6-Diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-5-(hexyl)-oxyphenol
(®Tinuvin 1577) wird in Form eines Masterbatches zudosiert. Das Masterbatch
setzt sich aus 5 Gew.-% ®Tinuvin 1577 als Wirkstoffkomponente und 95
Gew.-% des Polyethylenterephthalats aus Beispiel 1 zusammen.
Vor der Extrusion werden 60 Gew.-% des Polyethylenterephthalats und 20
Gew.-% des Titandioxid-Masterbatches aus Beispiel 1 mit 20 Gew.-% des
Masterbatches 5 Stunden bei 170°C getrocknet. Die Extrusion und
Plattenherstellung erfolgt analog zu Beispiel 1.
Die hergestellte, weiß eingefärbte Platte zeigt folgende Eigenschaften:
- Dicke: 3 mm
- Oberflächenglanz 1. Seite: 129
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 128
- Lichttransmission: 0%
- Weißgrad: 112
- Einfärbung: weiß, homogen
- Oberflächendefekte: keine
(Stippen, Blasen, Orangenhaut usw.)
- Schlagzähigkeit an nach Charpy: kein Bruch
- Kerbschlagzähigkeit ak nach Izod: 4,6 kJ/m²
- Kaltformbarkeit: gut
- Kristallinität: 0%
- Oberflächenglanz 1. Seite: 129
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 128
- Lichttransmission: 0%
- Weißgrad: 112
- Einfärbung: weiß, homogen
- Oberflächendefekte: keine
(Stippen, Blasen, Orangenhaut usw.)
- Schlagzähigkeit an nach Charpy: kein Bruch
- Kerbschlagzähigkeit ak nach Izod: 4,6 kJ/m²
- Kaltformbarkeit: gut
- Kristallinität: 0%
Nach je 1000 Stunden Bewitterung pro Seite mit dem Atlas Ci 65 Weather
Ometer zeigt die PET-Platte folgende Eigenschaften:
- Dicke: 3 mm
- Oberflächenglanz 1. Seite: 126
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 124
- Lichttransmission: 0%
- Weißgrad: 109
- Einfärbung: weiß, homogen
- Oberflächendefekte: keine
(Risse, Versprödung)
- Schlagzähigkeit an nach Charpy: kein Bruch
- Kerbschlagzähigkeit ak nach Izod: 4,3 kJ/m²
- Kaltformbarkeit: gut
- Kristallinität: 0%
- Oberflächenglanz 1. Seite: 126
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 124
- Lichttransmission: 0%
- Weißgrad: 109
- Einfärbung: weiß, homogen
- Oberflächendefekte: keine
(Risse, Versprödung)
- Schlagzähigkeit an nach Charpy: kein Bruch
- Kerbschlagzähigkeit ak nach Izod: 4,3 kJ/m²
- Kaltformbarkeit: gut
- Kristallinität: 0%
Analog Beispiel 1 wird eine eingefärbte Platte hergestellt. Das eingesetzte
Polyethylenterephthalat hat eine Standardviskosität SV (DCE) von 760, was
einer intrinsischen Viskosität IV (DCE) von 0,62 dl/g entspricht. Die übrigen
Eigenschaften sind im Rahmen der Meßgenauigkeit mit den Eigenschaften des
Polyethylenterephthalats aus Beispiel 1 identisch. Das Titandioxid-Masterbatch,
die Verfahrensparameter und die Temperatur werden wie in Beispiel 1 gewählt.
Infolge der niedrigen Viskosität ist keine Plattenherstellung möglich. Die
Schmelzstabilität ist ungenügend, so daß die Schmelze vor dem Abkühlen auf
den Kalanderwalzen zusammenfällt.
Claims (24)
1. Eingefärbte, amorphe Platte, mit einer Dicke im Bereich von 1 bis 20 mm,
die als Hauptbestandteil einen kristallisierbaren Thermoplasten und
mindestens ein organisches und/oder anorganisches Pigment als
Farbmittel enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der kristallisierbare
Thermoplast eine Standardviskosität SV (DCE), gemessen in
Dichloressigsäure nach DIN 53728, aufweist, die im Bereich von 1800 bis
6000 liegt.
2. Platte gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Standardviskosität im Bereich von 2000 bis 5000, vorzugsweise im
Bereich von 2500 bis 4000, liegt.
3. Platte gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Konzentration des Pigments im Bereich von 0,5 bis 30 Gew.-%, bezogen
auf das Gewicht des kristallisierbaren Thermoplasten, liegt.
4. Platte gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Platte zusätzlich einen löslichen Farbstoff
enthält.
5. Platte gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Oberflächenglanz, gemessen nach DIN 67530
(Meßwinkel 20°) größer als 90 ist.
6. Platte gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Lichttransmission, gemessen nach ASTM D
1003, kleiner als 5% ist.
7. Platte gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß als kristallisierbarer Thermoplast
Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, ein
Cycloolefin- und/oder ein Cycloolefincopolymer verwendet wird.
8. Platte gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als
kristallisierbarer Thermoplast Polyethylenterephthalat verwendet wird.
9. Platte gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das
Polyethylenterephthalat, Polyethylenterephthalat-Recyklat enthält.
10. Platte gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei der
Messung der Schlagzähigkeit an nach Charpy, gemessen nach ISO
179/1D kein Bruch auftritt.
11. Platte gemäß mindestens einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kerbschlagzähigkeit ak nach Izod, gemessen
nach ISO 180/1A im Bereich von 2,0 bis 8,0 kJ/m² liegt.
12. Platte gemäß mindestens einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß das Polyethylenterephthalat vorzugsweise einen
Kristallitschmelzpunkt, gemessen durch DSC mit einer
Aufheizgeschwindigkeit von 10 K/min, im Bereich von 2200 bis 260°C
aufweist.
13. Platte gemäß mindestens einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß das Polyethylenterephthalat vorzugsweise einen
Kristallisationstemperaturbereich, gemessen durch DSC mit einer
Aufheizgeschwindigkeit von 10 K/min, im Bereich von 75° bis 260°C
aufweist.
14. Platte gemäß mindestens einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß das eingesetzte Polyethylenterephthalat eine
Kristallinität aufweist, die im Bereich von 5 bis 65% liegt.
15. Platte gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß sie mindestens einen UV-Stabilisator als
Lichtschutzmittel enthält.
16. Platte gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die
Konzentration des UV-Stabilisators im Bereich von 0,01 bis 5 Gew.-%,
bezogen auf das Gewicht des kristallisierbaren Thermoplasten, liegt.
17. Platte gemäß Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß als
UV-Stabilisator 2-Hydroxybenzotriazole und/oder Triazine verwendet werden.
18. Verfahren zur Herstellung einer eingefärbten, amorphen Platte gemäß
mindestens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß
man den kristallisierbaren Thermoplast gegebenenfalls trocknet, dann im
Extruder zusammen mit dem Farbmittel und gegebenenfalls dem
UV-Stabilisator aufschmilzt, die Schmelze durch eine Düse ausformt und
anschließend im Glättwerk mit mindestens zwei Walzen kalibriert, glättet
und kühlt, bevor man die Platte auf Maß bringt.
19. Verfahren gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der
kristallisierbare Thermoplast Polyethylenterephthalat ist.
20. Verfahren gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß man das
Polyethylenterephthalat vor der Extrusion für 4 bis 6 Stunden bei 160 bis
180°C trocknet.
21. Verfahren gemäß Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die
Temperatur der PET-Schmelze im Bereich von 250 bis 320°C liegt.
22. Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zugabe des Farbmittels und gegebenenfalls des
UV-Stabilisators über die Masterbatchtechnologie durchgeführt wird.
23. Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch
gekennzeichnet, daß die erste Walze des Glättwerkes eine Temperatur
aufweist, die im Bereich von 50 bis 80°C liegt.
24. Verwendung einer eingefärbten, amorphen Platte gemäß mindestens
einem der Ansprüche 1 bis 17 im Innen- und Außenbereich.
Priority Applications (21)
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