DE19620420A1 - Eßbesteck aus thermoplastischen Hochleistungs-Kunststoffen - Google Patents
Eßbesteck aus thermoplastischen Hochleistungs-KunststoffenInfo
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- DE19620420A1 DE19620420A1 DE1996120420 DE19620420A DE19620420A1 DE 19620420 A1 DE19620420 A1 DE 19620420A1 DE 1996120420 DE1996120420 DE 1996120420 DE 19620420 A DE19620420 A DE 19620420A DE 19620420 A1 DE19620420 A1 DE 19620420A1
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- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L71/00—Compositions of polyethers obtained by reactions forming an ether link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G75/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing sulfur with or without nitrogen, oxygen, or carbon in the main chain of the macromolecule
- C08G75/20—Polysulfones
- C08G75/23—Polyethersulfones
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Eßbestecke aus einer Zusammensetzung,
die einen thermoplastischen Hochleistungskunststoff (A) enthält. Diese Eß
bestecke können gegebenenfalls laserbeschriftet oder mit einem Muster
versehen werden.
Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung
dieser Eßbestecke, wobei diese gegebenenfalls mit einem Muster, z. B. einer
Beschriftung, versehen werden können.
In asiatischen Ländern werden seit Hunderten von Jahren Speisen unter Ver
wendung von Eßstäbchen (Chop-Sticks) eingenommen. Diese werden bevor
zugt aus Holz hergestellt. Holz wird jedoch seit einigen Jahren in manchen
Ländern in reduziertem Umfang eingesetzt, um die Waldbestände zu scho
nen.
Demgemäß kommen seit einiger Zeit auch synthetische Werkstoffe wie
Duroplaste oder Styrolpolymere zum Einsatz. Diese Materialien sind jedoch
dahingehend nachteilig, daß sie bei mehrmaliger Verwendung mit nachfolgen
den Reinigungsschritten spröde, brüchig und unansehnlich werden und schnell
ersetzt werden müssen.
Ferner kommen bedingt Eßstäbchen aus Metall zum Einsatz. Diese sind
jedoch relativ schwer und besitzen eine andere Haptik als Holz. Ferner
beeinflussen Metall-Sticks die Geschmacksempfindung negativ. Aus diesem
Grund wird ihr Einsatz von den Verbrauchern nur in unzureichendem Maße
akzeptiert.
In der westlichen Welt werden ebenfalls seit mehreren Jahren Eßbestecke,
d. h. Messer, Gabeln oder Löffel, aus Kunststoffen in nennenswertem Um
fang verwendet. Jedoch besitzen die bislang angebotenen Kunststoff-Eßbe
stecke ebenfalls die bereits oben für Eßstäbchen aus Kunststoff beschriebenen
Nachteile.
Die Verwendung von Zusammensetzungen auf der Basis von Polyethersulfo
nen und gegebenenfalls weiteren Thermoplasten als Kochgeschirr ist aus der
EP-B-0 127 852 bekannt. Als Anforderungsprofil für diese Art von Materia
lien wird in diesem Patent insbesondere Wert auf die Hitzebeständigkeit,
mehrfache Verwendung und problemlose Reinigung des aus Thermoplasten
hergestellten Kochgeschirrs gelegt. Eine mögliche Beschriftbarkeit des darin
beschriebenen Kochgeschirrs wird in dieser Druckschrift nicht erwähnt.
Ferner sind Medikamentenbecher und chirurgische Pinzetten bekannt, die aus
Zusammensetzungen auf der Basis von Polysulfon bzw. Polyethersulfon
hergestellt werden. Die Anforderungen, die an diese in der Medizin einge
setzten Gegenstände gestellt werden, sind jedoch ebenfalls stark verschieden
von den Anforderungen, die an Eßbestecke gestellt werden. So spielen z. B.
sensorische Eigenschaften, wie z. B. Geschmacksneutralität, bei dieser Anwen
dung keine Rolle (s. "Ultrason in der Medizintechnik", Kunststoffe 83 S.
622 (1993)).
Ferner ist bekannt, daß man prinzipiell thermoplastische Formmassen, wie
sie im Rahmen der vorliegenden Erfindung zur Herstellung von Eßbesteck
verwendet werden, mit energiereicher Strahlung mit einem Muster versehen,
z. B. beschriften kann. So betrifft z. B. die DE-A-44 16 129 die Verwendung
solcher Formmassen zur Herstellung von mit energiereicher Strahlung be
schriftbaren Formkörpern und ein Verfahren zur Herstellung solcher be
schriftbarer Formkörper. Das Verfahren zur Beschriftung von Formkörpern
auf der Basis von duroplastischen oder thermoplastischen Polymeren oder
Mischungen dieser Polymeren an sich ist Gegenstand der DE-A-1 95 31 490.5.
In Anbetracht des obigen Standes der Technik lag der Erfindung die Auf
gabe zugrunde, Eßbestecke, insbesondere Eßstäbchen (Chop-Sticks), bereit
zustellen, die die Nachteile der bislang verwendeten Kunststoff-Eßbestecke,
bzw. der nicht aus Holz bestehenden Eßbestecke vermeiden. Demgemäß lag
der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, Eßbestecke bereitzustellen,
die leicht und geschmacksneutral sind, für den Benutzer angenehme sensori
sche Eigenschaften aufweisen, und mehrfach gereinigt, gespült und gegebe
nenfalls heißdampfsterilisiert werden können. Ferner sollen die Eßbestecke
auch die für den mehrfachen Gebrauch notwendige mechanische Festigkeit
bei gleichzeitig ausreichender Elastizität aufweisen, um das Brechen bei der
Benutzung und/oder Reinigung zu vermeiden. Ferner sollten sie einfach,
schnell und kostengünstig, vorzugsweise im Spritzgießverfahren, herstellbar
und recyclierbar sein. Außerdem sollte das verwendete Material die Möglich
keit geben, die erhaltenen Eßbestecke mittels Laser zu beschriften oder mit
einem Muster zu versehen (bedrucken).
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Eßbestecke gemäß Anspruch
1 aus einer Zusammensetzung, die einen thermoplastischen Hochleistungs
kunststoff (A) enthält, gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen dieser Eß
bestecke sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Der hierin verwendete Begriff "Eßbesteck" bezeichnet Messer, Gabel, Löffel,
aber insbesondere Eßstäbchen, wie sie hauptsächlich in Asien verwendet
werden, sogenannte "Chop-Sticks".
Die oben erwähnte Zusammensetzung enthält einen thermoplastischen Hoch
leistungskunststoff (A). Eine Aufzählung geeigneter thermoplastischer Hoch
leistungskunststoffe findet sich beispielsweise im Kunststoff-Taschenbuch
(Hrsg. Saechtling), Auflage 1989, wo auch Bezugsquellen genannt sind.
Verfahren zur Herstellung solcher thermoplastischer Hochleistungskunststoffe
sind dem Fachmann an sich bekannt. Nachstehend seien einige bevorzugte
Kunststoffarten etwas näher erläutert.
Die erfindungsgemaß verwendeten Polyarylenether enthalten die wieder
kehrenden Einheiten I:
Dabei könnten t und q jeweils den Wert 0, 1, 2 oder 3 annehmen. T,
Q und Z können unabhängig voneinander gleich oder verschieden sein.
Sie können eine chemische Bindung oder eine Gruppe ausgewählt aus
-O-, -SO₂-, -S-, C=O, -N=N- oder S=O sein. Daneben können T, Q
und Z auch für eine Gruppe der allgemeinen Formel -RaC=CRb- oder
-CRcRd- stehen, wobei Ra und Rb jeweils Wasserstoff oder C₁- bis
C₁₀-Alkylgruppen, Rc und Rd jeweils Wasserstoff, C₁- bis C₁₀-Alkyl
wie Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, t-Butyl, n-Hexyl, C₁- bis C₁₀-
Alkoxy wie Methoxy, Ethoxy, n-Propoxy, i-Propoxy, n-Butoxy oder C₆-
bis C₁₈-Arylgruppen wie Phenyl oder Naphthyl bedeuten. Die Reste Rc
und Rd können auch zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das sie
gebunden sind, einen cycloaliphatischen Ring, bevorzugt einen C₅- bis
C₇-Cycloalkylring bilden. Dieser Cycloalkylring kann seinerseits einen
oder mehrere Substituenten tragen. Zu den bevorzugten Substituenten
zählen C₁- bis C₁₀-Alkylreste, wie Methyl, Ethyl, Propyl oder i-Propyl,
insbesondere Methyl. Bevorzugt werden Polyarylenether A, in denen T,
Q und Z -O-, -SO₂-, C=O, eine chemische Bindung oder eine Gruppe
der Formel CRcRd bedeuten. Zu den bevorzugten Resten Rc und Rd
zählen Wasserstoff und Methyl. Von den Gruppen T, Q und Z bedeutet
mindestens eine -SO₂- oder C=O. Ar und Ar¹ stehen für C₆- bis C₁₈-
Arylgruppen, wie 1,5-Naphthyl, 1,6-Naphthyl, 2,7-Naphthyl, 1,5-An
thryl, 9,10-Anthryl, 2,6-Anthryl, 2,7-Anthryl oder Biphenyl, insbesonde
re Phenyl. Vorzugsweise sind diese Arylgruppen nicht substituiert. Sie
können jedoch Substituenten, ausgewählt aus C₁- bis C₁₀-Alkyl- wie
Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, t-Butyl, n-Hexyl, C₆- bis C₁₈-Aryl
wie Phenyl oder Naphthyl, C₁- bis C₁₀-Alkoxyreste wie Methoxy,
Ethoxy, n-Propoxy, i-Propoxy, n-Butoxy oder Halogenatome haben. Zu
den davon bevorzugten Substituenten gehören Methyl, Phenyl, Methoxy
und Chlor.
Einige besonders geeignete wiederkehrende Einheiten sind im folgenden
aufgeführt:
Ganz besonders werden Zusammensetzungen bevorzugt, die als Kom
ponente A Polyarylenether mit wiederkehrenden Einheiten (I₁), (I₂),
(I₂₅) oder (I₂₆) enthalten. Dazu zählen beispielsweise Zusammensetzun
gen, die als thermoplastischen Hochleistungskunststoff (A) Polyarylenet
her mit 0 bis 100 Mol-% wiederkehrende Einheiten (I₁) und 0 bis 100
Mol-% wiederkehrende Einheiten (I₂) enthalten.
Die Polyarylenether können auch Co- oder Blockcopolymere sein, in
denen Polyarylenethersegmente und Segmente von anderen thermoplasti
schen Kunststoffen wie Polyamiden, Polyestern, aromatischen Polycarbo
naten, Polyestercarbonaten, Polysiloxanen, Polyimiden oder Polyether
imiden vorliegen. Das Zahlenmittel der Molekulargewichte Mn der
Blöcke- bzw. der Pfropfarme in den Copolymeren liegen in der Regel
im Bereich von 1.000 bis 30.000 g/mol. Die Blöcke unterschiedlicher
Struktur können alternierend oder statistisch angeordnet sein. Der Ge
wichtsanteil der Polyarylenether in den Co- oder Blockcopolymeren
beträgt im allgemeinen mindestens 10 Gew.-%. Der Gewichtsanteil der
Polyarylenether kann bis zu 97 Gew.-% betragen. Bevorzugt werden
Co- oder Blockcopolymere mit einem Gewichtsanteil an Polyarylenether
mit bis zu 90 Gew.-%. Besonders bevorzugt werden Co- und Blockco
polymere mit 20 bis 80 Gew.-% Polyarylenether verwendet.
Im allgemeinen weisen die Polyarylenether ein Zahlenmittel des Mole
kulargewichts Mn im Bereich von 10.000 bis 60.000 g/mol und relative
Viskositäten von 1 ,25 bis 1 ,95 auf. Die relativen Viskositäten werden
je nach Löslichkeit der Polyarylenether entweder in 1 Gew.-%iger
N-Methylpyrrolidon-Lösung, in 0,5 Gew.-%iger Lösung in einem Gemisch
aus Phenol und Dichlorbenzol in einem Gew.-Verhältnis von 1 : 1, oder
als 0,5 Gew.-%ige Lösung in 96%-iger Schwefelsäure bei jeweils 20°C
bzw. 25°C gemessen.
Polyarylenether mit wiederkehrenden Einheiten I sind an sich bekannt
und können nach bekannten Methoden hergestellt werden.
Sie entstehen z. B. durch Kondensation aromatischer Bishalogenverbindun
gen und den Alkalisalzen aromatischer Bisphenole. Sie können beispiels
weise auch durch Selbstkondensation von Alkalisalzen aromatischer
Halogenphenole in Gegenwart eines Katalysators hergestellt werden. Der
DE-A-38 43 438 ist beispielsweise eine ausführliche Zusammenstellung
geeigneter Monomerer zu entnehmen. Geeignete Verfahren werden u. a.
in der US 3 441 538, US 4 108 837, der DE-A-27 38 962 und der
EP-A-0 000 361 beschrieben. Polyarylenether, die Carbonylfunktionen
enthalten, sind auch durch elektrophile (Friedel-Crafts)-Polykondensation
zugänglich, wie u. a. in der WO 84/03892 beschrieben. Bei der elek
trophilen Polykondensation werden zur Bildung der Carbonylbrücken
entweder Dicarbonsäurechloride oder Phosgen mit Aromaten, welche
zwei - durch elektrophile Substituenten austauschbare - Wasserstoffatome
enthalten, umgesetzt, oder es wird ein aromatisches Carbonsäurechlorid,
das sowohl eine Säurechloridgruppe als auch ein substituierbares Was
serstoffatom enthält, mit sich selbst polykondensiert.
Bevorzugte Verfahrensbedingungen zur Synthese von Polyarylenethern
sind beispielsweise in der EP-A-113 112 und EP-A-135 130 beschrie
ben. Besonders geeignet ist die Umsetzung der Monomeren in aproti
schen Lösungsmitteln, insbesondere N-Methylpyrrolidon, in Gegenwart
von wasserfreiem Alkalicarbonat, insbesondere Kaliumcarbonat. Die
Monomeren in der Schmelze umzusetzen, hat sich in vielen Fällen
ebenso als vorteilhaft erwiesen.
Je nach Synthesebedingungen können die Polyarylenether unterschiedliche
Endgruppen aufweisen.
Als Beispiel sind Halogen-, insbesondere Chlor-, Phenoxy- oder Benzyl
oxygruppen, Hydroxy-, Anhydrid-, Epoxy- oder Carboxylgruppen zu
nennen. Die Synthese solcher reaktiver Polyarylenether ist dem Fach
mann bekannt.
Geeignete Polyester sind an sich bekannt und in der Literatur beschrie
ben. Sie enthalten einen aromatischen Ring in der Hauptkette, der von
einer aromatischen Dicarbonsäure herrührt. Der aromatische Ring kann
auch substituiert sein, z. B. durch Halogen wie Chlor und Brom oder
durch C₁-C₄-Alkylgruppen wie Methyl-, Ethyl-, i- bzw. n-Propyl- und
n-, i- bzw. tert.-Butylgruppen.
Die Polyester können durch Umsetzung von aromatischen Dicarbon
säuren, deren Estern oder anderen esterbildenden Derivaten derselben
mit aliphatischen Dihydroxyverbindungen in an sich bekannter Weise
hergestellt werden.
Als bevorzugte Dicarbonsäuren sind Naphthalindicarbonsäure, Tereph
thalsäure und Isophthalsäure oder deren Mischungen zu nennen. Bis zu
10 Mol.-% der aromatischen Dicarbonsäuren können durch aliphatische
oder cycloaliphatische Dicarbonsäuren wie Adipinsäure, Azelainsäure,
Sebacinsäure, Dodecandisäuren und Cyclohexandicarbonsäuren ersetzt
werden.
Von den aliphatischen Dihydroxyverbindungen werden Diole mit 2 bis
6 Kohlenstoffatomen, insbesondere 1,2-Ethandiol, 1,4-Butandiol, 1,6-
Hexandiol, 1,4-Hexandiol, 1,4-Cyclohexandiol und Neopentylglykol oder
deren Mischungen bevorzugt.
Als besonders bevorzugte Polyester sind Polyalkylenterephthalate, die
sich von Alkandiolen mit 2 bis 6 C-Atomen ableiten, zu nennen. Von
diesen werden insbesondere Polyethylenterephthalat, Polyethylennaphthalat
und Polybutylenterephthalat bevorzugt.
Die Viskositätszahl der Polyester liegt im allgemeinen im Bereich von
60 bis 200 ml/g (gemessen in einer 0,5 Gew.-%igen Lösung in einem
Phenol/o-Dichlorbenzolgemisch (Gew.-Verh. 1 : 1 bei 25°C).
Hierunter sind insbesondere Polymethylmethacrylat (PMMA) sowie
Copolymere auf der Basis von Methylmethacrylat mit bis zu 40 Gew.
% weiterer copolymerisierbarer Monomere genannt, wie sie beispiels
weise unter den Bezeichnungen Lucryl® von der BASF Aktiengesell
schaft oder Plexiglas® von Röhm GmbH erhältlich sind.
Bevorzugt sind ganz allgemein Polyamide mit aliphatischem teilkristalli
nem oder teilaromatischem sowie amorphem Aufbau jeglicher Art und
deren Blends. Entsprechende Produkte sind unter dem Handelsnamen
Ultramid® von der BASF AG erhältlich.
Die Polyimide, die gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt wer
den, sind bekannt. Ihre Synthese ist beispielsweise beschrieben in US
38 47 867; US 38 47 869; US 38 50 885; US 38 52 242; US 38 55
178; US 38 87 558; US 40 17 511; US 40 24 110; US 42 50 279;
und DE-B-44 04 891.2.
Weitere Polyimide sind aus der EP-A-389 092 bekannt. Derartige
Polyimide werden für die Herstellung von Flüssigkristallanzeigen einge
setzt, da sie die Ausrichtung der Flüssigkristalle unterstützen. Spezielle
Diamine mit cycloaliphatischen Ringen zur Herstellung von Polyimiden
für den gleichen Anwendungszweck sind der EP-A-368 604 und der
EP-A-439 362 zu entnehmen.
Weitere Diamine für die Herstellung von Polyimiden der hier in Rede
stehenden Art sind in der EP-A-379 006 beschrieben.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt einsetzbare Polyimide
(oder Polyetherimide) sind in der DE-A-39 27 399 beschrieben und
weisen folgende wiederkehrende Einheiten auf:
Der Begriff Polyimide, wie er hier verwendet wird, schließt Homopoly
mere, Copolymere, Terpolymere und Blockpolymere ein. Die Staudin
gerindizes der verwendeten Polyimide liegen zwischen 0,1 und 3,
bevorzugt zwischen 0,3 und 1 ,5 und insbesondere zwischen 0,3 und 1
dl/g, gemessen bei 25°C beispielsweise in N-Methylpyrrolidon oder
Methylenchlorid.
Es versteht sich, daß auch Mischungen thermoplastischer Hochleistungs
kunststoffe (A) und/oder duroplastischer Polymere (B) eingesetzt werden
können.
Bezüglich geeigneter duroplastischer Polymere wird auf das bereits oben
angeführte Kunststoff-Taschenbuch (Hrsg. Saechtling), Auflage 1989, wo
auch Bezugsquellen genannt sind, verwiesen.
Der Gehalt des thermoplastischen Hochleistungskunststoffes (A) in der Zu
sammensetzung liegt vorzugsweise bei 1 bis 100 Gew.-%, weiter bevorzugt
bei 10 bis 90 Gew.-%, insbesondere bei 30 bis 70 Gew.-%. Der Rest einer
solchen Zusammensetzung besteht aus duroplastischen Polymeren (B), deren
Gehalt vorzugsweise bei 0 bis 99 Gew.-%, weiter bevorzugt bei 5 bis 80
Gew.-%, insbesondere bei 10 bis 60 Gew.-% liegt, sowie weiteren Zusatz
stoffen und Verarbeitungshilfsmitteln (C), wie z. B. faser- oder teilchenförmi
ge Füllstoffe wie Glasfasern oder mineralische Füllstoffe wie Wollastonit,
kautschukelastische Polymere (z. B. EP-, EPDM-Kautschuke TPU′s, Kern-
Schale-Polymere), UV-Stabilisatoren, Keimbildungsmittel, Weichmacher,
Flammschutzmittel, Oxidationsverzögerer und Wärmestabilisatoren, deren
Gehalt vorzugsweise bei 0 bis 70 Gew.-%, weiter bevorzugt 5 bis 60 Gew.-
%, insbesondere bei 10 bis 40 Gew.-% liegt, wobei sich die Anteile der
vorhandenen Komponenten zu 100% addieren.
Zur Verbesserung der Bedruck- bzw. Beschriftbarkeit der erfindungsgemaßen
Eßbestecke wird den Zusammensetzungen, aus denen diese bestehen, als
Zusatzstoff ein wie in Anspruch 4 beschriebenes Mikropulver, ein anorgani
sches Schwarzpigment auf der Basis von Eisenoxid, vorzugsweise Eisen
oxidpigmente mit Spinell- oder inverser Spinellstruktur, anorganische Neben
gruppenmetallsalze, Ruß oder Asche, jeweils aus dem Rückstand trocken
destillierbarer Biomasse, oder deren Mischungen eingesetzt.
Das oben beschriebene Mikropulver besteht aus sphärischen Teilchen mit
einer im wesentlichen glatten Oberflächenstruktur und enthält als wesentliche
Komponente mindestens einen thermoplastischen Hochleistungskunststoff (A2),
welcher verschieden von dem o.g., sich jeweils in der Zusammensetzung
befindlichen thermoplastischen Hochleistungskunststoff (A1) ist, und ausge
wählt wird unter Polyarylenethern und Polyimiden. Das Gehalt des Mikro
pulvers, sofern vorhanden, in der Zusammensetzung beträgt 0,05 bis 10,
vorzugsweise 0,1 bis 5 und insbesondere 0,5 bis 3 Gew.-%.
Die erfindungsgemäß verwendbaren Mikropulver sind überraschenderweise
dadurch erhältlich, daß man die Hochleistungskunststoffe (A2) schmilzt oder
löst oder deren Viskosität mit einer geeigneten Flüssigkeit herabsetzt und sie
anschließend prillt bzw. sprühtrocknet. Derartige Mikropulver sowie Ver
fahren zu ihrer Herstellung sind in der DE-A-43 00 326 beschrieben. Die
gemäß der Lehre der DE-A-43 00 326 erhältlichen Teilchen sind regelmäßig
und rund und weisen eine nahezu porenlose Oberfläche auf. Der mittlere
Teilchendurchmesser (Volumenmittelwert) beträgt in der Regel 1 µm oder
mehr. Er kann auch darunter liegen, meist ist er jedoch nicht kleiner als
0,5 µm. Im allgemeinen können die mittleren Teilchendurchmesser bis zu 80
µm betragen. Es ist auch möglich, daß sie geringfügig größer sind, bei
spielsweise 100 µm. Vorzugsweise betragen die mittleren Teilchendurch
messer 2 bis 70 µm, besonders bevorzugt 5 bis 50 µm, insbesondere 10 bis
20 µm. Für einige Anwendungen kann ein mittlerer Teilchendurchmesser von
bis zu 300 µm erforderlich sein. Es ist auch möglich, daß sie größer sind,
beispielsweise 350 µm, jedoch bringen mittlere Teilchendurchmesser von
mehr als 500 µm auch für die Anwendungen wie das Herstellen der erfin
dungsgemäßen Eßbestecke meist keine Vorteile mehr. Die Teilchen weisen
im allgemeinen die Dichte der ihnen zugrundeliegenden thermoplastischen
Hochleistungskunststoffe (A2) auf. Die Dichte der Teilchen kann aber auch
geringfügig darunter liegen, beispielsweise wenn kleine Mengen Gas um
schlossen werden.
Die Mikropulver zeichnen sich durch eine enge Teilchengrößenverteilung aus.
Als Maß für die Breite der Teilchengrößenverteilung läßt sich der relative
Spanfaktor Δ angeben (siehe A.H. Lefebvre: "Atomization and Sprays",
Hemisphere Publishing Corporation, 1989, Seite 100, Gleichung 3.40). Der
relative Spanfaktor der erfindungsgemäßen Mikropulver beträgt im allgemei
nen 1 bis 2. Er kann aber auch darüber liegen, meist jedoch nicht über
2,5. Bevorzugt werden Spanfaktoren bis etwa 1,5. Ganz besonders bevorzugt
sind die Spanfaktoren kleiner als 1.
Weiterhin können die erfindungsgemäß verwendeten Zusammensetzungen 1
bis 200 vorzugsweise 5 bis 100 ppm eines Pigments als Zusatzstoff (C)
enthalten.
Ein solcher Zusatzstoff ist Knochenasche, die z. B. aus calcinierten oder
gemahlenen Tierknochen erhältlich ist. Durch entsprechende Zerkleinerung
und Nachbehandlung von roher Knochenholzkohle sind Produkte erhältlich,
die in Farbintensität und Teilchengröße variieren.
Herkömmliche Knochenasche hat im allgemeinen etwa folgende Zusammen
setzung:
85 bis 90 Gew.-% Calciumphosphat
7,5 bis 12 Gew.-% Kohlenstoff
∼1,5 Gew.-% Wasser
85 bis 90 Gew.-% Calciumphosphat
7,5 bis 12 Gew.-% Kohlenstoff
∼1,5 Gew.-% Wasser
Der pH-Wert liegt im allgemeinen im Bereich von 7 bis 9, insbesondere
von 7,5 bis 8,5 und die Dichte im Bereich von 1,8 bis 3,0, vorzugsweise
2,1 bis 2,5 g/cm³.
Für die erfindungsgemaß verwendeten Zusammensetzungen geeignete Kno
chenasche ist z. B. von Hoover Colour Corporation unter der Bezeichnung
"Bone Black" erhältlich.
Als Ruß sind prinzipiell Produkte geeignet, wie sie z. B. in Encyclopedia of
Chemical Technology, Vol. 3, S. 34 ff. (Interscience Encyclopedia, New
York) beschrieben sind.
Weitere geeignete Pigmente sind Eisenoxidschwarz (Fe₃O₄), Spinellschwarz
(Cu(Cr,Fe)₂O₄) und Manganschwarz (Mischung aus Mangandioxid, Silicium
dioxid und Eisenoxid). Weiterhin sind auch Kupferphthalocyaninpigmente
einsetzbar.
Als weiteren Zusatzstoff zur Verbesserung der Bedruck- bzw. Beschrift
barkeit können die Zusammensetzungen ein anorganisches Schwarzpigment
auf der Basis von Eisenoxid als wesentlichen Bestandteil in Mengen von
0,01 bis 4, vorzugsweise 0,02 bis 3 und insbesondere 0,02 bis 1 Gew.-%
als Zusatzstoff (C) enthalten. Bevorzugte Eisenoxidpigmente weisen eine Spi
nell- oder inverse Spinellstruktur auf.
Die Elementarzelle des Spinellgitters enthält 32 Sauerstoffatome, die eine
annähernd kubisch dichteste Kugelpackung bilden. In der normalen Spinell
struktur befinden sich 8 Me2+-Ionen jeweils im Mittelpunkt von aus 4 O2--
Ionen gebildeten Oktaedern (Oktaeder-Lagen). Bei der sog. inversen Spinell
struktur ist die Verteilung der Kationen eine andere. Die Hälfte der Me3+-
Ionen besetzt die Tetraederlagen, die andere Hälfte ist zusammen mit den
Me2+-Ionen auf die Oktaederlagen verteilt. Auch Übergänge zwischen den
beiden Strukturen mit nicht geordneter Verteilung der Kationen sind möglich.
Man kann die normale und die inverse Struktur durch die Formeln
Me2+[Me₂3+O]₄, und Me3+[Me2+Me3+]O₄, kennzeichnen. Unter den
Ferriten findet man Vertreter beider Strukturen: Der Zinkferrit besitzt die
normale Struktur Zn[Fe₂]O₄, im Magnesiumferrit dagegen sind die Kationen
ganz überwiegend wie im inversen Spinell verteilt: Fe3+[Mg2+Fe3+]O₄.
Als Beispiele für zweiwertige Metalle seien Mg, Fe(II), Zn, Mn, Co, Ni
und Cu genannt, als dreiwertige Metalle seien Al, Fe(III), V, Cr oder Titan
genannt. Bevorzugte Eisenoxidpigmente sind Magnetit (inverser Spinell
Fe3+[Fe2+Fe3+]O₄), Cr3+[CuII, FeII]O₄ und Mischphasenpigmente aus
Fe₂O₃/Mn₂O₃.
Die Herstellung dieser Mischphasenpigmente ist aus der DE 1 95 31 490.5
bekannt.
Andere Verfahren zur Herstellung von Eisenoxidpigmenten sind dem Fach
mann bekannt; z. B. aus Römpp Chemie Lexikon, 9. Auflage, Georg Thieme
Verlag Stuttgart, New York 1994, S. 1096.
Die häufigste Herstellmethode ist das sogenannte Anilinverfahren. Bei der
Reduktion von Nitrobenzol zu Anilin in saurer Lösung wird als Reduk
tionsmittel Gußeisen in Form feiner Späne verwendet. Dieses wird dabei zu
Eisenoxid oxidiert, das normalerweise mit schwarzgrauer Farbe anfällt.
Durch besondere Prozeßführung und geeignete Zusätze wie Eisen(II)-salze
und Aluminiumsalze werden farbstarke Eisenoxidschwarzschlämme erhalten.
Diese werden nach dem Waschen und Filtrieren zu Eisenoxidschwarz aufge
arbeitet.
Um die optischen Eigenschaften des Pigments optimal zu entwickeln, ist
vorzugsweise ein eng begrenzter Primärteilchengrößenbereich einzuhalten,
z. B. für Fe₃O₄ zwischen 0,1 und 1 µm. Die Teilchengröße geeigneter
Schwarzpigmente wird durch sog. Mikronisieren, d. h. eine Spezialmahlung
mit überhitztem Wasserdampf, eingestellt. Dabei wird eine relativ homogene
Teilchengrößenverteilung erreicht.
Die Primärteilchengröße und deren Verteilung wird üblicherweise durch
Siebanalyse, Sedimentationsanalyse und bekannte Zählverfahren (z. B. durch
Elektronenmikroskopie) bestimmt.
Als bevorzugte im Handel erhältliche Schwarzpigmente seien Pigment Black
11, Echtschwarz 100 und Bayferrox® Schwarztypen (Firma Bayer AG)
genannt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemaßen Eßbestecke
enthält die Zusammensetzung als Zusatzstoff für besseren Kontrast des
Musters bzw. Schriftkontrast zusätzlich ein anorganisches Nebengruppen
metallsalz ein in Mengen von 0,005 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,01 bis
2 Gew.-% und insbesondere von 0,02 bis 1 Gew.-%. Unter einem Neben
gruppenmetall versteht man im allgemeinen Elemente, die in ihrer äußeren
Elektronenschale d-Elektronen aufweisen (d¹-d¹⁰).
Von den anorganischen Nebengruppenmetallsalzen haben sich diejenigen als
besonders geeignet erwiesen, bei denen das Nebengruppenmetall eine Elek
tronenkonfiguration d⁶ bis d¹⁰ aufweist, bevorzugt d⁹, also Cu, Ag, Au,
insbesondere Cu und Ag. Weiterhin bevorzugt als anorganische Nebengrup
penmetallsalze sind die Halogenide und Sulfate. Als besonders bevorzugt sind
die Chloride, Bromide und Sulfate zu nennen.
Die erfindungsgemäß verwendeten Zusammensetzungen können nach an sich
bekannten Verfahren zur Verformung von Polymeren zu Eßbestecken ver
arbeitet werden, die sich dann durch die eingangs erwähnten Eigenschaften
auszeichnen. Bevorzugt werden Spritzgußverfahren eingesetzt.
Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur
Herstellung von mit einem Muster versehenen bzw. beschrifteten Eßbestec
ken, in dem die erfindungsgemäßen Eßbestecke mit energiereicher Strahlung
bestrahlt werden. Diese Strahlung wird üblicherweise mittels eines Lasers
zugeführt. Die Vorteile dieser Laserbeschriftung bzw. -bedruckung liegen in
der einfach, schnell und präzise durchführbaren, berührungslosen (weder
mechanische Belastung noch Verschmutzung des Werkstücks), flexiblen
(rechnergesteuerten), sauberen und chemikalienfreien Bearbeitung. Ein beson
derer Vorteil dieser Methode ist darin zu sehen, daß Kunststoff-Formteile
individuell beschriftet werden können, da ein Layout-Wechsel rechnergestützt
einfach und schnell möglich ist.
Bei der Laserbedruckung/-beschriftung unterscheidet man zwei Verfahren, das
Masken (Projektions-) und das Strahlablenkungsbeschriften (Scannen des
Laserstrahls).
Dabei werden überwiegend der CO₂-Laser (Wellenlänge 10,6 µm), vor
zugsweise der Nd:YAG-Laser (Wellenlänge 1064 nm) bzw. der Nd:YAG-
Laser mit Frequenzvervielfacher (Wellenlängen 532, 355, 256 nm) und
insbesondere der UV-Laser, unter letzterem vorzugsweise Excimerlaser,
eingesetzt. Die im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Laser sind
kommerziell erhältlich.
Die Energiedichten der eingesetzten Laser liegen im allgemeinen im Bereich
von 0,3 mJ/cm² bis 50 J/cm², vorzugsweise 0,5 mJ/cm² bis 20 J/cm² und
insbesondere im Bereich von 1 mJ/cm² bis 10 J/cm².
Bei der Verwendung von gepulsten Lasern liegt die Pulsfrequenz im all
gemeinen im Bereich von 0,1 bis 10.000, vorzugsweise von 0,5 bis 5.000,
und insbesondere von 1 bis 1.000 Hz und die Pulslängen (Zeitdauer der
einzelnen Pulse) im Bereich von 0, 1 bis 1.000, vorzugsweise von 1 bis
5.000 und insbesondere von 1 bis 100 ns.
Obwohl oftmals der Absorptionskoeffizient der zu bearbeitenden Kunststoffe
bei diesen Wellenlängen nicht hoch genug ist, um einen Farbumschlag im
polymeren Material zu induzieren und somit eine gut lesbare Markierung mit
hohem Kontrast hervorzurufen, wird dieses Problem durch die Beimischung
der oben beschriebenen Zusatzstoffe, die bei der verwendeten Wellenlänge
stark absorbieren und die aufgenommene Energie an die umgebende Poly
mermatrix übertragen, überwunden. Erfindungsgemäß werden demnach
Eßbestecke erhalten, die in jeder beliebigen Weise beschriftet oder markiert
werden können, wobei die Beschriftung oder Markierung eine gute Les
barkeit besitzt.
Vorzugsweise werden die in Ansprüchen 4 bis 6 definierten Eßbestecke
beschriftet.
Intensität und Dauer der Belichtung beeinflussen dabei Kontrast, Eindringtiefe
und Oberflächenstruktur des Formkörpers. Detailliertere Aussagen hierüber
finden sich beispielsweise in zwei einschlägigen Veröffentlichungen in Kunst
stoffe 81 (1991), Heft 4, Seiten 341 ff. sowie die Kunststoffe 78 (1988),
Heft 8, Seiten 688 ff., die sich mit der Laserbeschriftung von Formkörpern
aus thermoplastischen Kunststoffen befassen. Weiterhin seien die DE-A-39 36
926, DE 36 19 670, DE 30 44 722, die DE-A-44 16 129.8 und die EP-A-
190 997 genannt.
Jeweils 20 Eßbestecke pro Material wurden unter Praxisbedingungen getestet.
Innerhalb eines Prüfzyklus wurden die Eßbestecke nacheinander je 30 Minu
ten mit heißer Currysauce (60°C), Tomatenketchup (60°C) und Pflanzenöl
(130°C) kontaktiert. Anschließend wurden die Eßbestecke 60 Minuten in
heißem Wasser bei 80°C unter Zusatz von 1% eines alkalischen Detergens
gelagert (Spülvorgang). Jedes Eßbesteck durchlief - außer bei vorzeitigem
Versagen - 1000 Prüfzyklen.
Die Chop Sticks wurden anschließend einer mechanischen Prüfung und einer
optischen Beurteilung unterzogen.
Claims (10)
1. Eßbesteck aus einer Zusammensetzung, die einen thermoplastischen
Hochleistungskunststoff (A) enthält.
2. Eßbesteck nach Anspruch 1 in Form von Eßstäbchen (Chop-Sticks).
3. Eßbesteck nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Zusammensetzung als
thermoplastischen Hochleistungskunststoff (A) einen Polyarylenether, ein
Polyamid, einen Polyester, ein Polymethacrylat, ein Polysiloxan, ein
Polyimid, ein Polyetherimid, deren Copolymere, deren Blockcopolymere
oder Gemische aus zwei oder mehr davon enthält.
4. Eßbesteck nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die
Zusammensetzung einen Polyarylenether (A) mit wiederkehrenden Ein
heiten der folgenden Formel (I₁) oder (I₂) enthält:
5. Eßbesteck nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die
Zusammensetzung eine Mischung eines thermoplastischen Hochleistungs
kunststoffs (A1) und eines thermoplastischen Hochleistungskunststoffs
(A2) in Form eines Mikropulvers mit sphärischen Teilchen einer im
wesentlichen glatten Oberflächenstruktur enthält, wobei die thermoplasti
schen Hochleistungskunststoffe (A1) und (A2) verschieden voneinander
sind, und der thermoplastische Hochleistungskunststoff (A2) ein Polyary
lenether oder ein Polyimid ist.
6. Eßbesteck nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die
Zusammensetzung enthält:
1-100 Gew.-% eines thermoplastischen Hochleistungskunststoffs (A),
0-99 Gew. % eines duroplastischen Polymers (B), sowie
0-70 Gew.-% weiterer Zusatzstoffe und Verarbeitungshilfsmittel (C),
und sich die Gew.-% der vorhandenen Komponenten insgesamt zu 100% addieren.
1-100 Gew.-% eines thermoplastischen Hochleistungskunststoffs (A),
0-99 Gew. % eines duroplastischen Polymers (B), sowie
0-70 Gew.-% weiterer Zusatzstoffe und Verarbeitungshilfsmittel (C),
und sich die Gew.-% der vorhandenen Komponenten insgesamt zu 100% addieren.
7. Eßbesteck nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die
Zusammensetzung als Zusatzstoff (C) ein anorganisches Schwarzpigment
auf der Basis von Eisenoxid, ein anorganisches Nebengruppenmetallsalz
oder Ruß oder Asche aus dem Rückstand trocken destillierbarer Bio
masse, oder ein Gemisch aus zwei oder mehr davon enthält.
8. Verfahren zur Herstellung eines mit einem Muster versehenen Eßbe
stecks, in dem ein Eßbesteck gemäß mindestens einem der Ansprüche
1 bis 7 mit energiereicher Strahlung bestrahlt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, in dem ein Eßbesteck gemäß mindestens
einem der Ansprüche 5 bis 7 mit einem Muster versehen wird.
10. Mit einem Muster versehenes Eßbesteck, das nach einem Verfahren
gemäß Anspruch 8 oder 9 hergestellt wird.
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DE1996120420 DE19620420A1 (de) | 1996-05-21 | 1996-05-21 | Eßbesteck aus thermoplastischen Hochleistungs-Kunststoffen |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1996120420 DE19620420A1 (de) | 1996-05-21 | 1996-05-21 | Eßbesteck aus thermoplastischen Hochleistungs-Kunststoffen |
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Family Applications (1)
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DE1996120420 Withdrawn DE19620420A1 (de) | 1996-05-21 | 1996-05-21 | Eßbesteck aus thermoplastischen Hochleistungs-Kunststoffen |
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DE (1) | DE19620420A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE202006002321U1 (de) * | 2006-02-13 | 2007-03-29 | Redel, Wolfgang | Essgerät, insbesondere Besteck- oder Geschirrteil |
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WO2012142768A1 (zh) * | 2011-04-21 | 2012-10-26 | 亿润塑胶五金有限公司 | 一种表面带有图案的厨房用具及其制作方法 |
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- 1996-05-21 DE DE1996120420 patent/DE19620420A1/de not_active Withdrawn
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- 1997-05-20 CN CN 97113565 patent/CN1170556A/zh active Pending
- 1997-05-21 JP JP13019297A patent/JPH1057215A/ja not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE202006002321U1 (de) * | 2006-02-13 | 2007-03-29 | Redel, Wolfgang | Essgerät, insbesondere Besteck- oder Geschirrteil |
Also Published As
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JPH1057215A (ja) | 1998-03-03 |
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KR970073457A (ko) | 1997-12-10 |
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