DE19636541A1 - Amorphe, transparente, kristallisierbare Platte und ein daraus hergestellter Formkörper mit einer hohen und gleichmäßigen Wärmeformbeständigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Platte, die als Hauptbestandteil einen kristallisierbaren Thermoplast und mindestens einen Keimbildner enthält, einen Formkörper herstellbar aus dieser amorphen Platte, ein Verfahren zu dessen Herstellung sowie dessen Verwendung. Der Formkörper zeichnet sich durch eine hohe und gleichmäßige Wärmeformbeständigkeit, eine definierte und gleichmäßige Lichttransmission, eine extreme Chemikalienbeständigkeit, durch eine homogene, glänzende, korrosionsfeste Oberfläche sowie durch eine wirtschaftliche Herstellung aus.

Amorphe Platten aus einem kristallisierbaren Thermoplasten werden bei relativ niedrigen Temperaturen forminstabil. Insbesondere werden amorphe Gegenstände (Platten, Formkörper) beispielsweise aus amorphem Polyethylenterephthalat- (PET)-Material bei Temperaturen von etwa 70°C forminstabil, so daß empfohlen wird, solche Gegenstände nicht Temperaturen von über 65°C auszusetzen. Es ist bekannt, daß durch Erhöhen des Kristallisationsgrades die Temperaturstabilität erhöht wird.

Es ist bekannt, einen Gegenstand aus einer Lage aus PET-Material warmzuformen und beim Warmformen den Gegenstand zu kristallisieren, wodurch die Wärmeformbeständigkeit erhöht wird. So wird beispielsweise in der US-A-3,496,143 ein Verfahren zum Wärmeformen einer PET-Platte unter Verwendung einer Tiefziehvorrichtung beschrieben. Die PET-Platte hat ein Dicke von 3 mm und eine Fläche von 370 mm × 280 mm.

Die US-Schrift fordert, daß die PET-Platte einen Anfangskristallisationsgrad von 5% bis 25% besitzen sollte. Das Verfahren erfordert, daß die PET-Platte vor dem Formen in der Vakuumform einer langwierigen Wärmebehandlung unterworfen wird.

Nach dem Formen wir die Platte, während sie noch in der Form ist, einer weiteren Wärmebehandlung ausgesetzt. Die Platte wird in der Form gehalten, bis der Kristallisationsgrad der geformten Platte größer als 25% ist. In der Patentschrift wird darauf hingewiesen, daß der geformte Gegenstand bei einer Temperatur von 160°C und 60 Minuten formstabil bleibt.

Nachteilig beim Verfahren der US-A-3,496,143 ist, daß keine exakt und gut geformten Gegenstände herstellbar sind, da die Ausgangsplatte bereits einen Kristallisationsgrad von 5% bis 25% besitzt und kaum noch formbar ist. Desweiteren hat sich gezeigt, daß die Gegenstände nicht homogen kristallisiert sind und die noch vorhandenen amorphen Bereiche lediglich bis ca. 70°C formstabil bleiben. Außerdem ist das vorgeschlagene Verfahren mit der vorgeschlagenen Platte mit einem Kristallisationsgrad von 5 bis 25% von der Zeit her extrem unwirtschaftlich.

Die EP-A-0 471 528 (Polysheet Irland Limited) beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Formen eines Gegenstandes aus einer PET-Platte, so daß der geformte Gegenstand bei Temperaturen von über 70°C und bevorzugt bis zu Temperaturen von 200°C formstabil bleibt.

Mit diesem Verfahren lassen sich allerdings nur Gegenstände herstellen, deren Lichttransmission stark schwankt, was ein Zeichen dafür ist, daß der Gegenstand unvollständig und ungleichmäßig kristallisiert ist. Ebenso schwankt entsprechend des schwankenden Kristallisationsgrades die Wärmeformstabilität.

Weder mit dem in der US-A-3,496,143 noch mit dem in der EP-A-0 471 528 offenbarten Verfahren, lassen sich Gegenstände mit homogener Lichttransmission und Gleichmäßigkeit der Kristallisation herstellen.

Aufgabe der vorliegen Erfindung ist es daher, eine Platte aus einem amorphen, kristallisierbaren Thermoplasten, und einen daraus geformten Gegenstand mit einem gleichmäßigen Kristallisationsgrad, einer homogenen Lichttransmission und einer homogenen Wärmebeständigkeit zur Verfügung zu stellen. Desweiteren soll sich der geformte Gegenstand durch eine homogene, glänzende Oberfläche, eine homogene Trübung sowie durch eine wirtschaftliche Herstellung auszeichnen.

Unter gleichmäßigem Kristallisationgrad wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung verstanden, daß der Kristallisationsgrad des geformten Gegenstandes bei größer 20% und kleiner 60% liegt, vorzugsweise bei größer 30% und kleiner 50% liegt und daß der Kristallisationsgrad innerhalb eines geformten Gegenstandes nicht mehr als 10% in der Kristallinität schwankt.

Unter gleichmäßiger Lichttransmission (gemessen nach ASTM D 1003) wird verstanden, daß die Lichttransmission je nach Wanddicke des geformten Gegenstandes bei kleiner 50%, vorzugsweise bei kleiner 40% und besonders bevorzugt bei kleiner 30% liegt. Die Lichttransmission darf innerhalb des geformten Gegenstandes nicht mehr als 10 Einheiten schwanken.

Die Wärmeformbeständigkeit des geformten Gegenstandes, gemessen nach ISO 75-1,2 (HDTB, 0,45 MPa), sollte in allen Bereichen homogen bei größer 100°C, vorzugsweise bei größer 120°C und besonders bevorzugt bei größer 140°C liegen. Die Wärmeformbeständigkeit sollte innerhalb des geformten Gegenstandes nicht mehr als 20°C schwanken.

Unter homogener, glänzender Oberfläche wird verstanden, daß der Oberflächenglanz des geformten Gegenstandes an der Oberfläche, die nicht mit der Tiefziehform in Berührung kommt, gemessen nach DIN 67530 (Meßwinkel 20°) bei größer 70, vorzugsweise bei größer 80 und besonders bevorzugt bei größer 90 liegt. Der Oberflächenglanz sollte auf dieser Oberfläche nicht mehr als 20 Glanzpunkte schwanken.

Unter homogener Trübung wird verstanden, daß die Trübung des geformten Gegenstandes, gemessen nach ASTM D 1003 mehr als 50%, vorzugsweise mehr als 60% und besonders bevorzugt mehr als 70% beträgt. Die Trübung sollte nicht mehr als 10 Trübungspunkte innerhalb des geformten Gegenstandes schwanken.

Darüber hinaus sollte sich der geplante Gegenstand durch eine hervorragende Chemiekalienbeständigkeit auszeichnen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine transparente, amorphe Platte mit einer Dicke im Bereich von 1 bis 20 mm, die als Hauptbestandteil mindestens einen kristallisierbaren Thermoplasten enthält, und dadurch gekennzeichnet ist, daß die Platte mindestens einen homogen verteilten Keimbildner zur Initiierung der Kristallisation während des Thermoformprozesses und zur Erhöhung der Kristallisationsgeschwindigkeit während des Thermoformprozesses enthält, so daß nach dem Thermoformprozeß ein kristallisierter Gegenstand mit dem geforderten Eigenschaftsprofil resultiert.

Die transparente, amorphe Platte enthält als Hauptbestandteil mindestens einen kristallisierbaren Thermoplasten. Geeignete kristallisierbare bzw. teilkristalline Thermoplaste sind beispielsweise Polyethylenterephthalat, Polyethylennaphthalat, Polybutylenterephthalat, Polybutylennaphthalat, Cycloolefin- und Cycloolefincopolymere, wobei Polyethylenterephthalat besonders bevorzugt ist.

Die transparente, amorphe Platte enthält ferner mindestens einen Keimbildner, wobei die Konzentration des Keimbildners je nach Art des Keimbildners stark variieren kann.

Polymere mit einer niedrigen bis mittleren Kristallwachstumsgeschwindigkeit wie die genannten Thermoplaste sprechen auf die sogenannte homogene, heterogene, athermische und/oder spontane Keimbildung (Nukleierung) mit Hilfe von Fremdsubstanzen - den Keimbildnern - sehr gut an.

Die niedrige bis mittlere Kristallwachstumsgeschwindigkeit und die langsam ablaufende Keimbildung von den genannten Thermoplasten sind einerseits sehr vorteilhaft für die Herstellung der hoch transparenten, amorphen Platten, andererseits stellen diese Eigenschaften jedoch ein ernsthaftes Problem beim Thermoformen zu einem kristallinen Gegenstand dar. So führt das Thermoformen der amorphen Thermoplasten mit extrem beheizten Formen und viel Wärme - zur Beschleunigung der Kristallisation - zu teilweise kristallinen Fertigteilen mit stark schwankendem Kristallisationsgrad und stark schwankenden Eigenschaften wie z. B. Lichttransmission, Trübung, Oberflächenglanz und Wärmebeständigkeit. Die Fertigteile lassen sich nur sehr schwer aus der Form lösen und sind teilweise zu weich. Infolge der teilweise sehr langen und dazu unwirtschaftlichen Zykluszeiten bei extremen Temperaturen erhält man aufgrund der gebildeten, großen Sphärolithe sehr spröde Gegenstände.

Es wurde nun gefunden, daß man mit Hilfe von inerten, unlöslichen Additiven, von organischen Verbindungen ohne oder mit inertem Additiv sowie mit polymeren Verbindungen ohne oder mit inertem Additiv als Keimbildner in diesen kristallisierbaren Thermoplasten diese Schwierigkeiten beim Tiefziehen beheben kann.

An den zugesetzten Keimbildner werden erfindungsgemäß die Anforderungen gestellt, daß er bei der Plattenherstellung in der Extrusionsstraße bei relativ schneller Abkühlung nicht zu einer Kristallisation in der Platte führen darf. Erfindungswesentlich ist, daß die Platte amorph sein muß. Bei Platten, die nur eine geringe Kristallisation von größer 5% aufweisen, erweist sich das Thermoformen zu einem kristallisierten Gegenstand als unzureichend und sehr zeitaufwendig, da während des Tiefziehens die kristallinen Anteile erst aufgeschmolzen werden müssen, wozu viel Zeit und Energie erforderlich ist.

Auf der anderen Seite muß der Keimbildner bei dem Thermoformprozeß die Kristallisationsgeschwindigkeit erhöhen und dafür Sorge tragen, daß schnell zahlreiche, kleine Sphärolithe gebildet werden.

Geeignete Keimbildner sind beispielsweise inerte, mineralische Füllstoffe wie Silikate mit einer mittleren Teilchengröße von kleiner 5 µm sowie Talkum, Ton, Kaolin, Glimmer mit mittleren Teilchengrößen von kleiner 6 µm, Metalloxide wie z. B. Siliciumdioxid, Titandioxid und Magnesiumoxid, Carbonate und Sulfate, bevorzugt von Erdalkalimetallen, Bornitrid und Natriumfluorid mit mittleren Teilchendurchmessern von kleiner 4 µm. Desweiteren eignen sich organische Verbindungen alleine oder mit unlöslichen, inerten Feststoffen wie beispielsweise Montanwachs, Montanestersalze, Salze von Mono- und Polycarbonsäuren, Epoxide und Alkaliaryl- und -alkylsulfonate sowie polymere Verbindungen alleine oder mit unlöslichen, inerten Feststoffen wie beispielsweise Polyethylen, Polypropylen, Polyamide, Poly-4-methylpenten-1, Polymethylbuten-1, Copolymerisate aus Ethylen mit ungesättigten Carbonsäurerestern, ionische Copolymerisate aus Ethylen mit Salzen ungesättigter Carbonsäuren, Copolymerisate aus Styrolderivaten mit konjugierten Dienen, der kristallisierbare Thermoplast selbst mit einer wesentlich niedrigeren oder einer wesentlich höheren intrinsischen Viskosität, oxidative abgebaute Polymere, Regranulat aus dem kristallisierbaren Thermoplast sowie Mischungen von diesen Keimbildnern.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße, transparente, amorphe Platte als Hauptbestandteil ein kristallisierbares Polyethylenterephthalat, 1 bis 40 Gew.-%., Regenerat aus dem kristallisierbaren Polyethylenterephthalat und 0,01 bis 3 Gew.-% Siliciumdioxid mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 1 bis 3 µm oder 1 bis 40 Gew.-% Regenerat aus dem kristallisierbaren Thermoplast und 0,01 bis 3,0 Gew.-% Kaolin mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 1,0 bis 5,0 µm, bezogen auf das Gewicht an kristallisierbarem Polyethylenterephthalat. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die amorphe Platte neben dem kristallisierbaren Polyethylenterephthalat, dem Regenerat aus dem kristallisierbaren Polyethylenterephthalat als Keimbildner auch Mischungen der beiden anorganischen Keimbildner enthalten, wobei die Gesamtkonzentration an anorganischem Keimbildner vorzugsweise zwischen 0,01 Gew.-% und 3,0 Gew.-% liegt, bezogen auf das Gewicht des kristallisierbaren Polyethylenterephthalats.

Zwecks Bildung von kleinen und zahlreichen Sphärolithen beim späteren Tiefziehprozeß ist es bevorzugt, wenn die intrinsische Viskosität des Regenerates aus dem kristallisierbaren Thermoplast niedriger liegt als die intrinsische Viskosität des kristallisierbaren Polyethylenterephthalats selbst, was als Hauptbestandteil in der amorphen Platte enthalten ist.

Polyethylenterephthalate mit einem Kristallitschmelzpunkt T_m, gemessen mit DSC (Differential Scanning Calorimetry) mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 10°C/min, von 240°C bis 280°C, vorzugsweise von 250°C bis 270°C, mit einem Kristallisationstemperaturbereich T_c zwischen 75°C und 280°C, einer Glasübergangstemperatur T_g 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 25% und 65% stellen als Ausgangsmaterialien zur Herstellung der Platte bevorzugte Polymere dar.

Die Standardviskosität SV (DCE) des Polyethylenterephthalats, gemessen in Dichloressigsäure nach DIN 53728, liegt zwischen 600 und 1800, vorzugsweise zwischen 700 und 1250 und besonders bevorzugt zwischen 800 und 1200.

Die intrinsische Viskosität IV (DCE) berechnet sich aus der Standardviskosität SV (DCE):

IV(DCE) = 6,67·10^-4SV(DCE) + 0,118

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 M_w/M_n des Polyethylenterephthalats gemessen mittels Gelpermeationschromatographie liegt vorzugsweise zwischen 1,5 und 4,0 und besonders bevorzugt zwischen 2,0 und 3,5.

Erfindungsgemäß versteht man unter kristallisierbarem Polyethylenterephthalat:

• - kristallisierbare Polyethylenterephthalat-Homopolymere,
• - kristallisierbare Polyethylenterephthalat-Copolymere,
• - kristallisierbare Polyethylenterephthalat-Compounds,
• - kristallisierbares Polyethylenterephthalat-Recyklat und
• - andere Variationen von kristallisierbarem Polyethylenterephthalat.

Unter amorpher Platte werden im Sinne der vorliegenden Erfindung solche Platten verstanden, die, obwohl der eingesetzte kristallisierbare Thermoplast vorzugsweise eine Kristallinität zwischen 25 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.

Daneben ergaben Messungen, daß die erfindungsgemäße PET-Platte schwer brennbar und schwer entflammbar ist, so daß folglich der aus dieser Platte tiefgezogene, kristallisierte Gegenstand ebenfalls schwer entflammbar ist.

Desweiteren läßt sich die erfindungsgemäße Platte auf einer herkömmlichen Vakuum-Thermoformmaschine mit Ober- und Unterheizung zu einem homogen kristallisierten Gegenstand tiefziehen. Wesentlich ist, daß das Formwerkzeug auf Temperaturen von mindestens 100°C, vorzugsweise mindestens 120°C, zu erwärmen ist, wobei zum Erwärmen des Formwerkzeuges neben erwärmten Öl beispielsweise auch elektrisch betriebene Kassettenheizer oder dergleichen verwendet werden können. Die Plattentemperatur sollte dabei unter 140°C, vorzugsweise unter 130°C und besonders bevorzugt unter 120°C liegen.

Daneben wurde völlig überraschend gefunden, daß zwar Heizstrahler als Wärmequelle zur Erwärmung der Platte auf die Vorformtemperatur und zur Kristallisation des geformten Gegenstandes geeignet sind, daß aber Infrarotstrahler mit einer Wellenlänge von größer 2000 nm eine höhere Kristallisationsgeschwindigkeit und einen nochmals höheren und homogeneren Kristallisationsgrad liefern, was sich ebenfalls positiv auf die übrigen physikalischen Eigenschaften, wie beispielsweise Lichttransmission, Trübung, Oberflächenglanz, Wärmeformbeständigkeit, Chemikalienbeständigkeit und mechanische Eigenschaften auswirkt.

Bei Wellenlängen von größer 2000 nm, insbesondere größer 2300 nm liegt die Lichttransmission der erfindungsgemäßen, amorphen Platte bei kleiner 10%, d. h. die Absorption ist in diesem Wellenlängenbereich extrem hoch, was bedeutet, daß Strahlung mit diesen Wellenlängen beim Tiefziehen in Wärme umgewandelt wird, wodurch die Kristallisation unter Mitwirkung der Keimbildner homogen initiiert und fortgesetzt wird.

Der Tiefziehprozeß umfaßt wie dem Fachmann bekannt die Schritte Aufheizen mit einer Wärmequelle, Vakuumformen unter Wärmeeinwirkung, Wärmebehandlung, Abkühlen und anschließendes Entformen.

Die erfindungsgemäße, amorphe PET-Platte, die die beschriebenen Keimbildner enthält, wird diesem Tiefziehprozeß unterzogen, wobei als Wärmequelle Heizstrahler oder andere Heizelemente dienen können, bevorzugt aber Infrarotstrahler mit Wellenlängen von größer 2000 nm eingesetzt werden.

Die bereits geformte, noch im wesentlichen amorphe und noch im wesentlichen transparente Lage wird unter Vakuum in der Form gehalten und je nach Plattendicke vorzugsweise 30 Sekunden bis 6 Minuten bei Temperaturen vorzugsweise im Bereich von 100 bis 200°C wärmebehandelt, wozu vorzugsweise Infrarotstrahler mit Wellenlängen von größer 2000 nm eingesetzt werden. Während der Wärmebehandlung kann visuell beobachtet werden, wie sich der transparente Gegenstand milchig weiß verfärbt, d. h. die Lichttransmission der ursprünglich amorphen, transparenten Platte nimmt von ca. 90% infolge der einsetzenden Kristallisation homogen ab und nimmt Werte an, die kleiner 50%, vorzugsweise kleiner 40% und besonders bevorzugt kleiner 30% sind.

Nach erfolgter Kristallisation, wobei der Fachmann den gewünschten Kristallisationsgrad über die visuell zu beobachtende und/oder auch meßtechnisch zu erfassende Lichttransmission einstellen kann, wird der geformte Gegenstand abgekühlt und entformt.

Der aus der amorphen, transparenten, mit Keimbildnern ausgerüsteten PET-Platte thermogeformte, kristallisierte Gegenstand hat einen Kristallisationsgrad von 20% bis 60%, vorzugsweise von 30% bis 50% und besonders bevorzugt von 35% bis 45%. Aufgrund der eingesetzten Keimbildner, die die Kristallisation homogen initiieren und dafür sorgen, daß kleine, zahlreiche Sphärolithe gebildet werden, ist die Kristallisation innerhalb des geformten Gegenstandes extrem homogen und schwankt weniger als 10 Einheiten im Kristallisationsgrad.

Infolge der homogenen Kristallisation ist ebenfalls die Wärmeformbeständigkeit, gemessen nach ISO 75-1,2 [HDT= Heat Deflection Temperature, 0,45 MPa], des geformten Gegenstandes extrem, homogen und schwankt nicht mehr als 20°C, vorzugsweise nicht mehr als 10°C innerhalb des geformten Gegenstandes. Die Wärmeformbeständigkeit des geformten Gegenstandes ist in allen Bereichen homogen und größer als 100°C, vorzugsweise größer als 120°C, besonders bevorzugt größer als 140°C und insbesondere größer als 160°C.

Die Lichttransmission, gemessen nach ASTM D 1003, über die der Kristallisationsgrad eingestellt werden kann, ist natürlich homogen und liegt unter 50%, vorzugsweise unter 40% und besonders bevorzugt unter 30%. Da die Lichttransmission von dem Kristallisationsgrad aber auch von der Wanddicke des geformten Körpers abhängt, liegt die Lichttransmission bei Wandstärken von größer 3 mm insbesondere unter 20%.

Der geformte, kristallisierte Gegenstand zeigt an der Oberfläche, die nicht mit der Tiefziehform in Berührung kommt, einen Oberflächenglanz, gemessen nach DIN 67530 (Meßwinkel 20°) von größer 70, vorzugsweise von größer 80, besonders bevorzugt von größer 90 und insbesondere von größer 95.

Die Trübung des geformten Gegenstandes, gemessen nach ASTM D 1003 liegt im allgemeinen über 50%, vorzugsweise über 60% und besonders bevorzugt über 70%. Da die Trübung wie die Lichttransmission neben dem Kristallisationsgrad auch von der Wandstärke des geformten Körpers abhängt, liegt die Trübung bei Wandstärken von größer 3 mm über 80%.

Daneben zeigt der erfindungsgemäße, geformte und kristallisierte Gegenstand eine noch höhere Chemikalienbeständigkeit als die erfindungsgemäße, amorphe, transparente Platte.

Ganz überraschend wurde festgestellt, daß das Zugmodul, gemessen nach ISO 527-1,2, unter 3600 MPa, vorzugsweise unter 3400 MPa liegt, was ein weiterer Beweis dafür ist, daß die Kristallisation homogen ist und daß sich zahlreiche, kleine Sphärolithe aufgrund des eingesetzten Keimbildners gebildet haben, d. h. der Gegenstand ist trotz Kristallisation nicht spröde.

Die Herstellung der amorphen, kristallisierbaren Platten wird beispielsweise in den nicht offengelegten, deutschen Patentanmeldungen 195 19 579.5, 195 19 578.7, 195 19 577.9, 195 22 118.4, 195 22 120.6, 195 22 119.2, 195 28 336.8, 195 28 334.1 und 195 28 333.3 beschrieben.

Aufgrund der eingesetzten Keimbildner ist bei der Herstellung der Platte auf eine genaue Temperaturführung und auf exakte Walzentemperaturen zu achten. Bei zu hohen Walzentemperaturen wird die Kristallisation durch die Keimbildner bereits während der Extrusion initiiert, was zu enormen Problemen beim Tiefziehen führt.

Erfindungsgemäß kann der Keimbildner bereits beim Thermoplast-Rohstoffhersteller zudosiert werden oder bei der Plattenherstellung in den Extruder dosiert werden.

Besonders bevorzugt ist die Zugabe des Keimbildners über die Masterbatchtechnologie. Der Keimbildner wird in einem festen Trägermaterial voll dispergiert. Als Trägermaterial kommen gewisse Harze, das Polyethylenterephthalat selbst oder auch andere Polymere, die mit dem Polyethylenterephthalat ausreichend verträglich sind, in Frage.

Wichtig ist, daß die Korngröße und das Schüttgewicht des Masterbatches ähnlich der Korngröße und dem Schüttgewicht des Polyethylenterephthalats ist, so daß eine homogene Verteilung und damit eine homogene Keimbildung und Kristallisation erfolgen kann.

Durch die Vielzahl ausgezeichneter Eigenschaften eignet sich der erfindungsgemäße, kristallisierte Gegenstand für eine Vielzahl verschiedener Anwendungen, beispielsweise für Messebau und Messeartikel, für Chemikalien- und Transportbehälter, für Sanitärartikel, sowie im Laden- und Regalbau.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, ohne dadurch beschränkt zu werden.

Die Messung der einzelnen Eigenschaften erfolgt dabei gemäß den folgenden Normen bzw. Verfahren.

Meßmethoden Oberflächenglanz

Der Oberflächenglanz wird nach DIN 67530 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 20° 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.

Lichttransmission

Unter der Lichttransmission ist das Verhältnis des insgesamt durchgelassenen Lichtes zur einfallenden Lichtmenge zu verstehen.

Die Lichttransmission wird mit dem Meßgerät "Hazegard plus" nach ASTM 1003 gemessen.

Trübung und Clarity

Trübung ist der prozentuale Anteil des durchgelassenen Lichtes, der vom eingestrahlten Lichtbündel im Mittel um mehr als 2,5° abweicht. Die Bildschärfe wird unter einem Winkel kleiner als 2,5° ermittelt. Die Trübung und die Clarity werden mit dem Meßgerät "Hazegard plus" nach ASTM 1003 gemessen.

Wärmeformbeständigkeit

Die Wärmeformbeständigkeit wird als HDT B (Heat Deflection Temperature) mit 0,45 MPa nach ISO 75-1,2 gemessen.

Vicat-Erweichungstemperatur

Die Vicat-Erweichungstemperatur wird bei 50 N Belastung nach ISO 306 gemessen.

Dichte

Die Dichte wird nach DIN 53479 bestimmt.

SV (DCE), IV (DCE)

Die Standardviskosität SV (DCE) wird angelehnt an DIN 53726 in Dichloressigsäure gemessen.

Die intrinsische Viskosität (IV) berechnet sich wie folgt aus der Standardviskosität (SV)

IV (DCE) = 6,67·10^-4SV (DCE) + 0,118

Thermische Eigenschaften

Die thermischen Eigenschaften wie Kristallitschmelzpunkt T_m, Kristallisationsgrad, Kristallisationstemperaturbereich T_c, Nach-(kalt-) Kristallisationstemperatur T_CN und Glasübergangstemperatur T_g werden mittels Differential Scanning Calorimetrie (DSC) bei einer Aufheizgeschwindigkeit von 10°C/min gemessen.

Molekulargewicht, Polydispersität

Die Molekulargewichte M_w und M_n und die resultierende Polydispersität M_w/M_n werden mittels Gelpermeationschromatographie (GPC) gemessen.

Zugmodul

Das Zugmodul wird bei 23°C nach ISO 527-1,2 gemessen.

Beispiel 1

Das Polyethylenterephthalat, aus dem die transparente Platte hergestellt wird, hat eine Standardviskosität SV (DCE) von 1010, was einer intrinsischen Viskosität IV (DCE) von 0,79 dl/g entspricht. Der Feuchtigkeitsgehalt liegt bei (0,2% und die Dichte (DIN 53479) bei 1,41 g/cm³. Die Kristallinität beträgt 59%, wobei der Kristallitschmelzpunkt nach DSC-Messungen bei 258°C liegt. Der Kristallisationstemperaturbereich T_c liegt zwischen 83°C und 258°C, wobei die Nachkristallisationstemperatur (auch Kaltkristallisationstemperatur) T_CN bei 144°C liegt. Die Polydispersität M_w/M_n des Polyethylenterephthalat-Polymeren beträgt 2,14.

Vor der Extrusion werden 60 Gew.-% des Polyethylenterephthalats mit 30 Gew.-% Regenerat aus dem Polyethylenterephthalat und 10 Gew.-% Masterbatch 5 Stunden bei 170°C getrocknet.

Das Masterbatch setzt sich aus 2 Gew.-% Siliciumdioxid als Keimbildner mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 1,0 µm und 98 Gew.-% Polyethylenterephthalat, dem Hauptbestandteil der Platte, zusammen.

Das Polyethylenterephthalat-Regenerat als Keimbildner hat eine Standardviskosität SV(DCE) von 890, was einer intrinsischen Viskosität IV (DCE) von 0,71 dl/g entspricht.

Die Rohstoffmischung wird dann in einem Einschneckenextruder bei einer Extrusionstemperatur von 280°C durch eine Breitschlitzdüse auf einem Glättkalander, dessen Walzen S-förmig angeordnet sind, extrudiert und zu einer 4 mm dicken Platte geglättet. Die erste Kalanderwalze hat eine Temperatur von 65°C und die nachfolgenden Walzen haben jeweils eine Temperatur von 58°C. Die Geschwindigkeit des Abzuges liegt bei 2,8 m/min.

Im Anschluß an die Nachkühlung wird die transparente, amorphe, 4 mm dicke PET-Platte mit Trennsägen an den Rändern gesäumt, abgelängt und gestapelt.

Die hergestellte transparente, amorphe Platte hat folgendes Eigenschaftsprofil:

• - Dicke : 4 mm
• - Oberflächenglanz 1. Seite: 180
  (Meßwinkel 20°) 2. Seite : 176
• - Lichttransmission : 89%
• - Clarity : 98%
• - Trübung : 2,4%
• - Oberflächendefekte pro m² : keine
• - Kristallinität : 0%
• - Dichte : 1,33 g/cm³
• - Zugmodul (23°C) : 2450 MPa
• - HDT B (0,45 MPa) : 73°C
• - Vicat-Erweichungsmodul : 75°C.

Die transparente, amorphe PET wird auf einer Vakuum-Thermoformmaschine der Fa. Geiss/Sesslach, mit folgenden Parametern zu einem Chemikalienauffangbehälter tiefgezogen:

• - Plattengröße : 1000 mm × 700 mm
• - Plattendicke : 4 mm
• - Formfläche : 960 mm × 660 mm
• - Ziehtiefe : 200 mm
• - Vortrocknen : nicht erforderlich
• - Temperatur des Formwerkzeuges : 145°C
• - Heizquelle Ober- und Unterheizung : IR Strahler mit einer Wellenlänge von 2200 nm bis 3200 nm
• - Vakuum : ja
• - Temperatur der Platte : 115°C
• - Zeitdauer in der Form bei beidseitiger Beheizung mit den IR Strahlern : 150 sek.
• - Kühlung : 90 sek.

Der geformte Chemikalienauffangbehälter hat folgende Eigenschaften:

• - Farbe : Weiß
• - Oberflächenglanz, der Seite, die nicht mit der Form in Berührung kam : 110
• - Lichttransmission : 12%
• - Clarity : 0%
• - Trübung : 100%
• - Oberflächendefekte : keine
• - Kristallinität : 49%
• - Dichte 1,39 g/cm³
• - Zugmodul (23°C) : 3250 MPa
• - HDT B (0,45 MPa) : 164°C-168°C
• - Vicat-Erweichungstemperatur : 168°C-172°C.

Der Chemikalienauffangbehälter wurde 150-mal mit den unterschiedlichsten Chemikalien für 24 Stunden und länger belastet und erwies sich als absolut stabil. Der Chemikalienbehälter wurde 48 Stunden in einem Autoklaven bei einer Temperatur von 162°C belassen und erwies sich vollständig und homogen über den Gegenstand als formstabil.

Claims (16)

1. Amorphe, transparente Platte mit einer Dicke im Bereich von 1 bis 20 mm, die als Hauptbestandteil einen kristallisierbaren Thermoplast enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte mindestens einen im wesentlichen homogen verteilten Keimbildner enthält.

2. Platte gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kristallisierbare Thermoplast Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Polyethylennaphthalat, Polybutylennaphthalat, ein Cycloolefin- und/oder ein Cycloolefincopolymer ist.

3. Platte gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kristallisierbare Thermoplast Polyethylenterephthalat ist.

4. Platte gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Keimbildner anorganische und/oder organische Keimbildner verwendet werden.

5. Platte gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtkonzentration an anorganischen Keimbildnern im Bereich von 0,01 bis 3,0 Gew.-% liegt, bezogen auf das Gewicht des kristallisierbaren Thermoplasten.

6. Platte gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtkonzentration an organischen Keimbildnern im Bereich von 0,5 bis 40,0 Gew.-% liegt, bezogen auf das Gewicht des kristallisierbaren Thermoplasten.

7. Platte gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Hauptbestandteil ein kristallisierbares Polyethylenterephthalat, 0,5 bis 40,0 Gew.-% Regenerat aus dem kristallisierbaren Polyethylenterephthalat mit einer wesentlich niedrigeren oder einer wesentlich höheren intrinsischen Viskosität als organischen Keimbildner sowie 0,01 bis 3,0 Gew.-% Siliciumdioxid und/oder Kaolin als anorganischen Keimbildner enthält.

8. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers aus einer amorphen, transparenten Platte gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man

• - die Platte mittels Wärmequelle aufheizt,
• - die aufgeheizte Platte zwecks Formung tiefzieht,
• - die tiefgezogene Platte wärmebehandelt,
• - die wärmebehandelte Platte abkühlt und
• - anschließend entformt.

9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufheizen und/oder zur Wärmebehandlung Infrarotstrahler mit einer Wellenlänge von größer 2000 nm verwendet werden.

10. Verfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung bei einer Temperatur im Bereich von 100 bis 200°C für die Dauer von 30 Sekunden bis 6 Minuten durchgeführt wird.

11. Formkörper erhältlich nach einem Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kristallisationsgrad im Bereich von 20 bis 60% liegt und die Schwankungen des Kristallisationsgrades innerhalb des Formkörpers weniger als 10% betragen.

12. Formkörper gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Wärmeformbeständigkeit von mehr als 100°C aufweist und die Schwankungen der Wärmeformbeständigkeit innerhalb des Formkörpers nicht mehr als 20°C betragen.

13. Formkörper gemäß Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Lichttransmission aufweist, die unter 50% liegt.

14. Formkörper gemäß mindestens einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Oberflächenglanz von größer 70 aufweist.

15. Formkörper gemäß mindestens einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Trübung von über 50% aufweist.

16. Verwendung eines Formkörpers gemäß mindestens einem der Ansprüche 11 bis 15 für Messebau und Messeartikel, für Chemikalien- und Transportbehälter, für Sanitärartikel sowie im Laden- und Regalbau.