DE19636541A1 - Amorphe, transparente, kristallisierbare Platte und ein daraus hergestellter Formkörper mit einer hohen und gleichmäßigen Wärmeformbeständigkeit - Google Patents
Amorphe, transparente, kristallisierbare Platte und ein daraus hergestellter Formkörper mit einer hohen und gleichmäßigen WärmeformbeständigkeitInfo
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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 Tm, 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 Tc zwischen 75°C und 280°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 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 Mw/Mn 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.
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.
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 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.
Die Wärmeformbeständigkeit wird als HDT B (Heat Deflection Temperature) mit
0,45 MPa nach ISO 75-1,2 gemessen.
Die Vicat-Erweichungstemperatur wird bei 50 N Belastung nach ISO 306 gemessen.
Die Dichte wird nach DIN 53479 bestimmt.
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
Die thermischen Eigenschaften wie Kristallitschmelzpunkt Tm, Kristallisationsgrad,
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 (GPC) gemessen.
Das Zugmodul wird bei 23°C nach ISO 527-1,2 gemessen.
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 Tc liegt zwischen 83°C und 258°C, wobei die
Nachkristallisationstemperatur (auch Kaltkristallisationstemperatur) TCN bei 144°C
liegt. Die Polydispersität Mw/Mn 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.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996136541 DE19636541A1 (de) | 1996-09-09 | 1996-09-09 | Amorphe, transparente, kristallisierbare Platte und ein daraus hergestellter Formkörper mit einer hohen und gleichmäßigen Wärmeformbeständigkeit |
AU46190/97A AU4619097A (en) | 1996-09-09 | 1997-08-28 | Amorphous, transparent, crystallisable plate and a moulded body produced therefrom with a high and uniform dimensional stability when exposed to heat |
PCT/EP1997/004689 WO1998009799A1 (de) | 1996-09-09 | 1997-08-28 | Amorphe, transparente, kristallisierbare platte und ein daraus hergestellter formkörper mit einer hohen und gleichmässigen wärmeformbeständigkeit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996136541 DE19636541A1 (de) | 1996-09-09 | 1996-09-09 | Amorphe, transparente, kristallisierbare Platte und ein daraus hergestellter Formkörper mit einer hohen und gleichmäßigen Wärmeformbeständigkeit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE19636541A1 true DE19636541A1 (de) | 1998-03-12 |
Family
ID=7805033
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE1996136541 Withdrawn DE19636541A1 (de) | 1996-09-09 | 1996-09-09 | Amorphe, transparente, kristallisierbare Platte und ein daraus hergestellter Formkörper mit einer hohen und gleichmäßigen Wärmeformbeständigkeit |
Country Status (3)
Country | Link |
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DE (1) | DE19636541A1 (de) |
WO (1) | WO1998009799A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2006100465A1 (en) * | 2005-03-23 | 2006-09-28 | Imerys Minerals Limited | Infrared absorbing polymer compositions and films |
CN101376690B (zh) * | 2007-08-30 | 2011-06-15 | 中国石化上海石油化工股份有限公司 | 一种制纤维用阻燃聚酯的制备方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1996
- 1996-09-09 DE DE1996136541 patent/DE19636541A1/de not_active Withdrawn
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1997
- 1997-08-28 AU AU46190/97A patent/AU4619097A/en not_active Abandoned
- 1997-08-28 WO PCT/EP1997/004689 patent/WO1998009799A1/de active Application Filing
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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WO1998009799A1 (de) | 1998-03-12 |
AU4619097A (en) | 1998-03-26 |
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