DE19642287A1 - Mehrschichtige Platte aus einem kristallisierbaren Thermoplast, ein daraus herstellbarer, kristallisierter Formkörper sowie dessen Verwendung - Google Patents
Mehrschichtige Platte aus einem kristallisierbaren Thermoplast, ein daraus herstellbarer, kristallisierter Formkörper sowie dessen VerwendungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine amorphe, mehrschichtige Platte aus einem
kristallisierbaren Thermoplast, deren Dicke im Bereich von 1 bis 20 mm liegt. Die
Platte ist dadurch gekennzeichnet, daß sie sich aus mindestens einer Kernschicht
und mindestens einer Deckschicht zusammensetzt, wobei mindestens eine der
Schichten mindestens einen Keimbildner enthält.
Der aus der mehrschichtigen Platte herstellbare, kristallisierte Formkörper weist
einen besonders homogenen Kristallisationsgrad und eine hohe und gleichmäßige
Wärmeformbeständigkeit auf.
Mehrschichtige Platten aus Kunststoffmaterialien sind an sich bekannt.
Derartige Platten aus verzweigten Polycarbonaten sind in EP-A-0 247 480, EP-A-
320 632 und US-PS 5,108,835 beschrieben.
Aus der DE-A-34 14 116 bzw. US-PS 4,600,632 sind UV-stabilisierte
Polycarbonatformkörper bekannt, die aus Polydiorganosiloxan-Polycarbonat-
Blockcopolymeren aufgebaut sind.
Aus der US-PS 5,137,949 sind Mehrschichtkunststoffplatten bekannt, mit Schichten
aus Polydiorganosiloxan-Polycarbonat-Blockcopolymeren, die UV-Absorber
enthalten. Aus der EP-A-0 416 404 sind UV-stabilisierte, verzweigte Polycarbonate
aus speziellen Diphenolen bekannt. Erwähnt wird, daß derartige Polycarbonate zur
Herstellung von Platten bzw. von Stegmehrfachplatten eingesetzt werden können.
Alle diese Platten bestehen aus Polycarbonat, einem amorphen Thermoplast, der
nicht kristallisierbar ist. Polycarbonat-Platten haben den Nachteil, daß sie häufig
Ausblühungen in Form von weißen Flecken und Oberflächenbelägen, insbesondere
in der UV-stabilisierten Ausführungsform, zeigen (vgl. EP-A-0 649 724). Laut EP-A-
0 649 724 ist beispielsweise die UV-Absorberausdampfung stark an das mittlere
Molekulargewicht gekoppelt.
Weiterhin sind diese PC-Platten leicht entflammbar und benötigen daher den Zusatz
von Flammschutzmitteln, um für bestimmte Zwecke wie für Innenanwendungen
einsetzbar zu sein.
Amorphe Platten haben zudem den Nachteil, daß sie bereits bei relativ niedrigen
Temperaturen forminstabil werden. 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 Erhöhung des Kristallisationsgrades die Temperaturstabilität
verbessert werden kann.
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.
Gemäß dieser US-Schrift muß die PET-Platte bereits einen
Anfangskristallisationsgrad von 5% bis 25% besitzen. Das Verfahren erfordert
zudem, daß die PET-Platte vor dem Formen in der Vakuumform einer langwierigen
Wärmebehandlung unterworfen wird. Nach dem Formen wird 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 erhaltene
geformte Gegenstand bei einer Temperatur von 160°C 60 Minuten formstabil bleibt.
Nachteilig beim Verfahren der US-A-3,496,143 ist, daß keine exakt und gut
geformten Gegenstände erhalten werden können, da die Ausgangsplatte bereits
einen Kristallisationsgrad von 5% bis 25% besitzt und daher kaum noch formbar ist.
Desweiteren hat sich gezeigt, daß die erhaltenen Gegenstände nicht homogen über
den gesamten Bereich kristallisiert sind, so daß noch amorphe Bereiche vorhanden
sind, die lediglich bis ca. 70°C formstabil bleiben. Außerdem ist das vorgeschlagene
Verfahren unter Verwendung der beschriebenen 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, wobei der
geformte Gegenstand bei Temperaturen von über 70°C und bevorzugt bis zu
Temperaturen von 200°C formstabil bleiben soll.
Die mit diesem Verfahren hergestellten Gegenstände zeigen jedoch eine starke
Schwankung der Lichttransmission, was ein Zeichen dafür ist, daß der Gegenstand
nur unvollständig und ungleichmäßig kristallisiert ist. Ebenso schwankt
entsprechend des schwankenden Kristallisationsgrades die
Wärmeformbeständigkeit.
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 herstellen, die eine homogene
Kristallisation aufweisen und somit über den Bereich des Gegenstandes
gleichbleibende Eigenschaften wie homogene Wärmeformbeständigkeit,
Lichttransmission etc. besitzen. Zudem handelt es sich hier um einschichtige
Platten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine amorphe, mehrschichtige
Platte, die als Hauptbestandteil einen kristallisierbaren Thermoplasten enthält,
sowie einen daraus herstellbaren, kristallisierten Formkörper mit homogenem
Kristallisationsgrad zur Verfügung zu stellen, der neben homogener, hoher
Wärmeformbeständigkeit auch ausgezeichnete mechanische und optische
Eigenschaften wie gleichmäßige Lichttransmission, Trübung, homogener
Oberflächenglanz, etc. aufweist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine mehrschichtige, amorphe Platte mit einer
Dicke von 1 bis 20 mm, die als Hauptbestandteil einen kristallisierbaren
Thermoplasten sowie mindestens einen Keimbildner enthält und die mindestens
eine Kernschicht und mindestens eine Deckschicht aufweist, wobei die
Standardviskosität des kristallisierbaren Thermoplasten der Kernschicht höher ist
als die Standardviskosität des kristallisierbaren Thermoplasten der Deckschicht.
Der Keimbildner ist homogen verteilt und bewirkt die Initiierung der Kristallisation
während des Thermoformprozesses und die Erhöhung der
Kristallisationsgeschwindigkeit während des Thermoformprozesses, so daß nach
dem Thermoformprozeß ein kristallisierter Formkörper mit dem geforderten
Eigenschaftsprofil resultiert.
Unter homogenem Kristallisationgrad wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung
verstanden, daß der Kristallisationsgrad des geformten Gegenstandes in einem
Bereich zwischen 20% und 60%, vorzugsweise 30% und 50%, und insbesondere
bevorzugt 35% und 45% liegt und daß der Kristallisationsgrad innerhalb eines
geformten Gegenstandes um nicht mehr als 10 Einheiten in der Kristallinität
schwankt.
Unter gleichmäßiger Lichttransmission (gemessen nach ASTM D 1003) wird
verstanden, daß die Lichttransmission je nach Wanddicke des geformten,
Gegenstandes kleiner 50%, vorzugsweise kleiner 40% und besonders bevorzugt
kleiner 30% ist und innerhalb des geformten Gegenstandes um nicht mehr als 10
Einheiten schwankt.
Beispielsweise liegt die Lichttransmission eines erfindungsgemäßen geformten
Gegenstandes (Formkörper) mit einer Wanddicke von mehr als 3 mm im
allgemeinen unter 20%. Die Lichttransmission ist jedoch nicht nur von der
Wanddicke, sondern auch vom Kristallisationsgrad abhängig.
Die Wärmeformbeständigkeit des erfindungsgemäßen geformten Gegenstandes,
gemessen nach ISO 75-1,2 (HDTB, 0,45 MPa), sollte in allen Bereichen
gleichmäßig bei größer 100°C, vorzugsweise bei größer 120°C und besonders
bevorzugt bei größer 140°C sein und sollte innerhalb des geformten Gegenstandes
nicht um mehr als 20°C, vorzugsweise 10°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 67 530 (Meßwinkel 20°), bei
größer 70, vorzugsweise bei größer 80 und besonders bevorzugt bei größer 90 und
insbesondere bei größer 95 liegt. Der Oberflächenglanz sollte auf dieser Oberfläche
um 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 zeichnet sich der erfindungsgemäße Gegenstand durch eine
hervorragende Chemiekalienbeständigkeit aus.
Messungen ergaben, daß die erfindungsgemäße amorphe Platte und der daraus
erhaltene geformte Gegenstand zudem schwer brennbar und schwer entflammbar
sind.
Die Dicke der erfindungsgemäßen mehrschichtigen Platte variiert zwischen 1 mm
und 20 mm, wobei die Dicke der Deckschicht(en) je nach Plattendicke zwischen
10 µm und 1 mm liegen kann. Vorzugsweise haben die Deckschichten jeweils eine
Dicke zwischen 400 bis 500 µm.
Die erfindungsgemäße Platte kann mehrere Kern- und Deckschichten aufweisen,
die sandwichartig übereinandergelagert sind. Jedoch kann die Platte auch nur aus
einer Deckschicht und einer Kernschicht bestehen.
Erfindungsgemäß besonders bevorzugt ist eine Struktur mit zwei Deckschichten und
einer zwischen den Deckschichten liegenden Kernschicht.
Die einzelnen Deck- und Kernschichten können verschiedene oder gleiche
kristallisierbare Thermoplaste als Hauptbestandteile enthalten, solange der
Thermoplast einer Kernschicht eine größere Standardviskosität aufweist als die
Thermoplasten der direkt an diese Kernschicht angrenzenden Deckschichten.
Erfindungsgemäß versteht man unter kristallisierbarem Thermoplast
- - kristallisierbare Homopolymere,
- - kristallisierbare Copolymere,
- - kristallisierbare Compounds,
- - kristallisierbares Recyclat und
- - andere Variationen von kristallisierbaren Thermoplasten.
Beispiele für geeignete Thermoplaste sind Polyalkylenterephthalate mit C1 bis C12-
Alkylenrest, wie Polyethylenterephthalat und Polybutylenterephthalat,
Polyalkylennaphthalate mit C1 bis C12-Alkylenrest, wie Polyethylennaphthalat und
Polybutylennaphthalat, kristallisierbare Cycloolefinpolymere und
Cycloolefincopolymere, wobei der Thermoplast oder die Thermoplaste für die
Kernschicht(en) und der Thermoplast oder die Thermoplaste für die Deckschicht(en)
gleich oder verschieden sein können.
Für die Deckschicht haben sich auch Polyolefine als geeignet erwiesen.
Thermoplaste mit einem Kristallitschmelzpunkt Tm, gemessen mit DSC (Differential
Scanning Calorimetry) mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 10°C/min, von 220°C
bis 280°C, vorzugsweise von 230°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 53 479, von 1,30 bis 1,45 g/cm3 und einer Kristallinität
zwischen 5% und 65%, vorzugsweise zwischen 25% und 65%, stellen als
Ausgangsmaterialien zur Herstellung der Platte bevorzugte Polymere für die
Kernschicht und die Deckschicht dar.
Für die erfindungsgemäßen Zwecke ist ein Thermoplast mit einer Kalt-(Nach-)Kristallisationstemperatur
TCN von 120 bis 158°C, insbesondere von 130 bis 158°C,
besonders bevorzugt.
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 des Thermoplasten Mw/Mn, gemessen mittels GPC, liegt
vorzugsweise zwischen 1,5 und 6,0 und besonders bevorzugt zwischen 2,0 und 5,0.
Ein besonders bevorzugter kristallisierbarer Thermoplast für die Kernschicht(en)
bzw. die Deckschicht(en) ist Polyethylenterephthalat. Das erfindungsgemäß
bevorzugt verwendete Polyethylenterephthalat besteht im wesentlichen aus
Monomereinheiten der folgenden Formel
Erfindungswesentlich ist, daß der Thermoplast oder die Thermoplaste der
Kernschicht(en) eine höhere Standardviskosität besitzt als der Thermoplast oder die
Thermoplaste der Deckschicht(en). Die Standardviskositäten von verschiedenen
Kern- und/oder Deckschichten einer mehrschichtigen Platte können unterschiedlich
sein.
Die Standardviskosität SV (DCE) des kristallisierbaren Thermoplasten der
Kernschicht, gemessen in Dichloressigsäure nach DIN 53 728, liegt vorzugsweise
zwischen 800 und 5000 und besonders bevorzugt zwischen 1000 und 4500.
Die Standardviskosität SV (DCE) des kristallisierbaren Thermoplasten der
Deckschicht, gemessen in Dichloressigsäure nach DIN 53 728, liegt vorzugsweise
zwischen 500 und 4500 und besonders bevorzugt zwischen 700 und 4000.
Aus der Standardviskosität SV (DCE) kann die intrinische Viskosität IV (DCE) wie
folgt berechnet werden:
IV (DCE) = 6,67.10⁻4SV (DCE) + 0,118
Die erfindungsgemäß verwendeten, kristallisierbaren Thermoplaste können nach
üblichen, dem Fachmann bekannten Verfahren erhalten werden.
Im allgemeinen können Thermoplaste, wie sie erfindungsgemäß verwendet werden,
durch Polykondensation in der Schmelze oder durch eine zweistufige
Polykondensation erhalten werden. Dabei wird der erste Schritt bis zu einem
mittleren Molekulargewicht - entsprechend einer mittleren intrinsischen Viskosität IV
von etwa 0,5 bis 0,7 - in der Schmelze und die Weiterkondensation mittels
Feststoffkondensation durchgeführt.
Üblicherweise wird die Polykondensation in Gegenwart von bekannten
Polykondensationskatalysatoren oder -Katalysatorsystemen durchgeführt. Bei der
Feststoffkondensation werden Chips aus dem Thermoplasten unter vermindertem
Druck oder unter Schutzgas solange auf Temperaturen im Bereich von 180 bis
320°C erwärmt, bis das gewünschte Molekulargewicht erreicht ist.
Beispielsweise ist die Herstellung von Polyethylenterephthalat, das
erfindungsgemäß besonders bevorzugt ist, in einer Vielzahl von
Patentanmeldungen ausführlich beschrieben, wie in der JP-A-60-139 717, DE-C-
24 29 087, DE-A-27 07 491, DE-A-23 19 089, DE-A-16 94 461, JP-63-41 528, JP-62-
39 621, DE-A-41 17 825, DE-A-42 26 737, JP-60-141 715, DE-A-27 21 501 und US-
A-5 296 586.
Polyethylenterephthalate mit besonders hohen Molekulargewichten lassen sich z. B.
durch Polykondensation von Dicarbonsäure-Diol-Vorkondensaten (Oligomeren) bei
erhöhter Temperatur in einem flüssigen Wärmeträger in Gegenwart üblicher
Polykondensationskatalysatoren und ggf. cokondensierbarer Modifizierungsmittel
herstellen, wenn der flüssige Wärmeträger inert und frei ist von aromatischen
Baugruppen und einen Siedepunkt im Bereich von 200 bis 320°C hat, das
Gewichtsverhältnis von eingesetztem Dicarbonsäure-Diol-Vorkondensat
(Oligomeren) zu flüssigem Wärmeträger im Bereich von 20 : 80 bis 80 : 20 liegt, und
die Polykondensation im siedenden Reaktionsgemisch in Gegenwart eines
Dispersionstabilisators durchgeführt wird.
Für die vorliegende Erfindung geeignete, mehrschichtige amorphe Platten, die als
Hauptbestandteil einen kristallisierbaren Thermoplasten enthalten, sind von der
Anmelderin in ihren deutschen Patentanmeldungen DE 196 30 597.7, 196 30 598.5
und 196 30 817.8 beschrieben worden, auf die hier ausdrücklich verwiesen wird und
die durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Anmeldung gehören.
Die mehrschichtige amorphe Platte enthält 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
hier verwendeten 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 der genannten Thermoplaste sind einerseits sehr
vorteilhaft für die Herstellung der amorphen Platten, andererseits stellen diese
Eigenschaften jedoch ein ernsthaftes Problem beim Thermoformen zu einem
kristallinen Gegenstand dar, da die Kristallisation nur mit hohen Temperaturen und
langen Zykluszeiten erzielt werden kann. So führt das Thermoformen dieser
amorphen Thermoplasten mit extrem beheizten Formen und viel Wärme - zur
Beschleunigung der Kristallisation - zu lediglich kristallisierten Fertigteilen mit stark
schwankendem Kristallisationsgrad und stark schwankenden Eigenschaften wie z. B.
Lichttransmission, Trübung, Oberflächenglanz und Wärmeformbeständigkeit. Diese
Fertigteile lassen sich nur sehr schwer aus der Form lösen und sind teilweise zu
weich. Infolge der z. T. sehr langen und dazu unwirtschaftlichen Zykluszeiten bei
extremen Temperaturen bilden sich zudem in den geformten Gegenständen große
Sphärolithe, wodurch der Gegenstand sehr spröde wird.
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 die Schwierigkeiten beim Tiefziehen beheben
kann.
Da die Platte, aus der der geformte Gegenstand hergestellt wird, erfindungsgemäß
amorph sein soll, darf der zugesetzte Keimbildner bei der Plattenherstellung in der
Extrusionsstraße bei relativ schneller Abkühlung nicht zu einer Kristallisation in der
Platte führen.
Bereits bei Platten mit einer relativ geringen Kristallisation von etwas mehr als 5%
erweist sich das Thermoformen zu einem kristallisierten Gegenstand als
unzureichend und sehr zeitaufwendig, da während des Tiefziehens zunächst die
kristallinen Anteile 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.
Eine Beschreibung geeigneter Keimbildner befindet sich in der deutschen
Anmeldung DE 196 36 541.4 der Anmelderin, die durch Bezugnahme zum Inhalt
der vorliegenden Anmeldung zählt.
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, oxidativ
abgebaute Polymere, Regranulat (Recyclat) aus dem kristallisierbaren Thermoplast
sowie Mischungen von diesen als Keimbildner.
Vorzugsweise beträgt die Menge an anorganischem Keimbildner 0,01 bis 3 Gew.-%,
bezogen auf das Gewicht des Thermoplasten der mit anorganischem Keimbildner
auszurüstenden Schicht.
Die Menge an organischem Keimbildner beträgt üblicherweise 0,5 bis 40 Gew.-%,
bezogen auf das Gewicht des Thermoplasten der damit auszurüstenden Schicht.
Wird jedoch Regenerat einer Kernschicht als organischer Keimbildner zugesetzt,
kann die Menge in diesem Fall bis zu 100 Gew.-% betragen, d. h. die Kernschicht
besteht in diesem Fall im wesentlichen aus einem Regenerat.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält lediglich die Kernschicht
(nachfolgend auch Basisschicht genannt) Regenerat und bei den in den
Deckschichten enthaltenen kristallisierbaren Thermoplasten handelt es sich um den
Originalrohstoff, d. h. die Deckschichten sind im wesentlichen frei von Regenerat.
Da die Kristallisation an den Oberflächen einsetzt und dann in das Innere des
Gegenstandes fortschreitet, ist es nicht notwendigerweise erforderlich, daß die
äußeren Deckschichten ebenfalls Keimbildner enthalten.
Als für die Keimbildung besonders geeignet hat sich ein Zusatz aus bis zu 100
Gew.-% Regenerat eines Thermoplasten und 0,01 bis 3 Gew.-% Siliciumdioxid
vorzugsweise mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 1 bis 3 µm, bzw. aus
bis zu 100 Gew.-% Regenerat eines Thermoplasten und 0,01 bis 3 Gew.-% Kaolin,
vorzugsweise mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 1,0 bis 5,0 µm, zur
Kernschicht erwiesen.
Besonders vorteilhaft ist der Zusatz von Regenerat und einer Mischung der
vorstehend genannten anorganischen Keimbildner, wobei die Gesamtkonzentration
der anorganischen Keimbildner vorzugsweise zwischen 0,1 Gew.-% und 3 Gew.-%
liegt.
Die Mengenangaben beziehen sich jeweils auf das Gewicht des in der Schicht
enthaltenen Thermoplasten.
Wird Regenerat verwendet, ist es für die Bildung von kleinen und zahlreichen
Sphärolithen während des ausschließenden Tiefziehprozesses vorteilhaft, wenn die
intrinsische Viskosität des Regenerates aus dem kristallisierbaren Thermoplast
niedriger oder höher als die intrinsische Viskosität des kristallisierbaren
Thermoplasts selbst ist, der als Hauptbestandteil in der amorphen Platte enthalten
ist.
Vorzugsweise unterscheidet sich die intrinsische Viskosität des Regenerats um
mindestens 2%, bevorzugt mindestens 5% und insbesondere bevorzugt um
mindestens 10% von der intrinsischen Viskosität des die schichtbildenden
Thermoplasten. Bevorzugt ist die intrinsische Viskosität des Regenerats niedriger.
Die erfindungsgemäße mehrschichtige, amorphe Platte kann zudem, falls
erwünscht, mit weiteren Additiven ausgerüstet sein. Diese Additive können, je nach
Bedarf, einzeln oder als Gemisch einer oder mehreren Schichten der Platte
zugesetzt werden.
Beispiele für geeignete Additive sind UV-Stabilisatoren, Antioxydantien sowie
Farbmittel.
Eine ausführliche Beschreibung dieser Additive ist in den deutschen Anmeldungen
DE 195 19 578.7, 195 19 577.9 und 195 22 118.4 der Anmelderin gegeben, die
ebenfalls durch Bezugnahme zum Inhalt der vorliegenden Anmeldung zählen.
Zur Verbesserung der UV-Stabilität kann die mehrschichtige, amorphe Platte
zusätzlich mindestens einen UV-Stabilisator als Lichtschutzmittel in der (den)
Deckschicht(en) und/oder der (den) Kernschicht(en) enthalten.
Licht, insbesondere der ultraviolette Anteil der Sonnenstrahlung, d. h. der
Wellenlängenbereich von 280 bis 400 nm, leiten bei Thermoplasten Abbauvorgänge
ein, als deren Folge sich nicht nur das visuelle Erscheinungsbild infolge von
Farbänderung bzw. Vergilbung ändert, sondern auch die mechanisch
physikalischen Eigenschaften negativ beeinflußt werden.
Eine hohe UV-Stabilität bedeutet, daß die Platte durch Sonnenlicht oder andere
UV-Strahlung nicht oder nur extrem wenig geschädigt wird, so daß sich die Platte
für Außenanwendungen und/oder kritische Innenanwendungen eignet und auch
nach mehrjähriger Außenanwendung keine oder nur geringfügige Vergilbung zeigt.
UV-Stabilisatoren, auch Lichtschutzmittel oder UV-Absorber genannt, sind
chemische Verbindungen, die in die physikalischen und chemischen Prozesse des
lichtinduzierten Abbaus eingreifen können.
Auch bestimmte Pigmente wie z. B. Ruß können teilweise einen Lichtschutz
bewirken. Diese Substanzen können jedoch zur Verfärbung oder Farbänderung
führen. Zweckmäßigerweise werden daher nur solche UV-Stabilisatoren, z. B. aus
der Klasse der organischen und metallorganischen Verbindungen verwendet, die
bei dem zu stabilisierenden Thermoplasten keine oder nur eine extrem geringe
Verfärbung oder Farbänderung bewirken.
Beispiele für für die vorliegende Erfindung geeignete UV-Stabilisatoren sind 2-
Hydroxybenzophenone, 2-Hydroxybenzotriazole, nickelorganische Verbindungen,
Salicylsäureester, Zimtsäureester-Derivate, Resorcinmonobenzoate,
Oxalsäureanilide, Hydroxybenzoesäureester, sterisch gehinderte Amine und
Triazine, wobei 2-Hydroxybenzotriazole und Triazine bevorzugt sind.
Bevorzugte Beispiele sind 2-(4,6-Diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-5-(hexyl)oxy-phenol
und 2,2'-Methylen-bis(6-(2H-benzotriazol-2-yl)-4-(1,1,3, 3-tetramethylbutyl)-phenol.
Es können auch Mischungen mehrerer UV-Stabilisatoren eingesetzt werden.
Zweckmäßigerweise liegt der UV-Stabilisator in einer Deckschicht in einer
Konzentration von 0,01 Gew.-% bis 8 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des
Thermoplasten in der mit dem Stabilisator ausgerüsteten Deckschicht, vor.
Der UV-Stabilisator kann jedoch auch einer Kernschicht zugesetzt werden. In
diesem Fall ist eine Konzentration von 0,01 Gew.-% bis 1 Gew.-%, bezogen auf das
Gewicht des Thermoplasten in der mit dem Stabilisator ausgerüsteten Kernschicht,
ausreichend.
Erfindungsgemäß können mehrere Schichten gleichzeitig mit UV-Stabilisator
ausgerüstet sein. Im allgemeinen ist es jedoch ausreichend, wenn die Schicht, auf
die die UV-Strahlung auftritt, ausgerüstet ist.
Die Ausrüstung der Kernschicht(en) kann erfolgen, um zu verhindern, daß bei einer
möglichen Beschädigung der Deckschicht eintretende UV-Strahlung die
darunterliegende Kernschicht beeinträchtigt.
Die erfindungsgemäße Platte kann auch mit mindestens einem Antioxydans
ausgerüstet sein.
Antioxidantien sind chemischen Verbindungen, die die Oxidations- und
Hydrolyseerscheinungen und die daraus resultierende Alterung verzögern können.
Für die erfindungsgemäße Platte geeignete Antioxidantien lassen sich wie folgt
aufteilen:
Des weiteren können Mischungen aus primären und sekundären Antioxidantien
und/oder Mischungen aus sekundären und/oder primären Antioxidantien mit UV-
Stabilisatoren verwendet werden. Überraschenderweise wurde gefunden, daß
derartige Mischungen einen synergistischen Effekt zeigen.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße, amorphe
Platte ein Phosphit und/oder ein Phosphonit und/oder ein Carbodiimid als
Hydrolyse- und Oxidationsstabilisator.
Beispiele für erfindungsgemäß verwendete Antioxydantien sind 2-[(2,4,8,10-
Tetrakis(1,1-dimethylethyl)dibenzo[d,f][1,3,2]dioxaphosphepin-6-yl]oxy)-ethyl]
ethanamin und Tris-(2,4-di-tert.-butylphenyl)phosphit.
Das Antioxydans liegt üblicherweise in einer Konzentration von 0,01 bis 6 Gew.-%,
bezogen auf das Gemisch des Thermoplasten dieser Schicht, vor.
Die erfindungsgemäßen Platten können durch Zusatz von Farbmitteln gefärbt sein.
Die Unterscheidung der Farbmittel in Farbstoffe und Pigmente erfolgt nach DIN
55 949.
Das Farbmittel kann wahlweise einer oder mehreren Schichten zugesetzt werden.
Die Konzentration an Farbmittel, jeweils bezogen auf das Gewicht des
Thermoplasten der damit ausgerüsteten Schicht, liegt üblicherweise für Farbstoffe
zwischen 0,001 bis 20 Gew.-%, für Pigmente zwischen 0,1 bis 30 Gew.-% und für
den Fall, daß eine Mischung aus Pigmenten und Farbstoff verwendet wird, wird für
das Pigment zwischen 0,1 bis 30 Gew.-% und für das Farbmittel zwischen 0,01 bis
20 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 0,5 bis 10 Gew.-%, eingesetzt.
Von den verschiedenen Klassen der Farbstoffe werden besonders die fett- und
aromatenlöslichen Farbstoffe bevorzugt. Dabei handelt es sich beispielsweise um
Azo- und Anthrachinonfarbstoffe. Sie eignen sich insbesondere zur Einfärbung von
PET, da aufgrund der hohen Glasübergangstemperatur von PET, die Migration des
Farbstoffes eingeschränkt ist.
(Literatur J. Koerner: "Lösliche Farbstoffe in der Kunststoffindustrie" in VDI-
Gesellschaft Kunststofftechnik: Einfärben von Kunststoffen, VDI-Verlag, Düsseldorf
1975).
Geeignete Farbstoffe sind beispielsweise: Solventgelb 93 ein Pyrazolonderivat
Solventgelb 16 ein fettlöslicher Azo-Farbstoff, Fluorolgrüngold ein fluoreszierender
polycyclischer Farbstoff, Solventrot 1 ein Azofarbstoff, Azofarbstoffe wie
Thermaplastrot BS, Sudanrot BB, Solventrot 138 ein Anthrachinonderivat,
fluoreszierende Benzopyranfarbstoffe wie Fluorolrot GK und Fluorolorange GK,
Solventblau 35 ein Anthrachinonfarbstoff, Solventblau ein Phthalocyaninfarbstoff
und viele andere.
Geeignet sind auch Mischungen von zwei oder mehreren dieser löslichen
Farbstoffe.
Geeignete anorganische Pigmente sind beispielsweise die Weißpigmente
Titandioxid, Zinksulfid und Zinnsulfid, die organisch und/oder anorganisch gecoated
sein können.
Die Titandioxidteilchen können aus Anatas oder Rutil bestehen, vorzugsweise
überwiegend aus Rutil, welcher im Vergleich zu Anatas eine höhere Deckkraft zeigt.
In bevorzugter Ausführungsform bestehen die Titandioxidteilchen zu mindestens 95
Gew.-% aus Rutil. Sie können nach einem üblichen Verfahren, z. B. nach dem
Chlorid- oder dem Sulfat-Prozeß, hergestellt werden. Die mittlere Teilchengröße ist
relativ klein und liegt vorzugsweise im Bereich von 0,10 bis 0,30 µm.
Durch Titandioxid der beschriebenen Art entstehen innerhalb der Polymermatrix
keine Vakuolen während der Plattenherstellung.
Typische anorganische Schwarzpigmente sind Rußmodifikationen, die ebenfalls
gecoated sein können, Kohlenstoffpigmente, die sich von den Rußpigmenten durch
einen höheren Aschegehalt unterscheiden und oxidische Schwarzpigmente wie
Eisenoxidschwarz und Kupfer-, Chrom-, Eisenoxid-Mischungen
(Mischphasenpigmente).
Geeignete anorganische Buntpigmente sind oxidische Buntpigmente,
hydroxylhaltige Pigmente, sulfidische Pigmente und Chromate.
Beispiele für oxidische Buntpigmente sind Eisenoxidrot, Titandioxid-Nickeloxid-
Antimonoxid-Mischphasenpigmente, Titandioxid-Chromoxid-Antimonoxid-
Mischphasenpigmente, Mischungen der Oxide von Eisen, Zink und Titan,
Chromoxid-Eisenoxidbraun, Spinelle des Systems Kobalt-Aluminium-Titan-Nickel-
Zinkoxid und Mischphasenpigmente auf Basis von anderen Metalloxiden.
Typische hydroxylhaltige Pigmente sind beispielsweise Oxid-Hydroxide des
dreiwertigen Eisens wie FeOOH.
Beispiele für sulfidische Pigmente sind Cadmium-Sulfid-Selenide, Cadmium-
Zinksulfide, Natrium-Aluminium-Silikat mit polysulfidartig gebundenen Schwefel im
Gitter.
Beispiele für Chromate sind die Bleichromate, die in den Kristallformen monoklin,
rhombisch und tetragonal vorliegen können.
Alle Buntpigmente können wie die Weiß- und Schwarzpigmente sowohl ungecoated
als auch anorganisch und/oder organisch gecoated vorliegen.
Die organischen Buntpigmente teilt man in der Regel in Azopigmente und
sogenannte Nicht-Azopigmente auf.
Charakteristisch für die Azopigmente ist die Azo(-N=N-)-Gruppe. Azopigmente
können Monoazopigmente, Diazopigmente, Diazokondensationspigmente, Salze
von Azofärbsäuren und Mischungen aus den Azopigmenten sein.
Bei Pigmenten kann durch Coatung, d. h. durch Nachbehandlung der
Pigmentteilchenoberfläche, mit organischen oder anorganischen Mitteln eine
Verbesserung der Gebrauchseigenschaften erzielt werden. Diese Verbesserung
liegt insbesondere in der Erleichterung der Dispergierung und in der Anhebung der
Licht-, Wetter- und Chemikalienbeständigkeit. Typische Coatungsmittel für
Pigmente sind beispielsweise Fettsäuren, Fettsäureamide, Siloxane und
Aluminiumoxide.
Für die vorliegende Erfindung geeignete Farbstoffe, Pigmente sowie
Beschichtungen für Pigmente sind ausführlich in den vorstehend genannten
deutschen Patentanmeldungen DE 195 19 578.7 und 195 19 577.9 beschrieben.
Falls erwünscht, kann der erfindungsgemäße, aus der vorstehend beschriebenen
mehrschichtigen Platte herstellbare Formkörper einseitig oder mehrseitig mit einer
kratzfesten Oberfläche ausgestattet sein.
Die Dicke der kratzfesten Beschichtung beträgt dabei im allgemeinen zwischen 1
bis 50 µm.
Als Beschichtungssysteme und -materialien für die kratzfeste Oberfläche
(Beschichtung) kommen alle dem Fachmann bekannten Systeme und Materialien in
Frage.
Geeignete Beschichtungssysteme und -materialien sind z. B. diejenigen, die in der
Deutschen Patentanmeldung Nr. 196 25 534.1 der Anmelderin beschrieben sind,
auf die für die vorliegende Erfindung vollinhaltlich bezug genommen wird.
Aus der Vielzahl von möglichen Beschichtungssystemen und -materialien werden im
folgenden beispielhaft einige genannt.
In der US-A-4822828 sind wäßrige, strahlungshärtbare
Beschichtungszusammensetzungen offenbart, die, jeweils bezogen auf das Gewicht
der Dispersion, (A) 50 bis 85% eines Silanes mit Vinylgruppen, (B) 15 bis 50%
eines multifunktionellen Acrylates und gegebenenfalls (C) 1 bis 3% eines
Photoinitiators aufweisen.
Bekannt sind auch anorganische/organische Polymere, sog. Ormocere (Organically
Modified Ceramics), die Eigenschaften von keramischen Materialien und Polymeren
kombinieren. Die harten Beschichtungen werden auf Basis von Al2O3, ZrO2, TiO2
oder SiO2 als Netzwerkformer und Epoxy- oder Methacrylatgruppen mit Si durch
∼Si-C∼ Verbindungen gebunden.
Beschichtungsmittel, z. B. für Acrylharzkunststoffe und Polycarbonat, auf
Silikonharzbasis in wäßrig-organischer Lösung, die eine besonders hohe
Lagerstabilität besitzen, werden in der EP-A-0 073 362 und der
EP-A-0 073 911 beschrieben. Diese Beschichtungsmittel umfassen
Kondensationsprodukte von partiell hydrolysierten siliciumorganischen
Verbindungen.
Geeignet sind auch acrylhaltige Beschichtungen, wie z. B. die Uvecryl Produkte der
Firma UCB Chemicals. Ein Beispiel dafür ist Uvecryl 29203, welches mit UV-Licht
gehärtet wird. Dieses Material besteht aus einer Mischung von
Urethanacrylatoligomeren mit Monomeren und Additiven. Bestandteile sind etwa
81% Acrylatoligomere und 19% Hexandioldiacrylat.
Weiter sind in der Literatur CVD- oder PVD-Beschichtungstechnologien mit Hilfe
eines polymerisierenden Plasmas sowie diamantähnliche Beschichtungen
beschrieben (Dünnschichttechnologie, herausgegeben von Dr. Hartmut Frey und
Dr. Gerhard Kienel, VDI Verlag, Düsseldorf, 1987).
Andere geeignete, kommerziell erhältliche Beschichtungen sind z. B. Peeraguard
von Peerless, Clearlite und Filtalite von der Fa. Charvo, Beschichtungstypen wie
z. B. die UVHC Reihe von GE Silicones, Vuegard wie die 900-er Reihe von TEC
Electrical Components, von der Societe Francaise Hoechst Highlink OG series,
PPA Produkte vertrieben von der Fa. Siber Hegner (hergestellt von Idemitsu) und
Beschichtungsmaterialien von Vianova Resins, Toagoshi, Toshiba oder Mitsubishi.
Für die vorliegende Erfindung geeignete, bekannte Beschichtungsverfahren
umfassen z. B. Offset-Drucken, Aufgießen, Tauchverfahren, Flutverfahren,
Spritzverfahren oder Sprühverfahren, Rakeln oder Walzen.
Weitere bekannte Verfahren sind z. B.:
CVD-Verfahren bzw. Vakuum-Plasma-Verfahren, wie z. B. Vakuum-Plasma Polymerisation, PVD-Verfahren, die Beschichtung mit Elektronenstrahlverdampfung, widerstandsbeheizten Verdampferquellen oder Beschichtung durch konventionelle Verfahren im Hochvakuum, wie bei einer herkömmlichen Metallisierung.
CVD-Verfahren bzw. Vakuum-Plasma-Verfahren, wie z. B. Vakuum-Plasma Polymerisation, PVD-Verfahren, die Beschichtung mit Elektronenstrahlverdampfung, widerstandsbeheizten Verdampferquellen oder Beschichtung durch konventionelle Verfahren im Hochvakuum, wie bei einer herkömmlichen Metallisierung.
Literatur zu CVD und PVD findet sich z. B. in: Moderne Beschichtungsverfahren von
H.-D. Steffens und W. Brandl. DGM Informationsgesellschaft Verlag Oberursel.
Andere Literatur zu Beschichtungen: Thin Film Technology von L. Maissel,
R. Glang, McGraw-Hill, New York (1983).
Nach den beschriebenen Verfahren aufgebrachte Beschichtungen werden
anschließend beispielsweise mittels UV-Strahlung und/oder thermisch ausgehärtet.
Gegebenenfalls kann es für die Beschichtungsverfahren von Vorteil sein, die zu
beschichtende Oberfläche vor dem aufbringen der Beschichtung mit einem Primer,
z. B. auf Acrylatbasis oder Acryllatex, zu behandeln.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen mehrschichtigen, amorphen Platte kann
nach einem herkömmlichem Coextrusionsverfahren erfolgen.
Geeignete Verfahren und Vorrichtungen sind z. B. in den deutschen
Patentanmeldungen DE 196 30 597.7,196 30 598.5 und 196 30 817.3 derselben
Anmelderin beschrieben, auf die hier ausdrücklich bezug genommen wird.
Hierbei sind an einem Coextruderadapter jeweils ein Extruder zur Plastifizierung
und Erzeugung der Kernschicht und pro Deckschicht ein weiterer Extruder
angeschlossen. Der Adapter ist so konstruiert, daß die die Deckschicht formenden,
gegebenenfalls mit Additiv versehenen Schmelzen, als dünne Schichten haftend auf
die Schmelze der Kernschicht aufgebracht werden. Der so erzeugte mehrschichtige
Schmelzestrang wird dann in der anschließend angeschlossenen Düse ausgeformt
und im Glättwerk kalibriert, geglättet und gekühlt, bevor die Platte abgelängt wird.
Um eine amorphe Platte mit den erwünschten Eigenschaften, insbesondere guten
optischen Eigenschaften, in einer Dicke von 1 mm oder mehr zu erhalten, ist es
wesentlich, daß die erste Glätt-Kühlwalze, über die die extrudierte
Thermoplastschmelze zur Formgebung geführt wird, je nach Ausstoß und
Plattendicke eine Temperatur zwischen 50°C und 80°C hat.
Weiter ist aufgrund der eingesetzten Keimbildner bei der Herstellung der Platte auf
eine genaue Temperaturführung und auf exakte Walzentemperaturen zu achten.
Bei zu hohen Walzentemperaturen kann die Kristallisation durch die Keimbildner
bereits während der Extrusion initiiert werden, was zu enormen Problemen beim
anschließenden Thermoform führt.
Erfindungsgemäß können der Keimbildner sowie gegebenenfalls weitere Additive
wie UV-Stabilisator, Antioxydans, Farbmittel etc. bereits beim Thermoplast-
Rohstoffhersteller zudosiert werden oder bei der Plattenherstellung in den Extruder
dosiert werden.
Besonders bevorzugt ist die Zugabe von Additiven über die
Masterbatchtechnologie. Die Additive, wie der Keimbildner, werden in einem festen
Trägermaterial voll dispergiert. Als Trägermaterial kommen gewisse Harze, der
Thermoplast selbst oder auch andere Polymere, die mit dem Thermoplasten
ausreichend verträglich sind, in Frage.
Wichtig ist, daß die Korngröße und das Schüttgewicht des Masterbatches ähnlich
der Korngröße und dem Schüttgewicht des Thermoplasten sind, so daß eine
homogene Verteilung der Additive, insbesondere des Keimbildners, gewährleistet ist
und damit eine homogene Keimbildung und Kristallisation erfolgen kann.
Der erfindungsgemäße, homogen kristallisierte Formkörper kann aus der
vorstehend beschriebenen, Keimbildner enthaltenden, mehrschichtigen, amorphen
Platte nach einem an sich bekannten Thermoformverfahren mit dafür üblichen
Vorrichtungen und Maßnahmen erhalten werden.
Das Thermoformen umfaßt im allgemeinen
- 1) das Aufheizen bzw. Erwärmen der amorphen Platte,
- 2) das Umformen der Platte zur Herstellung des Formkörpers,
- 3) Wärmebehandlung,
- 4) Abkühlen und
- 5) Entformen.
Das Aufheizen bzw. Erwärmen der Platte auf die Umformungstemperatur kann mit
allen, dem Fachmann für das Tiefziehen bekannten Heizvorrichtungen, wie
Heißluftöfen oder Infrarot-Heizkörpern, durchgeführt werden.
Um ein möglichst schnelles und gleichmäßiges Aufheizen der Platte zu erzielen,
wird vorzugsweise beidseitig, d. h. mit Ober- und Unterhitze, beheizt.
Für das hier beschriebene Thermoformverfahren liegt die Plattentemperatur
zweckmäßigerweise unter 140°C, bevorzugt unter 130°C und besonders bevorzugt
unter 120°C.
Die Umformung erfolgt vorzugsweise mittels einem Vakuumverformungsprozeß
unter Wärmeeinwirkung.
Bei der Umformung ist es wesentlich, daß das Formwerkzeug eine Temperatur von
mindestens 100°C und bevorzugt mindestens 120°C hat. Das Erwärmen des
Formwerkzeuges kann mit dafür üblichen Heizvorrichtungen wie durch erwärmtes
Öl, elektrisch betriebenen Kassettenheizer oder dergleichen erfolgen.
Die bereits umgeformte, noch im wesentlichen amorphe Platte wird nach der
Umformung, vorzugsweise unter Vakuum, weiter in der Form gehalten und zur
Kristallisation einer Wärmebehandlung bei Temperaturen im Bereich von 100 bis
200°C, vorzugsweise von 120 bis 180°C, unterzogen.
Für die Wärmebehandlung können dieselben Heizvorrichtungen wie für das
Aufheizen bzw. Erwärmen der Platte verwendet werden.
Im Fall der ungefärbten, transparenten amorphen Platte kann das Fortschreiten der
Kristallisation im Verlauf der Wärmebehandlung des Formkörpers visuell verfolgt
werden, da sich der anfangs noch weitgehend transparente Formkörper zunehmend
milchig weiß verfärbt. Dabei nimmt die Lichttransmission der eingesetzten
transparenten Platte von anfangs etwa 90% infolge der Kristallisation homogen ab
und nimmt Werte an, die kleiner 50%, vorzugsweise kleiner 40% und besonders
bevorzugt kleiner 30% sind.
Die Dauer der Wärmebehandlung beträgt im allgemeinen für das hier beschriebene
Verfahren unter der Verwendung der erfindungsgemäßen amorphen Platte mit
homogen verteilten Keimbildnern 30 Sekunden bis 6 Minuten, wobei die Zeitdauer
von der Plattendicke abhängt.
Nach beendeter Kristallisation, wobei der gewünschte Kristallisationsgrad über die
visuell oder meßtechnisch beobachtete Änderung der Lichttransmission eingestellt
werden kann, wird der erhaltene kristallisierte Formkörper wie üblich abgekühlt und
entformt.
Aufgrund der homogen verteilten Keimbildnern erfolgt die Kristallisation zügig und
gleichmäßig über den gesamten Bereich des Formkörpers, so daß ein Formkörper
erhalten wird, der die vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäß erwünschten
Eigenschaften aufweist wie homogener Kristallinitätsgrad und dadurch bedingt
verbesserte Wärmeformbeständigkeit sowie verbesserte optische und mechanische
Eigenschaften.
Zudem wurde festgestellt, daß das Zugmodul, gemessen nach ISO 527-1,2, unter
3600 MPa, insbesondere unter 3400 MPa, liegt. Dies ist ein weiterer Beweis dafür,
daß die Kristallisation homogen erfolgt ist, und daß sich zahlreiche, kleine
Sphärolithe aufgrund des eingesetzten Keimbildners gebildet haben, d. h. der
Gegenstand ist trotz Kristallisation nicht spröde.
Überraschend wurde gefunden, daß bei Verwendung von Infrarotstrahlern mit einer
Wellenlänge von 2000 nm und mehr für die Wärmebehandlung anstelle der
normalerweise für das Aufheizen und Kristallisieren verwendeten Infrarotstrahlern
mit Wellenlängen um 1000 nm, die Kristallisation noch schneller und gleichmäßiger
erfolgt, so daß ein kristalliner Formkörper mit besonders homogenen
Kristallinitätsgrad und als Folge davon mit noch besseren Eigenschaften erhalten
wird.
Eine mögliche Erklärung dafür wird in der erhöhten Absorption von IR-Strahlung mit
einer Wellenlänge von 2000 nm und mehr, insbesondere von 2300 nm und mehr,
durch die erfindungsgemäße, amorphe Platte bzw. des verwendeten Thermoplasten
gesehen.
So liegt die Lichttransmission der erfindungsgemäßen, amorphen Platte bei
Wellenlängen von 2000 nm bzw. 2300 nm und mehr bei weniger als 10%, wobei
die Abweichung für gefärbte Platten nur geringfügig ist, d. h. die Absorption ist in
diesen Wellenlängenbereichen extrem hoch. Die absorbierte Strahlung wird in
Wärme umgewandelt, die über den gesamten Formkörper gleichmäßig verteilt ist
und unter Mitwirkung der Keimbildner die Kristallisation gleichmäßig über den
gesamten Formkörper initiiert und fortführt.
Da das Aufheizen (Erwärmen) der Platte wesentlich weniger Zeit - üblicherweise
sind 1-2 Sekunden ausreichend - benötigt als die Wärmebehandlung zur
Kristallisation, kann das Aufheizen ebenfalls mit einem IR-Strahler mit 2000 µm
Wellenlänge oder mehr erfolgen, ohne daß in diesem Fall vorzeitige Kristallisation
zu befürchten ist.
Selbstverständlich ist die Umformung nicht auf die Vakuumverformung beschränkt,
sondern kann auch mittels einem anderen, herkömmlichen Umformprozeß wie dem
Press- oder Blasprozeß durchgeführt werden.
Weiter kann die Herstellung des erfindungsgemäßen Formkörpers nach jedem, für
diesen Zweck geeigneten, bekannten Verfahren erfolgen, wie z. B. dem
Spritzgießen, solange als Ausgangsmaterial ein Material eingesetzt wird, daß als
Hauptbestandteil den vorstehend beschriebenen kristallisierbaren Thermoplast und
darin im wesentlichen homogen verteilt mindestens einen Keimbildner enthält.
Das Spritzgußverfahren ist insbesondere für die Herstellung dünnwandiger
kristallisierter Formkörper, z. B. für Wanddicken < 1 mm, vorteilhaft, wobei sehr
kurze Zykluszeiten möglich sind.
In diesem Fall wird als Ausgangsmaterial Granulat (Pellets) verwendet, das als
Hauptbestandteil den vorstehend beschriebenen Thermoplast sowie mindestens
einen der beschriebenen Keimbildner enthält.
Dieses Granulat kann gemäß einem bekannten Spritzgußverfahren zu einem
Formkörper verarbeitet werden.
Die nach diesem Verfahren erhaltenen Formkörper können amorph oder bereits
teilweise kristallisiert sein.
Die amorphen bzw. unzureichend kristallisierten Formkörper können in Anschluß an
das Spritzgießen kristallisiert werden. Vorzugsweise wird dafür ebenfalls ein IR-
Strahler mit einer Wellenlänge 2000 nm oder mehr eingesetzt, wodurch besonders
homogen kristallisierte Formkörper mit zahlreichen, kleinen Sphäroliten erhalten
werden.
Ganz allgemein wurde gefunden, daß - unabhängig von der Art des Formprozesses -
durch Kristallisation amorpher oder teilkristalliner Formkörper unter Verwendung
von IR-Strahlern mit einer Wellenlänge von 2000 nm oder mehr, insbesondere 2300
nm oder mehr, kristallisierte Formkörper mit großer Homogenität im
Kristallisationsgrad und der Eigenschaften erhalten werden können.
Im folgenden wird eine Beschreibung des Spritzgußverfahrens gegeben. Diese
Beschreibung ist als Beispiel zu verstehen.
Beim Spritzgießen werden das Schußvolumen und Zylindervolumen vorzugsweise
so aufeinander abgestimmt, daß eine Verweilzeit der Masse in der Plastifiziereinheit
von 5 bis 10 Minuten je nach Materialzusammensetzung nicht überschritten wird.
Bei längeren Verweilzeiten durch Unterbrechungen während der Verarbeitung sollte
die in der Plastifiziereinheit verbliebene Schmelze vor dem Wiederanfahren
abgepumpt werden.
Die Fließfähigkeit der Schmelze ist sehr gut, wobei die Massetemperaturen
üblicherweise zwischen 260 und 290°C liegen. Temperaturen oberhalb 295°C
sollten wegen der Gefahr eine thermischen Schädigung der Schmelze vermieden
werden.
Die Einspritzgeschwindigkeit sowie der Spritz- und Nachdruck werden im
allgemeinen der jeweiligen erwünschten Formkörpergeometrie angepaßt.
Insbesondere sollten dünnwandige Teile mit hohen Spritzgeschwindigkeiten und
hohem Spritzdruck gefertigt werden, um ein vorzeitiges Erstarren der Schmelze
während des Formfüllvorganges und damit schlechte Oberflächenausbildung zu
vermeiden. Weiterhin ist ein mittlerer bis hoher Nachdruck zu empfehlen, um
Einfallstellen auszuschließen.
Zur Erzielung weitgehend transparenter, amorpher Formteile sollte die
Werkzeugwandtemperatur 60°C nicht überschreiten.
Die so erhaltenen amorphen bzw. teilkristallisierten Formkörper werden zur
vollständigen Kristallisation einer thermischen Nachbehandlung vorzugsweise mit
den vorstehend beschriebenen IR-Strahlern mit einer Wellenlänge von 2000 nm
und mehr unterzogen.
Durch die Vielzahl ausgezeichneter Eigenschaften eignet sich der
erfindungsgemäße kristalline Formkörper für zahlreiche verschiedene
Anwendungen, beispielsweise für Messebau und Messeartikel, für Chemikalien- und
Transportbehälter, für Sanitärartikel, sowie im Laden- und Regalbau.
Insbesondere hat sich gezeigt, daß die erfindungsgemäßen Formkörper für den
Einsatz in der Automobilindustrie hervorragend geeignet sind, z. B. zur Herstellung
von Kraftfahrzeugkarosserieteilen wie Kotflügel.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen erläutert, ohne
dadurch beschränkt zu werden.
Die Messung der einzelnen Eigenschaften erfolgt dabei gemäß den folgenden
Normen bzw. Verfahren.
Der Oberflächenglanz wird nach DIN 67 530 bestimmt. Gemessen wird der
Reflektorwert als optische Kenngröße für die Oberfläche einer Platte. Angelehnt an
die Normen ASTM-D 523-78 und ISO 2813 wurde der Einstrahlwinkel mit 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 53 479 bestimmt.
Die Standardviskosität SV (DCE) wird angelehnt an DIN 53 726 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.
Nach dem beschriebenen Coextrusionsverfahren wird eine 4 mm dicke,
mehrschichtige, transparente, amorphe Polyethylenterephthalatplatte mit der
Schichtreihenfolge A-B-A hergestellt, wobei B die Kernschicht und A die
Deckschicht repräsentieren. Die Kernschicht B ist 3,5 mm dick und die beiden
Deckschichten, die die Kernschicht überziehen, sind jeweils 250 µm dick.
Die Kernschicht B enthält 19,9 Gew.-% Polyethylenterephthalat, 80 Gew.-%
Regenerat aus diesem Polyethylenterephthalat als Keimbildner und 0,1 Gew.-%
Siliciumdioxid als Keimbildner.
Das für die Kernschicht B eingesetzte Polyethylenterephthalat hat folgende
Eigenschaften:
SV (DCE): 1100
IV (DCE): 0,85 dl/g
Dichte: 1,38 g/cm3
Kristallinität: 44%
Kristallitschmelzpunkt Tm: 245°C
Kristallisationstemperaturbereich Tc: 82°C bis 245°C
Nach-(Kalt-)Kristallisationstemperatur TCN: 152°C
Polydispersität Mw/Mn: 2,02
Glasübergangstemperatur: 82°C
IV (DCE): 0,85 dl/g
Dichte: 1,38 g/cm3
Kristallinität: 44%
Kristallitschmelzpunkt Tm: 245°C
Kristallisationstemperaturbereich Tc: 82°C bis 245°C
Nach-(Kalt-)Kristallisationstemperatur TCN: 152°C
Polydispersität Mw/Mn: 2,02
Glasübergangstemperatur: 82°C
Das Regenerat aus diesem Polyethylenterephthalat als Keimbildner hat eine
Standardviskosität 990, was einer intrinsischen Viskosität von 0,78 dl/g entspricht.
Das Siliciumdioxid wird in Form eines Masterbatches zudosiert. Das Masterbatch
setzt sich aus 1,0 Gew.-% Siliciumdioxid als Keimbildner mit einem mittleren
Teilchendurchmesser von 1 µm und 99,0 Gew.-% des oben beschriebenen
Polyethylenterephthalats zusammen.
Die Deckschichten A enthalten als Hauptbestandteil Polyethylenterephthalat und
3,0 Gew.-% des UV-Stabilisators 2-(4,6-Diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-5-(hexyloxy
phenol) (®Tinuvin 1577 der Firma Ciba-Geigy).
Tinuvin 1577 hat einen Schmelzpunkt von 140°C und ist bis ca. 330°C thermisch
stabil.
Um eine homogene Verteilung zu gewährleisten, werden 3,0 Gew.-% des UV-
Stabilisators direkt beim Rohstoffhersteller in das Polyethylenterephthalat
eingearbeitet.
Das Polyethylenterephthalat, aus dem die Deckschichten hergestellt werden, hat
eine Standardviskosität SV (DCE) von 890, was einer intrinsischen Viskosität IV
(DCE) von 0,71 dl/g entspricht. Der Feuchtigkeitsgehalt liegt bei < 0,2% und die
Dichte (DIN 53 479) bei 1,41 g/cm3. Die Kristallinität beträgt 59%, wobei der
Kristallitschmelzpunkt nach DSC-Messungen bei 259°C liegt. Der
Kristallisationstemperaturbereich Tc liegt zwischen 83°C und 258°C, wobei die
Nachkristallisationstemperatur (auch Kristallisationstemperatur) TCN bei 144°C liegt.
Die Polydispersität Mw/Mn des Polyethylenterephthalats beträgt 2,14. Die
Glasübergangstemperatur liegt bei 83°C.
Vor der Coextrusion werden 10 Gew.-% Polyethylenterephthalat, 80 Gew.-%
Regenerat und 10 Gew.-% des Siliciumdioxid-Masterbatches für die Kernschicht
und das UV-stabilisierte Polyethylenterephthalat für die Deckschichten jeweils 5
Stunden bei 170°C in einem Trockner getrocknet und dann durch eine
Breitschlitzdüse auf einen Glättkalander, dessen Walzen S-förmig angeordnet sind,
coextrudiert und zu einer dreischichtigen, 4 mm dicken Platte geglättet.
Die Extrusionstemperatur des Hauptextruders für die Kernschicht liegt bei 282°C.
Die Extrusionstemperaturen der beiden Coextruder für die Deckschichten liegen bei
294°C. 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 3,2 m/min.
In Anschluß an die Nachkühlung wird die dreischichtige transparente Platte mit
Trennsagen an den Rändern gesäumt, abgelängt und gestapelt.
Die erhaltene transparente, amorphe, dreischichtige PET-Platte hat folgendes
Eigenschaftsprofil
- - Schichtaufbau: A-B-A
- - Gesamtdicke: 4 mm
- - Dicke der Kernschicht: 3,5 mm
- - Dicke der Deckschichten: je 0,25 mm
- - Oberflächenglanz 1. Seite: 185
(Meßwinkel 20°) 2. Seite 183 - - Lichttransmission: 87%
- - Clarity: 98,1%
- - Trübung: 3,4%
- - Kristallinität: 0%
- - Dichte: 1,33 g/cm3
- - Zugmodul (23°C): 2320 MPa
- - HDT-B (0,45 MPa): 72°C
- - Vicat-Erweichungstemperatur: 74°C
Die transparente, amorphe, dreischichtige Platte wird auf einer Vakuum-
Thermoformmaschine, die mit verstellbaren Infrarotstrahlen der Wellenlänge
2000 nm bis 4000 nm als Wärmequellen ausgerüstet ist, mit folgenden Parametern
zu einem kristallisierten Kotflügel tiefgezogen:
- - Plattengröße: 1000 mm×700 mm
- - Plattendicke: 4 mm, Dreischichtaufbau
- - Formfläche: 960 mm×660 mm
- - Ziehtiefe: 280 mm
- - Temperatur des Formwerkzeuges: 126°C
- - Wärmequelle Oberheizung,Wärmequelle Unterheizung: Infrarotstrahler der Wellenlänge 2000 nm-4000 nm
- - Vakuum: ja
- - Temperatur der amorphen Platte: 118°C
- - Zeitdauer unter Vakuum in der Form bei beidseitiger Beheizung mit Infrarotstrahlern der Wellenlänge 2000 nm-4000 nm: 136 sec
- - Kühlung: 71 sec
Der aufgrund der Kristallisation homogen weiß gefärbte Kotflügel wurde jeweils 3
Tage bei einer Temperatur von 40°C in Schmieröl, alkalischer Waschlösung,
verdünnter Salzsäure, Alkohol und Benzin gelagert und erwies sich als absolut
chemikalienstabil.
Der kristallisierte Kotflügel wurde 48 h in einem Autoklaven bei einer Temperatur
von 160°C belassen und erwies sich vollkommen und homogen über den
Formkörper als formstabil.
Neben der hohen Chemikalienbeständigkeit und der homogenen, guten
Wärmeformbeständigkeit zeichnet sich der kristallisierte Kotflügel durch folgende
Eigenschaften aus:
- - Farbe: weiß, infolge der Kristallisation
- - Oberflächenglanz der Seite, die nicht mit der Form in Berührung kam: 142
- - Clarity: 0%
- - Lichttransmission: 4%
- - Trübung 100%
- - Kristallinität: 49-52%
- - Dichte: 1,396 g/cm3
- - Zugmodul (23°C): 3120 MPa
- - HDT-B (0,45 MPa): 166-172°C
- - Vicat-Erweichungstemperatur: 170-175°C
Die Kristallinität, die HDT-B (0,45 MPa) und die Vicat-Erweichungstemperatur
wurden an 15 unterschiedlichen Stellen des kristallisierten, weißen Formkörpers
gemessen. Die Kristallinität schwankte lediglich zwischen 49% und 52%, d. h. um 3
Einheiten. Die HDT-B (0,45 MPa) und die Vicat-Erweichungstemperatur schwankten
um lediglich 5% bis 6%.
Die UV-Stabilität des kristallisierten Kotflügels wurde nach der Testspezifikation ISO
4892 wie folgt geprüft:
Testgerät: Atlas Ci 65 Weather Ometer
Testbedingungen: ISO 4892, künstliche Bewitterung
Bestrahlungszeit: 3000 Stunden
Bestrahlung: 0,5 W/m2, 340 nm
Temperatur: 63°C
Relative Luftfeuchte: 50%
Xenonlampe: innere und äußere Filter aus Borosilikat
Bestrahlungszyklen: 102 Minuten UV-Licht, dann 18 Minuten UV-Licht mit Wasserbesprühung, dann wieder 102 Minuten UV-Licht usw.
Testbedingungen: ISO 4892, künstliche Bewitterung
Bestrahlungszeit: 3000 Stunden
Bestrahlung: 0,5 W/m2, 340 nm
Temperatur: 63°C
Relative Luftfeuchte: 50%
Xenonlampe: innere und äußere Filter aus Borosilikat
Bestrahlungszyklen: 102 Minuten UV-Licht, dann 18 Minuten UV-Licht mit Wasserbesprühung, dann wieder 102 Minuten UV-Licht usw.
Nach 3000 Stunden künstlicher Bewitterung zeigte der kristallisierte Kotflügel keinen
meßbaren Unterschied im Eigenschaftsprofil.
Der kristallisierte Kotflügel wurde unter Industriebedingungen lackiert. Der
Formkörper erwies sich als absolut formstabil und zeigte nach der Lackierung
keinerlei Oberflächendefekte oder Inhomogenitäten in der Lackschicht.
Analog Beispiel 1 wird eine transparente, dreischichtige, amorphe, UV-stabilisierte
Platte hergestellt. Das Eigenschaftsprofil ist identisch mit dem Eigenschaftsprofil der
Platte aus Beispiel 1.
Die amorphe Polyethylenterephthalat-Platte mit dem Schichtaufbau A-B-A wird
analog zu Beispiel auf einer Vakuum-Thermoformmaschine, die mit verstellbaren
Infrarotstrahlern als Wärmequelle ausgerüstet ist, zu einem kristallisierten Kotflügel
tiefgezogen. Die Infrarotstrahler haben abweichend zu Beispiel 1 eine Wellenlänge
von 1000-1500 nm.
Zur vollständigen, visuell - aufgrund der einsetzenden Weißfärbung - zu
beobachtenden Kristallisation mußte der Kotflügel 290 sec. unter Vakuum in der
Form bei beidseitiger Beheizung mit IR-Strahlern mit einer Wellenlänge von 1000
nm bis 1500 nm gehalten werden.
Der kristallisierte Kotflügel zeigt wie in Beispiel 1 eine hohe
Chemikalienbeständigkeit, eine hervorragende UV-Stabilität und eine gute,
homogene Wärmeformbeständigkeit. Der Kotflügel zeichnet sich durch folgende
weitere Eigenschaften aus:
- - Farbe: weiß, infolge der Kristallisation
- - Oberflächenglanz der Seite, die mit der Form nicht in Berührung kam: 137
- - Clarity: 0%
- - Lichttransmission: 7%
- - Trübung: 100%
- - Kristallinität: 45-51%
- - Dichte 1,393 g/cm3
- - Zugmodul (23°C): 3290 MPa
- - HDT-B (0,45 MPa): 163-171°C
- - Vicat-Erweichungstemperatur: 166-173°C
Die Kristallinität, die HDT-B (0,45 MPa) und die Vicat-Erweichungstemperatur
wurden an 15 unterschiedlichen Stellen des kristallisierten, weißen,
UV-stabilisierten Kotflügels gemessen. Die Kristallinität schwankte zwischen 45%
und 51%, d. h. um 6 Einheiten. Die HDT-B (0,45 MPa) und die Vicat-
Erweichungstemperatur schwankten um lediglich 7°C bis 8°C.
Analog Beispiel 1 wird eine Polyethylenterephthalatplatte mit dem Schichtaufbau
A-B-A hergestellt. Die Kernschicht B ist 5,5 mm dick und die beiden Deckschichten,
die die Kernschicht überziehen, sind jeweils 250 µm dick.
Die Kernschicht B besteht aus 100% Polyethylenterephthalat-Regenerat.
Das Polyethylenterephthalat-Regenerat hat folgende Eigenschaften
- - SV (DCE): 990
- - IV (DCE): 0,78 dl/g
- - Dichte: 1,38 g/cm3
- - Kristallinität: 44%
- - Kristallitschmelzpunkt Tm: 244°C
- - Kristallisationstemperaturbereich Tc: 83°C-244°C
- - Nach-(Kalt-)Kristallisationstemperatur TCN: 148°C
- - Polydispersität: 2,58
- - Glasübergangstemperatur: 83°C
Die Deckschichten A sind identisch mit den Deckschichten aus Beispiel 1, enthalten
aber keinen UV-Stabilisator.
Das Regenerat der Kernschicht B und das Polyethylenterephthalat der
Deckschichten A werden analog Beispiel 1 zu einer 6 mm dicken Platte mit dem
Schichtaufbau A-B-A coextrudiert.
Die erhaltene transparente, amorphe, dreischichtige Platte hat folgendes
Eigenschaftsprofil:
- - Schichtaufbau: A-B-A
- - Gesamtdicke: 6 mm
- - Dicke der Kernschicht: 5,5 mm
- - Dicke der Deckschichten: je 0,25 mm
- - Oberflächenglanz 1. Seite: 176
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 172 - - Lichttransmission: 83%
- - Clarity: 97,8%
- - Trübung: 4,2%
- - Kristallinität: 0%
- - Dichte 1,33 g/cm3
- - Zugmodul (23°C): 2310 MPa
- - HDT-B (0,45 MPa): 71°C
- - Vicat-Erweichungstemperatur: 73°C
Die transparente, dreischichtige, amorphe Platte wird auf einer Vakuum-
Thermoformmaschine, die mit verstellbaren Infrarotstrahlern der Wellenlänge
2000 nm bis 4000 nm als Wärmequellen ausgerüstet ist, mit folgenden Parametern
zu einem kristallisierten Chemikalienauffangbehältnis tiefgezogen:
- - Plattengröße: 100 mm×700 mm
- - Plattendicke: 6 mm, Dreischichtaufbau
- - Formfläche: 960 mm×660 mm
- - Ziehtiefe: 280 mm
- - Temperatur des Formwerkzeuges: 131°C
- - Wärmequelle Oberheizung, Wärmequelle Unterheizung: Infrarotstrahler der Wellenlänge 2000 nm-4000 nm
- - Vakuum: ja
- - Temperatur: 120°C
- - Zeitdauer unter Vakuum in der Form bei beliebiger Beheizung mit Infrarot strahlern der Wellenlänge 2000 nm-4000 nm: 148 sec
- - Kühlung: 75 sec
Der aufgrund der Kristallisation homogen weiß gefärbte Chemikalienauffangbehälter
wurde jeweils 48 Stunden mit 30%iger Ameisensäure, mit 20%iger Schwefelsäure,
mit 10%iger Flußsäure, mit 20%iger Salzsäure, mit Toluol, mit Benzin, mit
Isopropanol, mit Cyclohexanol, mit Ethanol, mit Trafoöl und mit
Wasserstoffsuperoxid gefüllt und erwies sich als absolut chemikalienstabil.
Der kristallisierte Formkörper wurde 48 Stunden in einem Autoklaven bei einer
Temperatur von 160°C belassen und erwies sich vollkommen und homogen über
den gesamten Formkörper als formstabil.
Neben der hohen Chemikalienbeständigkeit und der homogenen, guten
Wärmeformbeständigkeit zeichnet sich der kristallisierte
Chemikalienauffangbehälter durch folgende Eigenschaften aus:
- - Farbe: weiß, infolge der Kristallisation
- - Oberflächenglanz der Seite, die nicht mit der Form in Berührung kam: 145
- - Charity: 0%
- - Lichttransmission: 3%
- - Trübung: 100%
- - Kristallinität: 49%-51%
- - Dichte 1,396 g/cm3
- - Zugmodul (23°C): 3160 MPa
- - HDT-B (0,45 MPa): 166-171°C
- - Vicat-Erweichungstemperatur: 170-175°C
Die Kristallinität, die HDT-B (0,45 MPa) und die Vicat-Erweichungstemperatur
wurden an 15 unterschiedlichen Stellen des kristallisierten Behälters gemessen. Die
Kristallinität schwankte lediglich zwischen 49% und 51%. Die HDT-B (0,45 MPa)
und die Vicat-Erweichungstemperatur schwankten lediglich um 5°C.
Claims (23)
1. Mehrschichtige, amorphe Platte mit einer Dicke im Bereich von 1 bis 20 mm,
die als Hauptbestandteil einen kristallisierbaren Thermoplasten sowie mindestens
einen Keimbildner enthält, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen mehrschichtigen
Aufbau aus mindestens einer Kernschicht und mindestens einer Deckschicht
aufweist, wobei die Standardviskosität des in der Kernschicht enthaltenden
Thermoplasten größer ist als die Standardviskosität des in der Deckschicht
enthaltenden Thermoplasten.
2. Platte nach Anspruch 1, wobei die Standardviskosität des Thermoplasten der
mindestens einen Kernschicht im Bereich von 800 bis 5000 und die des
Thermoplasten der mindestens einen Deckschicht im Bereich von 500 bis 4500
liegt.
3. Platte nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Platte zwei Deckschichten und eine
zwischen den Deckschichten liegende Kernschicht aufweist.
4. Patte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Keimbildner
anorganische und/oder organische Keimbildner verwendet werden.
5. Platte nach Anspruch 4, wobei die Konzentration an anorganischen
Keimbildnern in einer Schicht im Bereich von 0,01 bis 3,0 Gew.-% liegt, bezogen auf
das Gewicht des kristallisierbaren Thermoplasten dieser Schicht.
6. Platte nach Anspruch 4, wobei die Konzentration an organischen
Keimbildnern in einer Schicht im Bereich von 0,5 bis 40,0 Gew.-% liegt, bezogen auf
das Gewicht des kristallisierbaren Thermoplasten dieser Schicht.
7. Platte nach Anspruch 4, wobei die mindestens eine Kernschicht zwischen 1
bis 100 Gew.-% Regenerat als organischen Keimbildner enthält, bezogen auf das
Gewicht des Thermoplasten dieser Schicht, und mindestens eine der Deck- und
Kernschichten 0,01 bis 3,0 Gew.-% Siliciumdioxid und/oder Kaolin, bezogen auf das
Gewicht des Thermoplasten dieser Schicht, enthält.
8. Platte nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei mindestens eine der
Kern- und/oder Deckschicht(en) zusätzlich mindestens ein Additiv, ausgewählt unter
UV-Stabilisatoren, Antioxydantien, Farbmittel und Mischungen davon, enthält.
9. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kernschicht als
Keimbildner ein Regenerat des für die Kernschicht verwendeten Thermoplasten
enthält.
10. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der kristallisierbare
Thermoplast ausgewählt ist unter Polyalkylenterephthalat mit C1 bis C12-
Alkylenrest, Polyalkylennaphthalat mit C1 bis C12-Alkylenrest, einem
Cycloolefinpolymer und einem Cycloolefincopolymer.
11. Platte nach Anspruch 10, wobei der Alkylenrest Ethylen oder Butylen ist.
12. Platte nach Anspruch 10, wobei der Thermoplast Polyethylenterephthalat ist.
13. Platte nach Anspruch 10 bis 12, wobei der Thermoplast ein Regenerat des
Thermoplasten enthält.
14. Verfahren zur Herstellung eines kristallisierten Formkörpers mit einem
Kristallisationsgrad im Bereich von 20 bis 60% und einer Schwankung im
Kristallisationsgrad innerhalb des Formkörpers von nicht mehr als 10 aus einer
amorphen, mehrschichtigen Platte nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei man
- - die Platte mittels Wärmequelle aufheizt,
- - die aufgeheizte Platte zur Herstellung eines Formkörpers umformt,
- - den erhaltenen Formkörper wärmebehandelt,
- - den wärmebehandelten Formkörper abkühlt und anschließend entformt.
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei zum Aufheizen und/oder zur
Wärmebehandlung Infrarotstrahler mit einer Wellenlänge von 2000 nm und mehr
verwendet werden.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Wärmebehandlung bei einer
Temperatur im Bereich von 100 bis 200°C für die Dauer von 30 Sekunden bis 6
Minuten durchgeführt wird.
17. Verfahren zur Herstellung eines kristallisierten Formkörpers mit einem
Kristallisationsgrad im Bereich von 20 bis 60% und einer Schwankung im
Kristallisationsgrad innerhalb des Formkörpers von nicht mehr als 10 wobei aus
einem Ausgangsmaterial ein mehrschichtiger amorpher oder teilkristalliner
Formkörper hergestellt wird und der amorphe oder teilkristalline Formkörper einer
Wärmebehandlung mit einem IR-Strahler mit einer Wellenlänge von 2000 nm oder
mehr zur Kristallisation unterzogen wird und das Ausgangsmaterial als
Hauptbestandteil einen kristallisierbaren Thermoplast sowie mindestens einen
Keimbildner enthält.
18. Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei zur Herstellung des mehrschichtigen
amorphen oder teilkristallinen Formkörpers ein Spritzgußverfahren eingesetzt wird.
19. Kristallisierter Formkörper, wobei der Kristallisationsgrad im Bereich von 20
bis 60% liegt und die Schwankung im Kristallisationsgrad innerhalb des
Formkörpers nicht mehr als 10 beträgt.
20. Formkörper nach Anspruch 19, wobei der Formkörper mindestens einseitig
eine kratzfeste Beschichtung aufweist.
21. Formkörper nach Anspruch 20, wobei die kratzfeste Beschichtung silicium-
und/oder acrylhaltig ist.
22. Verwendung eines kristallisierten Formkörpers nach einem der Ansprüche 19
bis 21 für Messebau und Messeartikel, für Chemikalien- und Transportbehälter, für
Sanitärartikel, im Laden- und Regalbau sowie für die Automobilherstellung.
23. Verwendung eines kristallisierten Formkörpers zur Herstellung von
Kraftfahrzeugkarosserieteilen.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19642287A DE19642287A1 (de) | 1996-10-14 | 1996-10-14 | Mehrschichtige Platte aus einem kristallisierbaren Thermoplast, ein daraus herstellbarer, kristallisierter Formkörper sowie dessen Verwendung |
PCT/EP1997/005311 WO1998016381A2 (de) | 1996-10-14 | 1997-09-29 | Platte aus einem kristallisierbaren thermoplast |
AU47787/97A AU4778797A (en) | 1996-10-14 | 1997-09-29 | Cristallizable thermoplastic multilayer plate, manufacturing from same a cristallizable mould, and its use |
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DE19642287A DE19642287A1 (de) | 1996-10-14 | 1996-10-14 | Mehrschichtige Platte aus einem kristallisierbaren Thermoplast, ein daraus herstellbarer, kristallisierter Formkörper sowie dessen Verwendung |
Publications (1)
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DE19642287A1 true DE19642287A1 (de) | 1998-04-30 |
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DE19642287A Withdrawn DE19642287A1 (de) | 1996-10-14 | 1996-10-14 | Mehrschichtige Platte aus einem kristallisierbaren Thermoplast, ein daraus herstellbarer, kristallisierter Formkörper sowie dessen Verwendung |
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DE (1) | DE19642287A1 (de) |
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- 1997-09-29 WO PCT/EP1997/005311 patent/WO1998016381A2/de active Application Filing
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