DE3010050C2 - Lichttransparente Kunststoffplatten und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Lichttransparente Kunststoffplatten und Verfahren zu ihrer Herstellung

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Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind lichttransparente Kunststoffplatten mit einem Lacküberzug auf Basis von Acrylsäureesterpolymerisaten und ein Verfahren zu deren Herstellung.
Lichttransparente Kunststoffplatten werden in großem Umfang auf vielen Gebieten der Technik und des täglichen Lebens eingesetzt. Besondere Bedeutung haben hierbei erlangt Kunststoffplatten auf Basis von Polyvinylchlorid (PVC), Polycarbonat (PC), Styrol-Butadien-Mischpoiymerisaten (SB), und Acrylnitril-Butadien-Styrol-Mischpolymerisaten (ABS). Die Kunststoffplatten können dabei gebogen oder gewölbt sein. Sie können also ζ . B. auch in Form von Kugelsegmenten oder anderen Formen vorliegen, wie sie z. B. für Lichtkuppeln eingesetzt werden. Besonders bevorzugt sind die Kunststoffplatten mehrwandig, insbesondere doppelwandig, wobei die Wände durch Verbindungsstege miteinander verbunden sind. Derartige sogenannte Hohlkammerprofile haben den außerordentlichen Vorteil, daß sie stark wärmedämmend sind. Alle derartigen bekannten Ausführungsformen von Kunststoffplatten werden unter dem Begriff »Kunststoffplatten« im Sinne der vorliegenden Erfindung verstanden. Bevorzugt bestehen die Kunststoffplatten gemäß der Erfindung aus den oben genannten Kunststoffen. Die Herstellung erfolgt in der Regel durch Extrusion.
Es ist bekannt, derartige Kunststoffplatten bzw. Gebrauchsgegenstände durch einen Lacküberzug gegen gewisse Einwirkungen zu schützen, ihnen z.B. eine Kratzunempfindlichkeit oder Witterungsbeständigkeit bzw. Lichtbeständigkeit zu verleihen. In der DE-OS 28 07 923 ist in diesem Sinne ein Lacküberzug auf Basis von Polyisocyanaten und Epoxyharzen vorgeschlagen worden. Es wird damit aber nur in unzureichendem Ausmaß eine Witterungsbeständigkeit erzielt
Ferner sind aus der DE-OS 27 17 164 Lacke für
ίο Polycarbonate, die als lichttrarisparente Kunststoffplatten eingesetzt werden könnten, bekannt, die als Bindemittel Acrylatharze mit Vinylmonomeren und einen Anteil von 2 bis 14 Gew.-% Melaminharz enthalten. Es wird dabei auch der Zusatz von UV-Absorbern empfohlen. Die als UV-Absorber speziell genannten Verbindungen gehören jedoch einer anderen Gruppe, als sie gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Auch sind die Bindemittel nicht vergleichbar. Weiterhin werden Quencher nicht erwähnt
Die meisten lichttransparenten Kunststoffe haben insbesondere den Nachteil, daß ihre Eigenschaften durch langandauernde Bestrahlung mit Sonnenlicht verschlechtert werden. Bei manchen Kunststoffen tritt in besonders ausgeprägtem Maße eine Vergilbung ein, z. B. bei PVC. Bei anderen Kunststoffen tritt besonders eine Versprödung ein, z. B. bei PC, SB und ABS.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, fansparente Kunststoffplatten zu schaffen, die eine hohe Beständigkeit gegenüber der Einwirkung von Sonnenlicht aufweisen. Unter transparenten Kunststoffplatten werden im Sinne der Erfindung solche Kunststoffplatten verstanden, die gegenüber dem Sonnenlicht transparent sind. Sie haben eine außerordentliche technische Bedeutung als Verkleidungen für Gewächshäuser, als Lichtwände in Industriehallen, Sporthallen, Reithallen, Schwimmbädern, Balkon- und Terrassenverkleidungen, Ausstellungspavillons usw.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß transparente Kunststoffplatten mit einem Lacküberzug eine ganz außerordentliche Beständigkeit gegenüber Sonnenlicht besitzen, wenn sie den nachfolgend definierten Aufbau aufweisen.
Gegenstand der Erfindung sind demgemäß lichttransparente Kunststoffplatten auf Basis von Acrylsäureesterpolymerisaten, die dadurch gekennzeichnet sind, daß der Lacküberzug eine Stärke von 5 bis 80 μπι aufweist und
a) als Bindemittel Polymerisate von niederen Alkyl-Acrylsäure- oder -Methacrylsäureestern,
b) als UV-Absorber 2-(2-Hydroxy-3,5-dialkyl-aryl)-2H-benztriazole in einer Menge von 0,5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf den Lackfilm,
c) Quencher in einer Menge von 0,5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf den Lackfilm
enthält
Die Kunststoffplatten gemäß der Erfindung sind vorzugsweise farblos. Sie können aber auch schwach getönt sein, wenn dies vom Verwendungszweck her
erwünscht ist.
Zweckmäßig hat der Lacküberzug eine Stärke von
mindestens 10 μπι, vorzugsweise mindestens 20 μπι, und höchstens 60 μπι, vorzugsweise höchstens 40 μπι. Es ist weiterhin zweckmäßig, daß der Lacküberzug die UV-Absorber in einer Menge von mindestens 1,0 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 1,5 Gew.-%, und
höchstens 8,0 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 5 Gew.-% enthält Außerdem ist es zweckmäßig, daß der Lacküberzug die Quencher in einer Menge von mindestens 1,0 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 1,5 Gew,-%, und höchstens 8,0 Gew.-°/o, vorzugsweise höchstens 5,0 Gew.-% enthält
Vorteilhafterweise werden UV-Absorber und Quencher im Verhältnis von etwa 1 :1 eingesetzt Der Anteil dieser beiden Komponenten im Lack kann umso geringer sein, je dicker der aufgetragene Lackfilm ist
Es ist zweckmäßig, daß der Lacküberzug als Bindemittel Polyalkylmethacrylate, vorzugsweise PoIymethylmethacrylat enthält
Das wesentliche Charakteristikum des Bindemittels ist daß es eine hohe Verträglichkeit gegenüber den zu lackierenden transparenten Kunststoffplatten aufweist, d. h. daran gut haftet auch nach extrem langer Bestrahlung mit Sonnenlicht Es ist außerordentlich überraschend, daß die transparenten Kunststcffplatten geiiiäß der Erfindung im wesentlichen keine Verschlechterung ihrer Eigenschaften zeigen, selbst we.in sie mehr als 5 Jahre starkem -Sonnenlicht bzw. einer Witterung ausgesetzt sind. Das Bindemittel selbst zeigt eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Sonnenlicht bzw. Witterungsbeständigkeit d.h. keine Rißbildung. Das Bindemittel muß sich gut in den verwendeten Lösungsmitteln lösen. Es muß weiterhin ausgezeichnet verträglich sein mit den verwendeten UV-Absorbern und Quenchern, d.h. diese dürfen auch nach langen Zeiträumen nicht aus dem Bindemittelfilm auskristallisieren oder darin wandern.
Die gemäß der Erfindung verwendeten UV-Absorber sind an sich bekannte Handelsprodukte wie das 2-(2-Hydroxy-3,5-di-tertamylphenyl)-2H-benztriazol.
■ Die gemäß der Erfindung verwendeten Quencher sind ebenfalls an sich bekannte Produkte, z. B. das Produkt Di-(l,2,2,6,6-pentyimethyl-4-piperidyl)-2N-butyl-2(3,5-di-tertbutyl-4-hydroxybenzyl)-malonat.
Gemäß der Erfindung wird durch einen relativ dünnen Lacküberzug aufgrund der vorstehend definierten Konzentrationen von UV-Absorbern und Quenchern einerseits ein ausgezeichneter Schutz erzielt, andererseits ein Nachlassen des Schutzes durch die oben erwähnten Störungen, z. B. Auskristallisation, vermieden. Der Schutz der transparenten Kunststoffe wird durch den gemäß der Erfindung vorhandenen Lacküberzug in einem bisher nicht für möglich gehaltenen Ausmaß erzielt, wie Langzeittests bewiesen haben.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung der oben definierten lichttransparenten Kunststoffplatten, das dadurch gekennzeichnet ist, daß auf die Kunststoffplatten eine Lösung von
a) 15 bis 40 Gew.-°/o Polymerisate von niederen Alkyl-Acrylsäure oder -Methacrylsäureeste-n,
b) 0,! bis 4 Gew.-o/o 2-(2-Hydroxy-3,5-dialkyl-aryl)-2H-benztriazole,
c) 0,1 bis 4 Gew.-% Quencher, ·
d) in niedrig siedenden Lösungsmitteln mit einem
Flammpunkt unter etwa 40° C
in einer Menge von 10 bis 400 g/m2 aufgebracht und das Lösungsmittel bei Temperaturen von maximal 6O0C Objekttemperatur verdunstet wird.
Bevorzugt wird die Lösung in einer Menge von mindestens 20/m2, vorzugsweise mindestens 40 g/m2 und höchstens 300 g/m2, vorzugsweise höchstens 200 g/m2 aufgebracht
Es ist bevorzugt daß die Losung die UV-Absorber in einer Menge von mindestens 0,2 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 0,3 Gew.-%, und höchstens von 3,2 Gew.-°/o, vorzugsweise 2,0 Gew.-% enthält
Weiterhin ist bevorzugt daß die Lösung die Quencher in einer Menge von mindestens 0,2 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 03 Gew.-%, und höchstens von 3,2 Gew.-%, vorzugsweise 2,0 Gew.-c/o enthält Als
ίο Bindemittel werden zweckmäßig Polya'kylmethacrylate, vorzugsweise Polymethylmethacrylate verwendet
Spezielle Beispiele für geeignete Lösungsmittel sind Aromaten wie Toluol, Xylol; Ester, wie Methylacetat Äthylacetat Butylacetat und Gemische davon, gegebe-
nenfalls unter Zusatz von Methanoi, Äthanol, Propanol.
Die Trockenzeiten sollen möglichst kurz sein. Gemäß
der Erfindung werden Trockenzeiten von maximal 20 Minuten, vorzugsweise maximal 15 Minuten erreicht In der Regel ist eine ausreichende Trocknung schon nach 5 Minuten, vorzugsweise etwa 8 Minuten, erzielt Nach dieser Zeit wird die lackierte Oberfläche staubtrocken. Stapelfestigkeit ist allerdings erst nach 3 bis 5 Stunden erreicht Alle Trockenzeiten beziehen sich auf Trocknung bei Normalklima (23° C; 55% relative Luftfeuchtigkeit). Die verwendeten Bindemittel sind an sich bekannt Als besonders geeignet hat sich z. B. ein handelsübliches Polymethylmethacrylat der Firma Rohm und Haas erwiesen. Ein anderes ausgezeichnet geeignetes Bindemittel gemäß der Erfindung ist ein auf gleicher Kunststoffbasis aufgebautes handelsübliches Bindemittel der Firma Poly-Vinylchemie, Niederlande.
Geeignete lacktechnische Zusatzstoffe für den Lack
sind Siliconöle zur Verbesserung der Kratzfestigkeit und Entschäumungsmittel, zweckmäßig beim Gießen derartiger Lacke.
Die gemäß der Erfindung verwendeten Lösungsmittel besitzen ein ausgezeichnetes Lösevermögen für die verwendeten Bindemittel. Sie lösen andererseits die Kunststoffplatten nur äußerst wenig an, bzw. bewirken eine äußerst geringe Quellung der Kunststoffplatten beim Auftragen der Lackösung. Sie bewirken weiterhin ein sehr schnelles Trocknen. Durch Einhaltung der oben definierten maximalen Trocknungstemperatur werden nachteilige Einflüsse auf die Eigenschaften der Kunststoffplatlen vermieden. Die genaue Temperatur, die beim Trocknen maximal angewandt werden darf, kann in den speziellen Einzelfällen leicht ermittelt werden. Zweckmäßig erfolgt die Herstellung der transparenten Kunststoffplatten mit einem Lacküberzug gemäß der
so Erfindung unmittelbar nach der Herstellung der Kunststoffplatten in Serienfabrikation. Bei ebenen Kunststoffplatten wird der Lacküberzug zweckmäßig im Gießverfahren aufgebracht. Es ist auf diese Weise eine besonders gleichmäßige Beschichtung gewährleistet. Es können aber auch andere auf dem Lackgebiet übliche, einen gleichmäßigen Lacküberzug erzeugende Auftragsverfahren angewandt werden.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. In den einzelnen Figuren werden gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. F i g. 1 stellt einen schematischen querschnitt durch eine lichttransparente Kunststoffplatte gemäß der Erfindung dar. Die Kunststoffplatte selbst ist mit 1 und der Lacküberzug mit 2 bezeichnet. F i g. 2 stellt einen schematischen Querschnitt durch eine Kunststoffplatte gemäß der Erfindung dar, die doppelwandig ist, wobei die Wände durch Verbindungsstege miteinander verbunden sind. Die beiden Wände sind mit 1 a und 1 bbezeichnet. Sie werden
durch die Stege 3 miteinander verbunden. Auf der oberen Wand la ist die Lackschicht 2 aufgebracht.
Beispiel 1
Auf die spätere Außenoberfläche eines doppelwandigen Lichtwandprofils aus PVC wird durch Gießen eines lackcs folgender Zusammensetzung
26 g Copolymethylmethacrylat-Butylmethacrylat
mit einer Viskosität von 855 bis 1700cps, gelöst 40%ig in Toluol/Methylcellosolve 95/5
0,8 g UV-Absorber 2-(2-Hydroxy-3,5-di-tert.amylphenyl)-2H-benztriazol
0,8 g Quencher Di-(l,2,2,6,6-pentylmethyl-4-piperi-
dyl)-2-N-butyl-2(3,5-di-tert.butyl-4-hydroxybenzyl)malonat
0,2 g organofunktioneiies Siiiconöi ais Verlaufsmittel
0,2 g Entschäumer
21 g Toluol
31 g Äthylacetat
20 g Äthanol
10
IS
20 Profilen des gleichen Typs, die nach dieser Behandlung stark vergilbt waren.
Beispiel 2
Ein Flächengebilde aus ABS-Kunststoff von 3 mm Schichtdicke wurde einseitig durch Sprühauftrag mit einem Lack folgender Zusammensetzung beschichtet:
20 g Polymethylmethacrylat
1,0 g UV-Absorber 2-(2-Hydroxy-3,5-di-tert.amylphenyl)-2H-benztriazol
1,04 g Quencher Di-(1,2,2,6,6-pentylmethyl-4-piperidyl)-2-N-butyl-2(3,5-di-tert.butyl-4-hydroxy-
benzyl)malonat
40 g Äthylacetat
12 g Toluol
26 g Äthanol
Die Trockenfilmdicke betrug 25 μίτι. Das so beschichtete Flächengebilde zeigte nach Bestrahlung, wie im Beispiel 1 beschrieben, keine Versprödung, während das unbehandelte Flächengebilde danach stark versprödet
in einer Auftragsmenge von 90 g/m2 eine Lackschicht aufgebracht, die nach dem Trocknen bei 23° C eine Trockenfiimstärke von 22 μπι ergab.
Das so beschichtete Lichtwandprofil zeigte nach 100 Stunden Bestrahlung mit UV-Licht (250 bis 400 nm) keine Vergilbung im Gegensatz zu unbeschichteten
war.
Beispiel 3
Eine lichttransparente Kunststoffplatte aus Polycarbonat wurde wie im Beispiel 2 beschrieben mit einem Lackauftrag versehen. Es wurde das gleiche Ergebnis wie im Beispiel 2 erzielt
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Lichttransparente Kunststoffplatten mit einem Lacküberzug auf Basis von Acrylsäureesterpolymerisaten, dadurch gekennzeichnet, daß der Lacküberzug eine Stärke von 5 bis 80 μπι aufweist und
a) als Bindemittel Polymerisate von niederen Alkyl-Acrylsäure- oder -Methacrylsäureestern,
b) als UV-Absorber 2-(2-Hydroxy-3,5-dialkylaryl)2H-benztriazole in einer Menge von 0,5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf den Lackfilm,
c) Quencher in einer Menge von 0,5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf den Lackfilm, enthält.
2. Lichttransparente Kunststoffplatten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lacküberzug als Bindemittel Polyalkylmethacrylate, vorzugsweise Polymethylmethacrylat enthält
3. Verfahren zur Herstellung von lichttransparenten Kunststoff platten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Kunststoffplatten eine Lösung von
a) 15 bis 40 Gew.-°/o Polymerisate von niederen Alkyl-Acrylsäure- oder Methacrylsäureestern,
b) 0,1 bis 4 Gew.-°/o 2(2-Hydroxy-3,5-dialkyl-aryl)-2H-benztriazole,
c) 0,1 bis 4 Gew.-% Quencher,
d) in niedrig siedenden Lösungsmitteln mit einem Flammpunkt unter 400C,
in einer Menge von 10 bis 400 g/m2 aufgebracht und das Lösungsmittel bei Temperaturen von maximal 60° C Objekttemperatur verdunstet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung als Bindemittel Polyalkylmethacrylat, vorzugsweise Polymethylmethacrylat enthält
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