DE3347328C2 - Kunststoff-Folie mit perlmuttartig glänzender Oberfläche, sowie Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine neue Kunststoff-Folie mit perlmuttartig glänzender Oberfläche, sowie Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung.

Es gibt vielerlei Anwendungs- und Gebrauchszwecke, für die glasklare Folien ungeeignet sind, aber für die eine gewisse gemilderte Transparenz und ein eher perlmuttartiges Aussehen erwünscht sind. Dies gilt beispielsweise dann, wenn aus solchen Folien oder Platten Knöpfe oder Deko­ rationsgebilde geschnitten oder Schmuckperlen sowie Be­ steckgriffe und ähnliches herausgearbeitet werden sollen. Lüsterglanz und perlmuttartiges Aussehen werden üblicherweise dadurch erreicht, daß entsprechende Füllstoffe, wie Perlglanz- und Perlmutt-Pigmente, in die Kunststoff-Formmasse eingearbeitet werden, aus der die Formkörper, zum Beispiel die Folien oder Platten, gefertigt werden. So sind aus der DE-AS 16 94 748 einen Gehalt an 0,5 bis 10% an unporöser, kristalliner Kieselerde aufweisende Kunststoff-Folien bekannt, die durch diesen Füllstoff-Zusatz auf den zum Beispiel für Lichtpauspapier gebräuchlichen gewünschten Grad an Glanz/Undurchsichtigkeit/Transparenz gebracht sind.

Aus der DE-AS 11 67 232 ist es bekannt, Glasplättchen bestimmter geringer Dicke und Länge als Perlmuttpigmente in Kunststoff-Formmassen zu verwenden. Außerdem bietet der Handel spezifische, für Kunststoff-Formmassen brauchbare Perlglanz- und Perlmutt­ pigmente an.

Abgesehen davon, daß das Einarbeiten solcher Pigment- Füllstoffe arbeitsaufwendig ist und es oftmals sogar schwierig wird, aus der Formmasse die mit dem Pigment eingebrachte Suspensionsflüssigkeit restlos zu entfernen, was notwendig ist, um dadurch bedingte Fehlstellen in der ausgeformten Folie sicher auszuschließen, besteht auch die Gefahr, daß füllstoffhaltige Folien Alterungs­ erscheinungen und Korrosionsanfälligkeit zeigen, die deren Abriebfestigkeit und Witterungsbeständigkeit bei Dauer­ benutzung unerwünscht beeinträchtigen. So verlieren häufig aus mit Perlglanzpigment gefüllter Kunststoff- Formmasse gefertigte Knöpfe, unechte Perlen oder Be­ steckgriffe nach relativ kurzer Gebrauchszeit bzw. Tragezeit ihren ursprünglichen perlmuttartigen Glanz und werden "matt" und unansehnlich.

Insbesondere für die Anwendung als Außendekorations­ gebilde, die dauernd der Witterung und den korrodierenden Umwelteinflüssen ausgesetzt sind, werden Folien und Platten benötigt, die neben guten mechanischen Eigen­ schaften wie Bruch- und Rißfestigkeit und guten Elasti­ zitätseigenschaften sehr gute Wärme- und Witterungs­ beständigkeit aufweisen müssen. Polycarbonate sind solche thermoplastischen Kunststoffe, die diesen Forderungen weitgehend genügen und die durch Zumischung anderer Kunststoffe auch schon hinsichtlich der einen oder anderen Eigenschaft verbessert worden sind. So sind bereits Kunststoff-Formmassen bekannt, die neben Polycarbonat Acrylsäureester-Polymere bzw. -copolymere enthalten. Es werden beispielsweise in der DE-OS 23 03 190 modifizierte Polycarbonatharz-Massen in Vorschlag ge­ bracht, die zur Verbesserung mechanischer Eigenschaften, speziell der Schlagzähigkeit der Polycarbonat-Kunststoff­ massen, einen Zusatz von 1 bis 20% an kautschukartigen Polyalkylacrylat-Elastomeren enthalten.

Die DE-OS 23 20 786 beschreibt ebenfalls Polycarbonatharz-Zusammensetzungen erhöhter Schlagzähigkeit, die einen Zusatz von 3 bis 35 Gew.-% eines Polyacrylat-Elastomeren aufweisen.

Aus der DE-PS 22 64 268 sind Polycarbonat-Formmassen bekannt, deren Schmelzviskosität verringert und deren Preß- und Ausformeigenschaften verbessert sind, dadurch, daß in der Formmasse 0,01 bis 50 Gew.-% an einem speziellen Acryl­ polymeren mit 90-75 Gew.-% Methylmethacrylateinheiten und 10-25 Gew.-% Alkylacrylateinheiten vorhanden sind. Für diese letztgenannten Formmassen wird angegeben, daß nach der Verarbeitung beide Bestandteile, das Polycarbonat und das Acrylcopolymere, ineinander gelöst einphasig vor­ liegen und daraus glasklare Platten und Gegenstände er­ halten werden.

Es ist weiterhin aus der DE-AS 16 94 273 bekannt, daß man die an sich schon hohe Lichtdurchlässigkeit von Polycarbonat-Formkörpern, damit diese als Glasersatz zu dienen vermögen, dadurch erhöhen kann, daß man sie mit einem Überzug aus Polymethylmethacrylat beschichtet. Für Anwendungs- und Gebrauchszwecke, bei denen ein eher perlmuttartiges Aussehen verlangt wird, sind diese Folien auf Polycarbonat-Basis trotz ihrer zweckmäßigen, mechanischen Eigenschaften und ihrer erwünschten Wärme- und Witterungsbeständigkeit wegen ihrer ihnen eigenen hohen Lichtdurchlässigkeit nicht geeignet.

In der DE-AS 19 64 882 wird ein Verfahren zur Herstellung von beschreib- und bedruckbarer Folie aus synthetischen Harzen beschrieben. Ziel dieser Druckschrift ist die Herstellung eines weißen, undurchsichtigen und möglichst papierähnlichen Produktes, das bleistiftbeschreibbar und tintenaufnahmefähig sein soll. Die Aufnahmefähigkeit für Tinte wird durch die Kapillarwirkung der durch Recken der Folie entstandenen Hohlräume und Verbundauflösungen der Molekularvernetzung erzielt. Die Beschreibbarkeit für Bleistift entsteht durch die hohlraumbedingte Oberflächenrauhheit. Für das weiße Erscheinungsbild ist ein Recken der Kunststoff-Folie unerläßlich. Es ist durch Beifügung von Füllstoffen, wie z. B. weißen anorganischen Stoffen, noch verbesserbar. Es wird eine diffuse Lichtstreuung durch die entstandenen Hohlräume sowie die Füllstoffe erreicht.

Die Mischung der Folienbestandteile erfolgt bei relativ niedrigen Temperaturen von 160-180°C. Als zu verwendende Stoffe sind neben einer Vielzahl von Kunststoffen auch Polymethylacrylat und Polycarbonat genannt, ohne darauf jedoch näher einzugehen. Die Ausbildung des gewünschten papierähnlichen Erscheinungsbildes soll aber erst durch Recken der hergestellten Folie bei einer erhöhten Temperatur von 80 bis 120°C erfolgen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kunststoff-Folie und ein Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung anzugeben, die neben hervorragenden mechanischen Eigenschaften, hoher Abriebfestigkeit und sehr guter Witterungsbeständigkeit über praktisch unbegrenzte Gebrauchszeit den ihr eigenen perlmuttartigen Oberflächenglanz unverändert behält.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei der Erfindung die in den Ansprüchen 1, 4 und 6 angegebenen Gestaltungsmerkmale vorgesehen, wobei in den Unteransprüchen 2, 3 und 5 für die Aufgabenlösung vorteilhafte und fördernde Weiterbildungen beansprucht sind.

In den Ansprüchen 4 und 5 ist ein Verfahren zur Herstellung erfindungsgemäßer Folien beansprucht. Anspruch 6 gibt einen bevorzugten Verwendungszweck derartiger Folien an.

Es wurde überraschend gefunden, daß durch Mischung von Polymethylmethacrylat und Polycarbonat, insbesondere Einmischung von Polymethylmethacrylat in Polycarbonat, eine Formmasse erhalten wird, aus der sich Formkörper wie Folien und Platten ausformen lassen, die in Füllstoff-freiem Zustand perlmuttartig glänzende Oberflächen aufweisen, ohne daß ein anschließendes Recken der Folie erforderlich wäre. Sie besitzen eine Glanz/Undurchsichtigkeits/Transparenz-Ausgewogenheit, wie man sie bisher nur von pigmentgefüllten Folien kennt.

Erfindungsgemäße Folien und Platten enthalten die beiden Bestandteile Polymethylmethacrylat (PMMA) und Polycarbonat (PC) zweckmäßig im Gewichtsverhältnis 1:1. Will man die Undurchsichtigkeit zugunsten des Glanzeffektes verringern, kann das Gewichtsverhältnis von PMMA : PC niedriger liegen, gewünschtenfalls bis auf 1 : 2 abnehmen. Eine noch stärkere Verringerung empfiehlt sich, abgesehen von dem zur Zeit noch hohen Preis für PC, nicht, weil der Perlmutteffekt dann relativ mäßig wird.

In gleicher Weise verliert sich der Perlmutteffekt bei Folien, bei denen der Anteil an PMMA den Anteil an PC wesentlich übersteigt.

Zur Fertigung erfindungsgemäßer Folien werden die Aus­ gangsbestandteile, das PMMA und das PC, in handelsüblicher Granulatform in dem gewünschten Mengenverhältnis miteinander gründlich vermischt. Eine Vormischung kann in einem Flügel- oder Schaufelmischer hergestellt werden.

Das gründlich getrocknete und vorgemischte Material wird dann einem Schmelzmischvorgang bei Temperaturen zwischen 260 und 300°C im Extruder unterworfen und mit möglichst hoher Mischintensität sehr schnell durch den Extruder geschickt. Dabei bleibt das Mischgut trotz der praktisch molekulardispersen Durchmischung zweiphasig; es liegt die eine Phase in feiner Zerteilung dispers in der anderen Phase vor, und wenn man die so plastifizierte Masse durch das Extrusionswerkzeug, bei­ spielsweise eine Breitschlitzdüse, abzieht, erhält man die Folie, worin die Bestandteile eine Art verfestigte Emulsion bilden. Im Gegensatz zu üblichen einphasigen, glasklaren Folien haben erfindungsgemäße Folien perl­ muttartigen Glanz und zeigen, wenn das Mischgut zu­ sätzlich einen handelsüblichen, löslichen, transparent­ färbenden Farbstoff enthält, eine perlmuttglanzartig leuchtende Farbe, die unter allen Betrachtungswinkeln stets deutlich zu erkennen ist. Selbst aus extremen Winkeln tritt keine Blendung auf, und die Farbe hat stets seidigen Glanz.

Im Gegensatz zu üblichen Folien mit glänzender Ober­ fläche, wie man sie aus füllstoffhaltigen Formmassen mit üblichen Perlmuttglanz-Zusätzen erhält, tritt bei erfindungsgemäßen Folien keine Blendung durch Total­ reflexion oder dergleichen auf, die die eigentliche Farbe unkenntlich macht.

Die für die Zwecke der Erfindung verwendbaren Poly­ methylmethacrylate und Polycarbonate sind Handelsprodukte, die als Granulate geliefert werden. Die nach der Erfindung zu vermischenden Materialien müssen trocken sein. Daher werden die üblichen Handelsgranulate sorgfältig vorgetrocknet, damit eventuell vorhandene Restfeuchte aus dem Material entfernt wird, andernfalls die Gefahr besteht, daß die fertigen Folien Blasen oder sonstige Fehlstellen aufweisen.

Zur Farbgebung können dem Mischgut lösliche, trans­ parentfärbende Farbstoffe beigegeben werden. Je nach Farbe und Farbdichte empfiehlt sich ein Farbstoffzusatz von etwa 1,2 bis 1,5 Gew.-%. Zweckmäßig werden solche Farbstoffe eingesetzt, die gute Lichtbeständigkeit zeigen. Farbstoffe dieser Art sind als Handelsprodukte erhältlich. Es sind auch bereits gefärbte Granulate im Handel; sie können in gleicher Weise wie ungefärbte Granulate verarbeitet werden.

Beispiel

Polymethylmethacrylat (PMMA) (Handelsname "Diacon CM G302" der Firma ICI) und Polycarbonat (PC) (Handelsname Makrolon 3103 der Firma Bayer) wurden vorgetrocknet und im Gewichtsverhältnis 1 : 1 in einem Schnellmischer zu einer Vormischung (Dryblend) ver­ mischt. Zu 250 kg eines solchen Gemisches wurden 3,75 kg eines rotfärbenden, löslichen Farbstoffes (Handelsname Macro-lex der Firma Bayer) eingemischt. Die so gewonnene, homogenisierte, gleichförmige, als klumpen­ förmige Masse vorliegende Vormischung wurde in den Einfülltrichter eines Einschneckenextruders eingefüllt, bei dem ein Verhältnis L/D (Schneckenlänge L zu Schnecken­ durchmesser D) von 30 bestand. Der Schneckenzylinder des Extruders hatte Heiz- und Kühleinrichtungen und an dem dem Einfülltrichter entgegengesetzten Zylinderende ein Breitspritzkopf oder eine Schlitzdüse als Extrusionswerkzeug, dem in üblicher Weise Kühleinrichtung, Glätt- und Abzugswalzen, Aufwickel- bzw. Schneid- und Stapelvorrichtung nachgeschaltet waren. Wegen ge­ ringfügiger Querschrumpfung der Folie wurde eine Breit­ schlitzdüse mit einer Schlitzbreite von 550 mm verwendet, so daß die Breite der fertigen Folie etwas mehr als 500 mm betrug. Der Schneckenzylinder wurde auf eine Temperatur von 280°C aufgeheizt und bei dieser Temperatur gehalten, und das Verarbeitungsgut wurde durch den Extruder mit einer Durchsatzgeschwindigkeit geschickt, die ein Verbrennen des Materials durch Überhitzung ausschloß und bei einer Umfangsgeschwindigkeit der Schnecke von etwa 40 m/min lag.

Es wurde eine rotgefärbte Folie mit perlmuttartig glän­ zender Oberfläche gewonnen, deren perlmuttglanzartig leuchtende Farbe unter allen Betrachtungswinkeln stets deutlich zu erkennen war, und die selbst aus extremen Winkeln betrachtet nicht blendete, deren Farbe vielmehr stets einen seidigen Glanz hatte.

Claims (6)

1. Kunststoffolie mit perlmuttartig glänzender Oberfläche, bestehend aus einer reckfrei hergestellten füllstoff-freien Polymethylmethacrylat-Polycarbonat-Folie.

2. Kunststoffolie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Polymethylmethacrylat und Polycarbonat in einem Gewichtsverhältnis von 1 : 1 bis 1 : 2 besteht.

3. Kunststoffolie nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen löslichen transparentfärbenden Farbstoff enthält.

4. Verfahren zur Herstellung einer Kunststoffolie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man Polymethylmethacrylat und Polycarbonat als Granulat und gegebenenfalls den Farbstoff intensiv innig miteinander vermischt und zu klumpenförmiger Masse homogenisiert, dieses Mischgut einem Extruder zuleitet, das Mischgut darin bei einer Verarbeitungstemperatur zwischen 260 und 300°C plastifiziert und durch das Extruderwerkzeug die Folie reckfrei als Flachfolie ausgibt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Einschneckenextruder mit einem Verhältnis L/D von Schneckenlänge L zu Schneckendurchmesser D im Bereich von 20 bis 30, insbesondere 30, verwendet und mit einer Umfangsgeschwindigkeit v der Schnecke von etwa 30-50 m/min arbeitet.

6. Verwendung einer nach Anspruch 4 reckfrei hergestellten füllstoff-freien Polymethylmethacrylat-Polycarbonat-Folie mit perlmuttartig glänzender Oberfläche für abrieb- und witterungsbeständige Objekte der Außendekoration.