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Die
vorliegende Erfindung betrifft farbstabile Polymerfolien und daraus
hergestellte Produkte. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere
farbstabile pigmentierte Polymerfolien, die aus einem Polyester
hergestellt sind.
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Getönte Polymerfolien
und insbesondere getönte
Polymerfolien, die aus einem Polyester hergestellt sind, werden
in einem umfassenden Anwendungsbereich eingesetzt. Diese Folien
können
beispielsweise auf ein transparentes Basissubstrat (z.B. eine Fenster-
oder Autoglasscheibe) aufgebracht werden, um dem Fenster- oder Autoglas einen
neutralen Farbton zu verleihen. Sie können auch verwendet werden,
um die Oberfläche
einer Anzeigevorrichtung, eines Spiegels oder anderen optischen
Geräteteils
zu tönen.
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Ein
Verfahren zum Tönen
einer Polymerbasisfolie verwendet das Färben der Basisfolie mit einem
oder mehreren Farbstoffen. Bei derartigen Verfahren wird die neutrale
Farbe oder "Tönung" in der Regel erreicht, indem
das Basisfolienmaterial mit einer Kombination von gelben, roten
und blauen Farbstoffen durchtränkt (oder
gemischt) wird. Obwohl diese gefärbten
Folien allgemein eine hohe Klarheit und eine geringe Trübung beibehalten,
kann längere
Einwirkung von ultravioletter Strahlung (die natürlicherweise während des
Gebrauchs im Außenbereich
oder durch Einwirkung von Fluoreszenzlicht oder anderer UV-emittierender
Lichtquelle auftritt) zu erheblichem Abbau der Farbstoffmoleküle führen und
Veränderung
der Tönungsfarbe,
Verschlechterung der Tönungskraft,
Ausbleichen und verminderten Lichtdurchgang hervorrufen.
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Ein
anderes Verfahren, das mitunter zum Tönen einer Polymerfolie verwendet
wird, ist die Aufbringung einer pigmentierten Beschichtung auf die
Oberfläche
einer Basispolymerfolie. Derartige Beschichtungen werden allgemein
als dünne
Schichten aufgebracht und verwenden eine relativ hohe Pigmentkonzentration,
um einen gewünschten
Tönungsgrad
zu erreichen. Diese hochkonzentrierten Pigmentbeschichtungen können zahlreiche
Verarbeitungs- und Leistungsnachteile aufweisen. Die hohen Pigmentkonzentrationen,
die zum Erreichen der erforderlichen Tönungsstärken erforderlich sind, lassen
sich beispielsweise nur schwer gleichförmig in der dünnen Beschichtung
dispergieren, und diese hohen Oberflächenpigmentkonzentrationen
werden allgemein rascher durch die Umwelt angegriffen. Zudem zeigen
derartige pigmentierte Beschichtungen in der Regel größere Trübung und
verringerte Klarheit.
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JP-A-58
168526 betrifft eine biaxial orientierte, im nahen Infrarot absorbierende
Polyesterfolie, wobei der Absorptionsfaktor für nahes Infrarot von 800 bis
900 mμ 90%
oder höher
ist, wobei die Differenz in der durchschnittlichen Mittellinienhöhe der Vorderseite
und Rückseite
(Rauheit) 0,005 μ oder
darunter ist und der isotrope Index der flachen Folienoberfläche 10%
oder weniger beträgt.
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Es
besteht daher ein Bedarf an einer pigmentierten Folie, die umweltstabil
(d.h. farbstabil oder farbecht) ist, sich leicht herstellen lässt und
niedrige Trübung
und hohe Klarheit zeigt.
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Kurz
gesagt liefert die vorliegende Erfindung in einem Aspekt eine farbstabile
getönte
Folie, umfassend: einen ein- oder mehrschichtigen Kern, umfassend
mindestens eine Schicht eines orientierten thermoplastischen Polymermaterials
und ein darin dispergiertes partikuläres Pigment, wobei das partikuläre Pigment in
einer ausreichenden Menge vorhanden ist, um die Folie mit einem
Lichtdurchgang in einem interessierenden Wellenlängenband im sichtbaren Spektrum
von 10 bis 90% und einer inneren Trübung von weniger als oder gleich 5%
zu versehen.
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Die
vorliegende Erfindung liefert in einem Aspekt eine farbstabile getönte Folie,
umfassend: einen ein- oder mehrschichtigen Kern, umfassend mindestens
eine Schicht eines orientierten thermoplastischen Polymermaterials
und ein darin dispergiertes partikuläres Pigment, wobei das partikuläre Pigment
in einer ausreichenden Menge vorhanden ist, um die Folie mit einem
durchschnittlichen Lichtdurchgang im sichtbaren Spektrum von 10
bis 90% und einer inneren Trübung
von weniger als oder gleich 5% zu versehen.
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Die
vorliegende Beschreibung beschreibt ferner einen farbstabilen, pigmentierten
optischen Körper, umfassend
einen ein- oder mehrschichtigen Kern, umfassend mindestens eine
Schicht eines thermoplastischen Polymermaterials, in dem zwischen
0,01 und etwa 1,0 Gew.-% eines partikulären Pigments dispergiert sind,
das einen mittleren Durchmesser zwischen etwa 10 nm und 500 nm hat,
und wobei der optische Körper einen
Lichtdurchgang in dem sichtbaren Spektrum von 10 bis 90% zeigt.
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In
einem anderen Aspekt liefert die Erfindung eine farbstabile getönte Folie,
umfassend einen ein- oder mehrschichtigen Kern, umfassend mindestens
eine Schicht eines orientierten thermoplastischen Polymermaterials,
in dem ein partikuläres
Pigment dispergiert ist, wobei die getönte Folie eine Oberflächenrauheit
Ra von weniger als 30 nm hat und das partikuläre Pigment
in einer ausreichenden Menge vorhanden ist, um die Folie mit einem
Lichtdurchgang in einem interessierenden Wellenlängenband in dem sichtbaren
Spektrum von 10 bis 90% zu versehen.
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Die
Erfindung liefert auch ein Verfahren zur Herstellung einer farbstabilen
getönten
Folie, wobei das Verfahren umfasst:
- (a) Erzeugen
einer im Wesentlichen gleichförmigen
Dispersion eines partikulären
Pigments mit einem mittleren Durchmesser zwischen 10 nm und 500
nm;
- (b) Zugeben der Dispersion zu einer Reaktionsmasse eines Kondensationspolymer
bildenden Verfahrens, wobei die Dispersion in einer ausreichenden
Menge vorhanden ist, um dem optischen Körper eine Transparenz zwischen
10 und 90% zu verleihen;
- (c) Umsetzen der Kondensationspolymer bildenden Reaktionsmasse
unter Bildung eines Kondensationspolymers, in dem das partikuläre Pigment
dispergiert ist; und
- (d) Bilden einer Folie, die mindestens eine Schicht umfasst,
die das Kondensationspolymer umfasst.
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In
anderen Aspekten liefert die vorliegende Erfindung Gegenstände einschließlich pigmentierter
Fenster- und Autoglasfolien, welche die obigen farbstabilen optischen
Körper
einbeziehen.
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Weitere
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
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1 ist
ein Durchgangsspektrum, das den prozentualen Durchgang als Funktion
der Wellenlänge über das
sichtbare Spektrum für
einen optischen Körper
aus Polyester (PET), der mit einem erfindungsgemäßen partikulären Pigment
(Ruß)
pigmentiert wurde, und eine konventionelle gefärbte Polyesterfolie zeigt.
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2 ist
eine Mikroskopaufnahme eines erfindungsgemäß hergestellten, pigmentierten,
optischen Körpers.
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Die
getönten
Folien (optischen Körper)
der Erfindung umfassen allgemein einen Basispolymerkern, in dem
ein partikuläres
Pigment mit einem gewählten
mittleren Durchmesser gleichförmig
dispergiert ist. Die optischen Körper
sind allgemein so aufgebaut, dass der Durchgang des Körpers in
einem bestimmten Abschnitt des sichtbaren Spektrums (d.h. zwischen
400 nm und 700 nm) von 10 bis 90% kontrolliert werden kann, während er
gleichzeitig einen niedrigen Trübungsgrad
zeigt. In einigen Ausführungsformen
ist mindestens eine weitere transparente Schicht auf mindestens
einer äußeren Oberfläche des
Kernkörpers
angeordnet und ist im Wesentlichen frei von dem partikulären Pigmentmaterial.
Diese weitere Schicht wird mitunter als "Hautschicht" bezeichnet. Der Basispolymerkern umfasst
mindestens ein orientiertes thermoplastisches pigmentiertes Material,
das allgemein, jedoch nicht notwendigerweise, in Form einer Folie
vorliegt. Insgesamt kann der Kern aus einer, mehreren oder vielen
individuellen Schichten zusammengesetzt sein. In einigen Ausführungsformen
ist der Kernkörper
eine mehrschichtige optische Folie.
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Der
Kern des optischen Körpers
kann jegliches thermoplastische Polymermaterial einbeziehen, wozu jegliches
polyesterhaltige Polymer gehört.
Zu brauchbaren Polyesterpolymeren gehören Polymere mit Terephthalat-
oder Naphthalatcomonomereinheiten, beispielsweise Polyethylennaphthalat
(PEN), Polyethylenterephthalat (PET) und Copolymere und Gemische
davon. Beispiele für
andere geeignete Polyestercopolymere werden beispielsweise in der
veröffentlichten
Patentanmeldung WO 99/36262 und in WO 99/36248 gegeben. Andere geeignete
Polyestermaterialien umfassen Polycarbonate, Polyarylate und andere
Naphthalat und Terephthalat enthaltende Polymere, wie beispielsweise
Polybutylennaphthalat (PBN), Polypropylennaphthalat (PPN), Polybutylenterephthalat
(PBT) und Polypropylenterephthalat (PPT) und Gemische und Copolymere von
beliebigen der obigen miteinander oder mit Nicht-Polyester-Polymeren.
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Der
optische Körperkern
kann auch eine mehrschichtige optische Folie enthalten oder aus
dieser zusammengesetzt sein. Allgemein gesagt werden mehrschichtige
optische Folien zur Herstellung von optischen Interferenzfiltern
verwendet, die Licht über
vorgesehene konstruktive Interferenzen zwischen einer Vielzahl von
Schichten mit alternierenden niedrigen und hohen Brechungsindexen
reflektieren. Derartige Folien können aus
isotropen oder doppelbrechenden Schichten oder beiden zusammengesetzt
sein. Doppelbrechende optische Folien sind in mehrschichtigen "Stapeln" aufgebaut, bei denen
der Brewster-Winkel (der Winkel, bei dem das Reflexionsvermögen des
p-polarisierten Lichts gegen Null geht) auf einen gewünschten
Wert kontrolliert wird, indem die relativen Werte der verschiedenen
Brechungsindexe in den Schichten kontrolliert werden. Diese Eigenschaft
ermöglicht
den Aufbau mehrschichtiger Spiegel und Polarisatoren, deren Reflexionskraft
für p-polarisiertes
Licht mit dem Einfallwinkel langsam abnimmt, deren Reflexionskraft
von dem Einfallwinkel unabhängig
sind, oder deren Reflexionskraft in dem Maß, in dem sich der Einfallwinkel
von der Normalen wegbewegt, zunimmt. Dadurch können Mehrschichtfolien mit
hoher Reflexionskraft (für
sowohl s- als auch p-polarisiertes Licht für jede Einfallrichtung im Fall
von Spiegeln und für
die gewählte
Polarisation im Fall von Polarisatoren) über eine weite Bandbreite erreicht
werden.
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In
den folgenden veröffentlichten
Patentanmeldungen WO 95/17303, WO 96/19347 und WO 97/01440 sind
beispielsweise brauchbare Mehrschichtkonstruktionen offenbart. Zu
den brauchbarsten Folien gehören Mehrschichtkonstruktionen,
die aus alternierenden dünnen
Schichten von PEN und einem Copolymer von PEN, beispielsweise einem
70-Naphthalat/30-Terephthalat-Copolyester
(Co-PEN) oder anderen Polymeren mit einem niedrigeren Brechungsindex
als PEN hergestellt sind.
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Die
Möglichkeit,
erwünschte
Eigenschaften in einem einschichtigen oder mehrschichtigen Polymerkörper zu
erreichen, wird oft durch die Verarbeitungsbedingungen beeinflusst,
die zu dessen Herstellung verwendet werden. Der optische Polymerkörper kann
beispielsweise nach einem Gießverfahren
gebildet werden, bei dem eine geschmolzene Polymerzusammensetzung
durch eine Düse
extrudiert und als Film auf ein gekühltes Gießrad gegossen wird. Die gewünschte Gießdicke des
Gießfilms
hängt teilweise
von der gewünschten
Verwendung des optischen Körpers
ab und kann durch Steuerung der Verfahrensbedingungen erreicht werden, unter
denen der Körper
gebildet wird. Typische Gießdicken
liegen im Bereich von etwa 0,3 mm bis zu 3,0 mm, obwohl in Abhängigkeit
von der speziellen Endanwendung dünnere oder dickere Gießlinge hergestellt
werden können.
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Ein
gegossener Polymerkörper
wird orientiert. Ein orientierter Körper wird in der Regel nach
einem Quenchprozess in einer oder beiden der Längsrichtung (mitunter als Maschinenrichtung
bezeichnet) und der Querrichtung (oder Richtung quer zur Maschine)
orientiert. Obwohl der Orientierungsgrad in jeder Richtung stark
variieren kann (und nicht notwendigerweise gleich ist), variieren
die Reckdimensionen in der Regel zwischen dem 2,5- und 5,0-fachen der Gießdimensionen
des Körpers.
Ein gegossener Polymerkörper
kann auch vor oder während
der Orientierung erwärmt
werden, z.B. durch Infrarotlampen oder erzwungene Konvektion, um
seine Temperatur auf etwas oberhalb seiner Glasübergangstemperatur zu erhöhen.
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Wenn
mehrschichtige optische Folien verwendet werden, kann es beispielsweise
erforderlich sein, gegebene Beziehungen zwischen den verschiedenen
Brechungsindexen (und somit den optischen Eigenschaften) der mehrschichtigen
Vorrichtung zu erreichen. Im Fall von organischen Polymerfolien
können
diese Eigenschaften durch Recken oder Orientierung erhalten und/oder
kontrolliert werden. Dies wird allgemein erreicht, indem die Polymerfolien
durch Coextrudieren der individuellen Polymere unter Bildung einer
Mehrschichtfolie hergestellt werden und anschließend die Folie orientiert wird,
indem sie bei einer gewählten
Temperatur gereckt wird und gegebenenfalls anschließend bei
einer gewählten
Temperatur thermofixiert wird. Alternativ können die Extrusions- und Orientierungsstufen
simultan durchgeführt
werden. Wenn die mehrschichtigen optischen Körper in Form eines Polarisators
vorliegen, wird die mehrschichtige Folie in der Regel im Wesentlichen in
einer Richtung gereckt (uniaxiale Orientierung). Wenn die mehrschichtigen
optischen Körper
in Form eines Spiegels vorliegen, wird die mehrschichtige Folie
in der Regel im Wesentlichen in zwei Richtungen gereckt (biaxiale
Orientierung).
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Der
Kernpolymerkörper
kann, wenn er gereckt worden ist, quer zur Reckrichtung durch die
natürliche Reduktion
quer zur Reckrichtung (gleich der Quadratwurzel des Reckverhältnisses)
in der Dimension relaxieren gelassen werden, oder kann festgehalten
werden (d.h. ohne wesentliche Veränderung der Dimensionen quer
zur Reckrichtung). Die Kernfolie kann in der Maschinenrichtung gereckt
werden, wie mit einem Längsorientierer,
und in der Querrichtung mit einem Spannrahmen oder in diagonalen
Winkeln gereckt werden.
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Es
sei in Bezug auf diese Reck- und Orientierungsverfahren darauf hingewiesen,
dass die Vorrecktemperatur, Recktemperatur, Reckgeschwindigkeit,
das Reckverhältnis,
die Thermofixiertemperatur, Thermofixierzeit, Thermofixierrelaxation
und Relaxration quer zur Maschinenrichtung so gewählt werden,
dass sie eine Folie mit erwünschten
Eigenschaften ergeben, wozu eine gewünschte Beziehung zwischen den
Brechungsindexen gehört.
Diese Variablen sind voneinander abhängig, es kann beispielsweise
eine relativ niedrige Reckgeschwindigkeit verwendet werden, oder
damit gekoppelt z.B. eine relativ niedrige Recktemperatur. Es ist
für einen
Fachmann offensichtlich, wie die geeignete Kombination dieser Variablen
auszuwählen
ist, um eine gewünschte
Mehrschichtvorrichtung zu erreichen. Im Fall von Mehrschichtfolien,
die in Form von Polarisatoren vorliegen, sind bevorzugte Reckverhältnisse
allgemein 1:2–10
(insbesondere 1:3–7)
entlang einer Achse und 1:0,5–1
(insbesondere 1:1–7,
am meisten bevorzugt 1:3–6)
entlang einer zweiten Achse. Es ist im Fall von Spiegelfolien allgemein
bevorzugt, dass das Reckverhältnis
entlang beider Achsen (das gleich oder voneinander verschieden sein
kann) im Bereich von 1:2–10
(insbesondere 1:2–8,
und am meisten bevorzugt 1:3–7) liegt.
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Ein
einschichtiger oder mehrschichtiger Polymerkern umfasst erfindungsgemäß mindestens
eine Schicht eines thermoplastischen Polymermaterials, wobei in
dem thermoplastischen Material ein partikuläres Pigment dispergiert ist.
Das gleichförmig
dispergierte Pigment ist aus Partikeln zusammengesetzt, die einen mittleren
Durchmesser zwischen 10 nm und 500 nm haben. Die relativ kleine
Größe dieser
Partikel trägt
dazu bei, die Oberflächenrauheit
der gesamten pigmentierten Folie zu reduzieren, und trägt dazu
bei, die Menge an innerer Lichtstreuung zu reduzieren, die die Oberfläche beziehungsweise
die Massentrübung
der Folie in schädlicher
Weise erhöhen
kann. Die am leichtesten erhältlichen
und weitverbreitet verwendeten partikulären Pigmente sind allgemein
konventionelle Ruße,
von denen im Handel viele unterschiedliche Sorten erhältlich sind.
Zu anderen brauchbaren Pigmenten gehören die Folgenden: anorganische
Verbindungen wie Oxide, Salze und andere Verbindungen von Eisen,
Titan, Antimon, Zirkonium, Zink, Barium, Calcium, Cadmium, Blei, Chrom,
Molybdän,
Mangan, Silicium, Aluminium, Natrium, Kobalt, Kupfer und anderen
Metallen, wobei Beispiele für
derartige Verbindungen Eisenoxide, Ammoniumferrocyanide (Eisen-Blaus),
Titandioxide, Antimonoxide, Zirkoniumoxide, Zirkoniumsilikate, Zinkoxide,
Zinksulfide, Bariumsulfate, Calciumcarbonate, Calciumsulfate, Cadmiumsulfide,
Cadmiumselenide, Bleisulfate, Chromoxide, Chromate, Molybdate, Manganate,
Siliziumdioxid, Silikate, Aluminiumsilikate, Natriumaluminiumsulfosilikate
(Ultramarine) wie Ultramarinblau, Ultramarinviolett und Ultramarinrosa
sowie andere Metalloxide sind, ebenso wie andere einfache und komplexe
anorganische Verbindungen, anorganische Komplexe, wie Pigmentblau
28, Kobaltblau, Kobaltaluminat, Königsblau, Thenards Blau, Cadmiumrot,
Molybdatorange, Bleimolybdat, Chromgelb, Bleichromate, Chromgrün, Pigment
Gelb 53, Titangelb, Nickeltitanat, Nickelantimontitanat, Nickeltitanatgelb,
Pigment Violett 16, Manganviolett, Permanentviolett, Nürnberg-Violett,
Mineralviolett und Echtviolett; und organische Pigmente wie Phthalocyanine,
Kupferphthalocyanine, Chinacridone, Anthrachinone, Perylene, Perinone,
Dioxazine, Diketopyrrolo-pyrrole (DPPs), Indanthrone, Benzidine,
Isoindoline und Isoindolinone, Benzimidazolone und Azo-, Bisazo- oder
Polyazopigmente (wie Naphtholrot, Diarylide, Dianisidin und Pyrazolon)
einschließlich
metallisierter Azopigmente (wie Lake Rot C, Permanent Rot 2B, Nickelazogelb,
Lithol-Rot und Pigmentscharlach). Diese verschiedenen Pigmente können allein
oder in Kombination verwendet werden, um unterschiedliche Tönungsfarbtöne, Absorptionsprofile
und/oder physikalische Eigenschaften zu erreichen. Das partikuläre Pigment
(oder Pigmentgemisch) sollte in das thermoplastische Polymer in
Proportion(en) eingebaut werden, um den für die Gesamtkonstruktion erwünschten
Pigmentierungsgrad oder die für
die Gesamtkonstruktion erwünschte "Tönung" zu erreichen. Das partikuläre Pigment
wird dem thermoplastischen Polymer allgemein in einer Menge zwischen
0,02 und 0,5 Gew.-% zugefügt,
obwohl in Abhängigkeit
von der Anwendung und in Abhängigkeit
von dem speziellen gewählten
Pigment mehr oder weniger Pigment verwendet werden kann.
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In
bestimmten Ausführungsformen
können
zwei oder mehr partikuläre
Pigmente in Kombination miteinander verwendet werden, um eine gewünschte Färbung zu
erreichen oder optimalerweise eine neutrale Farbe zu kontrollieren.
Ein oder mehrere farbige Pigmente oder Farbstoffe können beispielsweise
kombiniert werden, um eine gegebene Farbe aufzubauen (z.B. blau),
oder es kann, wenn eine optimalerweise neutrale Färbung erwünscht ist,
eine geringe Menge von einem oder mehreren farbigen Pigmenten zugefügt werden, um
geringe farbabweichende Absorption zu korrigieren, die mitunter
mit der Verwendung von Einzelpigmenten verbunden ist. Der letztere
Effekt, derjenige der Optimierung der neutralen Farbe, wird insbesondere
bei der Verwendung von Ruß eingesetzt,
das, wenn es in hohen Beladungen vorhanden ist, zu einem gelben
Farbton führen
kann. Ohne sich auf irgendeine spezielle Lehre festlegen zu wollen,
wird angenommen, dass die vom Neutralwert abweichende Farbgebung
von Einzelpigmenten mindestens teilweise von der dispergierten Partikelgröße des Pigments
abhängt.
Allgemein gesagt ist die Wahrscheinlichkeit für farbabweichende Absorption somit
um so größer, je
größer die
Partikelgröße eines
dispergierten Pigments ist. Es sei darauf hingewiesen, dass die
Partikelgröße und der
Charakter von ergänzenden
Pigmenten oder Farbstoffen, die in Mengen eingebracht werden, welche
die optischen Eigenschaften der resultierenden optischen Körper nicht
stören,
nicht kritisch sind.
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Um
erfindungsgemäß verwendet
zu werden, werden Agglomerate oder Pigmentperlen mit handelsüblicher
Größe allgemein
auf einen Medianwert des Durchmessers zwischen 10 und 500 nm zerkleinert.
Die Pigmentperlen werden insbesondere auf einen Durchmesser zwischen
20 und 100 nm reduziert. Dies kann beispielsweise bewirkt werden,
indem die Agglomerate in einer Minimalmenge eines Lösungsmittels,
beispielsweise Ethylenglykol, vorzugsweise auch in Gegenwart eines
Dispergiermittels, wie Polyvinylpyrrolidon (PVP), gemahlen werden.
Das Dispergiermittel, z.B. das PVP, wird allgemein in einer Menge
von etwa 1 bis 30 Gewichtsteilen auf 100 Teile Ruß zugegeben.
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Die
Dispersion des partikulären
Pigments kann beispielsweise in das thermoplastische Polymermaterial
eingebracht werden, indem das Pigment mit konventionellen Misch-
und/oder Mahlgeräten
in das Polymer gemahlen wird. Eine gleichförmige Dispersion des partikulären Pigments
in dem thermoplastischen Material wird jedoch leichter erreicht,
indem das Pigment während
der Polymerisation in dem Polymer dispergiert wird. Hierdurch kann
das Pigment in einer relativ niederviskosen Monomermischung dispergiert
werden, wodurch der schwierigere Mahlprozess vermieden wird. Um
dies zu erreichen, kann das partikuläre Pigment mithilfe von PVP
oder anderem Dispergiermittel in dem Polymerreaktantmedium in einem
geeigneten Lösungsmittel,
beispielsweise Ethylenglykol, dispergiert werden. Diese Dispersion
kann auch der Reaktionsmasse eines Kondensationspolymer bildenden
Verfahrens zugegeben werden. Brauchbare gleichförmige Dispersionen von Rußpartikeln
können
beispielsweise erhalten werden, indem der gemahlene Ruß, Ethylenglykol
und Dispergiermittel unmittelbar nach der Esteraustauschstufe zu
der Polyesterreaktionsmasse gegeben werden.
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Bei
einem allgemein bevorzugten Verfahren zur Einbringung des partikulären Pigments
in die vorpolymerisierte Reaktionsmischung wird zuerst eine Aufschlämmung des
partikulären
Pigments in Ethylenglykol erzeugt. Mit 10 Gew.-% Pigment in dem Ethylenglykol
kann eine brauchbare Aufschlämmung
erzeugt werden. Die Aufschlämmung
kann, wie bereits gesagt, auch ein oder mehrere Benetzungs- oder
Dispergiermittel enthalten, wie PVP. Die Aufschlämmung kann vorgemischt werden,
und kann nach dem Vormischen mehrfach durch eine Mischmühle gegeben
werden. Die gemahlene Mischung kann auch durch einen Feinfilter
(z.B. in der Größenordnung
von 1 Mikrometer) gegeben werden, um für zusätzliche Partikelgrößenkontrolle
zu sorgen. Die letztendliche Mischung kann direkt zusammen mit dem
vorpolymerisierten Kondensationspolymer, das die Reaktionsmasse
bildet, in ein Reaktionsgefäß eingebracht
werden. Das resultierende Polymer wird in der Regel mit etwa 1 Gew.-%
des Pigments beladen. Das Mischen mit hoher Scherung sowohl innerhalb
der Mühle während des
Mischens als auch während
der Polymerisationsreaktion in dem Reaktionsgefäß kann zu der Gleichförmigkeit
der Pigmentdispersion in dem Polymer beitragen, und kann dazu beitragen,
unerwünschte Agglomerierung
der Partikel in dem Polymerharz zu reduzieren.
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Erfindungsgemäß kann gegebenenfalls
mindestens eine weitere Schicht ebenfalls in Kontakt mit mindestens
einer äußeren Oberfläche des
optischen Körperkerns
angeordnet werden, der das pigmentierte thermoplastische Polymermaterial
enthält.
Diese Oberflächenschicht
kann zur Herabsetzung der Oberflächenrauheit
der Gesamtkonstruktion wirken und die Klarheit und geringe Trübung des
optischen Körpers
aufrechterhalten. Diese Oberflächen-
oder "Haut"-Schichten sind in der Regel frei von
dem partikulären
Pigment. Die Hautschicht oder -schichten kann bzw. können auf
eine oder beide äußere Oberflächen des
optischen Kernkörpers
coextrudiert werden. Alternativ kann die Hautschicht oder können die
Hautschichten mit einem geeigneten Haftklebstoff oder Klebstoff,
der kein Haftklebstoff ist, als Beschichtung auf den Kernkörper aufgebracht oder
auf diesen laminiert werden. Zu geeigneten Beschichtungen gehören Hartbeschichtungen,
Klebstoffe, Antistatikmittel, adhäsionsfördernde Primer, UV-stabilisierende
Beschichtungen, usw., ohne jedoch auf diese begrenzt zu sein. Zusammen
mit den Hautschichten können
auch eine oder mehrere weitere Schichten (Folien/Filme, Laminate
und/oder Beschichtungen) eingebaut werden. Die Hautschichten sind
vorzugsweise aus einem transparenten Polymer hergestellt, beispielsweise
einem Polyester (dem gleichen oder einem anderen, als zum Aufbau
der Kernfolie verwendet wurde), Polyolefin, Polycarbonat oder anderem
thermoplastischem Polymer.
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Bevorzugte
pigmentierte optische Körper
haben eine relativ glatte Oberfläche
und eine geringe Trübung.
Eine brauchbare Angabe des Oberflächencharakters eines optischen
Körpers
ist die durchschnittliche Rauheit oder Oberflächenrauheit Ra.
Solche Ra-Werte können beispielsweise gemäß dem ASTM-Testverfahren
F1811-97 gemessen werden. Die optischen Körper der Erfindung haben vorzugsweise
eine Oberflächenrauheit,
Ra, von weniger als oder gleich 60 nm, insbesondere
weniger als oder gleich 30 nm.
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In ähnlicher
Weise kann ein brauchbares Maß für die "Trübung" eines optischen
Körpers
aus dem Prozentsatz des Lichts bestimmt werden, das, wenn es den
Körper
passiert, durch Vorwärtsstreuung
um mehr als einen spezifizierten durchschnittlichen Grad von dem
einfallenden Strahl abweicht. ASTM D1003 stellt ein Verfahren zur
Verfügung,
um eine derartige Messung vorzunehmen. Wenn die Trübung eines
optischen Körpers gegen
Lichtstreuung an der Oberfläche
des der Luft ausgesetzten Körpers
bestimmt wird, umfasst die gemessene Trübung sowohl die Trübung, die
durch Oberflächeneffekte
hervorgerufen wird, als auch die Trübung, die durch innere optische
Effekte hervorgerufen wird. Dies wird als die "gesamte" Trübung
des optischen Körpers bezeichnet.
Die durch den Körper selbst
innen erzeugten optischen Effekte, oder die "innere" Trübung,
kann bestimmt werden, indem die Trübung des optischen Körpers gemessen
wird, wenn er in ein Fluid mit im Wesentlichen ähnlichem Brechungsindex eingetaucht
wird. Die erfindungsgemäßen optischen
Körper
zeigen allgemein eine innere Trübung
von weniger als 5%, vorzugsweise weniger als 3% und insbesondere
weniger als 2%. Bevorzugte optische Körper zeigen auch eine Gesamttrübung von
weniger als 10%, insbesondere weniger als 5%.
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Die
optischen Körper
der Erfindung können
in einer beliebigen Anwendung verwendet werden, um einen stabilen
neutralen Farbton oder einen neutralen Dichtefilter bereitzustellen.
Die optischen Körper
können in
andere optische Körper
oder Folien eingebaut oder auf diese aufgebracht werden, um mehrere
optische Effekte zu kombinieren. Die optischen Körper können beispielsweise zusammen
mit einer oder mehreren weiteren optisch aktiven Schichten eingebaut
werden, um einen IR-Spiegel, eine UV-Absorptionskonstruktion, eine Sonnenschutzkonstruktion,
einen Polarisator oder eine dekorative Konstruktion zu bilden. Die
erfindungsgemäßen pigmentierten
optischen Körper
können
in ähnlicher
Weise zum Tönen
von Automobil- oder Fensterverglasungen verwendet werden, wie Glas
oder Polycarbonaten. Die pigmentierten optischen Körper werden auch
zum Aufbau von durchstich- oder reißfesten Folien, Sicherheits-
und Schutzfolien und als Kontrastverstärkungsschichten für optische
Anzeigen verwendet, wie beispielsweise Computerbildschirme oder
Fernsehbildschirme.
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Die
folgenden Beispiele werden zur näheren
Erläuterung
der vorliegenden Erfindung gegeben und sollen nicht als ihren Geltungsbereich
einschränkend
angesehen werden. Wenn nicht anders angegeben, beziehen sich alle
Teile und Prozentsätze
auf das Gewicht.
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BEISPIELE
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Partikeldispersion
A
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In
einem 210 Liter-Tank wurden 94,59 Gew.-% Ethylenglykol und 0,43
Gew.-% CoPVP(Polyvinylpyrrolidon)-Benetzungsmittel etwa 60 Minuten
unter Verwendung eines Hochgeschwindigkeitsmischers mit hoher Scherung,
Cowles "Dissolver", der mit einer Mischschaufel
mit 25 cm Durchmesser ausgestattet war, intensiv gemischt. Während weiter
gemischt wurde, wurden der Ethylenglykolmischung 4,98 Gew.-% Gasruß (speziell Degussa
FW200, von dem angegeben wird, dass er eine Partikelgröße von 13
nm hat) langsam zugegeben. Nach einer Stunde bei 1700 UpM wurde
die Mischung mit 1 Liter pro Minute durch eine Sandmühle mit
hoher Scherung (13 Liter, Netzch Horizontal) gepumpt, die 50 Vol.-%
einer Beladung aus einheitlichen 4,75 mm Kugeln auf rostfreiem Stahl
enthielt und eine UpM von 900 an der Welle hatte. Die Mischung wurde
fünf Mal
durch die Mühle
gegeben, drei Durchgänge
durch die Mühle
lieferten eine gleichförmige
Dispersion von Rußpartikeln.
Die Dispersion wurde durch einen 3 μm-Kartuschenfilter gegeben. Die fertige
Dispersion wurde in einem Gefäß gehalten,
das durch einen Cowles Dissolver mit niedriger Geschwindigkeit durchmischt
wurde, bis sie zur Zugabe in den Reaktor bereit war. Die Analyse
mit einem Hegman-Messgerät
und einem Lichtmikroskop zeigte, dass die Dispersion frei von Agglomerationen
größer als
1 μm war.
Das MicrotracTM Partikelanalysegerät zeigte,
dass die Volumenfraktionsgemittelte Partikel/Agglomeratgröße in der
Dispersion kleiner als 200 nm war.
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Partikeldispersion
B
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In
einem 210 Liter-Tank wurden 49,86 Gew.-% Ethylenglykol und 0,20
Gew.-% CoPVP (Polyvinylpyrrolidon)-Benetzungsmittel etwa 60 Minuten unter
Verwendung eines Hochgeschwindigkeitsmischers mit hoher Scherung,
Cowles "Dissolver", der mit einer Mischschaufel
mit 25 cm Durchmesser ausgestattet war, intensiv gemischt. Während weiter
gemischt wurde, wurden 4,99 Gew.-% oberflächenbehandelter Ofenruß (speziell Cabot
Black Pearls 1300 mit einer angegebenen Partikelgröße von 13
nm, 560 m2/g Oberfläche gemäß Stickstoffabsorption) langsam
zu der Ethylenglykolmischung gegeben. Nach einer Stunde bei 1700
UpM wurden weitere 44,87 Gew.-% Ethylenglykol und 0,09 Gew.-% CoPVP
zugegeben, um die Viskosität
der Mischung zu reduzieren. Diese wurde in dem Dissolver mit 1500
UpM weitere 60 Minuten intensiv gemischt. Nachdem die Aufschlämmung verdünnt worden
war, wurde die Mischung mit 1 Liter pro Minute durch eine Sandmühle mit hoher
Scherung (22 Liter, Netzch Horizontal) gepumpt, die 50 Vol.-% einer
Beladung aus einheitlichen 0,8 bis 1,0 mm Keramikperlen enthielt
und eine UpM von 1300 an der Welle aufwies. Die Mischung wurde acht
Mal durch die Mühle
gegeben, fünf
Durchgänge
durch die Mühle
lieferten eine gleichförmige
Dispersion von Rußpartikeln.
Die Dispersion wurde durch einen 1 μm-Kartuschenfilter gegeben.
Die fertige Dispersion wurde in einem Gefäß gehalten, das mit einem Cowles
Dissolver mit niedriger Geschwindigkeit gemischt wurde, bis sie zur
Zugabe zu dem Reaktor bereit war. Die Analyse mit einem Hegman-Messgerät und einem
Lichtmikroskop zeigte, dass die Dispersion frei von Agglomerationen
war, die größer als
1 μm waren.
Das MicrotracTM Partikelanalysegerät zeigte,
dass die volumenfraktionsgemittelte Partikel/Agglomeratgröße in der
Dispersion kleiner als 500 nm war.
-
Partikeldispersion
C
-
In
einem 19 Liter-Tank wurden 100 Gewichtsteile Ethylenglykol und 0,40
Gewichtsteile PVP(Polyvinylpyrrolidon)-Benetzungsmittel etwa 60
Minuten unter Verwendung eines Hochgeschwindigkeitsmischers mit hoher
Scherung, Cowles "Dissolver", der mit einer Mischschaufel
mit 10 cm Durchmesser ausgestattet war, intensiv gemischt. Während weiter
gemischt wurde, wurden 10,0 Gewichtsteile Kupferphthalocyaninpigment (speziell
BASF HeliogenTM Blau L 6930, von dem angegeben
wird, dass es eine spezifische Oberfläche von 81 m2/g
hat) langsam zu der Ethylenglykolmischung gegeben. Die Mischung
wurde nach einer Stunde bei 1700 UpM in eine 7,5 Liter-Keramikkugelmühle gegossen.
Die Mühle,
die 3/4 mit 10 mm Zirkoniumperlen gefüllt war, wurde 62 Stunden rotiert,
um eine gleichförmige
Dispersion des Pigments zu erhalten. Die fertige Dispersion wurde
in einem Gefäß gehalten,
das durch einen Cowles Dissolver mit niedriger Geschwindigkeit durchmischt wurde,
bis sie zur Zugabe in den Reaktor bereit war. Analyse mit Lichtmikroskopie
zeigte, dass die Dispersion frei von Agglomeraten größer als
etwa 1 μm
war.
-
Partikeldispersion
D
-
In
einem 210 Liter-Tank wurden 91,42 Gew.-% Ethylenglykol und 1,7 Gew.-%
PVP(Polyvinylpyrrolidon)-Benetzungsmittel
etwa 30 Minuten unter Verwendung eines Hochgeschwindigkeitsmischers
mit hoher Scherung, Cowles "Dissolver", der mit einer Mischschaufel
mit 25 cm Durchmesser ausgestattet war, intensiv gemischt. Während weiter
gemischt wurde, wurden der Ethylenglykolmischung 6,9 Gew.-% Gasruß (speziell Degussa
FW200, von dem angegeben wird, dass er eine Partikelgröße von 13
nm hat) langsam zugegeben. Nach einer halben Stunde bei 1700 UpM
wurde die Mischung mit 1 Liter pro Minute durch eine Sandmühle mit hoher
Scherung (13 Liter, Netzch Horizontal) gepumpt, die 52 Vol.-% einer
Beladung aus einheitlichen 4,75 mm Kugeln aus rostfreiem Stahl enthielt,
und eine UpM von 1460 an der Welle aufwies. Die Mischung wurde sieben
Mal durch die Mühle
gegeben, fünf
Durchgänge
durch die Mühle
lieferten eine gleichförmige
Dispersion von Rußpartikeln.
Die Dispersion wurde durch einen 1 μm- Kartuschenfilter gegeben, und die fertige
Dispersion wurde in einem Gefäß gehalten,
das mit einem Cowles Dissolver mit niedriger Geschwindigkeit gerührt wurde, bis
sie zur Zugabe zu dem Reaktor bereit war. Analyse mit dem Hegman-Messgerät und Lichtmikroskopie
zeigte, dass die Dispersion frei von Agglomeraten größer als
etwa 1 μm
war. Ein MicrotracTM-Partikelanalysegerät zeigte,
dass die volumenfraktionsgemittelte Partikel/Agglomeratgröße in der
Dispersion etwa 175 nm betrug.
-
Partikeldispersion
E
-
In
einem 210 Liter-Tank wurden 84,37 Gew.-% Ethylenglykol und 1,18
Gew.-% PVP(Polyvinylpyrrolidon)-Benetzungsmittel etwa 30 Minuten
unter Verwendung eines Hochgeschwindigkeitsmischers mit hoher Scherung,
Cowles "Dissolver", der mit einer Mischschaufel
mit 25 cm Durchmesser ausgestattet war, intensiv gemischt. Während weiter
gemischt wurde, wurden 14,4 Gew.-% Pigmentblau 60 (speziell BASF
PaliogenTM Blau L6495F mit einer spezifischen
Oberfläche
von etwa 80 m2/g) langsam zu der Ethylenglykolmischung
gegeben. Nach einer Stunde bei 1700 UpM wurde die Mischung mit 1
Liter pro Minute durch eine Sandmühle mit hoher Scherung (13
Liter, Netzch Horizontal) gepumpt, die 52 Vol.-% einer Beladung
aus einheitlichen 4,75 mm Kugeln auf rostfreiem Stahl enthielt und
eine UpM von 1460 an der Welle aufwies. Die Mischung wurde fünf Mal durch
die Mühle
gegeben, und die Dispersion wurde durch einen 5 μm-Kartuschenfilter gegeben.
Der Filter entfernte effektiv viele der größeren Pigmentagglomerate, wodurch
der Pigmentgehalt der am Ende vorhandenen Mischung auf 10,73 Gew.-%
reduziert wurde. Die fertige Dispersion wurde in einem Gefäß gehalten, das
durch einen Cowles Dissolver mit niedriger Geschwindigkeit durchmischt
wurde, bis sie zur Zugabe in den Reaktor bereit war. Analyse mit
dem Hegman-Messgerät
und Lichtmikroskopie zeigte, dass die Dispersion größtenteils
frei von Agglomeraten größer als
etwa 1 μm
war. Ein MicrotracTM-Partikelanalysegerät zeigte,
dass die volumenfraktionsgemittelte Partikel/Agglomeratgröße in der
Dispersion weniger als 900 nm betrug.
-
Partikeldispersion
F
-
In
einem 210 Liter-Tank wurden 65,7% Partikeldispersion D und 34,3%
Partikeldispersion E etwa 30 Minuten unter Verwendung eines Hochgeschwindigkeitsmischers
mit hoher Scherung, Cowles "Dissolver", der mit einer Mischschaufel
mit 25 cm Durchmesser ausgestattet war, intensiv gemischt. Die Mischung
wurde dann mit 1 Liter pro Minute durch eine Sandmühle mit
hoher Scherung (13 Liter, Netzch Horizontal) gepumpt, die 52 Vol.-%
einer Beladung aus einheitlichen 4,75 mm Kugeln aus rostfreiem Stahl
enthielt und eine UpM von 1460 an der Welle aufwies. Die Mischung
wurde ein Mal durch die Mühle
gegeben und dann durch einen 5 μm-Absolutfilter
filtriert. Die fertige Dispersion wurde in einem Gefäß gehalten,
das durch einen Cowles Dissolver mit niedriger Geschwindigkeit durchmischt
wurde, bis sie zur Zugabe in den Reaktor bereit war. Analyse mit
dem Hegman-Messgerät und Lichtmikroskopie
zeigte, dass die Dispersion größtenteils
frei von Agglomeraten größer als
etwa 1 μm
war. Ein MicrotracTM-Partikelanalysegerät zeigte,
dass die volumenfraktionsgemittelte Partikel/Agglomeratgröße in der
Dispersion weniger als 450 nm betrug.
-
Masterbatch A1
-
Ein
380 Liter-Reaktor, der mit einem Turbinenrührer und einem heißen Ölmantel
ausgestattet war, wurde mit 100 Gewichtsteilen Dimethylterephthalat,
62,32 Teilen Ethylenglykol, 0,02 Teilen Kobaltacetat, 0,02 Teilen
Zinkacetat, 0,03 Teilen Antimonacetat und 4 Teilen Partikeldispersion
A beschickt. Während
unter einem Druck von 138 kPa gerührt wurde, wurde die Chargentemperatur
allmählich
auf 249°C
erhöht,
während
33 Gewichtsteile Methanol abfraktioniert wurden. Als die Charge
255°C erreichte,
nahm der Kesseldruck über
einen Zeitraum von 10 Minuten auf 101,3 kPa ab. Der Reaktor wurde
isoliert und 0,039 Teile Triethylphosphonacetat zugefügt, und
es wurde fünf
Minuten mischen gelassen. Der Reaktorinhalt wurde in ein 380 Liter-Polymerisationsgefäß überführt, das
mit einem Ankerrührer
und einem heißen Ölmantel
ausgestattet war, und die Lösungstemperatur
wurde auf 198°C
eingestellt. Die Lösungstemperatur
wurde mit 0,6°C
pro Minute auf 260°C erhöht, um überschüssiges Ethylenglykol
zu entfernen. Der Gefäßdruck wurde über einen
Zeitraum von 20 Minuten bei 260°C
auf 0,133 kPa oder weniger reduziert, während die Lösungstemperatur auf 285°C erhöht wurde.
Die Mischung polymerisierte unter diesen Bedingungen auf eine Strukturviskosität von 0,59
in Trifluoressigsäure.
Sie wurde unter Verwendung von Stickstoffdruck durch eine Strangdüse aus dem
Reaktor abgelassen, mit Wasser von Raumtemperatur in einem Wasserbad
gequencht und zu Chips geschnitten.
-
Masterbatch A2
-
Ein
380 Liter-Reaktor, der mit einem Turbinenrührer und einem heißen Ölmantel
ausgestattet war, wurde mit 100 Gewichtsteilen Dimethylterephthalat,
55,12 Teilen Ethylenglykol, 0,02 Teilen Kobaltacetat, 0,02 Teilen
Zinkacetat, 0,03 Teilen Antimonacetat und 16 Teilen Partikeldispersion
A beschickt. Während
unter einem Druck von 138 kPa gerührt wurde, wurde die Chargentemperatur
allmählich
auf 249°C
erhöht,
während
33 Gewichtsteile Methanol abfraktioniert wurden. Als die Charge
255°C erreichte,
nahm der Kesseldruck über
einen Zeitraum von 10 Minuten auf 101,3 kPa ab. Der Reaktor wurde
isoliert und 0,039 Teile Triethylphosphonacetat zugefügt, und
es wurde fünf
Minuten mischen gelassen. Der Reaktorinhalt wurde in ein 380 Liter-Polymerisationsgefäß überführt, das
mit einem Ankerrührer
und einem heißen Ölmantel
ausgestattet war, und die Lösungstemperatur
wurde auf 198°C
eingestellt. Die Lösungstemperatur
wurde mit 0,6°C
pro Minute auf 260°C erhöht, um überschüssiges Ethylenglykol
zu entfernen. Der Gefäßdruck wurde über einen
Zeitraum von 20 Minuten bei 260°C
auf 0,133 kPa oder weniger reduziert, während die Lösungstemperatur auf 285°C erhöht wurde.
Die Mischung polymerisierte unter diesen Bedingungen auf eine Strukturviskosität von 0,59
in Trifluoressigsäure.
Sie wurde unter Verwendung von Stickstoffdruck durch eine Strangdüse aus dem
Reaktor abgelassen, mit Wasser von Raumtemperatur in einem Wasserbad
gequencht und zu Chips geschnitten.
-
Masterbatch
B
-
Ein
380 Liter-Reaktor, der mit einem Turbinenrührer und einem heißen Ölmantel
ausgestattet war, wurde mit 100 Gewichtsteilen Dimethylterephthalat,
70,32 Teilen Ethylenglykol, 0,053 Teilen Kobaltacetat und 0,03 Teilen
Antimonacetat beschickt. Während
unter einem Druck von 138 kPa gerührt wurde, wurde die Chargentemperatur
allmählich
auf 249°C
erhöht,
während
33 Gewichtsteile Methanol abfraktioniert wurden. Als die Charge
255°C erreichte,
nahm der Kesseldruck über
einen Zeitraum von 10 Minuten auf 101,3 kPa ab. Der Reaktor wurde
isoliert und 0,053 Teile Triethylphosphonacetat und 16 Teile Partikeldispersion
B zugefügt,
und es wurde fünf
Minuten mischen gelassen. Der Reaktorinhalt wurde in ein 380 Liter-Polymerisationsgefäß überführt, das
mit einem Ankerrührer
und einem heißen Ölmantel
ausgestattet war, und die Lösungstemperatur wurde
auf 198°C
eingestellt. Die Lösungstemperatur
wurde mit 0,6°C
pro Minute auf 260°C
erhöht,
um überschüssiges Ethylenglykol
zu entfernen. Der Gefäßdruck wurde über einen
Zeitraum von 20 Minuten bei 260°C auf
0,133 kPa oder weniger reduziert, während die Lösungstemperatur auf 285°C erhöht wurde.
Die Mischung polymerisierte unter diesen Bedingungen auf eine Strukturviskosität von 0,59
in Trifluoressigsäure.
Sie wurde unter Verwendung von Stickstoffdruck durch eine Strangdüse aus dem
Reaktor abgelassen, in einem Wasserbad mit Wasser von Raumtemperatur
gequencht und zu Chips geschnitten.
-
Masterbatch
C
-
Ein
38 Liter-Reaktor, der mit einem Turbinenrührer und einem heißen Ölmantel
ausgestattet war, wurde mit 100 Gewichtsteilen Dimethylterephthalat,
70 Teilen Ethylenglykol, 0,02 Teilen Kobaltacetat, 0,02 Teilen Zinkacetat,
0,03 Teilen Antimonacetat und 8 Teilen Partikeldispersion C beschickt.
Während
unter einem Druck von 138 kPa gerührt wurde, wurde die Chargentemperatur
allmählich
auf 249°C
erhöht,
während
33 Gewichtsteile Methanol abfraktioniert wurden. Als die Charge
255°C erreichte,
nahm der Kesseldruck über
einen Zeitraum von 10 Minuten auf 101,3 kPa ab. Der Reaktor wurde
isoliert und 0,039 Teile Triethylphosphonacetat zugefügt, und
es wurde fünf
Minuten mischen gelassen. Die Lösungstemperatur
wurde mit 0,6°C
pro Minute auf 260°C
erhöht,
um überschüssiges Ethylenglykol
zu entfernen. Der Gefäßdruck wurde über einen
Zeitraum von 20 Minuten bei 260°C
auf 0,133 kPa oder weniger reduziert, während die Lösungstemperatur auf 285°C erhöht wurde.
Die Mischung polymerisierte unter diesen Bedingungen auf eine Strukturviskosität von 0,59
in Trifluoressigsäure.
Sie wurde mit Stickstoffdruck aus dem Reaktor in Schalen ablaufen
gelassen, mit Luft gekühlt,
und die resultierenden Slabs wurden in einer Prallrotationsmühle gemahlen.
-
Masterbatch D
-
Ein
380 Liter-Reaktor, der mit einem Turbinenrührer und einem heißen Ölmantel
ausgestattet war, wurde mit 100 Gewichtsteilen Dimethylterephthalat,
68,8 Teilen Ethylenglykol, 0,025 Teilen Kobaltacetat, 0,025 Teilen
Zinkacetat und 0,03 Teilen Antimonacetat beschickt. Während unter
einem Druck von 138 kPa gerührt wurde,
wurde die Chargentemperatur allmählich
auf 249°C
erhöht,
während
33 Gewichtsteile Methanol abfraktioniert wurden. Als die Charge
255°C erreichte,
nahm der Kesseldruck über
einen Zeitraum von 10 Minuten auf 101,3 kPa ab. Der Reaktor wurde
isoliert, und 0,050 Teile Triethylphosphonacetat und 11,6 Teile
Partikeldispersion F wurden zugefügt, und es wurde fünf Minuten
mischen gelassen. Der Reaktorinhalt wurde in ein 380 Liter-Polymerisationsgefäß überführt, das
mit einem Ankerrührer
und einem heißen Ölmantel
ausgestattet war, und die Lösungstemperatur
wurde auf 198°C
eingestellt. Die Lösungstemperatur
wurde mit 0,6°C
pro Minute auf 260°C
erhöht,
um überschüssiges Ethylenglykol
zu entfernen. Der Gefäßdruck wurde über einen
Zeitraum von 20 Minuten bei 260°C
auf 0,133 kPa oder weniger reduziert, während die Lösungstemperatur auf 285°C erhöht wurde.
Die Mischung polymerisierte unter diesen Bedingungen auf eine Strukturviskosität von 0,59
in Trifluoressigsäure.
Sie wurde unter Verwendung von Stickstoffdruck durch eine Strangdüse aus dem Reaktor
abgelassen, in einem Wasserbad mit Wasser von Raumtemperatur gequencht
und zu Chips geschnitten.
-
Folienverfahren A1
-
In
einen Extruder wurde ein Gemisch eingespeist, das im Bereich von
90 Teilen Polyethylenterephthalat und 10 Teilen eines Masterbatch
bis 0 Teilen Polyethylenterephthalat und 100 Teilen eines Masterbatch
A1 lag, wie in der Tabelle der Beispiele angegeben ist. Der Inhalt
wurde, während
er auf 282°C erwärmt war,
durch gesinterte 40 μm-Metallfilter
gegeben und durch eine Falldüse
zugeführt,
um eine Polyester-Einzellage bereitzustellen. Die Lage hatte eine
Dicke von etwa 0,23 mm und eine Breite von etwa 34 cm. Die Lage
wurde, nachdem sie auf einer wassergekühlten Gießwalze gequencht worden war,
etwa 3,5-fach in jeder Richtung biaxial orientiert und bei 204°C thermofixiert,
um eine Folienbasis von etwa 0,025 mm Dicke zu liefern.
-
Folienverfahren A2
-
In
einen Extruder wurde ein Gemisch eingespeist, das im Bereich von
90 Teilen Polyethylenterephthalat und 10 Teilen eines Masterbatch
bis 0 Teilen Polyethylenterephthalat und 100 Teilen eines Masterbatches lag,
wie in der Tabelle der Beispiele angegeben ist. 50 Teile Polyethylenterephthalat
wurden in einen zweiten Extruder eingespeist. Der Inhalt des ersten
Extruders wurde, während
er auf 282°C
erwärmt
worden war, durch gesinterte 40 μm-Metallfilter
gegeben, und das Extrudat auf dem zweiten Extruder wurde in zwei
Ströme
geteilt. Die drei Ströme
wurden simultan durch eine Falldüse
eingespeist, um eine einzige dreischichtige Polyesterlage zu liefern,
deren Mittelschicht Masterbatch A1 oder A2 und Polyethylenterephthalat
enthielt und deren äußere Schichten
Polyethylenterephthalat enthielten. Jede der äußeren Schichten war etwa 0,064
mm dick, und die innere Schicht war etwa 0,25 mm dick. Die Breite
der dreischichtigen Lage betrug etwa 35 cm. Die Lage wurde, nachdem
sie auf einer wassergekühlten
Gießwalze
gequencht worden war, etwa 3,5-fach in jeder Richtung biaxial orientiert
und bei 204°C
thermofixiert, um eine Folienbasis von etwa 0,038 mm Dicke zu liefern.
-
Folienverfahren B1
-
In
einen ersten Extruder wurde ein Gemisch eingespeist, das im Bereich
von 93 Teilen Polyethylenterephthalat und 7 Teilen Masterbatch B
bis 90 Teilen Polyethylenterephthalat und 10 Teilen Masterbatch
B lag. 100 Teile Polyethylenterephthalat (siehe Tabelle der Beispiele)
wurden in einen zweiten Extruder eingespeist. Die Inhalte beider
Extruder wurden, während
sie auf 277°C
erwärmt
waren, durch geriffelte 7 μm-Metallfilter gegeben.
Die beiden Ströme
wurden simultan durch eine Falldüse
eingespeist, um eine einzige zweischichtige Polyesterlage zu liefern,
deren erste Schicht Masterbatch B und Polyethylenterephthalat enthielt
und deren zweite Schicht Polyethylenterephthalat enthielt. Jede
Schicht hatte eine Dicke von etwa 0,62 mm, und die Breite der zweischichtigen
Lage betrug etwa 45 cm. Die Lage wurde, nachdem sie auf einer wassergekühlten Gießwalze gequencht
worden war, etwa 3,5-fach biaxial in jeder Richtung orientiert und
bei 232°C
thermofixiert, um eine Folienbasis von etwa 0,10 mm Dicke zu liefern.
-
Folienverfahren B2
-
In
einen ersten Extruder wurde ein Gemisch eingespeist, das im Bereich
von 93 Teilen Polyethylenterephthalat und 7 Teilen Masterbatch B
bis 0 Teilen Polyethylenterephthalat und 100 Teilen Masterbatch
B lag. 50 Teile Polyethylenterephthalat (siehe Tabelle der Beispiele)
wurden in einen zweiten Extruder eingespeist. Die Inhalte beider
Extruder wurden, während
sie auf 277°C
erwärmt
waren, durch geriffelte 7 μm-Metallfilter gegeben.
Die beiden Ströme
wurden simultan durch eine Falldüse
eingespeist, um eine einzige zweischichtige Polyesterlage zu liefern,
deren erste Schicht Masterbatch B und Polyethylenterephthalat enthielt
und deren zweite Schicht Polyethylenterephthalat enthielt. Die erste
Schicht hatte eine Dicke von etwa 0,23 mm, die zweite Schicht hatte
eine Dicke von etwa 0,077 mm, und die Breite der zweischichtigen
Lage betrug etwa 43 cm. Die Lage wurde, nachdem sie auf einer wassergekühlten Gießwalze gequencht
worden war, etwa 3,5-fach biaxial in jeder Richtung orientiert und
bei 232°C
thermofixiert, um eine Folienbasis von etwa 0,025 mm Dicke zu liefern.
-
Folienverfahren
C
-
In
einen Extruder wurde ein Gemisch eingespeist, das im Bereich von
100 Teilen Polyethylenterephthalat und 0 Teilen Masterbatch C bis
100 Teilen Polyethylenterephthalat und 200 Teilen Masterbatch C
lag (siehe Tabelle der Beispiele). Der Inhalt wurde, während er
auf 282°C
erwärmt
war, durch einen 25 mm Doppelschneckenextruder gegeben und durch
eine Falldüse
zugeführt,
um eine Polyester-Einzellage bereitzustellen. Die Lage hatte eine
Dicke von etwa 0,55 mm und eine Breite von etwa 30 cm. Diese Lage
wurde auf einer wassergekühlten
Gießwalze
gequencht.
-
Diese
Lage wurde in 75 mm × 75
mm Proben geschnitten und an allen vier Seiten durch stickstoffgetriebene
Klemmen in einer Servo-Laborreckvorrichtung vom Hydrauliktyp gehalten
und 60 Sekunden auf 90°C erwärmt. Die
Folie wurde dann 3,3-fach in der ersten Richtung und 4,0-fach in
der zweiten Richtung biaxial orientiert, um eine 0,043 mm dicke
Folie zu produzieren.
-
Folienverfahren
D
-
100
Teile Polyethylenterephthalat wurde in einen ersten Extruder eingespeist.
In einen zweiten Extruder wurde ein Gemisch aus 94,3 Teilen Polyethylenterephthalat
und 5,7 Teilen Masterbatch D eingespeist. Die Inhalte beider Extruder
wurden, während
sie auf 277°C
erwärmt
waren, durch geriffelte 20 μm-Metallfilter
gegeben. Die beiden Ströme
wurden simultan durch eine Falldüse
eingespeist, um eine einzige zweischichtige Polyesterlage zu liefern,
deren erste Schicht Polyethylenterephthalat enthielt und deren zweite
Schichten Polyethylenterephthalat und Masterbatch D enthielt. Beide
Schichten hatte eine Dicke von etwa 1,17 mm, und die Breite der
zweischichtigen Lage betrug etwa 100 cm. Die Lage wurde, nachdem
sie auf einer wassergekühlten Gießwalze gequencht
worden war, etwa 3,5-fach biaxial in jeder Richtung orientiert und
bei 232°C
thermofixiert, um eine Folienbasis von etwa 0,18 mm Dicke zu liefern.
-
Testverfahren
-
Zum
Analysieren von Rußpartikeln
größer als
120 nm in der Ethylenglykoldispersion wurde das MicrotracTM 7995-00
Partikelgrößenanalysegerät verwendet.
Dieses Analysegerät
erzeugte eine volumengemittelte Verteilung der Partikelgröße.
-
Das
Messgerät
vom Hegmantyp bestimmte den Dispersionsgrad (üblicherweise als "Mahlfeinheit" bezeichnet) des
Rußes
in Ethylenglykol. Es wurde auch verwendet, um durch eine Sauberkeitsbewertung
(oder Texturbewertung) die Aufnahme von Partikelmaterial zu bewerten.
-
Zur
Begutachtung der Qualität
der Ruß-Ethylenglykol-Dispersion wurde
auch Lichtmikroskopie verwendet. Der Partikelflockungsgrad wurde
unter scherungsfreien Bedingungen beobachtet.
-
Gemäß ASTM D1003
wurden zur Messung der Gesamttrübung
eine Gardner PG-5500 Digitalphotometrieeinheit und ein Gardner XL211-HazegardTM-System verwendet. Die Gesamttrübung ist
der "Prozentsatz des
gesamten hindurchgegangenen Lichts, das beim Durchgang durch das
Probestück
durch Vorwärtsstreuung
um durchschnittlich mehr als 0,044 rad (2,5°) von dem einfallenden Strahl
abweicht". Das Gardner PG-5500
wurde auch zusammen mit einem Indexangleichungsfluid zur Messung
der inneren Trübung
verwendet. Der Unterschied zwischen Gesamttrübung und innerer Trübung ist
die Oberflächentrübung.
-
Die
Stärke
wurde mit einer Kapazitanzdickenlehre der Measuretech Reihe 2000
gemessen.
-
Der
prozentuale Durchgang wurde mit einem Spektrophotometer gemessen
und über
das sichtbare Spektrum, 400 bis 700 nm, integriert.
-
Die
Oberflächenrauheit,
Ra, wurde nach ASTM F 1811-97 mit einer
Veeco Wyko NT3300 gemessen, die mit dem RST Plus Oberflächenprofilierungssystem
ausgestattet war. Das RST Plus ist ein kontaktfreies optisches Profilierungssystem,
das zwei Techniken zur Messung eines weiten Bereichs von Oberflächenhöhen verwendet.
Die phasenverschiebende Interferometrie (PSI) misst glatte Oberflächen, während der
vertikal abtastende Interferometrie(VSI)-Modus raue Oberflächen misst.
Ra-Werte
werden in der Einheit Nanometer angegeben.
-
Die
Beladung an partikulärem
Pigment wurde nur für
die pigmentierte Schicht und nicht notwendigerweise für die Gesamtkonstruktion
berechnet. Die Beladung mit partikulärem Pigment, wie sie in den
folgenden Beispielen angegeben ist, wurde nach der folgenden Gleichung
berechnet:
wobei: X
p die
Gewichtsfraktion des Partikelmaterials in der pigmentierten Schicht
ist, die in den Beispielen als "Partikelmaterialbeladung" bezeichnet wird.
X
P,MB ist die Gewichtsfraktion des partikulären Pigments
in dem Masterbatch.
W
MB ist die Durchflussgeschwindigkeit
des Masterbatches in der pigmentierten Schicht in kg/h.
W
A ist die Durchflussgeschwindigkeit des Basismaterials
in der pigmentierten Schicht in kg/h.
-
Beispiele 1–3
-
Die
Beispiele in Tabelle 1 wurden nach dem Folienverfahren A1 hergestellt.
-
-
Beispiele 4–6
-
Die
Beispiele in Tabelle 2 wurden nach dem Folienverfahren A2 hergestellt.
-
-
Beispiele 7–8
-
Die
Beispiele in Tabelle 3 wurden nach dem Folienverfahren B1 hergestellt.
-
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2 zeigt
eine 320 × vergrößerte Mikroskopaufnahme
der Folie von Beispiel 7.
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Beispiele 9–12
-
Die
Beispiele in Tabelle 4 wurden nach dem Folienverfahren B2 hergestellt.
-
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1 zeigt
das Durchgangsspektrum der Folie von Beispiel 11 und der konventionellen
gefärbten PET-Folie.
-
Beispiele 13–14
-
Die
Beispiele in Tabelle 5 wurden nach dem Folienverfahren C hergestellt.
-
-
Beispiel 15
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Das
Beispiel in Tabelle 6 wurden nach dem Folienverfahren D hergestellt.
-