DE60318729T2

DE60318729T2 - Anti-vergilbungs- polykondensationspolymerzusammensetzungen und gegenstände

Info

Publication number: DE60318729T2
Application number: DE60318729T
Authority: DE
Inventors: Bruce H. Alpharetta BERSTED; Ernest Solvay Asia Pacific PTE Ltd SEET; Eric Taipei HSIAO; Henri Solvay Res. & Technology Cntr MASSILLON
Original assignee: Solvay Specialty Polymers USA LLC; Solvay Advanced Polymer LLC
Current assignee: Solvay Specialty Polymers USA LLC
Priority date: 2002-10-15
Filing date: 2003-10-15
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2023-10-16
Also published as: JP4864323B2; WO2004036661A3; US20100204391A1; EP1554762B2; AU2003287092A1; KR20050057656A; CN100407451C; US7709568B2; KR101016583B1; CN1706052A; US7989531B2; JP2006503160A; WO2004036661A2; DE60318729T3; AU2003287092A8; US20060148962A1; DE60318729D1; EP1554762A2; EP1554762B1; ATE384338T1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung betrifft Polykondensationspolymerzusammensetzungen mit einer verbesserten Beständigkeit gegenüber Vergilbung unter Wärmealterung und aus den Polymerzusammensetzungen gebildete Gegenstände, einschließlich Reflektoren, Reflektorschalen und Scramblern für Licht emittierende Dioden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Licht emittierende Dioden-(LED-)Komponenten, wie Reflektoren, Reflektorschalen und Scrambler, werden typischerweise aus Polymerzusammensetzungen gebildet. LED-Anwendungen erfordern Polymerzusammensetzungen mit guter Opazität und Reflexionseigenschaften. Verschiedene nützliche Polymerzusammensetzungen für LED-Anwendungen sind bekannt, und diese schließen in der Regel Polykondensationspolymere, wie Polyphthalamide, ein. Ein Problem, das bei in LED-Anwendungen verwendeten Zusammensetzungen des Stands der Technik festgestellt wird, ist das Vergilben bei der Wärmealterung.
LED-Komponenten sind erhöhten Temperaturen während des Fertigungsverfahrens ausgesetzt. Zum Beispiel werden während der Fertigungsschritte die LED-Komponenten auf etwa 180°C erwärmt, um eine(n) Epoxy-Pottingverbindung bzw. -Gießstoff zu härten. Die LED-Komponenten werden ebenfalls Temperaturen von über 260°C ausgesetzt, während Lötoperationen durchgeführt werden. Ferner werden während des Gebrauchs LED-Komponenten, wie Kraftfahrzeugkomponenten, routinemäßig an Temperaturen von über 80°C ausgesetzt. Diese Exponierung an hohe Temperaturen verursacht ein Vergilben von Polymerzusammensetzungen, die für die Bildung von LED-Komponenten verwendet werden.
Eine weitere Polymerzusammensetzung, die für LED-Komponenten verwendet wird, umfasst Polycarbonat. Polycarbonatzusammensetzungen werden jedoch weich, wenn sie einem Epoxy-Härten und Löt-Temperaturen ausgesetzt werden. LED-Komponenten, die aus Polycarbonatzusammensetzungen gebildet werden, würden ihre Form bei diesen Temperaturen nicht beibehalten.
Die EP 0 926 175 offenbart eine thermoplastische Harzzusammensetzung, welche flüssigkristallines Harz mit einer kontrollierten terminalen Hydroxylkonzentration, thermoplastisches Harz und gegebenenfalls zusätzlich gewöhnliche Additive, darin eingeschlossen zum Beispiel Färbemittel, wie Rußschwarz oder Füllstoffe, zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit umfasst, wie Titandioxid.
Die in der EP 0 926 175 offenbarte thermoplastische Harzzusammensetzung soll eine besonders hohe Festigkeit, verbesserte Formungsherstellbarkeit und Standzeit-Vergilbungsbeständigkeit bei der Verarbeitung aufweisen. Allerdings wurde die Standzeit-Vergilbungsbeständigkeit einer solchen Zusammensetzung durch Exponieren an bei weitem weniger strenge Wärmealterungsbedingungen als jene, an die LED-Komponenten typischerweise unterworfen werden, bewertet.
Das Vergilben ist ein besonders akutes Problem für Blaulicht-LEDs. Gelbe Oberflächen absorbieren blaues Licht. So absorbieren gelbe Reflektoren Blaulicht eher und sind daher ineffiziente Reflektoren.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es besteht ein Bedarf im Fachbereich der Reflektoren an Polykondensationspolymerzusammensetzungen, die in der Lage sind, einer langfristigen Exponierung an hohe Temperaturen zu widerstehen. Es besteht ein Bedarf im Fachbereich der Reflektoren an Polykondensationspolymerzusammensetzungen, die beim Wärmealtern nicht vergilben. Es besteht im Fachbereich der Reflektoren ein Bedarf an Reflektoren, Reflektorschalen und Scramblern, die aus Polykondensationspolymerzusammensetzungen gebildet werden, welche bei einer Wärmealterung vergilbungsbeständig sind, unter gleichzeitiger Beibehaltung einer hervorragenden Opazität und Reflexionseigenschaften.
Diesen und anderen Anforderungen wird durch bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genügt, welche eine Polymerzusammensetzung bereitstellen, die mindestens 20 Gew.-% von mindestens einem Polykondensationspolymer mit einer Warmformbeständigkeitstemperatur von über 80°C unter einer Belastung von 1,82 MPa, gemessen nach ASTM D648, umfassen. Die Zusammensetzung umfasst weiter 0 bis 5 Gew.-% von mindestens einem Polymer mit einer Warmformbeständigkeitstemperatur von höchstens 80°C unter einer Belastung von 1,82 MPa, gemessen nach ASTM D648. Ferner umfasst die Polymerzusammensetzung ein weißes Pigment und ein schwarzes Pigment.
In bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird das Polykondensationspolymer gewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyarylethersulfonen, zumindest teilweise aromatischen Polyamiden, Polyamidimiden, flüssigkristallinen Polymeren, Polyimiden, Polyetherimiden, Polyaryletherketonen und Polyphenylensulfiden.
Diesen und anderen Anforderungen wird weiter durch bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genügt, welche einen Formgegenstand bereitstellen, der aus der Polymerzusammensetzung wie weiter oben ausführlich dargelegt, gebildet wird.
Diesen und anderen Anforderungen wird weiter durch bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genügt, in denen die Formgegenstände ein Reflektor für eine LCD, eine Reflektorschale für eine Oberflächen-LED oder ein Scrambler für eine Sieben-Segment-Licht-LED sind.
Weiterhin wird diesen und anderen Anforderungen durch ein Verfahren zur Bildung eines Formgegenstands genügt, welches das Bereitstellen einer Polymerzusammensetzung wie weiter oben ausführlich dargelegt umfasst.
Darüber hinaus wird diesen und anderen Anforderungen durch die Verwendung eines schwarzen Pigments zur Verbesserung der Hitzebeständigkeit einer weißpigmentierten Polykondensationspolymerzusammensetzung genügt.
In bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist das schwarze Pigment Rußschwarz, das weiße Pigment ist Titandioxid, und das Polykondensationspolymer ist ein Polyphthalamid.
Die vorliegende Erfindung stellt eine neue Polymerzusammensetzung bereit, welche die Vergilbung von Hochtemperatur-Polykondensationspolymeren bei Wärmealterung inhibiert. Die vorliegende Erfindung stellt Reflektoren, Reflektorschalen und Scrambler mit hervorragender Opazität und Reflexionseigenschaften bereit.
Die vorliegende Erfindung stellt auch eine kostengünstige Polykondensationspolymerzusammensetzung für die Verwendung in Reflektoren, Reflektorschalen und Scrambler bereit. Die vorliegende Erfindung zielt auf die lang anhaltende Begrenzung der Vergilbung von Polykondensationspolymeren bei Wärmealterung.
Weitere Vorteile und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann auf dem Gebiet anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung leicht ersichtlich, in der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben werden durch die Veranschaulichung des besten Weges, der für die praktische Durchführung der vorliegenden Erfindung in Betracht gezogen wird. Wie beschrieben werden wird, kann die vorliegende Erfindung für andere und unterschiedliche Ausführungsformen angewandt werden, und mehrere Details davon sind ganz klar in verschiedener Hinsicht modifizierungsfähig, und zwar dies alles, ohne vom Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die 1 veranschaulicht schematisch eine LED-Reflektorschale gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die 2 veranschaulicht einen Sieben-Segment-Scrambler für eine LED gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die 3 ist eine grafische Darstellung des Reflexionsvermögens versus die Wellenlänge für Polykondensationspolymerzusammensetzungen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Die 4 ist eine grafische Darstellung des wärmegealterten Reflexionsvermögens versus die Wellenlänge von Licht für Polykondensationspolymerzusammensetzungen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In zahlreichen Anwendungen sind Polymere, die erhöhten Temperaturen widerstehen können und die eine gute Festigkeit und Toleranz gegenüber einem Wirt von chemischen Umgebungen besitzen, erforderlich.
Polymere, die für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind technische Polykondensationspolymere. Polykondensationspolymere sind Polymere, die aus einer sich wiederholenden Kondensationsreaktion gebildet werden. Technische Polymere sind Thermoplaste bzw. thermoplastische Werkstoffe, die vorteilhafter Weise Dimensionsstabilität und die meisten mechanischen Eigenschaften über 80°C und unter 0°C beibehalten. Technische Polymere können vorteilhafter Weise zu Funktionsteilen geformt werden, die Lasten tragen können und einer Abnutzung in Temperaturumgebungen, die häufig von traditionellen technischen Materialien, wie Holz, Metallen, Glas und Keramik, angetroffen werden, widerstehen können.
Aromatische Polykondensationspolymere stellen insbesondere eine Hochtemperaturfunktion, eine hohe Festigkeit und chemische Beständigkeit bereit. Aromatische Polykondensationspolymere sind Polymere, die durch die Kondensationsreaktion von zwei Verbindungen gebildet werden, wobei mindestens eine der Verbindungen mindestens eine aromatische Gruppe umfasst. Aromatische Polykondensationspolymere eignen sich gut für die Bildung von LED-Komponenten.

Polykondensationspolymere, die für bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind Hochtemperatur-Polykondensationspolymere. Hochtemperatur-Polykondensationspolymere sind als Polykondensationspolymere definiert, die eine Warmformbeständigkeitstemperatur (HDT) von über 80°C unter einer Belastung von 1,82 MPa aufweisen, gemessen nach ASTM D648. Typische Warmformbeständigkeitstemperaturen bestimmter Polykondensationspolymere sind in Tabelle 1 aufgelistet. Tabelle 1 – Hochtemperatur-Polykondensationspolymere

Polykondensationspolymer	Warmformbeständigkeitstemperatur (°C)
Polysulfon	174
Polyethersulfon	203
Polyphenylsulfon	204
Polyphthalamid	120
Polyamidimid	278
Flüssigkristalline Polymere (LCP) (es gibt mehrere unterschiedliche herkömmliche LCPs)	180–310
Polyimid	360
Polyetherimid	200
Polyetheretherketon (geringes Fließen)	160
Polyetheretherketon (hohes Fließen)	171
Polyphenylensulfid	135
Polycarbonat	132

Warmformbeständigkeitstemperaturen von Polymeren und Polymerzusammensetzungen werden nach ASTM D648, Methode A, mit Hilfe eines Spannweite von 4 Inch Länge ermittelt. Das Polymer wird zu Tafeln spritzgegossen, die 5 Inch lang, 1/2 Inch breit und 1/8 Inch dick sind. Die Tafeln werden in ein geeignetes flüssiges Wärmeübertragungsmedium, wie ein Öl, während des HDT-Tests eingetaucht. Dow Corning 710-Silikonöl beispielsweise wird für Polyphthalamidpolymere und -zusammensetzungen verwendet. Für Polykondensationspolymere und -zusammensetzungen, wie Polyphthalamide und Polyphthalamidzusammensetzungen wird der HDT-Test auf nicht getemperten Probeexemplaren durchgeführt.
In der vorliegenden Erfindung verleiht die Zugabe eines schwarzen Pigments zu einer Polykondensationspolymerzusammensetzung unerwartet Beständigkeit gegenüber Wärmealterung, die durch Vergilben von aus der Zusammensetzung gebildeten Gegenständen, wie LED-Komponenten, herbeigeführt wird. Polymerzusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen ein Polykondensationspolymer, ein weißes Pigment und ein schwarzes Pigment.
In bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist das Polykondensationspolymer in der Polymerzusammensetzung in einer Konzentration von mindestens etwa 55 Gew.-% vorhanden. In bestimmten anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist das Polykondensationspolymer in der Polymerzusammensetzung in einer Konzentration von mindestens etwa 43 Gew.-% vorhanden. In bestimmten anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist das Polykondensationspolymer in der Polymerzusammensetzung in einer Konzentration von mindestens etwa 40 Gew.-% vorhanden. In bestimmten anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist das Polykondensationspolymer in der Polymerzusammensetzung in einer Konzentration von bis zu etwa 90 Gew.-% vorhanden. In bestimmten anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist das Polykondensationspolymer in der Polymerzusammensetzung in einer Konzentration von bis zu etwa 75 Gew.-% vorhanden. Die Konzentration von Polymer in der Polymerzusammensetzung basiert auf dem Gesamtgewicht der Polymerzusammensetzung.
Geeignete technische Polykondensationspolymere für die Verwendung in bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung schließen Polyarylethersulfone, zumindest teilweise aromatische Polyamide, Polyamidimide, flüssigkristalline Polymere, Polyimide, Polyetherimide, Polyaryletherketone und Polyphenylensulfide ein.
In bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind geeignete, zumindest teilweise aromatische Polyamide Polyphthalamide. Geeignete Polyphthalamide für bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden durch eine Polykondensationsreaktion zwischen mindestens einer aromatischen Dicarbonsäure und einem Diamin gebildet. In bestimmten Ausführungsformen ist die aromatische Dicarbonsäure Terephthalsäure. In bestimmten anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst das Polyphthalamid weiter Isophthalsäurereste. In anderen bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird das Polyphthalamid weiter aus einer aliphatischen Dicarbonsäure, wie Adipinsäure, gebildet. In bestimmten anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist das Diamin ein aliphatisches Diamin. Geeignete aliphatische Diamine für bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen 4 bis 12 Kohlenstoffatome, wie Hexamethylendiamin (HMDA), Nonandiamin, 2-Methyl-1,5-pentadiamin und 1,4-Diaminobutan. Geeignete Polyphthalamide für bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den US-Patenten Nr. 5 436 294 ; 5 447 980 ; und Re34 447 offenbart. In bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beträgt die molare Menge der in dem Polyphthalamid verwendeten Dicarbonsäure 50% bis 75% Terephthalsäure, 0% bis 45% Adipinsäure und 0% bis 35% Isophthalsäure.
In bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst die Dicarbonsäurekomponente des Polyphthalamids 55 Mol-% bis 75 Mol-% Terephthalsäure und 25 Mol-% Adipinsäure bis etwa 45 Mol-%, und die Diaminkomponente umfasst etwa 100 Mol-% Hexamethylendiamin. In einer bestimmten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Dicarbonsäurekomponente des Polyphthalamids etwa 65 Mol-% Terephthalsäure und 35 Mol-% Adipinsäure, und die Diaminkomponente umfasst etwa 100% Hexamethylendiamin.
In bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst die bei der Bildung des Polyphthalamids verwendete Dicarbonsäure ein Molverhältnis von aromatischen Dicarbonsäuregruppen im Bereich von mindestens etwa 50 Mol-% aromatische Gruppen bis etwa 100% aromatische Gruppen. In bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst das Polyphthalamidpolymer 50 Mol-% bis 95 Mol-% Hexamethylenterephthalamideinheiten, 25 Mol-% bis 0 Mol-% Hexamethylenisophthalamideinheiten und 50 Mol-% bis 5 Mol-% Hexamethylenadipamideinheiten. Geeignete Polyphthalamide für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung sind als AMODEL^®-Polyphthalamide von Solvay Advanced Polymers, L. L. C., verfügbar.
Andere, zumindest teilweise aromatische Polyamide, die für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, schließen Polyamide ein, die aus der Reaktion einer aliphatischen Dicarbonsäure mit einem aromatischen Diamin gebildet werden. Geeignete, teilweise aromatische Polyamide, die aus aromatischem Diamin gebildet werden, schließen das Reaktionsprodukt von Adipinsäure und m-Xylendiamin ein. Solche teilweise aromatischen Polyamide sind als IXEF^®-Polyarylamid von Solvay Advanced Polymers, L. L. C., verfügbar.
Teilweise aromatische Polyamide, die für die Verwendung in den Polymerzusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet sind, schließen Polyamide ein, die aus Dicarbonsäuren und Diaminen gebildet werden, wobei bis zu 100 Mol-% der Dicarbonsäuren aromatische Dicarbonsäuren sind und bis zu 100 Mol-% der Diamine aromatische Diamine sind.
Andere aromatische Polykondensationspolymere, die für die Verwendung in den Polymerzusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet sind, schließen Polyarylethersulfone ein. Die in dieser Erfindung verwendeten Polyarylethersulfonpolymere sind als Polyarylenverbindungen definiert, bei welchen Aryleneinheiten unregelmäßig oder regelmäßig zusammen mit Ether- und Sulfonbindungen vorliegen. Beispiele für Sulfonpolymere innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindungspolymeren umfassen die folgenden Strukturformeln (1) bis (16), worin n eine ganze Zahl von mindestens 10 ist. Allgemein ist die durchschnittliche Zahl der Wiederholungseinheiten n größer als 30 und noch typischer größer als etwa 40, um ein ausreichend hohes Molekulargewicht für eine robuste physische und mechanische Integrität der Polymere bei der Fertigung zu Bauteilen sicherzustellen.
In bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das aromatische Polykondensationspolymer vorzugsweise Polysulfon, Polyphenylsulfon, Polyethersulfon, Polyetherethersulfon, und Mischungen und Copolymere davon umfassen. Die strukturellen Wiederholungseinheiten von Polyphenylsulfon, Polysulfon, Polyethersulfon und Polyetherethersulfon sind weiter unten aufgeführt:
Die Herstellung von Polyarylethersulfonen ist in den US-Patenten Nr. 4 108 837 ; 4 175 175 ; und im kanadischen Patent Nr. 847 963 beschrieben. Polysulfon ist kommerziell als UDEL^®-Polysulfon von Solvay Advanced Polymers, L. L. C. erhältlich. Polyethersulfon und Polyphenylsulfon sind kommerziell als RADEL^® A bzw. RADEL^® R von Solvay Advanced Polymers, L. L. C., verfügbar.
Andere aromatische Polykondensationspolymere, die in den Polymerzusammensetzungen innerhalb des Umfangs dieser Erfindung eingeschlossen sind, schließen ein: Polyamidimide, flüssigkristalline Polymere, Polyimide, Polyetherimide, Polyaryletherketone und Polyphenylensulfide. Ein Beispiel eines innerhalb des Umfangs dieser Erfindung eingeschlossenen Polyaryletherketons ist Polyetheretherketon (PEEK). PEEK umfasst Polymere, die aus der folgenden Struktureinheit gebildet werden:
PEEK ist kommerziell als VICTREX^® von Victrex, LTD. verfügbar. ULTEM^®-Polyetherimid ist kommerziell von General Electric verfügbar. Flüssigkristalline Polymere und Polyamidimid sind von Solvay Advanced Polymers, LLC, als XYDAR^® bzw. TORLON^® verfügbar.
In bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung besitzt das Polykondensationspolymer eine HDT von über 100°C unter einer Belastung von 1,82 MPa, gemessen nach ASTM D648. In bestimmten anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung besitzt das Polykondensationspolymer eine HDT von über 110°C unter einer Belastung von 1,82 MPa, gemessen nach ASTM D648. In bestimmten anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung besitzt das Polykondensationspolymer eine Warmformbeständigkeitstemperatur HDT von unter 250°C unter einer Belastung von 1,82 MPa, gemessen nach ASTM D648. In bestimmten anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung besitzt das Polykondensationspolymer eine Warmformbeständigkeitstemperatur HDT von unter 200°C unter einer Belastung von 1,82 MPa, gemessen nach ASTM D648. In bestimmten anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung besitzt das Polykondensationspolymer eine Warmformbeständigkeitstemperatur HDT von unter 170°C unter einer Belastung von 1,82 MPa, gemessen nach ASTM D648. In bestimmten anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung besitzt das Polykondensationspolymer eine Warmformbeständigkeitstemperatur HDT von unter 155°C unter einer Belastung von 1,82 MPa, gemessen nach ASTM D648.
Polymere, die in der Regel eine HDT von höchstens 80°C unter einer Belastung von 1,82 MPa aufweisen, gemessen nach ASTM D648, schließen Polyamid 6, Polyamid 66, Polyamid 12, Polyethylenterephthalat und Polybutylenterephthalat ein.
In bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die Menge an Polymer mit einer HDT von höchstens 80°C unter einer Belastung von 1,82 MPa, gemessen nach ASTM D648, in der Polymerzusammensetzung höchstens 2,5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerzusammensetzung. In bestimmten anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die Polymerzusammensetzung im Wesentlichen frei von Polymer mit einer HDT von höchstens 80°C unter einer Belastung von 1,82 MPa, gemessen nach ASTM D648.
In bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die Polymerzusammensetzung frei von Polycarbonat.
Geeignete weiße Pigmente für bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung schließen Titandioxid, Zinksulfid, Zinkoxid, Bariumsulfat und Kaliumtitanat und Mischungen davon ein. In bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist das weiße Pigment in der Polymerzusammensetzung in einer Konzentration von mindestens etwa 12 Gew.-% vorhanden. In bestimmten anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist das weiße Pigment in einer Konzentration von mindestens etwa 4 Gew.-% vorhanden. In bestimmten anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist das weiße Pigment in einer Konzentration von bis zu etwa 30 Gew.-% vorhanden. In bestimmten anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist das weiße Pigment in einer Konzentration von bis zu etwa 25 Gew.-% vorhanden. Die Konzentration von weißem Pigment basiert auf dem Gesamtgewicht der Polymerzusammensetzung. In bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist das weiße Pigment Titandioxid.
Ein geeignetes Zinkoxid ist KADOX^® 911, verfügbar von Zinc Corporation of America. Geeignetes Titandioxid für die vorliegende Erfindung schließt Rutil-Titanerde, wie Kronos 2230, ein.
In bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist das schwarze Pigment in der Polymerzusammensetzung in einer Konzentration von mindestens etwa 0,0001 Gew.-% vorhanden. In bestimmten anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist das schwarze Pigment in einer Konzentration von mindestens etwa 0,0005 Gew.-% vorhanden. In bestimmten anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist das schwarze Pigment in einer Konzentration von mindestens etwa 0,0008 Gew.-% vorhanden. In bestimmten anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist das schwarze Pigment in einer Konzentration von bis zu etwa 0,02 Gew.-% vorhanden. In bestimmten anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist das schwarze Pigment in einer Konzentration von bis zu etwa 0,01 Gew.-% vorhanden. In bestimmten anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist das schwarze Pigment in einer Konzentration von bis zu etwa 0,005 Gew.-% vorhanden. In bestimmten anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist das schwarze Pigment in einer Konzentration von bis zu 0,002 Gew.-% vorhanden. In bestimmten anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist ein schwarzes Pigment in einer Konzentration von etwa 0,0012 Gew.-% gut geeignet. In bestimmten anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist eine Konzentration von etwa 0,0016 Gew.-% schwarzem Pigment gut geeignet.
Russschwarz-Arten sind geeignete schwarze Pigmente für bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Geeignetes Rußschwarz schließt Lampenruße, Ofenruße, Kanalruße, Ölruße und Acetylenruße ein. Geeignetes Rußschwarz für die vorliegende Erfindung schließt RAVEN^®-Rußschwarz, verfügbar von Columbian Chemicals Company; SHAWINIGAN BLACK^®, verfügbar von Chevron Phillips Chemical Company; BLACK PEARLS^®-, MONARCH^®- und REGAL^®-Rußschwarz, alle verfügbar von Cabot Corporation, und MPC-Kanalschwarz ein.
Bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen weiter etwa 5 Gew.-% Glasfaser. Bestimmte andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen weiter bis zu etwa 25 Gew.-% Glasfaser. Bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen etwa 0,1 Gew.-% Antioxidans. Bestimmte andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen bis etwa 2 Gew.-% Antioxidans. Die Gewichtsprozentanteile basieren auf dem Gesamtgewicht der Polymerzusammensetzung.
Glasfasern sind kommerziell verfügbar in kontinuierlichen Filamentformen, geschnittenen und gemahlenen Formen. Es kann jede dieser Formen von Glasfaser bei der praktischen Durchführung dieser Erfindung verwendet werden. Eine geeignete Glasfaser für Ausführungsformen dieser Erfindung ist CERTAINTEED^® 910-Glasfaser, verfügbar von Vetrotex Certain Teed Corp. Eine weitere geeignete Glasfaser ist Glasfaser 1/8'' 3/16'', verfügbar von Saint Gobain. Geeignete Antioxidanzien schließen IRGANOX^® 1098, verfügbar von Ciba Specialty Chemicals, ein.
Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können wahlweise verstärkenden Füllstoff und Additive einschließen. Repräsentative Fasern, die als verstärkende Mittel dienen, schließen graphitische Kohlenstofffasern, amorphe Kohlenstofffasern, synthetische polymere Fasern, Aluminiumfasern, Aluminiumsilikatfasern, Oxid von Metallen, wie Aluminiumfasern, Titanfasern, Magnesiumfasern, Wollastonit, Steinwollefasern, Stahlfasern, Wolframfasern, Siliziumcarbidfasern, Aluminiumoxidfasern und Borfasern ein. Repräsentativer Füllstoff und andere Materialien schließen Glas, Calciumsilikat, Silica, Tone, wie Kaolin, Kalk, Mika, Talk und andere mineralische Füllstoffe und andere Additive, wie Wollastonit, Graphit, Aluminiumoxidtrihydrat, Natriumaluminiumcarbonat und Bariumferrit ein. Geeignete polymere Fasern schließen Fasern ein, die aus technischen Polymeren gebildet werden, wie zum Beispiel Poly(benzothiazol), Poly(benzimidazol), Polyarylate, Poly(benzoxazol), Polyarylether, aromatische Polyamidfasern, wie die Fasern, die von der DuPont Company unter dem Handelsnamen KEVLAR^® vertrieben werden, und können Mischungen einschließen, die zwei oder mehrere solcher Fasern umfassen. Die Zusammensetzungen dieser Erfindung können weiter zusätzliche Additive einschließen, die im Fachbereich üblicherweise verwendet werden, wie Wärmestabilisatoren, UV-Lichtstabilisatoren, Oxidationsstabilisatoren, Weichmacher, Gleitmittel und Formtrennmittel. Bestimmte Polymerzusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen weiter ein äußeres Gleitmittel, wie PTFE oder Polyethylen geringer Dichte (LDPE), um die Extrusion zu erleichtern. Geeignetes pulverförmiges PTFE für bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung schließt POLYMIST^® F5A, verfügbar von Solvay Solexis, ein. Die Anteile solcher Additive werden für die speziell ins Auge gefasste Verwendung bestimmt, wobei bis zu etwa 50 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, solcher zusätzlichen Additive als innerhalb des Bereichs der üblichen Praxis im Fachbereich der Polmyerkompoundierung liegend gelten.
Eine bestimmte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst 59,5 Gew.-% Polyphthalamid, 25 Gew.-% Titandioxid, 15 Gew.-% Glasfaser, 0,5 Gew.-% Antioxidans und 0,0016 Gew.-% Rußschwarz.
Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung schließen Formgegenstände ein, die aus einer der hierin beschriebenen Polymerzusammensetzungen hergestellt sind. Die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann geformt werden, wie durch Schmelzfertigung bzw. Schmelzverarbeitung, Spritzgießen, Extrudieren und Blasformen, um eine Vielzahl von Formgegenständen zu bilden. Gegenstände innerhalb des Umfangs dieser Erfindung schließen LED-Komponenten, wie Reflektorschalen für Oberflächen-LEDs, Scrambler (Abdeckungen) für Sieben-Segment-LEDs und Reflektoren für jeden beliebigen Typ einer LED ein. Solche Reflektoren, Reflektorschalen und Scrambler zeigen verbesserte Antivergilbungseigenschaften während der Wärmealterung und besitzen eine hervorragende Opazität und Reflexionseigenschaften. Eine Reflektorschale 1 gemäß der vorliegenden Erfindung ist in 1 veranschaulicht, wobei ein LED-Element 2 innerhalb der Schale 1 positioniert ist. Die Form der Reflektorschale 1 kann variiert werden zur Optimierung der Lichtreflexion. Andere gängige Formen von Reflektorschalen schließen die parabolische, konische und Halbkugelform ein. Ein Sieben-Segment-Scrambler 3 für eine LED gemäß der vorliegenden Erfindung ist in 2 veranschaulicht.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines schwarzen Pigments zur Verbesserung der Hitzebeständigkeit einer weißpigmentierten Polykondensationspolymerzusammensetzung. Die Polymerzusammensetzung umfasst mindestens 20 Gew.-% mindestens eines Polykondensationspolymers mit einer Warmformbeständigkeitstemperatur von über 80°C unter einer Belastung von 1,82 MPa, gemessen nach ASTM D648, und von 0 bis 5 Gew.-% mindestens eines Polymers mit einer Warmformbeständigkeitstemperatur von höchstens 80°C unter einer Belastung von 1,82 MPa, gemessen nach ASTM D648.
Eine weitere zusätzliche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Polymerzusammensetzung, welche mindestens 20 Gew.-% mindestens eines Polykondensationspolymers mit einer Warmformbeständigkeitstemperatur von über 80°C unter einer Belastung von 1,82 MPa, gemessen nach ASTM D648, umfasst. Die Zusammensetzung umfasst weiter 0 bis 5 Gew.-% mindestens eines Polymers mit einer Warmformbeständigkeitstemperatur von höchstens 80°C unter einer Belastung von 1,82 MPa, gemessen nach ASTM D648, und ein weißes Pigment. Nach 3 Stunden Wärmealterung bei 170°C weist die Polymerzusammensetzung ein Reflexionsvermögen von höher als 65% bei einer Wellenlänge von 420 nm auf.
Die Erfindung wird weiter anhand von Beispielen beschrieben.
Beispiele
Beispiel 1
44,625 Pfund eines AMODEL^®-Polyphthalamids, welches als Dicarbonsäurekomponente etwa 65 Mol-% Terephthalsäure und 35 Mol-% Adipinsäure und als die Diaminkomponente etwa 100 Mol-% Hexamethylendiamin mit einer HDT, gemessen nach ASTM D648 unter einer Belastung von 1,82 MPa, von 120°C umfasst, wurden mit 11,25 Pfund (5,1 kg) Saint Gobain-Glasfaser 1/8'' 3/16'', 18,75 Pfund (8,5 kg) Kronos^® 2230-Titandioxid, 0,0012 Pfund (0,00054 kg) MPC-Kanalruß und 0,375 Pfund (0,17 kg) IRGANOX^® 1098 gemischt zur Bildung einer Polyphthalamidzusammensetzung mit hervorragenden Antivergilbungs-, Opazitäts- und Reflexionseigenschaften.

Die Eigenschaften der Polymerzusammensetzung von Beispiel 1 sind in Tabelle 2 aufgeführt. Tabelle 2 – Beispiel 1 Eigenschaften

TEST	WERTE

Zugfestigkeit (psi) (0,095 MPa)	13850
Zugdehnung (%)	1,2
Zugmodul (kpsi) (8687 MPa)	1260
Biegefestigkeit (psi) (0,17 MPa)	24820
Biegeformveränderung (%)	2,39
Biegemodul (kpsi) (7542 MPa)	1094
Izod-Kerbschlagzähigkeit (ft-lb./In.²) (J/m²)	0,46
HDT bei 1,82 MPa (264 psi) (°C) (182 MPa)	290,6
Asche (%)	40,24
Pellet-IV (dl/g)	0,98
Feuchtigkeit (ppm)	570
Pelletdichte (kg/m³)	1,56

Die Tabelle 3 listet den Rußschwarzgehalt der Kontrolle C1 und der Beispiele 2, 3 und 4 auf. MPC-Kanalschwarz wurde in jedem der Beispiele verwendet. Das Rußschwarz wurde zu 75 Pfund (34 kg) Polyphthalamidzusammensetzung zugegeben. Die Zusammensetzungen C1, 2, 3 und 4 sind im Wesentlichen ähnlich wie Beispiel 1, außer dass die Menge von Rußschwarz in jeder Zusammensetzung jeweils unterschiedlich ist, wie in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3 – Rußschwarzgehalt von Polyphthalamidzusammensetzungen

Beispiele C1 2 3 4

Rußschwarzgehalt (%) 0 0,0012 0,0009 0,0016

Die Daten des Reflexionsvermögens der geformten Zusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung vor und nach dem Wärmealtern sind in den Tabellen 4 und 5 aufgelistet und in 3 und 4 aufgetragen. Das Wärmealtern wird drei Stunden lang bei 170°C in einem Zwangsbelüftungsofen bei Umgebungsfeuchtigkeit durchgeführt. Das Reflexionsvermögen von Tafeln, die aus den Polymerzusammensetzungen gebildet werden, wird mit Hilfe eines Kolorimeters gemessen. Licht von einer Xenonbogenquelle trifft auf die Tafeln in einem schrägen Winkel auf und von der Oberfläche der Tafel reflektiertes Licht wird durch das Kolorimeter durch einen einstellbaren Wellenlängenfilter aufgefangen. Auf diese Weise wird das Reflexionsvermögen bei einer Reihe unterschiedlicher Wellenlängen gemessen. Die Reflexion der Tafel wird mit der Reflexion eines bekannten Standards verglichen. Das herabgesetzte Reflexionsvermögen der Zusammensetzungen nach dem Wärmealtern ist eine Folge des Vergilbens der Zusammensetzung. Wie in 4 gezeigt, besitzen die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung nach dem Wärmealtern ein verbessertes Reflexionsvermögen in den kürzeren sichtbaren Wellenlängen (blaues Ende des sichtbaren Spektrums), von daher kommt es zu einer geringeren Vergilbung als bei der Kontrollzusammensetzung. Tabelle 4 – Reflexionsvermögen vor der Wärmealterung

Wellenlänge (nm)	Reflexionsvermögen (%)
	Beispiele
	C1	2	3	4
400	46	45	45	45
420	81	82	84	84
440	86	85	88	87
460	87	85	88	87
480	88	85	88	87
500	89	86	88	87
520	90	86	88	87
540	90	86	89	87
560	90	86	88	87
580	90	85	88	87
600	90	85	88	87
620	90	85	88	87
640	90	85	88	87
660	90	85	88	86
680	90	85	88	86
700	90	85	88	86

Tabelle 5 – wärmegealtertes Reflexionsvermögen

Wellenlänge (nm)	Reflexionsvermögen (%)
	Beispiele
	C1	2	3	4
400	41	43	43	44
420	62	70	70	71
440	67	73	74	75
460	70	76	76	77
480	73	77	78	79
500	76	79	80	81
520	79	80	82	82
540	81	81	83	83
560	84	83	85	84
580	85	83	85	85
600	86	83	86	85
620	87	84	86	85
640	88	84	87	86
660	89	84	87	86
680	89	84	87	86
700	89	84	87	86

Claims

Polymerzusammensetzung, umfassend: wenigstens 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerzusammensetzung, von wenigstens einem Polykondensationspolymer mit einer Warmformbeständigkeitstemperatur von über 80°C unter einer Belastung von 1,82 MPa, gemessen nach ASTM D648; 0 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerzusammensetzung, von wenigstens einem Polymer mit einer Warmformbeständigkeitstemperatur von höchstens 80°C unter einer Belastung von 1,82 MPa, gemessen nach ASTM D648; ein weißes Pigment, welches in einer Konzentration von wenigstens 4 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung vorhanden ist; und ein schwarzes Pigment, welches in einer Konzentration bis zu 0,02 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, vorhanden ist.
Polymerzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polykondensationspolymer von der Gruppe, bestehend aus wenigstens teilweise aromatischen Polyamiden, Polyamidimiden, flüssigkristallinen Polymeren, Polyimiden, Polyetherimiden, Polyaryletherketonen und Polyphenylsulfiden, ausgewählt ist.
Polymerzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polykondensationspolymer ein wenigstens teilweises aromatisches Polyamid ist.
Polymerzusammensetzung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens teilweise aromatische Polyamid ein Polyphthalamid aus Terephthalsäure und einem aliphatischen Diamin, und wahlweise zusätzlich Isophthalsäure und/oder einer aliphatischen Dicarbonsäure ist.
Polymerzusammensetzung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens teilweise aromatische Polyphthalamid von einer aliphatischen Dicarbonsäure und einem aromatischen Diamin gebildet wird.
Polymerzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das weiße Pigment Titandioxid ist.
Polymerzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das schwarze Pigment Rußschwarz ist.
Polymerzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Polykondensationspolymer in einer Konzentration von wenigstens 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, vorhanden ist.
Polymerzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Polykondensationspolymer in einer Konzentration bis zu 90 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, vorhanden ist.
Polymerzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das weiße Pigment in einer Konzentration von wenigstens 12 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, vorhanden ist.
Polymerzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das weiße Pigment in einer Konzentration bis zu 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, vorhanden ist.
Polymerzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das schwarze Pigment in einer Konzentration bis zu 0,01 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, vorhanden ist.
Polymerzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das schwarze Pigment in einer Konzentration bis zu 0,005 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, vorhanden ist.
Formgegenstand aus der Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
Formgegenstand nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass er von der Gruppe, bestehend aus einem Reflektor für eine LED, einer Reflektorschale für eine Oberflächen-LED und einem Scrambler für eine Sieben-Segment-LED, ausgewählt ist.
Verwendung eines schwarzen Pigments zur Verbesserung der Hitzebeständigkeit einer weißpigmentierten Polykondensationspolymerzusammensetzung, umfassend wenigstens 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerzusammensetzung, von wenigstens einem Polykondensationspolymer mit einer Warmformbeständigkeitstemperatur von über 80°C unter einer Belastung von 1,82 MPa, gemessen nach ASTM D648, und von 0 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerzusammensetzung, von wenigstens einem Polymer mit einer Warmformbeständigkeitstemperatur von höchstens 80°C unter einer Belastung von 1,82 MPa, gemessen nach ASTM D648.
Verwendung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Polykondensationspolymer von der Gruppe, bestehend aus Polyarylethersulfonen, wenigstens teilweise aromatischen Polyamiden, Polyamidimiden, flüssigkristallinen Polymeren, Polyimiden, Polyetherimiden, Polyaryletherketonen und Polyphenylsulfiden, ausgewählt ist.
Verwendung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Polykondensationspolymer ein Polyamid ist, welches aus Terephthalsäure und einem aliphatischen Diamin, und wahlweise zusätzlich Isophthalsäure und/oder einer aliphatischen Dicarbonsäure gebildet wird.
Polymerzusammensetzung nach Anspruch 1, umfassend wenigstens 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerzusammensetzung, von wenigstens einem Polykondensationspolymer mit einer Warmformbeständigkeitstemperatur über 80°C unter einer Belastung von 1,82 MPa, gemessen nach ASTM D648, 0 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerzusammensetzung, von wenigstens einem Polymer mit einer Warmformbeständigkeitstemperatur von höchstens 80°C unter einer Belastung von 1,82 MPa, gemessen nach ASTM D648, und einem weißen Pigment, welche nach 3 Stunden der Wärmealterung bei 170°C ein Reflexionsvermögen von mehr als 65% bei einer Wellenlänge von 420 nm aufweist.
Polymerzusammensetzung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Polykondensationspolymer ein Polyphthalamid ist, welches von Terephthalsäure und einem aliphatischen Diamin, und wahlweise zusätzlich Isphthalsäure und/oder einer aliphatischen Dicarbonsäure gebildet wird.