DE69906778T2

DE69906778T2 - Thermoplastisches erzeugnis mit geringer durchsichtigkeit und geringer trübung

Info

Publication number: DE69906778T2
Application number: DE69906778T
Authority: DE
Inventors: G. John SKARBARDONIS; R. Everett SEARCY; Vernon Stanley MARTIN; M. Todd LOEHR
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: SABIC Global Technologies BV
Priority date: 1998-11-06
Filing date: 1999-09-07
Publication date: 2004-03-04
Anticipated expiration: 2019-09-08
Also published as: WO2000027927A1; EP1127090A1; ES2196858T5; EP1127090B2; ATE236958T1; JP2002529569A; EP1127090B1; DE69906778T3; DE69906778D1; ES2196858T3

Description

Diese Anmeldung bezieht sich allgemein auf durchscheinende thermoplastische Gegenstände. Spezifisch bezieht sich diese Anmeldung auf thermoplastische Gegenstände mit einer relativ hochprozentigen Lichtdurchlässigkeit, Trübung von weniger als etwa 95% und relativ geringer prozentualer Klarheit. Für die Zwecke dieser Anmeldung werden Niveaus der Trübung, die in einem absoluten Sinne hoch sein können, aber noch zwischen 70 und 95% liegen, als "relativ geringe Trübung" bezeichnet. Schaut ein Beobachter durch einen solchen Gegenstand auf ein Objekt hinter dem Gegenstand, dann kann der Beobachter sehen, dass sich in einem Abstand hinter dem Gegenstand ein spezielles Objekt befindet (relativ geringe Trübung), doch kann der Beobachter das Objekt nicht klar sehen (geringe Klarheit).
Es wurden verschiedene Anstrengungen unternommen, um durchscheinende thermoplastische Gegenstände mit einzigartigem visuellen Aussehen herzustellen. So wurden, z. B., thermoplastische Gegenstände mit einer sehr starken Trübung (oberhalb etwa 95%) durch Einbringen von Teilchen eines Polymers in eine Polymermatrix mit einem anderen Brechungsindex hergestellt. Spezifisch offenbart die JP-PS 3,143,950 Leuchtenhalter-Abdeckungen, die hergestellt sind durch Dispergieren von Polymerteilchen in einer Polymermatrix mit einem anderen Brechungsindex. Solche Materialien waren brauchbar für Hüllen, bei denen nicht die Absicht besteht, dass der Beobachter irgendeine Vorrichtung hinter dem Gegenstand sieht. Aus diesem Material werden Leuchtenhalter-Hüllen sehr starker Trübung, geringer Klarheit hergestellt, weil das emittierte Licht über die gesamte Hülle gut dispergiert wird. Auch bleibt der Lampenkolben hinter der Hülle verborgen, wenn er nicht gezündet ist.
Typischerweise haben Gegenstände relativ geringer Trübung auch eine große Klarheit. So haben, z. B., Polycarbonat-Zusammensetzungen mit ZnO als einem Lichtstreuungsmaterial typischerweise eine Klarhait oberhalb 90%, wenn die Trübung nahe 90% ist. Gemäß ASTM D1003 ist die Trübung als der Prozentsatz durchgelassenen Lichtes definiert, der vom einfallenden Strahl im Mittel um mehr als 2,5° abweicht. Klarheit ist als der Prozentsatz durchgelassenen Lichtes definiert, der vom einfallenden Licht im Mittel um mehr als 0, aber weniger als 2,5° abweicht. Konventionelle Materialien, die eine relativ geringe Trübung aufweisen (d. h., einen kleineren Grad von >2,5° Streuung) haben auch große Klarheit (d. h., einen geringeren Grad von <2,5° Streuung). Diese Beziehung ist auch dann richtig, wenn das absolute Niveau der Trübung hoch ist, aber das "relativ geringe" Trübungsniveau geringer als etwa 95% ist.
Für einige Anwendungen ist es erwünscht, ein durchscheinendes Material relativ geringer Trübung und relativ geringer Klarheit zu haben. So ist es, z. B., bei Anwendungen, wie Geheimhaltungs-Fenstern, und kürzlich Gehäusen von Geschäftsausrüstungen erwünscht, eine hohe Lichtdurchlässigkeit, relativ geringe Trübung und relativ geringe Klar heit zu haben, sodass Objekte hinter dem Material gesehen werden können, dies aber nicht klar.
Es gab Versuche, durchscheinende Polycarbonatharz-Zusammensetzungen durch Einbringen von Zinkoxid in Polycarbonat herzustellen. Es gibt mehrere Nachteile bei Zusammensetzungen, die Zinkoxid oder andere anorganische Licht streuende Mittel enthalten. Spezifisch neigen diese Mittel zur Reaktion mit dem Polycarbonat und anderen thermoplastischen Materialien und verursachen die Verschlechterung der physikalischen Eigenschaften des thermoplastischen Materials. Zusätzlich neigen Zusammensetzungen mit Zinkoxid zu einer sehr großen Klarheit bei relativ geringen Niveaus der Trübung, die in einem absoluten Sinne noch hoch sind (z. B. 40% bis etwa 98%).
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es wird hier ein thermoplastischer Gegenstand beschrieben, der eine hohe prozentuale Lichtdurchlässigkeit, relativ geringe Trübung und geringe Klarheit aufweist. Wird dieser Gegenstand vor einem Objekt angeordnet, dann sieht der Beobachter auf der gegenüber liegenden Seite des Gegenstandes das Objekt, dies aber nicht klar. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat der thermoplastische Gegenstand eine prozentuale Lichtdurchlässigkeit oberhalb 60%, einen Trübungswert zwischen 30 und 95% und eine Klarheit oberhalb 70%, aber unterhalb 95%. In einer bevorzugteren Ausführungsform der Erfindung liegt die Klarheit unter 85%.
Es wurde festgestellt, dass diese Grenzen der Trübung und Klarheit erzielt werden können, wenn die Größe der Licht streuenden, sphärischen thermoplastischen Teilchen sorgfältig kontrolliert wird. Wird die Größe der transparenten thermoplastischen Teilchen unter einen gewissen Punkt verringert, dann nimmt die Klarheit ab und die Trübung beginnt zuzunehmen. Oberhalb dieser kritischen Größe gibt es wenig Abhängigkeit der Klarheit und Trübung von der Teilchengröße und die Klarheit ist zu groß, um den erwünschten optischen Effekt zu ergeben – eine leichte Verschwommenheit von durch das Material gesehenen Objekten. Durch sorgfältiges Auswählen einer Teilchengröße unterhalb der kritischen Größe kann man die erwünschten Eigenschaften relativ geringer Trübung und geringer Klarheit erhalten.
Der hier beschriebene Gegenstand umfasst grob kugelförmige transparente thermoplastische Teilchen, dispergiert in einer transparenten thermoplastischen Harzmatrix. Die Teilchen und die thermoplastische Harzmatrix haben verschiedene Brechungsindices. Werden die Größe, Menge und Art der sphärischen transparenten thermoplastischen Teilchen geeignet ausgewählt, dann erhält man ein Material, das eine relativ geringe Klarheit ohne genügend Trübung aufweist, um einen Beobachter daran zu hindern, Objekte hinter dem Gegenstand wahrzunehmen bzw. zu unterscheiden.
Der Gegenstand ist vorzugsweise im Wesentlichen frei von anorganischen Lichtstreuungs-Mitteln und vermeidet dadurch die durch solche Zusätze verursachte Beeinträchtigung.
Andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, die Zeichnung und die beigefügten Ansprüche besser verstanden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist ein Diagramm der prozentualen Lichtdurchlässigkeit in Abhängigkeit von der Probennummer für die in Beispiel 1 beschriebenen sechs Proben.
2 ist ein Diagramm der prozentualen Trübung in Abhängigkeit von der Probennummer für die in Beispiel 1 beschriebenen sechs Proben.
3 ist eine graphische Darstellung der prozentualen Klarheit in Abhängigkeit von der Probennummer für die in Beispiel 1 beschriebenen sechs Proben.
4 ist ein Diagramm der prozentualen Klarheit und Trübung in Abhängigkeit von der Teilchengröße für einen in Beispiel 2 beschriebenen Polycarbonat/PMMA-Gegenstand (PMMA ist Polymethylmethacrylat).
5 ist eine graphische Darstellung der Trübung in Abhängigkeit von der PMMA-Teilchengröße für Proben mit verschiedenen Dicken, wie in Beispiel 2 beschrieben.
6 ist ein graphische Darstellung der Klarheit in Abhängigkeit von der PMMA-Teilchengröße für Proben mit verschiedenen Dicken, wie in Beispiel 2 beschrieben.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ein typischer thermoplastischer Gegenstand gemäß der Erfindung umfasst eine Matrix aus transparentem thermoplastischem Matrixharz (im Folgenden "die Matrix") und transparente kugelförmige thermoplastische Teilchen (im Folgenden "kugelförmige Teilchen"), die darin suspendiert sind. Solche Gegenstände haben eine prozentuale Lichtdurchlässigkeit oberhalb 60%, eine Trübung von weniger als 95% und eine Klarheit von mehr als 70%, aber weniger als 97%. Um diese optischen Charakteristika zu erhalten, müssen die Teilchen sorgfältig ausgewählt sein. Spezifisch müssen sie einen ausreichend geringen mittleren Durchmesser aufweisen, sodass die Klarheit unterhalb ihrem Maximum in Abhängigkeit vom mittleren Durchmesser der kugelförmigen Teilchen liegt (d. h., wie in den 4 und 6 gezeigt, bleibt die Klarheit oberhalb einer gewissen Durchmesser-Schwelle sehr flach, beginnt jedoch unterhalb dieses Punktes steil abzunehmen). In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die kugelförmigen Teilchen genügend klein, sodass die Klarheit geringer als 85% ist. Gleichzeitig kann die Größe der sphärischen Teilchen nicht zu gering gemacht werden, weil die Trübung umgekehrt mit dem Teilchen-Durchmesser variiert. Vorzugsweise haben die sphärischen Teilchen einen ausreichend großen mittleren Durchmesser, sodass die Trübung oberhalb ihres Minimalwertes in Abhängigkeit von der Teilchengröße, aber unterhalb 95% liegt. Die prozentuale Lichtdurchlässigkeit wird vorzugsweise oberhalb 60% gehalten.
In einer bevorzugteren Ausführungsform der Erfindung, bei der die Matrix aus Polycarbonat besteht und die kugelförmigen Teilchen PMMA-Teilchen sind, liegt die prozentuale Lichtdurchlässigkeit oberhalb 85%, die Trübung unterhalb 95% und die Klarheit unterhalb 85%. In dieser Ausführungsform beträgt die Menge der PMMA-Teilchen vorzugsweise von 0,01 bis 0,50 und bevorzugter 0,05 bis 0,50 Teile auf 100 Teile Harz, bezogen auf die Matrix.
Die oben beschriebene transparente thermoplastische Matrix kann irgendein transparentes thermoplastisches Material sein, das verträglich ist mit den Licht streuenden Mitteln aus kugelförmigem PMMA. Bevorzugte Matrixmaterialien schließen Polycarbonate, Polyetherimide, transparente Polyimide, transparente Polyamide (Nylons), Polyester, wie transparente aliphatische Polyester (z. B. Polycyclohexancarbonsäure), transparente Polycarbonat-Polyester-Mischungen, Polysulfone, Polyether und Polyphenylsulfone, Styrol-Acrylnitril (SAN), Polyethylen-Polystyrol und mischbare transparente Polystyrol-Polyphenylenoxid (PS-PPO)-Mischungen, Acrylmaterialien, Polycarbonat-Polysiloxane, Polyetherimid-Polysiloxane, Polyarylate (z. B. Isophthalat-Resorcin-Terephthalat) und Mischungen und Copolymere aller Vorgenannten ein. Bevorzugtere transparente thermoplastische Matrixmaterialien sind Polycarbonat-Homopolymere oder -Copolymere, Polyestercarbonate und Polyethylenterephthalat (PET). Das bevorzugteste Matrixmaterial ist ein aromatisches Polycarbonat-Homopolymer, das in erster Linie aus dem Bisphenol A-Monomer beruht. Die Synthese all solcher Matrialien ist im Stande der Technik bekannt. So beschreibt, z. B., US-PS 5,364,926 das Schmelzverfahren zum Herstellen von Polycarbonat. Das Grenzflächen- und Festkörper-Verfahren kann auch benutzt werden. Zusätzlich ist es möglich, Matrixmaterialien zu benutzen, die nicht vollständig transparent sind, unter der Bedingung, dass sie genügend transparent sind, um den oben beschriebenen visuellen Effekt zu erzielen.
Die kugelförmigen Teilchen haben einen Brechungsindex (im Folgenden "B. I."), der sich von dem der Matrix unterscheidet. Vorzugsweise unterscheidet sich der B. I. der kugelförmigen Teilchen von dem der Matrix um mindestens 0,01. Vernetzte PMMA-Mirokügelchen der MBX-Reihe von Techpolymer, die von Nagase America in verschiedenen Durchmessern (z. B. 5–50 μm mittlerer Durchmesser) erhältlich sind, sind bevorzugt. In einer bevorzugteren Ausführungsform der Endung ist das thermoplastische Matrixharz Polycarbonat mit einem B. I. von 1,56 bis 1,62 und die kugelförmigen Teilchen sind PMMA mit einem B. I. von 1,46 bis 1,63.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung haben die transparenten kugelförmigen PMMA-Teilchen einen mittleren Durchmesser, der genügend gering ist, sodass die Klarheit des Gegenstandes unterhalb seines Maximalwertes mit Bezug auf den mittleren Durchmesser der Kügelchen ist.
In Fällen, bei denen das thermoplastische Matrixharz Polycarbonat ist und die kugelförmigen Teilchen PMMA sind, ist diese Bedingung typischerweise erfüllt, wenn der mittlere Teilchen-Durchmesser geringer als etwa 30 μm (siehe 4) ist. In solchen Fällen liegt die Teilchengröße bevorzugter unter 15 μm und am bevorzugtesten zwischen 3 und 10 μm. In einer alternativen Ausführungsform der Endung kann es zwei oder mehr Sätze von PMMA-Teilchen geben, bei denen mindestens ein Satz eine Teilchengröße unter 30 μm hat. Bevorzugte PMMA-Teilchen zum Einbringen in eine Polycarbonat-Matrix haben ein spezifisches Gewicht von etwa 1,10 bis 1,30 und sind stark vernetzt (z. B. im Wesentlichen 100% vernetzt).
In einer bevorzugteren Ausführungsform der Erfindung ist der Durchmesser der kugelförmigen Teilchen genügend gering, sodass die Klarheit unter 0,95 des Maximalwertes in Abhängigkeit vom Durchmesser der kugelförmigen Teilchen liegt. In einer bevorzugtesten Ausführungsform sind die kugelförmigen Teilchen derart, dass die Klarheit geringer als 0,93 des Maximalwertes in Abhängigkeit vom Durchmesser der Teilchen ist.
Kugelförmige PMMA-Teilchen in den verschiedenen Größen zwischen 1 und 50 μm Durchmesser sind kommerziell von Nagase America erhältlich. Verfahren zum Herstellen solcher Teilchen sind bekannt und sind, z. B., in der JP-OS 6220290 beschrieben.
Die thermoplastische Matrix kann wahlweise weiter einen optischen Aufheller, zusätzliche Pigmente und/oder einen fluoreszierenden Farbstoff enthalten. Die Zugabe eines optischen Aufhellers erzeugt eine hellere Farbe für den Gegenstand. Geeignete optische Aufheller schließen aromatische Stilben-Derivate, aromatische Benzoxazol-Derivate oder aromatische Stilbenbenzoxazol-Derivate ein. Von diesen optischen Aufhellern ist Uvitex OB von Ciba Specialty Chemicals [2,5-Bis(5'-tert-butyl-2-benzoxazolyl)thiophen]bevorzugt. Ein optischer Aufheller kann in einer Menge von 0,001 bis 0,05 Teilen auf 100 Teile des transparenten thermoplastischen Matrixharzes vorhanden sein.
Die Zugabe eines fluoreszierenden Farbstoffes erzeugt auffallende visuelle Effekte für den Gegenstand. Geeignete fluoreszente Farbstoff schließen Permanent Pink R (Farbindex Pigment Rot 181 von Clariant Corporation), Hostasol Rot 5B (Farbindex #73300, CAS #522-75-8 von Clariant Corporation) und Macrolex Fluoreszent Gelb 10GN (Farbindex Lösungsmittel-Gelb 160 : 1 von Bayer Corporation) ein. Von diesen ist Permanent Pink R bevorzugt.
Irgendeine Art von Pigment, die für das Einbringen in thermoplastische Materialien bekannt ist, kann auch zu der thermoplastischen Matrix hinzugegeben werden. Bevorzugte Pigmente schließen Titandioxid, Zinksulfid, Ruß, Cobaltchromat, Cobalttitanat, Cadmiumsulfide, Eisenoxid, Natriumaluminiumsulfosilicat, Natriumsulfosilicat, Chromantimontitanrutile, Nickelantimontitanrutile, Zinkoxid und Polytetrafluorethylen ein. Vorzugsweise ist die Pigment-Oberfläche passiviert, z. B. mit einer Methylhydrogensilicon-Flüssigkeit.
Es kann auch vorteilhaft sein, verschiedene Chemikalien einzubringen, um die Beeinträchtigung der thermoplastischen Matrix aufgrund des Aussetzens gegenüber UV-Licht (im Folgenden "UV-Stabilisatoren") zu verhindern. Geeignete UV-Stabilisatoren schließen substituierte Benzotriazole oder Triazine oder Tetraalkylpiperidine ein. Solche UV-Stabilisatoren können in die thermoplastische Matrix eingemischt werden, oder sie können in einer transparenten schützenden "Hartüberzugs"-Schicht enthalten sein, die auf die Betrachtungs-Oberfläche aufgebracht wird.
Die Harzzusammensetzung gemäß der Erfindung kann weiter andere Harze und Zusätze, wie Verstärkungsmittel, Füllstoffe, die Schlagzähigkeit modifizierende Mittel, Wärmebeständigkeitsmittel, Antioxidantien, gegen Verwitterung stabilisierende Mittel, Stabilisatoren, Formentrennmittel, Schmiermittel, Kristallkeim bildende Mittel, Weichmacher, Entflammungshemmer, das Fließen verbessernde Mittel und Antistatika, einschließen. Diese Zusätze können bei einem Misch- oder Form-Verfahren hinzugegeben werden, unter der Voraussetzung, dass die Eigenschaften der Zusammensetzung nicht beeinträchtigt werden.
Die verstärkenden Füllstoffe können metallische Füllstoffe sein, wie feinpulveriges Aluminium, Eisen, Nickel oder Metalloxide. Nichtmetallische Füllstoffe schließen Kohlenstoff-Filaments, Silicate, wie Glimmer, Aluminiumsilicat oder Ton, Talk und Asbest, Titanoxid, Wollastonit, Novaculit, Kaliumtitanat, Titanat-Whiskers, Glas-Füllstoffe und Polymerfasern oder deren Kombination ein. Für die Verstärkung brauchbare Glas-Füllstoffe sind hinsichtlich ihrer Art oder Gestalt nicht besonders eingeschränkt und sie können, z. B., Gläsfasern, gemahlenes Glas, Glasflocken oder hohle oder massive Glaskügelchen sein. Glas-Füllstoffe können einer Oberflächen-Behandlung mit Kupplungsmitteln, wie Silan oder Titanat-Mitteln, unterworfen werden, um ihre Adhäsion zu Harz zu verbessern, oder sie können mit anorganischen Oxiden überzogen sein, um dem Füllstoff eine gewisse Oberflächenfarbe zu verleihen.
Verstärkende Füllstoffe werden vorzugsweise in einer genügenden Menge eingesetzt, um die verstärkende Wirkung zu ergeben, üblicherweise 1 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung. Glasfasern oder eine Kombination aus Glasfasern mit Talk, Glimmer oder Aluminiumsilicat sind bevorzugte Verstärkungsmittel. Diese Fasern sind vorzugsweise etwa 3,05 μm bis 19,05 μm (0,00012 bis 0,00075 Zoll) lang. Die Menge des Füllstoffes muss geringer sein als diejenige, die das Material opak machen würde.
In einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wurde ein Polycarbonat auf bromiertem Bisphenol als ein Entflammungshemmer hinzugegeben. Werden solche bromierten Polymeren hinzugegeben, dann können weiter anorganische oder organische Antimon-Verbindungen mit der Zusammensetzung vermengt werden, um die Entflammungshemmung, die durch ein solches Polycarbonat eingeführt wird, synergistisch zu fördern. Geeignete anorganische Antimon-Verbindungen sind Antimonoxid, Antimonphosphat, KSb(OH)₆, NH₄SbF₆ und Sb₂S₃. Eine weite Vielfalt organischer Antimon-Verbindungen kann auch benutzt wer den, wie Antimonester organischer Säuren, cyclischer Alkylantimonester und Arylantimonsäure-Verbindungen. Beispiele typischer organischer Antimon-Verbindungen sind Kaliumantimontartrat, das Antimonsalz von Capronsäure, Sb(OCH₂CH₃)₃, Sb[OCH(CH₃)CH₂CH₃]₃, Antimonpolymethylenglycorat und Triphenylantimon. Eine bevorzugte Antimon-Verbindung ist Antimonoxid.
Phosphite (z. B. thermische aromatische Phosphit-Stabilisatoren), Metallsalze von Phosphor- und phosphoriger Säure, gehinderte Phenol-Antioxidantien und aromatische Lacton-Radikalabfänger können auch als Stabilisatoren oder Antioxidantien hinzugegeben werden.
Geignete antistatische Mittel schließen Phosphoniumsalze, Polyalkylenglykole, Sulfoniumsalze und Alkyl- und Arylammoniumsalze ein, sind jedoch darauf nicht beschränkt.
Geeignete Formentrennmittel schließen Pentaerythrittetracarboxylat, Glycerinmonocarboxylate, Glycerintricarboxylate, Polyolefine, Alkylwachse und Amide ein, sind jedoch da rauf nicht beschränkt. Das Formentrennmittel kann in einer Menge von 0,05 bis 0,5 Teile auf 100 Teile des transparenten thermoplastischen Matrixharzes eingesetzt werden.
Um die Harzzusammensetzung der Erfindung herzustellen, können die Komponenten nach irgendwelchen bekannten Verfahren vermischt werden. Typischerweise gibt es zwei bestimmte Mischstufen: eine Vormisch-Stufe und eine Schmelzmilch-Stufe. In der Vormisch-Stufe werden die trocknenen Bestandteile miteinander vermischt. Diese Vormisch-Stufe wird typischerweise unter Einsatz eines Trommelmischers oder eines Bandmischers ausgeführt. Falls erwünscht, kann das Vormischen jedoch unter Einsatz eines Mischers hoher Scherwirkung erfolgen, wie eines Henschel-Mischers oder eines ähnlichen Gerätes hoher Intensität, Der Vormisch-Stufe muss eine Schmelzmisch-Stufe folgen, bei der die Vormischung geschmolzen und noh einmal als eine Schmelze vermischt wird. Alternativ ist es möglich, die Vormisch-Stufe zu überspringen und die Ausgangsmaterialien direkt in den Zuführungs-Abschnitt eines Schmelzmilch-Gerätes durch separate Zuführungs-Systeme hinzuzugeben. In der Schmelzmisch-Stufe werden die Bestandteile typischerweise in einem Einschnecken- oder Doppelschnecken-Extruder, einem Banbury-Mischer, einer Zweiwalzen-Mühle oder einer ähnlichen Vorrichtung, schmelzgeknetet.
Die Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Endung kann dann nach irgendeinem bekannten Verfahren, wie Strangpressen oder Spritzguss, zu Gegenständen verarbeitet werden. So kann die Zusammensetzung, z. B., zum Herstellen von Film, Platte oder komplexen Gestalten mittels irgendeiner konventionellen Technik verarbeitet werden.
Die thermoplastischen Gegenstände gemäß der vorliegenden Erfindung sind für eine Vielfalt unterschiedlicher Zwecke brauchbar. Als einige spezifische, nicht einschränkende Beispiele können sie für Btiroausrüstungs-Gehäuse, wie Computer-, Monitor- oder Drucker-Gehäuse, Kommunikationsausrüstungs-Gehäuse, zellenförmige Telefonhüllen, Datenspeichergerät-Gehäuse, Hausgeräte oder Automobilteile, wie Instrumentenplatten-Komponenten, oder in einer Linse für einen Scheinwerfer eingesetzt werden. Der Gegenstand kann von irgendeiner Größe oder Gestalt sein. Thermoplastische Gegenstände gemäß der Erfindung sind besonders bevorzugt für Anwendungen, bei denen geringe Klarheit und hohe prozentuale Lichtdurchlässigkeit Design-Ziele sind.
Die vorliegende Erfindung wird weiter an Hand der folgenden Beispiele erläutert. Diese Beispiele sind repräsentativ für die Erfindung und sie beschränken in keiner Weise ihren Umfang.
Beispiel 1
Es wurden sechs verschiedene Proben hergestellt, um die Wirkung der sphärischen Teilchengröße gegenüber der prozentualen Lichtdurchlässigkeit, Trübung und Klarheit zu zeigen. Spezifisch wurden Formulierungen hergestellt, wie unten in Tabelle I beschrieben. Alle kugelförmigen Teilchen waren PMMA und die Matrix war LEXAN^®-Polycarbonatharz (ein Homopolymer auf der Grundlage von Bisphenol-A).
TABELLE 1
Jede der obigen sechs Proben umfasste weiter 0,06 Teile auf 100 (pph) von 2,4-Di-tertbutylphenylphosphit (3 : 1); 0,0036 pph Natriumaluminiumsulfosilicat (Ultramarin-Pigment); 0,05 pph Diphenylisodecylphosphit (Stabilisator); 0,0016 pph Siliciumhydrid-überzogenes TiO₂ (Pigment) und 0,0016 pph Cobaltaluminiumoxid (Pigment).
All diese Proben wurden hergestellt durch Vermischen der obigen Bestandteile und Strangpressen derselben in einem Ein- oder Doppelschnecken-Extruder, bei dem die Zonen-Temperaturen zwischen 249°C und 288°C (480 und 550°F) eingestellt war. Die dabei hergestellten Pellets wurden dann in einer thermoplastischen Formmaschine Boy 155, die auf 304°C (580°F) in der Zylinderzone und 82°C (180°F) in der Form eingestellt war, zu Farbchips verschiedener Dicke geformt. Die Schnecke in der Formmaschine wurde mit 200 U/min betrieben. Es wurden zwei Sätze von Probenchips geformt: ein erster Satz mit einer gleichmäßigen Dicke von 2,54 mm (0,100 Zoll) und einem zweiten Satz von Zweistufen-Chips mit Stufen-Dicken von 1,57 mm bzw. 3,18 mm (0,062 bzw. 0,125 Zoll).
1–3 zeigen die beim Messen der prozentualen Lichtdurchlässigkeit, Trübung bzw. Klarheit für diese sechs Proben erhaltenen Resultate. 1 scheint zu zeigen, dass die Durchlässigkeit mit zunehmender Größe der kugelförmigen PMMA-Teilchen leicht fällt, doch ist diese Wirkung sehr gering und könnte innerhalb des Experimentalfehlers liegen. In jedem Fall war die prozentuale Lichtdurchlässigkeit für diese Proben relativ hoch (etwa 86–87).
2 zeigt, dass die Trübung mit zunehmender Teilchengröße bis zu einem Minimalwert bei etwa 30 μm (Probe #3) abnimmt. Es gibt keine signifikante weitere Abnahme von 30 μm bis 50 μm (Probe #4). Die bimodale Teilchengrößen-Verteilung von Probe 6 ergibt eine zusätzliche Wirkung.
3 zeigt, dass die Klarheit mit zunehmender Teilchengröße bis zu einem Maximum bei einer Teilchengröße von etwa 30 μm zunimmt. Es gibt keine weitere Zunahme der Klarheit, wenn man von 30 μm- zu 50 μm-Teilchen übergeht. Probe 6 zeigt wieder eine zusätzliche Wirkung.
Auf der Grundlage der Proben 5 und 1 scheint es jedoch keine starke Abhängigkeit irgendwelcher der optischen Eigenschaften vom Grad des Vernetzens von PMMA zu geben.
Beisgiel 2
Wie oben beschrieben, wurde ein Satz von Chips mit drei Stufen unterschiedlicher Dicken auch für Proben 1–6 hergestellt. 4–6, die kombinierte Messungen des ersten als auch des zweiten Satzes von Chips repräsentieren, bestätigen, dass die Klarheit abnimmt und die Trübung zunimmt, wenn die Teilchengröße unter 30 μm fällt. Diese "kritische" Größe variiert offensichtlich mit den ausgewählten Teilchen und dem Matrixmaterial. 5 und 6 bestätigen auch, dass dieser gleiche Trend ungeachtet der Dicke der getesteten Probe beobachtet wird.
Es wird daran erinnert, dass die obigen Beispiele nur repräsentative Zusammensetzungen gemäß der Endung zeigen, und dass sie nicht zur Begrenzung der beanspruchten Endung in irgendeiner Weise benutzt werden sollten.

Claims

Durchscheinender thermoplastischer Gegenstand mit der Charakteristik, dass bei Anordnung dieses Gegenstandes vor einem Objekt ein Beobachter auf der anderen Seite des Gegenstandes das Objekt sieht, wobei der Gegenstand ein transparentes thermoplastisches Matrixharz und suspendierte kugelförmige transparente PMMA-Teilchen mit einem Brechungsindex umfasst, der sich von dem des thermoplastischen Matrixharzes unterscheidet, wobei der Gegenstand eine prozentuale Lichtdurchlässigkeit oberhalb 60%, eine Trübung von weniger als 95% und eine Klarheit von mehr als 70% und weniger als 97% aufweist, worin die Trübung der Prozentsatz des durchgelassenen Lichtes ist, der im Mittel um mehr als 2,5° vom einfallenden Strahl abweicht und die Klarheit der Prozentsatz des durchgelassenen Lichtes ist, der im Mittel um mehr als 0 aber weniger als 2,5° vom einfallenden Strahl abweicht, wobei der Gegenstand im Wesentlichen frei ist von einem anorganischen Lichtdiffusionsmittel.
Thermoplastischer Gegenstand nach Anspruch 1, worin das transparente thermoplastische Matrixharz ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polycarbonaten, Polyetherimiden, Polyimiden, Polyamiden, Polyestern, Polycarbonat-Polyester-Mischungen, Polysulfonen, Polyether- und Polyphenylsulfonen, Styrolacrylnitril, Polystyrol, mischbaren Polystyrol-Polyphenylenoxid-Mischungen, Acrylmaterialien, Polycarbonat-Polysiloxanen, Polyetherimid-Polysiloxanen, Polyarylaten und Mischungen und Copolymeren all der oben Genannten.
Thermoplastischer Gegenstand nach Anspruch 2, worin die transparente Matrix ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polycarbonathomopolymer oder -copolymeren, Polyestercarbonaten und Polyethylenterephthalat.
Thermoplastischer Gegenstand nach Anspruch 2, worin das transparente thermoplastische Matrixharz Polycarbonat ist.
Thermoplastischer Gegenstand nach Anspruch 3, worin die prozentuale Lichtdurchlässigkeit über 85% liegt.
Thermoplastischer Gegenstand nach Anspruch 5, worin die Klarheit geringer als 85% ist.
Thermoplastischer Gegenstand nach Anspruch 3, umfassend von 0,01 bis 0,50 Teile der kugelförmigen PMMA-Teilchen auf 100 Teile des transparenten thermoplastischen Matrixharze.
Thermoplastischer Gegenstand nach Anspruch 7, umfassend von 0,05 bis 0,50 Gewichtsteile der Teilchen auf 100 Teile des transparenten thermoplastischen Matrixharzes.
Thermoplastischer Gegenstand nach Anspruch 3, worin die kugelförmigen PMMA-Teilchen einen mittleren Durchmesser von weniger als 30 μm aufweisen.
Thermoplastischer Gegenstand nach Anspruch 9, worin die kugelförmigen PMMA-Teilchen einen mittleren Durchmesser von weniger als 15 μm aufweisen.
Thermoplastischer Gegenstand nach Anspruch 10, worin die transparenten thermoplastischen Teilchen eine Vielzahl von Sätzen von kugelförmigen PMMA-Teilchen umfassen, worin jeder Satz einen anderen mittleren Durchmesser aufweist und mindestens ein Satz einen mittleren Durchmesser von weniger als 30 μm aufweist.
Thermoplastischer Gegenstand nach Anspruch 10, worin die kugelförmigen PMMA-Teilchen einen mittleren Durchmesser von mehr als 3 und weniger als 10 μm aufweisen.
Thermoplastischer Gegenstand nach Anspruch 5, der weiter ein Pigment umfasst. 14, Thermoplastischer Gegenstand nach Anspruch 13, worin das Pigment ausgewählt ist auf der Gruppe bestehend aus Titandioxid, Zinksulfid, Ruß, Cobaltchromat, Cobalttitanat, Cadmiumsulfiden, Eisenoxid, Natriumaluminiumsulfosilicat, Natriumsulfosilicat, Chrom-Antimon-Titan-Rutil, Nickel-Antimon-Titan-Rutil, Zinkoxid und Polytetrafluorethylen.
Thermoplastischer Gegenstand nach Anspruch 14, worin die Pigment-Oberfläche passivert ist.
Thermoplastischer Gegenstand nach Anspruch 15, worin das Pigment mit einer Methylhydrogensilicon-Flüssigkeit passiviert ist.
Thermoplastischer Gegenstand nach Anspruch 16, worin das Pigment TiO₂ ist.
Thermoplastischer Gegenstand nach Anspruch 5, worin der Brechungsindex des Polycarbonats von 1,56 bis 1,62 beträgt.
Thermoplastischer Gegenstand nach Anspruch 18, worin der Brechungsindex des PMMA von 1,46 bis 1,53 beträgt.
Thermoplastischer Gegenstand nach Anspruch 19, worin die PMMA-Teilchen ein spezifisches Gewicht von 1,10 bis 1,30 aufweisen.
Thermoplastischer Gegenstand nach Anspruch 20, worin das PMMA im Wesentlichen zu 100% vernetzt ist.
Thermoplastischer Gegenstand nach Anspruch 5, weiter umfassend 0,05 bis 0,5 Teile Entformungsmittel auf 100 Teile des transparenten thermoplastischen Matrixharzes.
Thermoplastischer Gegenstand nach Anspruch 22, worin das Entformungsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Pentaerythrittetracarboxylaten, Glycerinmonocarboxylaten, Glycerintricarboxylaten, Polyolefinen, Alkylwachsen und Amiden.
Thermoplastischer Gegenstand nach Anspruch 5, weiter umfassend 0,001 bis 0,05 eines opitischen Aufhellers auf 100 Teile des transparenten thermoplastischen Matrixharzes.
Thermoplastischer Gegenstand nach Anspruch 24, worin der optische Aufheller ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus aromatischen Stilbenderivaten, aromatischen Benzoxazolderivaten oder aromatischen Stilben-Benzoxazol-Derivaten.
Thermoplastischer Gegenstand nach Anspruch 1, worin der Gegenstand ein Büroausrüstungs-Gehäuse ist.
Durchscheinender thermoplastischer Gegenstand nach Anspruch 1, worin der mittlere Durchmesser der sphärischen PMMA-Teilchen genügend gering ist, sodass die Klarheit in Abhängigkeit vom mittleren Durchmesser der Kügelchen unter ihrem Maximalwert liegt, wobei der Gegenstand im Wesentlichen frei ist von irgendeinem anorganischen Lichtdiffusionsmittel.
Thermoplastischer Gegenstand nach Anspruch 27, worin die Trübung in Abhängigkeit vom Durchmesser der Kügelchen oberhalb ihres Minimalwertes liegt.
Thermoplastischer Gegenstand nach Anspruch 27, worin der mittlere Durchmesser der kugelförmigen Teilchen genügend geringist, sodass die Klarheit geringer als 0,95 ihres Maximalwertes in Abhängigkeit vom Durchmesser der Kügelchen ist.
Thermoplastischer Gegenstand nach Anspruch 29, worin der mittlere Durchmesser der kugelförmigen Teilchen genügend gering ist, sodass die Klarheit geringer als 0,93 ihres Maximalwertes in Abhängigkeit vom Durchmesser der Kügelchen ist.
Thermoplastischer Gegenstand nach Anspruch 27, worin der Gegenstand ein Büroausrüstungs-Gehäuse ist.
Durchscheinender thermoplastischer Gegenstand nach Anspruch 1, worein die Größe, Art und Menge der sphärischen transparenten PMMA-Teilchen derart ausgewählt ist, dass die Trübung unterhalb von 95% und die Klarheit geringer als 85% ist.