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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).
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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.
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Typischerweise
haben Gegenstände
relativ geringer Trübung
auch eine große
Klarheit. So haben, z.B., Polycarbonat-Zusammensetzungen mit ZnO
als einem Lichtstreuungsmaterial typischerweise eine Klarheit 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 auf-weisen
(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.
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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.
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Es
gab Versuche, durchscheinende Polycarbonatharz-Zusammensetzungen
durch Einbringen von Zinkoxid in Polycarbonat herzustellen. Es gibt
mehrere Nachteile bei Zusam-mensetzungen, 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%).
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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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. Gemäß der Erfindung
hat der thermoplastische Gegenstand eine prozentuale Lichtdurchlässigkeit
oberhalb 85%, einen Trübungswert
weniger als 95% und eine Klarheit oberhalb 70%, aber unterhalb 97%. In
einer bevorzugteren Ausführungsform
der Erfindung liegt die Klarheit unter 85%.
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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.
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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.
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Der
Gegenstand ist im Wesentlichen frei von anorganischen Lichtstreuungs-Mitteln und vermeidet
dadurch die durch solche Zusätze
verursachte Beeinträchtigung.
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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.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNG
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1 ist
ein Diagramm der prozentualen Lichtdurchlässigkeit in Abhängigkeit
von der Probennummer für
die in Beispiel 1 beschriebenen sechs Proben.
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2 ist
ein Diagramm der prozentualen Trübung
in Abhängigkeit
von der Probennummer für
die in Beispiel 1 beschriebenen sechs Proben.
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3 ist
eine graphische Darstellung der prozentualen Klarheit in Abhängigkeit
von der Probennummer für
die in Beispiel 1 beschriebenen sechs Proben.
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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).
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5 ist
eine graphische Darstellung der Trübung in Abhängigkeit von der PMMA-Teilchengröße für Proben
mit verschiedenen Dicken, wie in Beispiel 2 beschrieben.
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6 ist
ein graphische Darstellung der Klarheit in Abhängigkeit von der PMMA-Teilchengröße für Proben
mit verschiedenen Dicken, wie in Beispiel 2 beschrieben.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ein
typischer thermoplastischer Gegenstand gemäß der Erfindung umfasst eine
Matrix aus transparentem thermoplastischem Matrixharz (im Folgenden "die Matrix") und transparente
kugelförmige
thermoplastische PMMA-Teilchen (im Folgenden "kugelförmige Teilchen"), die darin suspendiert
sind. Solche Gegenstände
haben eine prozentuale Lichtdurchlässigkeit oberhalb 85%, 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
PMMA-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.
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Die
Menge der PMMA-Teilchen beträgt
vorzugsweise von 0,01 bis 0,50 und bevorzugter 0,05 bis 0,50 Teile
auf 100 Teile Harz, bezogen auf die Matrix.
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Das
transparente thermoplastische Matrixharz ist ausgewählt aus
der Gruppe bestehend aus Polycarbonat-Homopolymeren oder -Copolymeren,
Polyestercarbonaten und Polyethylenterephthalat (PET). Das bevorzugteste
Matrixmaterial ist ein aromatisches Polycarbonat-Homopolymer, das
in erster Linie aus dem Bisphenol A-Monomer beruht. Die Syn these
all solcher Matrialien ist im Stande der Technik bekannt. So beschreibt,
z.B., US-PS 6,364,926 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.
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Die
kugelförmigen
PMMA-Teilchen haben einen Brechungsindex (im Folgenden "B.I."), der sich von dem
der Matrix unterscheidet. Vorzugsweise unterscheidet sich der B.I.
der kugel-förmigen
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 Erfindung 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 1,53.
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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.
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In
Fällen,
bei denen das thermoplastische Matrixharz Polycarbonat ist, ist
diese Bedingung typischerweise erfüllt, wenn der mittlere Teilchen-Durchmesser
geringer als etμa
30 μm (siehe 4)
ist. In solchen Fällen
liegt die Teilchengröße bevorzugter
unter 15 μm
und am bevorzugtesten zwischen 3 und 10 μm. In ei-ner alternativen Ausführungsform
der Erfindung 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).
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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.
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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.
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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 op tischer Aufheller kann in einer Menge von 0,001
bis 0,05 Teilen auf 100 Teile des transparenten thermoplastischen
Matrixharzes vorhanden sein.
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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 Lösungs-mittel-Gelb 160:1 von
Bayer Corporation) ein. Von diesen ist Permanent Pink R bevorzugt.
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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.
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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.
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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.
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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., Glasfasern, 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.
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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.
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In
einer beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung wurde ein Polycarbonat aus 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.
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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.
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Geignete
antistatische Mittel schließen
Phosphoniumsalze, Polyalkylenglykole, Sulfoniumsalze und Alkyl-
und Arylammoniumsalze ein, sind jedoch darauf nicht beschränkt.
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Geeignete
Formentrennmittel schließen
Pentaerythrittetracarboxylat, Glycerinmonocarboxylate, Glycerintricarboxylate,
Polyolefine, Alkylwachse und Amide ein, sind jedoch darauf nicht
beschränkt.
Das Formentrennmittel kann in einer Menge von 0,05 bis 0,5 Teile
auf 100 Teile des transparenten thermoplastischen Matrixharzes eingesetzt
werden.
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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 Schmelzmisch-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 noch einmal als eine Schmelze vermischt
wird. Alternativ ist es möglich,
die Vormisch-Stufe zu überspringen
und die Ausgangsmaterialien direkt in den Zuführungs-Abschnitt eines Schmelzmisch-Gerätes durch
separate Zuführungs-Systeme
hinzu zugeben. 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.
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Die
Zusammensetzung gemäß der vorliegenden
Erfindung 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.
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Die
thermoplastischen Gegenstände
gemäß der vorliegenden
Erfindung sind für
eine Vielfalt unterschiedlicher Zwecke brauchbar. Als einige spezifische,
nicht einschränkende
Beispiele können
sie für
Büroausrüstungs-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.
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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.
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Beispiel 1
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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
I
- * In Teilen pro 100 Teile Matrixharz.
- + Diese Probe hat viermal so viel Vernetzungsmittel (Ethylenglykoldimethacrylat)
im PMMA wie Probe 1.
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Jede
der obigen sechs Proben umfasste weiter 0,06 Teile auf 100 (pph)
von 2,4-Di-tert-butylphenylphosphit
(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).
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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
waren. 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).
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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).
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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.
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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.
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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.
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Beispiel 2
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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.
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Es
wird daran erinnert, dass die obigen Beispiele nur repräsentative
Zusammensetzungen gemäß der Erfindung
zeigen, und dass sie nicht zur Begrenzung der beanspruchten Erfindung
in irgendeiner Weise benutzt werden sollten.