Verbesserung der Reflexion und des Yellowness-Index bei thermoplastischen Reflective White-
Zusammensetzungen
Die Erfindung betrifft die Verbesserung der Reflexion und/oder des Yellowness-Index thermoplastischer, Titandioxid-haltiger Zusammensetzungen. Neben einer erhöhten Reflexion und einem verbesserten Yellowness-Index zeigen die Zusammensetzungen eine gute Schmelzestabilität.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, Kunststoffen wie Polycarbonat Titandioxid hinzuzufugen, um Zusammensetzungen zu erhalten, die dort angewendet werden sollen, wo gute Reflexionseigenschaften gefordert sind. Derartige Zusammensetzungen werden auch als „Reflective White “-Zusammensetzungen bezeichnet. Insbesondere thermoplastische Zusammensetzungen sind hier von Interesse, da sie gut verarbeitbar sind und vergleichsweise einfach in die unterschiedlichsten Formteile überführt werden können.
CN 109867941 A etwa beschreibt ein entsprechendes reflektierendes Polycarbonat-Material, welches Titandioxid, ein flüssiges Silicon und weitere polymere Bestandteile enthält.
Es besteht für Bauteile, z.B. für Reflektoren, eine Nachfrage nach Zusammensetzungen mit immer höherer Reflexion, um die eingesetzte Energie so gut wie möglich zu nutzen. Gleichzeitig sollte aber möglichst die Schmelze Stabilität der Zusammensetzungen nicht unter der Verbesserung der Reflexion leiden, denn mangelnde Verarbeitungsstabilität und ein damit direkt verbundener Polycarbonatabbau führen zu einem Anstieg des Yellowness-Index (Y.I.), was sich negativ auf die Reflexion auswirkt.
Aufgabe war es somit, die Reflexion Titandioxid-haltiger, thermoplastischer Zusammensetzungen weiter zu verbessern, wobei möglichst die Schmelzestabilität, bestimmbar bevorzugt anhand der Schmelze- Volumenfließrate (MVR; Melt Flow Ratio, ISO 1133:2012-03), nicht signifikant negativ verändert werden sollte. Bei ohne das neue Additiv reinweißen Zusammensetzungen sollte mit Zusatz des neuen Additivs und damit der Verbesserung der Reflexion möglichst kein störender Farbstich verbunden sein.
Optische Aufheller, die zugesetzt werden könnten, haben wiederum den Nachteil, dass sie bei Einsatz zu einer nicht-linearen Reflexionskurve führen, was zu in einem blauen Farbstich des Materials führen kann, der als störend empfunden wird.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass die Verwendung von Pfropfpolymerisaten von (Meth)Acrylsäure-(Ci- bis -Cx)-Alkylcstcr auf einer Pfropfgrundlage aus der Gruppe der Acrylat- Kautschuke, insbesondere von acrylischem Kem/Schale-Pfropfpolymerisat basierend auf Butylacrylat- Kautschuk, nachfolgend als „Komponente C“ bezeichnet, zu einer Verbesserung der Reflexion bei thermoplastischen, Titandioxid-haltigen Zusammensetzungen führt. Gleichzeitig ist grundsätzlich sogar ein positiver Effekt auf den Yellowness-Index zu beobachten. Dabei wird das Fließverhalten der Zusammensetzungen nicht signifikant beeinflusst und die gute Verarbeitbarkeit im Spritzguss bleibt erhalten.
ERSATZBLATT (REGEL 26)
Gegenstand der Erfindung ist somit die Verwendung von Pfropfpolymerisat von (Meth)Acrylsäure-(Ci- bis -C8)-Alkylester auf einer Pfropfgrundlage aus der Gruppe der Acrylat-Kautschuke zur Erhöhung der Reflexion einer Titandioxid-haltigen thermoplastischen Zusammensetzung. Die Reflexion wird vorzugsweise bestimmt gemäß ASTM E 1331-2015 bei einer Schichtdicke von 2 mm. Die Verbesserung der Reflexion bezieht sich auf die entsprechenden Zusammensetzungen ohne ein solches Pfropfpolymerisat, bevorzugt ohne acrylisches Kem/Schale-Pfropfpolymerisat basierend auf Butylacrylat-Kautschuk (Pfropfgrundlage), insbesondere mit Polymethymethacrylat als Schalenmaterial. Es versteht sich, dass eine entsprechende Vergleichszusammensetzung mit der sich durch die erfmdungsgemäße Verwendung ergebenden Zusammensetzung ansonsten identisch ist und lediglich anstelle von Komponente C etwas mehr thermoplastisches Polymer aufweist.
Die Reflexion der Zusammensetzungen, bei denen die Reflexion durch den Zusatz der Komponente C noch weiter verbessert wird, beträgt vor dem Zusatz der Komponente C bevorzugt mindestens 94 %, besonders bevorzugt mindestens 96 %, bestimmt nach ASTM E 1331-2015 bei einer Schichtdicke von 2 mm.
Gegenstand der Erfindung ist alternativ bzw. zusätzlich auch die Verwendung von Pfropfpolymerisat von (Meth)Acrylsäure-(Ci- bis -C8)-Alkylester auf einer Pfropfgrundlage aus der Gruppe der Acrylat- Kautschuke zur Verbesserung, also Senkung, des Yellowness-Index, bevorzugt bestimmt nach ASTM E 313-15 (Beobachter 10° / Lichtart: D65) an Musterplatten mit einer Schichtdicke von 2 mm. Auch hier ist die Referenz dieselbe wie vorstehend beschrieben. Komponente C bewirkt nicht nur eine Verbesserung der Reflexion sowie Reduzierung des Yellowness-Index, sondern gleichzeitig wird i.d.R. auch der Abbau bei der Compoundherstellung verringert und die Schmelze während des Spritzgussprozesses stabilisiert, was eine herausragende Kombination von Effekten darstellt.
Thermoplastische Zusammensetzungen, in welchen durch Zugabe von Pfropfpolymerisat von (Meth)Acrylsäure-(Ci- bis -C8)-Alkylester auf einer Pfropfgrundlage aus der Gruppe der Acrylat- Kautschuke eine Verbesserung der Reflexion, des Yellowness-Index und ggf. auch eine Schmelzestabilisierung erfolgt, enthalten bevorzugt
A) 50 bis 94,5 Gew.-% thermoplastisches Polymer,
B) 5 bis 25 Gew.-% Titandioxid,
C) 0,5 bis 5 Gew.-% Pfropfpolymerisat von (Meth)Acrylsäure-(Ci- bis -C8)-Alkylester auf einer Pfropfgrundlage aus der Gruppe der Acrylat-Kautschuke,
D) 0 bis 20 Gew.-% weitere Additive.
Weiter bevorzugt enthalten die sich durch die erfindungsgemäße Verwendung ergebenden Zusammensetzungen keine weiteren Komponenten, sondern die Komponenten A bis D ergänzen sich zu 100 Gew.-%, d.h. die Zusammensetzungen bestehen aus diesen Komponenten A bis D.
ERSATZBLATT (REGEL 26)
Es versteht sich, dass die eingesetzten Komponenten übliche Verunreinigungen, die beispielsweise aus ihren Herstellungsprozessen herrühren, enthalten können. Es ist bevorzugt, möglichst reine Komponenten einzusetzen. Es versteht sich weiterhin, dass diese Verunreinigungen auch bei einer geschlossenen Formulierung der Zusammensetzung enthalten sein können.
Es wird bevorzugt ein Kem/Schale-Pfropfpolymerisat basierend auf Butylacrylat-Kautschuk, insbesondere mit auf Polymethylmethacrylat basierender Schale, alleine oder in Kombination mit anderen Vertretern der Pfropfpolymerisate von (Meth)Acrylsäure-(Ci- bis -C8)-Alkylester auf einer Pfropfgrundlage aus der Gruppe der Acrylat-Kautschuke als Komponente C eingesetzt.
Komponente C wie auch die weiteren Bestandteile der Zusammensetzungen, in denen Komponente C zu verwenden ist, sind nachfolgend noch näher erläutert.
Komponente A
Thermoplastische Zusammensetzungen im erfindungsgemäßen Sinn sind vorzugsweise solche, die auf einem oder mehreren der nachfolgenden Kunststoffe basieren. „Basierend auf‘ bedeutet hierbei einen Anteil von mindestens 50 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 60 Gew.-%, noch weiter bevorzugt mindestens 65 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 70 Gew.-% an solchen Kunststoffen in der Zusammensetzung. Diese Kunststoffe sind beispielsweise: Polycarbonate, insbesondere aromatische Polycarbonate, Polystyrole, Polyacrylate, etwa Polymethylmethacrylate, Styrol-Acrylnitrile, Cyclo-Olefm- Copolymere, Polyamide, Polyester wie beispielsweise Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Polyetherimide, Kombinationen von zwei oder mehr dieser Kunststoffe. Weiter bevorzugt enthält die thermoplastische Zusammensetzung aromatisches Polycarbonat. Besonders bevorzugt basiert die thermoplastische Zusammensetzung auf aromatischem Polycarbonat. Ganz besonders bevorzugt ist Komponente A ausschließlich aromatisches Polycarbonat. Es kann ein einzelnes Polycarbonat oder auch eine Mischung verschiedener Polycarbonate verwendet werden.
Unter „Polycarbonat“ im erfindungsgemäßen Sinne werden sowohl aromatische Homopolycarbonate als auch aromatische Copolycarbonate verstanden. Dabei können die Polycarbonate in bekannter Weise linear oder verzweigt sein.
Die Herstellung der Polycarbonate, die in den Zusammensetzungen enthalten sind, erfolgt in bekannter Weise aus Dihydroxyarylverbindungen, Kohlensäurederivaten, gegebenenfalls Kettenabbrechern und Verzweigern.
Einzelheiten der Herstellung von Polycarbonaten sind in vielen Patentschriften seit etwa 40 Jahren niedergelegt. Beispielhaft sei hier auf Schnell, "Chemistry and Physics of Polycarbonates", Polymer Reviews, Volume 9, Interscience Publishers, New York, London, Sydney 1964, auf D. Freitag, U. Grigo, P.R. Müller, H. Nouvertne, BAYER AG, "Polycarbonates" in Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Volume 11, Second Edition, 1988, Seiten 648-718 und schließlich auf U. Grigo, K. Kirchner
ERSATZBLATT (REGEL 26)
und P.R. Müller "Polycarbonate" in Becker/Braun, Kunststoff-Handbuch, Band 3/1, Polycarbonate, Polyacetale, Polyester, Celluloseester, Carl Hanser Verlag München, Wien 1992, Seiten 117 bis 299 verwiesen.
Die Herstellung aromatischer Polycarbonate erfolgt z.B. durch Umsetzung von Dihydroxyarylverbindungen mit Kohlensäurehalogeniden, vorzugsweise Phosgen, und/oder mit aromatischen Dicarbonsäuredihalogeniden, vorzugsweise Benzoldicarbonsäuredihalogeniden, nach dem Phasengrenzflächenverfahren, gegebenenfalls unter Verwendung von Kettenabbrechern und gegebenenfalls unter Verwendung von trifunktionellen oder mehr als trifunktionellen Verzweigern. Ebenso ist eine Herstellung über ein Schmelzepolymerisationsverfahren durch Umsetzung von Dihydroxyarylverbindungen mit beispielsweise Diphenylcarbonat möglich.
Für die Herstellung der Polycarbonate geeignete Dihydroxyarylverbindungen sind beispielsweise Hydrochinon, Resorcin, Dihydroxydiphenyle, Bis-(hydroxyphenyl)-alkane, Bis-(hydroxyphenyl)-cycloalkane, Bis-(hydroxyphenyl)-sulfide, Bis-(hydroxyphenyl)-ether, Bis-(hydroxyphenyl)-ketone, Bis- (hydroxyphenyl)-sulfone, Bis-(hydroxyphenyl)-sulfoxide, a-a'-Bis-(hydroxyphenyl)-diisopropylbenzole, Phthalimidine, abgeleitet von Isatin- oder Phenolphthaleinderivaten, sowie deren kemalkylierte, kemary- lierte und kemhalogenierte Verbindungen.
Bevorzugte Dihydroxyarylverbindungen sind 4,4'-Dihydroxydiphenyl, 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan (Bisphenol A), 2,4-Bis-(4-hydroxyphenyl)-2-methylbutan, l,l-Bis-(4-hydroxyphenyl)-p- diisopropylbenzol, 2, 2-Bis-(3 -methyl -4-hydroxyphenyl)-propan, Dimethyl -Bisphenol A, Bis-(3,5- dimethyl-4-hydroxyphenyl)-methan, 2,2-Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-propan, Bis-(3,5-dimethyl- 4-hydroxyphenyl)-sulfon, 2,4-Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-2-methylbutan, l,l-Bis-(3,5- dimethyl-4-hydroxyphenyl)-p-diisopropylbenzol und l,l-Bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3,5- trimethylcyclohexan, sowie die Bisphenole (I) bis (III)
in denen R‘ jeweils für Ci- bis C4-Alkyl, Aralkyl oder Aryl, bevorzugt für Methyl oder Phenyl, ganz besonders bevorzugt für Methyl, steht.
Besonders bevorzugte Bisphenole sind 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan (Bisphenol A), 2,2-Bis-(3,5- dimethyl-4-hydroxyphenyl)-propan, 1 , 1 -Bis-(4-hydroxyphenyl)-cyclohexan, 1 , 1 -Bis-(4-hydroxyphenyl)-
ERSATZBLATT (REGEL 26)
3,3,5-trimethylcyclohexan, 4,4'-Dihydroxydiphenyl und Dimethyl-Bisphenol A sowie die Bisphenole der Formeln (I), (II) und (III).
Diese und weitere geeignete Dihydroxyarylverbindungen sind z.B. in US 3 028 635 A, US 2 999 825 A, US 3 148 172 A, US 2 991 273 A, US 3 271 367 A, US 4 982 014 A und US 2 999 846 A, in DE 1 570 703 A, DE 2063 050 A, DE 2 036 052 A, DE 2 211 956 A und DE 3 832 396 A, in FR 1 561 518 A, in der Monographie "H. Schnell, Chemistry and Physics of Polycarbonates, Interscience Publishers, New York 1964" sowie in JP 62039/1986 A, JP 62040/1986 A und JP 105550/1986 A beschrieben.
Im Fall der Homopolycarbonate wird nur eine Dihydroxyarylverbindung eingesetzt, im Fall der Copoly- carbonate werden mehrere Dihydroxyarylverbindungen eingesetzt.
Geeignete Kohlensäurederivate sind beispielsweise Phosgen oder Diphenylcarbonat.
Geeignete Kettenabbrecher, die bei der Herstellung der Polycarbonate eingesetzt werden können, sind Monophenole. Geeignete Monophenole sind beispielsweise Phenol selbst, Alkylphenole wie Kresole, p- tert. -Butylphenol, Cumylphenol sowie deren Mischungen.
Bevorzugte Kettenabbrecher sind die Phenole, welche ein- oder mehrfach mit Ci- bis Cso-Alkylresten, linear oder verzweigt, bevorzugt unsubstituiert, oder mit tert-Butyl substituiert sind. Besonders bevorzugte Kettenabbrecher sind Phenol, Cumylphenol und/oder p-tert-Butylphenol.
Die Menge an einzusetzendem Kettenabbrecher beträgt bevorzugt 0, 1 bis 5 Mol-%, bezogen auf Mole an jeweils eingesetzten Dihydroxyarylverbindungen. Die Zugabe der Kettenabbrecher kann vor, während oder nach der Umsetzung mit einem Kohlensäurederivat erfolgen.
Geeignete Verzweiger sind die in der Polycarbonatchemie bekannten tri- oder mehr als trifunktionellen Verbindungen, insbesondere solche mit drei oder mehr als drei phenolischen OH-Gruppen.
Geeignete Verzweiger sind beispielsweise l,3,5-Tri-(4-hydroxyphenyl)-benzol, l,l,l-Tri-(4- hydroxyphenyl)-ethan, Tri-(4-hydroxyphenyl)-phenylmethan, 2,4-Bis-(4-hydroxyphenylisopropyl)- phenol, 2, 6-Bis-(2-hydroxy-5 '-methyl -benzyl)-4-methylphenol, 2-(4-Hydroxyphenyl)-2-(2,4- dihydroxyphenyl)-propan, Tetra-(4-hydroxyphenyl)-methan, Tetra-(4-(4-hydroxyphenylisopropyl)- phenoxy)-methan und l,4-Bis-((4',4"-dihydroxytriphenyl)-methyl)-benzol und 3,3-Bis-(3-methyl-4- hydroxyphenyl)-2-oxo-2,3 -dihydroindol .
Die Menge der gegebenenfalls einzusetzenden Verzweiger beträgt bevorzugt 0,05 Mol-% bis 2,00 Mol- %, bezogen auf Mole an jeweils eingesetzten Dihydroxyarylverbindungen.
Die Verzweiger können entweder mit den Dihydroxyarylverbindungen und den Kettenabbrechern in der wässrig alkalischen Phase vorgelegt werden oder in einem organischen Lösungsmittel gelöst vor der
ERSATZBLATT (REGEL 26)
Phosgenierung zugegeben werden. Im Fall des Umesterungsverfahrens werden die Verzweiger zusammen mit den Dihydroxyarylverbindungen eingesetzt.
Besonders bevorzugte Polycarbonate sind das Homopolycarbonat auf Basis von Bisphenol A, die Copo- lycarbonate auf Basis von l,l-Bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan und 4,4'- Dihydroxydiphenyl sowie die Copolycarbonate auf Basis der beiden Monomere Bisphenol A und 1,1-Bis- (4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan, sowie von den Dihydroxyarylverbindungen der Formeln (I), (II) und (III)
in denen R‘ jeweils für Ci- bis C4-Alkyl, Aralkyl oder Aryl, bevorzugt für Methyl oder Phenyl, ganz besonders bevorzugt für Methyl, steht, abgeleitete Homo- oder Copolycarbonate, insbesondere mit Bisphenol A.
Bevorzugt sind auch Copolycarbonate, zu deren Herstellung Diphenole der allgemeinen Formel (la) eingesetzt wurden:
wobei
R5 für Wasserstoff oder Ci- bis C4- Alkyl, Ci- bis Cs-Alkoxy, vorzugsweise für Wasserstoff; Methoxy oder Methyl, steht,
R6, R7, R8 und R9 jeweils unabhängig voneinander für Ci- bis C -Alkyl oder Ce- bis Ci2-Aryl, vorzugsweise für Methyl oder Phenyl stehen,
Y für eine Einfachbindung, SO2-, -S-, -CO-, -O-, Ci- bis C(, -Alkylen. C2- bis Cs-Alkyliden, C - bis C12- Arylen, welches gegebenenfalls mit weiteren Heteroatome enthaltenden aromatischen Ringen kondensiert sein kann oder für einen C5- bis Cö-Cycloalkylidenrest, der ein- oder mehrfach mit Ci- bis C -Alkyl sub-
ERSATZBLATT (REGEL 26)
stituiert sein kann, bevorzugt für eine Einfachbindung, -O-, Isopropyliden oder für einen C5- bis C(,- Cycloalkylidenrest, der ein- oder mehrfach mit Ci- bis C’s-Alkyl substituiert sein kann, steht,
V für Sauerstoff, C2- bis Ce -Alkylen oder C3- bis Cö-Alkyliden, bevorzugt für Sauerstoff oder Cs-Alkylen, p, q und r jeweils unabhängig für 0 oder 1 stehen, wenn q = 0 ist, W für eine Einfachbindung steht, wenn q = 1 und r = 0 ist, W für Sauerstoff, C2- bis G,- Alkylen oder C3- bis G-Alkylidcn. bevorzugt für Sauerstoff oder Cs-Alkylen steht, wenn q = 1 und r = 1 ist, W und V jeweils unabhängig für C2- bis C(, -Alkylen oder C3- bis G>-Alkylidcn. bevorzugt C3 -Alkylen steht,
Z für ein Ci- bis Ce -Alkylen, bevorzugt Cs-Alkylen steht, o für eine durchschnittliche Anzahl von Wiederholungseinheiten von 10 bis 500, bevorzugt 10 bis 100 steht, und m für eine durchschnittliche Anzahl von Wiederholungseinheiten von 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 6, weiter bevorzugt 1,5 bis 5 steht. Ebenso ist es möglich, dass Diphenole verwendet werden, in denen zwei oder mehrere Siloxanblöcke der allgemeinen Formel (la) über Terephthalsäure und/oder Isophthalsäure miteinander unter Ausbildung von Estergruppen verknüpft sind.
Insbesondere bevorzugt sind (Poly) Siloxane der Formeln (2) und (3)
wobei RI für Wasserstoff, Ci- bis C4-Alkyl, vorzugsweise für Wasserstoff oder Methyl steht und insbesondere bevorzugt für Wasserstoff,
R2 unabhängig voneinander für Aryl oder Alkyl, bevorzugt für Methyl,
ERSATZBLATT (REGEL 26)
X für eine Einfachbindung, -SO2-, -CO-, -O-, -S-, Ci- bis G, -Alkylen. C2- bis Cs-Alkyliden oder für C - bis Ci2-Arylen, welches gegebenenfalls mit weiteren Heteroatome enthaltenden aromatischen Ringen kondensiert sein kann, steht,
X bevorzugt fur eine Einfachbindung, Ci- bis Cs-Alkylen, C2- bis Cs-Alkyliden, C5- bis C12- Cycloalkyliden, -O-, -SO- -CO-, -S-, -SO2-, besonders bevorzugt steht X für eine Einfachbindung, Isop- ropyliden, C5- bis Ci2-Cycloalkyliden oder Sauerstoff, und ganz besonders bevorzugt für Isopropyliden steht, n eine durchschnittliche Zahl von 10 bis 400, bevorzugt 10 und 100, insbesondere bevorzugt 15 bis 50 bedeutet und m für eine durchschnittliche Zahl von 1 bis 10, bevorzugt von 1 bis 6 und insbesondere bevorzugt von 1,5 bis 5 steht.
Ebenso bevorzugt kann der Siloxanblock von folgender Struktur abgeleitet sein
(VI), wobei a in Formel (IV), (V) und (VI) für eine durchschnittliche Zahl von 10 bis 400, bevorzugt 10 bis 100 und besonders bevorzugt für 15 bis 50 steht.
ERSATZBLATT (REGEL 26)
Dabei ist es ebenso bevorzugt, dass mindestens zwei gleiche oder verschiedene der Siloxanblöcke der allgemeinen Formeln (IV), (V) oder (VI) über Terephthalsäure und/oder Isophthalsäure miteinander unter Ausbildung von Estergruppen verknüpft sind.
Ebenso ist es bevorzugt, wenn in der Formel (la) p = 0 ist, V für Cs-Alkylen steht, r = 1 ist, Z für Cs- Alkylen steht, R8 und R9 für Methyl stehen, q = 1 ist, W für Cs-Alkylen steht, m = 1 ist, R5 für Wasserstoff oder Ci- bis C4-Alkyl, vorzugsweise für Wasserstoff oder Methyl, steht, R6 und R7 jeweils unabhängig voneinander für Ci- bis C-rAlkyl, vorzugsweise für Methyl stehen und o für 10 bis 500 steht.
Copolycarbonate mit Monomereinheiten der Formel (la) und insbesondere auch deren Herstellung sind in der WO 2015/052106 A2 beschrieben.
Copolycarbonate mit Monomereinheiten der Formel (IV) und insbesondere auch deren Herstellung sind in der WO 2015/052106 A2 beschrieben.
Die thermoplastischen Polycarbonate einschließlich der thermoplastischen, aromatischen Polyestercarbonate haben bevorzugt gewichtsmittlere Molekulargewichte Mw von 15.000 g/mol bis 40.000 g/mol, weiter bevorzugt bis 34.000 g/mol, besonders bevorzugt von 17.000 g/mol bis 33.000 g/mol, insbesondere von 19.000 g/mol bis 32.000 g/mol, ermittelt durch Gelpermeationschromotographie, kalibriert gegen Bisphenol A-Polycarbonat Standards unter Verwendung von Dichlormethan als Elutionsmittel, Kalibrierung mit linearen Polycarbonaten (aus Bisphenol A und Phosgen) bekannter Molmassenverteilung der PSS Polymer Standards Service GmbH, Deutschland, Kalibrierung nach der Methode 2301- 0257502-09D (aus dem Jahre 2009 in deutscher Sprache) der Currenta GmbH & Co. OHG, Leverkusen. Das Elutionsmittel ist Dichlormethan. Säulenkombination aus vernetzten Styrol-Divinylbenzolharzen. Durchmesser der analytischen Säulen: 7,5 mm; Länge: 300 mm. Partikelgrößen des Säulenmaterials: 3 pm bis 20 pm. Konzentration der Lösungen: 0,2 Gew.-%. Flussrate: 1,0 ml/min, Temperatur der Lösungen: 30°C. Verwendung einer UV- und/oder RI-Detektion.
Komponente B
Der erfmdungsgemäß zu verwendende Reflexionsverbesserer gemäß Komponente C wird für Zusammensetzungen eingesetzt, die Titandioxid als Weißpigment enthalten.
Diese Zusammensetzungen enthalten bevorzugt 5 Gew.-% bis 25,0 Gew.-%, weiter bevorzugt 5,0 Gew.- % bis 20,0 Gew.-%, noch weiter bevorzugt 8,0 Gew.-% bis 18,0 Gew. -%, besonders bevorzugt 10,0 Gew.-% bis 15,0 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 11,0 Gew.-% bis 13,0 Gew.-%, Titandioxid.
Das Titandioxid gemäß Komponente B der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen weist bevorzugt eine mittlere Partikelgröße D50, bestimmt mittels Rasterelektronenmikroskopie (STEM), von 0,1 bis 5 pm, bevorzugt 0,2 pm bis 0,5 pm, auf. Das Titandioxid kann aber auch eine andere Partikelgröße aufwei-
ERSATZBLATT (REGEL 26)
sen, z.B. eine mittlere Partikelgröße D50, bestimmt mittels Rasterelektronenmikroskopie (STEM), von > 0,5 pm, etwa 0,65 bis 1,15 pm.
Das Titandioxid weist bevorzugt eine Rutilstruktur auf.
Das erfindungsgemäß eingesetzte Titandioxid ist ein Weißpigment, Ti(IV)C>2. Farbige Titandioxide enthalten neben Titan noch Elemente wie Sb, Ni, Cr in signifikanten Mengen, so dass sich ein anderer Farbeindruck als „weiß“ ergibt. Es versteht sich, dass beim Weißpigment Titandioxid auch Spuren anderer Elemente als Verunreinigungen enthalten sein können. Diese Mengen sind jedoch so gering, dass das Titandioxid hierdurch keinen Farbstich bekommt.
Geeignete Titandioxide sind bevorzugt solche, welche nach dem Chlorid-Verfahren hergestellt, hydro- phobiert, speziell nachbehandelt und für den Einsatz in Poly carbonat geeignet sind. Grundsätzlich kann in erfindungsgemäßen Zusammensetzungen statt beschlichtetem Titandioxid auch unbeschlichtetes Titandioxid oder eine Mischung aus beidem eingesetzt werden. Der Einsatz von beschlichtetem Titandioxid ist jedoch bevorzugt.
Zu möglichen Oberflächenmodifikationen von Titandioxid zählen anorganische und organische Modifikationen. Hierzu zählen z.B. Oberflächenmodifikationen auf Aluminium- oder Polysiloxanbasis. Eine anorganische Beschichtung kann 0,0 Gew.-% bis 5,0 Gew.-% Siliciumdioxid und/oder Aluminiumoxid enthalten. Eine Modifikation auf organischer Basis kann 0,0 Gew.-% bis 3,0 Gew.-% eines hydrophoben Benetzungsmittels enthalten. Das Titandioxid hat bevorzugt eine Ölabsorptionszahl, bestimmt nach DIN EN ISO 787-5: 1995-10, von 12 bis 18 g/100 g Titandioxid, weiter bevorzugt von 13 bis 17 g/ 100 g Titandioxid, besonders bevorzugt von 13,5 bis 15,5 g/100 g Titandioxid.
Besonders bevorzugt ist Titandioxid mit der Normbezeichnung R2 gemäß DIN EN ISO 591-1:2001-08, welches mit Aluminium- und/oder Siliciumverbindungen stabilisiert ist und einen Titandioxid-Gehalt von mindestens 96,0 Gew.-% aufweist. Derartige Titandioxide sind unter den Markennamen Kronos 2233 und Kronos 2230 erhältlich.
Komponente C
Der erfindungsgemäß zu verwendende Reflexionsverbesserer, Komponente C in den thermoplastischen Zusammensetzungen, wird bevorzugt in Mengen von 0,5 Gew.-% bis 5,0 Gew.-%, weiter bevorzugt 0,8 Gew.-% bis 4,0 Gew.-%, noch weiter bevorzugt 1 Gew.-% bis 3,5 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 Gew.- % bis 3 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 1,0 Gew.-% bis 3,0 Gew.-%, eingesetzt.
Bei Komponente C handelt es sich um mindestens ein Pfropfpolymerisat von (Meth)Acrylsäure-(Ci- bis - Cx)-Alkylcstcr auf einer Pfropfgrundlage aus der Gruppe der Acrylat-Kautschuke.
Bevorzugt ist Komponente C ein oder mehrere Pfropfpolymerisat(e) von
ERSATZBLATT (REGEL 26)
C. l 5 bis 95, vorzugsweise 30 bis 90 Gew.-%, wenigstens eines (Meth)Acrylsäure-(Ci- bis -Cs)- Alkylesters auf
C.2 95 bis 5, vorzugsweise 70 bis 10 Gew.-% wenigstens einer Pfropfgrundlage, ausgewählt aus der Gruppe der Acrylat-Kautschuke.
Weiter bevorzugt wird als Monomer C.l Methylmethacrylat, alleine oder in Mischung mit weiteren Monomeren aus der Gruppe der (Meth)Acrylsäure-(Ci- bis -C8)-Alkylester, verwendet. Besonders bevorzugt ist das Monomer C. 1 Methylmethacrylat.
Geeignete Acrylatkautschuke gemäß C.2 der Polymerisate C sind vorzugsweise Polymerisate aus Acryl - säurealkylestem, gegebenenfalls mit bis zu 40 Gew.-%, bezogen auf C.2 anderen polymerisierbaren, ethy- lenisch ungesättigten Monomeren. Zu den bevorzugten polymerisierbaren Acrylsäureestem gehören Ci- bis Cx-Alkylcstcr. beispielsweise Methyl-, Ethyl-, Butyl-, n-Octyl- und 2-Ethylhexylester; Halogenalkylester, vorzugsweise Halogen-Ci- bis -G-alkylcstcr. wie Chlorethylacrylat sowie Mischungen dieser Monomere.
Zur Vernetzung können Monomere mit mehr als einer polymerisierbaren Doppelbindung copolymerisiert werden. Bevorzugte Beispiele für vernetzende Monomere sind Ester ungesättigter Monocarbonsäuren mit 3 bis 8 C-Atomen und ungesättigter einwertiger Alkohole mit 3 bis 12 C-Atomen, oder gesättigter Polyole mit 2 bis 4 OH-Gruppen und 2 bis 20 C-Atomen, wie Ethylenglykoldimethacrylat, Allylmethacrylat; mehrfach ungesättigte heterocyclische Verbindungen, wie Trivinyl- und Triallylcyanurat; polyfunktionelle Vinylverbindungen, wie Di- und Trivinylbenzole; aber auch Triallylphosphat und Diallylphthalat. Bevorzugte vernetzende Monomere sind Allylmethacrylat, Ethylenglykoldimethacrylat, Diallylphthalat und heterocyclische Verbindungen, die mindestens drei ethylenisch ungesättigte Gruppen aufweisen. Besonders bevorzugte vernetzende Monomere sind die cyclischen Monomere Triallylcyanurat, Triallyliso- cyanurat, Triacryloylhexahydro-s-triazin, Triallylbenzole. Die Menge der vernetzten Monomere beträgt vorzugsweise 0,02 bis 5 Gew.-%, insbesondere 0,05 bis 2 Gew.-%, bezogen auf die Pfropfgrundlage C.2. Bei cyclischen vernetzenden Monomeren mit mindestens drei ethylenisch ungesättigten Gruppen ist es vorteilhaft, die Menge auf unter 1 Gew.-% der Pfropfgrundlage C.2 zu beschränken.
Bevorzugte "andere" polymerisierbare, ethylenisch ungesättigte Monomere, die neben den Acrylsäureestem gegebenenfalls zur Herstellung der Pfropfgrundlage C.2 dienen können, sind z.B. Acrylnitril, Styrol, a-Methylstyrol, Acrylamide, Vinyl-Ci- bis -C(,-alkylcthcr. Methylmethacrylat, Butadien. Bevorzugte Acrylatkautschuke als Pfropfgrundlage C.2 sind Emulsionspolymerisate, die einen Gelgehalt von mindestens 60 Gew.-% aufweisen.
ERSATZBLATT (REGEL 26)
Als Pfropfgrundlage C.2 wird weiter bevorzugt mindestens Butylacrylat-Kautschuk, alleine oder in Mischung mit anderen Acrylat-Kautschuken, verwendet. Besonders bevorzugt ist die Komponente C.2 Butylacrylat-Kautschuk, insbesondere n-Butylacrylat-Kautschuk.
Die Pfropfgrundlage C.2 hat bevorzugt eine mittlere Teilchengröße (dso-Wert) von 0,05 bis 10 pm, vorzugsweise 0,1 bis 5 pm, besonders bevorzugt 0,2 bis 0,4 pm. Die mittlere Teilchengröße dso ist der Durchmesser, oberhalb und unterhalb dessen jeweils 50 Gew.-% der Teilchen liegen. Er kann mittels Ultrazentrifugenmessung (W. Scholtan, H. Lange, Kolloid, Z. und Z. Polymere 250 (1972), 782-796) bestimmt werden.
Der Gelgehalt der Pfropfgrundlage C2 wird bei 25°C in einem geeigneten Lösungsmittel bestimmt (M. Hoffmann, H. Krömer, R. Kuhn, Polymeranalytik I und II, Georg Thieme-Verlag, Stuttgart 1977). Der Gelanteil der Pfropfgrundlage C.2 beträgt vorzugsweise mindestens 20 Gew.-%, im Palle von im Emulsionspolymerisation hergestellten Pfropfgrundlagen C.2 vorzugsweise mindestens 40 Gew.-% (in Toluol gemessen, M. Hoffmann, H. Krämer, R. Kuhn, Polymeranalytik I und II, Georg Thieme-Verlag, Stuttgart 1977).
Die Pfropfgrundlagen C.2 weisen im Allgemeinen eine Glasübergangstemperatur von < 10°C, vorzugsweise < 0°C, besonders bevorzugt < -10°C auf. Die Glasübergangstemperatur wird mittels dynamischer Differenz-Thermoanalyse (DSC) gemäß der Norm DIN EN 61006 (DIN EN 61006:2004-11) bei einer Heizrate von 10 K/min mit Definition der Tg als Mittelpunkttemperatur (Tangentenmethode) bestimmt.
Vorzugsweise weist das Pfropfpolymerisat aus den Komponenten C. 1 und C.2 eine Kem-Schale-Struktur auf, wobei die Komponente C.l die Schale bildet (auch als Hülle bezeichnet) und die Komponente C.2 den Kem ausbildet (siehe bspw. Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, VCH-Verlag, Vol. A21, 1992, Seite 635 und Seite 656).
Die Pfropfcopolymerisate C werden durch radikalische Polymerisation, z.B. durch Emulsions-, Suspensions-, Lösungs- oder Massepolymerisation, vorzugsweise durch Emulsions- oder Massepolymerisation hergestellt.
Da bei der Pfropfreaktion die Pfropfmonomeren bekanntlich nicht unbedingt vollständig auf die Pfropfgrundlage aufgepfropft werden, werden erfindungsgemäß unter Pfropfpolymerisaten C auch solche Produkte verstanden, die durch (Co)Polymerisation der Pfropfmonomere in Gegenwart der Pfropfgrundlage gewonnen werden und bei der Aufarbeitung mit anfallen.
Das gewichtsmittlere Molargewicht der als Komponente C verwendeten Pfropfpolymerisate beträgt bevorzugt 15.000 bis 200.000 g/mol, besonders bevorzugt 80.000 bis 150.000 g/mol, ermittelt durch Licht-
ERSATZBLATT (REGEL 26)
Streuung in Methylenchlorid. Die Komponente C weist bevorzugt einen Schmelzbereich von 130°C bis 150°C auf.
Als Komponente C besonders geeignet ist ein Kem/Schale-Pfropfpolymerisat basierend auf Butylacrylat- Kautschuk (Butylacrylat-Kautschuk als Pfropfgrundlage). Polybutylacrylat ist die Basis des Kems, die Schale basiert bevorzugt auf Polymethyhnethacrylat. „Basiert“ ist in diesem Zusammenhang so zu verstehen, dass es sich hierbei um das Hauptmaterial des Kems bzw. der Schale handelt, also das Material, dessen Gewicht jeweils mindestens 50 Gew.-% an dem Gesamtmaterial des Kems bzw. der Schale ausmacht. Ganz besonders bevorzugt bedeutet „basiert“, dass das jeweilige Material das Material des Kems bzw. der Schale ist. Kem/Schale-Pfropfpolymerisat basierend auf Butylacrylat-Kautschuk, insbesondere mit auf Polymethylmethacrylat basierender Schale, als Vertreter der Komponente C kann alleine oder in Mischung mit weiteren geeigneten Vertretern der Komponente C als Komponente C enthalten sein. Ein geeignetes Pfropfpolymerisat ist erhältlich unter der Bezeichnung „Paraloid EXL2300“ bei der Firma Dow.
Komponente D
Die Zusammensetzungen, in denen der erfmdungsgemäße zu verwendende Reflexionsverbesserer eingesetzt wird, können weitere übliche Additive als Komponente D enthalten. Es sind bevorzugt bis zu 20 Gew.-%, weiter bevorzugt bis zu 10 Gew.-%, noch weiter bevorzugt 0,1 Gew.-% bis 6,0 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 Gew.-% bis 3,0 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0,2 Gew.-% bis 1,0 Gew.-%, insbesondere bis 0,5 Gew.-% sonstige übliche Additive („weitere Additive“) enthalten. Die Gmppe der weiteren Additive umfasst kein Titandioxid, da dieses bereits als Komponente B beschrieben ist. Die Gmppe der weiteren Additive umfasst auch nicht den erfindungsgemäß zu verwendenden Reflexionsverbesserer, also kein Pfropfpolymerisat gemäß Komponente C, also kein Pfropfpolymerisat von (Meth)Acrylsäure- (Ci- bis -Cx)-Alkylcstcr auf einer Pfropfgmndlage aus der Gmppe der Acrylat-Kautschuke.
Solche weiteren Additive, wie sie üblicherweise Polycarbonaten zugesetzt werden, sind insbesondere Thermostabilisatoren, Antioxidantien, Entformungsmittel, UV-Absorber, IR- Absorber, von Komponente C verschiedene Schlagzähmodifikatoren, Antistatika, optische Aufheller, von Komponente B verschiedene Füllstoffe, Flammschutzmittel, Antitropfmittel, Lichtstreumittel, Hydrolysestabilisatoren, Umeste- mngsstabilisatoren, weitere Fließverbesserer, Verträglichkeitsvermittler und/oder Additive zur Lasermarkierung, insbesondere in den für Polycarbonat-basierte Zusammensetzungen üblichen Mengen. Derartige Additive sind beispielsweise in EP-A 0 839 623, WO-A 96/15102, EP-A 0 500 496 oder im „Plastics Additives Handbook“, Hans Zweifel, 5th Edition 2000, Hanser Verlag, München beschrieben. Diese Additive können einzeln oder auch im Gemisch zugesetzt werden. Es versteht sich, dass nur solche Additive und nur in solchen Mengen zugesetzt werden dürfen, wenn sie sich nicht signifikant negativ auf den er- fmdungsgemäßen Effekt der verbesserten Reflexion auswirken. Erfmdungsgemäße Zusammensetzungen enthalten daher z.B. bevorzugt keinen Ruß. Es muss weiterhin eine Verbessemng der Reflexion gegen-
ERSATZBLATT (REGEL 26)
über solchen entsprechenden Referenzzusammensetzungen zu beobachten sein, die sich lediglich dadurch, dass sie keinen Schlagzähmodifikator gemäß Komponente C enthalten, von der erfindungsgemäßen Zusammensetzung unterscheiden.
Es sind bevorzugt keine organischen Farbmittel organischen oder anorganischen Pigmente in den Zusammensetzungen enthalten. Bevorzugt ist auch kein Ruß enthalten.
Besonders bevorzugt enthaltene Additive sind Thermostabilisatoren. Als Thermostabilisatoren sind insbesondere Phosphor-basierte Stabilisatoren, ausgewählt aus der Gruppe der Phosphate, Phosphite, Phosphonite, Phosphine und deren Mischungen, geeignet. Es können auch Mischungen von verschiedenen Verbindungen aus einer dieser Untergruppen eingesetzt werden, z.B. zwei Phosphite. Als Thermostabilisatoren werden bevorzugt Phosphor-Verbindungen mit der Oxidationszahl +III, insbesondere Phosphine und/oder Phosphite, eingesetzt. Als Thermostabilisatoren eignen sich besonders bevorzugt Triphenylphosphin, Tris-(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphit (Irgafos® 168), Tetrakis-(2,4-di-tert-butylphenyl)-[l,l- biphenyl]-4,4'-diylbisphosphonit, Octadecyl-3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)-propionat (Irganox® 1076), Bis-(2,4-dicumylphenyl)-pentaerythritoldiphosphit (Doverphos® S-9228), Bis-(2,6-di-tert-butyl-4- methylphenyl)-pentaerythritoldiphosphit (ADK STAB PEP-36). Sie werden allein oder im Gemisch, z. B. Irganox® B900 (Gemisch aus Irgafos® 168 und Irganox® 1076 im Verhältnis 4: 1) oder Doverphos® S- 9228 mit Irganox® B900 bzw. Irganox® 1076, eingesetzt. Die Thermostabilisatoren werden bevorzugt in Mengen bis zu 1,0 Gew.-%, weiter bevorzugt 0,003 Gew.-% bis 1,0 Gew.-%, noch weiter bevorzugt 0,005 Gew.-% bis 0,5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,01 Gew.-% bis 0,2 Gew.-%, eingesetzt.
Bevorzugte Additive sind auch spezielle UV-Stabilisatoren, die eine möglichst geringe Transmission unterhalb 400 nm und eine möglichst hohe Transmission oberhalb von 400 nm besitzen. Für den Einsatz in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung besonders geeignete Ultraviolett-Absorber sind Benzotria- zole, Triazine, Benzophenone und/oder arylierte Cyanoacrylate. Besonders geeignete Ultraviolett- Absorber sind Hydroxy-Benzotriazole, wie 2-(3',5'-Bis-(l,l-dimethylbenzyl)-2'-hydroxy-phenyl)- benzotriazol (Tinuvin® 234, BASF SE, Ludwigshafen), 2-(2'-Hydroxy-5'-(tert.-octyl)-phenyl)- benzotriazol (Tinuvin® 329, BASF SE, Ludwigshafen), Bis-(3-(2H-benztriazolyl)-2-hydroxy-5-tert.- octyl)methan (Tinuvin® 360, BASF SE, Ludwigshafen), 2-(4,6-Diphenyl-l,3,5-triazin-2-yl)-5- (hexyloxy)-phenol (Tinuvin® 1577, BASF SE, Ludwigshafen), 2-(5chloro-2H-benzotriazol-2-yl)-6-(l,l- dimethylethyl)-4-methyl-phenol (Tinuvin® 326, BASF SE, Ludwigshafen), sowie Benzophenone wie 2,4- Dihydroxybenzophenon (Chimasorb® 22 , BASF SE, Ludwigshafen) und 2-Hydroxy-4-(octyloxy)- benzophenon (Chimassorb® 81, BASF SE, Ludwigshafen), 2,2-Bis[[(2-cyano-l-oxo-3,3-diphenyl-2- propenyl)oxy]-methyl]-l,3-propandiylester (9CI) (Uvinul 3030, BASF SE, Ludwigshafen), 2-[2- Hydroxy-4-(2-ethylhexyl)oxy]phenyl-4,6-di(4-phenyl)phenyl-l,3,5-triazine (Tinuvin® 1600, BASF SE, Ludwigshafen), Tetraethyl -2, 2'-(l,4-phenylen-dimethyliden)-bismalonat (Hostavin B-Cap, Clariant AG) oder N-(2-Ethoxyphenyl)-N'-(2-ethylphenyl)-ethandiamid (Tinuvin® 312, CAS-Nr. 23949-66-8, BASF SE, Ludwigshafen).
ERSATZBLATT (REGEL 26)
Besonders bevorzugte spezielle UV-Stabilisatoren sind Tinuvin® 360, Tinuvin® 329, Tinuvin® 326, Tinu- vin® 1600, Tinuvin® 312, Uvinul® 3030, Cyasorb® UV-3638F und/oder Hostavin B-Cap, ganz besonders bevorzugt sind Tinuvin® 329 und Tinuvin® 360.
Es können auch Mischungen der genannten Ultraviolett-Absorber eingesetzt werden.
Sofern UV-Absorber enthalten sind, enthält die Zusammensetzung bevorzugt Ultraviolett- Absorber in einer Menge bis 0,8 Gew.-%, bevorzugt 0,05 Gew.-% bis 0,5 Gew.-%, weiter bevorzugt 0,08 Gew.-% bis 0,4 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0,1 Gew.-% bis 0,35 Gew.-%, äußerst bevorzugt 0,15 bis 0,2 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung.
Die Zusammensetzungen können auch Phosphate oder Sulfonsäureester als Umesterungsinhibitoren enthalten. Bevorzugt ist Triisooctylphosphat als Umesterungsinhibitor enthalten. Triisooctylphosphat wird bevorzugt in Mengen von 0,003 Gew.-% bis 0,05 Gew.-%, weiter bevorzugt 0,005 Gew.-% bis 0,04 Gew.-% und besonders bevorzugt von 0,01 Gew.-% bis 0,03 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, eingesetzt.
Die Zusammensetzungen können außerdem Fließverbesserer, z.B. Diglycerolester oder Diglyceroles- ter/Carbonsäure-Gemische, enthalten.
Beispiele für als von Komponente C verschiedene Schlagzähmodifikatoren sind: andere Kem-Schale- Polymerisate wie ABS oder MBS; Olefin-Acrylat-Copolymere wie z. B. Elvaloy®-Typen von DuPont; Siliconacrylatkautschuke wie z. B. die Metablen®-Typen von Mitsubishi Rayon Co., Ltd.
Sofern ein oder mehrere Antitropfinittel enthalten sind, beträgt deren Gesamtmenge bevorzugt 0,1 Gew.- % bis 0,8 Gew.-%, insbesondere 0,10 Gew.-% bis 0,8 Gew.-%, weiter bevorzugt 0,15 Gew.-% bis 0,7 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,4 Gew.-% bis 0,6 Gew.-%.
ERSATZBLATT (REGEL 26)
Bevorzugt wird als Antitropfmittel fluorhaltiges Polymer, insbesondere Polyolefin, eingesetzt.
Die als Antitropfmittel insbesondere bevorzugt eingesetzten fluorierten Polyolefine sind hochmolekular und besitzen Glasübergangstemperaturen von über -30°C, in der Regel von über 100°C, Fluorgehalte vorzugsweise von 65 Gew.-% bis 76 Gew.-%, insbesondere von 70 bis 76 Gew.-%. Bevorzugte fluorierte Polyolefine sind Polytetrafluorethylen, Polyvinylidenfluorid, Tetrafluorethylen/Hexafluorpropylen- und Ethylen/Tetrafluorethylen-Copolymerisate. Die fluorierten Polyolefine sind bekannt (vgl. „Vinyl and Related Polymers“ von Schildknecht, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1962, Seite 484-494; „Fluorpolymers“ von Wall, Wiley-Interscience, John Wiley & Sons, Inc., New York, Band 13, 1970, Seite 623-654; „Modem Plastics Encyclopedia“, 1970-1971, Band 47, No. 10 A, Oktober 1970, Mc Graw-Hill, Inc., New York, Seite 134 und 774; „Modem Plastics Encyclopedia“, 1975-1976, Oktober 1975, Band 52, Nr. 10 A, Me Graw-Hill, Inc., New York, Seite 27, 28 und 472 und US-PS 3 671 487, 3 723 373 und 3 838 092).
Sie können nach bekannten Verfahren hergestellt werden, so beispielsweise durch Polymerisation von Tetrafluorethylen in wässrigem Medium mit einem freie Radikale bildenden Katalysator, beispielsweise Natrium-, Kalium- oder Ammoniumperoxidisulfat bei Drucken von 7 bis 71 kg/cm2 und bei Temperaturen von 0 bis 200°C, vorzugsweise bei Temperaturen von 20 bis 100°C. Nähere Einzelheiten sind z.B. in US-A 2 393 967 beschrieben.
Je nach Einsatzform kann die Dichte der fluorierten Polyolefine zwischen 1,2 und 2,3 g/cm3, bevorzugt 2,0 g/cm3 bis 2,3 g/cm3’ bestimmt nach ISO 1183-1 (2019-09), die mittlere Teilchengröße zwischen 0,05 und 1000 pm, bestimmt mittels Lichtsmikroskopie oder Weißlichtinterferometrie, liegen.
Besonders bevorzugt wird Polytetrafluorethylen (PTFE) oder eine PTFE-haltige Zusammensetzung eingesetzt. PTFE ist in diversen Produktqualitäten kommerziell verfügbar. Hierzu zählen Hostaflon® TF2021 oder aber PTFE-Blends wie Blendex® B449 (ca. 50 Gew.-% PTFE und ca. 50 Gew.-% SAN [aus 80 Gew.-% Styrol und 20 Gew.-% Acrylnitril]) der Firma Chemtura. Bevorzugt wird Blendex® B449 verwendet.
Geeignete Tetrafluorethylenpolymerisat-Pulver sind handelsübliche Produkte und werden beispielsweise von der Firma DuPont unter dem Handelsnamen Teflon® angeboten.
Zur Einarbeitung von Additiven wird der Thermoplast, auf dem die thermoplastische Zusammensetzung basiert, bzw. das Thermoplastgemisch bevorzugt in Form von Pulvern, Granulaten oder von Gemischen aus Pulvern und Granulaten eingesetzt.
Bei der Verwendung der erfindungsgemäß einzusetzenden Reflexionsverbesserer zum genannten Zweck werden diese, wie auch weitere Additive, auch umfassend das Titandioxid, mit gängigen Einarbeitungs-
ERSATZBLATT (REGEL 26)
verfahren durch Zusammenführung, Vermischen und Homogenisieren der einzelnen Bestandteile in entsprechende Zusammensetzungen überführt, wobei insbesondere die Homogenisierung bevorzugt in der Schmelze unter Einwirkung von Scherkräften stattfmdet. Gegebenenfalls erfolgt das Zusammenfiihren und Vermischen vor der Schmelzehomogenisierung unter Verwendung von Pulvervormischungen.
Es können auch Vormischungen aus Granulaten oder Granulaten und Pulvern mit den einzelnen Komponenten verwendet werden.
Es können auch Vormischungen verwendet werden, die aus Lösungen der Mischungskomponenten in geeigneten Lösungsmitteln hergestellt worden sind, wobei gegebenenfalls in Lösung homogenisiert wird und das Lösungsmittel anschließend entfernt wird.
Insbesondere können hierbei die Komponenten der Zusammensetzungen durch bekannte Verfahren oder als Masterbatch in das thermoplastische Polymer, insbesondere in das Polycarbonat, ggf. in das Polycarbonat mit Blendpartner, eingebracht werden.
Die Verwendung von Masterbatchen ist zum Einbringen der jeweiligen Komponenten, einzeln oder in Mischung, bevorzugt.
In diesem Zusammenhang kann die sich erfmdungsgemäß ergebende Zusammensetzung in üblichen Vorrichtungen wie Schneckenextrudem (zum Beispiel Zweischneckenextruder, ZSK), Knetern, Brabender- oder Banbury-Mühlen zusammengeführt, vermischt, homogenisiert und anschließend extrudiert werden. Nach der Extrusion kann das Extrudat abgekühlt und zerkleinert werden. Es können auch einzelne Komponenten vorgemischt werden und dann können die restlichen Ausgangsstoffe einzeln und/oder ebenfalls gemischt hinzugegeben werden.
Die Zusammenführung und Durchmischung einer Vormischung in der Schmelze kann auch in der Plasti- fiziereinheit einer Spritzgussmaschine erfolgen. Hierbei wird die Schmelze im anschließenden Schritt direkt in einen Formkörper überführt.
Die Zusammensetzungen können auf üblichen Maschinen, beispielsweise auf Extrudern oder Spritzgussmaschinen, zu beliebigen Formkörpem, wie beispielsweise Folien, Platten oder Flaschen, in üblicher Weise verarbeitet werden.
Die Zusammensetzungen, die sich bei erfmdungsgemäßer Verwendung der Komponente C ergeben, werden vorzugsweise zur Herstellung von Formteilen verwendet. Die Zusammensetzungen weisen bevorzugt eine Schmelze-Volumenfließrate (MVR) von 3 bis 40 cm3/(10 min), weiter bevorzugt von 6 bis 30 cm3/(10 min), noch weiter bevorzugt von 8 bis 25 cm3/(10 min), besonders bevorzugt von 9 bis 24 cm3/(10 min), bestimmt nach ISO 1133:2012-3 (Prüftemperatur 300°C, Masse 1,2 kg), auf.
ERSATZBLATT (REGEL 26)
Besonders bevorzugt bestehen die Zusammensetzungen nach erfindungsgemäßer Verwendung der Komponente C aus
A) 60 bis 94,5 Gew.-% thermoplastischem Polymer, wobei als thermoplastisches Polymer aromatisches Polycarbonat enthalten ist,
B) 5 bis 25 Gew.-% Titandioxid,
C) 0,5 bis 5 Gew.-% Pfropfpolymerisat von (Meth)Acrylsäure-(Ci- bis -C8)-Alkylester auf einer Pfropfgrundlage aus der Gruppe der Acrylat-Kautschuke,
D) 0 bis 10 Gew.-% weiteren Additiven, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Thermostabilisatoren, Antioxidantien, Entformungsmitteln, UV-Absorbem, IR- Absorbern, weiteren Schlagzähmodifi- katoren, Antistatika, optischen Aufhellern, von Komponente B verschiedenen Füllstoffen, Fließverbesserern, Antitropfmitteln, Flammschutzmitteln, Lichtstreumitteln, Hydrolysestabilisatoren, Umesterungsstabilisatoren, Verträglichkeitsvermittlern und/oder Additiven zur Lasermarkierung und Kombinationen hiervon.
Ganz besonders bevorzugt bestehen solche Zusammensetzungen nach erfindungsgemäßer Verwendung der Komponente C aus
A) 67 bis 91 Gew.-% thermoplastischem Polymer, wobei das thermoplastische Polymer aromatisches Polycarbonat ist,
B) 8 bis 20 Gew.-% Titandioxid,
C) 1 bis 3 Gew.-% Pfropfpolymerisat von (Meth)Acrylsäure-(Ci- bis -C8)-Alkylester auf einer Pfropfgrundlage aus der Gruppe der Acrylat-Kautschuke, wobei das Pfropfpolymerisat von (Meth)Acrylsäure-(Ci- bis -C8)-Alkylester auf einer Pfropfgrundlage aus der Gruppe der Acrylat- Kautschuke ein Kem/Schale-Pfropfpolymerisat mit Butylacrylat-Kautschuk als Pfropfgrundlage ist und wobei die Schale des Kem/Schale-Pfropfpolymerisats mit Butylacrylat-Kautschuk als Pfropfgrundlage auf Polymethylmethacrylat basiert,
D) 0 bis 10 Gew.-% weiteren Additiven, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Thermostabilisatoren, Antioxidantien, Entformungsmitteln, UV-Absorbem, IR- Absorbern, weiteren Schlagzähmodifi- katoren, Antistatika, optischen Aufhellern, von Komponente B verschiedenen Füllstoffen, Fließverbesserern, Antitropfmitteln, Flammschutzmitteln, Lichtstreumitteln, Hydrolysestabilisatoren, Umesterungsstabilisatoren, Verträglichkeitsvermittlern und/oder Additiven zur Lasermarkierung und Kombinationen hiervon.
Äußerst bevorzugt ist mindestens ein UV-Absorber als weiteres Additiv enthalten, insbesondere ein UV- Absorber, ausgewählt aus der Gruppe Cyasorb UV-3638F (2,2‘-(l,4-Phenylen)bis[4H-3,l-benzoxazin-4- on]), Hostavin B-Cap (Tetraethyl -2, 2'-(l,4-phenylendimethyliden)bismalonat), Tinuvin 329 (2-(2'- Hydroxy-5'-(tert-octyl)phenyl)benzotriazol), Uvinul 3030 (2,2-Bis[[(2-cyano-l-oxo-3,3-diphenyl-2- propenyl)oxy]methyl]-l,3-propandiylester (9CI)), insbesondere in einer Menge von 0,1 bis 0,35 Gew.-%. Der Zusatz von UV-Absorbem, insbesondere von den vorgenannten, führt zu einer weiteren Verbesse-
ERSATZBLATT (REGEL 26)
rung der Reflexion. Bevorzugt erfolgt daher die erfindungsgemäße Verwendung der Komponente C auch in Kombination mit einem UV-Absorber, insbesondere mit einem der vorgenannten.
Die Verwendung der Komponente C zur Verbesserung der Reflexion ist insbesondere da von Interesse, wo hochreflektierende Zusammensetzungen gefordert sind, also insbesondere im Bereich der Zusammensetzungen für Formteile für den Beleuchtungssektor, welche beispielsweise Reflektoren oder Teile von Reflektoren von Lampen sind, insbesondere von LED-Lampen oder LED-Arrays, im Automotive- Bereich, etwa für Scheinwerferreflektoren. Die Verbesserung der Reflexion kann aber auch auf Zusammensetzungen zielen, die für Formteile verwendet werden, welche für Rahmen bzw. Rahmenteile, Gehäuse- oder Gehäuseteile allgemein im EE (Elektro/Elektronik)-Bereich eingesetzt werden.
Beispiele
1. Beschreibung der Rohstoffe und Prüfmethoden
Die in den folgenden Beispielen beschriebenen Polycarbonat-basierten Zusammensetzungen wurden auf einem Extruder ZE 25 der Fa. Berstorff mit einem Durchsatz von 10 kg/h durch Compoundierung hergestellt. Die Schmelzetemperatur betrug 275 °C. a) Rohstoffe
Komponente A-l: Lineares Polycarbonat auf Basis von Bisphenol A mit einer Schmelze- Volumenfließrate MVR von 19 cm3/(10 min) (gemäß ISO 1133:2012-03, bei einer Prüftemperatur 300°C und 1,2 kg Belastung), enthaltend 250 ppm Triphenylphosphin als Komponente Dl (separat in den Tabellen aufgefuhrt).
Komponente A-2: Lineares Polycarbonat in Pulverform auf Basis von Bisphenol A mit einer Schmelze- Volumenfließrate MVR von 19 cm3/(10 min) (gemäß ISO 1133:2012-03, bei einer Prüftemperatur von 300°C und 1,2 kg Belastung).
Komponente A-3: Lineares Polycarbonat auf Basis von Bisphenol A mit einer Schmelze- Volumenfließrate MVR von 19 cm3/(10 min) (gemäß ISO 1133:2012-03, bei einer Prüftemperatur von 300°C und 1,2 kg Belastung).
Komponente A-4: Polycarbonat der Covestro Deutschland AG. Lineares Polycarbonat auf Basis von Bisphenol A mit einer Schmelze-Volumenfließrate MVR von 17 cm3/(10 min) (gemäß ISO 1133:2012- 03, bei einer Prüftemperatur von 250°C und 2,16 kg Belastung).
Komponente B-l: Titandioxid Kronos 2230 der Firma Kronos Titan GmbH, Leverkusen.
Komponente B-2: Titandioxid Kronos 2233 der Firma Kronos Titan GmbH, Leverkusen.
ERSATZBLATT (REGEL 26)
Komponente C: Paraloid EXL2300 der Firma Dow. Acrylisches Kem/Schale-Pfropfpolymerisat aus Methymethacrylat (Schale) und Butylacrylat-Kautschuk (Kem, Pfropfgrundlage).
Komponente D-l: Triphenylphosphin, kommerziell erhältlich bei der BASF SE, Ludwigshafen.
Komponente D-2: Blendex® B449 (ca. 50 Gew.-% PTFE und ca. 50 Gew.-% SAN [aus 80 Gew.-% Styrol und 20 Gew.-% Acrylnitril]) der Firma Chemtura Corporation. Antitropfinittel.
Komponente D-3: Einar 601; Diglycerolester der Firma Palsgaard, Dänemark
Komponente D-4: UV-Absorber Cyasorb UV-3638F. 2,2‘-(l,4-Phenylen)bis[4H-3,l-benzoxazin-4-on].
Komponente D-5: UV-Absorber Hostavin B-Cap. Tetraethyl -2, 2'-( 1,4- phenylendimethyliden)bismalonat.
Komponente D-6: UV-Absorber Tinuvin 329. 2-(2'-Hydroxy-5'-(tert-octyl)phenyl)benzotriazol.
Komponente D-7: UV-Absorber Uvinul 3030. 2,2-Bis[[(2-cyano-l-oxo-3,3-diphenyl-2- propenyl)oxy] methyl] -1,3 -propandiylester (9CI) . b) Prüfmethoden
Die Bestimmung der Schmelze-Volumenfließrate (MVR) erfolgte nach ISO 1133:2012-03 (überwiegend bei einer Prüftemperatur von 300 °C, Masse 1,2 kg) mit dem Gerät Zwick 4106 der Firma Zwick Roell. Zusätzlich wurde der MVR-Wert nach 20 Minuten Vorwärmzeit gemessen (IMVR20'). Dies ist ein Maß für die Schmelzestabilität unter erhöhtem thermischem Stress.
Die Bestimmung des Asche-Gehaltes erfolgte nach DIN 51903:2012-11 (850°C, 30 min halten).
Das totale Reflexionsspektrum wurde mit einem Spektralphotometer auf Basis der Norm ASTM E 1331- 04 gemessen. Aus dem so erhaltenen Transmissions- oder Reflexionsspektrum wurden die visuelle Transmission Ty (nach Lichtart D65, Beobachter 10°) oder die visuelle Reflexion Ry (nach Lichtart D65, Beobachter 10°) jeweils nach ASTM E 308 -08 berechnet. Die gilt auch für die Farbwerte L*a*b*. Die Dicke der Probekörper betrug 2 mm.
Der Glanz wurde nach ASTM D 523-14 bestimmt.
Der Yellowness-Index (Y.I.) wurde nach ASTM E 313-10 (Beobachter: 10° / Lichtart: D65) bestimmt.
Es wurde außerdem die Brennbarkeit der untersuchten Proben beurteilt und klassifiziert, und zwar nach UL94. Dazu wurden Probenkörper der Abmessung 125 mm x 13 mm x d(mm) hergestellt, wobei dabei die Dicke d der kleinsten Wandstärke in der vorgesehenen Anwendung entspricht. Eine V0-
ERSATZBLATT (REGEL 26)
Klassifizierung bedeutet, dass die Flamme nach maximal 10 s von selbst erlischt. Ein brennendes Abtropfen tritt nicht auf. Ein Nachglimmen nach der zweiten Beflammung erfolgt für maximal 30 s.
Die Vicat-Erweichungstemperatur VST/B50 als Maß für die Wärmeformbeständigkeit wurde gemäß ISO 306:2013 an Prüfkörpern der Abmessung 80 mm x 10 mm x 4 mm mit einer Stempellast von 50 N und einer Aufheizgeschwindigkeit von 50°C/h mit dem Gerät Coesfeld Eco 2920 der Firma Coesfeld Materialtest bestimmt.
Die Musterplatten wurden jeweils durch Spritzguss bei den in den nachfolgenden Tabellen angegebenen Massetemperaturen hergestellt.
Vergleichsversuche sind nachfolgend mit „V“ gekennzeichnet, erfindungsgemäße Versuche mit „E“.
ERSATZBLATT (REGEL 26)
Tabelle 1
Der Zusatz von nur 1 Gew.-% der Komponente C, Pfropfpolymerisat von (Meth)Acrylsäure-(Ci- bis -C8)-Alkylester auf einer Pfropfgrundlage aus der Gruppe der Acrylat-Kautschuke, bewirkt eine signifikant höhere Reflexion bei den Titandioxid-haltigen Polycarbonat-Zusammensetzungen (E-5 bis E-8 ggü. V-l bis V- 4). Mit weiterer Erhöhung der Menge der Komponente C auf 3 Gew.-% (E-9 bis E-12) lässt sich ebenfalls noch eine weitere Steigerung beobachten. Gleichzeitig wird der Yellowness-Index erheblich verbessert. Es erfolgt zudem eine Stabilisierung der Schmelze bei der Verarbeitung der Compounds, AMVR ist bei den Zusammensetzungen, die die erfindungsgemäß einzusetzende Komponente C enthalten, merklich reduziert. Gleichzeitig sind die Startwerte des MVR der Beispiele, die die erfindungsgemäß einzusetzende Komponente C enthalten, niedriger. Die Komponente C bewirkt somit auch eine Schmelzestabilisierung bei der Compoundherstellung .
Tabelle 2
Auch bei additivierten, hier Antitropfmitel-haltigen, Zusammensetzungen lassen sich eine in der Praxis relevante Verbesserung der Reflexion sowie Verringerung des Yellowness-Index beobachten, wenn die Komponente C verwendet wird.
ERSATZBLATT (REGEL 26)
Tabelle 3
In den Beispielen E-19 bis E-23 und E-26 bis E-29, bzw. V-17, V-18 sowie V-24 und V-25 wurden zwei unterschiedliche Titandioxid-Typen verwendet. Während das bei den meisten Eigenschaften keinen signifikanten Einfluss zu haben scheint, ist der Yellowness-Index bei Verwendung von Kronos 2233 (E-26 bis E- 29) anstelle von Kronos 2230 (E-19 bis E-23) weiter verbessert.
Tabelle 4
Zusatz der Komponente C fuhrt auch in Fließverbesser-haltigen Zusammensetzungen (E-35 bis E-37 im Vergleich zu V-31 bis V-33) zu einer Verbesserung der Reflexion und Erniedrigung des Yellowness-Index.
Tabelle 5
.b.: nicht bestimmt
Der Zusatz von UV-Absorbem hat sich erfindungsgemäß außerdem als besonders vorteilhaft erwiesen. Der Fachmann würde aufgrund der intrinsischen Farbe der UV-Absorber eine Erniedrigung der Reflexion erwarten. Überraschend fuhrt jedoch der Zusatz von UV-Absorbem zu einer weiteren Erhöhung der Reflexion (E- 39 bis E-46 im Vergleich zu E-38 ohne UV-Absorber).