JP2000507285A - 結晶性ポリアルキレンナフタレートの非晶質シート - Google Patents

結晶性ポリアルキレンナフタレートの非晶質シート

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、1〜20mmの範囲の厚さを有し、主成分として、少なくとも1種のポリアルキレンナフタレートを含む非晶質シート、およびその製造方法に関する。

Description

【発明の詳細な説明】 結晶性ポリアルキレンナフタレートの非晶質シート 本発明は、厚さが1〜20mmの範囲である、少なくとも1種の結晶性ポリアル キレンナフタレートの非晶質シートに関する。非常に優れた光学的および機械的 特性が、シートの特徴である。本発明はさらに、このシートの製造方法に関する 。 1〜20mmの厚さを有する非晶質シートは、十分に知られている。これらのシ ート状構造は、非晶質非結晶性熱可塑性樹脂からできている。シートに加工され るそのような熱可塑性樹脂の代表例は、例えば、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリ カーボネート(PC)、およびポリメチルメタクリレート(PMMA)である。こ れらの半完成品は、いわゆる押出系列で製造される(高分子物質、第II巻、技 術1、136ページ、ゲオルグ・ティーム・ベルラグ、シュツットガルト、19 84参照)。粉末もしくは粒状の原料は、押出機中で溶融する。押出後、非晶質 熱可塑性樹脂は、艷出スタックもしくは他のフォーミングダイにより、温度が降 下するにつれ一定に増加する粘度の結果として容易に再造形される。造形後、非 晶質熱可塑性樹脂は、十分な安定性、つまり、サイジングダイ中で「ひとりで立 つ」ために高い粘度を有する。しかし、まだダイで造形されるに十分柔らかい。 サイジングダイにおける非晶質熱可塑性樹脂の溶融粘度および内部剛性は非常に 高いので、半完成品はサイジングダイ中で冷却される前に崩壊することはない。 例えばPVCのような容易に分解する物質の場合には、例えば分解に対する加工 安定剤や、高すぎる内部摩擦、したがって制御不可能な加熱に対する潤滑剤のよ うな特別な加工助剤が押出中に必要とされる。外部潤滑剤は、物質が壁やロール に粘着するのを防ぐために必要である。 PMMAの加工においては、例えば、脱揮発押出機が水分除去のために用いら れる。 非晶質熱可塑性樹脂のシートの製造においては、コスト増大添加剤がときには 必要であり、それはときには移行して蒸発の結果製造問題や、半完成品の上の表 面付着物ともなり得る。PVCシートのリサイクルは難しく、特別な中和もしく は電気分解工程でしかリサイクルできない。PCおよびPMMAシートは、同様 にリサイクルが難しく、機械特性における損失もしくは多大な劣化を伴ってしか リサイクルできない。 これらの不利に加えて、PMMAシートは、非常に乏しい衝撃強さを有し、折 れたときや機械的応力の下では裂ける。さらに、PMMAシートは、木材と同様 可燃性であり、例えば室内や展示構造には用いることができない。 PMMAおよびPCシートはさらに、低温では造形できない。低温造形中に、 PMMAシートは危険な破片に細分してしまう。PCシートの低温造形中に、ヘ アクラックおよび白色破断が起こる。 欧州A0471528には、ポリエチレンテレフタレート(PET)シートか ら目的物を造形する方法が記載されている。PETシートは、ガラス転移温度と 融解温度の間の温度における熱成形金型中で両面を熱処理される。造形PETシ ートは、造形PETシートの結晶化の度合いが25〜50%の範囲にあるときに 、金型から外される。欧州A0471528に開示されるPETシートは、1〜 10Ommの厚さを有する。このPETシートから製造された熱成形造形品は部分 的に結晶質であり、したがってもはや透明ではなく、造形品の表面特性は熱成形 工程と温度、およびこれが与える形により決定されるので、使用PETシートの 光学的特性(例えば、光沢、曇り、および光の透過率)は、重要ではない。概し て、これらのシートの光学的特性は乏しく、最適化を必要とする。 米国A3,496,143には、結晶化が5〜25%であるべき、3mm厚さの PETシートの真空熱成形が記載されている。熱成形造形品の結晶化度は、25 %以上である。これらのPETシートについても、光学的特性に関しては必要条 件が課されていない。使用PETシートの結晶化度がすでに5〜25%であるの で、これらのシートは濁っていて、不透明である。 本発明の目的は、優れた機械的および光学的特性を有し、1〜20mmの厚さを 有する非晶質シートを提供することである。 優れた光学的特性には、例えば、高い光の透過率、高い表面光沢、ごく低い曇 り度、および高い透明度が、実施態様に応じて含まれる。 優れた機械的特性には、とりわけ、高い衝撃強さ、および高い破壊強さが含ま れる。 さらに、本発明のシートは、例えば、室内および展示構造にも使用できるよう に、特に機械的特性および低可燃性を損失することなく、リサイクルできるもの でなければならない。 この目的は、主成分として少なくとも1種の結晶性ポリアルキレンナフタレー トを含む、1〜20mmの厚さを有する非晶質シートで達成できる。 非晶質シートは、主成分として少なくとも1種の結晶性ポリアルキレンナフタ レートを含む。好ましいものは、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレンナ フタレート、およびポリブチレンナフタレートであり、特に好ましいものは、ポ リエチレンナフタレート(PEN)である。 非晶質シートは、透明、透明着色、もしくは不透明着色シートとすることがで きる。 透明な実施態様では、非晶質シートは、DIN67530(測定角度20度) により測定された表面光沢が110以上、好ましくは120以上である。AST M D1003により測定された光の透過率は、80%以上、好ましくは82% 以上で、同様にASTM D1003により測定されたシートの曇り度は、15 %以下、好ましくは11%以下である。 2.5度(ASTM D1003)以下の角度で測定された透明シートの透明 度は、好ましくは90%以上、特に好ましくは92%以上である。 透明着色の実施態様では、非晶質シートは、少なくとも1種の可溶性染料を含 む。可溶性染料の濃度は、ポリアルキレンナフタレートの重量に基づいて、好ま しくは0.001〜20重量%の範囲である。 可溶性染料は、ポリマーに分子溶解する物質を意味すると解される(DIN5 5949)。 非晶質シートを染める結果としての色の変化は、波長に依存する吸収性および /または光の散乱に基づく。散乱の物理的必要条件が一定の最小限粒度なので、 染料は光を吸収するだけで、散乱はしない。 染料による着色は、溶解工程である。この溶解工程の結果として、染料は、例 えば、PENポリマーに分子溶解する。そのような染色法は、透明、半透明、も しくは乳白光として言及される。 可溶性染料の様々な種類の中でとくに好ましいものは、脂肪および芳香族可溶 性染料である。これらは、例えば、アゾおよびアントラキノン染料である。それ らは特にPENを染めるのに適するが、それはPENの高いガラス転移温度故に 、染料の移染性が限定されるからである(J.コーナー文献、“VDI−プラス チック技術会社”のプラスチック工業における可溶性染料、アインファーベン・ フォン・クスツトーフェン、VDI−ベルラグ、ドュッセルドルフ、1975) 。 適当な可溶性染料の例として以下のものがある:ピラゾロン誘導物であるソル ベントイエロー93、脂肪可溶性アゾ染料であるソルベントイエロー16、螢光 多環式染料であるフルオロルグリーンゴールド、アゾ染料であるソルベントレッ ド1、サーモプラスチックレッドBS、スーダンレッドBBなどのアゾ染料、ア ントラキノン誘導物であるソルベントレッド138、フルオロルレッドGKおよ びフルオロルオレンジGKなどの螢光ベンゾピラン染料、アントラキノン染料で あるソルベントブルー35、フタロシアニン染料であるソルベントブルー、およ びその他いろいろ。これらの可溶性染料の2種以上の混合物も適当である。 本発明にしたがって、可溶性染料はすでに、原料製造者により所望の濃度に添 加されたり、シート製造中に押出機に添加されている。 しかし、染料添加剤は、特に好ましくはマスターバッチ技術により添加される 。可溶性染料は、固体キャリヤー材料に十分に分散および/または溶解される。 適当なキャリヤー材料はある種の樹脂で、ポリアルキレンナフタレートそのもの 、もしくは二者択一としてポリアルキレンナフタレートに十分に匹敵できる他の ポリマーである。 均質な分布、およびその結果として均質な透明な着色が起こるように、マスタ ーバッチの粒度および嵩密度が、ポリアルキレンナフタレートの粒度および嵩密 度と類似していることが重要である。 DIN67530(測定角度20度)により測定された透明着色シートの表面 光沢は、100以上、好ましくは110以上で、ASTM D1003により測 定された光の透過率は、5〜80%の範囲、好ましくは10〜70%の範囲で、 ASTM D1003により測定されたシートの曇り度は、2〜40%の範囲、 好ましくは3〜35%の範囲である。 着色の実施態様では、非晶質シートは、少なくとも1種の有機および/または 無機顔料を着色剤として含む。着色剤の濃度は、ポリアルキレンナフタレートの 重量に基づいて、好ましくは0.5〜30重量%の範囲である。 着色剤を考慮すると、分布は染料と顔料の間で、DIN55944にしたがっ てなされる。顔料は、実質的に個々の加工条件の下ではポリマーに不溶性である が、染料は可溶性である(DIN55949)。顔料の着色作用は、粒子そのもの によりもたらされる。顔料という語は、普通0.01μm〜1.0μmの粒度に 結びつく。DIN53206によれば、顔料の粒子を定義するとき、分布は一次 粒子、凝結体および凝集物の間でなされる。 普通合成工程で製造される一次粒子は、その極めて小さい粒度の結果として凝 結するきわだった傾向がある。このことは、一次粒子の面凝結により、凝結体を 生むが、それはかくしてその一次粒子の表面積の合計に相当するものより小さな 表面積を有する。一次粒子および/または隅と端の凝結体の凝集の結果として、 凝集物が形成されるが、その全表面積は、個々の面積の合計とはほんの少ししか 違わない。もしより詳細な表示なしで顔料の粒度に言及するならば、これは基本 的に現在の以下の着色であるような凝結体に言及することになる。 粉末状である顔料では、凝結体はいつも集まって凝集物を形成するが、これは 着色工程中に粉砕され、ポリマーにより湿らせられ、均質に分布される。この同 時に起こる工程は分散と名づけられる。一方、染料で着色する場合、必要とされ る工程は溶解の一つで、その結果として染料は、分子溶解の形で存在する。 無機顔料とは対照的に、ある種の有機顔料の場合は、完全な不溶性は問題では なく、特に低分子量を有する単純な組成の顔料の場合はそうである。 染料は、その化学構造により十分に説明される。しかし、同一の化学組成であ る顔料は、異なる結晶変性法で調製され、存在する。この代表例は、白色顔料チ タンジオキシドであり、ルチル形およびアナターゼ形で存在し得る。 顔料の場合、被膜、つまり、有機もしくは無機剤を使用して顔料の粒子表面を 後処理することにより、実用特性を改善させることができる。この改善は特に、 分散を容易にすること、ならびに光安定性と、耐候性および耐薬品性を上げるこ とにある。顔料用の代表的な被膜剤は、例えば、脂肪酸、脂肪酸アミド、シロキ サン、および酸化アルミニウムである。 適当な無機顔料の例としては、白色顔料チタンジオキシド、硫化亜鉛、および 硫化錫が挙げられるが、これらは有機および/または無機物質で塗布することが できる。 チタンジオキシド粒子は、アナターゼもしくはルチルを含むことができるが、 好ましくはアナターゼに比べてより大きな不透明度を示すルチルを優勢的に含む 。好ましい実施態様では、チタンジオキシド粒子の少なくとも95重量%は、ル チルからなる。それは通例の工程、例えば、塩素もしくは硫酸工程により調製さ れる。平均粒度は比較的低く、好ましくは0.10〜0.30μmの範囲である 。 説明したタイプのチタンジオキシドを使用することにより、シート製造中、ポ リマーマトリックス内に空胞が形成されない。 チタンジオキシド粒子は、光の耐久度を改善するために、紙や塗料のTiO2 白色顔料のための被膜として、通常用いられるような無機酸化物の被膜を有する ことができる。TiO2は、光活性であることが周知である。UV線の作用の下 では、遊離基が粒子の表面に形成される。この遊離基は、塗料のフィルム形成成 分に移行し、崩壊反応および黄変へと進む。特に適する酸化物には、アルミニウ ム、珪素、亜鉛もしくはマグネシウムの酸化物、あるいはこれらの化合物の2種 以上の混合物が含まれる。これらの化合物の2種以上の被膜を有するTiO2粒 子は、例えば、欧州A0044515および欧州A0078633に記載されて いる。被膜はまた、極性基および非極性基を有する有機化合物を含むことができ る。ポリマーメルトの押出によりシートが調製される間、有機化合物は十分な熱 安定性を有していなければならない。極性基の例は、−OH、−OR、−COO X(XはR、HもしくはNaで、Rは1〜34の炭素原子を有するアルキルであ る)である。好ましい有機化合物は、アルカノールおよびアルキル基中に8〜3 0の炭素原子を有する脂肪酸で、特に12〜24の炭素原子を有する脂肪酸およ び第一n−アルカノールであり、またポリジオルガノシロキサンおよび/または ポリオルガノヒドリドシロキサン、例えば、ポリジメチルシロキサンおよびポリ メチルヒドリドシロキサンである。 チタンジオキシド粒子上の被膜は通常、チタンジオキシド粒子10gに基づい て、1〜12g、特に2〜6gの無機酸化物、および0.5〜3g、特に0.7 〜1.5gの有機酸化物からなる。被膜は好ましくは、水性懸濁液中の粒子に塗 布される。無機酸化物は、水溶性化合物、例えば、アルカリ金属アルミネート、 特にナトリウムアルミネート、アルミニウムヒドロキシド、アルミニウムスルフ ェート、アルミニウムニトレート、ナトリウムシリケート(水ガラス)、もしくは 珪酸から水性懸濁液中に沈殿する。 Al23およびSiO2などの無機酸化物という語は、ヒドロキシドもしくは その種々の脱水段階、例えば、その正確な組成および構造は知られていないが、 酸化物水和物をも含むものと理解すべきである。例えば、アルミニウムおよび/ または珪素は、焼成および水性懸濁液中での粉砕後にTiO2顔料に沈殿され、 顔料は次いで洗浄され、乾燥される。この沈殿はしたがって、焼成およびそれに 続く湿式粉砕の後の合成工程で製造されるような懸濁液中で直接起こり得る。個 々の金属の酸化物および/または酸化物水和物の沈殿は、既知のpH範囲内で水 溶性金属塩から起こる。例えば、アルミニウムについては、水性液(pHは4以 下)中の硫酸アルミニウムが用いられ、酸化物水和物は、pH範囲が5〜9、好 ましくは7〜8.5の水性アンモニア溶液もしくは水酸化ナトリウム溶液を添加 することにより沈殿される。水ガラスもしくはアルカリ金属アルミネート溶液か ら出発し、初期に装填されたTiO2懸濁液のpHは、強力なアルカリ範囲(8 以上のpH)であるべきである。この場合、沈殿は、pH範囲が5〜8の硫酸な どの鉱酸を添加することによりもたらされる。金属酸化物の沈殿に続いて、懸濁 液は、15分から約2時間攪拌され、その間沈殿した被膜は老化をこうむる。被 膜製品を水性分散液から分離させ、洗浄後上昇させた温度、特に70〜110℃ で乾燥させる。 代表的な無機黒色顔料は、同様に塗膜されるカーボンブラック変性品、より高 い灰分によりカーボンブラック顔料とは異なるカーボン顔料、および酸化鉄ブラ ック、ならびに銅、クロムおよび鉄の酸化物混合物などの黒色酸化物顔料である (混合相顔料)。 適当な無機有色顔料は、着色酸化物顔料、ヒドロキシル含有顔料、硫化物顔料 、およびクロム酸である。 着色酸化物顔料の例としては、酸化鉄レッド、チタンジオキシド−ニッケルオ キシド−アンチモンオキシド混合相顔料、チタンジオキシド−クロムオキシド− アンチモンオキシド混合相顔料、鉄、亜鉛およびチタン酸化物の混合物、酸化ク ロム酸化鉄ブラウン、コバルト−アルミニウム−チタン−ニッケル−酸化亜鉛系 のスピネル、および他の金属酸化物に基づく混合相顔料が挙げられる。 代表的なヒドロキシル含有顔料の例は、FeOOHなどの三価の鉄のオキシド ヒドロキシドである。 硫化物顔料の例は、硫化カドミウムセレニド、カドミウム−亜鉛硫化物、格子 にポリスルフィド状に結合した硫黄を含有するナトリウムアルミニウムシリケー トである。 クロメートの例はクロム酸鉛で、これらは結晶形の単斜晶、斜方晶および正方 晶で存在する。 すべての有色顔料は、白色顔料および黒色顔料と同様、無機および/または有 機物質で塗布されなくても、塗布されてもよい。 有機有色顔料は一般に、アゾ顔料と、いわゆる非アゾ顔料とに分けられる。ア ゾ顔料の特徴は、アゾ基(−N=N−)である。アゾ顔料には、モノアゾ顔料、 ジアゾ顔料、ジアゾ縮合重合顔料、アゾ染料酸塩、およびアゾ顔料の混合物が含 まれる。 非晶質着色シートは、少なくとも1種の無機および/または有機顔料を含む。 特別な実施態様では、非晶質シートはまた、無機および/または有機顔料の混合 物を含み、可溶性染料をも含む。これに関連して、可溶性染料の濃度は、ポリア ルキレンナフタレートの重量に基づいて、好ましくは0.01〜20重量%の範 囲で、特に好ましくは0.5〜10重量%の範囲である。 本発明にしたがって、着色剤(無機および/または有機顔料および、必要なら 、染料も)はすでに、原料製造者により所望の濃度に添加されたり、シート製造 中に押出機に添加される。 しかし、染料添加剤は、特に好ましくはマスターバッチ技術もしくは固体顔料 調製により添加される。有機および/または無機顔料および、必要なら、可溶性 染料は、固体キャリヤー材料に十分に分散される。適当なキャリヤーはある種の 樹脂で、着色されるポリマーそのもの、もしくは二者択一としてポリアルキレン ナフタレートに十分に匹敵できる他のポリマーである。 均質な分布、およびかくして着色が起こるように、固体顔料調製およびマスタ ーバッチの粒度および嵩密度が、ポリアルキレンナフタレートの粒度および嵩密 度と類似していることが重要である。 DIN67530(測定角度20度)により測定された着色シートの表面光沢 は、好ましくは90以上で、ASTM D1003により測定された光の透過率 は、好ましくは5%以下である。 着色シートはさらに、不透明で均質な光学的特性を有する。 さらに好ましい実施態様では、非晶質着色シートはさらに、少なくとも1種の UV安定剤を光安定剤として含むが、UV安定剤の濃度は、ポリアルキレンナフ タレートの重量に基づいて、好ましくは0.01〜5重量%である。 光、特に日射の紫外の部分、つまり、280〜400nmの波長範囲は、熱可 塑性樹脂において分解工程を誘導し、その結果として、変色もしくは黄変のため に外観が変化するだけでなく、機械的物理的特性も悪影響を受ける。 これら光酸化分解工程の阻止は、そうしなければおびただしい熱可塑性樹脂の 可能な使用がいちじるしく限定されるので、かなり工業的にも経済的にも重要で ある。 ポリアルキレンナフタレートは、例えば、360nm以下でも紫外線を吸収し 始め、その吸収量は320nm以下でかなり増加し、300nm以下で大変きわ だっている。最大吸収量は、280と300nmの間である。 酸素の存在下で、主に鎖分裂が観察されるが、架橋は観察されない。カーボン モノオキシド、カーボンジオキシド、およびカルボン酸が、量において優勢な光 酸化生成物である。エステル基の直接の光分解に加えて、同様に過酸化物基によ るカーボンジオキシドの生成に帰着する酸化反応も、考慮に入れなければならな い。 ポリアルキレンナフタレートの光酸化はまた、エステル基のα位の水素の分裂 により、ヒドロペルオキシドおよびその分解生成物、ならびに関連する鎖分裂を 引き起こす(H.デイ、D.M.ウィルス:J.Appl.Polym.Sci .16、1972、203ページ)。 光安定剤としてのUV安定剤もしくはUV吸収剤は、光誘導分解の物理的およ び化学的工程に介在できる化学的化合物である。カーボンブラックおよび他の顔 料は、光保護の効果を一部有することができる。しかし、これらの物質は、退色 もしくは変色を引き起こすので、透明シートには適さない。安定化される熱可塑 性樹脂に色もしくは変色を与えないか、与えてもごくわずかな色もしくは変色し か与えない有機および有機金属化合物のみが、透明非晶質シートに適する。 光安定剤として適するUV安定剤は、例えば、2−ヒドロキシベンゾフェノン 、2−ヒドロキシベンゾトリアゾール、有機ニッケル化合物、サリチル酸エステ ル、桂皮酸エステル誘導体、レソルシノールモノベンゼン、蓚酸アニリド、ヒド ロキシ安息香酸エステル、立体ヒンダードアミン、およびトリアジンで、2−ヒ ドロキシベンゾトリアゾールおよびトリアジンが好ましい。 特に好ましい実施態様では、本発明の非晶質シートは、主成分として結晶性ポ リエチレンナフタレート、および0.01〜5.0重量%の2−(4,6−ジフ ェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−5−(ヘキシル)オキシ−フェ ノールもしくは0.01〜5.0重量%の2,2’−メチレン−ビス(6−(2 H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブ チル)−フェノールを含む。好ましい実施態様では、これらの2種のUV安定剤 の混合物、もしくはこれらの2種のUV安定剤の少なくとも1種と他のUV安定 剤との混合物も用いることができ、光安定剤の全濃度は、結晶性ポリエチレンナ フタレートの重量に基づいて、好ましくは0.01〜5重量%である。 本発明によれば、結晶性ポリアルキレンナフタレートは、下記を意味すると解 される: ・結晶性ポリアルキレンナフタレートホモポリマー ・結晶性ポリアルキレンナフタレートコポリマー ・結晶性ポリアルキレンナフタレート化合物質 ・結晶性ポリアルキレンナフタレートリサイクル物質 ・結晶性ポリアルキレンナフタレートの他の変型 これに関連する好ましいコポリマーおよび化合物質は、ポリアルキレンナフタ レートとポリアルキレンテレフタレートの混合物で、特にポリエチレンナフタレ ート(PEN)とポリエチレンテレフタレート(PET)の混合物である。 本発明に関連する非晶質シートは、用いられる結晶性熱可塑性樹脂が好ましく は10〜65%の結晶化度を有するが、非晶性であるシートを意味すると解され る。非晶性、つまり、基本的には非晶質であるとは、結晶化度が一般に5%以下 、好ましくは2%以下、特に好ましくは0%であることを意味する。 さらに、低温で破断もなく、ヘアクラックおよび/または白色破断もなく造形 される優れた能力が、まったく予想外に発見され、そのため本発明のシートを、 温度作用なしで造形し、曲げることができる。 さらに、本発明のポリアルキレンナフタレートシートが低い可燃性および低い 易燃性を有することは測定により示されたので、例えば、室内および展示構造に 適する。 本発明のシートはさらに、問題もなく、環境汚染もなく、機械的特性の損失も なく再循環でき、このことは、シートが、例えば、短期間の広告看板もしくは他 の広告品としての使用に適することを意味する。 特に好ましい実施態様では、本発明の非晶質シートは、主成分として結晶性ポ リエチレンナフタレートを含む。 ポリエチレンナフタレートの場合、シャルピー衝撃強さan(ISO179/ IDにより測定)の測定の間、破断がシートに生じないことが好ましい。さらに 、シートのノッチ付アイゾッド衝撃強さak(ISO180/1Aにより測定) が、好ましくは2.0〜12.0kJ/m2の範囲、特に好ましくは3.0〜8 .0kJ/m2の範囲である。 10℃/分の加熱速度をもつDSC(示差走査熱量計)により測定した微結晶 融点Tmが240〜300℃、好ましくは250〜290℃で、結晶化温度範囲 Tcが100〜290℃で、ガラス転移温度Tgが100〜140℃で、DIN 53479にしたがって測定した密度が1.30〜1.45g/cm3で、結晶 化度が10〜65%であるポリエチレンナフタレートが、シート製造の出発原料 として好ましいポリマーである。 DIN53728にしたがってジクロロ酢酸中で測定したポリエチレンナフタ レートの標準粘度SV(DCA)は、600〜1400、好ましくは750〜1 250、特に好ましくは800〜1100である。 固有粘度IV(DCA)は、標準粘度SV(DCA)から下記のようにして計 算する。 IV(DCA)=6.67×10-4SV(DCA)+0.118 DIN53466にしたがって測定した嵩密度は、好ましくは0.75〜1. 0kg/dm3、特に好ましくは0.80〜0.90kg/dm3である。 GPCにより測定されたポリエチレンナフタレートの多分散性Mw/Mnは、 好ましくは1.5〜4.0、特に好ましくは2.0〜3.5である。 本発明の非晶質シートの製造は、例えば、押出系列で押出工程により実施でき る。 そのような押出系列は、図1に図解して示される。それは、基本的に下記のも のを含む: ・可塑化ユニットとして押出機(1) ・造形用ダイとしてスロットダイ(2) ・サイジングダイとして艶出スタック/カレンダー(3) ・冷却床(4)および/または冷却後用のローラーコンベヤー(5) ・テークオフロール(6) ・分離のこ(7) ・エッジトリミング装置(9) ・適当なら、堆積装置 方法は、ポリアルキレンナフタレートを乾燥し、適当なら次いでそれを押出機 の中で、適当なら可溶性染料、着色剤および/またはUV安定剤とともに溶融し 、溶融体をダイから押し出し、ついでサイジングし、艶出しし、シートをサイズ にカットする前に艶出スタックの中で冷却することからなる。 可溶性染料、着色剤および/またはUV安定剤は、好ましくはマスターバッチ 技術により添加される。この場合、可溶性染料、着色剤および/またはUV安定 剤は、固体キャリヤー材料に十分に分散される。適当なキャリヤー材料はある種 の樹脂で、ポリアルキレンナフタレートそのもの、もしくは二者択一としてポリ アルキレンナフタレートに十分に匹敵できる他のポリマーである。 本発明のシートの製造方法は、下記にポリエチレンナフタレート(PEN)に ついて詳細に記載する。 PENは、好ましくは押出の前に、160〜180℃で4〜6時間乾燥させる 。 PENおよび適当なら付加マスターバッチは、次いで押出機の中で溶融される 。PEN溶融体の温度は、好ましくは250〜320℃の範囲で、溶融体の温度 を押出機の温度と、押出機中の溶融体の滞留時間の両方により基本的に設定する ことは可能である。 溶融体はダイを通して押出機を離れる。このダイは、好ましくはスロットダイ である。 押出機で溶融し、スロットダイで造形されたPENは、艶出カレンダーロール でサイジングされる。つまり、高度に冷却され、艶出しされる。カレンダーロー ルは、例えば、I−、F−、L−もしくはS−型に配置される。 PEN物質は次いで、ローラーコンベヤー上で後冷却し、端でサイズにトリム し、長さにカットし、最後に堆積される。 PENシートの厚さは、基本的には冷却域の端に位置するテークオフ、これに 速度で結合する冷却(艶出)ロール、一方の押出機の輸送速度、および他方のロ ール間の距離により決定する。 一軸スクリューおよび二軸スクリュー押出機の両方とも、押出機として用いる ことができる。 スロットダイは好ましくは、解体可能なダイ本体、リップ、および幅による流 量調整用レストリクターバーからなる。このために、コントロールバーが張力お よび圧力スクリューにより曲げられる。厚さは、リップを調整することにより設 定される。PENとリップが均一な温度を有しているか確かめることは重要であ る。さもないと、異なる流路の結果として、PEN溶融体が異なる厚さで流出す る。 サイジングダイ、つまり、艶出カレンダーは、PEN溶融体に形と寸法を与え る。これは、冷却および艶出によりガラス転移温度以下に冷凍することによりな される。造形は、もはやこの状態では起こらないようにすべきである。さもない と、表面欠陥がこの冷却状態で生じる。この理由のために、カレンダーロールは 好ましくは、共同で駆動される。カレンダーロールの温度は、PEN溶融体の粘 着を避けるために結晶融点以下でなければならない。PEN溶融体は、240〜 300℃の温度でスロットダイを離れる。第一の艶出/冷却ロールは、出力とシ ートの厚さにより、50〜80℃の温度を有する。第二の、いくぶんさめたロー ルは、第二もしくは他の表面を冷却する。 サイジング装置がPEN表面をできるだけ平らに凍結し、寸法的に安定するま で側面を冷却する間、後冷却装置はPENシートの温度を実質的に室温まで下げ る。後冷却は、ローラーボードの上で起こる。テークオフの速度は、厚さにおけ る欠陥や変動を避けるために、カレンダーロールの速度と正確に同等にすべきで ある。 追加の装置として、PENシート製造の押出系列は、長さにカットするための 装置として分離のこ、エッジトリマー、堆積ユニットおよびコントロールステー ションからなる。エッジもしくはマージントリマーは、ある環境ではマージン域 の厚さが不均一となり得るので、便利である。シートの厚さおよび視覚的特性は 、コントロールステーションで測定される。 驚くべき数の優れた特性の結果として、本発明の非晶質ポリアルキレンナフタ レートシートは、多数の様々な用途に著しく適する。例を挙げると、室内パネリ ング、展示構造および展示品、ディスプレーとして、看板、機械や車輌の保護艷 出、照明部門で、店の取り付けおよび棚構造で、広告品として、メニュースタン ドとして、バスケットボールのバックボードとして、部屋の仕切りとして、また 、例えば、ガラスの代わりとして外部での適用などがある。 本発明は、以下に実施態様例によりより詳細に説明するが、これにより限定さ れるものではない。 個々の特性の測定を、下記の標準もしくは技術にしたがって実施する。 測定方法 表面光沢: 表面光沢は、DIN67530にしたがって測定する。レフレクター値は、シ ートの表面について光学的パラメーターとして測定する。ASTM−D523− 78およびISO2813の標準にしたがって、入射角を20度に設定した。設 定入射角の下では、光線は、平らなテスト表面に当たり、これにより反射され散 乱する。光電受信機に入射する光線は、比例電気値として表示される。測定値に は大きさがなく、入射角とともに述べなければならない。 光の透過率: 光の透過率とは、透過光の総量と入射光の量との間の比率を意味するものと解 される。 光の透過率は、ASTM1003にしたがって“ヘイズガードプラス”測定器 中で測定する。 曇り度と透明度: 曇り度とは、入射光束から平均2.5度以上それる透過光のパーセンテージで ある。透明度は、2.5度以下の角度で測定する。 曇り度と透明度は、ASTM1003にしたがって“ヘイズガードプラス”測 定器を用いて測定する。 白色度: 白色度は、標準光源C、2度標準観測装置、Oberkochem(DE)、ツ ァイスの電気規約反射率光度計“ELREPHO”を用いて測定する。白色度は 、下記のように定義する: WG=RY+3RZ−3RX WGは白色度で、RY、RZ、RXは、Y、ZおよびX色測定フィルターを使 用するときの反射要因に相当する。使用白色度標準は、硫酸バリウムから形成し た圧縮成形品である(DIN5033、パート9)。 表面欠陥: 表面欠陥は、見た目で決定する。 シャルピー衝撃強さan: この値は、ISO179/IDにしたがって測定する。 ノッチ付アイゾッド衝撃強さak: ノッチ付アイゾッド衝撃強さもしくは抵抗akは、ISO180/IAにした がって測定する。 密度: 密度は、DIN53479にしたがって測定する。 SV(DCA)、IV(DCA): 標準粘度SV(DCA)は、DIN53726にしたがってジクロロ酢酸中で 測定する。 固有粘度IV(DCA)は、標準粘度(SV)から下記のようにして計算する : IV(DCA)=6.67×10-4SV(DCA)+0.118 熱特性: 結晶融点Tm、結晶化温度範囲Tc、後(低温)結晶化温度TCN、およびガラ ス転移温度Tgなどの熱特性は、示差走査熱量計(DSC)により10℃/分の 加熱速度で測定する。 分子量、多分散性: 分子量MwおよびMn、ならびに結果として得られる多分散性Mw/Mnは、 ゲル透過クロマトグラフィー(GPC)により測定する。 耐候性(両面)、UV安定性: UV安定性は、テストISO4892にしたがって下記のようにして試験する 。 試験装置 :アトラスCi65ウエザーオメーター 試験条件 :ISO4892、つまり、疑似天候 照射時間 :1000時間(面当たり) 照射 :05W/m2、340nm 温度 :63℃ 相対大気湿度:50% キセノン灯 :珪硼酸の内および外フィルター 照射サイクル:102分紫外線、次いで試験片を水で噴霧させて18 分紫外線、次いで再び102分紫外線など 変色 : 人工耐候試験後の試料の変色は、DIN5033にしたがって分光光度計を用 いて測定する。 記号は下記の意味を有する: △L:明度差 +△L:試料は標準より明るい −△L:試料は標準より暗い △A:赤緑域における差 +△A:試料は標準より赤い −△A:試料は標準より緑色 △B:青黄域における差 +△B:試料は標準より黄色 −△B:試料は標準より青色 △E:全体の変色 標準からの数偏差が大きいほど、色差は大きい。 ≦0.3の数値は無視してよく、有意義な変色がないことを意味する。 黄色値: 黄色値Gは、無色から“黄色”への偏差で、DIN6167にしたがって測定 される。≦5の黄色G値は、肉眼で知覚できない。 下記の実施例および比較例において、シートは、それぞれの場合、上記の押出 系列で製造される、異なる厚さを有する単層の不透明着色シートである。 実施例1: 透明シートが製造されるポリエチレンナフタレートは、標準粘度SV(DCA )810を有するが、それは固有粘度IV(DCA)0.65dl/gに相当す る。含水率は<0.2%で、密度(DIN53479)は、1.33mg/cm3 である。結晶化度は15%で、DSC測定による微結晶融点は、270℃であ る。ポリエチレンナフタレートの多分散性Mw/Mnは、2.14である。ガラ ス転移温度は、119℃である。 押出の前に、ポリエチレンナフタレートは、乾燥機の中で170℃で5時間乾 燥され、次いで286℃の押出温度で、フラットフィルムダイからS−型に配置 される壁を有する平滑カレンダーの上に一軸スクリュー押出機の中で押し出され 、均して2mm厚さを有するシートを与える。第一カレンダーロールは、65℃ の温度を有し、それに続くロールは、それぞれ58℃の温度を有す。テークオフ 速度およびカレンダーロール速度は、4.0m/分である。 冷却後、2mm厚さを有する透明PENシートは、分離のこを用いて端でトリ ムされ、長さにカットされ、堆積される。 製造された透明PENシートは、下記の特性輪郭を有する: ・厚さ :2mm ・表面光沢 第一面 :170 (測定角度20度)第二面 :165 ・光の透過率 :86% ・透明度 :98% ・曇り度 :1.5% ・m2 ごとの表面欠陥 :なし (斑点、ミカン肌、泡その他) ・シャルピー衝撃強さan :破断なし ・低温造形性 :良、欠陥なし ・結晶化度 :0% ・密度 :1.31g/m3 実施例2: 透明シートを、下記の特性を有するポリエチレンナフタレートを用いて、実施 例1と類似する方法で製造する: ・SV(DCA) :1100 ・IV(DCA) :0.85dl/g ・密度 :1.32g/cm3 ・結晶化度 :24% ・結晶融点Tm :254℃ ・多分散性Mw/Mn :2.02 ・ガラス転移温度 :117℃ 押出温度は、280℃である。第一カレンダーロールは、66℃の温度を有し 、それに続くロールは、60℃の温度を有する。テークオフ速度およびカレンダ ーロール速度は、1.9m/分である。 製造された透明PENシートは、下記の特性輪郭を有する: ・厚さ :6mm ・表面光沢 第一面 :172 (測定角度20度)第二面 :170 ・光の透過率 :88.1% ・透明度 :99.6% ・曇り度 :2.6% ・m2ごとの表面欠陥 :なし (斑点、ミカン肌、泡その他) ・シャルピー衝撃強さan :破断なし ・低温造形性 :良、欠陥なし ・結晶化度 :0% ・密度 :1.32g/m3 実施例3: 透明シートを、実施例2と類似する方法で製造する。 押出温度は、275℃である。第一カレンダーロールは、57℃の温度を有し 、それに続くロールは、50℃の温度を有する。テークオフ速度およびカレンダ ーロール速度は、1.7m/分である。 製造された透明PENシートは、下記の特性輪郭を有する: ・厚さ :10mm ・表面光沢 第一面 :151 (測定角度20度)第二面 :148 ・光の透過率 :86.5% ・透明度 :99.2% ・曇り度 :4.95% ・m2ごとの表面欠陥 :なし (斑点、ミカン肌、泡その他) ・シャルピー衝撃強さan :破断なし ・低温造形性 :良、欠陥なし ・結晶化度 :0.1% ・密度 :1.33g/m3 実施例4: 透明シートを、実施例2と類似する方法で製造する。実施例2のポリエチレン ナフタレート70%を、このポリエチレンナフタレートから作られた再循環物質 30%とブレンドする。 製造された透明PENシートは、下記の特性輪郭を有する: ・厚さ :6mm ・表面光沢 第一面 :168 (測定角度20度)第二面 :166 ・光の透過率 :87.3% ・透明度 :99.4% ・曇り度 :3.2% ・m2ごとの表面欠陥 :なし (斑点、ミカン肌、泡その他) ・シャルピー衝撃強さan :破断なし ・低温造形性 :良、欠陥なし ・結晶化度 :0% ・密度 :1.32g/m3 実施例5: 6mm厚さを有し、主成分として、実施例2のポリエチレンナフタレートおよ 料ソルベントレッド138を2重量%含む透明着色非晶質シートを製造する。 可溶性染料ソルベントレッド128は、マスターバッチの形で添加する。マス ターバッチは、20重量%の染料ソルベントレッド138および80重量%の上 記ポリエチレンナフタレートからなる。 押出の前に、90重量%のポリエチレンナフタレートおよび10重量%のマス ターバッチは、乾燥機の中で170℃で5時間乾燥され、次いで280℃の押出 温度で、フラットフィルムダイからS−型に配置される壁を有する平滑カレンダ ーの上に一軸スクリュー押出機の中で押し出され、均して6mm厚さを有するシ ートを与える。第一カレンダーロールは、66℃の温度を有し、それに続くロー ルは、それぞれ60℃の温度を有す。テークオフ速度およびカレンダーロール速 度は、2.9m/分である。 冷却後、6mm厚さを有する透明着色PENシートは、分離のこを用いて端で トリムされ、長さにカットされ、堆積される。 製造された透明着色PENシートは、下記の特性輪郭を有する: ・厚さ :6mm ・表面光沢 第一面 :118 (測定角度20度)第二面 :115 ・光の透過率 :28.1% ・透明度 :97.1% ・曇り度 :9.6% ・m2ごとの表面欠陥 :なし (斑点、ミカン肌、泡その他) ・シャルピー衝撃強さan :破断なし ・低温造形性 :良、欠陥なし ・結晶化度 :0% ・密度 :1.34g/m3 実施例6: 3mm厚さを有し、主成分として、実施例2のポリエチレンナフタレートおよ び6重量%の二酸化チタンを含む白色非晶質シートを製造する。 二酸化チタンは、ルチル形で、Al23の無機塗料およびポリジメチルシロキ サンの有機塗料で塗布されている。二酸化チタンは、0.2μmの平均粒径を有 する。 二酸化チタンは、マスターバッチの形で添加する。マスターバッチは、30重 量%の上記二酸化チタンおよび70重量%の上記ポリエチレンナフタレートから なる。 押出の前に、80重量%のポリエチレンナフタレートおよび20重量%の二酸 化チタンのマスターバッチは、乾燥機の中で170℃で5時間乾燥され、次いで 286℃の押出温度で、フラットフィルムダイからS−型に配置される壁を有す る平滑カレンダーの上に一軸スクリュー押出機の中で押し出され、均して3mm 厚さを有するシートを与える。第一カレンダ一ロールは、73℃の温度を有し、 それに続くロールは、それぞれ67℃の温度を有す。テークオフ速度およびカレ ンダーロール速度は、6.5m/分である。 冷却後、3mm厚さを有する白色PENシートは、分離のこを用いて端でトリ ムされ、長さにカットされ、堆積される。 製造された白色シートは、下記の特性を有する: ・厚さ :3mm ・表面光沢 第一面 :123 (測定角度20度)第二面 :122 ・光の透過率 :0% ・白色度 :110 ・着色 :白 均質 ・表面欠陥 :なし (斑点、ミカン肌、泡その他) ・シャルピー衝撃強さan :破断なし ・低温造形性 :良 ・結晶化度 :0% 実施例7: 3mm厚さを有し、主成分として、実施例2のポリエチレンナフタレートおよ び1.0重量%のUV安定剤2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジ ィヌヴィン(Tinuvin)1577)を含む透明非晶質シートを製造する。 ティヌヴィン1577は、149℃の融点を有し、約330℃まで熱的に安定 している。 均質な分布を達成するために、1.0重量%のUV安定剤は、原料製造者によ り直接ポリエチレンナフタレートに配合される。 押出の前に、ポリエチレンナフタレートは、乾燥機の中で170℃で5時間乾 燥され、次いで286℃の押出温度で、フラットフィルムダイからS−型に配置 される壁を有する平滑カレンダーの上に一軸スクリュー押出機の中で押し出され 、均して3mm厚さを有するシートを与える。第一カレンダーロールは、73℃ の温度を有し、それに続くロールは、それぞれ67℃の温度を有す。テークオフ 速度およびカレンダーロール速度は、6.5m/分である。 冷却後、3mm厚さを有する透明着色PENシートは、分離のこを用いて端で トリムされ、長さにカットされ、堆積される。 製造された透明シートは、下記の特性を有する: ・厚さ :3mm ・表面光沢 第一面 :168 (測定角度20度)第二面 :161 ・光の透過率 :85% ・透明度 :97% ・曇り度 :1.8% ・m2ごとの表面欠陥 :なし (斑点、ミカン肌、泡その他) ・シャルピー衝撃強さan :破断なし ・低温造形性 :良、欠陥なし ・結晶化度 :0% ・密度 :1.33g/cm3 アトラスCi65ウエザーオメータ−による各面1000時間の耐候試験後、 PENシートは、下記の特性を有する: ・厚さ :3mm ・表面光沢 第一面 :162 (測定角度20度)第二面 :153 ・光の透過率 :84.1% ・透明度 :96% ・曇り度 :2.0% ・全体の変色△E :0.22 ・暗い変色△L :−0.18 ・赤緑変色△A :−0.08 ・青黄色変色△B :0.10 ・表面欠陥 :なし (割れ、脆化) ・黄色値G :4 ・シャルピー衝撃強さan :破断なし ・低温造形性 :良
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AU,BG,BR,BY,CA, CN,CZ,HU,JP,KR,MX,NO,NZ,P L,RO,RU,SG,SI,TR,UA,US

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.1〜20mmの範囲の厚さを有し、主成分として、少なくとも1種のポリ アルキレンナフタレートを含む非晶質シート。 2.ポリアルキレンナフタレートに可溶性の少なくとも1種の染料を含む、請 求項1に記載のシート。 3.少なくとも1種の有機および/または無機顔料を着色剤として含む、請求 項1または2に記載のシート。 4.少なくとも1種のUV安定剤を光安定剤として含む、請求項1または3の 少なくともひとつに記載のシート。 5.使用されるポリアルキレンナフタレートが、ポリエチレンナフタレート、 ポリプロピレンナフタレートおよび/またはポリブチレンナフタレートである、 請求項1〜4の少なくともひとつに記載のシート。 6.使用されるポリアルキレンナフタレートが、ポリエチレンナフタレートで ある、請求項1〜5の少なくともひとつに記載のシート。 7.ポリアルキレンナフタレートを押出機の中で溶融し、溶融体をダイを通し て押し出し、次いでサイジングし、艷出しし、そして、シートをサイズにカット する前に、艷出スタックの中で少なくとも2本のロールで冷却することからなる 、請求項1〜6の少なくともひとつに記載の非晶質シートの製造方法。 8.ポリアルキレンナフタレートが、可溶性染料、着色剤および/またはUV 安定剤とともに溶融される、請求項7に記載の方法。 9.ポリアルキレンナフタレートが、押出機の中で溶融される前に乾燥される 、請求項7または8に記載の方法。 10.使用されるポリアルキレンナフタレートが、ポリエチレンナフタレート (PEN)である、請求項7〜9の少なくともひとつに記載の方法。 11.PEN溶融体の温度が、250〜320℃の範囲にある、請求項10に 記載の方法。 12.艶出スタックの第一ロールが、50〜80℃の範囲にある温度を有する 、請求項10または11に記載の方法。
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