WO2006089663A1 - Kunststoffkomposit - Google Patents

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WO2006089663A1
WO2006089663A1 PCT/EP2006/001324 EP2006001324W WO2006089663A1 WO 2006089663 A1 WO2006089663 A1 WO 2006089663A1 EP 2006001324 W EP2006001324 W EP 2006001324W WO 2006089663 A1 WO2006089663 A1 WO 2006089663A1
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glass
plastic
plastic composite
composite according
composite
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PCT/EP2006/001324
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Inventor
Gunther Stollwerck
Ernst-Ulrich Reisner
Martin Döbler
Walter Köhler
Alexander Meyer
Jörg Fechner
Rupert Schnell
Silke Wolff
Ute Wölfel
Jose Zimmer
Original Assignee
Bayer Materialscience Ag
Schott Ag
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Publication date
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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/40—Glass

Definitions

  • the invention relates to a plastic composite containing at least a transparent plastic and glass and glass for .Wer architecture in a plastic composite.
  • JP 2002-020610 A describes polycarbonate glass mixtures with an additional plasticizer component and glass types whose refractive index is between 1.570 and 1.600 at 589 nm (n D ).
  • the glass content is between 3 and 20%, the plasticizer content is between 2 and 15%.
  • the haze, ie the haze, of a 3 mm thick injection molded panel is less than 40.
  • the material is intended for injection molded parts of electrical and electronic equipment and electronic components.
  • JP 06 184 424 A describes the production of a polycarbonate-based plastic with at least two resin components and glass particles incorporated therein.
  • the difference of the Bfechungsindexes- (nn0 at 589 nm between the glass and the KunststoffSatSx must be less than 0.01.
  • the object of the present invention is therefore to provide a glass-fiber-reinforced, transparent plastic which has a comparatively high transparency and at the same time a comparatively low turbidity. Furthermore, it is the task of the invention to provide appropriate glasses which are suitable for use in glass-plastic composites.
  • the invention accordingly provides a plastic composite, at least containing a transparent plastic and glass, wherein the difference of the refractive indices of the plastic and the glass in the wavelength range of 400 to 700 nm is at most 0.006.
  • the refractive indices of glass and transparent plastic in the wavelength range from 400 to 700 nm differ by a maximum of 0.006, preferably by a maximum of 0.004 in the wavelength range of 460 nm to 620 nm.
  • the refractive index difference in the wavelength range of 400 to 700 nm is in particular 0.0001 to 0.006 , Unless otherwise stated, in the context of the present invention, the refractive index difference is to be understood as an absolute value, which may be both a positive and a negative value.
  • a refractive index difference of at most 0.006 means a refractive index difference of at most + 0.006 and / or at most - 0.006.
  • the broadband optical adaptation of the glass to the transparent plastic leads to reduced scattering and higher transparency than with conventional glass fiber reinforced, transparent plastics.
  • the plastic composite according to the invention preferably has a transparency of at least 70%, particularly preferably at least 80%, in the wavelength range from 400 to 700 nm.
  • the haze of the plastic composite according to the invention is preferably not more than 10%, more preferably not more than 3%.
  • the scattering is reduced at this wavelength, but not in the entire visible wavelength range.
  • optical properties can be increased by the content of glass in the plastic, the modulus of elasticity of the Kunststoffkomposits compared to a plastic without glass content. Furthermore, the thermal expansion coefficient can be reduced.
  • the plastic composites according to the invention can be used where high demands on the optical quality and at the same time an increased dimensional stability are required due to the advantages mentioned. Furthermore, by the content of glass improved fire protection can be achieved.
  • transparent plastics which are used for the new plastic composite are transparent thermoplastics, for example polycarbonate, in particular based on bisphenol A (BPA-PC), polycarbonate based on trimethylcyclohexyl-bisphenol polycarbonate (TMC-PC) , Fluorenyl polycarbonate, polyacrylate, in particular polymethyl methacrylate (PUMA), cyclic polyolefin (COP) and cyclic polyolefin copolymer (COC), for example polystyrene in particular hydrogenated polystyrenes (HPS), polymethylpentene (PMP), amorphous polyamides and amorphous polyolefins and polyesters.
  • copolycarbonates which consist of various bisphenols and also mixtures of the stated classes of plastic. '
  • the transparent plastic is particularly preferably polycarbonate.
  • the polycarbonate may e.g. obtained by the interfacial process or by the melt transesterification process.
  • Diphenols suitable for the preparation of polycarbonate include, for example, hydroquinone, resorcinol, dihydroxydiphenyl, bis (hydroxyphenyl) alkanes, bis (hydroxyphenyl) cycloalkanes, bis (hydroxyphenyl) sulfides, bis (hydroxyphenyl) ether, bis (hydroxyphenyl ) ketones, bis (hydroxyphenyl) sulfones, bis (hydroxyphenyl) sulfoxides, ⁇ , ⁇ '-bis (hydroxyphenyl) diisopropylbenzenes, and their alkylated, nuclear-alkylated and ring-halogenated compounds.
  • Preferred diphenols are 4,4'-dihydroxydiphenyl, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) -l-phenyl-propane, 1,1-bis- (4-hydroxyphenyl) -phenylethane, 2,2-bis- (4-hydroxyphenyl) propane, 2,4-bis (4-hydroxyphenyl) -2-methylbutane, 1,3-bis [2- (4-hydroxyphenyl) -2-propyl] benzene (bisphenol M), 2,2-Bis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) propane Bis (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) methane, 2,2-bis (3,5-dimethyl-4 hydroxyphenyl) propane, bis (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) sulfone, 2,4-bis- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) -2-methylbutane, 1,3-bis- [2- (3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) -2-propyl] -benzen
  • diphenols are 4,4'-dihydroxydiphenyl, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) phenylethane, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, 2,2-bis (3,5-dimethyl 4-hydroxyphenyl) -propane, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -cyclohexane and 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -3,3,5-trimethylcyclohexane (bisphenol TMC).
  • copolycarbonates for the novel plastic composite, which are prepared from a mixture of various of the abovementioned diphenols.
  • the new plastic composite can also be a mixture of at least two different polycarbonates or of at least one polycarbonate and one aromatic polycarbonate. ester percarbonate and / or aromatic polyester, wherein the preparation of such polymer blends is carried out from the prior art known manner.
  • all other transparent blends with polycarbonate as blend partners such as polycarbonate-polystyrene and polycarbonate-styrene copolymer blends, or blends with polycarbonates modified with oligosiloxane blocks can be used for the new plastic composites.
  • the polycarbonates for the preferred new plastic composites can also be added in conventional amounts to the customary additives for polycarbonates which are familiar to the person skilled in the art.
  • additives serves to extend the useful life or the color (stabilizers), to simplify the processing (for example demulsifiers, flow aids, antistatic agents) or to adapt the polymer properties to specific loads (impact modifiers, such as rubbers, flame retardants, colorants).
  • Suitable additives are described, for example, in "Additives for Plastics Handbook, John Murphy, Elsevier, Oxford 1999", in US Pat. "Plastics Additives Handbook, Hans Zweifel, Hanser, Kunststoff 2001”.
  • thermal stabilizers are, for example, organic phosphites, phosphonates and phosphanes, usually those in which the organic radicals consist entirely or partially of optionally substituted aromatic radicals.
  • UV straighteners e.g. substituted
  • Benzotriazoles used. These and other stabilizers may be used singly or in combinations and added to the polymer in the above-mentioned forms.
  • processing aids such as mold release agents, usually derivatives of long-chain fatty acids, can be added.
  • Preferred are e.g. Pentaerythritol tetrastearate and glycerol monostearate. They are used alone or in a mixture, preferably in an amount of 0.02 to 1 wt .-%, based on the composition of the composition.
  • Suitable flame retardant additives are
  • Phosphate esters diphosphonic diphenylphosphate, desorcmcmdiphosphorklareester, bromine-containing compounds such as brominated phosphoric acid esters, brominated oligocarbonates and polycarbonates, and preferably salts of fluorinated organic sulfonic acids.
  • the glass contained in the plastic composite contains in particular:
  • Refining agents are, for example, evaporation semiconductors from the series of fluorides, bromides, sulfates or chemical refining agents such as SnO 2, AS 2 O 3, Sb 2 O 3 or CeC 2.
  • the glass particularly preferably has the following composition in% by weight:
  • refining agent in the usual concentration (0.01 to 2 wt .-%).
  • glass composition (% by weight), which is known from DE 199 58 517 C1, is also very particularly suitable:
  • the proportion of glass in the plastic composite is preferably 1 to 30 wt .-%.
  • the glass can be introduced into the plastic composite in any desired form, in particular as a powder, platelet, fiber, sphere and / or fragment.
  • the glass may be in the form of a powder having an average particle size of from 1 to 500 ⁇ m, or as long-glass fibers (chopped strands).
  • long-glass fibers chopped strands
  • continuous fibers in the form of nonwovens, casts, knits and crocheted can be used.
  • short glass milled fibers
  • glass beads or glass flakes can be used.
  • the glass is in the form of glass fibers.
  • the preferred thickness of the glass fibers 10 is 5 to 30 microns.
  • the average length of the glass fibers is preferably at least 100 .mu.m, more preferably at least 300 .mu.m.
  • the average length is preferably at most 1000 microns.
  • the fiber length is at most 3 mm, preferably max. lmm.
  • the glass used for the plastic composite can be in uncoated or in a form 15. Suitable sizes are known in the art.
  • a glass for use in a plastic composite wherein the plastic composite consists of at least one plastic and one glass, is characterized in that the refractive index of the glass is adapted to the refractive index of the plastic in the wavelength range from 400 to 700 nm to +/- 0.006.
  • the refractive index is particularly adapted to the spectral sensitivity of the human eye, in particular in the wavelength range from 55.0 to 600 nm.
  • the glass should, if processed in Kunststoffkomposit, as possible cause no turbidity over the pure plastic, in particular, the haze of Kunststoffkomposits should be less than 5% compared to the pure plastic.
  • the glass reduces the UV transmittance compared to the pure plastic, especially at wavelengths of 300 to 400 nm by at least a factor of 10. This can be achieved for instance by UV-absorbing glass additives, such as TiO 2 and adjusted. At the same time, the glass acts as a UV stabilizer (blocking of UV radiation by TiO 2 ) and thus protects the polycarbonate (and all others as well)
  • the glass is a borosilicate glass, a neutral glass or a phosphate glass, and more preferably the glass is chemically inert to the transparent plastic, so that unwanted chemical reactions between glass and plastic as possible do not occur.
  • the preparation of the composite is carried out according to methods known from the prior art.
  • Additives can be incorporated, for example, via a kneader or twin-screw extruder.
  • the erfmdungssiee plastic composite is suitable for the production of moldings, which can be prepared by known methods, for example by means of extrusion or injection molding. Examples of moldings are discs, plates or housing.
  • the composite is produced by introducing the fibers between two polymer compositions.
  • a lamination process in a vacuum laminator is particularly advantageous.
  • knitted fabrics which allow 3-D deformation of the composite in the viscoelastic state, e.g. in a thermoforming process, allow.
  • the glass-polymer composite material preferably has an E-modulus of greater than 0.1 kN / mm 2 , preferably greater than 1.0 kN / mm 2 and 3.0 kN / mm 2 , very particularly preferably an E-modulus of greater than 5.0 kN / mm 2 .
  • the composite material preferably has a haze of less than 20% and in particular less than 10%, very particularly preferably less than 5%. and more preferably less than 2% and, in a most preferred embodiment, turbidity of less than 1%.
  • the turbidity measurement is based on ASTM D 1003.
  • the .FormSystem produced from the plastic composite according to the invention can beispiels-. used in the automotive and aerospace industries, in the construction and construction sectors, in the electrical and lighting sector, and in sporting goods and household items. Examples
  • the glass powder had an average particle size of 60 ⁇ m.
  • haze of these press films was measured according to ASTM D 1003 on a commercially available haze meter (Haze Gard from Byk Gardner). The turbidity fraction due to the rough surface (2.9%) was subtracted from the measured value. The resulting haze was 1.8%.
  • the refractive index difference between glass and polycarbonate was less than 0.0037 in the range of 460 nm to 620 nm.
  • glass fibers 100 g of conventional glass fibers (MF 7080, commercial product of Bayer MaterialScience AG) were mixed into 1000 g of polycarbonate (Makrolon 3103, commercial product of Bayer MaterialScience AG) in a compounder.
  • the glass fibers had an average length of 120 ⁇ m.
  • the haze of these press films was measured according to ASTM D 1003 on a commercially available haze meter (Haze Gard from Byk Gardner). The turbidity fraction due to the rough surface (2.9%) was subtracted from the measured value. The resulting haze was 57%.
  • the refractive index difference between glass and polycarbonate was 0.06 in the range of 460 nm to 620 nm.

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Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Kunststoffkomposit wenigstens enthaltend einen transparenten Kunststoff und Glas, wobei der Unterschied der Brechungsindizes des Kunststoffs und des Glases im Wellenlängenbereich von 400 bis 700 nm maximal 0,006 beträgt.

Description

Kunststoffkomposit
Die Erfindung betrifft ein Kunststoffkomposit wenigstens enthaltend einen transparenten Kunststoff und Glas sowie Glas zur .Verwendung in einem Kunststoffkomposit.
Für viele Anwendungen sind die Festigkeit oder der Wärmeausdehnungskoeffizient unverstärkter Kunststoffe nicht ausreichend, um die Anforderungen zu erfüllen. Deshalb werden den Kunststoffen Glasfasern zugesetzt, die einerseits die Festigkeit erhöhen und andererseits den Wärmeausdehnungskoeffizienten erniedrigen. Werden transparente Kunststoffe mit Glasfasern verstärkt, führt der Unterschied der Brechungsindizes des Kunststoffes und des Glases zu einer Eintrübung des Kunststoffs mit einer Reduzierung der Transmission. Für diverse Anwendungen, z.B. der Automobilverscheibung ist jedoch eine hohe Transparenz verbunden mit einem reduzierten Wärmeausdehnungskoeffizient und einer hohen Festigkeit erforderlich. Um trotz Glasfaserverstärkung eine hohe Transparenz zu erzielen, sollten die Glasfasern in der Kunststoffmatrix unsichtbar sein.
JP 2002-020610 A beschreibt Polycarbonat-Glasmischungen mit einer zusätzlichen Weichmacher- komponente und Glastypen, deren Brechungsindex bei 589 nm (nD) zwischen 1,570 und 1,600 liegt. Der Glasgehalt liegt zwischen 3 und 20%, der Weichmachergehalt beträgt zwischen 2 und 15%. Der Haze, d.h. die Trübung, einer 3 mm dicken spritzgegossenen Platte ist kleiner 40. Das Material ist vorgesehen für Spritzgussteile von elektrischen und elektronischen Geräten und elektronischen Bauteilen.
JP 06 184 424 A beschreibt die Herstellung eines Kunststoffes auf Polycarbonatbasis mit mindestens zwei Harzkomponenten und darin eingearbeiteten Glaspartikeln. Der Unterschied der Bfechungsindizes-(nn0 bei 589 nm zwischen dem Glas und der KunststoffmatSx muss kleiner 0,01 sein.
Aus dem Stand der. Technik, z.B. aus JP 2002-020610 A und JP 06 184 424 A, ist bekannt, den Unterschied der Brechungsindizes von Kunststoff und Glas bei einer Wellenlänge anzupassen. Diese Anpassung der Brechungsindizes erfolgt im Stand der Technik durch Modifikationen des Kunststoffes und geht davon aus, dass ein Unterschied der Brechzahlen von maximal 0,01 für eine ausreichende Transparenz sorgt, wobei die Brechzahl im Bereich zwischen 1,560 und 1,585 liegt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, einen glasfaserverstärkten, transparenten Kunststoff zur Verfügung zu stellen, der eine vergleichsweise hohe Transparenz und gleichzeitig eine vergleichsweise geringe Trübung aufweist. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfin- dung, entsprechende Gläser bereitzustellen, die sich zur Verwendung in Glas-Kunststoffkompositen eignen.
Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Kunststoffkomposit, wenigstens enthaltend einen transparenten Kunststoff und Glas, wobei der Unterschied der Brechungsindizes des Kunststoffs und des Glases im Wellenlängenbereich von 400 bis 700 nm maximal 0,006 beträgt.
Erfindungsgemäß unterscheiden sich die Brechungsindizes von Glas und transparentem Kunststoff im Wellenlängenbereich von 400 bis 700 nm um maximal 0,006, bevorzugt um maximal 0,004 im Wellenlängenbereich von 460 nm bis 620 nm. Der Brechungsindexunterschied im Wellenlängenbereich von 400 bis 700 nm beträgt insbesondere 0,0001 bis 0,006. Sofern nicht anders angegeben, ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Brechungsindexunterschied als Absolutbetrag zu verstehen, der sowohl ein positiver als auch ein negativer Wert sein kann. Demnach bedeutet beispielsweise ein Brechungsindexunterschied von maximal 0,006 ein Brechungsindexunterschied von maximal + 0,006 und/oder maximal - 0,006. Die breitbandige optische Anpassung des Glases an den transparenten Kunststoff führt zu reduzierter Streuung und höherer Transparenz als bei her- kömmlichen glasfaserverstärkten, transparenten Kunststoffen. Das erfindungsgemäße Kunststoffkomposit weist vorzugsweise eine Transparenz von mindestens 70%, besonders bevorzugt mindestens 80%, im Wellenlängenbereich von 400 bis 700 nm auf. Die Trübung des erfindungsgemäßen Kunststoffkomposits beträgt bevorzugt maximal 10%, besonders bevorzugt maximal 3%.
Gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten glasfaserverstärkten, transparenten Kunst- Stoffen hat das erfϊndungsgemäße Kunststoffkomposit den Vorteil, dass die vergleichsweise hohe
Transparenz und geringe Trübung über den gesamten sichtbaren Wellenlängenbereich von 400 bis
.700 nm gegeben ist^Werden die Brechungsindizes des transparenten Kunststeffs und des Glases nur, wie aus dem Stand der Technik bekannt, bei einer bestimmten Wellenlänge angepasst, ist zwar die Streuung bei dieser Wellenlänge reduziert, nicht jedoch im gesamten sichtbaren Wellen- längenbereich.
Neben den gegenüber dem Stand der Technik verbesserten optischen Eigenschaften kann durch den Gehalt an Glas in dem Kunststoff der Elastizitätsmodul des Kunststoffkomposits im Vergleich zu einem Kunststoff ohne Glasanteil erhöht werden. Ferner kann der Wärmeausdehnungskoeffizient verringert werden. Die erfindungsgemäßen Kunststoffkomposite können aufgrund der genannten Vorteile dort verwendet werden, wo hohe Anforderungen an die optische Qualität und gleichzeitig eine erhöhte Dimensionsstabilität verlangt werden. Ferner kann durch den Gehalt an Glas ein verbesserter Brandschutz erreicht werden. Besondere geeignete transparente Kunststoffe, die für das neue Kunstoffkomposit verwendet werden, sind transparente Thermoplaste, z.B. Polycarbonat insbesondere auf Basis von Bisphenol-A (BPA-PC), Polycarbonat auf Basis von Trimethyl-Cyclohexyl-Bisphenol-Poly- carbonat (TMC-PC), Fluorenyl-Polycarbonat, Polyacrylat, insbesondere Polymethylmethacrylat (PUMA), cyclisches Polyolefm (COP) und cyclisches Polyolefin-Copolymer (COC) z.B. Polystyrol insbesondere hydrierte Polystyrole (HPS), Polymethylpenten (PMP), amorphe Polyamide sowie amorphe Polyolefine und Polyester. Darüber hinaus können auch Copolycarbo- nate, welche aus verschiedenen Bisphenolen bestehen, sowie Mischungen aus den genannten Kunststoffklassen eingesetzt werden. '
Der transparente Kunststoff ist besonders bevorzugt Polycarbonat.
Verfahren zur Herstellung von Polycarbonat sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Das Polycarbonat kann z.B. nach dem Phasengrenzflächenverfahren oder nach dem Schmelze- umesterungsverfahren gewonnen werden.
Für die Herstellung von Polycarbonat geeignete Diphenole sind beispielsweise Hydrochinon, Resorcin, Dihydroxydiphenyl, Bis-(hydroxyphenyl)-alkane, Bis(hydroxyphenyl)-cycloalkane, Bis- (hydroxyphenyl)-sulfide, Bis-(hydroxyphenyl)-ether, Bis-(hydroxyphenyl)-ketone, Bis-(hydroxy- phenyl)-sulfone, Bis-(hydroxyphenyl)-sulfoxide, α,α'-Bis-(hydroxyphenyl)-diisopropylbenzole, sowie deren alkylierte, kernalkylierte und kernhalogenierte Verbindungen. Bevorzugte Diphenole sind 4,4'-Dihydroxydiphenyl, 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-l-phenyl-propan, l,l-Bis-(4-hydroxy- phenyl)-phenylethan, 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)propan, 2,4-Bis-(4-hydroxyphenyl)-2-methyl- butan, l,3-Bis-[2-(4-hydroxyphenyl)-2-propyl]benzol (Bisphenol M), 2,2-Bis-(3-methyl-4-hy- droxyphenyl)-propaär Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-methan, 2,2-#is-(3,5-dimethyl-4- hydroxyphenyl)-propan, Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-sulfon, 2,4-Bis-(3,5-dimethyl-4- hydroxyphenyl)-2-methylbutan, l,3-Bis-[2-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-2-propyl]-benzol und l,l-Bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimemylcyclohexan (Bisphenoϊ TMC). Besonders bevorzugte Diphenole sind 4,4'-Dihydroxydiphenyl, l,l-Bis-(4-hydroxyphenyl)-phenylethan, 2,2-Bis-(4- hydroxyphenyl)-propan, 2,2-Bis(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-propan, l,l-Bis-(4-hydroxyphe- nyl)-cyclohexan und l,l-Bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan (Bisphenol TMC).
Neben Homopolycarbonaten können bevorzugt auch Copolycarbonate für das neue Kunststoff- komposit eingesetzt werden, welche aus einer Mischung verschiedener der oben genannten Diphenole hergestellt werden.
Weiterhin kann das neue Kunststoffkomposit auch eine Mischung aus wenigstens zwei verschiedenen Polycarbonaten oder aus wenigstens einem Polycarbonat und einem aromatischen PoIy- estercarbonat und/oder aromatischen Polyester enthalten, wobei die Herstellung derartiger Polymermischungen aus dem Stand der Technik bekannter Weise erfolgt. Darüber hinaus können alle weiteren transparenten Blends mit Polycarbonat als Blendpartner, wie z.B. Polycarbonat- Polystyrol und Polycarbonat-Styrol-Copolymer-Blends, oder Blends mit Polycarbonaten, welche mit Oligosiloxanblöcken modifiziert sind, für die neuen Kunststoffkomposite verwendet werden.
Den Polycarbonaten für die bevorzugten neuen Kunststoffkomposite können noch die für PoIy- carbonate üblichen, dem Fachmann geläufigen Additive in den üblichen Mengen zugesetzt werden. Der Zusatz von Additiven dient der Verlängerung der Nutzungsdauer oder der Farbe (Stabilisatoren), der Vereinfachung der Verarbeitung (z.B. Entformer, Fließhilfsmittel, Antistatika) oder der Anpassung der Polymereigenschaften an bestimmte Belastungen (Schlagzähmodifi- katoren, wie Kautschuke; Flammschutzmittel, Farbmittel). Geeignete Additive sind beispielsweise beschrieben in "Additives for Plastics Handbook, John Murphy, Elsevier, Oxford 1999", im. "Plastics Additives Handbook, Hans Zweifel, Hanser, München 2001".
Bevorzugte Thermostabilisatoren sind beispielsweise organische Phosphite, Phosphonate und Phosphane meist solche bei denen die organischen Reste völlig oder teilweise aus gegebenenfalls substituierten aromatischen Resten bestehen. Als UV-Strabilisatoren werden z.B. substituierte
Benztriazole eingesetzt. Diese und andere Stabilisatoren können einzeln oder in Kombinationen verwendet werden und in den genannten Formen dem Polymer zugesetzt werden. Außerdem können Verarbeitungshilfsmittel wie Entformungsmittel, meist Derivate langkettiger Fettsäuren, zugesetzt werden. Bevorzugt sind z.B. Pentaerythrittetrastearat und Glycerinmonostearat. Sie werden allein oder im Gemisch vorzugsweise in einer Menge von 0,02 bis 1 Gew.-%, bezogen auf die Masse der Zusammensetzung eingesetzt. Geeignete flammhemmende Additive sind
Pkosphatester, djL ipεiphenylphosphat,.Resorcmdiphosphorsäureester, bromhaltige Verbindungen, wie bromierte Phosphorsäureester, bromierte Oligocarbonate und Polycarbonate, sowie bevorzugt Salze fluorierter organischer Sulfonsäuren.
Das in dem Kunststoffkomposit enthaltene Glas enthält insbesondere:
SiO2 52 - 65 Gew.%
Al2O3 3 - 7 Gew.%
Na2O 5 - 15 Gew.% K2O 7 - 15 Gew.%
TiO2 12 - 20 Gew.% sowie gegebenenfalls zusätzlich übliche Läutermittel in einer Konzentration von O5Ol bis 2,0 Gew.- %, bezogen auf das Glas. Läutermittel sind z.B. Verdampfungsläutermittel aus der Reihe der Fluoride, Bromide, Sulfate oder chemische Läutermittel wie Snθ2, AS2O3, Sb2θ3 oder CeC^.
Das Glas weist besonders bevorzugt folgende Zusammensetzung in Gew.-% auf:
SiO2 56-69
Al2O3 4-6
Na2O 8-12
K2O 9-13
TiO2 15-19
sowie gegebenenfalls zusätzlich Läutermittel in üblicher Konzentration (0,01 bis 2 Gew.-%).
Ganz besonders bevorzugt sind folgende Glastypen einzusetzen:
Figure imgf000006_0001
Ferner ganz besonders bevorzugt geeignet ist die folgende Glaszusammensetzung (Gew.-%), welche aus DE 199 58 517 Cl bekannt ist:
SiO2 52 - 62
Al2O3 3 - 8
Na2O 7 - 14
K2O 8 - 14
Na2O + K2O größer/gleich 18 TiO2 13 - 18
ZrO2 0 - 5 sowie gegebenenfalls zusätzlich Läutermittel in üblichen Konzentrationen (0,01 bis 2 Gew.-%).
Der Anteil an Glas in dem Kunststoffkomposit beträgt bevorzugt 1 bis 30 Gew.-%.
Grundsätzlich kann das Glas in beliebiger Form in den Kunststoffkomposit eingebracht werden, insbesondere als Pulver, Plättchen, Faser, Kugel und/oder Bruchstück. Beispielsweise kann das 5 Glas in Form eines Pulvers mit einer mittleren Korngröße von 1 bis 500 μm, oder als Langglasfasern (chopped Strands) vorliegen. Ebenso können Endlos-Fasern in Form von Gelegen, Nonwovens, Gewölle, Gewirken und Gestricken verwendet werden. Auch Kurzglas (milled fibres), Glaskugeln oder Glasflakes können eingesetzt werden.
Vorzugsweise liegt das Glas in Form von Glasfasern vor. Die bevorzugte Dicke der Glasfasern 10 beträgt 5 bis 30 μm. Die mittlere Länge der Glasfasern beträgt bevorzugt mindestens 100 μm, besonders bevorzugt mindestens 300 μm. Die mittlere Länge beträgt vorzugsweise maximal 1000 μm. In einer besonderen Ausführungsform beträgt die Faserlänge maximal 3mm, bevorzugt max. lmm.
Das für den Kunststoffkomposit verwendete Glas kann in unbeschlichteter oder in beschlichteter 15 Form vorliegen. Geeignete Schlichten sind aus dem Stand der Technik bekannt.
Erfϊndungsgemäß zeichnet sich ein Glas zur Verwendung in einem Kunststoffkomposit, wobei der Kunststoffkomposit wenigstens einem Kunststoff und einem Glas besteht, dadurch aus, dass der Brechungsindex des Glases dem Brechungsindex des Kunststoffs im Wellenlängenbereich von 400 bis 700 nm bis auf +/- 0,006 angepasst ist. Der Brechungsindex ist besonders der spektralen 20 Empfindlichkeit des menschlichen Auges angepasst, insbesondere im Wellenlängenbereich von 55.0 bis 600 nm.
Das Glas sollte, im Kunststoffkomposit verarbeitet, möglichst keine Trübung gegenüber dem reinen Kunststoff hervorrufen, insbesondere sollte die Trübung des Kunststoffkomposits kleiner 5 % gegenüber dem reinen Kunststoff sein.
' 25 In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verringert das Glas die UV-Durchlässigkeit gegenüber dem reinen Kunststoff, insbesondere bei Wellenlängen von 300 bis 400 nm um wenigstens den Faktor 10. Dies kann beispielsweise durch UV-absorbierende Glaszuschläge wie TiO2 erreicht und eingestellt werden. Das Glas fungiert so gleichzeitig als UV-Stabilisator (Blockung von UV-Strahlung durch TiO2) und schützt so das Polycarbonat (auch alle anderen
30 Polymere) vor Versprödung, Vergilbung, Zersetzung. Mit einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung ist es möglich, aufgrund des beigemischten Glases, die IR-Durchlässigkeit des Komposits mit transparenten Kunststoff gegenüber dem reinen Kunststoff um den Faktor 2 zu verringern, insbesondere bei Wellenlängen von 700 nm bis 2000 nm. Dies kann unter anderem die Einbringung von Fe2+ in das Glas erreicht werden.
Vorzugsweise ist das Glas ein Borosilikatglas, ein Neutralglas oder ein Phosphatglas und besonders bevorzugt ist das Glas chemisch inert gegenüber dem transparenten Kunststoff, so dass unerwünschte chemische Reaktionen zwischen Glas und Kunststoff möglichst nicht auftreten.
Die Herstellung des Komposits erfolgt nach aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannten Methoden. Die gewünschte Menge an Glas, insbesondere Glasfasern, sowie gegebenenfalls an
■ Additiven können zum Beispiel über einen Kneter oder Doppelwellenextruder eingearbeitet werden. Das erfmdungsgemäße Kunststoffkomposit ist für die Herstellung von Formkörpern geeignet, welche nach bekannten Methoden, z.B. mittels Extrusion oder Spritzguss, , hergestellt werden können. Beispiele für Formkörper sind Scheiben, Platten oder Gehäuse.
Bei dem Einsatz von Endlos-Fasern erfolgt die Herstellung des Komposits durch Einbringen der Fasern zwischen zwei Polymermassen. Bevorzugt durch einen Laminationsprozess in einem Vakuumlaminator. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz von Gestricken, welche eine 3-D Verformung des Komposites im viskoelastischen Zustand, z.B. in einem Tiefziehprozess, erlauben.
Das Glas-Polymerkompositmaterial besitzt bevorzugt ein E-Modul von größer als 0,1 kN/mm2, bevorzugt größer als 1,0 kN/mm2 und 3,0 kN/mm2, ganz besonders bevorzugt ein E-Modul von größer als 5,0 kN/mm2.
Weiterhin weist das Kompositmaterial bevorzugt eine Trübung von weniger als 20% und insbesondere weniger als 10%, ganz besonders bevorzugt weniger als 5% . und insbesondere bevorzugt weniger als 2% sowie in einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform eine Trübung von weniger als 1% auf. Die Trübungsmessung beruht auf ASTM D 1003.
Die aus dem erfindungsgemäßen Kunststoffkomposit hergestellten .Formkörper können beispiels-. weise im Automobilbau und Flugzeugbau, im Bau- und Konstruktionssektor, im Elektro- und Beleuchtungssektor sowie für Sportartikel und Haushaltsartikel eingesetzt werden. Beispiele
Beispiel 1
In 1000 g Polycarbonat (Makrolon 3103; Handelsprodukt der Bayer MaterialScience AG) wurden 100 g Glaspulver aus
Figure imgf000009_0001
in einem Compounder eingemischt. Das Glaspulver hatte eine mittlere Teilchengröße von 60 μm.
Aus dem Granulat wurden Pressfolien mit einer Dicke von 0,5 mm hergestellt.
Die Trübung dieser Pressfolien wurde nach ASTM D 1003 an einem handelsüblichen Trübungsmessgerät (Haze Gard der Firma Byk Gardner) gemessen. Der Trübungsanteil bedingt durch die raue Oberfläche (2,9%) wurde vom Messwert abgezogen. Die resultierende Trübung betrug 1,8%.
Der Brechungsindexunterschied zwischen Glas und Polycarbonat betrug im Bereich von 460 nm bis 620 nm weniger als 0,0037.
Vergleichsbeispiel 1-
In 1000 g Polycarbonat (Makrolon 3103; Handelsprodukt der Bayer MaterialScience AG) wurden 100 g herkömmlicher Glasfasern (MF 7080; Handelsprodukt der Bayer MaterialScience AG) in einem Compounder eingemischt. Die Glasfasern hatten eine mittlere Länge von 120 μm.
Aus dem Granulat wurden Pressfolien mit einer Dicke von 0,5 mm hergestellt.
Die Trübung dieser Pressfolien wurde nach ASTM D 1003 an einem handelsüblichen Trübungsmessgerät (Haze Gard der Firma Byk Gardner) gemessen. Der Trübungsanteil bedingt durch die raue Oberfläche (2,9%) wurde vom Messwert abgezogen. Die resultierende Trübung betrug 57%. Der Brechungsindexunterschied zwischen Glas und Polycarbonat betrug im Bereich von 460 nm bis 620 nm 0,06.

Claims

Patentansprüche
1. Kunststoffkomposit wenigstens enthaltend einen transparenten Kunststoff und Glas, wobei der Unterschied der Brechungsindizes des Kunststoffs und des Glases im Wellenlängenbereich von 400 bis 700 nm maximal 0,006 beträgt.
2. Kunststoffkomposit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der transparente Kunststoff mindestens ein Kunststoff aus der Gruppe Polycarbonat, Polyacrylat, Polystyrol, Polyester, Polyolefϊn, Polyamid, bevorzugt Polycarbonat ist.
3. Kunststoffkomposit nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas SiO2 mit 52 bis 65 Gew.%, Al2O3 mit 3 bis 7 Gew.%, Na2O mit 5 bis 15 Gew.%, K2O mit 7 bis 15 Gew.%, TiO2 mit 12 bis 20 Gew.% sowie gegebenenfalls zusätzlich 0,01 bis 2
Gew.-% Läutermittel, bezogen auf das Glas enthält.
4. Kunststoffkomposit nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas SiO2 mit 56 bis 69 Gew.%, Al2O3 mit 4 bis 6 Gew.%, Na2O mit 8 bis 12 Gew.%, K2O mit 9 bis 13 Gew.%, TiO2 mit 15 bis 19 Gew.% sowie gegebenenfalls zusätzlich 0,01 bis 2 Gew.-% Läutermittel enthält.
5. Kunststoffkomposit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Glas im Komposit 1 bis 30 Gew.% beträgt.
6. Kunststoffkomposit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas als Pulver, Plättchen, Faser, Langfaser, Endlosfaser, Gelege, Gewölle, Nonwovens, Gewirke, Gestricke, Kugel, Bruchstück und/oder Flake, in den Kunststoffkomposit, insbesondere"" als Glasfaser eingebracht ist.
7. Kunststoffkomposit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Komposit Glasfasern einer Dicke von 5 bis 30 μm enthält.
8. Kunststoffkomposit nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Länge der Glasfasern im Komposit mindestens 100 μm, bevorzugt mindestens
300 μm und maximal 1000 μm beträgt.
9. Kunststoffkomposit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Trübung des Kunststoffkomposits weniger als 20 % beträgt, gemessen nach ASTM D 1003.
10. Kunststoffkomposit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas die UV-Durchlässigkeit des Komposits gegenüber dem reinen transparenten Kunststoff wenigstens um den Faktor 10 verringert, insbesondere bei Wellenlängen von 300 bis 400 nm.
11. Kunststoffkomposit nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas die IR-Durchlässigkeit des Komposits gegenüber dem reinen transparenten Kunststoff wenigstens um den Faktor 2 verringert, insbesondere bei Wellenlängen von 700 bis 2000 nm.
12. Kunststoffkomposit nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Glas ein Borosilikatglas, ein Neutralglas oder ein Phosphatglas ist.
13. Formkörper, hergestellt aus einem Kunststoffkomposit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12.
14. Glas zur Verwendung in einem Kunststoffkomposit, dadurch gekennzeichnet, dass der Brechungsindex des Glases dem Brechungsindex des Kunststoffs im Wellenlängenbereich von 400 bis 700 nm bis auf +/- 0,006 angepasst ist.
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