WO2008095553A1 - Plastic molding having anisotropic light scattering - Google Patents

Plastic molding having anisotropic light scattering Download PDF

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WO2008095553A1
WO2008095553A1 PCT/EP2007/061653 EP2007061653W WO2008095553A1 WO 2008095553 A1 WO2008095553 A1 WO 2008095553A1 EP 2007061653 W EP2007061653 W EP 2007061653W WO 2008095553 A1 WO2008095553 A1 WO 2008095553A1
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WO
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meth
weight
pmma
acrylate
plastic molding
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/061653
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German (de)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Scharnke
Volker Mende
Berthold SCHÖNIG
Heiko Rochholz
Original Assignee
Evonik Röhm Gmbh
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Publication date
Application filed by Evonik Röhm Gmbh filed Critical Evonik Röhm Gmbh
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L33/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L33/04—Homopolymers or copolymers of esters
    • C08L33/06—Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, which oxygen atoms are present only as part of the carboxyl radical
    • C08L33/10—Homopolymers or copolymers of methacrylic acid esters
    • C08L33/12—Homopolymers or copolymers of methyl methacrylate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L77/00—Compositions of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers

Definitions

  • the invention relates to plastic moldings with anisotropic light scattering, which can be used for lighting and display purposes, also also glazing are possible.
  • a polymer matrix containing scattering beads of another polymeric material is mechanically stretched and
  • Body made of plastics, which have a certain refractive index difference with respect to the matrix.
  • spherical scattering particles are compounded into a polymer matrix, which scattering particles have a refractive index different from the matrix. Subsequently, the entire polymer plate is stretched uniaxially, which simultaneously leads to a stretching of the spherical particles, thus assuming an elliptical shape. This shape then leads to anisotropic scattering behavior of the total material.
  • WO 02/057384 (3 M) describes a polymer composition consisting of an adhesive and longitudinal structures embedded therein. The adhesive is optically isotropic and the refractive indices of the two materials differ by at least 0.01. The longitudinal structures are made of plastics.
  • WO 02/071148 (3 M) describes a screen on which an adhesive is applied, in which longitudinal structures are dispersed.
  • the longitudinal structures are the same as in WO 02/057384.
  • WO 2004/106989 (Eastman Kodak) describes a polymeric film of two polymers with anisotropic optical properties. In addition to the weighted refraction of light by longitudinal parts of the refractive effect is reinforced by sitting on the surface of the film three-dimensional structures.
  • US-OS 2005/0036199 (3 M) describes a screen on which an adhesive is located in the adhesive is a number of elongated structures.
  • the refractive indices of the adhesive and the elongated structures differ by at least 0.01.
  • US Pat. No. 5,940,211 (US Philips Corp.) describes an optical system that polarizes transmitted light to achieve an anisotropic distribution of luminosity.
  • US-OS 2003/0175466 (Sughrue Mion) describes a film with anisotropic refraction, which is achieved by an arrangement of rod-shaped structures in a polymer matrix.
  • the rods are oriented in one direction and the refractive index of the rods in the axial direction differs in itself from the refractive index of the matrix in the corresponding direction.
  • the rods have a diameter of less than 200 microns and a length of more than 800 microns.
  • the rods are made of liquid crystalline aromatic Polyesters. The improvement of the mechanical properties of the anisotropic plastic molding is not discussed in the prior art.
  • US-A-2004/0246581 (Nitto Denko Corporation) describes an arrangement of a plastic plate on which polarizing elements are laminated, the birefringent zones of the polarizing elements effect anisotropic light scattering.
  • DE-OS 101 29 967 (Daicel) describes laminate films to which transparent light-scattering layers are laminated on at least one side.
  • the light scattering is achieved by a particulate dispersed phase dispersed in a continuous phase.
  • the mean aspect ratio of the particulate dispersed phase is greater than 1 and the major axis of the particulate dispersed phase is oriented in one direction.
  • the continuous phase and the dispersed phase are incompatible or hardly compatible with each other.
  • the resin that can be used to make the continuous phase includes thermoplastic resins.
  • the fibrous dispersed phase includes organic and inorganic fibers, organic fibers may be heat resistant organic fibers, such as aramid ® fibers are used.
  • EP 1 354 014 (3M) describes an adhesive material and a phase containing a dispersed material, the dispersed phase containing elongated structures and the refractive index of the elongate structures differing by at least 0.01 from the refractive index of the adhesive phase.
  • the adhesive material is optically isotropic.
  • EP 1 052 451 (Nitto Denko Corp.) describes an arrangement of a translucent plastic plate, to which polarizing elements are laminated on at least one side, the fine birefringent zones of the polarizing elements cause anisotropic light scattering.
  • EP 464 499 (Sumitomo) describes an anisotropically scattering material wherein the scattering material may be low density polystyrene or polyethylene. Task and solution
  • Another object of the invention is to provide a further optical scattering body with improved scattering behavior which, moreover, still has good mechanical properties and is therefore easy to process. Another object is to provide a simple and inexpensive process for producing the anisotropic plastic moldings.
  • the object is achieved by a light scattering body according to claim 1, the light scattering body is obtainable by an extrusion process according to claim 5.
  • Lighting technology for glare-free lighting anisotropic view when executed as thin layers (coextruded layers). Possible applications: lateral blinds, skylights in building technology. Backlighting of large advertising displays.
  • transparent plastics are polymethyl (meth) acrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polyethylene terephthalate (PET), cycloolefin copolymers (COP), polystyrene (PS) and copolymers in any combination of the above polymers in question, if appropriate, the plastic molding compositions also be equipped impact resistant. Especially preferred is the use of transparent PMMA molding compounds.
  • PMMA poly (meth) acrylate molding compounds
  • Another preferred plastic substrate comprises poly (meth) acrylates. These polymers are generally obtained by radical polymerization of mixtures containing (meth) acrylates.
  • the term (meth) acrylates include methacrylates and acrylates as well as mixtures of both.
  • (meth) acrylates derived from saturated alcohols such as, for example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, tert-butyl ( meth) acrylate, pentyl (meth) acrylate and 2-ethylhexyl (meth) acrylate;
  • (Meth) acrylates derived from unsaturated alcohols such as.
  • these mixtures contain at least 40% by weight, preferably at least 60% by weight and more preferably at least 80% by weight, based on the weight of the monomers, of methyl methacrylate.
  • compositions to be polymerized may also contain other unsaturated monomers which are compatible with Methyl methacrylate and the aforementioned (meth) acrylates are copolymerizable.
  • 1-alkenes such as hexene-1, heptene-1
  • branched alkenes such as vinylcyclohexane, 3,3-dimethyl-1-propene, 3-methyl-1-diisobutylene, A-methylpentene-1
  • acrylonitrile vinyl esters, such as vinyl acetate
  • Styrene substituted styrenes having an alkyl substituent in the side chain, such as.
  • styrene and ⁇ -ethylstyrene substituted styrenes having an alkyl substituent on the ring such as vinyltoluene and p-methylstyrene, halogenated styrenes such as monochlorostyrenes, dichlorostyrenes, tribromostyrenes and tetrabromostyrenes; Heterocyclic vinyl compounds, such as 2-vinylpyridine, 3-vinylpyridine, 2-methyl-5-vinylpyridine, 3-ethyl-4-vinylpyridine, 2,3-dimethyl-5-vinylpyridine, vinylpyrimidine, vinylpiperidine, 9-vinylcarbazole, 3-vinylcarbazole, 4-vinylcarbazo 1, 1-vinylimidazo 1, 2-methyl-1-vinylimidazo 1, N-vinylpyrrolidone, 2-vinylpyrrolidone, N-vinylpyrrolidine, 3-vinylcarb
  • these comonomers are used in an amount of 0% by weight, up to 60% by weight, preferably 0% by weight, up to 40% by weight and particularly preferably 0% by weight, up to 20% by weight. , based on the weight of the monomers used, wherein the compounds can be used individually or as a mixture.
  • the polymerization is generally started with known free-radical initiators.
  • the preferred initiators include the azo initiators well known in the art, such as AIBN and 1,1-azobiscyclohexanecarbonitrile, and peroxy compounds such as methyl ethyl ketone peroxide, acetylacetone peroxide, dilauryl peroxide, tert-butyl per-2-ethylhexanoate, ketone peroxide, methyl isobutyl ketone peroxide, cyclohexanone peroxide, dibenzoyl peroxide , tert-butyl peroxybenzoate, tert-butyl peroxyisopropyl carbonate, 2,5-bis (2-ethylhexanoylperoxy) -2,5-dimethylhexane, tert-butylperoxy-2-ethylhexanoate, tert-butylperoxy-3,5,5- trimethyl
  • butylcyclohexyl) peroxydicarbonate mixtures of two or more of the abovementioned compounds with one another, and mixtures of the abovementioned compounds with unspecified compounds which can likewise form free radicals.
  • These compounds are often used in an amount of 0.01 wt .-% to 10 wt .-%, preferably from 0.5 wt .-% to 3 wt .-%, based on the weight of the monomers.
  • the poly (meth) acrylate plastic used can also be impact-resistant.
  • the impact-modified poly (meth) acrylate plastic consists of 20% by weight to 80% by weight, preferably 30% by weight to 70% by weight, of a poly (meth) acrylate matrix and 80% by weight. to 20% by weight, preferably 70% by weight to 30% by weight, of elastomer particles having an average particle diameter of from 10 to 150 nm (measurements using, for example, the ultracentrifuge method).
  • the elastomer particles distributed in the poly (meth) acrylate matrix have a core with a soft elastomer phase and a hard phase bonded thereto.
  • the impact-modified poly (meth) acrylate plastic (sz-PMMA) consists of a proportion matrix polymer polymerized from at least 80 wt .-% units of methyl methacrylate and optionally 0 wt .-% to 20 wt .-% units of copolymerizable with methyl methacrylate monomers and a proportion of impact modifiers distributed in the matrix based on crosslinked poly (meth) acrylates
  • the matrix polymer consists in particular of 80% by weight, up to 100% by weight, preferably 90% by weight to 99.5% by weight, of free-radically polymerized methyl methacrylate units and optionally of 0% by weight to 20 Wt .-%, preferably from 0.5 wt .-% to 10 wt .-% of further radically polymerizable comonomers, eg. B.
  • Ci- to C 4 - alkyl (meth) acrylates in particular methyl acrylate, ethyl acrylate or butyl acrylate.
  • the average molecular weight Mw is preferably the matrix in the range from 90,000 g / mol to 200,000 g / mol, in particular 100,000 g / mol to 150,000 g / mol (determination of M w by gel permeation chromatography with reference to polymethyl methacrylate as calibration standard).
  • the molecular weight Mw can be determined, for example, by gel permeation chromatography or by scattered light method (see, for example, BHF Mark et al., Encyclopaedia of Polymer Science and Engineering, 2nd Edition, Vol.
  • VET (ISO 306-B50) can be in the range of at least 90 ° C, preferably from 95 ° C to 112 0 C.
  • the toughening modifier and matrix polymer can be melt-blended into impact-modified polymethacrylate molding compositions.
  • the discharged material is usually first cut into granules. This can be further processed by extrusion or injection molding into moldings, such as plates, films or injection molded parts.
  • the impact modifier is the impact modifier
  • the polymethacrylate matrix contains a Schlagzähmodif ⁇ z réellesstoff which z. B. may be a two- or three-shell constructed Schlagzähmodif ⁇ z réellesstoff, preferably bivalve Schlagzähmodif ⁇ ztechnischsstoff be used.
  • Impact modifiers for polymethacrylate plastics are well known. Production and construction of impact-modified polymethacrylate molding compositions are, for. In EP-A 0 113 924, EP-A 0 522 351, EP-A 0 465 049 and EP-A 0 683 028.
  • In the polymethacrylate matrix are 1 wt .-% to 30 wt .-%, preferably 2 wt .-% to 20 wt .-%, particularly preferably 3 wt .-% to 15 wt .-%, in particular 5 wt .-%. % to 12% by weight of an impact modifier which is an elastomeric phase of crosslinked polymer particles.
  • the impact modifier is obtained in a manner known per se by bead polymerization or by emulsion polymerization.
  • crosslinked particles obtainable by means of bead polymerization and having an average particle size in the range from 10 nm to 150 nm, preferably 20 nm to 100 nm, in particular 30 nm to 90 nm.
  • These usually consist of at least 40% by weight %, preferably 50 wt.% to 70 wt.% of methyl methacrylate, 20 wt.% to 40 wt.%, preferably 25 wt.% to 35 wt.% butyl acrylate and 0.1 wt. % to 2% by weight, preferably 0.5% to 1% by weight of a crosslinking monomer, e.g. B. a polyfunctional (meth) acrylate such.
  • B. a polyfunctional (meth) acrylate such.
  • allyl methacrylate and optionally other monomers such.
  • Preferred impact modifiers are polymerizate particles which may have a two- or three-layer core-shell structure and are obtained by emulsion polymerization (see, for example, EP-A 0 113 924, EP-A 0 522 351, EP-A 0 465 049 and EP -A 0 683 028).
  • suitable particle sizes of these emulsion polymers must be in the range from 10 nm to 150 nm, preferably from 20 nm to 120 nm, particularly preferably 50 nm to 100 nm.
  • a three-layer or three-phase structure with a core and two shells can be designed as follows.
  • An innermost (hard) shell may, for. B consists essentially of methyl methacrylate, small proportions of comonomers, such as. For example, ethyl acrylate and a crosslinker, z. As allyl methacrylate, exist.
  • the middle (soft) shell can z. B. from butyl acrylate and optionally styrene, while the outermost (hard) shell substantially corresponds to the matrix polymer, whereby the compatibility and good binding to the matrix is effected.
  • the polybutyl acrylate content on Impact modifier is crucial for the impact strength and is preferably in the range of 20 wt .-% to 40 wt .-%, particularly preferably in the range of 25 wt .-% to 35 wt .-%.
  • EP 0 528 196 A1 is used, which is a two-phase, impact-modified polymer of:
  • a22) from 0.5% to 5% by weight of a crosslinking monomer having two or more ethylenically unsaturated, radically polymerizable groups, and a23) optionally further ethylenically unsaturated, free-radically polymerizable monomers,
  • the biphasic impact modifier can be produced by a two-stage emulsion polymerization in water, such as. B. in DE-A 38 42 796 described.
  • the tough phase a2) is produced, which is constructed to at least 50 wt .-%, preferably more than 80 wt .-%, of lower alkyl acrylates, resulting in a glass transition temperature Tmg this phase of below -10 0 C yields
  • crosslinking monomers a22) are (meth) acrylic esters of diols, such as ethylene glycol dimethacrylate or 1,4-butanediol dimethacrylate, aromatic compounds having two vinyl or allyl groups, such as divinylbenzene, or other crosslinkers having two ethylenically unsaturated, radically polymerizable radicals, such as , As allyl methacrylate as a graft crosslinker used.
  • crosslinkers containing three or more unsaturated, free-radically polymerizable groups include triallyl cyanurate, trimethylolpropane triacrylate and trimethacrylate, and also pentaerythritol tetraacrylate and tetramethacrylate. Further examples are given in US Pat. No. 4,513,118.
  • the ethylenically unsaturated, free-radically polymerizable monomers mentioned under a23) can be, for example, acrylic or methacrylic acid and their alkyl esters having 1-20 carbon atoms, if not already mentioned, where the alkyl radical can be linear, branched or cyclic. Further, a23) may further comprise other radically polymerizable aliphatic comonomers which are copolymerizable with the alkyl acrylates a21). However, significant proportions of aromatic comonomers, such as styrene, alpha-methylstyrene or vinyltoluene should be excluded because they lead to undesirable properties of the molding compound, especially when weathered.
  • the particle size of the toughening phase depends essentially on the concentration of the emulsifier.
  • the particle size can be controlled by the use of a seed latex. Particles having an average weight average particle size below 130 nm, preferably below 70 nm, and with a particle size U80 subuniformity below 0.5, (U80 is determined from an integral consideration of the particle size distribution determined by ultracentrifuge.
  • wt .-% to 0.5% by weight of alkali metal or ammonium peroxodisulfate based on the water phase used and the polymerization is initiated at temperatures of 20 to 100 0 C.
  • the covalently bonded to the toughening phase a2) at least 15 wt .-% hard phase al) has a glass transition temperature of at least 70 0 C and may be composed exclusively of methyl methacrylate.
  • Comonomers al2) may contain up to 20% by weight of one or more further ethylenically unsaturated, radically polymerizable monomers in the hard phase, alkyl (meth) acrylates, preferably alkyl acrylates having 1 to 4 carbon atoms, being used in amounts such that the above-mentioned glass transition temperature is not exceeded.
  • the polymerization of the hard phase al) also proceeds in a second stage in emulsion using the usual auxiliaries, as used, for example, for the polymerization of the tough phase a2).
  • the aforementioned polymers may be used singly or as a mixture. It is also possible to use various polycarbonates, poly (meth) acrylates or cycloolefinic polymers which differ, for example, in molecular weight or in the monomer composition.
  • the plastic substrates according to the invention can be produced, for example, from molding compositions of the abovementioned polymers.
  • generally thermoplastic molding processes are used, such as extrusion or injection molding.
  • the weight-average molecular weight M w of the homo- and / or copolymers to be used according to the invention as a molding composition for the production of the plastic substrates can vary within wide limits, the molecular weight usually being matched to the intended use and the method of processing of the molding composition. In general, however, it is in the range between 20,000 and 1,000,000 g / mol, preferably 50,000 to 500,000 g / mol and particularly preferably 80,000 to 300,000 g / mol, without this being intended to limit this.
  • the molding compositions to be used for the preparation of the plastic substrates and the acrylic resins may contain conventional additives of all kinds. These include, but are not limited to, antistatics, antioxidants, mold release agents, flame retardants, lubricants, dyes, flow improvers, fillers, light stabilizers and organic phosphorus compounds such as phosphites, phosphininanes, phospholanes or phosphonates, pigments, weathering inhibitors, and plasticizers.
  • additives include, but are not limited to, antistatics, antioxidants, mold release agents, flame retardants, lubricants, dyes, flow improvers, fillers, light stabilizers and organic phosphorus compounds such as phosphites, phosphininanes, phospholanes or phosphonates, pigments, weathering inhibitors, and plasticizers.
  • additives include, but are not limited to, antistatics, antioxidants, mold release agents, flame retardants, lubricants, dyes, flow improvers, fillers, light
  • molding compositions comprising poly (meth) acrylates are commercially available under the trade name PLEXIGLAS® from Degussa AG.
  • Preferred molding compositions comprising cycloolefinic polymers can be obtained under the trade names Topas® from Ticona and Zeonex® from Nippon Zeon.
  • Polycarbonate molding compounds are available, for example, under the tradename Makrolon® from Bayer or Lexan® from General Electric.
  • the plastic substrate particularly preferably comprises at least 80% by weight, in particular at least 90% by weight, based on the total weight of the substrate, of poly (meth) acrylates, Polycarbonates and / or cycloolefinic polymers.
  • the plastic substrates are made of polymethyl methacrylate, wherein the polymethyl methacrylate may contain conventional additives.
  • a coloring by the addition of organic colorants and pigments is basically possible while maintaining the optical property.
  • PC polycarbonate molding compound
  • Polycarbonates are known in the art. Polycarbonates can be formally considered as polyesters of carbonic acid and aliphatic or aromatic dihydroxy compounds. They are readily accessible by reaction of diglycols or bisphenols with phosgene or carbonic acid diesters in polycondensation or transesterification reactions.
  • polycarbonates are preferred which are derived from bisphenols.
  • bisphenols include in particular 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane (bisphenol A), 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) butane (bisphenol B), 1,1-bis (4-hydroxyphenyl ) cyclohexane (bisphenol C), 2,2'-methylenediphenol (bisphenol F), 2,2-bis (3,5-dibromo-4-hydroxyphenyl) propane (tetrabromobisphenol A) and 2,2-bis (3,5-bis) dimethyl-4-hydroxyphenyl) propane (tetramethyl bisphenol A).
  • aromatic polycarbonates are prepared by interfacial polycondensation or transesterification, details of which are set forth in Encycl. Polym. Be. Engng. 11, 648-718 are shown.
  • the bisphenols are emulsified as an aqueous alkaline solution in inert organic solvents such as methylene chloride, chlorobenzene or tetrahydrofuran, and reacted with phosgene in a stepwise reaction.
  • organic solvents such as methylene chloride, chlorobenzene or tetrahydrofuran
  • Amines are used as catalysts, and in the case of sterically hindered bisphenols also phase transfer catalysts are used.
  • the resulting polymers are soluble in the organic solvents used.
  • Cycloolefinic polymers are polymers obtainable using cyclic olefins, in particular polycyclic olefins.
  • Cyclic olefins include, for example, monocyclic olefins, such as cyclopentene, cyclopentadiene, cyclohexene, cycloheptene, cyclooctene and alkyl derivatives of these monocyclic olefins having 1 to 3 carbon atoms, such as methyl, ethyl or propyl, such as methylcyclohexene or dimethylcyclohexene, and acrylate and / or methacrylate derivatives of these monocyclic Links.
  • cycloalkanes having olefinic side chains can also be used as cyclic olefins, such as cyclopentyl methacrylate.
  • Illustrative polycyclic compounds include, but are not limited to, bicyclo [2.2.1] hept-2-ene (norbornene), bicyclo [2.2.1] hept-2,5-diene (2,5-norbornadiene), ethyl -bicyclo [2.2.1] hept-2-ene (ethylnorbornene), ethylidenebicyclo [2.2.1] hept-2-ene (ethylidene-2-norbornene), phenylbicyclo [2.2.1] hept-2-ene, bicyclo [4.3 .0] nona-3,8-diene, tricyclo [4.3.0.1 2 ' 5 ] -3-decene, tricyclo [4.3.0.1 2 ' 5 ] -3,8-decene- (3,8-dihydrodicyclopentadiene), tricyclo [4.4.0.1 2 ' 5 ] -3-undecene, t
  • the cycloolefinic polymers are prepared using at least one of the cycloolefinic compounds described above, in particular the polycyclic hydrocarbon compounds.
  • olefins can be used which can be copolymerized with the aforementioned cycloolefinic monomers. These include ethylene, propylene, isoprene, butadiene, methylpentene, styrene and vinyltoluene.
  • olefins especially the cycloolefins and polycycloolefins, can be obtained commercially.
  • many cyclic and polycyclic olefins are available through Diels-Alder addition reactions.
  • the preparation of the cycloolefinic polymers can be carried out in a known manner, as described i.a. in Japanese Patent Nos. 11818/1972, 43412/1983, 1442/1986 and 19761/1987 and Japanese Patent Laid-Open Nos.
  • the cycloolefinic polymers can be polymerized in a solvent using, for example, aluminum compounds, vanadium compounds, tungsten compounds or boron compounds as a catalyst.
  • the polymerization may occur under ring opening or under opening of the double bond, depending on the conditions, in particular the catalyst used.
  • cycloolefinic polymers by radical polymerization using light or an initiator as a radical generator.
  • Polymerization can take place both in solution and in substance.
  • the polyamides (PA) are polyamides consideration offered under the brand trogamid ® CX7323. These are aliphatic polyamides of cycloaliphatic diamines and dodecanoic acid. (PA PACM 12)
  • the mixture according to the invention from which the light scattering agent can be prepared, consists for example of 70% by weight to 99% by weight of PMMA and 1% by weight to 30% by weight of PA, preferably from 75% by weight to 85% by weight % PMMA and 25% to 15% by weight PA, and most preferably 80% by weight PMMA and 20% by weight PA.
  • the components for the production of the extruded semi-finished product according to the invention are carried out by adding the components either as a dry blend or by adding the individual components via metering scale.
  • the processing without predrying is carried out on a customary for the processing of PMMA degassing extruder.
  • pre-dried molding compounds can be dispensed with the degassing.
  • the melt temperatures are in the usual range for PMMA 220-280 0 C, preferably between 240-260 0 C.
  • the formation of fibrils takes place in the nozzle. The same effects are achieved in the coextrusion through adapter technology or multi-layer nozzle. Layer thicknesses from 0.03 to max. Plate thickness, which is determined by the extruder used.
  • the behavior of the light scattering is characterized by the luminance.
  • the luminance describes the luminous intensity normalized to the size of the luminous surface.
  • the sample is illuminated perpendicularly from behind with a directed light beam.
  • the light is scattered at the sample in different solid angles with a certain intensity distribution.
  • luminance is measured as a function of the angle (to the sample normal) in a plane. From this measurement, typical quantities such as the intensity half-value angle and the scattering power (see DIN 5036-1) can be determined.
  • the scattering centers with anisotropically scattering material are oriented within the planar sample along a preferred direction. This results in a different scattering behavior with an orientation of the preferred direction perpendicular or parallel to the measurement plane.
  • PETG SPECT AR® 14471, manufacturer EASTMAN
  • Example 6 dry mixes from:
  • the light scattering properties were determined in each case in and across the extrusion direction by means of goniometric luminance measurement on the plates produced. From this measurement, typical quantities such as the intensity half-value angle (HWW) and the scattering power (see DIN 5036-1) can be determined.
  • HWW intensity half-value angle
  • the quotient, here named as anisotropy factor, from HWW (q) / HWW (l) describes the anisotropy of the scattering properties.
  • the blend with polyamide (TROGAMID® CX 7323), in contrast to the blends with other polymers (for example PETG - SPECT AR® 14471), exhibits a clearly anisotropic behavior at the same mixing ratio.

Abstract

The invention relates to a diffuser having anisotropic light scattering, made of plastics that are incompatible with each other.

Description

Kunststoffformkörper mit anisotroper Lichtstreuung Plastic moldings with anisotropic light scattering
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft Kunststoffformkörper mit anisotroper Lichtstreuung, der für Beleuchtungs- und Anzeigezwecke eingesetzt werden kann, ferner sind auch Bauverglasungen möglich.The invention relates to plastic moldings with anisotropic light scattering, which can be used for lighting and display purposes, also also glazing are possible.
Stand der TechnikState of the art
Zur Erreichung einer anisotropen Lichtstreuung wurden schon verschiedene Prinzipien verwendet. Die wichtigsten in Bezug auf unsere Erfindung sind dabei die Folgenden:Various principles have been used to achieve anisotropic light scattering. The most important with respect to our invention are the following:
1. Eine Polymermatrix, die Streuperlen eines anderen polymeren Materials enthält, wird mechanisch verstreckt und1. A polymer matrix containing scattering beads of another polymeric material is mechanically stretched and
2. Glasfasern, die in einer Polymermatrix zueinander parallel orientiert sind und2. Glass fibers which are oriented parallel to each other in a polymer matrix and
3. Körper aus Kunststoffen, die gegenüber der Matrix eine bestimmte Brechungsindexdifferenz aufweisen.3. Body made of plastics, which have a certain refractive index difference with respect to the matrix.
Hauptsächlich durch die Firma 3M wurde eine Konfiguration untersucht und vorgeschlagen, bei der kugelförmige Streuteilchen in eine Polymermatrix compoundiert sind, wobei diese Streuteilchen einen von der Matrix abweichenden Brechungsindex haben. Anschließend wird die gesamte Polymerplatte uniaxial verstreckt, was gleichzeitig zu einer Verstreckung der kugelförmigen Teilchen führt, die somit eine elliptische Form annehmen. Diese Form führt dann zu einem anisotropen Streuverhalten des Gesamtmaterials. WO 02/057 384 (3 M) beschreibt eine Polymerzusammensetzung, die aus einem Adhäsiv und darin eingebetteten longitudinalen Strukturen besteht. Das Adhäsiv ist optisch isotrop und die Brechungsindices der beiden Materialien unterscheiden sich um mindestens 0,01. Die longitudinalen Strukturen bestehen aus Kunststoffen.Mainly by the company 3M, a configuration has been studied and proposed in which spherical scattering particles are compounded into a polymer matrix, which scattering particles have a refractive index different from the matrix. Subsequently, the entire polymer plate is stretched uniaxially, which simultaneously leads to a stretching of the spherical particles, thus assuming an elliptical shape. This shape then leads to anisotropic scattering behavior of the total material. WO 02/057384 (3 M) describes a polymer composition consisting of an adhesive and longitudinal structures embedded therein. The adhesive is optically isotropic and the refractive indices of the two materials differ by at least 0.01. The longitudinal structures are made of plastics.
WO 02/071148 (3 M) beschreibt einen Bildschirm, auf dem ein Adhäsiv aufgebracht wird, in dem longitudinale Strukturen dispergiert sind. Die longitudinalen Strukturen sind die gleichen wie in WO 02/057384.WO 02/071148 (3 M) describes a screen on which an adhesive is applied, in which longitudinal structures are dispersed. The longitudinal structures are the same as in WO 02/057384.
WO 2004/106989 (Eastman Kodak) beschreibt einen polymeren Film aus zwei Polymeren mit anisotropen optischen Eigenschaften. Neben der gewichteten Lichtbrechung durch longitudinale Teile wird der lichtbrechende Effekt durch auf der Oberfläche des Films sitzende dreidimensionale Strukturen verstärkt.WO 2004/106989 (Eastman Kodak) describes a polymeric film of two polymers with anisotropic optical properties. In addition to the weighted refraction of light by longitudinal parts of the refractive effect is reinforced by sitting on the surface of the film three-dimensional structures.
US-OS 2005/0036199 (3 M) beschreibt einen Schirm, auf dem sich ein Adhäsiv befindet, im Adhäsiv befindet sich eine Anzahl von länglichen Strukturen. Die Brechungsindices des Adhäsivs und der länglichen Strukturen unterscheiden sich um mindestens 0,01. Gegebenenfalls können noch Polarisatoren, Fresnel-Linsen oder Reflektoren vorhanden sein.US-OS 2005/0036199 (3 M) describes a screen on which an adhesive is located in the adhesive is a number of elongated structures. The refractive indices of the adhesive and the elongated structures differ by at least 0.01. Optionally, there may also be polarizers, Fresnel lenses or reflectors.
US-PS 5,940,211 (US Philips Corp.) beschreibt ein optisches System, das durchtretendes Licht polarisiert und so eine anisotrope Verteilung der Leuchtstärke erreicht.US Pat. No. 5,940,211 (US Philips Corp.) describes an optical system that polarizes transmitted light to achieve an anisotropic distribution of luminosity.
US-PS 6,123,877 (Nashua Corporation) beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines anisotropen Lichtstrahls, in dem man ihm durch eine polymere Matrix mit unterschiedlichen Brechungsindices leitet. Die Brechungsindexunterschiede werden durch sphärische Partikel erzeugt.US Pat. No. 6,123,877 (Nashua Corporation) describes a process for making an anisotropic light beam by passing it through a polymeric matrix having different refractive indices. The refractive index differences are generated by spherical particles.
US-OS 2003/0175466 (Sughrue Mion) beschreibt einen Film mit anisotroper Lichtbrechung, die durch eine Anordnung von stäbchenförmigen Strukturen in einer Polymer-Matrix erreicht wird. Die Stäbchen sind in eine Richtung orientiert und der Brechungsindex der Stäbchen in axialer Richtung in sich vom Brechungsindex der Matrix in der entsprechenden Richtung unterscheidet. Die Stäbchen haben einen Durchmesser von weniger als 200 μm und eine Länge von mehr als 800 μm. Die Stäbchen bestehen aus flüssigkristallinen aromatischen Polyestern. Die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des anisotropen Kunststoffformkörpers wird im Stand der Technik nicht diskutiert.US-OS 2003/0175466 (Sughrue Mion) describes a film with anisotropic refraction, which is achieved by an arrangement of rod-shaped structures in a polymer matrix. The rods are oriented in one direction and the refractive index of the rods in the axial direction differs in itself from the refractive index of the matrix in the corresponding direction. The rods have a diameter of less than 200 microns and a length of more than 800 microns. The rods are made of liquid crystalline aromatic Polyesters. The improvement of the mechanical properties of the anisotropic plastic molding is not discussed in the prior art.
US-OS 2004/0246581 (Nitto Denko Corporation) beschreibt eine Anordnung aus einer Kunststoffplatte, auf die polarisierende Elemente auflaminiert werden, die doppelbrechenden Zonen der polarisierenden Elemente bewirken eine anisotrope Lichtstreuung.US-A-2004/0246581 (Nitto Denko Corporation) describes an arrangement of a plastic plate on which polarizing elements are laminated, the birefringent zones of the polarizing elements effect anisotropic light scattering.
DE-OS 101 29 967 (Daicel) beschreibt Laminatfilme, auf die auf mindestens einer Seite transparente Lichtstreuschichten auflaminiert sind. Die Lichtstreung wird durch eine teilchenförmige dispergierte Phase erreicht, die in einer kontinuierlichen Phase dispergiert ist. Das mittlere Aspektverhältnis der teilchenförmigen dispergierten Phase ist größer als 1 und die Hauptachse der teilchenförmigen dispergierten Phase ist in eine Richtung ausgerichtet. Die kontinuierliche Phase und die dispergierte Phase sind miteinander nicht kompatibel oder kaum kompatibel. Das Harz, das zur Herstellung der kontinuierlichen Phase verwendet werden kann, umfasst thermoplastische Harze. Die faserförmige dispergierte Phase umfasst anorganische und organische Fasern, an organischen Fasern können wärmebeständige organische Fasern, wie beispielsweise Aramid® -Fasern, verwendet werden.DE-OS 101 29 967 (Daicel) describes laminate films to which transparent light-scattering layers are laminated on at least one side. The light scattering is achieved by a particulate dispersed phase dispersed in a continuous phase. The mean aspect ratio of the particulate dispersed phase is greater than 1 and the major axis of the particulate dispersed phase is oriented in one direction. The continuous phase and the dispersed phase are incompatible or hardly compatible with each other. The resin that can be used to make the continuous phase includes thermoplastic resins. The fibrous dispersed phase includes organic and inorganic fibers, organic fibers may be heat resistant organic fibers, such as aramid ® fibers are used.
EP 1 354 014 (3M) beschreibt ein adhäsives Material und eine Phase, die ein dispergiertes Material enthält, wobei die dispergierte Phase längliche Strukturen enthält und der Brechungsindex der länglichen Strukturen um mindestens 0,01 sich vom Brechungsindex der adhäsiven Phase unterscheidet. Das adhäsives Material ist optisch isotrop.EP 1 354 014 (3M) describes an adhesive material and a phase containing a dispersed material, the dispersed phase containing elongated structures and the refractive index of the elongate structures differing by at least 0.01 from the refractive index of the adhesive phase. The adhesive material is optically isotropic.
EP 1 052 451 (Nitto Denko Corp.) beschreibt eine Anordnung aus einer lichtdurchlässigen Kunststoffplatte, auf die polarisierende Elemente auf mindestens einer Seite auflaminiert werden, die feinen doppelbrechenden Zonen der polarisierenden Elemente bewirken eine anisotrope Lichtstreuung.EP 1 052 451 (Nitto Denko Corp.) describes an arrangement of a translucent plastic plate, to which polarizing elements are laminated on at least one side, the fine birefringent zones of the polarizing elements cause anisotropic light scattering.
EP 464 499 (Sumitomo) beschreibt ein anisotrop streuendes Material, wobei das streuende Material aus Polystyrol niedriger Dichte oder aus Polyethylen bestehen kann. Aufgabe und LösungEP 464 499 (Sumitomo) describes an anisotropically scattering material wherein the scattering material may be low density polystyrene or polyethylene. Task and solution
Angesichts des diskutierten Standes der Technik bestand nun die Aufgabe der Erfindung, einen weiteren optischen Streukörper mit verbesserten Streuverhalten zur Verfügung zu stellen, der darüber hinaus noch gute mechanischen Eigenschaften aufweist und daher problemlos zu verarbeiten ist. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung der anisotropen Kunststoffformkörper zur Verfügung zu stellen.In view of the prior art discussed, it was an object of the invention to provide a further optical scattering body with improved scattering behavior which, moreover, still has good mechanical properties and is therefore easy to process. Another object is to provide a simple and inexpensive process for producing the anisotropic plastic moldings.
Die Aufgabe wird durch einen Lichtstreukörper nach Anspruch 1 gelöst, der Lichtstreukörper ist nach einem Extrusionsverfahren nach Anspruch 5 erhältlich.The object is achieved by a light scattering body according to claim 1, the light scattering body is obtainable by an extrusion process according to claim 5.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Wegen der starken optischen Anisotropie werden die Vorteile der Erfindung gesehen in:Because of the strong optical anisotropy, the advantages of the invention are seen in:
Lichttechnik zur blendfreien Beleuchtung. anisotrope Durchsicht bei Ausführung als dünne Schichten (coextrudierte Schichten). Mögliche Anwendungen: seitlicher Sichtschutz, Oberlichter in Gebäudetechnik. Hinterleuchtung von großflächigen Werbedisplays.Lighting technology for glare-free lighting. anisotropic view when executed as thin layers (coextruded layers). Possible applications: lateral blinds, skylights in building technology. Backlighting of large advertising displays.
Als transparente Kunststoffe kommen Polymethyl(meth)acrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), Polyethyleneterephtalat (PET), cycloolefmische Copolymere (COP), Polystyrol (PS) und Copolymere in jeder Kombination der oben genannten Polymeren in Frage, gebenenfalls können die Kunststoffformmassen auch schlagzäh ausgerüstet sein. Besonderes bevorzugt ist die Verwendung von transparenten PMMA-Formmassen.As transparent plastics are polymethyl (meth) acrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polyethylene terephthalate (PET), cycloolefin copolymers (COP), polystyrene (PS) and copolymers in any combination of the above polymers in question, if appropriate, the plastic molding compositions also be equipped impact resistant. Especially preferred is the use of transparent PMMA molding compounds.
Als mit PMMA unverträgliche Kunststoffe kommen beispielsweise PETG, PET, PC, PS, COC, PA oder PMMI in Frage. Die Poly(meth)acrylat-Formmassen (PMMA)As incompatible with PMMA plastics are, for example, PETG, PET, PC, PS, COC, PA or PMMI in question. The poly (meth) acrylate molding compounds (PMMA)
Ein weiteres bevorzugtes Kunststoffsubstrat umfaßt Poly(meth)acrylate. Diese Polymere werden im allgemeinen durch radikalische Polymerisation von Mischungen erhalten, die (Meth)acrylate enthalten. Der Ausdruck (Meth)acrylate umfaßt Methacrylate und Acrylate sowie Mischungen aus beiden.Another preferred plastic substrate comprises poly (meth) acrylates. These polymers are generally obtained by radical polymerization of mixtures containing (meth) acrylates. The term (meth) acrylates include methacrylates and acrylates as well as mixtures of both.
Diese Monomere sind weithin bekannt. Zu diesen gehören unter anderem (Meth)acrylate, die sich von gesättigten Alkoholen ableiten, wie beispielsweise Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, Propyl(meth)acrylat, n-Butyl(meth)acrylat, tert.-Butyl(meth)acrylat, Pentyl(meth)acrylat und 2-Ethylhexyl(meth)acrylat; (Meth)acrylate, die sich von ungesättigten Alkoholen ableiten, wie z. B. Oleyl(meth)acrylat, 2-Propinyl(meth)acrylat, Allyl(meth)acrylat, Vinyl(meth)acrylat; Aryl(meth)acrylate, wie Benzyl(meth)acrylat oder Phenyl(meth)acrylat, wobei die Arylreste jeweils unsubstituiert oder bis zu vierfach substituiert sein können; Cycloalkyl(meth)acrylate, wie 3-Vinylcyclohexyl(meth)acrylat, Bornyl(meth)acrylat; Hydroxylalkyl(meth)acrylate, wie 3-Hydroxypropyl(meth)acrylat, 3,4- Dihydroxybutyl(meth)acrylat, 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, 2-Hydroxypropyl(meth)acrylat; Glycoldi(meth)acrylate, wie 1,4-Butandioldi(meth)acrylat, (Meth)acrylate von Etheralkoholen, wie Tetrahydrofurfuryl(meth)acrylat, Vinyloxyethoxyethyl(meth)acrylat; Amide und Nitrile der (Meth)acrylsäure, wie N-(3-Dimethylaminopropyl)(meth)acrylamid, N-(Diethylphosphono)(meth)acrylamid, l-Methacryloylamido-2-methyl-2-propanol; schwefelhaltige Methacrylate, wie Ethylsulfinylethyl(meth)acrylat, 4- Thiocyanatobutyl(meth)acrylat, Ethylsulfonylethyl(meth)acrylat, Thiocyanatomethyl(meth)acrylat, Methylsulfinylmethyl(meth)acrylat, Bis((meth)acryloyloxyethyl)sulfid; mehrwertige (Meth)acrylate, wie Trimethyloylpropantri(meth)acrylat, Pentaerythrittetra(meth)acrylat und Pentaerythrittri(meth)acrylat.These monomers are well known. These include, inter alia, (meth) acrylates derived from saturated alcohols, such as, for example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, tert-butyl ( meth) acrylate, pentyl (meth) acrylate and 2-ethylhexyl (meth) acrylate; (Meth) acrylates derived from unsaturated alcohols, such as. Oleyl (meth) acrylate, 2-propynyl (meth) acrylate, allyl (meth) acrylate, vinyl (meth) acrylate; Aryl (meth) acrylates, such as benzyl (meth) acrylate or phenyl (meth) acrylate, wherein the aryl radicals may each be unsubstituted or substituted up to four times; Cycloalkyl (meth) acrylates such as 3-vinylcyclohexyl (meth) acrylate, bornyl (meth) acrylate; Hydroxyalkyl (meth) acrylates such as 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, 3,4-dihydroxybutyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate; Glycol di (meth) acrylates such as 1,4-butanediol di (meth) acrylate, (meth) acrylates of ether alcohols such as tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, vinyloxyethoxyethyl (meth) acrylate; Amides and nitriles of (meth) acrylic acid, such as N- (3-dimethylaminopropyl) (meth) acrylamide, N- (diethylphosphono) (meth) acrylamide, 1-methacryloylamido-2-methyl-2-propanol; sulfur-containing methacrylates such as ethylsulfinylethyl (meth) acrylate, 4-thiocyanatobutyl (meth) acrylate, ethylsulfonylethyl (meth) acrylate, thiocyanatomethyl (meth) acrylate, methylsulfinylmethyl (meth) acrylate, bis ((meth) acryloyloxyethyl) sulfide; polyvalent (meth) acrylates such as trimethyloylpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate and pentaerythritol tri (meth) acrylate.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthalten diese Mischungen mindestens 40 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 60 Gew.-% und besonders bevorzugt mindestens 80 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Monomere, Methylmethacrylat.According to a preferred aspect of the present invention, these mixtures contain at least 40% by weight, preferably at least 60% by weight and more preferably at least 80% by weight, based on the weight of the monomers, of methyl methacrylate.
Neben den zuvor dargelegten (Meth)acrylaten können die zu polymerisierenden Zusammensetzungen auch weitere ungesättigte Monomere aufweisen, die mit Methylmethacrylat und den zuvor genannten (Meth)acrylaten copolymerisierbar sind.In addition to the (meth) acrylates set out above, the compositions to be polymerized may also contain other unsaturated monomers which are compatible with Methyl methacrylate and the aforementioned (meth) acrylates are copolymerizable.
Hierzu gehören unter anderem 1-Alkene, wie Hexen- 1, Hepten-1; verzweigte Alkene, wie beispielsweise Vinylcyclohexan, 3,3-Dimethyl-l-propen, 3-Methyl-l-diisobutylen, A- Methylpenten-1; Acrylnitril; Vinylester, wie Vinylacetat; Styrol, substituierte Styrole mit einem Alkylsubstituenten in der Seitenkette, wie z. B. α-Methylstyrol und α-Ethylstyrol, substituierte Styrole mit einem Alkylsubstituenten am Ring, wie Vinyltoluol und p- Methylstyrol, halogenierte Styrole, wie beispielsweise Monochlorstyrole, Dichlorstyrole, Tribromstyrole und Tetrabromstyrole; Heterocyclische Vinylverbindungen, wie 2- Vinylpyridin, 3-Vinylpyridin, 2-Methyl-5-vinylpyridin, 3-Ethyl-4-vinylpyridin, 2,3-Dimethyl- 5-vinylpyridin, Vinylpyrimidin, Vinylpiperidin, 9-Vinylcarbazol, 3-Vinylcarbazol, 4- Vinylcarbazo 1, 1 - Vinylimidazo 1, 2-Methyl- 1 - vinylimidazo 1, N- Vinylpyrro lidon, 2-Vinylpyrrolidon, N- Vinylpyrro lidin, 3-Vinylpyrrolidin, N-Vinylcaprolactam, N- Vinylbutyrolactam, Vinyloxolan, Vinylfuran, Vinylthiophen, Vinylthiolan, Vinylthiazole und hydrierte Vinylthiazole, Vinyloxazole und hydrierte Vinyloxazole; Vinyl- und Isoprenylether; Maleinsäurederivate, wie beispielsweise Maleinsäureanhydrid, Methylmaleinsäureanhydrid, Maleinimid, Methylmaleinimid; und Diene, wie beispielsweise Divinylbenzol.These include, inter alia, 1-alkenes, such as hexene-1, heptene-1; branched alkenes such as vinylcyclohexane, 3,3-dimethyl-1-propene, 3-methyl-1-diisobutylene, A-methylpentene-1; acrylonitrile; Vinyl esters, such as vinyl acetate; Styrene, substituted styrenes having an alkyl substituent in the side chain, such as. Α-methylstyrene and α-ethylstyrene, substituted styrenes having an alkyl substituent on the ring such as vinyltoluene and p-methylstyrene, halogenated styrenes such as monochlorostyrenes, dichlorostyrenes, tribromostyrenes and tetrabromostyrenes; Heterocyclic vinyl compounds, such as 2-vinylpyridine, 3-vinylpyridine, 2-methyl-5-vinylpyridine, 3-ethyl-4-vinylpyridine, 2,3-dimethyl-5-vinylpyridine, vinylpyrimidine, vinylpiperidine, 9-vinylcarbazole, 3-vinylcarbazole, 4-vinylcarbazo 1, 1-vinylimidazo 1, 2-methyl-1-vinylimidazo 1, N-vinylpyrrolidone, 2-vinylpyrrolidone, N-vinylpyrrolidine, 3-vinylpyrrolidine, N-vinylcaprolactam, N-vinylbutyrolactam, vinyloxolane, vinylfuran, vinylthiophene , Vinylthiolane, vinylthiazoles and hydrogenated vinylthiazoles, vinyloxazoles and hydrogenated vinyloxazoles; Vinyl and isoprenyl ethers; Maleic acid derivatives such as maleic anhydride, methylmaleic anhydride, maleimide, methylmaleimide; and dienes, such as divinylbenzene.
Im allgemeinen werden diese Comonomere in einer Menge von 0 Gew.-%, bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 0 Gew.-%, bis 40 Gew.-% und besonders bevorzugt 0 Gew.-%, bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Monomeren, eingesetzt, wobei die Verbindungen einzeln oder als Mischung verwendet werden können.In general, these comonomers are used in an amount of 0% by weight, up to 60% by weight, preferably 0% by weight, up to 40% by weight and particularly preferably 0% by weight, up to 20% by weight. , based on the weight of the monomers used, wherein the compounds can be used individually or as a mixture.
Die Polymerisation wird im allgemeinen mit bekannten Radikalinitiatoren gestartet. Zu den bevorzugten Initiatoren gehören unter anderem die in der Fachwelt weithin bekannten Azoinitiatoren, wie AIBN und 1,1-Azobiscyclohexancarbonitril, sowie Peroxyverbindungen, wie Methylethylketonperoxid, Acetylacetonperoxid, Dilaurylperoxyd, tert.-Butylper-2- ethylhexanoat, Ketonperoxid, Methylisobutylketonperoxid, Cyclohexanonperoxid, Dibenzoylperoxid, tert.-Butylperoxybenzoat, tert.-Butylperoxyisopropylcarbonat, 2,5-Bis(2- ethylhexanoyl-peroxy)-2,5-dimethylhexan, tert.-Butylperoxy-2-ethylhexanoat, tert.- Butylperoxy-3,5,5-trimethylhexanoat, Dicumylperoxid, l,l-Bis(tert.-butylperoxy)cyclohexan, l,l-Bis(tert.-butylperoxy)3,3,5-trimethylcyclohexan, Cumylhydroperoxid, tert.- Butylhydroperoxid, Bis(4-tert.-butylcyclohexyl)peroxydicarbonat, Mischungen von zwei oder mehr der vorgenannten Verbindungen miteinander sowie Mischungen der vorgenannten Verbindungen mit nicht genannten Verbindungen, die ebenfalls Radikale bilden können. Diese Verbindungen werden häufig in einer Menge von 0,01 Gew.-% bis 10 Gew.-%, vorzugsweise von 0,5 Gew.-% bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Monomeren, eingesetzt.The polymerization is generally started with known free-radical initiators. Among the preferred initiators include the azo initiators well known in the art, such as AIBN and 1,1-azobiscyclohexanecarbonitrile, and peroxy compounds such as methyl ethyl ketone peroxide, acetylacetone peroxide, dilauryl peroxide, tert-butyl per-2-ethylhexanoate, ketone peroxide, methyl isobutyl ketone peroxide, cyclohexanone peroxide, dibenzoyl peroxide , tert-butyl peroxybenzoate, tert-butyl peroxyisopropyl carbonate, 2,5-bis (2-ethylhexanoylperoxy) -2,5-dimethylhexane, tert-butylperoxy-2-ethylhexanoate, tert-butylperoxy-3,5,5- trimethylhexanoate, dicumyl peroxide, 1,1-bis (tert-butylperoxy) cyclohexane, 1,1-bis (tert-butylperoxy) 3,3,5-trimethylcyclohexane, cumyl hydroperoxide, tert-butyl hydroperoxide, bis (4-tert. butylcyclohexyl) peroxydicarbonate, mixtures of two or more of the abovementioned compounds with one another, and mixtures of the abovementioned compounds with unspecified compounds which can likewise form free radicals. These compounds are often used in an amount of 0.01 wt .-% to 10 wt .-%, preferably from 0.5 wt .-% to 3 wt .-%, based on the weight of the monomers.
Schlagzähmodifizierter Poly(meth)acrylat-KunststoffImpact-modified poly (meth) acrylate plastic
Der eingesetzte Poly(meth)acrylat-Kunststoff kann gegebenenfalls auch schlagzäh ausgerüstet sein. Der schlagzähmodifizierte Poly(meth)acrylat-Kunststo ff besteht aus 20 Gew.-% bis 80 Gew.-%, bevorzugt 30 Gew.-% bis 70 Gew.-% einer Poly(meth)acrylat-Matrix und 80 Gew.- % bis 20 Gew.-%, bevorzugt 70 Gew.-% bis 30 Gew.-% Elastomerteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 10 bis 150 nm (Messungen z. B. mit der Ultrazentrifugenmethode) .If appropriate, the poly (meth) acrylate plastic used can also be impact-resistant. The impact-modified poly (meth) acrylate plastic consists of 20% by weight to 80% by weight, preferably 30% by weight to 70% by weight, of a poly (meth) acrylate matrix and 80% by weight. to 20% by weight, preferably 70% by weight to 30% by weight, of elastomer particles having an average particle diameter of from 10 to 150 nm (measurements using, for example, the ultracentrifuge method).
Bevorzugt weisen die in der Poly(meth)acrylat-Matrix verteilten Elastomerteilchen einen Kern mit einer weichen Elastomerphase und einer daran gebundenen Hartphase auf.Preferably, the elastomer particles distributed in the poly (meth) acrylate matrix have a core with a soft elastomer phase and a hard phase bonded thereto.
Der schlagzähmodifizierte Poly(meth)acrylat-Kunststoff (sz-PMMA) besteht aus einem Anteil Matrixpolymer, polymerisiert aus mindestens 80 Gew.-% Einheiten Methylmethacrylat sowie gegebenenfalls 0 Gew.-% bis 20 Gew.-% Einheiten von mit Methylmethacrylat copolymerisierbaren Monomeren und einem in der Matrix verteilten Anteil an Schlagzähmodifizierungsmitteln auf Basis von vernetzten Poly(meth)acrylatenThe impact-modified poly (meth) acrylate plastic (sz-PMMA) consists of a proportion matrix polymer polymerized from at least 80 wt .-% units of methyl methacrylate and optionally 0 wt .-% to 20 wt .-% units of copolymerizable with methyl methacrylate monomers and a proportion of impact modifiers distributed in the matrix based on crosslinked poly (meth) acrylates
Das Matrixpolymer besteht insbesondere aus 80 Gew.-%, bis 100 Gew.-%, vorzugsweise zu 90 Gew.-% bis 99,5 Gew.-%, aus radikalisch polymerisierten Methylmethacrylat-Einheiten und gegebenenfalls zu 0 Gew.-% bis 20 Gew.-%, bevorzugt zu 0,5 Gew.-% bis 10 Gew.-% aus weiteren radikalisch polymerisierbaren Comonomeren, z. B. Ci- bis C4- Alkyl(meth)acrylaten, insbesondere Methylacrylat, Ethylacrylat oder Butylacrylat. Je höher das Molekulargewicht der Matrixpolymere ist, desto besser ist die Witterungsbeständigkeit der UV- Schutzfolie Vorzugsweise liegt das mittlere Molekulargewicht Mw (Gewichtsmittel) der Matrix im Bereich von 90.000 g/mol bis 200.000 g/mol, insbesondere 100.000 g/mol bis 150.000 g/mol (Bestimmung von Mw mittels Gelpermeationschromatographie unter Bezug auf Polymethylmethacrylat als Eichstandard) entsprechen. Die Bestimmung des Molekulargewichts Mw kann beispielsweise per Gelpermeationschromatographie oder per Streulichtmethode erfolgen (siehe z. B. H. F. Mark et al., Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, 2nd. Edition, Vol. 10, Seiten 1 ff, J. Wiley, 1989).The matrix polymer consists in particular of 80% by weight, up to 100% by weight, preferably 90% by weight to 99.5% by weight, of free-radically polymerized methyl methacrylate units and optionally of 0% by weight to 20 Wt .-%, preferably from 0.5 wt .-% to 10 wt .-% of further radically polymerizable comonomers, eg. B. Ci- to C 4 - alkyl (meth) acrylates, in particular methyl acrylate, ethyl acrylate or butyl acrylate. The higher the molecular weight of the matrix polymers, the better the weather resistance of the UV protective film. The average molecular weight Mw (weight average) is preferably the matrix in the range from 90,000 g / mol to 200,000 g / mol, in particular 100,000 g / mol to 150,000 g / mol (determination of M w by gel permeation chromatography with reference to polymethyl methacrylate as calibration standard). The molecular weight Mw can be determined, for example, by gel permeation chromatography or by scattered light method (see, for example, BHF Mark et al., Encyclopaedia of Polymer Science and Engineering, 2nd Edition, Vol.
Bevorzugt ist ein Copolymer aus 90 Gew.-% bis 99,5 Gew.-% Methylmethacrylat und 0,5 Gew.-% bis 10 Gew.-% Methylacrylat. Die Vicaterweichungstemperaturen VET (ISO 306- B50) können im Bereich von mindestens 90° C, bevorzugt von 95° C bis 112 0C liegen.Preference is given to a copolymer of 90% by weight to 99.5% by weight of methyl methacrylate and 0.5% by weight to 10% by weight of methyl acrylate. The Vicat softening temperatures VET (ISO 306-B50) can be in the range of at least 90 ° C, preferably from 95 ° C to 112 0 C.
Im Extruder können das Schlagzähmodifϊzierungsmittel und Matrix-Polymerisat zu schlagzähmodifϊzierten Polymethacrylat-Formmassen in der Schmelze vermischt werden. Das ausgetragene Material wird in der Regel zunächst zu Granulat geschnitten. Dieses kann mittels Extrusion oder Spritzguß zu Formkörpern, wie Platten, Folien oder Spritzgußteilen weiterverarbeitet werden.In the extruder, the toughening modifier and matrix polymer can be melt-blended into impact-modified polymethacrylate molding compositions. The discharged material is usually first cut into granules. This can be further processed by extrusion or injection molding into moldings, such as plates, films or injection molded parts.
Das SchlagzähmodifϊzierungsmittelThe impact modifier
Die Polymethacrylat-Matrix enthält ein Schlagzähmodifϊzierungsmittel, welches z. B. ein zwei- oder dreischalig aufgebautes Schlagzähmodifϊzierungsmittel sein kann, bevorzugt werden zweischalige Schlagzähmodifϊzierungsmittel eingesetzt.The polymethacrylate matrix contains a Schlagzähmodifϊzierungsmittel which z. B. may be a two- or three-shell constructed Schlagzähmodifϊzierungsmittel, preferably bivalve Schlagzähmodifϊzierungsmittel be used.
Schlagzähmodifϊzierungsmittel für Polymethacrylat-Kunststoffe sind hinlänglich bekannt. Herstellung und Aufbau von schlagzähmodifϊzierten Polymethacrylat-Formmassen sind z. B. in EP-A 0 113 924, EP-A 0 522 351, EP-A 0 465 049 und EP-A 0 683 028 beschrieben. In der Polymethacrylat-Matrix sind 1 Gew.-% bis 30 Gew.-%, bevorzugt 2 Gew.-% bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 3 Gew.-% bis 15 Gew.-%, insbesondere 5 Gew.-% bis 12 Gew.-% eines Schlagzähmodifϊzierungsmittels, das eine Elastomerphase aus vernetzten Polymerisatteilchen ist, enthalten. Das Schlagzähmodifϊzierungsmittel wird in an sich bekannter Weise durch Perlpolymerisation oder durch Emulsionspolymerisation erhalten.Impact modifiers for polymethacrylate plastics are well known. Production and construction of impact-modified polymethacrylate molding compositions are, for. In EP-A 0 113 924, EP-A 0 522 351, EP-A 0 465 049 and EP-A 0 683 028. In the polymethacrylate matrix are 1 wt .-% to 30 wt .-%, preferably 2 wt .-% to 20 wt .-%, particularly preferably 3 wt .-% to 15 wt .-%, in particular 5 wt .-%. % to 12% by weight of an impact modifier which is an elastomeric phase of crosslinked polymer particles. The impact modifier is obtained in a manner known per se by bead polymerization or by emulsion polymerization.
Im einfachsten Fall handelt es sich um, mittels Perlpolymerisation erhältliche, vernetzte Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße im Bereich von 10 nm bis 150 nm, bevorzugt 20 nm bis 100 nm, insbesondere 30 nm bis 90 nm. Diese bestehen in der Regel aus mindestens 40 Gew.-%, bevorzugt 50 Gew.-% bis 70 Gew.-% Methylmethacrylat, 20 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bevorzugt 25 Gew.-% bis 35 Gew.-% Butylacrylat sowie 0,1 Gew.-% bis 2 Gew.-%, bevorzugt 0,5 Gew.-% bis 1 Gew.-% eines vernetzenden Monomeren, z. B. einem mehrfunktionellen (Meth)acrylat wie z. B. Allylmethacrylat und gegebenenfalls weiteren Monomeren wie z. B. 0 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,5 Gew.-% bis 5 Gew.-% an Cl- C4-Alkylmethacrylaten, wie Ethylacrylat oder Butylmethacrylat, bevorzugt Methylacrylat, oder anderen vinylisch polymerisierbaren Monomeren wie z. B. Styrol.In the simplest case, crosslinked particles obtainable by means of bead polymerization and having an average particle size in the range from 10 nm to 150 nm, preferably 20 nm to 100 nm, in particular 30 nm to 90 nm. These usually consist of at least 40% by weight %, preferably 50 wt.% to 70 wt.% of methyl methacrylate, 20 wt.% to 40 wt.%, preferably 25 wt.% to 35 wt.% butyl acrylate and 0.1 wt. % to 2% by weight, preferably 0.5% to 1% by weight of a crosslinking monomer, e.g. B. a polyfunctional (meth) acrylate such. B. allyl methacrylate and optionally other monomers such. B. 0 wt .-% to 10 wt .-%, preferably 0.5 wt .-% to 5 wt .-% of C 1 -C 4 -alkyl methacrylates, such as ethyl acrylate or butyl methacrylate, preferably methyl acrylate, or other vinyl polymerizable monomers such , Styrene.
Bevorzugte Schlagzähmodifϊzierungsmittel sind Polymerisatteilchen, die einen zwei- oder einen dreischichtigen Kern- Schale- Aufbau aufweisen können und durch Emulsionspolymerisation erhalten werden (s. z. B. EP-A 0 113 924, EP-A 0 522 351, EP-A 0 465 049 und EP-A 0 683 028). Geeignete Teilchengrößen dieser Emulsionspolymerisate müssen jedoch für die Zwecke der Erfindung im Bereich von 10 nm - 150 nm, bevorzugt 20 nm bis 120 nm, besonders bevorzugt 50 nm - 100 nm.Preferred impact modifiers are polymerizate particles which may have a two- or three-layer core-shell structure and are obtained by emulsion polymerization (see, for example, EP-A 0 113 924, EP-A 0 522 351, EP-A 0 465 049 and EP -A 0 683 028). However, for the purposes of the invention, suitable particle sizes of these emulsion polymers must be in the range from 10 nm to 150 nm, preferably from 20 nm to 120 nm, particularly preferably 50 nm to 100 nm.
Ein dreischichtiger bzw. dreiphasiger Aufbau mit einem Kern und zwei Schalen kann wie folgt beschaffen sein. Eine innerste (harte) Schale kann z. B im wesentlichen aus Methylmethacrylat, geringen Anteilen von Comonomeren, wie z. B. Ethylacrylat und einem Vernetzeranteil, z. B. Allylmethacrylat, bestehen. Die mittlere (weiche) Schale kann z. B. aus Butylacrylat und gegebenenfalls Styrol aufgebaut sein, während die äußerste (harte) Schale im wesentlichen meist dem Matrixpolymerisat entspricht, wodurch die Verträglichkeit und gute Anbindung an die Matrix bewirkt wird. Der Polybutylacrylat-Anteil am Schlagzähmodifizierungsmittel ist entscheidend für die schlagzähe Wirkung und liegt bevorzugt im Bereich von 20 Gew.-% bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 25 Gew.-% bis 35 Gew.-%.A three-layer or three-phase structure with a core and two shells can be designed as follows. An innermost (hard) shell may, for. B consists essentially of methyl methacrylate, small proportions of comonomers, such as. For example, ethyl acrylate and a crosslinker, z. As allyl methacrylate, exist. The middle (soft) shell can z. B. from butyl acrylate and optionally styrene, while the outermost (hard) shell substantially corresponds to the matrix polymer, whereby the compatibility and good binding to the matrix is effected. The polybutyl acrylate content on Impact modifier is crucial for the impact strength and is preferably in the range of 20 wt .-% to 40 wt .-%, particularly preferably in the range of 25 wt .-% to 35 wt .-%.
Zweiphasiger Schlagzähmodifier gemäß EP 0 528 196 AlTwo-phase impact modifier according to EP 0 528 196 A1
Bevorzugt, insbesondere zur Folienherstellung, jedoch nicht auf diese beschränkt, wird ein, im Prinzip aus EP 0 528 196 Al bekanntes System verwendet, das ein zweiphasiges, schlagzähmodifiziertes Polymerisat ist aus:Preferably, in particular for film production, but not limited thereto, a system known in principle from EP 0 528 196 A1 is used, which is a two-phase, impact-modified polymer of:
al) 10 Gew.-% bis 95 Gew.-% einer zusammenhängenden Hartphase mit einer Glasübergangstemperatur Tmg über 70 0C, aufgebaut ausal) 10 wt .-% to 95 wt .-% of a continuous hard phase having a glass transition temperature Tmg above 70 0 C, composed of
al 1) 80 Gew.-% bis 100 Gew.-% (bezogen auf al)al 1) from 80% by weight to 100% by weight (based on al)
Methylmethacrylat undMethyl methacrylate and
al2) 0 Gew.-% bis 20 Gew.-% eines oder mehrerer weiterer ethylenisch ungesättigter, radikalisch polymerisierbarer Monomeren, undal2) 0 wt .-% to 20 wt .-% of one or more further ethylenically unsaturated, radically polymerizable monomers, and
a2) 90 Gew.-% bis 5 Gew.-% einer in der Hartphase verteilten Zähphase mit einer Glasübergangstemperatur Tmg unter -10 0C, aufgebaut ausa2) 90 wt .-% to 5 wt .-% of a distributed in the hard phase toughening phase having a glass transition temperature Tmg below -10 0 C, built up from
a21) 50 Gew.-% bis 99,5 Gew.-% eines Cl-C10-Alkylacrylatsa21) from 50% to 99.5% by weight of a C 1 -C 10 -alkyl acrylate
(bezogen auf a2)(referring to a2)
a22) 0,5 Gew.-% bis 5 Gew.-% eines vernetzenden Monomeren mit zwei oder mehr ethylenisch ungesättigten, radikalisch polymerisierbaren Resten, und a23) gegebenenfalls weiteren ethylenisch ungesättigten, radikalisch polymerisierbaren Monomeren,a22) from 0.5% to 5% by weight of a crosslinking monomer having two or more ethylenically unsaturated, radically polymerizable groups, and a23) optionally further ethylenically unsaturated, free-radically polymerizable monomers,
wobei wenigstens 15 Gew.-% der Hartphase al) mit der Zähphase a2) kovalent verknüpft sind.wherein at least 15 wt .-% of the hard phase al) are covalently linked to the toughening phase a2).
Das zweiphasige Schlagzähmodifϊzierungsmittel kann durch eine zweistufige Emulsionspolymerisation in Wasser erzeugt werden, wie z. B. in DE-A 38 42 796 beschrieben. In der ersten Stufe wird die Zähphase a2) erzeugt, die zu mindestens 50 Gew.-%, vorzugsweise zu mehr als 80 Gew.-%, aus niederen Alkylacrylaten aufgebaut ist, woraus sich eine Glasübergangstemperatur Tmg dieser Phase von unter -10 0C ergibt. Als vernetzende Monomere a22) werden (Meth)acrylester von Diolen, wie beispielsweise Ethylenglykoldimethacrylat oder 1,4-Butandioldimethacrylat, aromatische Verbindungen mit zwei Vinyl- oder Allylgruppen, wie beispielsweise Divinylbenzol, oder andere Vernetzer mit zwei ethylenisch ungesättigten, radikalisch polymerisierbaren Resten, wie z. B. Allylmethacrylat als Pfropfvernetzer, eingesetzt. Als Vernetzer mit drei oder mehr ungesättigten, radikalisch polymerisierbaren Gruppen, wie Allylgruppen oder (Meth)acrylgruppen, seien beispielhaft Triallylcyanurat, Trimethylolpropan-triacrylat und - trimethacrylat sowie Pentaerythrit-tetraacrylat und -tetramethacrylat genannt. Weitere Beispiele sind hierzu in US 4,513,118 angegeben.The biphasic impact modifier can be produced by a two-stage emulsion polymerization in water, such as. B. in DE-A 38 42 796 described. In the first stage, the tough phase a2) is produced, which is constructed to at least 50 wt .-%, preferably more than 80 wt .-%, of lower alkyl acrylates, resulting in a glass transition temperature Tmg this phase of below -10 0 C yields , As crosslinking monomers a22) are (meth) acrylic esters of diols, such as ethylene glycol dimethacrylate or 1,4-butanediol dimethacrylate, aromatic compounds having two vinyl or allyl groups, such as divinylbenzene, or other crosslinkers having two ethylenically unsaturated, radically polymerizable radicals, such as , As allyl methacrylate as a graft crosslinker used. Examples of crosslinkers containing three or more unsaturated, free-radically polymerizable groups, such as allyl groups or (meth) acrylic groups, include triallyl cyanurate, trimethylolpropane triacrylate and trimethacrylate, and also pentaerythritol tetraacrylate and tetramethacrylate. Further examples are given in US Pat. No. 4,513,118.
Die unter a23) genannten ethylenisch ungesättigten, radikalisch polymerisierbaren Monomeren können beispielsweise Acryl- bzw. Methacrylsäure sowie deren Alkylester mit 1 - 20 Kohlenstoffatomen, sofern noch nicht genannt, sein, wobei der Alkylrest linear, verzweigt oder cyclisch sein kann. Des Weiteren kann a23) weitere radikalisch polymerisierbare aliphatische Comonomere, die mit den Alkylacrylaten a21) copolymerisierbar sind, umfassen. Jedoch sollen nennenswerte Anteile an aromatischen Comonomeren, wie Styrol, alpha-Methylstyrol oder Vinyltoluol ausgeschlossen bleiben, da sie - vor allem bei Bewitterung - zu unerwünschten Eigenschaften der Formmasse führen. Bei der Erzeugung der Zähphase in der ersten Stufe muß die Einstellung der Teilchengröße und deren Uneinheitlichkeit genau beachtet werden. Dabei hängt die Teilchengröße der Zähphase im wesentlichen von der Konzentration des Emulgators ab. Vorteilhafterweise kann die Teilchengröße durch den Einsatz eines Saatlatex gesteuert werden. Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße (Gewichtsmittel) unter 130 nm, vorzugsweise unter 70 nm, und mit einer Uneinheitlichkeit U80 der Teilchengröße unter 0,5, (U80 wird aus einer integralen Betrachtung der Teilchengrößenverteilung, die per Ultrazentrifuge bestimmt wird, ermittelt. Es gilt: U80 = [(r90 - rlO) / r50] - 1, wobei rlO, r50, r90 = mittlerer integraler Teilchenradius für den gilt 10,50,90 % der Teilchenradien liegen unter und 90,50,10 % der Teilchenradien liegen über diesem Wert) vorzugsweise unter 0,2, werden mit Emulgatorkonzentrationen von 0,15 bis 1,0 Gew.-%, bezogen auf die Wasserphase, erreicht. Dies gilt vor allem für anionische Emulgatoren, wie beispielsweise die besonders bevorzugten alkoxylierten und sulfatierten Paraffine. Als Polymerisationsinitiatoren werden z. B. 0,01 Gew.-% bis 0,5 Gew.- % Alkali- oder Ammoniumperoxodisulfat, bezogen auf die Wasserphase eingesetzt und die Polymerisation wird bei Temperaturen von 20 bis 100 0C ausgelöst. Bevorzugt werden Redox-Systeme, beispielsweise eine Kombination aus 0,01 Gew.-% bis 0,05 Gew.-% organischem Hydroperoxid und 0,05 bis 0,15 Gew.-% Natriumhydroxymethylsulfmat, bei Temperaturen von 20 bis 80 0C verwendet.The ethylenically unsaturated, free-radically polymerizable monomers mentioned under a23) can be, for example, acrylic or methacrylic acid and their alkyl esters having 1-20 carbon atoms, if not already mentioned, where the alkyl radical can be linear, branched or cyclic. Further, a23) may further comprise other radically polymerizable aliphatic comonomers which are copolymerizable with the alkyl acrylates a21). However, significant proportions of aromatic comonomers, such as styrene, alpha-methylstyrene or vinyltoluene should be excluded because they lead to undesirable properties of the molding compound, especially when weathered. In the first stage toughening phase, attention must be paid to the particle size adjustment and nonuniformity. The particle size of the toughening phase depends essentially on the concentration of the emulsifier. Advantageously, the particle size can be controlled by the use of a seed latex. Particles having an average weight average particle size below 130 nm, preferably below 70 nm, and with a particle size U80 subuniformity below 0.5, (U80 is determined from an integral consideration of the particle size distribution determined by ultracentrifuge. U80 = [(r90 - rlO) / r50] - 1, where rlO, r50, r90 = average integral particle radius for which 10,50,90% of the particle radii are under and 90,50,10% of the particle radii are above this value ), preferably below 0.2, are achieved with emulsifier concentrations of 0.15 to 1.0% by weight, based on the water phase. This is especially true for anionic emulsifiers, such as the most preferred alkoxylated and sulfated paraffins. As polymerization initiators z. B. 0.01 wt .-% to 0.5% by weight of alkali metal or ammonium peroxodisulfate, based on the water phase used and the polymerization is initiated at temperatures of 20 to 100 0 C. Preference is given to using redox systems, for example a combination of from 0.01% by weight to 0.05% by weight of organic hydroperoxide and from 0.05 to 0.15% by weight of sodium hydroxymethylsulfate, at temperatures of from 20 to 80 ° C. ,
Die mit der Zähphase a2) zumindest zu 15 Gew.-% kovalent verbundene Hartphase al) weist eine Glasübergangstemperatur von wenigstens 70 0C auf und kann ausschließlich aus Methylmethacrylat aufgebaut sein. Als Comonomere al2) können bis zu 20 Gew.-% eines oder mehrerer weiterer ethylenisch ungesättigter, radikalisch polymerisierbarer Monomerer in der Hartphase enthalten sein, wobei Alkyl(meth)acrylate, vorzugsweise Alkylacrylate mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, in solchen Mengen eingesetzt werden, daß die oben genannte Glasübergangstemperatur nicht unterschritten wird.The covalently bonded to the toughening phase a2) at least 15 wt .-% hard phase al) has a glass transition temperature of at least 70 0 C and may be composed exclusively of methyl methacrylate. Comonomers al2) may contain up to 20% by weight of one or more further ethylenically unsaturated, radically polymerizable monomers in the hard phase, alkyl (meth) acrylates, preferably alkyl acrylates having 1 to 4 carbon atoms, being used in amounts such that the above-mentioned glass transition temperature is not exceeded.
Die Polymerisation der Hartphase al) verläuft in einer zweiten Stufe ebenfalls in Emulsion unter Verwendung der üblichen Hilfsmittel, wie sie beispielsweise auch zur Polymerisation der Zähphase a2) verwandt werden. Die zuvor genannten Polymere können einzeln oder als Mischung verwendet werden. Hierbei können auch verschiedene Polycarbonate, Poly(meth)acrylate oder cycloolefmische Polymere eingesetzt werden, die sich beispielsweise im Molekulargewicht oder in der Monomerzusammensetzung unterscheiden.The polymerization of the hard phase al) also proceeds in a second stage in emulsion using the usual auxiliaries, as used, for example, for the polymerization of the tough phase a2). The aforementioned polymers may be used singly or as a mixture. It is also possible to use various polycarbonates, poly (meth) acrylates or cycloolefinic polymers which differ, for example, in molecular weight or in the monomer composition.
Die erfindungsgemäßen Kunststoffsubstrate können beispielsweise aus Formmassen der zuvor genannten Polymere hergestellt werden. Hierbei werden im allgemeinen thermoplastische Formgebungsverfahren eingesetzt, wie Extrusion oder Spritzguß.The plastic substrates according to the invention can be produced, for example, from molding compositions of the abovementioned polymers. In this case, generally thermoplastic molding processes are used, such as extrusion or injection molding.
Das Gewichtsmittel des Molekulargewichts Mw der erfindungsgemäß als Formmasse zur Herstellung der Kunststoffsubstrate zu verwendenden Homo- und/oder Copolymere kann in weiten Bereichen schwanken, wobei das Molekulargewicht üblicherweise auf den Anwendungszweck und die Verarbeitungsweise der Formmasse abgestimmt wird. Im allgemeinen liegt es aber im Bereich zwischen 20 000 und 1 000 000 g/mol, vorzugsweise 50 000 bis 500 000 g/mol und besonders bevorzugt 80 000 bis 300 000 g/mol, ohne daß hierdurch eine Einschränkung erfolgen soll.The weight-average molecular weight M w of the homo- and / or copolymers to be used according to the invention as a molding composition for the production of the plastic substrates can vary within wide limits, the molecular weight usually being matched to the intended use and the method of processing of the molding composition. In general, however, it is in the range between 20,000 and 1,000,000 g / mol, preferably 50,000 to 500,000 g / mol and particularly preferably 80,000 to 300,000 g / mol, without this being intended to limit this.
Darüber hinaus können die zur Herstellungen der Kunststoffsubstrate zu verwendenden Formmassen sowie die Acrylharze übliche Zusatzstoffe aller Art enthalten. Hierzu gehören unter anderem Antistatika, Antioxidantien, Entformungsmittel, Flammschutzmittel, Schmiermittel, Farbstoffe, Fließverbesserungsmittel, Füllstoffe, Lichtstabilisatoren und organische Phosphorverbindungen, wie Phosphite, Phosphorinane, Phospholane oder Phosphonate, Pigmente, Verwitterungsschutzmittel und Weichmacher. Die Menge an Zusatzstoffen ist jedoch auf den Anwendungszweck beschränkt.In addition, the molding compositions to be used for the preparation of the plastic substrates and the acrylic resins may contain conventional additives of all kinds. These include, but are not limited to, antistatics, antioxidants, mold release agents, flame retardants, lubricants, dyes, flow improvers, fillers, light stabilizers and organic phosphorus compounds such as phosphites, phosphininanes, phospholanes or phosphonates, pigments, weathering inhibitors, and plasticizers. However, the amount of additives is limited to the purpose of use.
Besonders bevorzugte Formmassen, die Poly(meth)acrylate umfassen, sind unter dem Handelsnamen PLEXIGLAS® von der Fa. Degussa AG kommerziell erhältlich. Bevorzugte Formmassen, die cycloolefmische Polymere umfassen, können unter dem Handelsnamen Topas ® von Ticona und Zeonex® von Nippon Zeon bezogen werden. Polycarbonat- Formmassen sind beispielsweise unter dem Handelsnamen Makrolon® von Bayer oder Lexan ® von General Electric erhältlich.Particularly preferred molding compositions comprising poly (meth) acrylates are commercially available under the trade name PLEXIGLAS® from Degussa AG. Preferred molding compositions comprising cycloolefinic polymers can be obtained under the trade names Topas® from Ticona and Zeonex® from Nippon Zeon. Polycarbonate molding compounds are available, for example, under the tradename Makrolon® from Bayer or Lexan® from General Electric.
Besonders bevorzugt umfaßt das Kunststoffsubstrat mindestens 80 Gew.-%, insbesondere mindestens 90 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Substrats, Poly(meth)acrylate, Polycarbonate und/oder cycloolefinische Polymere. Besonders bevorzugt bestehen die Kunststoffsubstrate aus Polymethylmethacrylat, wobei das Polymethylmethacrylat übliche Additive enthalten kann.The plastic substrate particularly preferably comprises at least 80% by weight, in particular at least 90% by weight, based on the total weight of the substrate, of poly (meth) acrylates, Polycarbonates and / or cycloolefinic polymers. Particularly preferably, the plastic substrates are made of polymethyl methacrylate, wherein the polymethyl methacrylate may contain conventional additives.
Eine Farbgebung durch Zusatz von organischen Farbmittel und Pigmenten ist grundsätzlich unter Beibehaltung der optischen Eigenschaft möglich.A coloring by the addition of organic colorants and pigments is basically possible while maintaining the optical property.
Die Polycarbonat-Formmasse (PC)The polycarbonate molding compound (PC)
Polycarbonate sind in der Fachwelt bekannt. Polycarbonate können formal als Polyester aus Kohlensäure und aliphatischen oder aromatischen Dihydroxy- Verbindungen betrachtet werden. Sie sind leicht zugänglich durch Umsetzung von Diglykolen oder Bisphenolen mit Phosgen bzw. Kohlensäurediestern in Polykondensations- bzw. Umesterungsreaktionen.Polycarbonates are known in the art. Polycarbonates can be formally considered as polyesters of carbonic acid and aliphatic or aromatic dihydroxy compounds. They are readily accessible by reaction of diglycols or bisphenols with phosgene or carbonic acid diesters in polycondensation or transesterification reactions.
Hierbei sind Polycarbonate bevorzugt, die sich von Bisphenolen ableiten. Zu diesen Bisphenolen gehören insbesondere 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan (Bisphenol A), 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-butan (Bisphenol B), l,l-Bis(4-hydroxyphenyl)cyclohexan (Bisphenol C), 2,2'-Methylendiphenol (Bisphenol F), 2,2-Bis(3,5-dibrom- 4-hydroxyphenyl)propan (Tetrabrombisphenol A) und 2,2-Bis(3,5-dimethyl-4- hydroxyphenyl)propan (Tetramethylbisphenol A).Here, polycarbonates are preferred which are derived from bisphenols. These bisphenols include in particular 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane (bisphenol A), 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) butane (bisphenol B), 1,1-bis (4-hydroxyphenyl ) cyclohexane (bisphenol C), 2,2'-methylenediphenol (bisphenol F), 2,2-bis (3,5-dibromo-4-hydroxyphenyl) propane (tetrabromobisphenol A) and 2,2-bis (3,5-bis) dimethyl-4-hydroxyphenyl) propane (tetramethyl bisphenol A).
Üblich werden derartige aromatische Polycarbonate durch Grenzflächenpolykondensation oder Umesterung hergestellt, wobei Einzelheiten in Encycl. Polym. Sei. Engng. 11, 648-718 dargestellt sind.Typically, such aromatic polycarbonates are prepared by interfacial polycondensation or transesterification, details of which are set forth in Encycl. Polym. Be. Engng. 11, 648-718 are shown.
Bei der Grenzflächenpolykondensation werden die Bisphenole als wäßrige, alkalische Lösung in inerten organischen Lösungsmitteln, wie beispielsweise Methylenchlorid, Chlorbenzol oder Tetrahydrofuran, emulgiert und in einer Stufenreaktion mit Phosgen umgesetzt. Als Katalysatoren gelangen Amine, bei sterisch gehinderten Bisphenolen auch Phasentransferkatalysatoren zum Einsatz. Die resultierenden Polymere sind in den verwendeten organischen Lösungsmitteln löslich.In interfacial polycondensation, the bisphenols are emulsified as an aqueous alkaline solution in inert organic solvents such as methylene chloride, chlorobenzene or tetrahydrofuran, and reacted with phosgene in a stepwise reaction. Amines are used as catalysts, and in the case of sterically hindered bisphenols also phase transfer catalysts are used. The resulting polymers are soluble in the organic solvents used.
Über die Wahl der Bisphenole können die Eigenschaften der Polymere breit variiert werden. Bei gleichzeitigem Einsatz unterschiedlicher Bisphenole lassen sich in Mehrstufen- Polykondensationen auch Block-Polymere aufbauen. Die cycloolefmischen Copolymere (COC)The choice of bisphenols allows the properties of the polymers to be varied widely. With the simultaneous use of different bisphenols, block polymers can also be built up in multistage polycondensations. The Cycloolefinic Copolymers (COC)
Cycloolefϊnische Polymere sind Polymere, die unter Verwendung von cyclischen Olefmen, insbesondere von po Iy cyclischen Olefmen erhältlich sind.Cycloolefinic polymers are polymers obtainable using cyclic olefins, in particular polycyclic olefins.
Cyclische Olefϊne umfassen beispielsweise monocyclische Olefϊne, wie Cyclopenten, Cyclopentadien, Cyclohexen, Cyclohepten, Cycloocten sowie Alkylderivate dieser monocyclischen Olefme mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, wie Methyl, Ethyl oder Propyl, wie beispielsweise Methylcyclohexen oder Dimethylcyclohexen, sowie Acrylat- und/oder Methacrylatderivate dieser monocyclischen Verbindungen. Darüber hinaus können auch Cycloalkane mit olefmischen Seitenketten als cyclische Olefϊne verwendet werden, wie beispielsweise Cyclopentylmethacrylat.Cyclic olefins include, for example, monocyclic olefins, such as cyclopentene, cyclopentadiene, cyclohexene, cycloheptene, cyclooctene and alkyl derivatives of these monocyclic olefins having 1 to 3 carbon atoms, such as methyl, ethyl or propyl, such as methylcyclohexene or dimethylcyclohexene, and acrylate and / or methacrylate derivatives of these monocyclic Links. In addition, cycloalkanes having olefinic side chains can also be used as cyclic olefins, such as cyclopentyl methacrylate.
Bevorzugt sind verbrückte, polycyclische Olefϊnverbindungen. Diese polycyclischen Olefinverbindungen können die Doppelbindung sowohl im Ring aufweisen, es handelt sich hierbei um verbrückte polycyclische Cycloalkene, als auch in Seitenketten. Hierbei handelt es sich um Vinylderivate, Allyloxycarboxyderivate und (Meth)acryloxyderivate von polycyclischen Cycloalkanverbindungen. Diese Verbindungen können des weiteren Alkyl-, Aryl- oder Aralkylsubstituenten aufweisen.Preference is given to bridged, polycyclic Olefϊnverbindungen. These polycyclic olefin compounds may have the double bond both in the ring, which are bridged polycyclic cycloalkenes, as well as in side chains. These are vinyl derivatives, allyloxycarboxy derivatives and (meth) acryloxy derivatives of polycyclic cycloalkane compounds. These compounds may further include alkyl, aryl or aralkyl substituents.
Beispielhafte polycyclische Verbindungen sind, ohne daß hierdurch eine Einschränkung erfolgen soll, Bicyclo[2.2.1]hept-2-en (Norbornen), Bicyclo[2.2.1]hept-2,5-dien (2,5- Norbornadien), Ethyl-bicyclo[2.2.1]hept-2-en (Ethylnorbornen), Ethylidenbicyclo[2.2.1]hept- 2-en (Ethyliden-2-norbornen), Phenylbicyclo[2.2.1]hept-2-en, Bicyclo[4.3.0]nona-3,8-dien, Tricyclo[4.3.0.12'5]-3-decen, Tricyclo[4.3.0.12'5]-3,8-decen-(3,8-dihydrodicyclopentadien), Tricyclo[4.4.0.12'5]-3-undecen, Tetracyclo[4.4.0.12'5,l7'10]-3-dodecen, Ethyliden- tetracyclo[4.4.0.12'5.l7'10]-3-dodecen, Methyloxycarbonyltetracyclo[4.4.0.12'5,l7'10]-3- dodecen, Ethyliden-9-ethyltetracyclo[4.4.0.12'5,l7'10]-3-dodecen,Illustrative polycyclic compounds include, but are not limited to, bicyclo [2.2.1] hept-2-ene (norbornene), bicyclo [2.2.1] hept-2,5-diene (2,5-norbornadiene), ethyl -bicyclo [2.2.1] hept-2-ene (ethylnorbornene), ethylidenebicyclo [2.2.1] hept-2-ene (ethylidene-2-norbornene), phenylbicyclo [2.2.1] hept-2-ene, bicyclo [4.3 .0] nona-3,8-diene, tricyclo [4.3.0.1 2 ' 5 ] -3-decene, tricyclo [4.3.0.1 2 ' 5 ] -3,8-decene- (3,8-dihydrodicyclopentadiene), tricyclo [4.4.0.1 2 ' 5 ] -3-undecene, tetracyclo [4.4.0.1 2 ' 5 , l 7 '10 ] -3-dodecene, ethylidenetetracyclo [4.4.0.1 2 ' 5 .l 7 '10 ] -3 dodecene, methyloxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1 2 ' 5 , l 7 ' 10 ] -3-dodecene, ethylidene-9-ethyltetracyclo [4.4.0.1 2 ' 5 , l 7 ' 10 ] -3-dodecene,
Pentacyclo[4.7.0.12'5,O,O3'13,l9'12]-3-pentadecen, Pentacyclo[6.1.13'6.02'7.09'13]-4-pentadecen, Hexacyclo[6.6.1.13'6.110'13.02'7.09'14]-4-heptadecen, Dimethylhexacyclo[6.6.1.13'6.110'13.02'7.09'14]-4-heptadecen,Pentacyclo [4.7.0.1 2 ' 5 , O, O 3 ' 13 , l 9 '12 ] -3-pentadecene, pentacyclo [6.1.1 3 ' 6 .0 2 ' 7 .0 9 ' 13 ] -4-pentadecene, Hexacyclo [6.6.1.1 3 ' 6 .1 10 ' 13 .0 2 ' 7 .0 9 ' 14 ] -4-heptadecene, dimethylhexacyclo [6.6.1.1 3 ' 6 .1 10 ' 13 .0 2 ' 7 .0 9 '14 ] -4-heptadecene,
Bis(allyloxycarboxy)tricyclo[4.3.0. l2'5]-decan, Bis(methacryloxy)tricyclo[4.3.0. l2'5]-decan, Bis(acryloxy)tricyclo[4.3.0.12'5]-decan. Die cycloolefinischen Polymere werden unter Verwendung von zumindest einer der zuvor beschriebenen cycloolefinischen Verbindungen, insbesondere der polycyclischen Kohlenwasserstoffverbindungen hergestellt. Darüber hinaus können bei der Herstellung der cycloolefinischen Polymere weitere Olefine verwendet werden, die mit den zuvor genannten cycloolefinischen Monomeren copolymerisiert werden können. Hierzu gehören u.a. Ethylen, Propylen, Isopren, Butadien, Methylpenten, Styrol und Vinyltoluol.To (allyloxycarboxy) tricyclo [4.3.0. l 2 ' 5 ] decane, bis (methacryloxy) tricyclo [4.3.0. l 2 ' 5 ] decane, bis (acryloxy) tricyclo [4.3.0.1 2 ' 5 ] decane. The cycloolefinic polymers are prepared using at least one of the cycloolefinic compounds described above, in particular the polycyclic hydrocarbon compounds. In addition, in the preparation of the cycloolefinic polymers further olefins can be used which can be copolymerized with the aforementioned cycloolefinic monomers. These include ethylene, propylene, isoprene, butadiene, methylpentene, styrene and vinyltoluene.
Die meisten der zuvor genannten Olefine, insbesondere auch die Cycloolefme und Polycycloolefine, können kommerziell erhalten werden. Darüber hinaus sind viele cyclische und polycyclische Olefine durch Diels-Alder- Additionsreaktionen erhältlich. Die Herstellung der cycloolefinischen Polymere kann auf bekannte Art und Weise erfolgen, wie dies u.a. in den japanischen Patentschriften 11818/1972, 43412/1983, 1442/1986 und 19761/1987 und den japanischen Offenlegungsschriften Nr. 75700/1975, 129434/1980, 127728/1983, 168708/1985, 271308/1986, 221118/1988 und 180976/1990 und in den Europäischen Patentanmeldungen EP-A-O 6 610 851, EP-A-O 6 485 893, EP-A-O 6 407 870 und EP-A-O 6 688 801 dargestellt ist.Most of the aforementioned olefins, especially the cycloolefins and polycycloolefins, can be obtained commercially. In addition, many cyclic and polycyclic olefins are available through Diels-Alder addition reactions. The preparation of the cycloolefinic polymers can be carried out in a known manner, as described i.a. in Japanese Patent Nos. 11818/1972, 43412/1983, 1442/1986 and 19761/1987 and Japanese Patent Laid-Open Nos. 75700/1975, 129434/1980, 127728/1983, 168708/1985, 271308/1986, 221118/1988 and 180976 / 1990 and European Patent Applications EP-A-6 610 851, EP-A-6 485 893, EP-A-0 6 407 870 and EP-A-6 688 801.
Die cycloolefinischen Polymere können beispielsweise unter Verwendung von Aluminiumverbindungen, Vanadiumverbindungen, Wolframverbindungen oder Borverbindungen als Katalysator in einem Lösungsmittel polymerisiert werden.The cycloolefinic polymers can be polymerized in a solvent using, for example, aluminum compounds, vanadium compounds, tungsten compounds or boron compounds as a catalyst.
Es wird angenommen, daß die Polymerisation je nach den Bedingungen, insbesondere dem eingesetzten Katalysator, unter Ringöffnung oder unter Öffnung der Doppelbindung erfolgen kann.It is believed that the polymerization may occur under ring opening or under opening of the double bond, depending on the conditions, in particular the catalyst used.
Darüber hinaus ist es möglich, cycloolefmische Polymere durch radikalische Polymerisation zu erhalten, wobei Licht oder ein Initiator als Radikalbildner verwendet wird. Dies gilt insbesondere für die Acryloylderivate der Cycloolefme und/oder Cycloalkane. Diese Art derIn addition, it is possible to obtain cycloolefinic polymers by radical polymerization using light or an initiator as a radical generator. This applies in particular to the acryloyl derivatives of the cycloolefins and / or cycloalkanes. This kind of
Polymerisation kann sowohl in Lösung als auch in Substanz erfolgen.Polymerization can take place both in solution and in substance.
Die Polyamide (PA) Als Polyamide (PA) kommen Polyamide in Betracht, die unter der Marke Trogamid ® CX7323 angeboten werden. Es handelt sich hierbei um aliphatische Polyamide aus cycloaliphatischen Diaminen und Dodekansäure. (PA PACM 12)The polyamides (PA) The polyamides (PA) are polyamides consideration offered under the brand trogamid ® CX7323. These are aliphatic polyamides of cycloaliphatic diamines and dodecanoic acid. (PA PACM 12)
Die erfindungsgemäße Mischung, aus der der Lichtstreukörper herstellbar ist, besteht beispielsweise aus 70 Gew.-% bis 99 Gew.-% PMMA und 1 Gew.-% bis 30 Gew.-% PA, bevorzugt aus 75 Gew.-% bis 85 Gew.-% PMMA und 25 Gew.-% bis 15 Gew.-% PA und ganz besonders bevorzugt aus 80 Gew.-% PMMA und 20 Gew.-% PA.The mixture according to the invention, from which the light scattering agent can be prepared, consists for example of 70% by weight to 99% by weight of PMMA and 1% by weight to 30% by weight of PA, preferably from 75% by weight to 85% by weight % PMMA and 25% to 15% by weight PA, and most preferably 80% by weight PMMA and 20% by weight PA.
Beschreibung des Herstellverfahrens der anisotropen StreukörperDescription of the production process of the anisotropic scattering bodies
Die Komponenten zur Herstellung des erfindungsgemäßen, extrudierten Halbzeuges erfolgt durch Zugabe der Komponenten entweder als Dryblend oder durch Zugabe der einzelnen Komponenten über Dosierwaage. Die Verarbeitung ohne Vortrocknung erfolgt auf einem für die Verarbeitung von PMMA üblichen Entgasungsextruder. Bei Verarbeitung vorgetrockneter Formmassen kann auf die Entgasung verzichtet werden. Die Schmelzetemperaturen liegen in dem für PMMA üblichen Bereich von 220 - 2800C, vorzugsweise zwischen 240 - 2600C. Die Ausbildung der Fibrillen erfolgt in der Düse. Gleiche Effekte werden auch bei der Coextrusion durch Adaptertechnlogie oder Mehrschichtdüse erzielt. Üblich sind Schichtdicken von 0,03 bis zu max. Plattendicke, die von dem eingesetzten Extruder bestimmt wird.The components for the production of the extruded semi-finished product according to the invention are carried out by adding the components either as a dry blend or by adding the individual components via metering scale. The processing without predrying is carried out on a customary for the processing of PMMA degassing extruder. When processing pre-dried molding compounds can be dispensed with the degassing. The melt temperatures are in the usual range for PMMA 220-280 0 C, preferably between 240-260 0 C. The formation of fibrils takes place in the nozzle. The same effects are achieved in the coextrusion through adapter technology or multi-layer nozzle. Layer thicknesses from 0.03 to max. Plate thickness, which is determined by the extruder used.
Beschreibung der MeßmethodeDescription of the measuring method
Das Verhalten der Lichtstreuung wird über die Leuchtdichte charakterisiert. Die Leuchtdichte beschreibt die Lichtstärke, normiert auf die Größe der leuchtenden Fläche. Für die Messung der Lichtstreuung wird die Probe mit einem gerichteten Lichtstrahl senkrecht von hinten beleuchtet. Das Licht wird an der Probe in unterschiedliche Raumwinkel mit einer bestimmten Intensitätsverteilung gestreut. Mit einem Goniometer wird Leuchtdichte in Abhängigkeit des Winkels (zur Probennormalen) in einer Ebene gemessen. Aus dieser Messung lassen sich typische Größen wie der Intensitätshalbwertswinkel und das Streuvermögen (siehe DIN 5036-1) bestimmen.The behavior of the light scattering is characterized by the luminance. The luminance describes the luminous intensity normalized to the size of the luminous surface. For the measurement of the light scattering, the sample is illuminated perpendicularly from behind with a directed light beam. The light is scattered at the sample in different solid angles with a certain intensity distribution. With a goniometer, luminance is measured as a function of the angle (to the sample normal) in a plane. From this measurement, typical quantities such as the intensity half-value angle and the scattering power (see DIN 5036-1) can be determined.
Die Streuzentren bei anisotrop streuendem Material sind innerhalb der ebenen Probe entlang einer Vorzugsrichtung orientiert. Daraus ergibt sich ein unterschiedliches Streuverhalten bei einer Orientierung der Vorzugsrichtung senkrecht bzw. parallel zur Messebene.The scattering centers with anisotropically scattering material are oriented within the planar sample along a preferred direction. This results in a different scattering behavior with an orientation of the preferred direction perpendicular or parallel to the measurement plane.
BeispieleExamples
Im Labor wurden Trockenmischungen von zu PMMA inkompatiblen Kunststoffen (unterschiedlichen Brechungsindices) gemäß Tabelle 1 hergestellt und extrudiert zu 3 mm dicken Platten. Die Ergebnisse der optischen Charakterisierung fasst Tabelle 2 zusammen:In the laboratory dry mixes of PMMA incompatible plastics (different refractive indices) according to Table 1 were prepared and extruded into 3 mm thick plates. The results of the optical characterization are summarized in Table 2:
Bespiel 1 Trockenmischung aus:Example 1 dry mix from:
20% PETG (SPECT AR® 14471, Hersteller EASTMAN)20% PETG (SPECT AR® 14471, manufacturer EASTMAN)
80% PMMA (PLEXIGLAS® Formmasse 8H, Hersteller RÖHM GmbH).80% PMMA (PLEXIGLAS ® molding compound 8H, manufacturer RÖHM GmbH).
Bespiel 2 Trockenmischung aus:Example 2 dry mix from:
5% PET (GUOPET® 0.80, Hersteller MPI Polyester Industries)5% PET (GUOPET® 0.80, manufacturer MPI Polyester Industries)
95% PMMA (PLEXIGLAS® Formmasse 8H, Hersteller RÖHM GmbH).95% PMMA (PLEXIGLAS® molding compound 8H, manufacturer RÖHM GmbH).
Bespiel 3 Trockenmischung aus:Example 3 dry mix from:
20% PC (MAKROLON® 3100 Natur, Hersteller BAYER)20% PC (MAKROLON® 3100 Nature, manufacturer BAYER)
80% PMMA (PLEXIGLAS® Formmasse 8H, Hersteller RÖHM GmbH).80% PMMA (PLEXIGLAS® molding compound 8H, manufacturer RÖHM GmbH).
Bespiel 4 Trockenmischung aus:Example 4 Dry mix of:
20% PS (PS 158K, Hersteller BASF)20% PS (PS 158K, manufacturer BASF)
80% PMMA (PLEXIGLAS® Formmasse 8H, Hersteller RÖHM GmbH).80% PMMA (PLEXIGLAS® molding compound 8H, manufacturer RÖHM GmbH).
Bespiel 5 Trockenmischung aus:Example 5 Dry mix of:
20% COC (TOPAS® , Hersteller Topas Advanced Polymers GmbH) 80% PMMA (PLEXIGLAS® Formmasse 8H, Hersteller RÖHM GmbH). Bespiel 6 Trockenmischungen aus:20% COC (TOPAS®, manufacturer Topas Advanced Polymers GmbH) 80% PMMA (PLEXIGLAS® molding compound 8H, manufacturer RÖHM GmbH). Example 6 dry mixes from:
10, 15 und 20% Polyamid (TROGAMID® CX 7323, Hersteller DEGUSSA) in PMMA (PLEXIGLAS® Formmasse 8H, Hersteller RÖHM GmbH).10, 15 and 20% polyamide (TROGAMID® CX 7323, manufacturer DEGUSSA) in PMMA (PLEXIGLAS® molding compound 8H, manufacturer RÖHM GmbH).
Bespiel 7 Trockenmischungen aus:Example 7 dry mixes from:
20% Polyamid (TROGAMID® CX 7323, Hersteller DEGUSSA) 80% PMMI (PLEXIMID® 8817, Hersteller RÖHM GmbH).20% polyamide (TROGAMID® CX 7323, manufacturer DEGUSSA) 80% PMMI (PLEXIMID® 8817, manufacturer RÖHM GmbH).
Figure imgf000020_0001
Figure imgf000020_0001
Tab.lTab.l
MessergebnisseMeasurement results
An den hergestellten Platten wurden jeweils in und quer zur Extrusionsrichtung die Lichtstreueigenschaften mittels goniometrischer Leuchtdichtemessung bestimmt. Aus dieser Messung lassen sich typische Größen wie der Intensitätshalbwertswinkel (HWW) und das Streuvermögen (siehe DIN 5036-1) bestimmen. Der Quotient, hier als Anisotropiefaktor benannt, aus HWW(q)/HWW(l) und beschreibt die Anisotropie der Streueigenschaften. The light scattering properties were determined in each case in and across the extrusion direction by means of goniometric luminance measurement on the plates produced. From this measurement, typical quantities such as the intensity half-value angle (HWW) and the scattering power (see DIN 5036-1) can be determined. The quotient, here named as anisotropy factor, from HWW (q) / HWW (l) describes the anisotropy of the scattering properties.
Figure imgf000021_0001
Figure imgf000021_0001
Tab.2Table 2
Die Abmischung mit Polyamid (TROGAMID® CX 7323) zeigt im Gegensatz zur Abmischungen mit anderen Polymeren (z.B. PETG - SPECT AR® 14471) bei gleichem Mischungsverhältnis ein deutlich anisotropes Verhalten. The blend with polyamide (TROGAMID® CX 7323), in contrast to the blends with other polymers (for example PETG - SPECT AR® 14471), exhibits a clearly anisotropic behavior at the same mixing ratio.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Kunststoffformkörper mit anisotroper Lichtstreuung,1. plastic moldings with anisotropic light scattering,
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
er einen Halbwertswinkelunterschied von mindestens Faktor 1 , 1 zwischen Längs- und Querrichtung aufweist und aus zwei miteinander unverträglichen Kunststoffen besteht.he has a half-value angle difference of at least factor 1, 1 between the longitudinal and transverse directions and consists of two incompatible plastics.
2. Kunststoffformkörper nach Anspruch 1,2. Plastic molding according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
er aus 80 Gew.-% PMMA und 20 Gew.-% PA besteht.it consists of 80 wt .-% PMMA and 20 wt .-% PA.
3. Kunststoffformkörper nach Anspruch 2,3. Plastic molding according to claim 2,
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
das PMMA aus 91 - 99% aus MMA und 1 - 9% Comonomeren (Methyl-,Ethyl-, bzw. Butylacrylat) besteht und das PA aus cycloaliphatischen Diamin und Dodecandisäure besteht.the PMMA consists of 91 - 99% MMA and 1 - 9% comonomers (methyl, ethyl, or butyl acrylate) and the PA consists of cycloaliphatic diamine and dodecanedioic acid.
4. Kunststoffformkörper mit anisotroper Lichtstreuung,4. Plastic moldings with anisotropic light scattering,
dadurch gekennzeichnet dasscharacterized in that
die Differenz der Brechungsindices zwischen Polymer und organischer Mischkomponente maximal 0,05 beträgt.the difference between the refractive indices between the polymer and the organic mixing component is not more than 0.05.
5. Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffformkörpers nach Anspruch 1,5. A process for producing a plastic molding according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass man PMMA mit PA trocken vermischt und die Mischung anschließend bei dem für PMMA üblichen Bereich von 220 - 2800C, vorzugsweise zwischen 240 - 2600C extrudiert.characterized in that one PMMA dry blended with PA and then the mixture in the conventional PMMA for the range of 220 - extruded 260 0 C - 280 0 C, preferably between 240th
6. Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffformkörpers nach Anspruch 1,6. A method for producing a plastic molding according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
man PMMA mit PA trocken vermischt und die Mischung anschließend bei dem für PMMA üblichen Bereich von 2200C - 2800C, vorzugsweise zwischen 2400C - 2600C mittels Adaptertechnologie bzw. Mehrschichtdüse in Schichtdicken von 0,03 bis zu maximalen Plattendicken coextrudiert.PMMA is dry-mixed with PA and the mixture is then coextruded in the usual range for PMMA 220 0 C - 280 0 C, preferably between 240 0 C - 260 0 C by means of adapter technology or multilayer nozzle in layer thicknesses of 0.03 to maximum plate thicknesses ,
7. Kunststoffformkörper, erhältlich nach einem Verfahren des Anspruchs 5 oder 6 als Folie, Platte oder Hohlkammerprofil.7. Plastic molding obtainable by a process of claim 5 or 6 as a film, plate or hollow chamber profile.
8. Verwendung des Kunststoffformkörpers nach Anspruch 1 oder 5 oder Anspruch 6 für Zwecke der Hinter leuchtung. 8. Use of the plastic molding according to claim 1 or 5 or claim 6 for the purpose of lighting behind.
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