WO2019020478A1 - Led-beleuchtungselemente mit formteilen aus transluzenten polycarbonat-zusammensetzungen mit tiefenglanzeffekt - Google Patents

Led-beleuchtungselemente mit formteilen aus transluzenten polycarbonat-zusammensetzungen mit tiefenglanzeffekt Download PDF

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Ciro Piermatteo
Armin Berger
Gianmaria Malvestiti
Vincenzo Taravella
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    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the present invention relates to LED lighting elements comprising moldings and one or more LED to illuminate the moldings with LED light, in particular with RGB LED light, wherein the moldings are made of translucent molding compositions based on aromatic polycarbonate.
  • the LED lighting units are used to implement a day / night design.
  • LED In contrast to conventional bulbs such as light bulbs or fluorescent tubes LED have one of these different radiation characteristics. For applications that require directing the light beam, often lenses or optical fibers must be used.
  • luminous elements with LEDs as the light source usually contain a transparent or translucent housing part which serves to cover the light source, protects the light source and shields against external influences such as dirt and dust.
  • LEDs Due to their long life, their low energy consumption and the good light output, LEDs are increasingly used as lighting sources, e.g. in the automotive industry,
  • Light bulbs are disadvantageous because of their poor efficiency with regard to light emission and high heat development as well as the short lifetime.
  • Energy-saving lamps are significantly more energy-efficient, but because of their heavy metal content, especially mercury, they represent a high environmental impact and must be disposed of as hazardous waste.
  • An alternative illumination source which does not have these disadvantages and also has a long life and high energy efficiency, offers the semiconductor technology (as LED, OLED or electroluminescent film).
  • a preferred use of semiconductor technology as a light source is the LED.
  • LEDs emit light with a wavelength dependent on the semiconductor material and the doping, so that with LED approximately monochromatic light, also in the infrared range or UV range, can be generated.
  • RGB LEDs that emit red, green or blue light.
  • white LED light light of different wavelengths must be combined. This is usually achieved by combining a blue, a red and a green emitting LED into so-called RGB (red-green-blue) modules whose combined perceived light effect can be white, or by luminescence techniques in which all or part of the LED radiation is converted, for example via phosphors, to other wavelengths.
  • white light starting from a blue LED in the visible range, can be generated by adding a single phosphor, which converts part of the radiation in the blue area into red / yellow light.
  • This form of white light generation is preferred for commercial applications for cost reasons and because of the high efficiency of blue LEDs.
  • white light may be generated from LED-generated UV light using three different phosphors which emit wavelengths corresponding to an RGB module. If this technique is used, compositions are preferred which also have an increased stability to UV radiation, that is, for example, provided with a UV stabilization.
  • a high-quality day / night design with a deep gloss of individual elements is required.
  • a hard-coat film such as polycarbonate, with transparent or translucent layers of thermoplastic material, for example based on polycarbonate, back-injected (film injection, IMD), i. at least a two-component construction is required.
  • the light source here is usually LED light used, but also conventional light bulbs can be used. In the off state of the LED, such a molded part preferably shows a high-quality
  • the object was surprisingly achieved by combining special colorants with carbon black and a scattering additive in polycarbonate.
  • the subject of the invention is therefore an LED lighting element comprising a molded part and one or more LED which is / are arranged in the LED lighting element in such a way that it illuminates / illuminates the molded part,
  • the molding is made of a translucent molding composition containing
  • molding compound is meant the finished mixture of polymer and additives.
  • translucent refers to molding compositions which have a transmission in the range from 380 to 780 nm (measured at a thickness of 4 mm in accordance with ISO 13468-2: 2006 (D65, 10 °)) of less than 85%. and greater than 5%, more preferably less than 80% and greater than 20%, and preferably a haze determined by ASTM Dl 003: 2013 at a layer thickness of 4 mm, greater than 5.0% and a maximum of 80.0 % respectively.
  • the molded article is "made from” is not intended to mean that the molded article can not comprise further layers, such as scratch-resistant layers.
  • up to also includes the respective limit value, including the rounding range.
  • “Up to 0.1% by weight” thus comprises not only 0.1% by weight and the values below, but also e.g. 0.12% by weight. “Up to” is thus used synonymously with “to”.
  • the molding compositions used according to the invention make it possible for LED lighting units to produce molded parts for day / night design applications with daylight-deep design optics in a simpler process. Instead of having to connect two components as usual, the same effect can be achieved with a single material that has been shaped into the desired shape, for example by injection molding.
  • the LED lighting units according to the invention have black molded parts with a deep-gloss effect, which have a significantly different appearance than unlit by fluoroscopy with LED light, in particular that of an RGB LED.
  • the one or more LEDs, in particular one or more RGB LEDs, is / are arranged in the lighting element in such a way that it illuminates the molded part in the switched-on state.
  • “transilluminated” means that the LED is arranged behind the molded part, so that part of the light is radiated through the molded part made of translucent material
  • the data in% by weight relate in each case to the entire composition which forms the molding compound.
  • the polymer on which the molding compound from which the molding of the LED lighting element is made is aromatic polycarbonate.
  • Aromatic polycarbonates in the sense of the invention are all known aromatic polycarbonates. This includes homopolycarbonates and copolycarbonates. If in the context of the present invention only "polycarbonate" is mentioned at any point, in particular aromatic polycarbonates are meant.
  • One part, up to 80 mol%, preferably from 20 mol% up to 50 mol%, of the carbonate groups in the polycarbonates used according to the invention can be replaced by aromatic
  • Dicarboxylic acid ester groups to be replaced.
  • Such polycarbonates which contain both acid residues of carbonic acid and acid residues of aromatic dicarboxylic acids incorporated into the molecular chain, are referred to as aromatic polyester carbonates. They are also subsumed in the context of the present invention under the preamble of the thermoplastic, aromatic polycarbonates.
  • melt transesterification process is described, for example, in the "Encyclopedia of Polymer Science", Vol. 10 (1969), Chemistry and Physics of Polycarbonates, Polymer Reviews, H. Schnell, Vol. 9, John Wiley and Sons, Inc. (1964) and US Pat in the patents DE 10 31 512 A and US 6,228,973 Bl.
  • the polycarbonates are preferably prepared by reactions of dihydroxyaryl compounds, in particular bisphenol compounds, with carbonic acid compounds, in particular phosgene, or in the melt transesterification process of diphenyl carbonate or dimethyl carbonate.
  • Dihydroxyaryl compounds suitable for the preparation of polycarbonates are those of the formula (1)
  • HO-Z-OH (1) in which an aromatic radical having 6 to 30 carbon atoms, which may contain one or more aromatic nuclei, may be substituted and may contain aliphatic or cycloaliphatic radicals or alkylaryls or heteroatoms as bridge members.
  • Z in formula (1) preferably represents a radical of the formula (2)
  • R 6 and R 7 independently of one another are H, cis to cis-alkyl, cis to cis-alkoxy, halogen, such as Cl or Br, or each optionally substituted aryl or aralkyl, preferably H or Ci to Ci 2 - Alkyl, particularly preferably H or Ci- to Cs-alkyl and very particularly preferably H or methyl, and
  • X represents a single bond, -SO 2, -CO-, -O-, -S-, C 1 -C 6 -alkylene, C 2 - to C 5 -alkylidene or C 5 -C 10 -cycloalkylidene which is denoted by C 1 - to C 6 -alkyl , preferably methyl or ethyl may be substituted, and furthermore C ⁇ - to C 2 -arylene, which may be condensed with optionally contains further heteroatoms aromatic rings is.
  • X is a single bond, C ⁇ to C 5 alkylene, C 2 to C 5 alkylidene, C to C 8 cycloalkylidene, -O-, -SO-, -CO-, -S-, - SO 2 - or for a radical of the formula (3)
  • dihydroxyaryl compounds are: dihydroxybenzenes, dihydroxydiphenyls, bis (hydroxyphenyl) alkanes, bis (hydroxyphenyl) -cycloalkanes, bis (hydroxyphenyl) -aryls, bis (hydroxyphenyl) ethers, bis (hydroxyphenyl) ketones , Bis (hydroxyphenyl) sulfides, bis (hydroxyphenyl) sulfones, bis (hydroxyphenyl) sulfoxides, 1,1 'bis (hydroxyphenyl) diisopropylbenzenes and their nuclear alkylated and nuclear halogenated compounds.
  • suitable dihydroxyaryl compounds are, for example, hydroquinone, resorcinol, dihydroxydiphenyl, bis (hydroxyphenyl) alkanes, bis (hydroxyphenyl) -cycloalkanes, bis (hydroxyphenyl) (hydroxyphenyl) sulfides, bis (hydroxyphenyl) ethers, bis (hydroxyphenyl) ketones, bis (hydroxyphenyl) sulfones, bis (hydroxyphenyl) sulfoxides, a, a'-bis (hydroxyphenyl) diisopropylbenzenes Phthalimidines derived from isatin or phenolphthalein derivatives and their alkylated, nuclear-alkylated and nuclear-halogenated compounds.
  • Si-containing telechels can also be used, so that so-called Si
  • Copolycarbonates are obtained.
  • Preferred dihydroxyaryl compounds are 4,4'-dihydroxydiphenyl, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) -
  • R ' is in each case C 1 -C 4 -alkyl, aralkyl or aryl, preferably methyl or phenyl, very particularly preferably methyl.
  • dihydroxyaryl compounds are 4,4'-dihydroxydiphenyl, 1,1'-bis (4-hydroxyphenyl) -phenyl-ethane, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) -propane, 2,2-bis (3,5 -dimethyl-4-hydroxyphenyl) -propane, 1,1-bis- (4-hydroxyphenyl) -cyclohexane and 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -3,3,5-trimethylcyclohexane (bisphenol TMC), dimethyl Bisphenol A and the compounds of formulas (I), (II) and (III).
  • Particularly preferred polycarbonates are the homopolycarbonate based on bisphenol A, the homopolycarbonate based on 1,1-bis- (4-hydroxyphenyl) -3,3,5-trimethylcyclohexane and the copolycarbonates based on the two monomers bisphenol A and I, l Bis- (4-hydroxyphenyl) -3,3,5-trimethylcyclohexane and also bisphenol A and the diphenols of the formulas (I), (II) and / or (III)
  • R ' is in each case C 1 -C 10 -alkyl, aralkyl or aryl, preferably methyl or phenyl, very particularly preferably methyl,
  • Chemicals and adjuvants may be contaminated with impurities derived from their own synthesis, handling and storage. However, it is desirable to work with as pure as possible raw materials.
  • the polycarbonates may be linear or branched. It is also possible to use mixtures of branched and unbranched polycarbonates.
  • Suitable branching agents for the preparation of branched polycarbonates are known from the literature and described, for example, in US Pat. Nos. 4,185,009 B and DE 25 00 092 A1 (3,3-bis- (4-hydroxyaryl-oxindoles, see in each case the entire document).
  • DE 42 40 313 A1 see page 3, lines 33 to 55
  • DE 19 943 642 A1 see page 5, lines 25 to 34
  • US 5,367,044 B and the literature cited therein.
  • the amount of optionally used branching agent is preferably 0.05 mol% to 2.00 mol%, based on moles of Dihydroxyarylverbmditch used in each case.
  • the branching agents may be presented either with the dihydroxyaryl compounds and the chain terminators in the aqueous alkaline phase, or may be added in an organic solvent dissolved prior to phosgenation. In the case of the transesterification process, the branching agents are used together with the dihydroxyaryl compounds.
  • polycarbonates used can also be intrinsically branched, in which case no branching agent is added during the polycarbonate production.
  • An example of intrinsic branches are so-called frieze structures, as described for melt polycarbonates in EP 1 506 249 A1.
  • chain terminators can be used in polycarbonate production.
  • Suitable chain terminators that can be used in the preparation of the polycarbonates are monophenols.
  • Suitable monophenols are, for example, phenol itself, alkylphenols such as cresols, p-tert-butylphenol, cumylphenol, and mixtures thereof.
  • Preferred chain terminators are the phenols which are mono- or polysubstituted by Ci- to C30-
  • Alkyl radicals linear or branched, preferably unsubstituted, or substituted with tert-butyl.
  • Particularly preferred chain terminators are phenol, cumylphenol and / or p-tert-butylphenol.
  • the amount of chain terminator to be used is preferably 0.1 to 5 mol%, based on moles of dihydroxyaryl compounds used in each case.
  • the addition of the chain terminators can be carried out before, during or after the reaction with a carbonic acid derivative.
  • the molding compositions from which the moldings of the LED lighting elements are made contain at least two colorants, preferably selected from the group consisting of colorants based on anthraquinone, anthrapyridone, perinone, methine, or quinoline. "Based on” in this specific context means that the basic structure of the colorants of component b) has the respectively named compound as a basic structure, which is furthermore recognizable.
  • colorants of the following structures (4a) to (24):
  • Ra and Rb independently of one another represent a linear or branched alkyl radical or halogen, preferably methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, tert-butyl, pentyl, neopentyl, hexyl, thexyl or Cl, more preferably methyl, Cl and especially preferred for Cl,
  • Rc and Rd independently of one another are a linear or branched alkyl radical or halogen, preferably methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, tert-butyl, Pentyl, neopentyl, hexyl, thexyl or Cl, more preferably methyl, Cl and particularly preferably Cl,
  • Rc and / or Rd are Cl and are in the ortho and / or para positions to the carbon atoms which carry the amine functionalities, e.g. di-orthochloronaphthalene, di-ortho, mono-para-chloronaphthalene, and mono-ortho-naphthalene.
  • Rc and Rd each represent a tert-butyl radical which is preferably in the meta position to the carbon atoms bearing the nitrogen functionalities.
  • the structures (4a) and (4b) and (5a) and (5b) behave isomerically to each other.
  • the respective isomers can be used alone or in a mixture.
  • a 1: 1 isomer mixture (based on the particular amount of isomer in the isomer mixture in wt .-%) of (4a) and (4b) or (5a) and (5b) is used.
  • the radicals R (5-20) are each independently of one another hydrogen, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, tert-butyl, pentyl, neopentyl, hexyl, thexyl, fluorine, chlorine, bromine, sulfone, CN.
  • R (5-20) is the same in all positions. More preferably, R (5-20) is in all positions H. In an alternative embodiment, R (5-20) is Cl in all positions.
  • Compounds of structure (6a) are e.g. Heliogen® Blue L 7460 available from BASF AG, Ludwigshafen.
  • R 1 and R 2 independently of one another are a linear or branched alkyl radical or halogen, preferably methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, tert-butyl, pentyl, neopentyl, hexyl, thexyl or Cl, more preferably methyl, Cl and especially preferred for Cl,
  • - n stands for a natural number between 0 and 4.
  • Colorants of this structure (7) are commercially available under the Paliogen Blue series from BASF AG.
  • the bulk volume (determined according to DIN ISO 787-11) of 2 1 / kg - 10 1 / kg, preferably 3 1 / kg - 8 1 / kg, a specific surface (determined according to DIN 66132: 1975-07) of 5 m 2 / g - 60 m 2 / g, preferably 10 m 2 / g - 55 m 2 / g, and a pH (determined according to DIN ISO 787- 9: 1995- 04) of 4-9.
  • Such colorants are e.g. available under the trade name Macrolex® Violet B from Lanxess AG.
  • Such colorants are e.g. Macrolex® Orange 3G or Macrolex® Red EG available from Lanxess AG.
  • Such colorants are available, for example, under the trade name Macrolex® Red E2G from Lanxess AG, CAS No. 89106-94-5.
  • This colorant with the Color Index 68210 is available under the name “Macrolex® Red 5B” or "Solvent Red 52".
  • the colorant of structure (12) is known by the name Macrolex Green 5B from Lanxess Deutschland GmbH, Color Index Number 61565, CAS Number: 128-90-3, and is an anthraquinone dye.
  • This colorant is available under the name “Keyplast Blue KR” or “Solvent Blue 104", CAS number 116-75-6, color index number: 61568.
  • This colorant is available under the name "Macrolex Blue 3R Gran", CAS number 41611-76-1.
  • This colorant with the Color Index 615290 is commercially available under the name "Keyplast Blue E”, "Macrolex® Blue RR” or "Solvent Blue 97".
  • This colorant with the CAS number 81-48-1 is available under the name "Macrolex Violet B” or “Solvent Violet 13", Color Index 60725, from Lanxess AG.
  • Such colorants are e.g. available under the trade name "Macrolex Green G” from Lanxess AG.
  • This colorant is available under the name “Macrolex RedViolet R”, CAS number 6408-72-6.
  • This colorant is available under the name “Macrolex Yellow 3G” or “Solvent Yellow 93” with the Color Index 48160.
  • This colorant is commercially available under the name “Macrolex Yellow G” or “Solvent Yellow 114" with the Color Index 47020;
  • the amount of colorants of component b) in total in the molding compositions is up to 0.1% by weight, preferably up to 0.05% by weight, more preferably 0.0005% by weight to 0.02% by weight. %.
  • the molding compositions preferably contain a colorant based on anthraquinone and another colorant based on anthraquinone or anthrapyridone. Further preferably, the molding compositions contain no further colorants.
  • the molding compositions even more preferably contain at least one colorant of the following formula
  • Ri is a substituted or unsubstituted phenylamine radical, preferably an unsubstituted phenylamine radical,
  • R 2 is a substituted or unsubstituted phenylamine radical, preferably a p-methylphenylamine radical or a 2,6-diethyl-4-methyl-phenylamine radical, n is a natural number between 0 and 4, preferably 0 or 1, and m is a natural number between 0 and 4, preferably 1 or 2, stands.
  • a colorant of the formula (11) is very particularly preferred as a further colorant, a colorant of the formula (11).
  • colorants according to component b do not comprise colorants of components c and e.
  • Component c is carbon black.
  • the molding compositions used according to the invention contain 0.00001 to 0.05% by weight, preferably 0.0003 to 0.020% by weight, more preferably 0.0004 to 0.015% by weight of carbon black, very particularly preferably 0.00045 to 0.014% by weight .-% carbon black.
  • the carbon black is preferably finely dispersed in the organic polymer matrix and is more preferably nanoscale, in particular a nanoscale carbon black.
  • Suitable carbon blacks have an average particle size, determined by scanning electron microscopy, of preferably less than 100 nm, more preferably less than 75 nm, even more preferably less than 50 nm and particularly preferably less than 40 nm, the average particle size preferably being greater than 0, 5 nm, more preferably greater than 1 nm and more preferably greater than 5 nm, most preferably from 10 to 30 nm, most preferably from 10 to 20 nm.
  • carbon blacks useful in the invention are available from a variety of trade names and forms, such as pellets or powders.
  • suitable carbon blacks are under the trade names BLACK PEARLS®, as wet-processed pellets under the name ELFTEX®,
  • REGAL® and CSX® and in a fluffy form under MONARCH®, ELFTEX®, REGAL® and MOGUL® - all available from Cabot Corporation. Particularly preferred are carbon blacks traded under the trade name BLACK PEARLS® (CAS No. 1333-86-4).
  • the carbon black may be treated or untreated.
  • the carbon black can be treated with certain gases, with silica or organic substances, such as butyllithium. By such a treatment, a modification or functionalization of the surface can be achieved. This can promote compatibility with the matrix used.
  • Particularly preferred are carbon blacks traded under the trade name BLACK PEARLS® (CAS No. 1333-86-4).
  • the litter additive is used in the molding compositions from which moldings of the LED lighting elements are made, in amounts of 0.00001 wt .-% to 2 wt .-%, preferably 0.01 wt .-% to 1.0 wt. -%, more preferably 0.05 wt .-% to 0.50 wt .-% used.
  • the scattering additive may be a single litter additive or a mixture of several litter additives.
  • the litter additive is selected from the group of acrylate-based litter additives and / or the silicone-based scattering additives. It can be a litter additive from this group or even a mixture.
  • the molding compositions particularly preferably contain acrylate-based scattering additive as scattering agent. Most preferably, no silicone-based scattering agent is additionally included. Thus, scattering additives according to the invention are not any of the white pigments mentioned as component e).
  • the scattering additives preferably have a high thermal stability up to 300 ° C in order not to be decomposed at the processing temperatures of polycarbonate.
  • the litter additives should have no functionalities that lead to a significant degradation of the polymer chain.
  • the litter additives should not lead to any degradation of the polymer chain of the polycarbonate.
  • Preferred acrylate-based scattering agents are polyalkyl acrylates having preferably 1 to 8 carbon atoms in the alkyl group, more preferably having an average particle size (number average) of 0.5 ⁇ to 80 ⁇ , preferably 2 ⁇ to 40 ⁇ , in particular 3 ⁇ to 15 ⁇ , in particular 3 ⁇ to 9 ⁇ . Mixtures of alkyl acrylates can also be used
  • the acrylate-based dispersants are preferably crosslinked.
  • crosslinking agents the crosslinking agents known for acrylates are suitable.
  • Preferred crosslinking agents are glycol-based crosslinkers, in particular ethylene glycol dimethacrylate.
  • acrylate-based littering additive are polymethylmethacrylate-containing dispersants, e.g. polymeric particles of polymethyl methacrylate and polybutyl acrylate with core
  • Shell morphology for example available as Paraloid® EXL 5136 or Paraloid® EXL 5137 from Rohm & Haas, or also partially or fully crosslinked spherical or non-spherical acrylate particles, such as e.g. those from the Techpolymer® MBX series from Sekisui Plastics, Techpolymer® MBX-S or MBX-8. Littering additives with core-shell morphology are described, for example, in EP 0 634 445 B1 as "polymeric particle (b)".
  • the silicone-based scattering additives preferably have a mean particle size (number average), from 0.5 ⁇ to 100 ⁇ , preferably 0.5 ⁇ to 20 ⁇ , in particular 1 ⁇ to 6 ⁇ , determined by laser diffraction according to ISO 13320: 2009.
  • Silicone-based suitable dispersants are silsesquioxanes, organic silicon compounds.
  • Commercially available silsesquioxanes are, for example, products from the Tospearl® product group of the company. Momentive, USA, Tospearl® TSR9000 or 120S or Ganzpearl Si-020 from Ganz Chemical Co., Ltd.
  • the molding compositions optionally contain up to 1.0% by weight of white pigment.
  • Zinc oxide, zinc sulfide, barium sulfate and / or titanium dioxide are preferably present as white pigment in the novel molding materials, more preferably titanium dioxide and / or barium sulfate, particularly preferably titanium dioxide as white pigment.
  • the white pigment can only consist of one of these components or else contain one or more other white pigments from this list or selected from the group of white pigments in general. If barium sulfate is contained, the proportion of the total composition is usually 0.1 to 1.0 wt .-% barium sulfate.
  • the amount of the white pigment is preferably 0.03 to 1.0% by weight, more preferably 0.03 to 0.5% by weight, particularly preferably 0.1% by weight. Very particular preference is given to 95% by weight of the white pigment, based on the total amount of white pigment, of titanium dioxide. Titanium dioxide is most preferably the only white pigment.
  • the molding compositions may optionally contain one or more other additives other than components b) to e), as long as these do not cause the translucency to be lost.
  • additives other than components b) to e
  • the weight percentages refer to the respective total composition.
  • Typical polymer additives such as may be included as component f, are e.g. in EP-A 0 839 623, WO-A 96/15102, EP-A 0 500 496 or "Plastics Additives Handbook", Hans Zweifel, 5th Edition 2000, Hanser Verlag, Kunststoff, Germany
  • Such further additives are, for example, mold release agents, antioxidants, Flame retardants, anti-dripping agents, heat stabilizers, optical brighteners, UV absorbers and / or IR absorbers.
  • Suitable thermal stabilizers are selected from the groups of phosphates, phosphites, phosphonites and phosphines.
  • Examples are triphenyl phosphite, diphenyl alkyl phosphite, Phenyl dialkyl phosphite, tris (nonylphenyl) phosphite, trilauryl phosphite, trioctadecyl phosphite, distearyl pentaerythritol diphosphite, tris (2,4-di-tert-butylphenyl) phosphite (Irgafos® 168), diisodecylpentaerythritol diphosphite, bis (2,4-di-tert-butylphenyl) pentaerythritol diphosphite, bis (2,6-di-tert-butyl-4-methylphenyl) pentaerythritol diphosphite, bis (2,4-di-cumylphenyl) pentaerythri
  • TPP triphenylphosphine
  • Irgafos® 168 tris (2,4-di-tert-butylphenyl) phosphite
  • PEP-36 bis (2,6-di-tert-butyl-4-methylphenyl) pentaerythritol diphosphites
  • tris nonylphenyl
  • Phosphate stabilizers for the purposes of the present invention are, for example, phosphates of the formula (IV) or mixtures of these phosphates.
  • Rl independently of one another are branched alkyl radicals and / or optionally substituted aryl radicals, wherein the alkyl radical is preferably a cis to cis-alkyl, more preferably a C to C8-alkyl radical. If a phosphate stabilizer is included, it is more preferably tri (2-ethylhexyl) phosphate (triisooctyl phosphate).
  • the aryl radical is preferably substituted by C 1 to C 8 alkyl, branched C 1 to C 8 alkyl, or cumyl wherein the substituents may be the same or different, but the same substituents are preferred.
  • the aryl radicals are substituted in positions 2 and 4 or 2, 4 and 6. Very particular preference is given to tert-butyl substituents in these positions. More preferably, all Rl are the same.
  • antioxidants such as phenolic antioxidants, for example alkylated monophenols, alkylated thioalkylphenols, hydroquinones and alkylated hydroquinones.
  • Irganox® 1010 penentaerythritol-3- (4-hydroxy-3,5-di-tert-butylphenyl) propionate; CAS: 6683-19-8) and / or Irganox 1076® (2,6-dihydroxy) tert-butyl-4- (octadecanoxycarbonylethyl) phenol).
  • Irganox 1076® (2,6-di-tert-butyl-4- (octadecanoxycarbonylethyl) phenol).
  • the phosphine compounds according to the invention are used together with a phosphite or a phenolic antioxidant or a mixture of the latter two compounds.
  • the stabilizer system consists of triphenylphosphine, a mixture of triphenylphosphine and a phenolic antioxidant such as Irganox® 1076 or Irganox® 1010 and / or a combination of phenolic antioxidant and phosphite, preferably from a mixture of Irganox® 1076 or Irganox® 1010 and Irgafos® 168 or PEP-36.
  • the stabilizer system consists of a phosphine, a phosphite and a phenolic antioxidant, for example triphenylphosphine, Irganox® 1076 and Irgafos® 168.
  • Suitable mold release agents are, for example, the esters or partial esters of monohydric to hexahydric alcohols, in particular of glycerol, of pentaerythritol or of Guerbet alcohols.
  • Monohydric alcohols include stearyl alcohol, palmityl alcohol and Guerbet alcohols.
  • a dihydric alcohol is, for example, glycol; a trihydric alcohol is, for example, glycerol; tetrahydric alcohols are, for example, pentaerythritol and mesoerythritol; pentahydric alcohols are, for example, arabitol, ribitol and xylitol; Hexahydric alcohols include mannitol, glucitol (sorbitol) and dulcitol.
  • the esters are preferably the monoesters, diesters, triesters, tetraesters, pentaesters and hexaesters or mixtures thereof, in particular random mixtures of saturated, aliphatic Cio to C36 monocarboxylic acids and optionally Hydroxymonocarbon Acid, preferably with saturated, aliphatic Cu- to C32 monocarboxylic acids and optionally hydroxymonocarboxylic acids.
  • the commercially available fatty acid esters may contain ⁇ 60% of different partial esters as a result of the preparation.
  • Saturated, aliphatic monocarboxylic acids having 10 to 36 carbon atoms are, for example, capric, lauric, myristic, palmitic, stearic, hydroxystearic, arachidic, behenic, lignoceric, cerotic and montan acids.
  • Particularly suitable mold release agents as component f) of the composition according to the invention are, for example, pentaerythritol tetrastearate (PETS) or glycerol monostearate (GMS).
  • PETS pentaerythritol tetrastearate
  • GMS glycerol monostearate
  • Embodiment of the invention contains the total composition mold release agent in a proportion of 0 ppm to 3000 ppm, preferably 100 ppm to 1000 ppm, and more preferably 150 ppm to 500 ppm based on the mass of the total composition.
  • the preferred UV stabilizers as component f) of the present invention are compounds which have the lowest possible transmission below 400 nm and the highest possible transmission above 400 nm. Such compounds and their preparation are known from the literature and are described, for example, in EP-A 0 839 623, WO-A 96/15102 and EP-A 0 500 496.
  • Particularly suitable ultraviolet absorbers for use in the composition according to the invention are benzotriazoles, triazines, benzophenones and / or arylated cyanoacrylates.
  • Very particularly suitable ultraviolet absorbers are hydroxy-benzotriazoles, such as 2- (3 ', 5'-bis (l, l-dimethylbenzyl) -2'-hydroxyphenyl) benzotriazole (Tinuvin ® 234, Ciba Specialty Chemicals, Basel) , 2- (2'-hydroxy-5 '- (tert-octyl) phenyl) benzotriazole (Tinuvin ® 329, Ciba specialty Chemicals, Basel), 2- (2'-hydroxy-3' - (2-butyl) -5 '- (tert-butyl) phenyl) benzotriazole (Tinuvin ® 350, Ciba Specialty Chemicals, Basel), bis (3- (2H-benzotriazolyl) -2-hydroxy-5-tert-octyl) methane (Tinuvin ® 360, Ciba specialty Chemicals, Basel), (2- (4,6-diphenyl-l, 3,5-triazin-2
  • UV stabilizers are, for example, Tinuvin ® 360, Tinuvin ® 350, Tinuvin ® 329, Hostavin B-CAP ®, particularly preferably TIN 329 and Hostavin ® B-Cap.
  • the composition contains ultraviolet absorber in an amount of 0 ppm to 6000 ppm, preferably 500 ppm to 5000 ppm, and more preferably 1000 ppm to 2000 ppm, based on the total composition.
  • Anti-dripping agents are preferably fluorine-containing anti-dripping agents, in particular polytetrafluoroethylene.
  • Scattering additives wherein as a scattering additive in particular a silsesquioxane is contained, which is very particularly preferably the only scattering agent according to component d), e) optionally up to 1.0 wt .-%, preferably 0.03 to 1.0 wt % of at least one white pigment, preferably containing a white pigment from the group consisting of titanium dioxide and / or barium sulfate, in particular from 0.04 to 0.08% by weight of titanium dioxide, most preferably as the only white pigment,
  • the molding compositions are black with a deep gloss effect from the visual impression, the molding compositions are preferred
  • the total amount of colorants according to component b) is up to 0.1 wt .-%, c) 0.002 to 0.02 wt .-% carbon black, wherein in particular nanoscale carbon black is present as carbon black, very particularly preferably a nanoscale carbon black, extremely preferably as sole carbon black, d) 0.05 to 1, 0 wt .-%, in particular to 0.5 wt .-%, of at least one scattering additive from the group consisting of acrylate-based litter additives and / or silicone -based litter additives,
  • the molding compositions are gray with a deep gloss effect from the visual impression, the molding compositions are preferred
  • one colorant is an anthraquinone-based colorant and the other
  • Colorant is also an anthraquinone-based colorant, wherein the total amount of colorants according to component b) is up to 0.1 wt .-%,
  • the silsesquioxane is particularly preferably polymethylsilsesquioxane.
  • the three particularly preferred embodiments described above most preferably contain no further components.
  • Particularly preferred translucent molding compositions contain
  • component c and component e a colorant mixture of colorants other than component c and component e, containing at least two colorants selected from the group consisting of colorants based on anthraquinone, anthrapyridone, perinone, methine or quinoline,
  • the molding compositions, from which the molded part of the LED lighting element is made contain no further components, where the group f of the other additives from the group of mold release agents, antioxidants, flame retardants, UV absorbers, IR absorbers, anti-dripping agents, optical Brightener and / or thermal stabilizers exists.
  • Components using standard incorporation methods by combining, mixing and homogenizing, in particular the homogenization, preferably in the melt under the action of shear forces takes place.
  • the aromatic polycarbonate and optionally other components of the polycarbonate molding compound are mixed, extruded and granulated on customary melt mixing units, such as, for example, single or multi-shaft extruders or kneaders in the melt under customary conditions.
  • the additives can either be metered separately as granules or pellets via dosing scales or side feeders or even at elevated temperature as a melt by means of metering pumps at a suitable point in the solids conveying area of the extruder or in the polymer melt.
  • the masterbatches in the form of granules or pellets can also be combined with other particulate compounds Premix combined and then fed together via metering or side feeders in the solids conveying area of the extruder or in the polymer melt in the extruder.
  • the compounding unit is, for example, a twin-screw extruder, more preferably a twin-screw extruder with corotating shafts, wherein the twin-screw extruder has a length / diameter ratio of the screw shaft preferably from 20 to 44, particularly preferably from 28 to 40.
  • Such a twin-screw extruder comprises a melting and mixing zone or a combined melting and mixing zone and optionally a degassing zone at which an absolute pressure p of preferably at most 800 mbar, more preferably at most 500 mbar, particularly preferably at most 200 mbar is set.
  • the mean residence time of the mixture composition in the extruder is preferably not more than 120 s, more preferably not more than 80 s, more preferably not more than max. 60 s limited.
  • the temperature of the melt of the polymer or the polymer alloy at the outlet of the extruder is in a preferred embodiment 200 ° C to 400 ° C.
  • the molding compositions can be converted by hot pressing, spinning, blow molding, deep drawing or injection molding in appropriate moldings. For the production of the moldings according to the invention, injection molding or injection compression molding, in particular injection molding, is preferred.
  • Injection molding are known in the art and, for example, in the "manual injection molding", Friedrich Johannnab er / Walter Michaeli, Kunststoff; Vienna: Hanser, 2001, ISBN 3-446-15632-1 or in "Instructions for the construction of injection molds," Menges / Michaeli / Mohren, Kunststoff; Vienna: Hanser, 1999, ISBN 3-446-21258-2 described.
  • Injection molding here includes all injection molding processes including multi-component injection molding and injection compression molding.
  • Injection-molding processes differ from conventional injection-molding processes in that the injection and / or solidification process is performed by performing a mold plate movement.
  • the mold plates are already slightly opened before the injection process in order to compensate for the shrinkage which occurs during the later solidification and to reduce the required injection pressure. Even at the beginning of the injection process therefore a vorveriererte cavity is present. Dipping edges of the tool guarantee even with slightly open mold plates still sufficient tightness of vorveriereten cavity. The plastic mass is injected into this vorver administratrte cavity and then pressed or subsequently under execution of a tool movement in the closing direction.
  • the moldings may both be shaped as plates, as well as have a three-dimensionally shaped surface, i. a shape deviating from a plate, wherein a plate is understood to mean a body in which the three pairs of opposite sides are plane-parallel or at least approximately plane-parallel to each other.
  • the moldings preferably have a thickness of 0.5 mm to 4 mm, preferably from 1 mm to 3 mm, particularly preferably from 1.2 mm to 2 mm.
  • the thickness of the molded part is understood to be the distance of the front and rear surfaces of the molded part in its respective application, i. the thickness of the molded part refers to the distance between the two surfaces of the molded part, on whose level the viewer looks in the respective application. If the molded part does not have the same thickness at all points, which may be the case in particular with molded parts having a three-dimensionally shaped surface, the thickest point is taken into account with the thickness of the molded part.
  • the moldings are preferably coated with a scratch-resistant lacquer (hard coat) as part of a protective layer.
  • a scratch-resistant lacquer hard coat
  • This is preferably a polysiloxane varnish prepared by the sol-gel process.
  • the protective layer more preferably also contains at least one UV absorber.
  • the protective layer has a high resistance to abrasion and scratching and thus fulfills in particular the function of a scratch-resistant coating.
  • Commercially available systems are e.g. AS4000, SHC5020 and AS4700 from Momentive Performance Materials. Such systems are e.g. in US 5,041,313 A, DE 3,1213,85 AI, US 5,391,795 A and WO 2008/109072 AI described.
  • synthesis of these materials is usually carried out by condensation of alkoxy and / or alkylalkoxysilanes under acid or base catalysis.
  • nanoparticles can be incorporated.
  • Preferred solvents are alcohols such as butanol, isopropanol, methanol, ethanol and mixtures thereof.
  • the scratch-resistant coatings can be applied, for example, by dipping, spin coating, spraying or flow coating, preferably by dipping or flow methods.
  • the curing can be done thermally or by UV irradiation.
  • the scratch-resistant coating may e.g. directly or after preparation of the
  • Substrate surface with a primer are applied.
  • a scratch-resistant coating can be applied by way of plasma-supported polymerization processes, for example via a SiO 2 plasma.
  • Anti-fog or anti-reflective coatings may also be over Plasma process can be produced.
  • various additives such as UV absorbers, for example derived from triazoles or triazines, may be present.
  • the protective layer can be a single-layer or multi-layer system and thus also a combination of two or more layers.
  • the protective layer can consist of the layers of topcoat layer a 'and of primer layer a ", the primer layer being arranged between topcoat layer and substrate layer b.
  • Scratch-resistant coatings based on polysiloxane are preferably applied by dipping or flow method. Curing takes place at temperatures of 50 ° C - 140 ° C.
  • a UV absorber-containing primer to improve the adhesion of the scratch-resistant paint on the substrate layer.
  • the primer may contain further stabilizers, such as, for example, HALS systems (sterically hindered amine stabilizers), adhesion promoters and / or flow aids.
  • HALS systems sterically hindered amine stabilizers
  • adhesion promoters and / or flow aids.
  • the respective resin constituting the base material of the primer layer can be selected from a variety of materials and is, for example, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5 th Edition, Vol. AI 8, pp. 368-426, VCH, Weinheim 1991. It is possible to use polyacrylates, polyurethanes, phenol-based, melamine-based, epoxy and alkyd systems or mixtures of these systems.
  • the resin is usually dissolved in suitable solvents - often in alcohols.
  • curing may be at room or elevated temperatures. Preferably, temperatures between 50 ° C and 140 ° C are used - often after a large part of the solvent has been briefly removed at room temperature.
  • Commercially available primer systems include SHP470, SHP470-FT2050 and SHP401 from Momentive Performance Materials. Such coatings are described, for example, in US Pat. No. 6,350,512 Bl, US Pat. No. 5,869,185 A, EP 1308084 A1 and WO 2006/108520 A1.
  • the protective layer comprises a
  • UV absorber from the group of benzophenones, resorcinols, 2- (2-hydroxyphenyl) -bentriazoles, hydroxyphenyl-s-triazines, 2-cyanoacrylates,
  • the organo-modified silane is, for example, a methyltrialkoxy or dimethyldialkoxysilane; and optionally, in a further preferred embodiment, additionally a primer layer (layer a ") which acts as an adhesion promoter between the polysiloxane-based scratch-resistant coating and the substrate layer, comprising at least one UV absorber from the group of the benzophenones, arranged on the substrate layer of the molding compound according to the invention.
  • resorcinols 2- (2-hydroxyphenyl) -bentriazoles, hydroxyphenyl-s-triazines, 2-cyanoacrylates, oxalanilides and / or sterically hindered amines (HALS), in particular based on 2,2,6,6-tetramethylpiperidine and derivatives thereof, wherein the thickness of the primer layer 0.3 ⁇ to 8 ⁇ , preferably 1, 1 ⁇ ⁇ 8 4.0 ⁇ , is.
  • HALS sterically hindered amines
  • the protective layer comprises no further layers.
  • derivatives are understood as meaning those compounds whose molecular structure at the site of an H atom or a functional group has another atom or another atomic group or in which one or more atoms / atomic groups have been removed recognizable.
  • the polysiloxane preferably contains silicon-organic compounds of the formula R n n SiX4-, and / or partial condensates thereof, where the radicals R are identical or different and stand for a linear or branched, saturated or mono- or polyunsaturated or aromatic hydrocarbon radical, the radicals X are the same or different and are hydrolyzable groups or hydroxyl groups, preferably halogen, in particular chlorine or bromine, alkoxy groups, alkylcarbonyl groups or acyloxy groups and n is 0, 1, 2 or 3, preferably 1 or 2, very particularly preferably 1.
  • R is preferably saturated, branched or unbranched alkyl radicals having 1 to 20 carbon atoms and / or mono- or polyunsaturated branched or unbranched alkenyl radicals having 2 to 20 carbon atoms or aromatic groups having 6 to 12 carbon atoms. More preferably, the alkyl or alkenyl radicals have up to 12, more preferably up to 8 carbon atoms. Most preferably, all radicals are methyl and / or phenyl.
  • X is particularly preferably an alkoxy group, very particularly preferably a C 1 to C 1 -alkoxy group, for example a methoxy or an ethoxy group.
  • the silicon compounds R n SiX4- n X are hydrolyzable via the radicals and condensable. These hydrolytically condensable groups form an inorganic network with Si-O-Si. Units built.
  • the radicals R are stable to hydrolysis under the usual condensation conditions, in contrast to the radicals X.
  • dry film thicknesses of 3 ⁇ m-20 ⁇ m are preferred, more preferably 5 ⁇ m-15 ⁇ m, particularly preferably 6 ⁇ m-12 ⁇ m.
  • dry film thickness is meant here the layer thickness of the paint after application and subsequent evaporation of the solvent and subsequent thermal or UV curing.
  • UV-curable coating systems are UVT 610 and UVT 820 Redspot.
  • the application of the protective layer via the flood process since it leads to coated parts with high optical quality.
  • the flood process can be done manually with hose or suitable coating head or automatically in the run on flood painting robot and possibly slot nozzles.
  • Other possible application methods are dipping, knife coating, rolling, spraying or spin coating.
  • the components, both hanging and stored in a corresponding product carrier, can be coated.
  • the part to be coated is suspended or placed in a suitable goods carrier.
  • the coating can also be performed by hand.
  • the liquid to be coated primer or lacquer solution to form the protective layer e is poured from the upper edge of the hardware in the longitudinal direction over the plate, while the starting point of the paint on the plate from left to right over the plate width is performed.
  • the painted panels are ventilated and hardened vertically hanging on a clamp according to the respective manufacturer's specifications.
  • the LED lighting elements can be used in particular where a day / night design is required, ie in particular for interior applications, in particular in buildings and motor vehicles, particularly preferably in automobiles.
  • the preferred black or gray molded parts show without penetration with LED light from the back of a deep gloss.
  • the molded parts of LED light radiating from an LED light source on the back of the molding, is depending on the thickness of the molding and type of LED light rather a bright glow in the respective color of the LED light or a corresponding colored surface recognizable.
  • a white LED for example, with a plate thickness of 1 mm bright, rather white LED light can be seen, while at a thickness of 2 mm, the surface is apparently colored gray.
  • red, green and / or blue light it has the appearance that a red, green or blue colored translucent plate is irradiated with a 1 mm thick plate, although the plate in the non- lit state shows a black or gray deep-gloss effect.
  • the molded part is on the back, i. on the side from which the molded part is irradiated with LED light, printed, for example by means of screen printing.
  • This allows graphic elements - logos, logos, pictorial representations, etc. - to be integrated into the day / night design.
  • Particularly preferred is the part that should light up when irradiated by LED light, unprinted.
  • the element to be displayed is marked accordingly by a negative pressure.
  • the lettering "Covestro” can be represented by the fact that the back side of the molding is completely printed down to the letters with ink that is impermeable to the respective LED light or not significantly transparent, so that the LED light only reaches it at the position of the letters through the molding, so that the lettering lights up when the lighting of the LED lighting unit is switched on, whereby the area printed on the back side looks similar to the day design in the night design.
  • LED light is preferably understood as meaning light which has a radiation characteristic in which more than 70% of the radiation in the range from 100 nm to 3000 nm emitted intensity in the visible range (in the context of the present invention, the visible range is defined as the wavelength range of 360 nm to 780 nm) is located. In particular, less than 5% of the intensity is in the range of ⁇ 360 nm.
  • the LED light in the present invention preferably has a dominant wavelength (local maximum) between 360 nm and
  • 480 nm more preferably between 400 nm to 480 nm, and more preferably between 430 nm and 470 nm (limits included).
  • LED light preferably has a local maximum in the range between 360 nm and 480 nm, which has a narrow emission width with a maximum half-value width of 60 nm, more preferably of at most 45 nm, even more preferably of max. 30 nm, with monochromatic light being particularly preferred
  • the LED light preferably has a local maximum
  • LED light emitting diode
  • OLED organic LED
  • electroluminescent films Such emission characteristics are achieved, inter alia, by the use of semiconductors or lasers as the light source.
  • Semiconductor technology is already widely used today, for example in LED (light emitting diode), organic LED (OLED) and electroluminescent films.
  • the compounding was carried out on a twin-screw extruder from KrausMaffei Berstorff, type ZE ZE 25, at a housing temperature of 260 ° V or a melt temperature of 270 ° C and a speed of 100 rpm at a rate of 10 kg / h with those specified in the examples Quantities of components.
  • the pattern plates of different thicknesses were illuminated with RGB LED light from the back to create a night design. While the day-design had a dark, deep-luster effect, the light and its color were clearly visible when the backlight was illuminated with LED light. Sample platelets which, in addition to the injection-molded molding compound, still had a printed ink layer in some areas of a color that was not transparent (significantly transparent) for the respective LED light, shone only in the unprinted areas due to the LED light irradiated from behind ,

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft LED-Beleuchtungselemente mit transluzenten Formteilen aus auf Polycarbonat basierenden Formmassen, enthaltend eine Farbmittelmischung, Ruß, Streu-Additiv und ggf. Weißpigment, wie sie z.B. als Abdeckungen mit Tag/Nacht-Design eingesetzt werden. Durch die Kombination mit einer oder mehreren RGB-LED lassen sich überraschende Farbeffekte im Nachtdesign bei Vorliegen eines Tiefenglanzeffektes grauer oder schwarzer Formteile im Tagdesign erreichen.

Description

LED-Beleuchtungselemente mit Formteilen aus transluzenten Polycarbonat- Zusammensetzungen mit Tiefenglanzeffekt
Die vorliegende Erfindung betrifft LED-Beleuchtungselemente, umfassend Formteile und eine oder mehrere LED, um die Formteile mit LED-Licht, insbesondere mit Licht von RGB-LED, zu durchleuchten, wobei die Formteile aus transluzenten Formmassen hergestellt sind, welche auf aromatischem Polycarbonat basieren. Die LED-Beleuchtungseinheiten dienen zur Umsetzung eines Tag/Nacht-D esigns .
Im Gegensatz zu herkömmlichen Leuchtmitteln wie Glühbirnen oder Leuchtstoffröhren weisen LED eine von diesen verschiedene Abstrahlcharakteristik auf. Für Anwendungen, die eine Lenkung des Lichtstrahls erfordern, müssen oft Linsen oder Lichtleiter eingesetzt werden.
Alternativ oder ergänzend hierzu enthalten Leuchtkörper mit LED als Lichtquelle in der Regel einen transparenten oder transluzenten Gehäuseteil, der zur Abdeckung der Lichtquelle dient, die Lichtquelle schützt und gegen äußere Einflüsse wie Dreck und Staub abschirmt.
Aufgrund ihrer hohen Lebensdauer, ihres geringen Energieverbrauchs und der guten Lichtausbeute finden LED als Beleuchtungsquellen vermehrt Anwendung, z.B. in der Automobilindustrie,
Luftfahrt, Innenraumbeleuchtung, Fassadengestaltung, etc.
Glühbirnen sind aufgrund ihres schlechten Wirkungsgrades hinsichtlich Lichtemission und hoher Wärmeentwicklung sowie der geringen Lebensdauer von Nachteil. Energiesparlampen sind deutlich energieeffizienter, jedoch stellen sie aufgrund von Schwermetallanteilen, insbesondere Quecksilber, eine hohe Umweltbelastung dar und müssen als Sondermüll entsorgt werden.
Alternative Konzepte zu herkömmlichen Beleuchtungsquellen und -modulen, wie z.B. Glühbirnen oder Energiesparlampen, sind im Hinblick auf Nachhaltigkeit und Energieeffizienz gefragt.
Eine alternative Beleuchtungsquelle, die diese Nachteile nicht aufweist und zudem eine hohe Lebensdauer und hohe Energieeffizienz aufweist, bietet die Halbleiter-Technologie (als LED, OLED oder elektrolumineszierende Folie). Eine bevorzugte Verwendung der Halbleitertechnologie als Lichtquelle sind die LED.
LED strahlen Licht mit einer vom Halbleitermaterial und der Dotierung abhängigen Wellenlänge ab, so dass mit LED annähernd monochromatisches Licht, auch im Infrarotbereich oder UV- Bereich, erzeugt werden kann. Es gibt RGB-LED, welche rotes, grünes oder blaues Licht abstrahlen. Für weißes LED-Licht muss Licht unterschiedlicher Wellenlängen kombiniert werden. Dieses wird üblicherweise erreicht durch Kombination einer blauen, einer roten und einer grün abstrahlenden LED zu sogenannten RGB (Rot-Grün-Blau)-Modulen, deren kombinierter wahrgenommener Lichteindruck weiß sein kann, oder durch Lumineszenztechniken, bei denen die gesamte oder ein Teil der LED-Strahlung beispielsweise über Phosphore zu anderen Wellenlängen umgewandelt werden.
So kann weißes Licht, ausgehend von einer im sichtbaren Bereich blau leuchtenden LED, durch Zusatz eines einzigen Phosphors, der einen Teil der Strahlung im blauen Bereich in rot/gelbes Licht umwandelt, erzeugt werden. Diese Form der Erzeugung weißen Lichts ist für kommerzielle Anwendungen aus Kostengründen und aufgrund des hohen Wirkungsgrades von blauen LED bevorzugt.
Alternativ kann aus mit LED erzeugtem UV-Licht mit Hilfe dreier unterschiedlicher Phosphore, die Wellenlängen entsprechend einem RGB-Modul emittieren, weißes Licht erzeugt werden. Sofern diese Technik angewandt wird, werden Zusammensetzungen bevorzugt, die auch eine erhöhte Stabilität gegenüber UV-Strahlung aufweisen, also beispielsweise mit einer UV- Stabilisierung versehen sind.
Für diverse Anwendungen, insbesondere im Automobil-Bereich, wird ein hochwertiges Tag/Nacht- Design mit Tiefenglanz einzelner Elemente, etwa von Zierelementen oder Abdeckungen im Automobil-Innenbereich, gefordert. Üblicherweise wird hierzu ein Hard-Coat-Film, etwa aus Polycarbonat, mit transparenten oder transluzenten Schichten aus thermoplastischem Material, beispielsweise auf Basis von Polycarbonat, hinterspritzt (Folienhinterspritzung, IMD), d.h. es ist mindestens ein Zweikomponenten- Aufbau erforderlich. Als Lichtquelle wird hierbei üblicherweise LED-Licht verwendet, wobei aber auch herkömmliche Glühbirnen eingesetzt werden können. Im ausgeschalteten Zustand der LED zeigt ein solches Formteil vorzugsweise einen hochwertigen
Tiefenglanz, während im angeschalteten Zustand der LED ein sanftes Licht zu erkennen ist. Auch werden entsprechende Bauteile je nach Anwendung bedruckt, um nur bestimmte Bereiche, etwa Logos oder Figuren, durch ein Leuchten hervortreten zu lassen. Da die Filme nahezu perfekt in die jeweilige Form eingelegt sein müssen, kommt es bei dem herkömmlichen Herstellungsverfahren immer wieder zu Ausschussteilen.
Es wäre wünschenswert, den bekannten Prozess zur Herstellung entsprechender Bauteile und entsprechende Bauteile zu vereinfachen.
Aufgabe war es daher, eine entsprechende Lösung zu finden.
Die Aufgabe wurde überraschend durch die Kombination spezieller Farbmittel mit Ruß und einem Streu- Additiv in Polycarbonat gelöst. Gegenstand der Erfindung ist daher ein LED-Beleuchtungselement, umfassend ein Formteil und eine oder mehrere LED, welche so in dem LED-Beleuchtungselement angeordnet ist/sind, dass sie das Formteil durchleuchtet/durchleuchten,
wobei das Formteil hergestellt ist aus einer transluzenten Formmasse, enthaltend
a) mindestens 90 Gew.-% aromatisches Polycarbonat,
b) eine Farbmittelmischung aus von Komponente c und Komponente e verschiedenen Farbmitteln, enthaltend mindestens zwei Farbmittel in einer Gesamtmenge von bis zu 0,1 Gew.-%,
c) 0,00001 Gew.-% bis 0,05 Gew.-% Ruß,
d) 0,00001 bis 2 Gew.-% mindestens eines Streu-Additivs aus der Gruppe, bestehend aus Acrylat-basierten Streu- Additiven und/oder Silikon-basierten Streu- Additiven,
e) optional bis zu 1,0 Gew.-% mindestens eines Weißpigments,
f) optional ein oder mehrere weitere Additive.
Unter„Formmasse" wird die fertige Mischung aus Polymer und Zusatzstoffen verstanden.
Als "transluzent" im Sinne der vorliegenden Erfindung werden Formmassen bezeichnet, die eine Transmission im Bereich von 380 bis 780 nm (gemessen bei einer Dicke von 4 mm gemäß ISO 13468-2:2006 (D65, 10°)) von weniger als 85 % und größer als 5 %, weiter bevorzugt von weniger als 80 % und größer als 20 %, und bevorzugt eine Trübung, bestimmt nach ASTM Dl 003:2013 bei einer Schichtdicke von 4 mm, von größer als 5,0 % und maximal 80,0 % aufweisen.
Dass das Formteil„hergestellt ist aus" soll nicht bedeuten, dass das Formteil keine weiteren Schichten, wie Kratzfestschichten, umfassen kann.
„Bis zu" umfasst erfindungsgemäß auch den jeweiligen Grenzwert, inklusive des Rundungsbereiches.„Bis zu 0,1 Gew.-%" umfasst somit neben 0,1 Gew.-% und den darunter liegenden Werten auch z.B. 0,12 Gew.-%.„Bis zu" wird somit synonym zu„bis" verwendet.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Formmassen ermöglichen für LED-Beleuchtungseinheiten die Herstellung von Formteilen für Tag/Nacht-Design- Anwendungen mit Tiefenglanzoptik im Tag- Design in einem einfacheren Verfahren. Statt wie herkömmlich zwei Komponenten verbinden zu müssen, kann derselbe Effekt mit einem einzigen Material erreicht werden, das beispielsweise mittels Spritzguss in die gewünschte Form gebracht wurde. Die erfindungsgemäßen LED- Beleuchtungseinheiten weisen schwarze Formteile mit Tiefenglanzeffekt auf, die durch die Durchleuchtung mit LED-Licht, insbesondere dem einer RGB-LED, ein deutlich anderes Erscheinungsbild als unbeleuchtet aufweisen. Die eine oder mehrere LED, insbesondere eine oder mehrere RGB-LED, ist/sind so in dem Beleuchtungselement angeordnet, dass sie im angeschalteten Zustand das Formteil durchleuchtet/n. „Durchleuchtet" bedeutet hierbei, dass die LED hinter dem Formteil angeordnet ist, so dass ein Teil des Lichtes durch das Formteil aus transluzentem Material gestrahlt wird. Die Angaben in Gew.-% beziehen sich jeweils auf die gesamte Zusammensetzung, welche die Formmasse bildet.
Komponente a)
Das Polymer, auf welchem die Formmasse basiert, aus dem das Formteil des LED- Beleuchtungselementes hergestellt ist, ist aromatisches Polycarbonat. Aromatische Polycarbonate im erfindungsgemäßen Sinne sind alle bekannten aromatischen Polycarbonate. Dies schließt Homopolycarbonate und Copolycarbonate ein. Sofern im Rahmen der vorliegenden Erfindung nur von „Polycarbonat" an irgendeiner Stelle gesprochen wird, sind insbesondere aromatische Polycarbonate gemeint.
Ein Teil, bis zu 80 Mol-%, vorzugsweise von 20 Mol- % bis zu 50 Mol-%, der Carbonat-Gruppen in den erfindungsgemäß eingesetzten Polycarbonaten können durch aromatische
Dicarbonsäureester-Gruppen ersetzt sein. Derartige Polycarbonate, die sowohl Säurereste der Kohlensäure als auch Säurereste von aromatischen Dicarbonsäuren in die Molekülkette eingebaut enthalten, werden als aromatische Polyestercarbonate bezeichnet. Sie werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung ebenfalls unter dem Oberbegriff der thermoplastischen, aromatischen Polycarbonate subsumiert.
„Auf Polycarbonat basiert" bedeutet hier und an den anderen Stellen im Rahmen der vorliegenden Erfindungsbeschreibung, dass die beschriebene Gesamtzusammensetzung mindestens 90 Gew.-%, bevorzugt mindestens 92 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 95 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt mindestens 98 Gew.-% Polycarbonat enthält. Erfindungsgemäß geeignete Polycarbonate haben bevorzugt mittlere Molekulargewichte M w von
10.000 bis 50.000 g/mol, weiter bevorzugt von 14.000 bis 40.000 g/mol und besonders bevorzugt von 16.000 bis 32.000 g/mol, ermittelt durch Gelpermeationschromotographie nach DIN 55672- 1 :2007-08, kalibriert gegen Bisphenol A-Polycarbonat Standards unter Verwendung von Dichlormethan als Elutionsmittel. Die Kalibrierung erfolgt dabei mit linearen Polycarbonaten (aus Bisphenol A und Phosgen) bekannter Molmassenverteilung der PSS Polymer Standards Service GmbH, Deutschland gemäß der Methode 2301-0257502-09D (aus dem Jahre 2009 in deutscher Sprache) der Currenta GmbH & Co. OHG, Leverkusen. Das Elutionsmittel ist Dichlormethan. Säulenkombination aus vernetzten Styrol-Divinylbenzolharzen. Durchmesser der analytischen Säulen: 7,5 mm; Länge: 300 mm. Partikelgrößen des Säulenmaterials: 3 μιη bis 20 μιη. Konzentration der Lösungen: 0,2 Gew.-%. Flussrate: 1 ,0 ml/min, Temperatur der Lösungen: 30°C. Detektion mit Hilfe eines Brechungsindex(RI)-Detektors. Die Herstellung der Polycarbonate erfolgt vorzugsweise nach dem Phasengrenzflächenverfahren oder dem Schmelze-Umesterungsverfahren, welche vielfach in der Literatur beschrieben werden.
Zum Phasengrenzflächenverfahren sei beispielhaft auf H. Schnell, "Chemistry and Physics of Polycarbonates", Polymer Reviews, Vol. 9, Interscience Publishers, New York 1964 S. 33 ff, auf Polymer Reviews, Vol. 10,„Condensation Polymers by Interfacial and Solution Methods", Paul W. Morgan, Interscience Publishers, New York 1965, Kap. VIII, S. 325, auf Dres. U. Grigo, K. Kircher und P. R- Müller "Polycarbonate" in Becker/Braun, Kunststoff-Handbuch, Band 3/1 , Polycarbonate, Polyacetale, Polyester, Celluloseester, Carl Hanser Verlag München, Wien 1992, S. 1 18-145 sowie auf EP 0 517 044 AI verwiesen.
Das Schmelze-Umesterungsverfahren ist beispielsweise in der„Encyclopedia of Polymer Science", Vol. 10 (1969), Chemistry and Physics of Polycarbonates, Polymer Reviews, H. Schnell, Vol. 9, John Wiley and Sons, Inc. (1964) sowie in den Patentschriften DE 10 31 512 A und US 6,228,973 Bl beschrieben.
Die Polycarbonate werden bevorzugt durch Reaktionen von Dihydroxyarylverbmdungen, insbesondere Bisphenolverbindungen, mit Kohlensäureverbindungen, insbesondere Phosgen, oder beim Schmelzeumesterungsprozess von Diphenylcarbonat bzw. Dimethylcarbonat dargestellt.
Für die Herstellung von Polycarbonaten geeignete Dihydroxyarylverbmdungen sind solche der Formel (1)
HO-Z-OH (1), in welcher ein aromatischer Rest mit 6 bis 30 C-Atomen ist, der einen oder mehrere aromatische Kerne enthalten kann, substituiert sein kann und aliphatische oder cycloaliphatische Reste bzw. Alkylaryle oder Heteroatome als Brückenglieder enthalten kann. Bevorzugt steht Z in Formel (1) für einen Rest der Formel (2)
Figure imgf000007_0001
in der
R6 und R7 unabhängig voneinander für H, Ci- bis Cis-Alkyl-, Ci- bis Cis-Alkoxy, Halogen wie Cl oder Br oder für jeweils gegebenenfalls substituiertes Aryl- oder Aralkyl, bevorzugt für H oder Ci- bis Ci2-Alkyl, besonders bevorzugt für H oder Ci- bis Cs-Alkyl und ganz besonders bevorzugt für H oder Methyl stehen, und
X für eine Einfachbindung, -SO2-, -CO-, -O-, -S-, Ci- bis Cö-Alkylen, C2- bis C5- Alkyliden oder C5- bis Cö-Cycloalkyliden, welches mit Ci- bis Cö-Alkyl, vorzugsweise Methyl oder Ethyl, substituiert sein kann, ferner für CÖ- bis Ci2-Arylen, welches gegebenenfalls mit weiteren Heteroatome enthaltenden aromatischen Ringen kondensiert sein kann, steht.
Bevorzugt steht X für eine Einfachbindung, C{- bis C5-Alkylen, C2- bis C5-Alkyliden, C - bis C8- Cycloalkyliden, -O-, -SO-, -CO-, -S-, -SO2- oder für einen Rest der Formel (3)
Figure imgf000007_0002
Beispiele für Dihydroxyarylverbindungen sind: Dihydroxybenzole, Dihydroxydiphenyle, Bis- (hydroxyphenyl)-alkane, Bis-(hydroxyphenyl)-cycloalkane, Bis-(hydroxyphenyl)-aryle, Bis-(hy- droxyphenyl)-ether, Bis-(hydroxyphenyl)-ketone, Bis-(hydroxyphenyl)-sulfide, Bis-(hydroxy- phenyl)-sulfone, Bis-(hydroxyphenyl)-sulfoxide, 1 , 1 '-Bis-(hydroxyphenyl)-diisopropylbenzole sowie deren kernalkylierte und kernhalogenierte Verbindungen.
Für die Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Homopolycarbonate und Copolycarbonate geeignete Dihydroxyarylverbindungen sind beispielsweise Hydrochinon, Resorcin, Dihydroxydiphenyl, Bis-(hydroxyphenyl)-alkane, Bis(hydroxyphenyl)-cycloalkane, Bis- (hydroxyphenyl)-sulfide, Bis-(hydroxyphenyl)-ether, Bis-(hydroxyphenyl)-ketone, Bis- (hydroxyphenyl)-sulfone, Bis-(hydroxyphenyl)-sulfoxide, a,a'-Bis-(hydroxyphenyl)- diisopropylbenzole, Phthalimidine abgeleitet von Isatin- oder Phenolphthaleinderivaten sowie deren alkylierte, kernalkylierte und kernhalogenierte Verbindungen. Zur Herstellung von Copolycarbonaten können auch Si-haltige Telechele eingesetzt werden, sodass sogenannte Si-
Copolycarbonate erhalten werden.
Bevorzugte Dihydroxyarylverbindungen sind 4,4'-Dihydroxydiphenyl, 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-
1 - phenylpropan, l , l -Bis-(4-hydroxyphenyl)-phenylethan, 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)propan, 2,4- Bis-(4-hydroxyphenyl)-2-methylbutan, l ,3-Bis-[2-(4-hydroxyphenyl)-2-propyl]benzol (Bisphenol M), 2,2-Bis-(3-methyl-4-hydroxyphenyl)-propan, Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-methan, 2,2-Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-propan, Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-sulfon, 2,4- Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-2-methylbutan, l ,3-Bis-[2-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-
2- propyl]-benzol und l , l -Bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan (Bisphenol TMC), sowie die Bisphenole (I) bis (III)
Figure imgf000008_0001
in denen R' jeweils für Ci- bis C4-Alkyl, Aralkyl oder Aryl, bevorzugt für Methyl oder Phenyl, ganz besonders bevorzugt für Methyl, steht.
Besonders bevorzugte Dihydroxyarylverbindungen sind 4,4'-Dihydroxydiphenyl, l , l -Bis-(4- hydroxyphenyl)-phenyl-ethan, 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan, 2,2-Bis(3,5-dimethyl-4- hydroxyphenyl)-propan, l , l -Bis-(4-hydroxyphenyl)-cyclohexan und 1 , 1 -Bis-(4-hydroxyphenyl)- 3,3,5-trimethylcyclohexan (Bisphenol TMC), Dimethyl-Bisphenol A sowie die Verbindungen der Formeln (I), (II) und (III).
Diese und weitere geeignete Dihydroxyarylverbindungen sind z.B. in US 2 999 835 A, 3 148 172 A, 2 991 273 A, 3 271 367 A, 4 982 014 A und 2 999 846 A, in den deutschen Offenlegungsschriften 1 570 703 A, 2 063 050 A, 2 036 052 A, 2 21 1 956 A und 3 832 396 A, der französischen Patentschrift 1 561 518 AI , in der Monographie„H. Schnell, Chemistry and Physics of Polycarbonates, Interscience Publishers, New York 1964, S. 28 ff; S.102 ff", und in„D.G. Legrand, J.T. Bendler, Handbook of Polycarbonate Science and Technology, Marcel Dekker New York 2000, S. 72ff." beschrieben.
Im Falle der Homopolycarbonate wird nur eine Dihydroxyarylverbmdung eingesetzt, im Falle von Copolycarbonaten werden zwei oder mehr Dihydroxyarylverbindungen eingesetzt.
Besonders bevorzugte Polycarbonate sind das Homopolycarbonat auf Basis von Bisphenol A, das Homopolycarbonat auf Basis von l , l -Bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan und die Copolycarbonate auf Basis der beiden Monomere Bisphenol A und l , l -Bis-(4-hydroxyphenyl)- 3,3,5-trimethylcyclohexan sowie von Bisphenol A und den Diphenolen der Formeln (I), (II) und/oder (III)
Figure imgf000009_0001
in denen R' jeweils für Ci- bis C i-Alkyl, Aralkyl oder Aryl, bevorzugt für Methyl oder Phenyl, ganz besonders bevorzugt für Methyl, steht,
abgeleitete Copolycarbonate. Ganz besonders bevorzugt ist das Homopolycarbonat auf Basis von Bisphenol A. Die verwendeten Dihydroxyarylverbindungen, wie auch alle anderen der Synthese zugesetzten
Chemikalien und Hilfsstoffe, können mit den aus ihrer eigenen Synthese, Handhabung und Lagerung stammenden Verunreinigungen kontaminiert sein. Es ist jedoch wünschenswert, mit möglichst reinen Rohstoffen zu arbeiten.
Die Polycarbonate können linear oder verzweigt sein. Es können auch Mischungen aus verzweigten und unverzweigten Polycarbonaten eingesetzt werden.
Geeignete Verzweiger für die Herstellung von verzweigten Polycarbonaten sind aus der Literatur bekannt und beispielsweise beschrieben in den Patentschriften US 4, 185,009 B und DE 25 00 092 AI (3,3-Bis-(4-hydroxyaryl-oxindole, s. jeweils gesamtes Dokument), DE 42 40 313 AI (s. S. 3, Z. 33 bis 55), DE 19 943 642 AI (s. S. 5, Z. 25 bis 34) und US 5,367,044 B sowie in hierin zitierter Literatur. Die Menge der gegebenenfalls einzusetzenden Verzweiger beträgt bevorzugt 0,05 Mol-% bis 2,00 Mol-%, bezogen auf Mole an jeweils eingesetzten Dihydroxyarylverbmdungen.
Die Verzweiger können entweder mit den Dihydroxyarylverbmdungen und den Kettenabbrechern in der wässrig alkalischen Phase vorgelegt werden oder in einem organischen Lösungsmittel gelöst vor der Phosgenierung zugegeben werden. Im Fall des Umesterungsverfahrens werden die Verzweiger zusammen mit den Dihydroxyarylverbmdungen eingesetzt.
Darüber hinaus können die verwendeten Polycarbonate auch intrinsisch verzweigt sein, wobei hier kein Verzweiger im Rahmen der Polycarbonatherstellung zugegeben wird. Ein Beispiel für intrinsische Verzweigungen sind sogenannte Fries-Strukturen, wie sie für Schmelzepolycarbonate in der EP 1 506 249 AI beschrieben sind.
Zudem können bei der Polycarbonat-Herstellung Kettenabbrecher eingesetzt werden. Geeignete Kettenabbrecher, die bei der Herstellung der Polycarbonate eingesetzt werden können, sind Monophenole. Geeignete Monophenole sind beispielsweise Phenol selbst, Alkylphenole wie Kresole, p-tert.-Butylphenol, Cumylphenol, sowie deren Mischungen. Bevorzugte Kettenabbrecher sind die Phenole, welche ein- oder mehrfach mit Ci- bis C30-
Alkylresten, linear oder verzweigt, bevorzugt unsubstituiert, oder mit tert-Butyl substituiert sind. Besonders bevorzugte Kettenabbrecher sind Phenol, Cumylphenol und/oder p-tert-Butylphenol.
Die Menge an einzusetzendem Kettenabbrecher beträgt bevorzugt 0, 1 bis 5 Mol-%>, bezogen auf Mole an jeweils eingesetzten Dihydroxyarylverbmdungen. Die Zugabe der Kettenabbrecher kann vor, während oder nach der Umsetzung mit einem Kohlensäurederivat erfolgen.
Komponente b)
Die Formmassen, aus denen die Formteile der LED-Beleuchtungselemente hergestellt sind, enthalten mindestens zwei Farbmittel, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Farbmitteln auf Basis von Anthrachinon, Anthrapyridon, Perinon, Methin, oder Chinolin. „Auf Basis von" bedeutet in diesem speziellen Zusammenhang, dass die Grundstruktur der Farbmittel der Komponente b) die jeweils genannte Verbindung als Grundstruktur aufweisen, welche weiterhin erkennbar ist. Diese Grundstrukturen weisen bevorzugt Substituenten auf.
Grundsätzlich geeignete Farbmittel sind Farbmittel der folgenden Strukturen (4a) bis (24):
Figure imgf000011_0001
(4a) (4b) wobei
- Ra und Rb unabhängig voneinander für einen linearen oder verzweigten Alkylrest oder Halogen stehen, bevorzugt für Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Isobutyl, tert.-Butyl, Pentyl, Neopentyl, Hexyl, Thexyl oder Cl, weiter bevorzugt für Methyl, Cl und besonders bevorzugt für Cl,
- n steht unabhängig vom jeweiligen R für eine natürliche Zahl zwischen 0 und 3, wobei der Rest für n = 0 Wasserstoff ist; noch weiter bevorzugt sind Ra und/oder Rb Cl und stehen in o- und/oder p-Positionen zu den Kohlenstoffatomen, welche die Aminfunktionalitäten tragen, wie z.B. di-orthochlornaphthalino-, di-ortho-, mono-para-chlornaphthalino, sowie mono- ortho-naphthalino. Ferner stellen in einer bevorzugten Ausführungsform Ra und Rb jeweils einen tert-Butylrest dar, welche sich bevorzugt in meta-Position zu den Kohlenstoffatomen, welche die Stickstofffunktionalitäten tragen, befinden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist in allen Ringen n = 0, so dass alle Ra und Rb = H sind.
Figure imgf000011_0002
(5a) (5b) wobei
- Rc und Rd unabhängig voneinander für einen linearen oder verzweigten Alkylrest oder Halogen stehen, bevorzugt für Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Isobutyl, tert.-Butyl, Pentyl, Neopentyl, Hexyl, Thexyl oder Cl, weiter bevorzugt für Methyl, Cl und besonders bevorzugt für Cl steht,
- n steht unabhängig vom jeweiligen R für eine natürliche Zahl zwischen 0 und 3, wobei der Rest für n = 0 Wasserstoff ist; noch weiter bevorzugt sind Rc und/oder Rd Cl und stehen in o- und/oder p-Positionen zu den Kohlenstoffatomen, welche die Aminfunktionalitäten tragen, wie z.B. di-orthochlornaphthalino-, di-ortho-, mono-para-chlornaphthalino, sowie mono- ortho-naphthalino. Ferner stellen in einer bevorzugten Ausführungsform Rc und Rd jeweils einen tert-Butylrest dar, welcher sich bevorzugt in meta-Position zu den Kohlenstoffatomen, welche die Stickstofffunktionalitäten tragen, befindet.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist in allen Ringen n = 0, so dass alle Rc und Rd = H sind.
Die Strukturen (4a) und (4b) bzw. (5a) und (5b) verhalten sich isomer zueinander. Die jeweiligen Isomere können für sich allein oder in einem Gemisch eingesetzt werden. In einer besonderen Ausführungsform wird ein 1 : 1 Isomerengemisch (bezogen auf die jeweilige Menge des Isomers im Isomerengemisch in Gew.-%) von (4a) und (4b) bzw. (5a) und (5b) eingesetzt.
Figure imgf000012_0001
(6a) (6b)
Die Reste R(5-20) sind jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Isobutyl, tert.-Butyl, Pentyl, Neopentyl, Hexyl, Thexyl, Fluor, Chlor, Brom, Sulfon, CN.
Bevorzugt ist R(5-20) in allen Positionen gleich. Weiter bevorzugt ist R(5-20) in allen Positionen H. In einer alternativen Ausführungsform ist R(5-20) in allen Positionen Cl. M ist bevorzugt Aluminium (mit R = H: Aluminiumphthalocyanin, CAS: 14154-42-8), Nickel (mit R = H: Nickelphthalocyanin, CAS: 14055-02-8), Cobalt (mit R = H: Kobaltphthalocyanin, CAS: 3317-67-7), Eisen (mit R = H: Eisenphthalocyanin, CAS: 132-16- 1), Zink (mit R = H: Zinkphthalocyanin, CAS: 14320-04-08), Kupfer (mit R = H: Kupferphthalocyanin, CAS: 147-14-8; mit R = H und Cl: Polychlorkupferphthalocyanin, CAS: 1328-53-6; mit R = Cl: Hexadecachlorphthalocyanin, CAS: 28888-81-5; mit R = Br: Hexadecabromphthalocyanin, CAS: 28746-04-5), Mangan (mit R = H: Manganphthalocyanin, CAS: 14325-24-7) und/oder Magnesium.
Insbesondere bevorzugt ist die Kombination von M = Cu und R = H für alle Positionen. So ist eine Verbindung der Struktur (6b) mit M = Cu und R(5-20) = H als Heliogen® Blau K 6911D oder Heliogen® Blau K 7104 KW von der BASF AG, Ludwigshafen erhältlich.
Verbindungen der Struktur (6a) sind z.B. als Heliogen® Blau L 7460 von der BASF AG, Ludwigshafen, erhältlich.
Figure imgf000013_0001
wobei
- Rl und R2 unabhängig voneinander für einen linearen oder verzweigten Alkylrest oder Halogen stehen, bevorzugt für Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Isobutyl, tert.-Butyl, Pentyl, Neopentyl, Hexyl, Thexyl oder Cl, weiter bevorzugt für Methyl, Cl und besonders bevorzugt für Cl,
- n für eine natürliche Zahl zwischen 0 und 4 steht.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist in allen Ringen n = 0, so dass alle Rl und R2 = H sind.
Farbmittel dieser Struktur (7) sind kommerziell erhältlich unter der Paliogen Blau Reihe der BASF AG. Bei Verwendung von Farbmitteln der Struktur (7) sind insbesondere die Pigmente bevorzugt, die ein Schüttvolumen (bestimmt nach DIN ISO 787-11) von 2 1/kg - 10 1/kg, bevorzugt 3 1/kg - 8 1/kg, eine spezifische Oberfläche (bestimmt nach DIN 66132: 1975-07) von 5 m2/g - 60 m2/g, bevorzugt 10 m2/g - 55 m2/g, und einen pH- Wert (bestimmt nach DIN ISO 787-9: 1995- 04) von 4 - 9 aufweisen.
Figure imgf000014_0001
wobei
R ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus H und p-Methylphenlyamin-Rest besteht; bevorzugt ist R = H.
Derartige Farbmittel sind z.B. unter dem Handelsnamen Macrolex® Violet B von der Firma Lanxess AG erhältlich.
Figure imgf000014_0002
wobei R3 bevorzugt für Halogen, und insbesondere bevorzugt für Cl, steht, wobei besonders bevorzugt n = 4 ist. Weiter bevorzugt ist eine Ausführungsform mit n = 0, so dass R3 = H sind.
Derartige Farbmittel sind z.B. unter Macrolex® Orange 3G oder Macrolex® Rot EG bei der Firma Lanxess AG erhältlich.
Figure imgf000014_0003
Derartige Farbmittel sind z.B. unter dem Handelsnamen Macrolex® Rot E2G bei der Firma Lanxess AG erhältlich, CAS-Nummer 89106-94-5.
Figure imgf000015_0001
Dieses Farbmittel mit dem Color Index 68210 ist erhältlich unter dem Namen„Macrolex® Rot 5B" oder auch„Solvent Red 52".
Figure imgf000015_0002
Das Farbmittel der Struktur (12) ist unter dem Namen Macrolex Grün 5B der Firma Lanxess Deutschland GmbH bekannt, Color Index-Nummer 61565, CAS-Nummer: 128-90-3, und ist ein Anthrachinonfarbstoff.
Figure imgf000015_0003
Dieses Farbmittel ist erhältlich unter dem Namen„Keyplast Blue KR" bzw.„Solvent Blue 104", CAS-Nummer 116-75-6, Color-Index-Nummer: 61568.
Figure imgf000016_0001
Dieses Farbmittel ist erhältlich unter dem Namen„Macrolex Blue 3R Gran", CAS-Nummer 41611-76-1.
Figure imgf000016_0002
Dieses Farbmittel mit dem Color Index 615290 ist kommerziell erhältlich unter dem Namen „Keyplast Blue E",„Macrolex® Blau RR" oder„Solvent Blue 97".
Figure imgf000016_0003
Dieses Farbmittel mit der CAS-Nummer 81-48-1 ist erhältlich unter dem Namen„Macrolex Violet B" oder„Solvent Violet 13", Color Index 60725, bei der Lanxess AG.
Figure imgf000016_0004
Dieses Farbmittel ist kommerziell erhältlich unter dem Namen„Macrolex® Violet 3R" bzw. „Solvent Violet 36".
Figure imgf000017_0001
Derartige Farbmittel sind z.B. unter dem Handelsnamen„Macrolex Grün G" bei der Firma Lanxess AG erhältlich.
Figure imgf000017_0002
Dieses Farbmittel ist erhältlich unter dem Namen„Macrolex RedViolet R", CAS-Nummer 6408-72-6.
Figure imgf000018_0001
(22)
Dieses Farbmittel ist erhältlich unter dem Namen„Macrolex Gelb 3G" bzw.„Solvent Yellow 93" mit dem Color Index 48160.
Figure imgf000018_0002
(23)
Dieses Farbmittel ist kommerziell erhältlich unter dem Namen„Macrolex Gelb G" bzw. „Solvent Yellow 114" mit dem Color Index 47020;
Die Menge an Farbmitteln der Komponente b) insgesamt in den Formmassen beträgt bis zu 0,1 Gew.- %, bevorzugt bis zu 0,05 Gew.- %, weiter bevorzugt 0,0005 Gew.- % bis 0,02 Gew.- %.
Die Formmassen enthalten bevorzugt ein Farbmittel auf Basis von Anthrachinon und ein weiteres Farbmittel auf Basis von Anthrachinon oder von Anthrapyridon. Weiter bevorzugt enthalten die Formmassen darüber hinaus keine weiteren Farbmittel.
Die Formmassen enthalten noch weiter bevorzugt mindestens ein Farbmittel der folgenden Formel
(24):
Figure imgf000018_0003
(24), wobei
Ri für einen substituierten oder unsubstituierten Phenylamin-Rest, bevorzugt für einen unsubstituierten Phenylamin-Rest, steht,
R2 für einen substituierten oder unsubstituierten Phenylamin-Rest, bevorzugt für einen p- Methylphenylamin-Rest oder für einen 2,6-Diethyl-4-methyl-phenylamin-Rest, steht, n für eine natürliche Zahl zwischen 0 und 4, bevorzugt für 0 oder 1 , steht und m für eine natürliche Zahl zwischen 0 und 4, bevorzugt für 1 oder 2, steht.
Sofern n = 0 ist, befindet sich an dem jeweiligen Rest kein Substituent, welcher H ersetzen würde. Besonders bevorzugt ist mindestens ein Farbmittel der Formel (15) enthalten.
Ganz besonders bevorzugt ist als weiteres Farbmittel ein Farbmittel der Formel (17) enthalten.
Alternativ ganz besonders bevorzugt ist als weiteres Farbmittel ein Farbmittel der Formel (11) enthalten.
Höchst bevorzugt ist neben den Farbmitteln (15) und (17) bzw. (15) und (11) und ggf. (13) kein weiteres Farbmittel in den erfindungsgemäßen Formmassen enthalten.
Alternativ bevorzugte Farbmittel, welche eines der mindestens zwei Farbmittel der Komponente b) darstellen, sind
- das Farbmittel der Struktur (23)
- das Farbmittel der Struktur (22), - Farbmittel der Formel (9), insbesondere kommerziell erhältlich unter dem Namen„Macrolex Rot
EG" bzw.„Solvent Red 135" mit dem Color Index 564120;
- das Farbmittel der Struktur (16),
- das Farbmittel der Struktur (12).
Farbmittel gemäß der Komponente b umfassen jedenfalls keine Farbmittel der Komponenten c und e. Komponente c)
Komponente c ist Ruß.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Formmassen enthalten 0,00001 bis 0,05 Gew.-%, bevorzugt 0,0003 bis 0,020 Gew.-%, weiter bevorzugt 0,0004 bis 0,015 Gew.-% Ruß, ganz besonders bevorzugt 0,00045 bis 0,014 Gew.-% Ruß.
Der Ruß liegt bevorzugt fein dispergiert in der organischen Polymermatrix vor und ist weiter bevorzugt nanoskalig, insbesondere ein nanoskaliger Farbruß. Geeignete Ruße weisen eine durchschnittliche Teilchengröße auf, bestimmt durch Rasterelektronenmikroskopie, von bevorzugt weniger als 100 nm, weiter bevorzugt weniger als 75 nm, noch weiter bevorzugt weniger als 50 nm und besonders bevorzugt weniger als 40 nm, wobei die durchschnittliche Teilchengröße vorzugsweise größer als 0,5 nm, weiter bevorzugt größer als 1 nm und besonders bevorzugt größer als 5 nm ist, ganz besonders bevorzugt von 10 bis 30 nm, äußerst bevorzugt von 10 bis 20 nm.
Kommerziell erhältliche und im Sinne der Erfindung geeignete Ruße sind unter einer Vielzahl von Handelsnamen und Formen, wie Pellets oder Pulver, erhältlich. So sind geeignete Ruße unter den Handelsnamen BLACK PEARLS®, als nass-verarbeitete Pellets unter den Namen ELFTEX®,
REGAL® und CSX®, und in einer flockigen Erscheinungsform unter MONARCH®, ELFTEX®, REGAL® und MOGUL® - erhältlich, alle von Cabot Corporation. Insbesondere bevorzugt sind Ruße, die unter dem Handelsnamen BLACK PEARLS® (CAS-Nr. 1333-86-4) gehandelt werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weisen die Ruß-Typen Partikelgrößen von 10 nm - 30 nm, insbesondere 10 bis 20 nm, auf und haben eine spezifische Oberfläche von vorzugsweise 35 m2 - 138 m2 pro g (m2/g), bestimmt nach ISO 9277:2014-01 (BET-Verfahren). Der Ruß kann behandelt oder unbehandelt sein. So kann der Ruß mit bestimmten Gasen, mit Silica oder organischen Substanzen, wie z.B. Butyllithium, behandelt sein. Durch eine derartige Behandlung kann eine Modifizierung oder Funktionalisierung der Oberfläche erreicht werden. Dies kann die Kompatibilität zur entsprechend eingesetzten Matrix fördern. Insbesondere bevorzugt sind Ruße, die unter dem Handelsnamen BLACK PEARLS® (CAS-Nr. 1333-86-4) gehandelt werden.
Komponente d)
Das Streu-Additiv wird in den Formmassen, aus denen Formteile der LED-Beleuchtungselemente hergestellt sind, in Mengen von 0,00001 Gew.-% bis 2 Gew.-%, bevorzugt 0,01 Gew.-% bis 1,0 Gew.-%, weiter bevorzugt 0,05 Gew.-% bis 0,50 Gew.-% eingesetzt. Es kann sich bei dem Streu- Additiv um ein einziges Streu-Additiv oder auch um eine Mischung mehrerer Streu-Additive handeln. Das Streu-Additiv ist ausgewählt aus der Gruppe der Acrylat-basierten Streu-Additive und/oder der Silikon-basierten Streu- Additive. Es kann sich um ein Streu-Additiv aus dieser Gruppe handeln oder aber auch um eine Mischung. Besonders bevorzugt enthalten die Formmassen Acrylat-basiertes Streuadditiv als Streumittel. Ganz besonders bevorzugt ist zusätzlich kein Silikon-basiertes Streumittel enthalten. Streu- Additive im Sinne der Erfindung sind somit keine der Weißpigmente, die als Komponente e) genannt sind.
Die Streu- Additive verfügen bevorzugt über eine hohe thermische Stabilität bis 300°C, um bei den Verarbeitungstemperaturen von Polycarbonat nicht zersetzt zu werden. Darüber hinaus sollten die Streu-Additive keine Funktionalitäten aufweisen, die zu einem spürbaren Abbau der Polymerkette führen. Bevorzugt sollten die Streu-Additive zu überhaupt keinem Abbau der Polymerkette des Polycarbonats führen.
Bevorzugte Acrylat-basierte Streumittel sind Polyalkylacrylate mit vorzugsweise 1 bis 8 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe, weiter bevorzugt aufweisend eine mittlere Teilchengröße (Zahlenmittel) von 0,5 μιη bis 80 μηι, bevorzugt 2 μιη bis 40 μηι, insbesondere 3 μιη bis 15 μιη, insbesondere 3 μιη bis 9 μιη. Mischungen von Alkylacrylaten können ebenfalls eingesetzt werden
(Homo-oder Copolymere). Bevorzugt sind die Acrylat-basierten Streumittel vernetzt. Als Vernetzungsmittel sind die für Acrylate bekannten Vernetzungsmittel geeignet. Bevorzugte Vemetzungsmittel sind Glykol-basierte Vernetzer wie insbesondere Ethylenglykoldimethacrylat.
Als Acrylat-basiertes Streu-Additiv besonders bevorzugt sind Polymethylmethacrylat-haltige Streumittel, z.B. polymere Teilchen aus Polymethylmethacrylat und Polybutylacrylat mit Kern-
Schale-Morphologie, beispielsweise erhältlich als Paraloid® EXL 5136 oder Paraloid® EXL 5137 von der Firma Rohm&Haas, oder auch teil- oder vollvernetzte sphärische oder nicht-sphärische Acrylatpartikel, wie z.B. solche aus der Techpolymer® MBX Serie der Fa. Sekisui Plastics, Techpolymer® MBX-S oder MBX-8. Streuadditive mit Kern-Schale-Morphologie sind beispielsweise in EP 0 634 445 Bl als„polymeric particle (b)" beschrieben.
Die Silikon-basierten Streu- Additive haben bevorzugt eine mittlere Teilchengröße (Zahlenmittel), von 0,5 μιη bis 100 μηι, bevorzugt 0,5 μιη bis 20 μηι, insbesondere 1 μιη bis 6 μηι, bestimmt mittels Laserbeugung nach ISO 13320:2009.
Silikon-basierte geeignete Streumittel sind Silsesquioxane, organische Silicium- Verbindungen. Ein bevorzugt eingesetztes Silsesquioxan weist die allgemeine Formel [RSi03/2]n mit R = H, Alkyl, Aryl oder Alkoxy auf. Besonders bevorzugt ist Polymethylsilsesquioxan. Kommerziell erhältliche geeignete Silsesquioxane sind beispielsweise Produkte aus der Produkt gruppe Tospearl® der Fa. Momentive, USA, Tospearl® TSR9000 oder 120S oder Ganzpearl Si-020 der Firma Ganz Chemical Co., Ltd.
Komponente e)
Die Formmassen enthalten optional bis zu 1,0 Gew.-% Weißpigment. Als Weißpigment ist bevorzugt in erfindungsgemäßen Formmassen Zinkoxid, Zinksulfid, Bariumsulfat und/oder Titandioxid enthalten, weiter bevorzugt Titandioxid und/oder Bariumsulfat, besonders bevorzugt ist als Weißpigment Titandioxid enthalten. Das Weißpigment kann lediglich aus einer dieser Komponenten bestehen oder aber ein oder mehrere andere Weißpigmente aus dieser Liste oder ausgewählt aus der Gruppe der Weißpigmente allgemein, enthalten. Sofern Bariumsulfat enthalten ist, beträgt der Anteil an der Gesamtzusammensetzung üblicherweise 0,1 bis 1,0 Gew.-% Bariumsulfat.
Sofern das Weißpigment Titandioxid umfasst, beträgt die Menge des Weißpigments bevorzugt 0,03 bis 1,0 Gew.-%, weiter bevorzugt 0,03 bis 0,5 Gew.-%, besonders bevorzugt bis 0,1 Gew.-%. Ganz besonders bevorzugt sind hierbei 95 Gew.-% des Weißpigmentes, bezogen also auf die Gesamtmenge an Weißpigment, Titandioxid. Äußerst bevorzugt ist Titandioxid hierbei das einzige Weißpigment.
Komponente f)
Die Formmassen können optional ein oder mehrere, von den Komponenten b) bis e) verschiedene, weitere Additive enthalten, solange diese nicht dazu führen, dass die Transluzenz verlorengeht. Üblicherweise sind 0 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0,05 Gew.-% 3 Gew.-%, weiter bevorzugt 0,1 Gew.-% bis 1 Gew.-% weitere Additive enthalten. Hier wie auch an anderen Stellen, soweit nicht anders angegeben, beziehen sich die Gew. -%- Angaben auf die jeweilige Gesamtzusammensetzung.
Übliche Polymeradditive, wie sie als Komponente f enthalten sein können, sind z.B. in EP-A 0 839 623, WO-A 96/15102, EP-A 0 500 496 oder„Plastics Additives Handbook", Hans Zweifel, 5th Edition 2000, Hanser Verlag, München beschrieben. Solche weiteren Additive sind beispielsweise Entformungsmittel, Antioxidantien, Flammschutzmittel, Antitropfmittel, Thermostabilisatoren, optische Aufheller, UV- Absorber und/oder IR- Absorber.
Bevorzugt sind als weitere Additive nur ein oder mehrere Entformer, UV-Absorber und/oder ein oder mehrere Thermostabilisatoren enthalten. Geeignete Thermostabilisatoren sind ausgewählt aus den Gruppen der Phosphate, Phosphite, Phosphonite und Phosphine. Beispiele sind Triphenylphosphit, Diphenylalkylphosphit, Phenyldialkylphosphit, Tris(nonylphenyl)phosphit, Trilaurylphosphit, Trioctadecylphosphit, Distearylpentaerythritoldiphosphit, Tris(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphit (Irgafos® 168), Diisodecylpentaerythritoldiphosphit, Bis(2,4-di-tert-butylphenyl)pentaerythritoldiphosphit, Bis(2,6- di-tert-butyl-4-methylphenyl)pentaerythritol-diphosphit, Bis(2,4-di- cumylphenyl)pentaerythritol- diphosphit, Bis(2,6-di-tert-butyl-4-methylphenyl)pentaerythritoldiphosphit, Diisodecyl- oxypentaerythritoldiphosphit, Bis(2,4-di-tert-butyl-6-methylphenyl)-pentaerythritoldiphosphit, Bis(2,4,6-tris(tert-butylphenyl)pentaerythritoldiphosphit, Tristearylsorbitoltriphosphit, Tetrakis(2,4-di-tert-butylphenyl)-4,4'-biphenylendiphosphonit, 6-Isooctyloxy-2,4,8, 10-tetra-tert- butyl-12H-dibenz[d,g]-l ,3,2-dioxaphosphocin, Bis(2,4-di-tert-butyl-6-methyl- phenyl)methylphosphit, Bis(2,4-di-tert-butyl-6-methylphenyl)ethylphosphit, 6-Fluoro-2,4,8, 10- tetra-tert-butyl-12-methyl-dibenz[d,g]-l ,3,2-dioxaphosphocin, 2,2',2"-Nitrilo-[triethyltris(3,3',5,5'- tetra-tert-butyl- 1 , 1 '-biphenyl-2,2'-diyl)phosphit] , 2-Ethylhexyl(3,3',5,5'-tetra-tert-butyl- 1 , 1 '- biphenyl-2,2'-diyl)phosphit, Bis(2,6-di-tert-butyl-4-methylphenyl)pentaerythritoldiphosphite (PEP- 36 ), 5-Butyl-5-ethyl-2-(2,4,6-tri-tert-butylphenoxy)- l ,3,2-dioxaphosphiran, Triphenylphosphin (TPP), Trialkylphenylphosphin, Bisdiphenylphosphinoethan oder ein Trinaphthylphosphin. Insbesondere bevorzugt werden Triphenylphosphin (TPP), Irgafos® 168 (Tris(2,4-di-tert-butyl- phenyl)-phosphit), PEP-36 (Bis(2,6-di-tert-butyl-4-methylphenyl)pentaerythritoldiphosphite) und Tris(nonylphenyl)phosphit oder deren Mischungen eingesetzt.
Phosphatstabilisatoren im Sinne der vorliegenden Erfindung sind beispielsweise Phosphate der Formel (IV) oder Mischungen dieser Phosphate.
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(IV), wobei Rl unabhängig voneinander für verzweigte Alkylreste und/oder optional substituierte Arylreste stehen, wobei der Alkylrest vorzugsweise ein Ci- bis Cis-Alkyl, weiter bevorzugt ein Ci- bis C8-Alkylrest ist. Sofern ein Phosphatstabilisator enthalten ist, ist dieser besonders bevorzugt Tri-(2- ethylhexyl)-phosphat (Triisooctylphosphat).
Der Arylrest ist vorzugsweise mit Ci- bis Cs-Alkyl, verzweigtem Ci- bis Cs-Alkyl, oder Cumyl substituiert, wobei die Substituenten gleich oder verschieden sein können, gleiche Substituenten jedoch bevorzugt sind. Bevorzugt sind die Arylreste in den Positionen 2 und 4 oder 2, 4 und 6 substituiert. Ganz besonders bevorzugt sind tert-Butyl- Substituenten in diesen Positionen. Weiter bevorzugt sind alle Rl gleich.
Ferner können Antioxidantien wie phenolische Antioxidantien, beispielsweise alkylierte Monophe- nole, alkylierte Thioalkylphenole, Hydrochinone und alkylierte Hydrochinone eingesetzt werden. Vorzugsweise werden Irganox® 1010 (Pentaerythrit-3-(4-hydroxy-3,5-di-tert-butylphe- nyl)propionat; CAS: 6683-19-8) und/oder Irganox 1076® (2,6-Di-tert-butyl-4- (octadecanoxycarbonylethyl)phenol) eingesetzt. Besonders bevorzugt wird Irganox 1076® (2,6-Di- tert-butyl-4-(octadecanoxycarbonylethyl)phenol) eingesetzt.
In einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die erfindungsgemäßen Phosphinverbindungen gemeinsam mit einem Phosphit oder einem phenolischen Antioxidans oder einer Mischung aus den beiden letztgenannten Verbindungen eingesetzt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht das Stabilisatorsystem aus Triphe- nylphosphin, einem Gemisch von Triphenylphosphin und einem phenolischem Antioxidans wie Irganox® 1076 oder Irganox® 1010 und/oder einer Kombination von phenolischem Antioxidans und Phosphit, bevorzugt aus einem Gemisch aus Irganox® 1076 bzw. Irganox® 1010 und Irgafos® 168 bzw. PEP-36.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besteht das Stabilisatorsystem aus einem Phosphin, einem Phosphit und einem phenolischen Antioxidans, bespielsweise Triphenylphosphin, Irganox® 1076 und Irgafos® 168.
Geeignete Entformungsmittel sind beispielsweise die Ester oder Teilester von ein- bis sechswertigen Alkoholen, insbesondere des Glycerins, des Pentaerythrits oder von Guerbet- Alkoholen. Einwertige Alkohole sind beispielsweise Stearylalkohol, Palmitylalkohol und Guerbet- Alkohole. Ein zweiwertiger Alkohol ist beispielsweise Glycol; ein dreiwertiger Alkohol ist beispielsweise Glycerin; vierwertige Alkohole sind beispielsweise Pentaerythrit und Mesoerythrit; fünfwertige Alkohole sind beispielsweise Arabit, Ribit und Xylit; sechswertige Alkohole sind beispielsweise Mannit, Glucit (Sorbit) und Dulcit.
Die Ester sind bevorzugt die Monoester, Diester, Triester, Tetraester, Pentaester und Hexaester oder deren Mischungen, insbesondere statistische Mischungen, aus gesättigten, aliphatischen Cio- bis C36-Monocarbonsäuren und gegebenenfalls Hydroxymonocarbonsäuren, vorzugsweise mit gesättigten, aliphatischen Cu- bis C32-Monocarbonsäuren und gegebenenfalls Hydroxymonocarbonsäuren.
Die kommerziell erhältlichen Fettsäureester, insbesondere des Pentaerythrits und des Glycerins, können herstellungsbedingt < 60% unterschiedlicher Teilester enthalten. Gesättigte, aliphatische Monocarbonsäuren mit 10 bis 36 C-Atomen sind beispielsweise Caprinsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Hydroxystearinsäure, Arachinsäure, Behensäure, Lignocerinsäure, Cerotinsäure und Montansäuren. Besonders geeignete Entformungsmittel als Komponente f) der erfindungsgemäßen Zusammensetzung sind z.B. Pentaerythritoltetrastearat (PETS) oder Glycerinmonostearat (GMS). Gemäß einer speziellen
Ausführungsform der Erfindung enthält die Gesamtzusammensetzung Entformungsmittel in einem Anteil von 0 ppm bis 3000 ppm, bevorzugt 100 ppm bis 1000 ppm, und weiter bevorzugt 150 ppm bis 500 ppm bezogen auf die Masse der Gesamtzusammensetzung.
Die bevorzugten UV- Stabilisatoren als Komponente f) der vorliegenden Erfindung sind Verbindungen, die eine möglichst geringe Transmission unterhalb 400 nm und eine möglichst hohe Transmission oberhalb von 400 nm besitzen. Derartige Verbindungen und deren Herstellung sind literaturbekannt und sind beispielsweise in den EP-A 0 839 623, WO-A 96/15102 und EP-A 0 500 496 beschrieben. Für den Einsatz in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung besonders geeignete Ultraviolett-Absorber sind Benzotriazole, Triazine, Benzophenone und/oder arylierte Cyano- acrylate.
Ganz besonders geeignete Ultraviolett-Absorber sind Hydroxy-Benzotriazole, wie 2-(3',5'-Bis-(l,l- dimethylbenzyl)-2'-hydroxy-phenyl)-benzotriazol (Tinuvin® 234, Ciba Spezialitätenchemie, Basel), 2-(2'-Hydroxy-5'-(tert.-octyl)-phenyl)-benzotriazol (Tinuvin® 329, Ciba Spezialitätenchemie, Basel), 2-(2'-Hydroxy-3'-(2-butyl)-5'-(tert.butyl)-phenyl)-benzotriazol (Tinuvin® 350, Ciba Speziali- tätenchemie, Basel), Bis-(3-(2H-benztriazolyl)-2-hydroxy-5-tert.-octyl)methan, (Tinuvin® 360, Ciba Spezialitätenchemie, Basel), (2-(4,6-diphenyl-l,3,5-triazin-2-yl)-5-(hexyloxy)-phenol (Tinuvin® 1577, Ciba Spezialitätenchemie, Basel), sowie der Benzophenone 2,4-Dihydroxy-benzophe- non (Chimasorb® 22 , Ciba Spezialitätenchemie, Basel) und 2-Hydroxy-4-(octyloxy)-benzophenon (Chimassorb® 81, Ciba, Basel), 2-Cyano-3,3-diphenyl-2-propensäure-2-ethylhexylester, 2,2- Bis[[(2-cyano-l-oxo-3,3-diphenyl-2-propenyl)oxy]-methyl]-l,3-propandiylester (- 9CI) (Uvinul®
3030, BASF AG Ludwigshafen), 2-[2-Hydroxy-4-(2-ethylhexyl)oxy]phenyl-4,6-di(4- phenyl)phenyl-l,3,5-triazin (CGX UVA 006, Ciba Spezialitätenchemie, Basel) oder Tetra-ethyl- 2,2'-(l,4-phenylen-dimethyliden)-bismalonat (Hostavin® B-Cap, Clariant AG).
Äußerst bevorzugte UV- Stabilisatoren sind beispielsweise Tinuvin® 360, Tinuvin® 350, Tinuvin® 329, Hostavin® B-CAP, besonders bevorzugt TIN 329 und Hostavin® B-Cap.
Es können auch Mischungen dieser Ultraviolett-Absorber eingesetzt werden.
Hinsichtlich der Menge des in der Zusammensetzung enthaltenen Ultraviolett-Absorbers liegen keine besonderen Beschränkungen vor, solange die gewünschte Absorption von UV-Strahlung sowie eine ausreichende Transparenz des aus der Zusammensetzung hergestellten Formkörpers gewährleistet sind. Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung enthält die Zusammensetzung Ultraviolett-Absorber in einer Menge von 0 ppm bis 6000 ppm, bevorzugt 500 ppm bis 5000 ppm, und weiter bevorzugt 1000 ppm bis 2000 ppm, bezogen auf die Gesamtzusammenset- zung.
Antitropfmittel sind bevorzugt Fluor-enthaltende Antritropfmittel, insbesondere Polytetrafluorethylen.
Erfindungsgemäß besonders bevorzugte transluzente Formmassen, aus denen ein Formteil einer erfindungsgemäßen LED-Beleuchtungseinheit hergestellt ist, enthalten
a) mindestens 90 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 95 Gew.-%, aromatisches Polycarbonat, b) eine Farbmittelmischung aus von Komponente c und Komponente e verschiedenen Farbmitteln, enthaltend mindestens zwei Farbmittel, wobei vorzugsweise ein Farbmittel ein Anthrachinon-basiertes Farbmittel und das andere Farbmittel ebenfalls ein Anthrachinon- basiertes Farbmittel oder ein Anthrapyridon-basiertes Farbmittel ist, insbesondere eine Mischung aus den Farbmitteln der Strukturen (15) und (11) oder (15) und (17) ist, in einer Gesamtmenge von bis zu 0,1 Gew.-% an Farbmitteln gemäß Komponente b), c) 0,0003 bis 0,020 Gew.-%, insbesondere 0,0004 bis 0,015 Gew.-%, Ruß, insbesondere nanoskaligen Ruß, besonders bevorzugt als einzigen Ruß,
d) 0,05 bis 1,0 Gew.-%, insbesondere bis 0,50 Gew.-%, mindestens eines Streu- Additivs aus der Gruppe, bestehend aus Acrylat-basierten Streu-Additiven und/oder Silikon-basierten
Streu-Additiven, wobei als Streu-Additiv insbesondere ein Silsesquioxan enthalten ist, welches ganz besonders bevorzugt das einzige Streumittel gemäß Komponente d) ist, e) optional bis zu 1,0 Gew.-%, bevorzugt 0,03 bis 1,0 Gew.-%, mindestens eines Weißpigments, bevorzugt enthaltend ein Weißpigment aus der Gruppe, bestehend aus Titandioxid und/oder Bariumsulfat, insbesondere 0,04 bis 0,08 Gew.-% Titandioxid, äußerst bevorzugt als einziges Weißpigment,
f) optional ein oder mehrere weitere Additive, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Entformungsmitteln, Antioxidantien, Flammschutzmitteln, Antitropfmitteln, Thermostabilisatoren, optischen Aufhellern, UV- Absorber und/oder IR- Absorbern. Sofern gewünscht ist, dass die Formteile aus den Formmassen vom optischen Eindruck her schwarz mit Tiefenglanzeffekt sind, enthalten die Formmassen bevorzugt
a) mindestens 90 Gew.-% besonders bevorzugt mindestens 95 Gew.-% , ganz besonders bevorzugt bis 99,95 Gew.-%, aromatisches Polycarbonat,
b) eine Farbmittelmischung aus von Komponente c und Komponente e verschiedenen Farbmitteln, enthaltend mindestens zwei Farbmittel, wobei ein Farbmittel ein Anthrachinon-basiertes Farbmittel und das andere Farbmittel ein Anthrapyridon-basiertes Farbmittel ist,
wobei die Gesamtmenge an Farbmitteln gemäß Komponente b) bis zu 0,1 Gew.-% beträgt, c) 0,002 bis 0,02 Gew.-% Ruß, wobei als Ruß insbesondere nanoskaliger Ruß enthalten ist, ganz besonders bevorzugt ein nanoskaliger Farbruß, äußerst bevorzugt als einzigen Ruß, d) 0,05 bis 1 ,0 Gew.-%, insbesondere bis 0,5 Gew.-%, mindestens eines Streu- Additivs aus der Gruppe, bestehend aus Acrylat-basierten Streu-Additiven und/oder Silikon-basierten Streu-Additiven,
f) optional ein oder mehrere weitere Additive, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Entformungsmitteln, Antioxidantien, Flammschutzmitteln, Antitropfmitteln,
Thermostabilisatoren, UV- Absorbern und/oder IR- Absorbern
und sind besonders bevorzugt frei von Weißpigment.
Sofern gewünscht ist, dass die Formteile aus den Formmassen vom optischen Eindruck her grau mit Tiefenglanzeffekt sind, enthalten die Formmassen bevorzugt
a) mindestens 90 Gew.-% ganz besonders bevorzugt 95 Gew.-% aromatisches Polycarbonat, b) eine Farbmittelmischung aus von Komponente c und Komponente e verschiedenen Farbmitteln, enthaltend mindestens zwei Farbmittel, wobei die Farbmittel ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus Farbmitteln auf Basis von Anthrachinon, Anthrapyridon, Perinon, Methin oder Chinolin,
wobei vorzugsweise ein Farbmittel ein Anthrachinon-basiertes Farbmittel und das andere
Farbmittel ebenfalls ein Anthrachinon-basiertes Farbmittel ist, wobei die Gesamtmenge an Farbmitteln gemäß Komponente b) bis zu 0,1 Gew.-% beträgt,
c) 0,0003 bis 0,020 Gew.-%, insbesondere 0,00045 bis 0,001 Gew.-%, Ruß, insbesondere nanoskaligen Ruß, besonders bevorzugt als einzigen Ruß,
d) 0,05 bis 1 ,0 Gew.-%, insbesondere bis 0,5 Gew.-%, mindestens eines Streu- Additivs aus der Gruppe, bestehend aus Acrylat-basierten Streu-Additiven und/oder Silikon-basierten Streu-Additiven, wobei als Streu-Additiv insbesondere ein Silsesquioxan enthalten ist, welches ganz besonders bevorzugt das einzige Streumittel gemäß Komponente d) ist, e) 0,03 bis 1 ,0 Gew.-% mindestens eines Weißpigments, insbesondere 0,04 Gew.-% bis 0,08 Gew.-%, wobei vorzugsweise Titandioxid als Weißpigment enthalten ist,
f) optional ein oder mehrere weitere Additive, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Entformungsmitteln, Antioxidantien, Flammschutzmitteln, Antitropfmitteln, Thermostabilisatoren, optischen Aufhellern, UV- Absorbern und/oder IR- Absorbern. Hierbei ist jeweils besonders bevorzugt das Silsesquioxan Polymethylsilsesquioxan. Die drei vorstehend beschriebenen, besonders bevorzugten Ausgestaltungen enthalten ganz besonders bevorzugt keine weiteren Komponenten.
Besonders bevorzugte transluzente Formmassen enthalten
a) 95 Gew.-% bis 99,95 Gew.-% aromatisches Polycarbonat,
b) eine Farbmittelmischung aus von Komponente c und Komponente e verschiedenen Farbmitteln, enthaltend mindestens zwei Farbmittel, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Farbmitteln auf Basis von Anthrachinon, Anthrapyridon, Perinon, Methin oder Chinolin,
in einer Gesamtmenge von bis zu 0,05 Gew.-%, bevorzugt 0,0005 Gew.-% bis zu 0,02
Gew.-%,
c) 0,00001 Gew.-% bis 0,02 Gew.-%, bevorzugt 0,0002 bis 0,015 Gew.-%, Ruß,
d) 0,00001 bis 2 Gew.-%, bevorzugt 0,05 bis 0,6 Gew.-%, insbesondere bis 0,5 Gew.-%, mindestens eines Streu-Additivs aus der Gruppe, bestehend aus Acrylat-basierten Streu- Additiven und/oder Silikon-basierten Streu- Additiven,
e) optional bis zu 1,0 Gew.-% mindestens eines Weißpigments, bevorzugt 0,02 bis 0,2 Gew.- %, besonders bevorzugt 0,03 bis 0,1 Gew.-%, mindestens eines Weißpigments, ganz besonders bevorzugt umfassend Titandioxid, äußerst bevorzugt bestehend aus Titandioxid, f) optional ein oder mehrere weitere Additive. Ganz besonders bevorzugt enthalten die Formmassen, aus denen das Formteil des LED- Beleuchtungselements hergestellt ist, keine weiteren Komponenten, wobei die Gruppe f der weiteren Additive aus der Gruppe der Entformungsmittel, Antioxidantien, Flammschutzmittel, UV- Absorber, IR-Absorber, Antitropfmittel, optischen Aufheller und/oder Thermostabilisatoren besteht. Die Herstellung von Formmassen und schließlich Formteilen, ausgehend von der beschriebenen
Komponenten, erfolgt mit gängigen Einarbeitungsverfahren durch Zusammenführung, Vermischen und Homogenisieren, wobei insbesondere die Homogenisierung, bevorzugt in der Schmelze unter Einwirkung von Scherkräften, stattfindet. Dazu werden das aromatische Polycarbonat und die ggf. weiteren Komponenten der Polycarbonat-Formmasse auf üblichen Schmelze-Mischaggregaten wie z.B. auf Ein- oder Mehrwellen-Extrudern oder auf Knetern in der Schmelze unter üblichen Bedingungen vermischt, extrudiert und granuliert. Die Additive können entweder separat als Granulate bzw. Pellets über Dosierwaagen oder Seitenfüttereinrichtungen oder auch bei erhöhter Temperatur als Schmelze mittels Dosierpumpen an geeigneter Stelle in den Feststoffförderbereich des Extruders oder in die Polymerschmelze dosiert werden. Die Masterbatches in Form von Granulaten oder Pellets können auch mit anderen partikelförmigen Verbindungen zu einer Vormischung vereinigt und dann gemeinsam über Dosiertrichter oder Seitenfüttereinrichtungen in den Feststoffförderbereich des Extruders oder in die Polymerschmelze im Extruder zugeführt werden. Bei dem Compoundier-Aggregat handelt es sich beispielsweise um einen Zweiwellenextruder, besonders bevorzugt um einen Zweiwellenextruder mit gleichsinnig rotierenden Wellen, wobei der Zweiwellenextruder ein Längen/Durchmesser- Verhältnis der Schneckenwelle bevorzugt von 20 bis 44, besonders bevorzugt von 28 bis 40 aufweist. Ein derartiger Zweiwellenextruder umfasst eine Aufschmelz- und Mischzone oder eine kombinierte Aufschmelz- und Mischzone und optional eine Entgasungszone, an der ein absoluter Druck p von bevorzugt höchstens 800 mbar, weiter bevorzugt höchstens 500 mbar, besonders bevorzugt höchstens 200 mbar eingestellt wird. Die mittlere Verweilzeit der Mischungszusammensetzung im Extruder ist bevorzugt auf maximal 120 s, besonders bevorzugt maximal 80 s, besonders bevorzugt auf max. 60 s begrenzt. Die Temperatur der Schmelze des Polymers beziehungsweise der Polymerlegierung am Austritt des Extruders beträgt in bevorzugter Ausführungsform 200°C bis 400°C. Neben dem Extrudieren können die Formmassen durch Heißpressen, Spinnen, Blasformen, Tiefziehen oder Spritzgießen in entsprechende Formteile überführt werden. Für die Herstellung der erfindungsgemäßen Formteile bevorzugt ist hierbei das Spritzgießen oder Spritzprägen, insbesondere das Spritzgießen.
Spritzgießverfahren sind dem Fachmann bekannt und beispielsweise im "Handbuch Spritzgießen", Friedrich Johannnab er/Walter Michaeli, München; Wien: Hanser, 2001 , ISBN 3-446-15632-1 oder in "Anleitung zum Bau von Spritzgieß Werkzeugen", Menges/Michaeli/Mohren, München; Wien: Hanser, 1999, ISBN 3-446-21258-2 beschrieben.
Spritzguss umfasst hier alle Spritzgießverfahren einschließlich Mehrkomponentenspritzguss und Spritzprägeverfahren.
Spritzprägeverfahren unterscheiden sich von herkömmlichen Spritzgussverfahren dadurch, dass der Einspritz- und/oder Verfestigungsvorgang unter Ausführung einer Formplattenbewegung durchgeführt wird. Beim bekannten Spritzprägeverfahren sind die Formplatten vor dem Einspritzvorgang bereits etwas geöffnet, um die bei der späteren Verfestigung auftretende Schwindung auszugleichen und den benötigten Spritzdruck zu reduzieren. Schon zu Beginn des Einspritzvorganges ist daher eine vorvergrößerte Kavität vorhanden. Tauchkanten des Werkzeuges garantieren auch bei etwas geöffneten Formplatten noch eine ausreichende Dichtigkeit der vorvergrößerten Kavität. Die Kunststoffmasse wird in diese vorvergrößerte Kavität eingespritzt und währenddessen bzw. anschließend unter Ausführung einer Werkzeugbewegung in Schließrichtung verpresst. Insbesondere bei der Herstellung von großflächigen und dünnwandigen Formteilen mit langen Fließwegen ist die aufwändigere Spritzprägetechnik bevorzugt oder ggf. zwingend erforderlich. Nur auf diese Weise wird eine Reduzierung der bei großen Formteilen benötigten Spritzdrücke erreicht. Ferner können Spannungen bzw. Verzug im Spritzgießteil, welche infolge hoher Spritzdrücke auftreten, durch Spritzprägen vermieden werden.
Die Formteile können sowohl als Platten geformt sein, als auch eine dreidimensional geformte Oberfläche aufweisen, d.h. eine von einer Platte abweichende Gestalt, wobei unter Platte ein Körper verstanden wird, bei dem für die drei Paare gegenüberliegender Seiten gilt, dass diese planparallel oder zumindest annähernd planparallel zueinander sind.
Die Formteile weisen bevorzugt eine Dicke von 0,5 mm bis 4 mm, bevorzugt von 1 mm bis 3 mm, besonders bevorzugt von 1,2 mm bis 2 mm auf. Dabei wird als Dicke des Formteils der Abstand der vorderen und hinteren Fläche des Formteils in seiner jeweiligen Anwendung verstanden, d.h. die Dicke des Formteils bezieht sich auf den Abstand der zwei Flächen des Formteils, auf deren Ebene der Betrachter in der jeweiligen Anwendung blickt. Sofern das Formteil nicht an allen Stellen die gleiche Dicke aufweist, was insbesondere bei Formteilen mit dreidimensional geformter Oberfläche der Fall sein kann, ist mit Dicke des Formteils die dickste Stelle berücksichtigt. Die Formteile sind bevorzugt mit einem Kratzfest-Lack (Hard-Coat) als Teil einer Schutzschicht beschichtet. Dieser ist bevorzugt ein Polysiloxanlack, hergestellt nach dem Sol-Gel-Prozess. Die Schutzschicht enthält besonders bevorzugt außerdem mindestens einen UV-Absorber. Die Schutzschicht weist eine hohe Abrieb- und Kratzfestbeständigkeit auf und erfüllt damit insbesondere die Funktion einer Kratzfestbeschichtung. Kommerziell erhältliche Systeme sind z.B. AS4000, SHC5020 und AS4700 von Momentive Performance Materials. Derartige Systeme sind z.B. in US 5,041,313 A, DE 3,1213,85 AI, US 5,391,795 A und WO 2008/109072 AI beschrieben. Die Synthese dieser Materialien erfolgt üblicherweise über Kondensation von Alkoxy- und/oder Alkylalkoxysilanen unter Säure- oder Basenkatalyse. Optional können Nanopartikel eingearbeitet werden. Bevorzugte Lösemittel sind Alkohole wie Butanol, Isopropanol, Methanol, Ethanol und deren Mischungen.
Es sind verschiedene Methoden bekannt, um eine Kratzfestbeschichtung auf Kunststoffartikel aufzubringen. Die Kratzfestbeschichtungen können beispielsweise über Tauchverfahren, Spincoating, Sprühverfahren oder eine Fließbeschichtung, bevorzugt über Tauch- oder Fließverfahren, aufgebracht werden. Die Aushärtung kann thermisch oder mittels UV-Bestrahlung erfolgen. Die Kratzfestbeschichtung kann z.B. direkt oder nach Vorbereitung der
Substratoberfläche mit einer Grundierung (Primer) aufgetragen werden. Ferner kann eine Kratzfestbeschichtung über Plasma-gestützte Polymerisationsverfahren aufgebracht werden, z.B. über ein Si02-Plasma. Antibeschlags- oder Antireflex-Beschichtungen können ebenfalls über Plasmaverfahren hergestellt werden. Weiterhin ist es möglich, über bestimmte Spritzgussverfahren, wie z.B. das Hinterspritzen von oberflächenbehandelten Folien, eine Kratzfestbeschichtung auf den resultierenden Formkörper aufzubringen. In der Kratzfestschicht können verschiedene Additive, wie z.B. UV-Absorber, abgeleitet z.B. von Triazolen oder Triazinen, vorhanden sein. Die Schutzschicht kann ein Ein- oder Mehrschichtsystem sein und somit auch eine Kombination zweier oder mehrerer Schichten. Insbesondere kann die Schutzschicht aus den Schichten Decklackschicht a' und Primer-Schicht a" bestehen, wobei die Primerschicht zwischen Decklackschicht und Substratschicht b angeordnet ist.
Kratzfestbeschichtungen auf Polysiloxanbasis werden bevorzugt über Tauch- oder Fließverfahren aufgebracht. Die Aushärtung erfolgt bei Temperaturen von 50 °C - 140 °C.
Es wird bevorzugt ein UV-Absorber enthaltender Primer eingesetzt, um die Haftung des Kratzfestlackes auf der Substratschicht zu verbessern. Der Primer kann weitere Stabilisatoren wie z.B. HALS-Systeme (Stabilisatoren auf Basis sterisch gehinderter Amine), Haftvermittler und/oder Fließhilfsmittel enthalten. Das jeweilige Harz, welches das Basismaterial der Primerschicht bildet, kann aus einer Vielzahl von Materialien ausgewählt werden und ist beispielsweise in Ullmann's Encylopedia of Industrial Chemistry, 5th Edition, Vol. AI 8, pp. 368-426, VCH, Weinheim 1991 beschrieben. Es können Polyacrylate, Polyurethane, Phenol-basierte, Melamin-basierte, Epoxy- und Alkyd-Systeme oder Mischungen dieser Systeme eingesetzt werden. Das Harz wird meistens in geeigneten Lösemitteln gelöst - häufig in Alkoholen. Abhängig vom gewählten Harz kann die Aushärtung bei Raumtemperatur oder bei erhöhten Temperaturen erfolgen. Bevorzugt werden Temperaturen zwischen 50 °C und 140 °C eingesetzt - häufig, nachdem ein Großteil des Lösemittels kurzzeitig bei Raumtemperatur entfernt wurde. Kommerziell erhältliche Primer- Systeme sind z.B. SHP470, SHP470-FT2050 und SHP401 der Firma Momentive Performance Materials. Derartige Beschichtungen sind z.B. in US 6,350,512 Bl, US 5,869,185 A, EP 1308084 AI und WO 2006/108520 AI beschrieben.
In einer bevorzugten Ausführungsform, die eine besonders gute Bewitterungsstabilität bewirkt, umfasst die Schutzschicht eine
Kratzfestbeschichtung auf Polysiloxanbasis, enthaltend
i. mindestens einen UV-Absorber aus der Gruppe der Benzophenone, Resorcine, 2-(2-Hydroxyphenyl-)Bentriazole, Hydroxyphenyl-s-Triazine, 2-Cyanacrylate,
Oxalanilide
und/oder einen UV- Inhibitor aus der Gruppe der sterisch gehinderten Amine (HALS), insbesondere basierend auf 2,2,6,6-Tetramethylpiperidin oder dessen Derivaten; ii. mindestens eine Kombination von einem organo-modifizierten Silan mit einem Kiesel-Sol. Das organo-modifizierte Silan ist beispielsweise ein Methyltrialkoxy- oder Dimethyldialkoxysilan; und optional, in einer weiter bevorzugten Ausführungsform, zusätzlich eine auf der Substratschicht aus der erfindungsgemäßen Formmasse angeordnete, als Haftvermittler zwischen der Kratzfestbeschichtung auf Polysiloxanbasis und der Substratschicht wirkende Primerschicht (Schicht a"), enthaltend mindestens einen UV- Absorber aus der Gruppe der Benzophenone, der Resorcine, 2-(2-Hydroxyphenyl-)Bentriazole, Hydroxyphenyl-s-Triazine, 2-Cyanacrylate, Oxalanilide und/oder sterisch gehinderten Amine (HALS), insbesondere basierend auf 2,2,6,6- Tetramethylpiperidin sowie dessen Derivaten, wobei die Dicke der Primerschicht 0,3 μιη bis 8 μηι, bevorzugt 1 ,1 μιη Μ8 4,0 μιη, beträgt.
Ganz besonders bevorzugt umfasst die Schutzschicht keine weiteren Schichten.
Unter „Derivaten" werden erfindungsgemäß solche Verbindungen verstanden, deren Molekülstruktur an der Stelle eines H-Atoms oder einer funktionellen Gruppe ein anderes Atom oder eine andere Atomgruppe besitzt bzw. bei denen ein oder mehrere Atome/Atomgruppen entfernt wurden. Die Stammverbindung ist somit noch weiterhin erkennbar.
Die Polysiloxanschicht enthält bevorzugt siliciumorganische Verbindungen der Formel RnSiX4-n, und/oder partielle Kondensate derselben, wobei die Reste R gleich oder verschieden sind und für einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ein- oder mehrfach ungesättigten oder aromatischen Kohlenwasserstoffrest stehen, die Reste X gleich oder verschieden sind und für hydrolysierbare Gruppen oder Hydroxylgruppen stehen, bevorzugt für Halogen, insbesondere Chlor oder Brom, Alkoxygruppen, Alkylcarbonylgruppen oder Acyloxygruppen stehen und n 0, 1 ,2 oder 3, bevorzugt 1 oder 2, ganz besonders bevorzugt 1 , ist. R steht bevorzugt für gesättigte, verzweigte oder unverzweigte Alkylreste mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen und/oder für ein- oder mehrfach ungesättigte verzweigte oder unverzweigte Alkenylreste mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen oder aromatische Gruppen mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen. Weiter bevorzugt weisen die Alkyl- bzw. Alkenylreste bis zu 12, noch weiter bevorzugt bis zu 8 Kohlenstoffatome auf. Besonders bevorzugt sind alle Reste Methyl und/oder Phenyl. Besonders bevorzugt steht X für eine Alkoxygruppe, ganz besonders bevorzugt für eine Ci- bis C i-Alkoxygruppe, beispielsweise für eine Methoxy- oder eine Ethoxygruppe.
Die Silicium- Verbindungen RnSiX4-n sind über die Reste X hydrolysierbar und kondensierbar. Über diese hydrolytisch kondensierbaren Gruppen wird ein anorganisches Netzwerk mit Si-O-Si- Einheiten aufgebaut. Die Reste R sind unter den üblichen Kondensationsbedingungen im Gegensatz zu den Resten X gegenüber einer Hydrolyse stabil.
Bei Verwendung der vorgenannten Siloxansysteme sind Trockenschichtdicken von 3 μιη - 20 μιη bevorzugt, weiter bevorzugt 5 μιη - 15 μηι, besonders bevorzugt 6 μιη - 12 μιη. Mit Trockenschichtdicke ist hier die Schichtdicke des Lackes nach Applikation und anschließendem Verdampfen des Lösemittels und anschließender thermischer oder UV-Härtung gemeint.
Es können anstelle von Primer/Kratzfestbeschichtungs-Kombinationen auch Einkomponenten- Hybrid-Systeme, entweder thermisch- oder UV-härtend, für die erfindungsgemäßen Mehrschichtkörper eingesetzt werden. Diese sind z.B. in EP 0570165 A2 oder WO 2008/071363 A2 oder DE 2804283 A beschrieben.
Kommerziell erhältliche Hybrid- Systeme sind z.B. unter den Namen PHC 587, PHC 587C als thermisch härtende oder UVHC 3000 und UVHC 5000 als UV-härtende Lacke der Firma Momentive Performance Materials erhältlich. Weiter erfindungsgemäß geeignete, kommerziell erhältliche UV-härtende Lacksysteme sind UVT 610 und UVT 820 der Firma Redspot. In einem besonders bevorzugten Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Formteile erfolgt die Applikation der Schutzschicht über das Flutverfahren, da es zu beschichteten Teilen mit hoher optischer Qualität führt.
Das Flutverfahren kann manuell mit Schlauch oder geeignetem Beschichtungskopf oder automatisch im Durchlauf über Flutlackierroboter- und gegebenenfalls Schlitzdüsen erfolgen. Weitere mögliche Applikationsverfahren sind Tauchen, Rakeln, Walzen, Sprühen oder Spincoating. Hierbei können die Bauteile, sowohl hängend als auch in einem entsprechenden Warenträger gelagert, beschichtet werden.
Bei größeren und/oder 3D-Bauteilen - d.h. Bauteilen mit dreidimensionaler Oberfläche, die also eine von einer Platte abweichende Geometrie aufweisen- wird das zu beschichtende Teil in einen geeigneten Warenträger eingehängt oder aufgesetzt.
Bei Kleinteilen kann die Beschichtung auch per Hand durchgeführt werden. Hierbei wird die zu schichtende flüssige Primer- oder Lacklösung zur Ausbildung der Schutzschicht e ausgehend von der oberen Kante des Kleinteiles in Längsrichtung über die Platte gegossen, während gleichzeitig der Ansatzpunkt des Lackes auf der Platte von links nach rechts über die Plattenbreite geführt wird. Die lackierten Platten werden senkrecht an einer Klammer hängend nach den jeweiligen Herstellervorgaben abgelüftet und gehärtet. Die LED-Beleuchtungselemente lassen sich insbesondere dort einsetzen, wo ein Tag/Nacht-Design gefordert ist, d.h. insbesondere für Interieur-Anwendungen, insbesondere in Gebäuden und Kfz, besonders bevorzugt in Automobilen. Die bevorzugt schwarzen oder auch grauen Formteile zeigen ohne Durchstrahlung mit LED-Licht von der Rückseite her einen Tiefenglanz. Sofern die Formteile von LED-Licht, ausgehend von einer LED-Lichtquelle auf der Rückseite des Formteils, durchstrahlt werden, ist je nach Dicke des Formteils und Art des LED-Lichts eher ein helles Leuchten in der jeweiligen Farbe des LED-Lichtes oder eine entsprechend gefärbte Oberfläche erkennbar. Bei Durchstrahlung mit einer weißen LED beispielsweise ist bei einer Plattendicke von 1 mm helles, eher weißes LED-Licht erkennbar, während bei einer Dicke von 2 mm die Oberfläche scheinbar grau gefärbt ist. Bei Durchstrahlung mit dem Licht von RGB-LED, also rotem, grünen und/oder blauen Licht, hat es bei einer 1 mm dicken Platte den Anschein, dass eine rot, grün oder blau gefärbte transluzente Platte durchstrahlt wird, obwohl die Platte im nicht-beleuchteten Zustand einen schwarzen oder grauen Tiefenglanzeffekt zeigt. Auch bei einer 2 mm dicken Platte ist bei der Durchstrahlung mittels einer RGB-LED von der schwarzen oder grauen Färbung nichts mehr zu erkennen, sondern es hat den Anschein, dass Platten eingefärbt in den entsprechenden Farben vorliegen, wobei sich tagsüber kaum erkennen lässt, ob eine Lichtquelle zur Durchstrahlung verwendet wird oder einfach nur eine andere Farbe der Platte vorliegt. Auch insofern liegt aber ein Tag/Nacht-Design vor.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform, kombinierbar mit den sonstigen beschriebenen Merkmalen für das Material und die LED-Beleuchtungseinheit, ist das Formteil auf der Rückseite, d.h. auf der Seite, von der her das Formteil mit LED-Licht durchstrahlt wird, bedruckt, etwa mittels Siebdruck. Hierdurch lassen sich grafische Elemente - Logos, Schriftzüge, bildliche Darstellungen etc. - in das Tag/Nacht-Design integrieren. Besonders bevorzugt ist der Teil, der bei Durchstrahlung mittels LED-Licht aufleuchten soll, unbedruckt. Das darzustellende Element wird entsprechend durch einen Negativdruck kenntlich gemacht. So lässt sich beispielsweise der Schriftzug„Covestro" darstellen, indem die Rückseite des Formteils vollständig mit Farbe, die für das jeweilige LED-Licht undurchlässig ist bzw. nicht signifikant durchlässig ist, bis auf die Buchstaben bedruckt wird. Das LED-Licht gelangt damit nur an der Stelle der Buchstaben durch das Formteil, so dass der Schriftzug bei eingeschalteter Beleuchtung der LED-Beleuchtungseinheit aufleuchtet. Dabei wirkt der Bereich, der rückseitig bedruckt ist, im Nachtdesign also optisch ähnlich dem Tagdesign.
Durch Bedrucken der Formteile mit Logos, Mustern etc. lassen sich somit Bereiche auf die Formteile aufbringen, welche selber nicht von LED-Licht durchstrahlt werden können.
Als„LED-Licht" wird im Sinne der vorliegenden Erfindung vorzugsweise Licht verstanden, das eine Strahlungscharakteristik aufweist, bei der mehr als 70% der im Bereich von 100 nm bis 3000 nm abgegebenen Intensität im sichtbaren Bereich (im Sinne der vorliegenden Erfindung ist der sichtbare Bereich definiert als der Wellenlängenbereich von 360 nm bis 780 nm) liegt. Insbesondere liegen weniger als 5% der Intensität im Bereich < 360 nm. Bei Betrachtung des Bereichs zwischen 360 nm und 500 nm weist das LED-Licht im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise eine dominante Wellenlänge (lokales Maximum) zwischen 360 nm und
480 nm auf, weiter bevorzugt zwischen 400 nm bis 480 nm, und besonders bevorzugt zwischen 430 nm und 470 nm auf (Grenzwerte jeweils eingeschlossen).
Diese dominante Wellenlänge muss, insbesondere bei LED-Modulen, die Licht mit weißem Farbeindruck emittieren, nicht über das gesamte sichtbare Spektrum die dominante Emission (= höchste Intensität) bedeuten.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung weist„LED-Licht" vorzugsweise ein lokales Maximum im Bereich zwischen 360 nm und 480 nm auf, das eine enge Emissionsbreite mit einer Halbwertsbreite von maximal 60 nm, weiter bevorzugt von maximal 45 nm, noch weiter bevorzugt von max. 30 nm hat, wobei monochromatisches Licht besonders bevorzugt ist. In einer alternativen Ausführungsform weist das LED-Licht vorzugsweise ein lokales Maximum
(im Bereich zwischen 360 nm und 500 nm) von 400 nm bis 405 nm einschließlich auf. Solche Emissionscharakteristika werden unter anderem durch die Verwendung von Halbleitern oder Lasern als Lichtquelle erreicht. Die Halbleitertechnologie wird heute bereits häufig eingesetzt, beispielsweise in LED (light emitting diodes), organischen LED (OLED) und elektrolumineszierenden Folien.
Beispiele
Materialien zur Herstellung der Probekörper al: Lineares aromatisches Polycarbonat, basierend auf Bisphenol A, der Firma Covestro Deutschland AG mit einer MVR von 19 cm7(10 min) (bestimmt nach ISO 1133-1 :2012-03 bei 300°C und 1,2 kg Belastung). bl: Macrolex® Blau RR, Farbmittel der Struktur (15) der Firma Lanxess Deutschland GmbH, C.
I. (Color Index) 615290. b2: Macrolex® Rot 5B, Farbmittel der Struktur (11) der Firma Firma Lanxess Deutschland GmbH, C. I. 68210. b3: Macrolex® Violet 3R, Farbmittel der Struktur (17) der Firma Lanxess Deutschland GmbH, Solvent Violet 36. c: Nanoskaliger Ruß (Partikelgröße ca. 17 nm), Black Pearls® 800 (CAS-No. 1333-86-4) der Firma Cabot Corp. dl: Streu- Additiv, Ganzpearl SI-020, Polymethylsilsesquioxan der Firma Ganz Chemical Co., Ltd. d2: Streu-Additiv, MBX-8 der Firma Sekisui Plastics. Quervernetztes Polymethylmethacrylat sphärischer Geometrie mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 8 μιη. e: Titandioxid Kronos 2230 der Firma Kronos Worldwide, Inc. f: Thermostabilisator.
Herstellung der Probekörper
Die Compoundierung erfolgte auf einem Zweiwellenextruder der Firma KrausMaffei Berstorff, TYP ZE 25, bei einer Gehäusetemperatur von 260°V bzw. einer Massetemperatur von 270°C und einer Drehzahl von 100 Upm bei einem Durchsatz von 10 kg/h mit den in den Beispielen angegebenen Mengen an Komponenten.
Das Granulat wurde anschließend bei 120°C für 3 Stunden im Vakuuum getrocknet und anschließend auf einer Spritzgussmaschine vom Typ Arburg 370 bei einer Massetemperatur von 300°C und einer Werkzeugtemperatur von 90°C zu Musterplättchen der Abmessung 50 mm x 75 mm in unterschiedlicher Dicke (1 bis 4 mm) gespritzt. Tabelle 1: Zusammensetzungen
Figure imgf000037_0001
Die Musterplättchen in unterschiedlicher Dicke wurden zur Erzeugung eines Nacht-Designs von der Rückseite her mit RGB-LED-Licht beleuchtet. Während im Tag-Design ein dunkler Tiefenglanzeffekt bestand, waren bei rückseitiger Beleuchtung mittels LED-Licht das Licht und seine Farbe deutlich erkennbar. Musterplättchen, die neben der spritzgegossenen Formmasse noch auf der Rückseite in Teilbereichen eine gedruckte Farbschicht aufwiesen aus einer Farbe, welche nicht transparent (signifikant durchlässig) für das jeweilige LED-Licht war, leuchteten lediglich in den unbedruckten Teilbereichen durch das von hinten eingestrahlte LED-Licht.

Claims

Patentansprüche
1. LED-Beleuchtungselement, umfassend ein Formteil und eine oder mehrere LED, welche so in dem LED-Beleuchtungselement angeordnet ist/sind, dass sie das Formteil durchleuchtet/ durchleuchten,
wobei das Formteil hergestellt ist aus einer transluzenten Formmasse, enthaltend
a) mindestens 90 Gew.-% aromatisches Polycarbonat,
b) eine Farbmittelmischung aus von Komponente c und Komponente e verschiedenen Farbmitteln, enthaltend mindestens zwei Farbmittel in einer Gesamtmenge von bis zu 0,1 Gew.-%,
c) 0,00001 Gew.-% bis 0,05 Gew.-% Ruß,
d) 0,00001 bis 2 Gew.-% mindestens eines Streu-Additivs aus der Gruppe, bestehend aus Acrylat-basierten Streu- Additiven und/oder Silikon-basierten Streu- Additiven,
e) optional bis zu 1,0 Gew.-% mindestens eines Weißpigments,
f) optional ein oder mehrere weitere, von Komponente b bis Komponente e verschiedene Additive.
2. LED-Beleuchtungselement nach Anspruch 1, wobei die Farbmittel ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus Farbmitteln auf Basis von Anthrachinon, Anthrapyridon, Perinon, Methin oder Chinolin.
3. LED-Beleuchtungselement nach Anspruch 1 oder 2, wobei das eine Farbmittel ein Farbmittel auf Basis von Anthrachinon und das andere Farbmittel ein anderes Farbmittel auf Basis von Anthrachinon oder ein Farbmittel auf Basis von Anthrapyridon ist.
4. LED-Beleuchtungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Streu- Additiv ein Acrylat-basiertes Streuadditiv ist.
5. LED-Beleuchtungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Formmasse 0,0005 bis 0,05 Gew.-% Farbmittel der Gruppe b insgesamt enthält.
6. LED-Beleuchtungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Formmasse bis 0,02 Gew.-% Ruß enthält.
7. LED-Beleuchtungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Formmasse 0,03 bis 0,1 Gew.-% Weißpigment enthält, wobei als Weißpigment Titandioxid enthalten ist.
8. LED-Beleuchtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Formmasse kein Weißpigment gemäß Komponente e) enthält.
9. LED-Beleuchtungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Formmasse aus den Komponenten a) bis d) und optional e) und/oder f) besteht, wobei die Gruppe der weiteren Additive f aus Entformungsmitteln, Antioxidantien, Flammschutzmitteln, UV- Absorbern, IR- Absorbern, Antitropfmitteln, optischen Aufhellern und/oder Thermostabilisatoren besteht.
10. LED-Beleuchtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder 9, wobei als Weißpigment Titandioxid und/oder Bariumsulfat enthalten ist.
11. LED-Beleuchtungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die LED eine RGB-LED ist/die LED RGB-LED sind.
12. LED-Beleuchtungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Formteil auf der Seite bedruckt ist, auf der die LED angeordnet ist/sind.
1 3. LED-Beleuchtungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Formteil eine Dicke von 0,5 mm bis 4 mm aufweist.
14. LED-Beleuchtungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend ein Formteil und eine oder mehrere LED, welche so in dem LED-Beleuchtungselement angeordnet ist/sind, dass sie das Formteil durchleuchtet/durchleuchten,
wobei das Formteil hergestellt ist aus einer transluzenten Formmasse, enthaltend
a) 95 Gew.-% bis 99,95 Gew.-% aromatisches Polycarbonat,
b) eine Farbmittelmischung aus von Komponente c und Komponente e verschiedenen Farbmitteln, enthaltend mindestens zwei Farbmittel, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Farbmitteln auf Basis von Anthrachinon, Anthrapyridon, Perinon, Methin oder Chinolin,
in einer Gesamtmenge von 0,0005 Gew.-% bis zu 0,02 Gew.-%,
c) 0,00001 Gew.-% bis 0,02 Gew.-% Ruß,
d) 0,00001 bis 2 Gew.-% mindestens eines Streu-Additivs aus der Gruppe, bestehend aus Acrylat-basierten Streu- Additiven und/oder Silikon-basierten Streu- Additiven,
e) optional bis zu 1,0 Gew.-% mindestens eines Weißpigments,
f) optional ein oder mehrere weitere, von den Komponenten b bis e verschiedene Additive, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Entformungsmitteln, Antioxidantien, Flammschutzmitteln, UV-Absorbern, IR-Absorbern, Antitropfmitteln, optischen Aufhellern und/oder Thermostabilisatoren.
1 5. LED-Beleuchtungselement nach Anspruch 14, wobei die Zusammensetzung keine weiteren Komponenten enthält.
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