DE10233685A1

DE10233685A1 - Verfahren zur Herstellung eines hochviskosen Sirups aus PMMA und Polystyrol mit einer schlagzähen Formmasse aus PMMA

Info

Publication number: DE10233685A1
Application number: DE10233685A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr. Kabs
Original assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Current assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Priority date: 2002-07-24
Filing date: 2002-07-24
Publication date: 2004-02-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine neue Polymerisatmischung aus PMMA und Polystyrol und einer schlagzähen Formmasse sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung. Die erhaltenen Kunststoffformkörper sind hoch lichtstreuend und eignen sich besonders für Beleuchtungszwecke.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft transluzent eingefärbte Gegenstände aus PMMA (Polymethylmethacrylat), ein Verfahren zur Herstellung der Gegenstände sowie aus dem erfindungsgemäßen PMMA herstellbare Gegenstände.
Stand der Technik
Transluzent eingefärbte Gegenstände mit Polystyrol-Körpern als Streuzentren wie beispielsweise Platten, Stäbe, Rohre oder Profile, aus PMMA sind bereits bekannt und werden z. B. unter der Marke PLEXIGLAS^® GS 500 von der Röhm GmbH & Co. KG in den Handel gebracht. Die milchige Trübung erzeugt eine hohe Streuung des Lichts und wird für Werbezwecke gerne eingesetzt.
Die Gegenstände werden durch Polymerisation einer Mischung aus Methacrylsäuremethylester (MMA), den üblichen Zuschlagstoffen (beispielsweise Initiator, Farbstoffen, Regler, Trennmittel) und Polystyrol hergestellt. Der Polystyrolgehalt der Monomermischung beträgt zwischen 0,7 und 2,5 Masse-%. Anstelle von MMA können auch niedrigviskose Lösungen von PMMA in MMA eingesetzt werden, wobei der Polymergehalt, bezogen auf das MMA, bei ca. 4–5 Masse-% liegt. Höhere Gehalte an Polymer sind nicht möglich, da das Polystyrol im PMMA nicht ausreichend löslich ist und so unreproduzierbare Wolkenbildungen im fertigen Polymerisat auftreten. Diese Produkte sind nicht verkäuflich.
Während der Polymerisation der polystyrolhaltigen Mischung fällt das gelöste Polystyrol im entstehenden PMMA gleichmäßig aus und bildet lichtstreuende Teilchen, die für die milchige Streuung verantwortlich sind.
Man ist daher also gezwungen, mit einer relativ niedrigviskosen Monomerlösung mit der Viskosität von 4–5 sec., gemessen im 6 mm Ford-Becher zu arbeiten.
Dies führt in der Praxis des Kammerpolymerisationsverfahrens zu mannigfaltigen Problemen:
– Die aus zwei Glasscheiben mit umlaufender Dichtschnur aus PVC bestehende Polymerisationskammer kann nur schwer gehandhabt werden, da die recht dünnflüssige Monomermischung durch die Zwischenräume zwischen Glasplatten und Dichtschnüre herausläuft; vor allem beim Zurückkippen nach dem Füllen sowie beim Entlüften der Kammer.
Aus diesem Grunde scheidet die einfache und kostengünstige Handhabung dieser Monomermischung in einer automatischen Befüll- und Polymerisationsanlage aus, es muss mit MMA-beständigen Spezialschnüren mit viel Handarbeit an wenig automatisierten Produktionseinrichtungen gearbeitet werden.
Ein weiteres Problem stellt das Material der Dichtschnüre dar, dieses Material (PVC) wird durch die niedrigviskose Monomerlösung angegriffen.
Die naheliegende Lösung des Problems, die Monomerlösung mit Verdickern, wie beispielsweise Aerosil®, hergestellt und vertrieben von der Degussa AG, zu versetzen, führten nicht zu den gewünschten Ergebnissen. Die erhaltenen Platten waren inhomogen, trüb, matt, zeigten Füllstreifen oder Wolkenbildung.
Aufgabe
Es bestand also die Aufgabe, eine Rezeptur für Polymerisate in transluzenten Polystyroleinfärbungen zu entwickeln, die eine ausreichend hohe Viskosität aufweist, um auf den vorhandenen, automatischen Polymerisationsanlagen verarbeitet zu werden. Sie darf das Material der üblichen Dichtschnüre (PVC) nicht angreifen. Ferner ist es erforderlich, dass homogene Gegenstände ohne störende Wolkenbildung durch ungleichmäßig ausfallendes Polystyrol entstehen. Eine weitere Verbesserung der Schlagzäheigenschaften wäre wünschenswert.
Die Homogenität der erfindungsgemäßen Gegenstände wird durch Durchleuchten einer Platte visuell bestimmt.
Lösung
Es wurde nun gefunden, dass durch die Verwendung einer verdickten Mischung mit der Zusammensetzung:
sich die Aufgabe lösen lässt. Die erfindungsgemäßen Mischungen lassen sich gut in automatischen Produktionsanlagen handhaben und ergeben nach Polymerisation transluzente Platten.
Der gewünschte Farbton kann durch die üblichen Farbstoffe eingestellt werden.
Als Vernetzer können beispielsweise Glycoldimethacrylat und Triallylcyanurat verwendet werden.
Als Stabilisatoren können beispielsweise Benztriazole, HALS Produkte, Thioether oder sterisch gehinderte Phenole oder Mischungen aus den vorstehend genannten Komponenten verwendet werden. Unter HALS-Verbindungen werden sterisch gehinderte Amine verstanden, wie sie beispeilsweise in der JP 0347856 beschrieben sind. Diese „hindered amine light stabilizers" fangen die Radikale ab, die sich bei Strahlenbelastung des Polymers bilden.
Als Regler werden beispielsweise γ-Terpinen und Terpinolen verwendet.
Als Initiatoren können alle handelsüblichen Radikalstarter eingesetzt werden, wie beispielsweise 2.2'Azobis-(isobutyronitril).
Als ungesättigte Carbonsäure kann beispielsweise Methacrylsäure oder Acrylsäure eingesetzt werden.
Als Polystyrol kann ein handelsübliches Polystyrol eingesetzt werden, wie beispielsweise Polystyrol 158K der BASF.
Als Schlagzähmodifier kann ein Kern-Schale oder eine Kern-Schale I-Schale II-Schlagzähmodifier eingesetzt werden.
Ein Kern-Schale I-Schale II-Schlagzähmodifier hat beispielsweise folgende Zusammensetzung:
Als Vernetzer im Schlagzähmodifier (Kern oder Schale I) können beispielsweise Di(meth)acrylate oder Divinylbenzole oder Allyl(meth)acrylate eingesetzt werden. Auch Mischungen der Vernetzerkomponenten sind möglich.
Das Gewichtsverhältnis von Kern : Schale I: Schale II beträgt zwischen 20–30 30–50 : 20–40 Gew.-%. Schlagzähmodifier und ihre Herstellung beispielsweise in der EP 0 828 772 oder US 3,793,402 oder US 4,690,986 beschrieben.
Neben dem reinen Schlagzähmodifier in Pulverform kann der Schlagzähmodifier auch in Form eines Masterbatches eingesetzt werden.
Als Grundmasse für den Masterbatch kann eine handelsübliche PLEXIGLAS^®-Formmasse verwendet werden, wie beispielsweise PLEXIGLAS^®7H oder PLEXIGLAS^®6N oder PLEXIGLAS^®7N. Diese Formmassen werden von der Röhm GmbH & Co. KG in den Handel gebracht.
Als Grundmasse für den Masterbatch kann auch ein Granulat aus PLEXIGLAS^®GS-Typen verwendet werden.
Die Herstellung des Masterbatches erfolgt nach einem üblichen Schmelzekoagulations-/Compoundierverfahren. Die Menge an Schlagzähmodifier im Masterbatch kann zwischen 10 und 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Masterbatches, betragen.
Beispiele
Es werden Platten mit den Abmessungen 3160 × 2160 × 4,0 mm nach dem üblichen Gussverfahren zwischen Glasplatten hergestellt.
Das Gussverfahren ist beispielsweise beschrieben im "Kunststoff-Handbuch", Bd. IX, S. 15, Carl Hanser Verlag (1975 oder in "Ullmanns Enzyclopädie der technischen Chemie", Bd. 19, S. 22, 4. Auflage, Verlag Chemie (198).
Als erfindungsgemäße Zusammensetzung wurde eine Mischung aus 78,8 Gew.-% MMA-Komponente und 20 Gew.-% einer Schlagzähmodifiermischung mit folgender Zusammensetzung eingesetzt:

Als Vergleich diente ein handelsübliches PLEXIGLAS^® GS 233, hergestellt von der Röhm GmbH & Co. KG. Die Platte aus PLEXIGLAS^® GS 233 hatte die gleichen Abmessungen wie die erfindungsgemäß hergestellte Platte.
Die Charpy-Schlagzähigkeit wurde nach ISO 179/1fU bestimmt.
Die Bestimmung der VICAT-Temperatur erfolgt nach DIN 306. Das Gerät wird von der Firma Coesfeld hergestellt und vertrieben.
Das E-Modul wurde nach ISO 527 bestimmt.
Die Ergebnisse zeigen, dass es gelungen ist, ein schlagzähmodifiziertes, polystyrolhaltiges Gussmaterial aus MMA, Polystyrol und einpolymerisierten Schlagzähmodifier herzustellen, das neben der deutlich gesteigerten Schlagzähigkeit die üblichen positiven Eigenschaften eines lichtstreuenden PLEXIGLAS^®GS-Materials aufweist. Die Platten waren translucent lichtstreuend durchgefärbt, sie zeigten weder Ablösungen von der Glasplatte noch Haftstellen an der Glasplatte, noch zeigten sie Inhomogenitäten beim Durchleuchten der Platte.
Der erfindungsgemäße Formkörper eignet sich für alle Anwendungen, in denen bisher PLEXIGLAS^®GS oder XT verwendet wurde. Darüber hinaus eignet er sich auf Grund der höheren Schlagzähigkeit besonders zur Anwendung bei Balkonverkleidungen (farblos, farbig, transparent oder gedeckt), als Solarliegenmaterial, für Lärmschutzwände an Verkehrswegen und für Werbeflächen.

Claims

Verfahren zur Herstellung von mit Polystyrol hergestellten Kunststoffformkörpern aus PMMA, dadurch gekennzeichnet, dass man einem höherviskosen Sirup aus PMMA und MMA, aus einem schlagzähen PMMA und MMA, und aus Polystyrol herstellt und anschließend im an sich bekannten Gussverfahren polymerisiert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskosität des zu polymerisierenden Sirups zwischen 18 sec und 45 sec liegt (Meßmethode 6 mm Ford-Becher).
Kunststoffformkörper, erhältlich durch Polymerisation einer Mischung aus:

im üblichen Polymerisationsverfahren.
Verwendung des Kunststoffformkörpers nach Anspruch 3 zur Herstellung von Werbeflächen.
Verwendung des Kunststoffformkörpers nach Anspruch 3 zur Herstellung von Balkonverkleidungen.
Verwendung des Kunststoffformkörpers nach Anspruch 3 zur Herstellung von Beleuchtungskörpern.