DE19630597A1

DE19630597A1 - Mehrschichtige Platte aus einem kristallisierbaren Thermoplast, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung

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Publication number: DE19630597A1
Application number: DE19630597A
Authority: DE
Inventors: Ursula Dr Murschall; Rainer Brunow
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: HOSTAGLAS LTD., DUBLIN, IE
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1996-07-31
Publication date: 1998-02-05
Also published as: WO1998005496A1; CA2262543A1; AU4010997A; EP0915756A1

Description

Die Erfindung betrifft eine amorphe, transparente, mehrschichtige Platte aus einem kristallisierbaren Thermoplast, deren Dicke im Bereich von 1 bis 20 mm liegt. Die transparente Platte ist dadurch gekennzeichnet, daß sie sich aus mindestens einer Kernschicht und mindestens einer Deckschicht zusammensetzt. Die Platte zeichnet sich neben guten mechanischen Eigenschaften durch gute optische Eigenschaften aus. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung dieser Platte und ihre Verwendung.

Mehrschichtige Platten aus Kunststoffmaterialien sind an sich bekannt.

Derartige Platten aus verzweigten Polycarbonaten sind in EP-A-0 247 480, EP- A-320 632 und US-PS 5,108,835 beschrieben.

Aus der DE-A-34 14 116 bzw. US-PS 4,600,632 sind UV-stabilisierte Polycarbonatformkörper bekannt, die aus Polydiorganosiloxan-Polycarbonat- Blockcopolymeren aufgebaut sind.

Aus der US-PS 5,137,949 sind Mehrschichtkunststoffplatten bekannt, mit Schichten aus Polydiorganosiloxan-Polycarbonat- Blockcopolymeren, die UV- Absorber enthalten. Aus der EP-A-0 416 404 sind UV-stabilisierte, verzweigte Polycarbonate aus speziellen Diphenolen bekannt. Erwähnt wird, daß derartige Polycarbonate zur Herstellung von Platten bzw. von Stegmehrfachplatten eingesetzt werden können.

Alle diese Platten bestehen aus Polycarbonat, einem amorphen Thermoplast, der nicht kristallisierbar ist. Polycarbonat-Platten haben den Nachteil, daß sie häufig Ausblühungen in Form von weißen Flecken und Oberflächenbelägen, insbesondere in der UV-stabilisierten Ausführungsform zeigen (vgl. EP-A-0 649 724). Laut EP-A-0 649 724 ist beispielsweise die UV-Absorberausdampfung stark an das mittlere Molekulargewicht gekoppelt.

Weiterhin sind diese PC-Platten leicht entflammbar und benötigen daher den Zusatz von Flammschutzmitteln, um für bestimmte Zwecke wie für Innenanwendungen einsetzbar zu sein. Bei der Weiterverarbeitung dieser Platten zu Formteilen sind langwierige Vortrocknungszeiten und relativ lange Verarbeitungszeiten bei hohen Temperaturen erforderlich. Desweiteren müssen bei der Plattenherstellung zwecks Feuchtigkeitsentzug Entgasungsextruder eingesetzt werden, wodurch auch die dem Rohstoff zugesetzten Additive mitentfernt werden können, insbesondere wenn niedermolekulare, leichtflüchtige Additive eingesetzt werden.

Von der Anmelderin wurden bereits einschichtige, transparente, amorphe Platten mit einer Dicke im Bereich von 1 bis 20 mm beschrieben, die als Hauptbestandteil einen kristallisierbaren Thermoplasten wie z. B. Polyethylenterephthalat enthalten (deutsche Patentanmeldungen Nrn. 19519579.5, 19522118.4 und 19528336.8). Diese Platten können eine Standardviskosität von 800-6000 aufweisen und einen UV-Stabilisator enthalten.

In der EP-A-0 471 528 wird ein Verfahren zum Formen eines Gegenstandes aus einer Polyethylenterephthalat (PET)-Platte beschrieben. Die PET-Platte wird in einer Tiefziehform beidseitig in einem Temperaturbereich zwischen der Glasübergangstemperatur und der Schmelztemperatur wärmebehandelt. Die geformte PET-Platte wird aus der Form herausgenommen, wenn das Ausmaß der Kristallisation der geformten PET-Platte im Bereich von 25 bis 50% liegt.

Die in der EP-A-0 471 528 offenbarten PET-Platten haben eine Dicke von 1 bis 10 mm. Da der aus dieser PET-Platte hergestellte, tiefgezogene Formkörper teilkristallin und damit nicht mehr transparent ist und die Oberflächeneigenschaften des Formkörpers durch das Tiefziehverfahren, die dabei gegebenen Temperaturen und Formen bestimmt werden, ist es unwesentlich, welche optischen Eigenschaften (z. B. Glanz, Trübung und Lichttransmission) die eingesetzten PET-Platten besitzen. In der Regel sind die optischen Eigenschaften dieser Platten schlecht und optimierungsbedürftig. Auch diese Polyethylenterephthalat-Platten weisen einen einschichtigen Aufbau auf.

In der US-A-3 496 143 wird das Vakuum-Tiefziehen einer 3 mm dicken PET- Platte, deren Kristallisation im Bereich von 5 bis 25% liegen soll, beschrieben. Die Kristallinität des tiefgezogenen Formkörpers ist größer als 25%. Auch an diese PET-Platten werden keine Anforderungen hinsichtlich der optischen Eigenschaften gestellt. Da die Kristallinität der eingesetzten Platten bereits zwischen 5 und 25% liegt, sind diese Platten trüb und undurchsichtig. Auch diese teilkristallinen PET-Platten sind einschichtig.

In der Österreichischen Patentschrift Nr. 304 086 ist ein Verfahren zur Herstellung von transparenten Formkörpern nach dem Tiefziehverfahren beschrieben, wobei als Ausgangsmaterial eine PET-Platte oder -folie mit einem Kristallinitätsgrad unter 5% eingesetzt wird.

Die als Ausgangsmaterial verwendete Platte oder Folie ist aus einem PET mit einer Kristallisationstemperatur von mindestens 160 °C hergestellt worden. Aus dieser relativ hohen Kristallisationstemperatur folgt, daß es sich hierbei nicht um ein PET-Homopolymeres handelt, sondern um glykolmodifiziertes PET, kurz PET- G genannt, das ein PET-Copolymer ist.

Im Gegensatz zu reinem PET zeigt PET-G aufgrund der zusätzlich eingebauten Glykoleinheiten eine äußerst geringe Neigung zur Kristallisation und liegt üblicherweise im amorphen Zustand vor.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine mehrschichtige, amorphe, transparente Platte mit einer Dicke von 1 mm bis 20 mm bereitzustellen, die sich durch gute mechanische und optische Eigenschaften auszeichnet.

Zu den guten optischen Eigenschaften zählen beispielsweise eine hohe Lichttransmission, ein hoher Oberflächenglanz, eine extrem niedrige Trübung sowie eine hohe Bildschärfe (Clarity).

Zu den guten mechanischen Eigenschaften zählt unter anderem eine hohe Schlagzähigkeit sowie eine hohe Bruchfestigkeit.

Darüber hinaus sollte die erfindungsgemäße Platte recyclierbar sein, insbesondere ohne Verlust der mechanischen Eigenschaften, sowie schwer brennbar, damit sie beispielsweise auch für Innenanwendungen und im Messebau eingesetzt werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine mehrschichtige, transparente, amorphe Platte mit einer Dicke von 1 bis 20 mm, die als Hauptbestandteil einen kristallisierbaren Thermoplasten enthält, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Platte mindestens eine Kernschicht und mindestens eine Deckschicht aufweist und daß die Standardviskosität des kristallisierbaren Thermoplasten der Kernschicht höher ist als die Standardviskosität des kristallisierbaren Thermoplasten der Deckschicht.

Unter amorpher Platte werden im Sinne der vorliegenden Erfindung solche Platten verstanden, die, obwohl der eingesetzte kristallisierbare Thermoplast vorzugsweise eine Kristallinität zwischen 5 und 65% besitzt, nicht kristallin sind. Nicht kristallin, d. h. im wesentlichen amorph bedeutet, daß der Kristallinitätsgrad im allgemeinen unter 5%, vorzugsweise unter 2% liegt und besonders bevorzugt 0% beträgt und daß die Platte im wesentlichen keine Orientierung aufweist.

Erfindungsgemäß versteht man unter kristallisierbarem Thermoplast

- kristallisierbare Homopolymere,
- kristallisierbare Copolymere,
- kristallisierbare Compounds,
- kristallisierbares Recyclat und
- andere Variationen von kristallisierbaren Thermoplasten.

Beispiele für geeignete Thermoplaste sind Polyalkylenterephthalate mit C1 bis C12-Alkylenrest, wie Polyethylenterephthalat und Polybutylenterephthalat, Polyalkylennaphthalate mit C1 bis C12-Alkylenrest, wie Polyethylennaphthalat und Polybutylennaphthalat, kristallisierbare Cycloolefinpolymere und Cycloolefincopolymere, wobei der Thermoplast oder die Thermoplaste für die Kernschicht(en) und der Thermoplast oder die Thermoplaste für die Deckschicht(en) gleich oder verschieden sein können.

Für die Deckschicht haben sich auch Polyolefine als geeignet erwiesen.

Thermoplaste mit einem Kristallitschmelzpunkt T_m, gemessen mit DSC (Differential Scanning Calorimetry) mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 10°C/min, von 220°C bis 260°C, vorzugsweise von 230°C bis 250°C, mit einem Kristallisationstemperaturbereich T_c zwischen 75°C und 260°C, einer Glasübergangstemperatur T_g zwischen 65°C und 90°C und mit einer Dichte, gemessen nach DIN 53 479, von 1,30 bis 1,45 g/cm³ und einer Kristallinität zwischen 5% und 65% stellen als Ausgangsmaterialien zur Herstellung der Platte bevorzugte Polymere für die Kernschicht und die Deckschicht dar. Für die erfindungsgemäßen Zwecke ist ein Thermoplast mit einer Kalt-(Nach-) Kristallisationstemperatur T_CN von 120 bis 158°C, insbesondere von 130 bis 158°C, besonders bevorzugt.

Das Schüttgewicht, gemessen nach DIN 53466, liegt vorzugsweise zwischen 0,75 kg/dm³ und 1,0 kg/dm³, und besonders bevorzugt zwischen 0,80 kg/dm³ und 0,90 kg/dm³.

Die Polydispersität des Thermoplasten M_w/M_n, gemessen mittels GPC, liegt vorzugsweise zwischen 1,5 und 6,0 und besonders bevorzugt zwischen 2,0 und 5,0.

Ein besonders bevorzugter kristallisierbarer Thermoplast für die Kernschicht(en) bzw. die Deckschicht(en) ist Polyethylenterephthalat. Das erfindungsgemäß bevorzugt verwendete Polyethylenterephthalat besteht im wesentlichen aus Monomereinheiten der folgenden Formel

Erfindungswesentlich ist, daß der Thermoplast oder die Thermoplaste der Kernschicht(en) eine höhere Standardviskosität besitzt als der Thermoplast oder die Thermoplaste der Deckschicht(en). Die Standardviskositäten von verschiedenen Kern-und/oder Deckschichten einer mehrschichtigen Platte können unterschiedlich sein.

Die Standardviskosität SV (DCE) des kristallisierbaren Thermoplasten der Kernschicht, gemessen in Dichloressigsäure nach DIN 53 728, liegt vorzugsweise zwischen 800 und 5000 und besonders bevorzugt zwischen 1000 und 4500.

Die Standardviskosität SV (DCE) des kristallisierbaren Thermoplasten der Deckschicht, gemessen in Dichloressigsäure nach DIN 53 728, liegt vorzugsweise zwischen 500 und 4500 und besonders bevorzugt zwischen 700 und 4000.

Aus der Standardviskosität SV (DCE) kann die intrinische Viskosität IV (DCE) wie folgt berechnet werden:

IV (DCE) = 6,67 · 10^-4 SV (DCE) + 0,118

Die erfindungsgemäß verwendeten, kristallisierbaren Thermoplaste können nach üblichen, dem Fachmann bekannten Verfahren erhalten werden. Im allgemeinen können Thermoplaste, wie sie erfindungsgemäß verwendet werden, durch Polykondensation in der Schmelze oder durch eine zweistufige Polykondensation erhalten werden. Dabei wird der erste Schritt bis zu einem mittleren Molekulargewicht - entsprechend einer mittleren intrinsischen Viskosität IV von etwa 0,5 bis 0,7 - in der Schmelze und die Weiterkondensation mittels Feststoffkondensation durchgeführt. Üblicherweise wird die Polykondensation in Gegenwart von bekannten Polykondensationskatalysatoren oder -Katalysatorsystemen durchgeführt. Bei der Feststoffkondensation werden Chips aus dem Thermoplasten unter vermindertem Druck oder unter Schutzgas solange auf Temperaturen im Bereich von 180 bis 320°C erwärmt, bis das gewünschte Molekulargewicht erreicht ist.

Beispielsweise ist die Herstellung von Polyethylenterephthalat, das erfindungsgemäß besonders bevorzugt ist, in einer Vielzahl von Patentanmeldungen ausführlich beschrieben, wie in der JP-A-60-139 717, DE- C-24 29 087, DE-A-27 07 491, DE-A-23 19 089, DE-A-16 94 461, JP-63-41 528, JP-62-39 621, DE-A-41 17 825, DE-A-42 26 737, JP-60-141 715, DE-A- 27 21 501 und US-A-5 296 586.

Polyethylenterephthalate mit besonders hohen Molekulargewichten lassen sich z. B. durch Polykondensation von Dicarbonsäure-Diol-Vorkondensaten (Oligomeren) bei erhöhter Temperatur in einem flüssigen Wärmeträger in Gegenwart üblicher Polykondensationskatalysatoren und ggf. cokondensierbarer Modifizierungsmittel herstellen, wenn der flüssige Wärmeträger inert und frei ist von aromatischen Baugruppen und einen Siedepunkt im Bereich von 200 bis 320°C hat, das Gewichtsverhältnis von eingesetztem Dicarbonsäure-Diol- Vorkondensat (Oligomeren) zu flüssigem Wärmeträger im Bereich von 20 : 80 bis 80 : 20 liegt, und die Polykondensation im siedenden Reaktionsgemisch in Gegenwart eines Dispersionstabilisators durchgeführt wird.

Die erfindungsgemäße mehrschichtige, transparente, amorphe Platte kann zudem, falls erwünscht, mit geeigneten Additiven ausgerüstet sein. Diese Additive können, je nach Bedarf, einzeln oder als Gemisch einer oder mehreren Schichten der Platte zugesetzt werden.

Beispiele für geeignete Additive sind UV-Stabilisatoren und Antioxydantien wie sie in der Deutschen Patentanmeldung Nr. 195 221 18.4 und der gleichzeitig anhängigen Anmeldung derselben Anmelderin mit Titel "Polyethylenterephthalat- Platte mit verbesserter Hydrolysestabilität" beschrieben sind. Diese Anmeldungen gelten durch Zitat als Bestandteil des Offenbarungsgehalts der vorliegenden Anmeldung.

Wie vorstehend ausgeführt, kann die mehrschichtige, transparente, amorphe Platte zusätzlich mindestens einen UV-Stabilisator als Lichtschutzmittel in der (den) Deckschicht(en) und/oder der (den) Kernschicht(en) enthalten.

Licht, insbesondere der ultraviolette Anteil der Sonnenstrahlung, d. h. der Wellenlängenbereich von 280 bis 400 nm, leiten bei Thermoplasten Abbauvorgänge ein, als deren Folge sich nicht nur das visuelle Erscheinungsbild infolge von Farbänderung bzw. Vergilbung ändert, sondern auch die mechanisch-physikalischen Eigenschaften negativ beeinflußt werden.

Die Inhihiberung dieser photooxidativen Abbauvorgänge ist von erheblicher technischer und wirtschaftlicher Bedeutung, da andernfalls die Anwendungsmöglichkeiten von zahlreichen Thermoplasten drastisch eingeschränkt ist.

Eine hohe UV-Stabilität bedeutet, daß die Platte durch Sonnenlicht oder andere UV-Strahlung nicht oder nur extrem wenig geschädigt wird, so daß sich die Platte für Außenanwendungen und/oder kritische Innenanwendungen eignet und auch nach mehrjähriger Außenanwendung keine oder nur geringfügige Vergilbung zeigt.

Beispielsweise beginnen Polyethylenterephthalate schon unterhalb von 360 nm UV-Licht zu absorbieren, ihre Absorption nimmt unterhalb von 320 nm beträchtlich zu und ist unterhalb von 300 nm sehr ausgeprägt. Die maximale Absorption liegt zwischen 280 und 300 nm.

In Gegenwart von Sauerstoff werden dabei hauptsächlich Kettenspaltungen, jedoch keine Vernetzungen beobachtet. Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Carbonsäure stellen die mengenmäßig überwiegenden Photooxidationsprodukte dar. Neben der direkten Photolyse der Estergruppen müssen noch Oxidationsreaktionen in Erwägung gezogen werden, die über Peroxidradikale ebenfalls die Bildung von Kohlendioxid zur Folge haben.

Die Photooxidation von Polyethylenterephthalaten kann auch über Wasserstoffspaltung in n-Stellung der Estergruppen zu Hydroperoxiden und deren Zersetzungsprodukten sowie zu damit verbundenen Kettenspaltungen führen (H. Day, D. M. Wiles: J. Appl. Polym. Sci 16, 1972, Seite 203).

UV-Stabilisatoren, auch Lichtschutzmittel oder UV-Absorber genannt, sind chemische Verbindungen, die in die physikalischen und chemischen Prozesse des lichtinduzierten Abbaus eingreifen können.

Auch bestimmte Pigmente wie z. B. Ruß können teilweise einen Lichtschutz bewirken. Diese Substanzen sind jedoch für die erfindungsgemäßen transparenten Platten ungeeignet, da sie zur Verfärbung oder Farbänderung führen. Zweckmäßigerweise werden für die erfindungsgemäßen, amorphen Platten nur solche UV-Stabilisatoren, z. B. aus der Klasse der organischen und metallorganischen Verbindungen verwendet, die bei dem zu stabilisierenden Thermoplasten keine oder nur eine extrem geringe Farbe oder Farbänderung bewirken.

Beispiele für für die vorliegende Erfindung geeignete UV-Stabilisatoren sind 2- Hydroxybenzophenone, 2-Hydroxybenzotriazole, nickelorganische Verbindungen, Salicylsäureester, Zimtsäureester-Derivate, Resorcinmonobenzoate, Oxalsäureanilide, Hydroxybenzoesäureester, sterisch gehinderte Amine und Triazine, wobei 2-Hydroxybenzotriazole und Triazine bevorzugt sind.

Es können auch Mischungen mehrerer UV-Stabilisatoren eingesetzt werden.

Zweckmäßigerweise liegt der UV-Stabilisator in einer Deckschicht in einer Konzentration von 0,01 Gew.-% bis 8 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Thermoplasten in der mit dem Stabilisator ausgerüsteten Deckschicht, vor. Der UV-Stabilisator kann jedoch auch einer Kernschicht zugesetzt werden. In diesem Fall ist eine Konzentration von 0,01 Gew.-% bis 1 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Thermoplasten in der mit dem Stabilisator ausgerüsteten Kernschicht, ausreichend.

Erfindungsgemäß können mehrere Schichten gleichzeitig mit UV-Stabilisator ausgerüstet sein. Im allgemeinen ist es jedoch ausreichend, wenn die Schicht, auf die die UV-Strahlung auftritt, ausgerüstet ist.

Die Ausrüstung der Kernschicht(en) kann erfolgen, um zu verhindern, daß bei einer möglichen Beschädigung der Deckschicht eintretende UV-Strahlung die darunterliegende Kernschicht beeinträchtigt.

ln einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße, transparente, amorphe Platte als Hauptbestandteil ein kristallisierbares Polyethylenterephthalat für Kernschicht und Deckschicht und 0,01 Gew.-% bis 8,0 Gew.-% 2-(4,6-Diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-5-(hexyl)oxy-phenol oder 0,01 Gew.-% bis 8,0 Gew.-% 2,2′-Methylen-bis(6-(2H-benzotriazol-2-yl)-4-(1,1,3,3- tetramethylbutyl)-phenol in der Deckschicht.

Selbstverständlich kann auch ein Gemisch dieser Verbindungen sowie ein Gemisch aus mindestens einer dieser Verbindungen mit mindestens einem anderen UV-Stabilisator verwendet werden.

Die erfindungsgemäße Platte kann auch mit mindestens einem Antioxydans ausgerüstet sein.

Antioxidantien sind chemischen Verbindungen, die die Oxidations- und Hydrolyseerscheinungen und die daraus resultierende Alterung verzögern können.

Für die erfindungsgemäße Platte geeignete Antioxidantien lassen sich wie folgt aufteilen:

Desweiteren können Mischungen aus primären und sekundären Antioxidantien und/oder Mischungen aus sekundären und/oder primären Antioxidantien mit UV- Stabilisatoren verwendet werden. Überraschenderweise wurde gefunden, daß derartige Mischungen einen synergistischen Effekt zeigen.

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße, amorphe Platte ein Phosphit und/oder ein Phosphonit und/oder ein Carbodiimid als Hydrolyse- und Oxidationsstabilisator.

Beispiele für erfindungsgemäß verwendete Antioxydantien sind 2-[(2,4,8,10- Tetrakis(1,1-dimethylethyl)dibenzo[d,f][1,3,2]dioxaphosphepin-6-yl]o-xy) ethyl]ethanamin und Tris-(2,4-di-tert.-butylphenyl)phosphit.

Das Antioxydans liegt üblicherweise in einer Konzentration von 0,01 bis 6 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Thermoplasten der damit ausgerüsteten Schicht, vor.

Die Dicke der erfindungsgemäßen mehrschichtigen Platte variiert zwischen 1 mm und 20 mm, wobei die Dicke der Deckschicht(en) je nach Plattendicke zwischen 10 µm und 1 mm liegen kann. Vorzugsweise haben die Deckschichten jeweils eine Dicke zwischen 400 bis 500 µm.

Wie schon ausgeführt, kann die erfindungsgemäße Platte mehrere Kern- und Deckschichten aufweisen, die sandwichartig übereinandergelagert sind. Jedoch kann die Platte auch nur aus einer Deckschicht und einer Kernschicht bestehen.

Erfindungsgemäß besonders bevorzugt ist eine Struktur mit zwei Deckschichten und einer zwischen den Deckschichten liegenden Kernschicht.

Die einzelnen Deck- und Kernschichten können verschiedene oder gleiche kristallisierbare Thermoplaste als Hauptbestandteile enthalten, solange der Thermoplast einer Kernschicht eine größere Standardviskosität aufweist als die Thermoplasten der direkt an diese Kernschicht angrenzenden Deckschichten.

Falls erwünscht, kann die erfindungsgemäße, transparente, amorphe, mehrschichtige Platte, die gegebenenfalls ein oder mehrere Additive enthält, einseitig oder mehrseitig mit einer kratzfesten Oberfläche ausgestattet sein.

Als Beschichtungssysteme und -materialien für die kratzfeste Oberfläche (Beschichtung) kommen alle dem Fachmann bekannten Systeme und Materialien in Frage.

Geeignete Beschichtungsysteme und -materialien sind insbesondere in der Deutschen Patentanmeldung Nr. 196 25 534.1 der Anmelderin beschrieben, auf die für die vorliegende Erfindung vollinhaltlich bezug genommen wird.

Aus der Vielzahl von möglichen Beschichtungssystemen und -materialien werden im folgenden beispielhaft einige genannt.

(1) In der US-A-4822828 sind wäßrige, strahlungshärtbare Beschichtungszusammensetzungen offenbart, die, jeweils bezogen auf das Gewicht der Dispersion, (A) von 50 bis 85% eines Silanes mit Vinylgruppen, (B) von 15 bis 50% eines multifunktionellen Acrylates und gegebenenfalls (C) 1 bis 3% eines Photoinitiators aufweisen.
(2) Bekannt sind auch anorganische/organische Polymere sog. Ormocere (Organically Modified Ceramics) die Eigenschaften von keramischen Materialien und Polymeren kombinieren. Ormocere werden insbesondere als harte und/oder kratzfeste Beschichtungen auf Polymethylmethacrylat (PMMA) und Polycarbonat (PC) eingesetzt. Die harten Beschichtungen werden auf Basis von Al₂O₃, ZrO₂, TiO₂ oder SiO₂ als Netzwerkformer und Epoxy- oder Methacrylatgruppen mit Si durch ≡Si-C≡ Verbindungen gebunden.
(3) Beschichtungsmittel für Acrylharzkunststoffe und Polycarbonat auf Silikonharzbasis in wäßrig-organischer Lösung, die eine besonders hohe Lagerstabilität besitzen, werden z. B. in der EP-A-0 073 362 und der EP-A-0 073 911 beschrieben. Diese Technik verwendet die Kondensationsprodukte von partiell hydrolysierten siliciumorganischen Verbindungen als Beschichtungsmittel, vor allem für Glas und insbesondere für Acrylharzkunststoffe und PC.
(4) Auch bekannt sind acrylhaltige Beschichtungen wie z. B. die Uvecryl Produkte der Firma UCB Chemicals. Ein Beispiel ist das Uvecryl 29203, welches mit UV-Licht gehärtet wird. Dieses Material besteht aus einer Mischung von Urethanacrylatoligomeren mit Monomeren und Additiven. Bestandteile sind etwa 81% Acrylatoligomere und 19% Hexandioldiacrylat. Diese Beschichtungen werden ebenfalls für PC und PMMA beschrieben.
(5) Weiter sind in der Literarur CVD- oder PVD-Beschichtungstechnologien mit Hilfe eines polymerisierenden Plasmas sowie diamantähnliche Beschichtungen beschrieben (Dünnschichttechnologie, herausgegeben von Dr. Hartmut Frey und Dr. Gerhard Kienel, VDI Verlag, Düsseldorf, 1987). Diese Technologien werden hier insbesondere für Metalle, PC und PMMA benutzt.

Andere kommerziell erhältliche Beschichtungen sind z. B. Peeraguard von Peerless, Clearlite und Filtalite von der Fa. Charvo, Beschichtungstypen wie z. B. die UVHC Reihevon GE Silicones, Vuegard wie die 900-er Reihe von TEC Electrical Components, von der Societ´ Francaise Hoechst Highlink OG series, PPZ® Produkte vertrieben von der Fa. Siber Hegner (hergestellt von Idemitsu) und Beschichtungsmaterialien von Vianova Resins, Toagoshi, Toshiba oder Mitsubishi. Auch diese Beschichtungen sind für PC und PMMA beschrieben.

Aus der Literatur bekannte Beschichtungsverfahren sind z. B. Offset-Drucken, Aufgießen, Tauchverfahren, Flutverfahren, Spritzverfahren oder Sprühverfahren, Rakeln oder Walzen.

Nach den beschriebenen Verfahren aufgebrachte Beschichtungen werden anschließend beispielsweise mittels UV-Strahlung und/oder thermisch ausgehärtet. Bei den Beschichtungsverfahren kann es von Vorteil sein, die zu beschichtende Oberfläche vor dem aufbringen der Beschichtung mit einem Primer, z. B. auf Acrylatbasis oder Acryllatex, zu behandeln.

Weitere bekannte Verfahren sind z. B.:
CVD-Verfahren bzw. Vakuum-Plasma-Verfahren, wie z. B. Vakuum-Plasma Polymerisation, PVD-Verfahren, wie Beschichtung mit Elektronenstrahlverdampfung, widerstandsbeheizte Verdampferquellen oder Beschichtung durch konventionelle Verfahren im Hochvakuum, wie bei einer herkömmlichen Metallisierung.

Literatur zu CVD und PVD ist z. B.: Moderne Beschichtungsverfahren von H.-D. Steffens und W. Brandl. DGM Informationsgesellschaft Verlag Oberursel. Andere Literatur zu Beschichtungen: Thin Film Technology von L. Maissel, R. Glang, McGraw-Hill, New York (1983).

Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung besonders geeignete Beschichtungssysteme sind die Systeme (1), (2), (4) und (5), wobei insbesondere das Beschichtungssystem (4) bevorzugt wird.

Als Beschichtungsverfahren eignen sich z. B. auch das Gieß-, das Spritz-, das Sprüh-, das Tauch- und das Offsetverfahren, wobei für das Beschichtungssystem (4) das Sprühverfahren bevorzugt wird.

Bei der Beschichtung der amorphen Platten kann die Aushärtung mit UV- Strahlung und/oder bei Temperaturen, die vorzugsweise 80°C nicht überschreiten, erfolgen, wobei die UV-Aushärtung bevorzugt wird.

Die Beschichtung nach System (4) hat den Vorteil, daß keine Kristallisation auftritt, die eine Trübung verursachen könnte. Desweiteren zeigt die Beschichtung eine hervorragende Haftung, hervorragende optische Eigenschaften, eine sehr gute Chemikalienbeständigkeit und bewirkt keine Beeinträchtigung der Eigenfarbe.

Die Dicke der kratzfesten Beschichtung beträgt im allgemeinen zwischen 1 bis 50 µm.

Die erfindungsgemäße amorphe Platte, die als Hauptbestandteil einen kristallisierbaren Thermoplasten wie z. B. PET enthält, hat hervorragende mechanische und optische Eigenschaften. So tritt bei der Messung der Schlagzähigkeit a_n nach Charpy (gemessen nach ISO 179/1D) an der Platte vorzugsweise kein Bruch auf. Darüber hinaus liegt die Kerbschlagfestigkeit a_k nach Izod (gemessen nach ISO 180/1A) der Platte vorzugsweise im Bereich von 2,0 bis 8,0 kJ/m², besonders bevorzugt im Bereich von 4,0 bis 6,0 kJ/m².

Die Bildschärfe der Platte, die auch Clarity genannt wird, und unter einem Winkel kleiner als 2,5° ermittelt wird (ASTM D 1003), liegt vorzugsweise über 95% und besonders bevorzugt über 96%.

Der Oberflächenglanz, gemessen nach DIN 67530 (Meßwinkel 20°), ist größer als 110, vorzugsweise größer als 120, die Lichttransmission, gemessen nach ASTM D 1003 beträgt mehr als 80%, vorzugsweise mehr als 84%, und die Trübung der Platte, gemessen nach ASTM D 1003 beträgt weniger als 15%, vorzugsweise weniger als 11%.

Bewitterungstests haben ergeben, daß die erfindungsgemäße UV-stabilisierte Platte selbst nach 5 bis 7 Jahren Außenanwendung keine sichtbare Vergilbung und keinen sichtbaren Glanzverlust sowie keine sichtbaren Oberflächendefekte aufweist.

Zudem ist die erfindungsgemäße Platte schwerentflammbar und tropft bei sehr geringer Rauchentwicklung nichtbrennend ab, so daß sie sich auch insbesondere für Innenanwendungen und im Messebau eignet.

Desweiteren ist die erfindungsgemäße Platte ohne Umweltbelastung und Verlust der mechanischen Eigenschaften problemlos recyclierbar, weshalb sie sich beispielsweise für die Herstellung von kurzlebigen Werbeschildern oder anderer Werbeartikel eignet.

Daneben wurde völlig unerwartet ein hervorragendes und wirtschaftliches Thermoform-Verhalten (Warmform- und Vakuumform-Verhalten) festgestellt. Überraschenderweise ist es im Gegensatz zu Polycarbonatplatten nicht erforderlich, die erfindungsgemäße Platte vor dem Thermoformen vorzutrocknen. Polycarbonatplatten müssen beispielsweise vor dem Thermoformen je nach Plattendicke 3 bis 50 Stunden bei ca. 125°C vorgetrocknet werden.

Zudem läßt sich die erfindungsgemäße Platte mit sehr geringen Tiefziehzykluszeiten und bei niedrigen Temperaturen beim Thermoformen erhalten. Aufgrund dieser Eigenschaften lassen sich aus der erfindungsgemäßen Platte auf üblichen Thermoformmaschinen wirtschaftlich und mit hoher Produktivität Formkörper herstellen.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen, mehrschichtigen, transparenten, amorphen, gegebenenfalls mit einem oder mehreren Additiven ausgerüsteten Platte kann beispielsweise nach dem an sich bekannten Coextrusionsverfahren in einer Extrusionsstraße erfolgen.

Hierbei sind an einem Coextruderadapter jeweils ein Extruder zur Plastifizierung und Erzeugung der Kernschicht und pro Deckschicht ein weiterer Extruder angeschlossen. Der Adapter ist so konstruiert, daß die die Deckschichten formenden, gegebenenfalls UV-stabilisierten Schmelzen als dünne Schichten haftend auf die Schmelze der Kernschicht aufgebracht werden. Der so erzeugte mehrschichtige Schmelzestrang wird dann in der anschließend angeschlossenen Düse ausgeformt und im Glättwerk kalibriert, geglättet und gekühlt, bevor die Platte abgelängt wird.

Im folgenden wird das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Platten allgemein erläutert.

Falls erforderlich, kann das Thermoplast-Polymere vor der Coextrusion getrocknet werden.

Zweckmäßigerweise kann die Trocknung bei Temperaturen im Bereich von 110 bis 190°C über einen Zeitraum von 1 bis 7 Stunden erfolgen. Der Haupttrockner ist mit dem Hauptextruder und pro Deckschicht ist ein Trockner mit einem Coextruder verbunden.

Danach werden der Theromplast für die Kernschicht(en) und die Deckschicht(en) im Hauptextruder und in den Coextrudern aufgeschmolzen. Vorzugsweise liegt die Temperatur der Schmelze im Bereich von 230 bis 330°C, wobei die Temperatur der Schmelze im wesentlichen sowohl durch die Temperatur des Extruders, als auch die Verweilzeit der Schmelze im Extruder eingestellt werden kann.

Wird das erfindungsgemäß als Thermoplast bevorzugte Polyethylenterephthalat verwendet, wird üblicherweise 4 bis 6 Stunden bei 160 bis 180°C getrocknet und die Temperatur der Schmelze wird im Bereich von 250 bis 320°C eingestellt.

Wird ein Additiv wie ein UV-Stabilisator und/oder ein Antioxydans verwendet, können diese bereits beim Rohstoffhersteller zudosiert werden oder bei der Plattenherstellung in den Extruder dosiert werden.

Besonders bevorzugt ist die Zugabe Additive über die Masterbatchtechnologie. Dabei werden die Additive in einem festen Trägermaterial voll dispergiert. Als Trägermaterialien kommen gewisse Harze, der Thermoplast selbst oder auch andere Polymere, die mit dem Thermoplasten ausreichend verträglich sind, in Frage.

Wichtig ist, daß die Korngröße und das Schüttgewicht des Masterbatches ähnlich der Korngröße und dem Schüttgewicht des Thermoplasten sind, so daß eine homogene Verteilung und damit ein homogener Effekt der Additive wie z. B. UV- und Hydrolysestabilisierung erfolgen kann.

Wie vorstehend bereits ausgeführt, sind der Hauptextruder zur Erzeugung der Kernschicht und der oder die Coextruder so an einem Coextruderadapter angeschlossen, daß die die Deckschichten formenden Schmelzen als dünne Schichten haftend auf die Schmelze der Kernschicht aufgebracht werden. Der so erzeugte mehrschichtige Schmelzestrang wird in einer angeschlossenen Düse ausgeformt. Diese Düse ist vorzugsweise eine Breitschlitzdüse.

Der von einer Breitschlitzdüse ausgeformte mehrschichtige Schmelzestrang wird anschließend von Glättkalanderwalzen kalibriert, d. h. intensiv gekühlt und geglättet. Die verwendeten Kalanderwalzen können beispielsweise in einer I-, F-, L- oder S-Form angeordnet sein.

Das Material kann dann auf einer Rollenbahn nachgekühlt, seitlich auf Maß geschnitten, abgelängt und gestapelt werden.

Die Dicke der erhaltenen Platte wird im wesentlichen vom Abzug, der am Ende der Kühlzone angeordnet ist, den mit ihm geschwindigkeitsmäßig gekoppelten Kühl-(Glätt-)Walzen und der Fördergeschwindigkeit des Extruders einerseits und dem Abstand der Walzen andererseits bestimmt.

Als Extruder können sowohl Einschnecken- als auch Zweischneckenextruder eingesetzt werden.

Die Breitschlitzdüse besteht vorzugsweise aus dem zerlegbaren Werkzeugkörper, den Lippen und dem Steuerbalken zur Fließregulierung über die Breite. Dazu kann der Steuerbalken durch Zug- und Druckschrauben verbogen werden. Die Dickeneinstellung erfolgt durch Verstellen der Lippen. Wichtig ist, daß auf eine gleichmäßige Temperatur des mehrschichtigen Schmelzestranges und der Lippe geachtet wird, da sonst der Schmelzestrang durch die unterschiedlichen Fließwege verschieden dick ausfließt.

Das Kalibrierwerkzeug, d. h. der Glättkalander, gibt dem Schmelzestrang die Form und die Abmessungen. Dies geschieht durch Einfrieren unterhalb der Glasübergangstemperatur mittels Abkühlung und Glätten. In diesem Zustand sollte nicht mehr verformt werden, da sonst aufgrund der erfolgten Abkühlung Oberflächenfehler entstehen würden. Aus diesem Grund werden die Kalanderwalzen vorzugsweise gemeinsam angetrieben. Die Temperatur der Kalanderwalzen muß zur Vermeidung des Anklebens des Schmelzestranges kleiner als die Kristallitschmelztemperatur sein. Der Schmelzestrang verläßt die Breitschlitzdüse vorzugsweise mit einer Temperatur von 240 bis 300°C. Die erste Glätt-Kühl-Walze hat je nach Ausstoß und Plattendicke eine Temperatur zwischen 50°C und 80°C. Die zweite etwas kühlere Walze kühlt die zweite oder andere Oberfläche ab.

Um eine gleichmäßige Dicke im Bereich von 1 bis 20 mm bei guten optischen Eigenschaften zu erhalten, ist es wesentlich, daß die Temperatur der ersten Glätt-Walze bei 50 bis 80°C liegt.

Während die Kalibriereinrichtung die Oberflächen der Platte möglichst glatt zum Einfrieren bringt und das Profil so weit abkühlt, daß es formsteif ist, senkt die Nachkühleinrichtung die Temperatur der Platte auf nahezu Raumtemperatur ab. Die Nachkühlung kann auf einem Rollenbrett erfolgen.

Die Geschwindigkeit des Abzugs sollte mit der Geschwindigkeit der Kalanderwalzen genau abgestimmt sein, um Defekte und Dickenschwankungen zu vermeiden.

Als Zusatzeinrichtungen kann sich in der Extrusionsstraße zur Herstellung der erfindungsgemäßen Platten eine Trennsäge als Ablangeinrichtung, die Seitenbeschneidung, die Stapelanlage und eine Kontrollstelle befinden. Die Seiten- oder Randbeschneidung ist vorteilhaft, da die Dicke im Randbereich unter Umständen ungleichmäßig sein kann. An der Kontrollstelle werden Dicke und Optik der Platte gemessen.

Durch die überraschende Vielzahl ausgezeichneter Eigenschaften eignet sich die erfindungsgemäße, transparente, amorphe Platte hervorragend für eine Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen, beispielsweise für Innenraumverkleidung, für Messebau und Messeartikel, als Displays, für Schilder, im Beleuchtungssektor, im Laden- und Regalbau, als Werbeartikel, als Menükartenständer, als Basketball-Zielbretter, als Raumteiler, als Aquarien, als Infotafeln, als Prospekt- und Zeitungsständer sowie auch für Außenanwendungen, wie z. B. Gewächshäuser, Überdachungen, Außenverkleidungen, Abdeckungen, für Anwendungen im Bausektor, Lichtwerbeprofile, Balkonverkleidungen und Dachausstiege.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, ohne dadurch beschränkt zu werden.

Die Messung der einzelnen Eigenschaften erfolgt dabei gemäß den folgenden Normen bzw. Verfahren.

Meßmethoden Oberflächenglanz:

Der Oberflächenglanz wird bei einem Meßwinkel von 20° nach DIN 67 530 gemessen. Gemessen wird der Reflektorwert als optische Kenngröße für die Oberfläche einer Platte. Angelehnt an die Normen ASTM-D 523-78 und ISO 2813 wurde der Einstrahlwinkel mit 20° eingestellt. Ein Lichtstrahl trifft unter dem eingestellten Einstrahlwinkel auf die ebene Prüffläche und wird von dieser reflektiert bzw. gestreut. Die auf den photoelektronischen Empfänger auffallenden Lichtstrahlen werden als proportionale elektrische Größe angezeigt.

Der Meßwert ist dimensionslos und muß mit dem Einstrahlwinkel zusammen angegeben werden.

Lichttransmission

Unter der Lichttransmission ist das Verhältnis des insgesamt durchgelassenen Lichtes zur einfallenden Lichtmenge zu verstehen.

Die Lichttransmission wird mit dem Meßgerät Hazegard plus nach ASTM D 1003 gemessen.

Trübung und Clarity

Trübung ist der prozentuale Anteil des durchgelassenen Lichtes, der vom eingestrahlten Lichtbündel im Mittel um mehr als 2,5° abweicht. Die Bildschärfe wird unter einem Winkel kleiner als 2,5° ermittelt.

Die Trübung und die Clarity werden mit dem Meßgerät Hazegard plus nach ASTM D 1003 gemessen.

Oberflächendefekte

Die Oberflächendefekte werden visuell bestimmt.

Schlagzähigkeit a_n nach Charpy

Diese Größe wird nach ISO 179/1D ermittelt.

Kerbschlagzähigkeit a_k nach Izod

Die Kerschlagzähigkeit bzw. -festigkeit a_k nach Izod wird nach ISO 180/1A gemessen.

Dichte

Die Dichte wird nach DIN 53479 bestimmt.

SV (DCE), IV (DCE)

Die Standardviskosität SV (DCE) wird angelehnt an DIN 53728 in Dichloressigsäure gemessen.

Die intrinsische Viskosität (IV) berechnet sich wie folgt aus der Standardviskosität (SV)

IV (DCE) = 6,67 · 10^-4SV (DCE) + 0,118

Thermische Eigenschaften

Die thermischen Eigenschaften wie Kristallitschmelzpunkt T_m, Kristallisationstemperaturbereich T_c, Nach-(Kalt-) Kristallisationstemperatur T_CN und Glasübergangstemperatur T_g werden mittels Differential Scanning Calorimetrie (DSC) bei einer Aufheizgeschwindigkeit von 10°C/min gemessen.

Molekulargewicht, Polydispersität

Die Molekulargewichte M_w und M_n und die resultierende Polydispersität M_w/M_n werden mittels Gelpermeationschromatographie (GPC) gemessen.

Bewitterung (beidseitig), UV-Stabilität

Die UV-Stabilität wird nach der Testspezifikation ISO 4892 wie folgt geprüft
Testgerät: Atlas Ci 65 Weather Ometer
Testbedingungen: ISO 4892, d. h. künstliche Bewitterung
Bestrahlungszeit: 1000 Stunden (pro Seite)
Bestrahlung: 0,5 W/m², 340 nm
Temperatur: 63°C
Relative Luftfeuchte: 50%
Xenonlampe: innerer und äußerer Filter aus Borosilikat
Bestrahlungszyklen: 102 Minuten UV-Licht, dann 18 Minuten UV-Licht mit Wasserbesprühung der Proben, dann wieder 102 Minuten UV- Licht usw.

Farbveränderung

Die Farbveränderung der Proben nach der künstlichen Bewitterung wird mit einem Spektralphotometer nach DIN 5033 gemessen.

Es gilt:
ΔL: Differenz in der Helligkeit
+ΔL: Die Probe ist heller als der Standard
-ΔL: Die Probe ist dunkler als der Standard

ΔA: Differenz im Rot-Grün-Bereich
+ΔA: Die Probe ist roter als der Standard
-ΔA: Die Probe ist grüner als der Standard

ΔB: Differenz im Blau-Gelb-Bereich
+ΔB: Die Probe ist gelber als der Standard
-ΔB: Die Probe ist blauer als der Standard

ΔE: Gesamtfarbänderung
ΔE = (ΔL² + ΔA² + ΔB²)^1/2

Je größer die numerische Abweichung vom Standard ist, desto größer ist der Farbunterschied.

Numerische Werte von 0,3 sind vernachlässigbar und bedeuten, daß keine signifikante Farbänderung vorliegt.

Gelbwert

Der Gelbwert G ist die Abweichung von der Farblosigkeit in Richtung Gelb und wird gemäß DIN 6167 gemessen. Gelbwert G-Werte von 5 sind visuell nicht sichtbar.

In den nachstehenden Beispielen und Vergleichsbeispielen handelt es sich jeweils um transparente Platten unterschiedlicher Dicke, die auf der beschriebenen Extrusionsstraße hergestellt werden.

Beispiel 1

Nach dem beschriebenen Coextrusionsverfahren wird eine 4 mm dicke, mehrschichtige, transparente, amorphe Polyethylenterephthalatplatte mit der Schichtreihenfolge A-B-A hergestellt, wobei B die Kernschicht und A die Deckschicht repräsentieren. Die Kernschicht B ist 3,5 mm dick und die beiden Deckschichten, die die Kernschicht überziehen, sind jeweils 250 µm dick.

Das für die Kernschicht B eingesetzte Polyethylenterephthalat hat folgende Eigenschaften:
SV (DCE): 1100
IV (DCE):. 0,85 dl/g
Dichte: 1,38g/cm³
Kristallinität: 44%
Kristallitschmelzpunkt T_m: 245°C
Kristallisationstemperaturbereich T_c: 82°C bis 245°C
Nach-(Kalt-)Kristallisationstemperatur T_CN: 152°C
Polydispersität M_w/M₂: 2,02
Glasübergangstemperatur: 82°C.

Die Deckschichten A enthalten als Hauptbestandteil Polyethylenterephthalat und 3,0 Gew.-% des UV-Stabilisators 2-(4,6-Diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-5- (hexyloxyphenol (®Tinuvin 1577 der Firma Ciba-Geigy).

Tinuvin 1577 hat einen Schmelzpunkt von 140°C und ist bis ca. 330°C thermisch stabil.

Um eine homogene Verteilung zu gewährleisten, werden 3,0 Gew.-% des UV- Stabilisators direkt beim Rohstoffhersteller in das Polyethylenterephthalat eingearbeitet.

Das Polyethylenterephthalat, aus dem die Deckschichten hergestellt werden, hat eine Standardviskosität SV (DCE) von 1010, was einer intrinsischen Viskosität IV (DCE) von 0,79 dl/g entspricht. Der Feuchtigkeitsgehalt liegt bei < 0,2% und die Dichte (DIN 53479) bei 1,41 g/cm³. Die Kristallinität beträgt 59%, wobei der Kristallitschmelzpunkt nach DSC-Messungen bei 259°C liegt. Der Kristallisationstemperaturbereich T_c liegt zwischen 83°C und 258°C, wobei die Nachkristallisationstemperatur (auch Kaltkristallisationstemperatur) T_CN bei 144°C liegt. Die Polydispersität M_w/M_n des Polyethylenterephthalats beträgt 2,14. Die Glasübergangstemperatur liegt bei 83°C.

Vor der Coextrusion werden das Polyethylenterephthalat für die Kernschicht und das UV-stabilisierte Polyethylenterephthalat für die Deckschichten jeweils 5 Stunden bei 170°C in einem Trockner getrocknet und dann durch eine Breitschlitzdüse auf einen Glättkalander, dessen Walzen S-förmig angeordnet sind, coextrudiert und zu einer dreischichtigen, 4 mm dicken Platte geglättet.

Die Extrusionstemperatur des Hauptextruders für die Kernschicht liegt bei 282°C. Die Extrusionstemperaturen der beiden Coextruder für die Deckschichten liegen bei 294°C. Die erste Kalanderwalze hat eine Temperatur von 65°C und die nachfolgenden Walzen haben jeweils eine Temperatur von 58°C. Die Geschwindigkeit des Abzuges liegt bei 4,2 m/min.

In Anschluß an die Nachkühlung wird die dreischichtige transparente Platte mit Trennsagen an den Rändern gesäumt, abgelängt und gestapelt.

Die erhaltene transparente, amorphe, dreischichtige PET-Platte hat folgendes Eigenschaftsprofil

- Schichtaufbau: A-B-A
- Gesamtdicke: 4 mm
- Dicke der Kernschicht: 3,5 mm
- Dicke der Deckschichten: je 0,25 mm
- Oberflächenglanz 1. Seite: 185
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 183
- Lichttransmission: 93,6%
- Clarity (Klarheit): 100%
- Trübung: 0,7%
- Oberflächendefekte pro m²: keine
(Stippen, Orangenhaut, Blasen usw.)
- Schlagzähigkeit a_n nach Charpy: kein Bruch
- Kerbschlagzähigkeit a_k nach Izod: gut, keine Defekte
- Kristallinität: 0%
- Dichte: 1,33g/cm³.

Nach 1000 Stunden Bewitterung pro Seite mit dem Atlas Ci 65 Weather Ometer zeigt die PET-Platte folgende Eigenschaften:

- Gesamtdicke: 4 mm
- Oberflächenglanz 1. Seite: 166
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 164
- Lichttransmission: 91,1%
- Clarity: 100%
- Trübung: 1,2%
- Gesamtverfärbung ΔE: 0,22
- Dunkelverfärbung ΔL: -0,18
- Rot-Grün-Verfärbung ΔA: -0,08
- Blau-Gelb-Verfärbung ΔB: 0,10
- Oberflächendefekte: keine
(Risse, Versprödung)
- Gelbwert G: 4.

Beispiel 2

Analog Beispiel 1 wird eine 4 mm dicke, transparente, dreischichtige PET-Platte hergestellt.

Die Kernschicht B setzt sich aus 50% des Polyethylenterephthalates aus Beispiel 1 und aus 50% Plattenrecyclat aus Beispiel 1 zusammen.

Die erhaltene transparente PET-Platte hat folgendes Eigenschaftsprofil:

- Gesamtdicke: 4 mm
- Oberflächenglanz 1. Seite: 172
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 170
- Lichttransmission: 92,1%
- Clarity (Klarheit): 99,8%
- Trübung: 2,0%
- Oberflächendefekte pro m²: keine
(Stippen, Orangenhaut, Blasen usw.)
- Schlagzähigkeit a_n nach Charpy: kein Bruch
- Kerbschlagzähigkeit a_k nach Izod: 4,6 kJ/m²
- Kaltformbarkeit: gut, keine Defekte
- Kristallinität: 0%
- Dichte 1,33g/cm³.

Nach 1000 Stunden Bewitterung mit Atlas Ci 65 Weather Ometer zeigt die PET- Platte folgende Eigenschaften:

- Gesamtdicke: 4 mm
- Oberflächenglanz 1. Seite: 158
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 154
- Lichttransmission: 91,1%
- Clarity: 99,4%
- Trübung: 2,9%
- Gesamtverfärbung ΔE: 0,24
- Dunkelverfärbung ΔL: -0,19
- Rot-Grün-Verfärbung ΔA: -0,08
- Blau-Gelb-Verfärbung ΔB: 0,12
- Oberflächendefekte: keine
- Gelbwert G: 4.

Beispiel 3

Analog Beispiel 1 wird eine dreischichtige, transparente, amorphe 6 mm dicke Platte hergestellt.

Die Deckschichten enthalten 3,5 Gew.-% des UV-Stabilisators 2,2′-Methylen- bis-(6-(2H-benzotriazol-2-yl)-4-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)-phenol (®Tinuvin 360 der Fa. Ciby-Geigy), bezogen auf das Gewicht des Thermoplasten der Deckschichten.

Tinuvin 360 hat einen Schmelzpunkt von 195°C und ist bis ca. 250°C thermisch stabil.

Wie in Beispiel 1 werden 3,5 Gew.-% des UV-Stabilisators direkt beim Rohstoffhersteller in das Polyethylenterephthalat eingearbeitet.

Die erste Kalanderwalze hat eine Temperatur von 59°C und die nachfolgenden Walzen haben eine Temperatur von 51 °C. Die Geschwindigkeit des Abzuges liegt bei 2,5 m/min.

Die erhaltene transparente PET-Platte hat folgendes Eigenschaftsprofil:

- Schichtaufbau: A-B-A
- Dicke der Deckschichten: je 0,4 mm
- Dicke der Kernschicht: 5,2 mm
- Gesamtdicke: 6 mm
- Oberflächenglanz 1. Seite: 165
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 163
- Lichttransmission: 89,1%
- Clarity (Klarheit): 99,6%
- Trübung: 2,4%
- Oberflächendefekte pro m²: keine
(Stippen, Orangenhaut, Blasen usw.)
- Schlagzähigkeit a_n nach Charpy: kein Bruch
- Kerbschlagzähigkeit a_k nach Izod: 4,9 kJ/m²
- Kaltformbarkeit: gut, keine Defekte
- Kristallinität: 0%
- Dichte 1,33g/cm³.

- Dicke: 6 mm
- Oberflächenglanz 1. Seite: 151
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 150
- Lichttransmission: 88,3%
- Clarity: 99,5%
- Trübung: 3,1%
- Gesamtverfärbung ΔE: 0,56
- Dunkelverfärbung ΔL: -0,21
- Rot-Grün-Verfärbung ΔA: -0,11
- Blau-Gelb-Verfärbung ΔB: +0,51
- Oberflächendefekte: keine
(Risse, Versprödung)
- Gelbwert G: 5

Beispiel 4

Analog Beispiel 1 wird eine dreischichtige, transparente PET-Platte hergestellt. Die Deckschichten enthalten wie in Beispiel 3, 3,5 Gew.-% Tinuvin 360 als UV- Stabilisator, bezogen auf das Gewicht des Thermoplasten der Deckschicht, das direkt beim Rohstoffhersteller eingearbeitet worden ist.

Das für die Kernschicht eingesetzte Polyethylenterephthalat hat folgende Eigenschaften:

- SV (DCE): 3173
- IV (DCE): 2,23 dl/g
- Dichte 1,34g/cm³
- Kristallinität: 112%
- Kristallitschmelzpunkt T_m: 240° C
- Kristallisationstemperaturbereich T_c: 82°C bis 240°C
- Nach(-Kalt-)Kristallisationstemperatur T_CN: 156°C
- Polydispersität M_w/M_n: 3,66
- Glasübergangstemperatur: 82°C
- M_w: 204 660 g/mol
- M_n: 55 952 g/mol.

Das Polyethylenterephthalat für die Deckschichten ist dasselbe wie in Beispiel 1. Die Extrusionstemperatur liegt bei 274° C. Die erste Kalanderwalze hat eine Temperatur von 50°C und die nachfolgenden Walzen haben eine Temperatur von 45°C. Die Geschwindigkeit des Abzuges und der Kalanderwalzen liegt bei 2,4 m/min.

Die hergestellte Platte hat folgendes Eigenschaftsprofil:

- Schichtaufbau: A-B-A
- Dicke der Deckschichten: je 0,4 mm
- Dicke der Kernschicht: 5,2 mm
- Gesamtdicke: 6 mm
- Oberflächenglanz 1. Seite: 162
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 159
- Lichttransmission: 89,3%
- Clarity (Klarheit): 99,3%
- Trübung: 2,2%
- Oberflächendefekte pro m²: keine
(Stippen, Orangenhaut, Blasen usw.)
- Schlagzähigkeit a_n nach Charpy: kein Bruch
- Kerbschlagzähigkeit a_k nach Izod: 5,1 kJ/m²
- Kaltformbarkeit: gut, keine Defekte
- Kristallinität: 0%
- Dichte 1,33 g/cm³.

Nach 1000 Stunden Bewitterung mit dem Atlas Ci 65 Weather Ometer zeigt die PET-Platte folgende Eigenschaften:

- Dicke: 6 mm
- Oberflächenglanz 1. Seite: 150
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 149
- Lichttransmission: 86,2%
- Clarity: 99,1%
- Trübung: 3,2%
- Gesamtverfärbung ΔE: 0,47
- Dunkelverfärbung ΔL: -0,18
- Rot-Grün-Verfärbung ΔA: -0,09
- Blau-Gelb-Verfärbung ΔB: +0,42
- Oberflächendefekte: keine
(Risse, Versprödung)
- Gelbwert G: 5.

Vergleichsbeispiel

Analog Beispiel 1 wird eine transparente, amorphe Platte hergestellt. Im Gegensatz zu Beispiel 1 enthält die Platte keinen UV-Stabilisator. Das eingesetzte Polyethylenterephthalat, die Extrusionsparameter, die Verfahrensparameter und die Temperaturen werden wie in Beispiel 1 gewählt.

Die hergestellte, transparente, amorphe, dreischichtige Platte hat folgendes Eigenschaftsprofil:

- Schichtaufbau: A-B-A
- Dicke der Basisschicht: 3,5 mm
- Dicke der Deckschichten: je 0,25 mm
- Gesamtdicke: 4 mm
- Oberflächenglanz 1. Seite: 189
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 185
- Lichttransmission: 93,8%
- Clarity (Klarheit): 100%
- Trübung: 0,8%
- Oberflächendefekte pro m²: keine
(Stippen, Orangenhaut, Blasen usw.)
- Schlagzähigkeit a_n nach Charpy: kein Bruch
- Kerbschlagzähigkeit a_k nach Izod: 4,6 kJ/m²
- Kaltformbarkeit: gut, keine Defekte
- Kristallinität: 0%
- Dichte: 1,33 g/cm³.

- Gesamtdicke: 4 mm
- Oberflächenglanz 1. Seite 98
(Meßwinkel 20°) 2. Seite: 95
- Lichttransmission: 79,5%
- Clarity: 81,2%
- Trübung: 7,8%
- Gesamtverfärbung ΔE: 3,41
- Dunkelverfärbung ΔL: -0,29
- Rot-Grün-Verfärbung ΔA: -0,87
- Blau-Gelb-Verfärbung ΔB: +3,29
- Oberflächendefekte: Versprödung
(Risse, Versprödung)
2- Gelbwert G: 17.

Claims

1. Mehrschichtige, transparente, amorphe Platte mit einer Dicke im Bereich von 1 bis 20 mm, die als Hauptbestandteil einen kristallisierbaren Thermoplasten enthält, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen mehrschichtigen Aufbau aus mindestens einer Kernschicht und mindestens einer Deckschicht aufweist, wobei die Standardviskosität des in der Kernschicht enthaltenden Thermoplasten größer ist als die Standardviskosität des in der Deckschicht enthaltenden Thermoplasten.

2. Platte nach Anspruch 1, wobei die Standardviskosität des Thermoplasten der mindestens einen Kernschicht im Bereich von 800 bis 5000 und die des Thermoplasten der mindestens einen Deckschicht im Bereich von 500 bis 4500 liegt.

3. Platte nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Platte zwei Deckschichten und eine zwischen den Deckschichten liegende Kernschicht aufweist.

4. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine der Kern- und/oder Deckschicht(en) mit mindestens einem UV-Stabilisator ausgerüstet ist.

5. Platte nach Anspruch 4, wobei die Konzentration des UV-Stabilisators in einer Schicht 0,01 bis 8 Gew.-% beträgt, bezogen auf das Gewicht des Thermoplasten der den UV-Stabilisator enthaltenden Schicht.

6. Platte nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Konzentration des UV- Stabilisators in der mindestens einen Kernschicht 0,01 bis 1 Gew.-% beträgt, bezogen auf das Gewicht des Thermoplasten der den UV-Stabilisator enthaltenden Kernschicht.

7. Platte nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei der UV-Stabilisator ausgewählt wird unter 2-Hydroxybenzotriazolen, Triazinen und deren Gemischen.

8. Platte nach Anspruch 7, wobei der UV-Stabilisator ausgewählt wird unter 2-(4,6-Diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-5-(hexyl)oxyphenol und 2,2′-Methylen-bis(6- (2H-benzotriazol-2-yl)-4-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phenol.

9. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine der Kern- und/oder Deckschichten mit mindestens einem Antioxydans ausgerüstet ist.

10. Platte nach Anspruch 9, wobei das Antioxydans in einer Konzentration von 0,1 bis 6 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Thermoplasten der damit ausgerüsteten Schicht, vorliegt.

11. Platte nach Anspruch 9 oder 10, wobei das mindestens eine Antioxydans ausgewählt ist unter sterisch gehinderten Phenolen, sekundären, aromatischen Aminen, Phosphiten, Phosphoniten, Thioether, Carbondiimiden und Zink dibutyldithiocarbamat.

12. Platte nach Anspruch 11, wobei das Antioxydans 2-[2,4,8, 10- Tetrakis(1,1-dimethylethyl)dibenzo[d,f][1,3,2]dioxaphosphepin-6-yl]o-xy) ethyl]ethanamin und/oder Tris-(2,4-di-tert.-butylphenyl)phosphit ist.

13. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der kristallisierbare Thermoplast ausgewählt ist unter Polyalkylenterephthalat mit C1 bis C12-Alkylenrest, Polyalkylennaphthalat mit C1 bis C12 Alkylenrest, einem Cycloolefinpolymer und einem Cycloolefincopolymer.

14. Platte nach Anspruch 13, wobei der Alkylenrest Ethylen oder Butylen ist.

15. Platte nach Anspruch 13, wobei der Thermoplast Polyethylenterephthalat ist.

16. Platte nach Anspruch 13 bis 15, wobei der Thermoplast ein Recyclat des Thermoplasten enthält.

17. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Thermoplast einen Kristallitschmelzpunkt, gemessen mit DSC mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 10°C/min., im Bereich von 220 bis 280°C hat.

18. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Thermoplast eine Kristallisationstemperatur, gemessen mit DSC mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 10°C/min., im Bereich von 75 bis 280°C hat.

19. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der eingesetzte Thermoplast eine Kristallinität aufweist, die im Bereich von 5 bis 65 liegt.

20. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der eingesetzte Thermoplast eine Kalt- (Nach-)kristallisationstemperatur T_CN in einem Bereich von 120 bis 158°C hat.

21. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Platte einen Oberflächenglanz, gemessen nach DIN 67530 (Meßwinkel 20°), von größer 110 hat.

22. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Platte eine Lichttransmission, gemessen nach ASTM D 1003, von mehr als 80% hat.

23. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Trübung der Platte, gemessen nach ASTM D 1003, weniger als 15% ist.

24. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei der Messung der Schlagzähigkeit nach Charpy a_n, gemessen nach ISO 179/1 D, kein Bruch auftritt.

25. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Platte eine Kerbschlagfestigkeit a_k nach Izod, gemessen nach ISO 180/1A, im Bereich von 2,0 bis 8,0 kJ/m².

26. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Platte eine Bildschärfe hat, die, gemessen nach ASTM D 1003 unter einem Winkel kleiner 2,5°, über 95% liegt.

27. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche , wobei die Platte mindestens einseitig eine kratzfeste Beschichtung aufweist.

28. Platte nach Anspruch 27, wobei die kratzfeste Beschichtung silicium und/oder acrylhaltig ist.

29. Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen, transparenten, amorphen Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Thermoplast für die mindestens eine Kernschicht und der Thermoplast für die mindestens eine Deckschicht in einem Coextruder aufgeschmolzen werden, die Schmelzen übereinander geschichtet und die zusammengeführten Schichten durch eine Düse ausgeformt und anschließend im Glättwerk mit mindestens zwei Walzen kalibriert, geglättet und gekühlt werden, wobei die Temperatur der ersten Walze des Glättwerkes in einem Bereich von 50-80°C liegt.

30. Verfahren nach Anspruch 29, wobei mindestens ein Additiv zusammen mit dem Thermoplasten der mit Additiv auszurüstenden Schicht aufgeschmolzen wird.

31. Verfahren nach Anspruch 29 oder 30, wobei der Thermoplast ein Polyalkylenterephthalat oder Polyalkylennaphthalat ist.

32. Verfahren nach Anspruch 31, wobei das Polyalkylenterephthalat oder Polyalkylennaphthalat vor der Extrusion 4 bis 6 Stunden bei 160 bis 180°C getrocknet wird.

33. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 oder 32, wobei die Temperatur der Polyalkylenterephthalat- oder Polyalkylennaphthalatschmelze im Bereich von 250 bis 320°C liegt.

34. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 33, wobei das mindestens eine Additiv über die Masterbatchtechnologie zugesetzt wird.

35. Verwendung einer mehrschichtigen, transparenten, amorphen Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche für den Außen- und Innenbereich