CZ103198A3

CZ103198A3 - Způsob výroby amorfních tvarových těles, tvarová tělesa tímto způsobem výrobená a jejich použití

Info

Publication number: CZ103198A3
Application number: CZ981031A
Authority: CZ
Inventors: Ursula Murschall; Rainer Brunow
Original assignee: Hoechst Research & Technology Deutschland Gmbh & Co. Kg
Priority date: 1995-10-05
Filing date: 1996-09-26
Publication date: 1998-07-15
Also published as: BG102356A; AU7214996A; DE19537107A1; KR19990064018A; JPH11512667A; TR199800638T1; HUP9900082A2; HUP9900082A3; CN1198705A; NO981385D0; OA10677A; PL325993A1; CA2233988A1; EP0853543A1; MX9802731A; WO1997012750A1; BR9611159A; NO981385L

Description

Způsob výroby amorfních tvarových těles tvarová tělesa tímto způsobem vyrobena CC pCU/Z-ťH

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby amorfních tvarových těles z amorfní polyethylentereftalátové desky, jakož i amorfních tvarových těles samotných. Tvarová tělesa mohou být podle potřeby transparentní, transparentně zbarvená nebo neprůhledně zbarvená. Tvarová tělesa se vyznačují vedle velmi dobrých optických vlastností dobrými mechanickými vlastnostmi.

Dosavadní stav techniky

Amorfní, transparentní desky o síle mezi 1 a 20 mm jsou dostatečně známé. Tyto plošné útvary sestávají z amorfních, nekrystalisovatelných termoplastů. Typickými příklady takových termoplastů, které se zpracovávají na desky, jsou příkladně polyvinylchlorid (PVC), polykarbonát (PC) a polymethylmetakrylát (PMMA). Tyto polotovary se zpracovávají na tak zvaných extruzních linkách (viz Polymer Verkstoffe, Band II, Technologie 1, strana 136, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, 1984). Tavení suroviny ve formě prášku nebo granulí se provádí v extruderu. Amorfní termoplasty se po extruzi v důsledku stále stoupající viskosity s poklesem teploty snadno tvarují přes hladicí stolici nebo jiné tvarovací nástroje. Amorfní termoplasty potom mají po vytvarování dostatečnou stabilitu, to znamená vysokou viskositu, aby byly v kalibračním nástroji samonosné. Jsou ale dostatečně měkké, aby je bylo možné nástrojem tvarovat.

• · · · • · · * 0 · 0 • 0 · · · 0 «000 » 0 0 0000 0 *00 * 0 * 0 0 0 0000 0 0*0 * 0 00*0*0* *0* *0 0* 0* 0 0* 00

Viskosita taveniny a vlastní tuhost amorfních termoplastů je v kalibračním nástroji tak vysoká, že se polotovar před ochlazením v kalibračním nástroji nezbortí. U snadno rozložitelných materiálů, jako příkladně PVC, jsou při extruzi nutné zvláštní zpracovatelské pomocné postupy, jako příkladně zpracovatelské stabilizátory, proti rozkladu a kluzné prostředky proti vysokému vnitřnímu tření a tím nekontrolovatelnému vzestupu teploty. Vnější kluzné prostředky jsou nutné k zabránění nalepování na stěny a válce.

Při zpracování PMMA se příkladně za účelem odstranění vlhkosti používá odplyňovací extruder.

Při výrobě transparentních desek z amorfních termoplastů jsou částečně nutná nákladná aditiva, která migrují a mohou vést k výrobním potížím v důsledku odparu a k povlakům na povrchu polotovaru. PVC desky jsou recyklovatelné obtížně nebo jen s pomocí specielních neutralizačních, případně elektrolyzačních postupů. Desky z PC a PMMA jsou rovněž špatně recyklovatelné a pouze za ztráty nebo extremního zhoršení mechanických vlastností.

Vedle těchto nevýhod maj i desky z PMMA také mimořádně špatnou rázovou houževnatost a rozbijí se při lomu nebo při mechanickém zatížení. Vedle toho jsou desky z PMMA snadno hořlavé, takže se příkladně nesmějí používat například v interiérech a ve výstavnictví.

Desky z PMMA a z PC kromě toho nej sou tvarovatelné za studená. Při tvarování za studená se desky z PMMA rozbijí na nebezpečné úlomky. Při tvarování PC-desek za studená vznikají vlasové trhliny a bělavý lom.

·· < • · · • · 4 • · · · · • · · • · · <

PMMA-desky a PC-desky absorbují vlhkost. Obsah vlhkosti přibývá během produkce, při transportu a v průběhu skladování. Výkonnost extrudovaných desek sice není ovlivněna, ale při přetváření (tváření za tepla a vakuové tvarování)m dochází na základě zvýšené vlhkosti ke tvorbě bublinek a jiných povrchových defektů, jakož i ke ztrátě vlastností. Před mechanickým tvarováním se musí tyto desky sušit v horkovzdušné cirkulační peci při teplotě vyšší než 120 °C podle tloušťky desky v rozmezí 1 až 48 hodin (viz Technisches Handbuch GE Plastics Structured Products,

Massive Lexan -Platten), což je energeticky a časově nákladné .

V německé patentové přihlášce 195 22 118.4 je popsána amorfní transparentní deska o tloušťce v rozmezí 1 až 20 mm, která jako hlavní součást obsahuje krystalisovatelný termoplast a vyznačuje se tím, že obsahuje alespoň jeden UV-stabilisátor jako prostředek pro ochranu proti působení světla. Tato deska se vedle vysoké UV-stability vyznačuje jak dobrými optickými vlastnostmi, jako je například vysoká transmise světla, vysoký povrchový lesk, nízký zákal a vysoká ostrost obrazu, tak také dobrými mechanickými vlastnostmi, jako je například vysoká rázová houževnatost jakož i vysoká mez pevnosti.

V německé patentové přihlášce 195 22 120.6 je popsána amorfní, transparentně zbarvená, UV-stabilisovaná deska z krystalisovatelného termoplastu, jejíž tloušťka je v rozmezí 1 až 20 mm. Deska obsahuje alespoň jeden UV-stabilisátor jako prostředek pro ochranu proti působení světla a alespoň jedno v polymeru rozpustné barvivo. Deska se vyznačuje vedle vysoké UV-stability dobrými optickými, jakož i dobrými mechanickými vlastnostmi.

0 0 0 ·

0 0 0 0

0 0

0 « 0

V německé patentové přihlášce 195 22 120.6 je popsána amorfní, zbarvená, UV-stabilisovaná deska z krystalísovatelného termoplastu, jejíž tloušťka je v rozmezí 1 až 20 mm. Deska obsahuje alespoň jeden UV-stabilisátor jako prostředek pro ochranu proti působení světla a alespoň jeden organický a/nebo anorganický pigment jako barvivo. Deska se vyznačuje vedle vysoké UV-stability homogenními optickými, jakož i dobrými mechanickými vlastnostmi.

V EP-A 0 471 528 se popisuje způsob formování předmětu z polyethylentereftalátové (PET) desky. Deska z polyethylentereftalátu se v hlubokotažné formě oboustranně tepelně zpracovává v rozmezí teplot mezi teplotou skelného přechodu a teplotou tání. Vytvarované deska z polyethylentereftalátu se vyjme z formy, když míra krystalisace vytvarované desky z PET dosáhne rozmezí 25 až 50 %. Desky z polyethylenteref talátu, zveřejněné v EP-A 0 471 528 mají sílu od 1 do 10 mm. Protože hlubokotažená tvarová tělesa vyrobená z této polyethylentereftalátové desky, mají vysokou krystalisaci, není možnost získat transparentní předměty. Tvarová tělesa jsou vždy prostupná pro světlo. Kromě toho mají hluboce tažená tvarová tělesa na základě krystalisace špatné mechanické vlastnosti, obzvláště špatnou rázovou houževnatost.

V US-A 3 496 143 se popisuje hluboké tažení za vakua 3 mm silné polyethylentereftalátové desky, jejíž míra krystalisace má ležet v rozsahu 5 až 25 %. Míra krystalizace hlubokotažených těles je však větší než 25 %. Vzhledem k tomu, že popsaná deska a z ní hluboce tažená tvarová tělesa jsou částečně krystalická, není také zde žádná možnost získat transparentní předměty nebo transparentní desky. Kromě toho vykazují jak desky, tak také žních • · 9 4 · · · « · · · · · e • · · · · · · · • · 4 4 · · · · 4 · 4 4

4 4 4 4 · • · 4 4 · 4 · hluboce tažená tvarová tělesa na základě krystalisace špatné mechanické vlastnosti, obzvláště nízkou rázovou houževnatost .

Způsoby výroby transparentních, popřípadě jasně průhledných tvarových těles z amorfních, popřípadě částečně krystalických PET-desek o tloušťce až 6 mm hlubokým tažením za vakua jsou kromě toho popsány v rakouských patentových spisech č. 304 086 a 285 160 .

U PET , použitého ve spise AT-PS 304 086 , se jedná však o takzvaný glykol-modifikovaný PET (PET-G) , to znamená o kopolymer z etherových a esterových jednotek. PET-G je přirozeně amorfní a pouze těžko krystalisovatelný. K tomu má zde použitý PET teplotu krystalisace, odpovídající teplotě po (studené) krystalisaci Tqj , alespoň 160 °C .

Podle AT-PS 285 160 se používá PET-deska o tloušťce 3 mm, která má stupeň krystalisace 21 % . Z ní získaná tvarová tělesa jsou v důsledku toho částečně krystalická a tedy ne transparentní.

Úkolem předloženého vynálezu je dát k dispozici hluboce tažené, tedy tepelně formovaná tvarová tělesa, která by byla podle potřeby transparentní, transparentně zbarvená nebo neprůhledně zbarvená, jejichž tloušťka by byla 1 až 20 mm, která by měla jak mechanické vlastnosti, tak i optické vlastnosti, které by odpovídaly v podstatě vlstnostem amorfní polyethylentereftalátové desky.

K dobrým optickým vlastnostem patří v transparentní nebo transparentně zbarvené formě provedeni příkladně vysoká propustnost světla a homogenní optika.

· « 4 4 4 4

4 · · 4 4444

4 4444 * 4 4 4

4 444 444444 4444 4

4444 44 4 444

4 44 4» 4 44 44

K dobrým mechanickým vlastnostem patří obzvláště vysoká rázová houževnatost a vysoká mez pevnosti.

Dále by měla být tvarová tělesa podle předloženého vynálezu recyklovatelná, hospodárně vyrobítelná a špatně hořlavé, aby se příkladně mohly využívat i v interiérech.

Ve zvláštní formě provedení by měla být tvarová tělesa také oddolná vůči UV-záření, aby byla vhodná také pro venkovní použití.

Podstata vynálezu

Tento úkol je vyřešen vypracováním způsobu výroby amorfního tvarového tělesa, jehož podstata spočívá v tom, že se amorfní deska o tloušťce v rozmezí 1 až 20 mm, výhodně v rozmezí 1 až 10 mm , která obsahuje jako hlavní součást krystalisovatelný polyethylentereftalát, zahřeje, tepelně tvaruje, ochladí a potom vyjme z formy.

Amorfní desky s tloušťkou v rozmezí 1 až 20 mm, které obsahují jako hlavní součást krystalisovatelný polyethylenteref talát, které jsou vhodné jako výchozí materiál pro způsob podle předloženého vynálezu a jejich výroba, jsou například popsané v německých patentových přihláškách

195	19	579.5 ,	195	19	578.7 , 195	19	577.9 , 195	22	118.4 ,
195	22	120.6 ,	195	22	119.2 , 195	28	336.8 , 195	28	334.1 a
195	28	333.3 .

Podle předloženého vynálezu se rozumí pod pojmem krystalisovatelné polyethylentereftaláty

- krystalisovatelné polyethylentereftalárové homo• · · · • · · · · · polymery,

- krystalisovatelné polyethylentereftalátové kopolymery,

- krystalisovatelné polyethylentereftalátové kompozice,

- krystalisovatelný polyethylentereftalátový recyklát a

- další variace krystalisovatelných polyethylentereftalátů.

Výhodné výchozí materiály pro výrobu amorfních desek jsou polyethylentereftalátové polymery s krystalisační teplotou po ochlazení v rozmezí 120 °C až 158 °C, obzvláště 130 °C až 158 °C .

Jako amorfní desky se ve smyslu předloženého vynálezu rozumí takové desky, které přestože použitý krystalisovatelný termoplast má míru krystalisace mezi 25 a 65 % , nejsou krystalické. Že nejsou krystalické, to znamená, že jsou v podstatě amorfní, kdy stupeň krystalisace obecně činí méně než 5 %, s výhodou méně než 2 % a obzvláště výhodně 0 %.

Na rozdíl od desek z dosavadních materiálů, jako je například polymethylmethakrylát (PMMA) a polykarbonát (PC) , nepotřebují být desky, které obsahuji jako hlavni součást krystalisovatelný polyethylentereftalát, všeobecně před hlubokým tažením, to znamená před tepelným tvarováním, vysušené, ale mohou se zpracovávat přímo bez obvyklých kroků předběžného zpracovávání.

Zahřívání, popřípadě ohřev desky se může provádět pomocí všech pro odborníky známých zařízení pro hluboké tažení . Výhodně se pro ohřev desky používá horkovzdušná pec • · · ·

I ·· • · · • · · • · • · · • · · · · * nebo infračervená topná tělesa.

Aby se dosáhlo pokud možno rovnoměrného zahřátí desky, zahřívá se tato výhodně oboustranně, to znamená horním a spodním ohřevem.

Deska se výhodně zahřívá tak dlouho, dokud není teplota desky v rozmezí 120 °C až 160 °C , výhodně v rozmezí 130 °C až 145 °C .

Při použití velkoplošných desek může docházet při zahřívání k prověšení desek. V tomto případě se desky během zahříváni výhodně podpírají pomocí tlakového vzduchu.

Typické doby zahříváni transparentních desek, které jako hlavní součást obsahují polyethylentereftalát činí výhodně asi 1/3 doby, potřebné pro PMMA-desky a PC-desky.

Odchylky mohou nastávat podle druhu a eficience přítomného topení. Zbarvené desky mohou mít dodatečně odchylky doby zahřívání na základě jiného tepelného chování.

V návaznosti na zahřívání nastává přeformování, zvané také termoformování nebo hluboké tažení. Používané zahřáté desky mohou při tom být termoformovány jako jiné materiály standardními způsoby.

Aby se zaručilo rovnoměrné rozdělení tloušťky přes celý materiál během procesu termoformování, mohou se použít obvyklá opatření, jako je například variace teplotního profilu desky, cílené nastavení vakua nebo vyfouknutí kopule jako předstupně k formování.

444444 · · · · 4 «4 ·· · 4 4 · 4 4·· • · · · 4 · · · · 4 ·

4444 4444 4 444 4 4

4444 ·· 4 444

44 44 4 44 44

Kromě toho je pro výrobu amorfního tvarového tělesa výhodné, když se udržuje teplota nástroje pod 80 °C , výhodně pod 60 °C .

Dále by se měla doba mezi koncem zahřívací periody a ukončení procesu formování udržet krátká. Proto se doporučuje výhodně konstrukce nástroje s maximálním počtem odvzdušňovacich vývrtů a maximálním průměrem (například 1 mm).

Po ukončení procesu formování by se měl tvarový díl rychle ochladit vzduchem nebo směsí vzduchu a rozstřikované vody.

Následující vyjmutí z formy se provádí výhodně teprve tehdy, když má tvarový díl teplotu nižší než 60 °C .

Na základě nízkého a rovnoměrného smrštění, které výhodně činí méně než 1,0 % , se dá vzniklý tvarový díl bez problémů vyjmout z nástroje. Dodatečné smrštění tvarového dílu s časem nenastává. Tvarový díl zůstává rozměrově stabilní.

Dále j sou předmětem předloženého vynálezu amorfní, tepelně formovaná tvarová tělesa o tloušťce v rozmezí 1 až 20 mm, která jako hlavni součást obsahuje krystalisovatelný polyethylentereftalát a která se vyznačují tím, že jejich povrchový lesk, měřeno podle DIN 67530 (úhel měření 20 ^θ), je větší než 90, výhodně větší než 100 .

Pod pojmem amorfní tvarová tělesa se ve smyslu předloženého vynálezu rozumí taková tvarová tělesa, jejichž krystalinita je všeobecně nižší než 5 % , výhodně nižší než 2 % a obzvláště výhodně je 0 % .

·· ·· » 4 4 4 » · · · • · · 4 ·

4 ·

44

Tvarová tělesa podle předloženého vynálezu nevykazuj í při měření rázové houževnatosti podle Charpyho (měřeno podle ISO 179/1D) výhodně žádný lom.

Kromě toho leží vrubová houževatost a^ podle Izoda (měřeno podle ISO 180/1A) tvarových těles s výhodou v rozmezí 2,0 až 8,0 kj/m , obzvláště výhodně v rozmezí 4,0 až 6,0 kJ/m^.

Amorfní, tepelně formovaná tvarová tělesa mohou být podle potřeby transparentní, transparentně zbarvená nebo zabarvená.

Ve transparentní formě provedení mají hluboce tažená tvarová tělesa podle předloženého vynálezu prostup světla, měřeno odle ASTM D 1003, více než 80 % , výhodně více než 84 % .

Zákal tvarových těles, měřený podle ASTM D 1003, činí méně než 15 % , výhodně méně než 11 % a ostrost obrazu tvarových těles, nazývaná také clarity a zj išfovaná pod úhlen menším než 2,5 ° (ASTM D 1003) , je výhodně vyšší než 94 % a obzvláště výhodně vyšší než 96 % .

Ve transparentně zabarvené formě provedení, u které tvarová tělesa obsahují alespoň jedno v polyethylentereftalátu rozpustné barvivo, výhodně v koncentraci 0,01 až 20 % hmotnostních, vztaženo na hmotnost krystalisovatelného polyethylentereftalátu, mají hluboce tažená tvarová tělesa podle předloženého vynálezu prostup světla, měřeno odle ASTM D 1003, v rozmezí 5 až 80 % , výhodně v rozmezí 10 až 84 % .

flfl · ·♦· • flfl flfl • · · flflfl flflflfl • · · · · · fl flflflfl • · · · · · flflflfl · flflfl · · ······· flflfl • fl · · flfl · flfl flfl

Zákal tvarových těles, měřený podle ASTM D 1003, je v rozmezí 2 až 40 % , výhodně v rozmezí 3 až 35 % a ostrost obrazu tvarových těles, nazývaná také clarity a zjišťovaná pod úhlen menším než 2,5 ° (ASTM D 1003) , je výhodně vyšší než 90 % a obzvláště výhodně vyšší než 92 % .

Ve zabarvené formě provedení, u které tvarová tělesa obsahují alespoň jeden organický a/nebo anorganický pigment jako barvivo a popřípadě dotatečně rozpustné barvivo, přičemž koncentrace pigmentu činí 0,5 až 30 % hmotnostních, vztaženo na hmotnost krystalisovatelného polyethylentereftalátu, mají hluboce tažená tvarová tělesa podle předloženého vynálezu prostup světla, měřeno odle ASTM D 1003, nižší než 5 % .

Vhodná rozpustná barviva jsou uvedena například v německé patentové přihlášce P 195 19 578.7 a jako barviva vhodné organické a/nebo anorganické pigmenty jsou uvedeny například v německé patentové přihlášce P 195 19 577.9 .

Ve výhodné formě provedení obsahují amorfní, tepelně formovaná tvarová tělesa, alespoň jeden UV-stabilisátor jako prostředek pro ochranu proti působeni světla, přičemž koncentrace UV-stabilisátoru je výhodně v rozmezí 0,01 až 5 % hmotnostních, vztaženo na hmotnost krystalisovatelného polyethylentereftalátu.

Vhodné UV-stabilisátory jako prostředky proti působení světla jsou uvedeny například v německých patentových přihláškách P 195 22 118.4 , 195 22 120.6 a 195 22 119.2 .

Dále ukázala měření, že tvarová tělesa podle vynálezu

00 ·· 0

0 00

000 0 0

0 0

00 ····

· • 0 0

0 0 0

00000

0 0

0 0 jsou špatně hořlavá a špatně zápalná, takže jsou příkladně vhodná pro použití v interiérech a pro výstavnictví.

Dále jsou tvarová tělesa podle vynálezu bez problémů recyklovatelná, aniž by docházelo k zatěžování životního prostředí a beze ztráy mechanických vlastností, takže jsou příkladně vhodná pro použití jako dočasné reklamní štíty nebo j iné propagační zboží.

V důsledku překvapivého počtu vynikajících vlastností jsou amorfní tvarová tělesa podle vynálezu vynikající pro celou řadu rozličných aplikací, příkladně pro obkládání interiérů, pro výstavnictví a výstavnické předměty, pro displeje, pro ochranné zasklení strojů a vozidel, v oblasti svítidel, při zřizování obchodů a při stavbě polic, jako reklamní předměty, jako stojánky pro jídelní lístky, pro desky košů pro basketbal, jako dělící stěny místností, pro akvária, jako informační tabule a jako stojany na prospekty a časopisy.

V UV-stabilisované formě provedení jsou vhodná amorfní tvarová tělesa podle předloženého vynálezu také pro venkovní použití, například pro skleníky, zastřešeni, zasklívání, bezpečnostní skla, venkovní obklady, pokrývky, pro stavební sektor, světelné reklamy, obklady balkonů, střešní nástavby a okna karavanů.

Kromě toho bylo s překvapením zjištěno, že amorfní, hluboce tažená tvarová tělesa podle předloženého vynálezu mají dobré mechanické vlastnosti i při nízkých teplotách až do -40 °C , aniž by docházelo ke ztrátě optických vlastností. K dobrým mechanickým vlastnostem se počítá mimo jiné vysoká mez pevnosti, vysoká vrubová houževnatost a výborné • · • · · • ···· • · ···· • · · · • · · · • · · · · • · · · ·· ·· • · · β • · ·· • · · · · · • · · · • · · · · vlastnosti v tahu a ohybu.

Tvarová tělesa podle předloženého vynálezu se mohou proto také výhodně použít v chladících systémech. Jako příklady chladících systémů nebo chladících zařízení elektrické chladící skříně, mrazící skříně pro domácnost a průmysl, chladící skříně kompresorů, chladící zařízení pro mléko, chladící vitríny, chladničky pro krevní konservy, chladící zařízení pro mrtvoly, medicínské chladící přístroje a laboratorní přístroje pro hluboké chlazení.

Vynález je v následujícím blíže objasněn pomocí příkladů provedení, aniž by byl jimi omezen.

Příklady provedení vynálezu

Měření jednotlivých vlastností se provádí podle následujících norem, případně postupů.

Měřicí metody

Povrchový lesk :

Povrchový lesk se měří podle DIN 67530. Měřena je reflexní hodnota jako optickká veličina pro povrch desky. V návaznosti na normy ASTM-D 523-78 a ISO 2813 byl nastaven úhel ozařování na 20 °. Světelný paprsek se pod nastaveným úhlem ozařování vyzařuje na rovinu zkoušené plochy a od této je odrážen, popřípadě rozptylován. Světelný paprsek, dopadající na fotoelektrický přijímač, je ukazován jako proporcionální veličina. Naměřená hodnota je bezrozměrná a musí být udávána společně s úhlem ozářeni.

• · ···· · · • ·

·· · · 4

4 44

4 4 4 4

4 4

44

Propustnost světla :

Jako propustnost světla se rozumí poměr veškerého propuštěného světla k dopadajícímu množství světla.

Propustnost světla se měří měřicím přístrojem Hazegard plus podle ASTM D 1003.

Zákal a clarity :

Zákal je procentní podíl propuštěného světla, který se od ozařujícího světelného svazku ve středu odchyluje o více než 2,5°. Ostrost obrazu se zjišťuje pod úhlem menším než 2,5°.

Zákal a clarity se měří měřicím přístrojem Hazegard plus podle ASTM D 1003.

Stupeň bělosti :

Stanovení stupně bělosti se provádí s pomocí elektrického remisniho fotometru ELREPHO firmy Zeiss, Oberkochem (DE) , druh normovaného světla C, normální pozorovatel 2°. Stupeň bělosti se definuje jako :

VG = RY + 3RZ - 3RX, přičemž VG = stupeň bělosti, RY, RZ, RX = odpovídající reflexní faktory při použití barevných měřicích filtrů Y,

Z a X. Jako standard bělosti se používá výlisek ze síranu barnatého (DIN 5033, část 9).

• 0 00 0 · ·· 00 • · 0

0 0

0 0 0 0

0 0

00

Povrchové vady :

Povrchové vady se stanovuj í vizuálně.

Rázová houževnatost a_n podle Charpyho :

Tato veličina se zjišťuje podle ISO 179/1D.

Vrubová houževnatost a^ podle Izoda :

Vrubová houževnatost, případně rázová pevnost a^ podle Izoda se měří podle ISO 180/1A.

Hustota :

Hustota se stanovuje podle DIN 53479.

SV (DCE), IV (DCE) :

Standardní viskozita SV (DCE) se měří podle DIN 53726 v kyselině dichloroctové.

Vlastní viskozita IV se počítá podle dále uvedeného vzorce ze standardní viskozity SV (DCE) :

IV (DCE) =6,67 . 10⁴ SV (DCE) + 0,118

Termické vlastnosti :

Termické vlastnosti jako teplota tání krystalitů T_m, teplotní rozsah krystalizace Τθ, krystalizační teplota po ochlazení T(-<n ^a teplota skelného přechodu Tg se měří pomocí Differential Scanning Calorimetrie (DSC) při rychlosti za• · φφφφ φ φφφφ φφ φ φφφ φφφφ φφ φ · φ φ · φφφφ φ φ φφφφ ···· φ φφφ φ φ φφφφ φφφ φφφ φφ φφ φφ φ φφ φφ hřívání 10 °C/minutu.

Molekulová hmotnost, polydisperzita :

Molekulové hmotnosti M_w a M_n a výsledná polydisperzita

M_w/M_n se měří pomocí gelové permeační chromatografie (GPC).

Vlivy povětrnosti (oboustranně), UV-stabilita :

UV-stabilita se zkouší podle testovací specifikace ISO 4892 za dále uvedených podmínek :

Testovací přístroj : Atlas Ci 65 Veather Ometer

Podmínky testu : ISO 4892, to znamená simulovaný vliv povětrnosti

Doba ozařování : Ozařování : Teplota : Relativní vlhkost Xenonová lampa : Ozařovací cykly :

1000 hodin (každá strana)

0,5 V/m^, 340 nm 63 ’C vzduchu ; 50 % vnitřní a vnější filtr z borosilikátu 102 minut UV-světlo, potom 18 minut UV-světlo s postřikováním vzorků vodou, potom opět 102 minut UV-světlo a tak dále.

V dále uvedených příkladech a srovnávacích příkladech se jedná vždy o jednovrstvé desky, které byly vyrobeny na extruzní lince, popsané ve výše uvedených německých patentových přihláškách.

Příklad 1

Amorfní, transparentní polyethylentereftalátová deska, jejíž výroba je popsána v německé patentové přihlášce 195 ··<· *0 0 ·· 00 0« 0 000 *00* 0* * · * 0 * *00*

0 0 0 0 * 0*00 * 04* 0 0

0*00 0* 0 *0* * 0 00 * 0 0 00 00

180.0 , s následujícími vlastnostmi

Tlouštka :	4 mm
Povrchový lesk 1. strana :	178
(úhel měření 20”) 2. strana :	172
Propustnost světla :	89,4 %
Clarity (ostrost obrazu) :	99,7 %
Zákal :	2,1 %
Povrchové vady na m :	V Z J z zadně
Míra krystalizace :	0 %
Hustota :	1,33 g/cm^
Rázová houževnatost a_n dle Charpy
při 23 °C :	nedochází k lomu
Vrubová houževnatost a^ dle Izoda
při 23 °C :	4,7 kJ/m²,

se podrobí hlubokému tažení na stroji pro vakuové tepelné tvarování firmy Illig/Heilbronn, typ UA 100 g za následujících parametrů

Velikost desky :

Tloušťka desky :

Tvarovaná plocha :

Výška hlubokého tažení :

Předsušení :

Teplota tvarovacího nástroje : Výkon zářiče horního ohřevu : Výkon zářiče spodního ohřevu : Předehřátí horním a spodním ohřevem/hluboké tažení

Vakuum :

Teplota desky :

Chlazení rozstřikovanou vodou :

1000 mm x 700 mm 4 mm

960 mm x 660 mm 200 mm min (není potřebné) 50 °C 65 % %

s ano 140 °C 40 s *14 • 4 ···· ·» *44 4 ♦ 4 · • · · • 4 · • · · · ·· • *

4 • 4

4 · 4 • 4 4« » «4* 4 4 • 4 4 4

4· 44

Teplota vytvarovaného předmětu při odstranění nástroje : 50 °C

Takto probíhá celý cyklus hlubokého tažení pouze 78 s .

Vyrobený předmět má následuj ící vlastnosti :

Barva :

Propustnost světla :

Zákal :

Povrchový lesk 1. strana :

(úhel měření 20°) 2. strana : Smrštění :

Hustota :

Míra krystalizace :

Rázová houževnatost a_n dle Charpy při 23 °C :

Vrubová houževnatost a^ dle Izoda při 23 °C :

Rázová houževnatost a_n dle Charpy při -40 °C :

Vrubová houževnatost a^ dle Izoda při 23 °C :

transparentní 87,8 %

3,4 %

150 162 0,5 %

1,33 g/cm²0 % nedochází k lomu

4,7 kJ/m²78 kJ/m²

2,4 kJ/m²

Přiklad 2

Analogicky jako je popsáno v příkladě 1 se hlubokým tažením vyrobí amorfní, transparentní deska z krystalizovatelného polyethylentereftalátu, který obsahuje 0,6 % hmotnostních UV-stabilisátoru 2,2’-methylen-bis-6-(2H-benzotriazol-2-yl)-4-(1,1,3,3-tetramethyl-butyl)-fenolu (^RTinuvin 360 firmy Ciba-Geigy), vztaženo na hmotnost polymeru.

• ·

UV-stabilisovaná deska má následující vlastnosti

Tlouštka :	4 mm
Povrchový lesk 1. strana :	176
(úhel měření 20°) 2, strana :	174
Propustnost světla :	89,1 %
Clarity :	99,5 %
Zákal :	2,3 %
o Povrchové vady na m :	žádné
Míra krystalizace :	0 %
Hustota :	1,33 g/cm³
Rázová houževnatost a_n dle Charpy
při 23 °C :	nedochází k lomu
Vrubová houževnatost a^ dle Izoda
při 23 °C :	4,6 kJ/m^.

Parametry hlubokého tažení a doba hlubokého tažení jsou volené analogicky jako v příkladě 1 .

Vyrobený, UV-stabilisovaný předmět má následující vlastnosti ;

Barva :

Propustnost světla :

Zákal :

Povrchový lesk 1. strana :

(úhel měření 20°) 2. strana : Smrštění :

Hustota :

Míra krystalizace :

Rázová houževnatost a_n dle Charpy při 23 °C :

Vrubová houževnatost a^. dle Izoda transparentní 86,9 %

3,6 %

148 159 0,5 %

1,33 g/cm³0 % nedochází k lomu • · · · » · · 4 ► · · · • · · · 4 • · 4 • 41 · · při 23 °C : 4,5 kJ/m²

Rázová houževnatost a_n dle Charpy při -40 °C : 79 kJ/m²

Vrubová houževnatost a^ dle Izoda při 23 °C : 2,2 kJ/m²

Příklad 3

Analogicky jako je popsáno v příkladě 1 se hlubokým tažením vyrobí amorfní, červeně transparentně zbarvená deska z krystalizovatelného polyethylentereftalátu, který obsahuje 2 % hmotnostní rozpustného barviva solventrot 138, derivátu anthrachinonu firmy BASF (^Thermoplast G firmy BASF), vztaženo na hmotnost polymeru.

Červeně transparentně zbarvená deska má následuj ící vlastnosti

Tlouštka :	2 mm
Povrchový lesk 1. strana :	130
(úhel měření 20°) 2. strana :	127
Propustnost světla :	35,8 %
Clarity :	99,1 %
Zákal :	3,5 %
o Povrchové vady na m :	žádné
Míra krystalizace :	0 %
Hustota :	1,33 g/cm³
Rázová houževnatost a_n dle Charpy
při 23 °C :	nedochází k lomu
Vrubová houževnatost a^ dle Izoda
při 23 °C :	4,1 kJ/m².

Parametry hlubokého tažení a doba hlubokého tažení • · • · • flflfl • · · · • · fl flflflfl ···· • · flflflfl flflflfl · flflfl · · • flflfl flfl fl flflflfl jsou volené analogicky jako v příkladě 1 . Vzhledem k nepatrné tloušťce desky činí doba cyklu pouze 37 s, přičemž je zapotřebí pro spodní a horní zahřívání, jakož i pro proces hlubokého tažení 17 s a pro chlazení rozstřikovanou vodou 20 s .

Vyrobený předmět má následující vlastnosti ;

Barva :

Propustnost světla :

Zákal :

Povrchový lesk 1. strana :

(úhel měření 20°) 2. strana : Smrštění :

Hustota :

Míra krystalizace :

Rázová houževnatost a_n dle Charpy při 23 °C :

Vrubová houževnatost dle Izoda při 23 °C :

Rázová houževnatost a_n dle Charpy při -40 °C :

Vrubová houževnatost a^ dle Izoda při 23 °C :

červeně-transparentní 34,9 %

3,8 %

118 126 0,4 %

1,33 g/cm^ %

nedochází k lomu

4,0 kJ/m² kJ/m²2,0 kJ/m²

Příklad 4

Analogicky jako je popsáno v příkladě 1 se hlubokým tažením vyrobí amorfní, bíle zbarvená deska z krystalizovatelného polyethylentereftalátu, který obsahuje 6 % hmotnostních oxidu titaničitého, vztaženo na hmotnost polymeru.

Oxid titaničitý je typu rutilu s anorganickým ······ 9·· 9« • · 4 9 9 9 · • 9 9 9999 9999 • * 999 999999 9999 9 převrstvením z oxidu hlinitého a s organickým převrstvením z polydimethoxysilanu. Oxid titaničitý má střední průměr částeček 0,2 pm.

Bíle zbarvená deska má následující vlastnosti

Tlouštka :		5 mm
Zbarvení :		bílé
Povrchový lesk 1. st:	rana :	119
(úhel měření 20°) 2.	strana :	117
Propustnost světla :		0 %
Stupeň bělosti :		120
Povrchové vady na m		žádné
Míra krystalizace :		0 %
Rázová houževnatost i	a_n dle Charpy
při 23 °C :		nedochází k lomu
Vrubová houževnatost	a^ dle Izoda
při 23 °C :		4,9 kJ/m².

Parametry hlubokého tažení a teplota hlubokého tažení jsou volené analogicky jako v příkladě 1 . Vzhledem k velké tloušťce desky činí doba cyklu hlubokého tažení 95 s, přičemž je zapotřebí pro spodní a horní zahřívání, jakož i pro proces hlubokého tažení 90 s a pro chlazení rozstřikovanou vodou 45 s .

Vyrobený předmět má následující vlastnosti :

Barva : bílá

Propustnost světla : 0 %

Povrchový lesk 1. strana : 108 (úhel měřeni 20“) 2. strana : 113

Stupeň bělosti : 118

- 23 Smrštění :

Míra krystalizace :

Rázová houževnatost a_n dle Charpy při 23 °C :

Vrubová houževnatost a^ dle Izoda při 23 °C :

Rázová houževnatost a_n dle Charpy při -40 °C :

Vrubová houževnatost a^ dle Izoda při 23 °C :

Příklad 1 (srovnávací)

Analogicky jako je popsáno tažením vyrobí amorfní PMMA-deska GS) .

······ 4 4 4 4 4 ·· • · 4 4·· 4*44

4 4444 4444

4 444 444444 4444 4

4444 44 4 444

44 44 4 44 44

0,6 % %

nedochází k lomu

4,8 kJ/m² kJ/m²

2,4 kJ/m² příkladě 1 se hlubokým

TJ firmy Rohm (Plexiglas

Tato PMMA-deska má následující vlastnosti

Tlouštka :	4 mm
Povrchový lesk 1. strana :	138
(úhel měření 20°) 2. strana :	136
Propustnost světla :	93,8 %
Clarity :	99,8 %
Zákal :	0,5 %
o Povrchové vady na m	žádné
Hustota :	1,19 g/cm³
Rázová houževnatost a_n dle Charpy při 23 °C :	16 kJ/m²
Vrubová houževnatost a^ dle Izoda při 23 °C :	1,5 kJ/m².

Za použití parametrů hlubokého tažení, teploty tažení • 4

0 4 0

0

0 0 0 0 · 0 0 0 0 0 4 4 4 4 4

0 000 40000

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4 0 a doby hlubokého tažení analogických jako v příkladě 1 nelze tvarové těleso vyrobit.

PMMA-deska se dá tepelně tvarovat pouze za následujících, podstatně méně hospodárných podmínek.

Velikost desky :

Tloušťka desky :

Tvarovaná plocha :

Výška hlubokého tažení :

Předsušení :

Vakuum :

Teplota desky :

Chlazení rozstřikovanou vodou : Teplota vytvarovaného předmětu při odstranění nástroje :

1000 mm x 700 mm 4 mm

960 mm x 660 mm 200 mm h při 125 °C 50 °C 75 % %

s ano

180 °C s

°C

Cyklus hlubokého tažení je pro tvarování předmětu se 159 s podstatně delší, což při v současnosti obvyklých, kontinuálně pracujících termoformovacích strojích silně snižuje produktivitu ve srovnání s amorfními tvarovými tělesy z PET-desky. Vedle toho musí mít deska při hlubokém tažení podstatně vyšší teplotu, takže náklady na energii jsou ve srovnáni s amorfními tvarovými tělesy vyšší. Obzvláště je potřebné desky před procesem hlubokého tažení sušit po dobu více hodin při teplotách přes 100 °C ve specielní peci, aby se odstranila pojmutá voda. Při tom se musí celkové množství vzduchu v peci asi šestkrát za hodinu vyměnit, aby se mohla odstranit vodní pára. Bez předsušení vykazuji tvarová tělesa v důsledku přítomné vody neakceptovatelné povrchové vady.

Tvarová tělesa, vyrobená z předsušené PMMA-desky při podstatně delším cyklu hlubokého tažení mají následující vlastnosti :

Barva :

Propustnost světla :

Zákal :

Povrchový lesk 1. strana :

(úhel měření 20°) 2. strana : Smrštění :

Hustota :

Míra krystalizace :

Rázová houževnatost a_n dle Charpy při 23 °C :

Vrubová houževnatost a^ dle Izoda při 23 °C :

Rázová houževnatost a_n dle Charpy při -40 °C :

Vrubová houževnatost a^ dle Izoda při 23 °C :

transparentní

90,1 %

2.3 %

112

120 %

1,19 g/cm³ %

kJ/m²

1.4 kJ/m² nejsou měřitelné žádné reprodukovatelné hodnoty (silný rozptyl)

Vyrobená tvarová tělesa vykazují ve srovnání s amorfními PERT-tvarovými tělesy podstatně vyšší smrštění a již při teplotě místnosti podstatně horší rázovou a vrubovou houževnatost. Kromě toho vznikají při lehce nastávajícím lomu nebezpečné úlomky s ostrými hranami.

Příklad 2 (srovnávací)

Analogicky jako je popsáno v příkladě 1 se hlubokým

4 · · · · 4 4 4 4 • · · »··· 4 4 4 4 • 4 ··· 444444 4444 4

4444 44 4 444 tažením vyrobí amorfní polykarbonátová deska firmy GE Plastice (^Lexan 121).

Tato PC-deska má následující vlastnosti

Tlouštka :	4 mm
Povrchový lesk 1. strana :	176
(úhel měření 20°) 2. strana :	174
Propustnost světla :	89 %
Clarity :	99,1 %
Zákal :	0,5 %
o Povrchové vady na m :	žádné
Hustota :	1,20 g/cm^
Rázová houževnatost a_n dle Charpy
při 23 °C :	nedochází k lomu
Vrubová houževnatost a^ dle Izoda
při 23 °C :	10 kJ/m².

Za použití parametrů hlubokého tažení, nízké teploty tažení, krátké doby hlubokého taženi a bez předsušení, analogicky jako je popsáno v příkladě 1 nelze tvarové těleso vyrobit.

PC-deska o tloušťce 4 mm se dá tepelně tvarovat pouze za následujících, podstatně méně hospodárných podmínek.

Velikost desky : 1000 mm x 700 mm

Tloušťka desky : 4 mm

Tvarovaná plocha : 960 mm x 660 mm

Výška hlubokého taženi : 200 mm

Předsušení : 11 h při 126 °C

Teplota tvarovacího nástroje : 70 °C

Výkon zářiče horního ohřevu : 80 % ·* · 4 4 4 4··· ·· · 4444 4444 • · 444 4444*4 4444

4444 44 4 444

44 44 4 44 44

Výkon zářiče spodního ohřevu : 80 %

Předehřátí horním a spodním ohřevem/hluboké tažení 85 s

Vakuum : ano

Teplota desky : 190 °C

Chlazení rozstřikovanou vodou : 70 s

Teplota vytvarovaného předmětu při odstranění nástroje : 70 °C

Cyklus hlubokého tažení je pro tvarování předmětu z PC- desky ve srovnání s příklady provedení podstatně delší, což při v současnosti obvyklých, kontinuálně pracujících termoformovacích strojích silně snižuje produktivitu ve srovnání s amorfními tvarovými tělesy z PET-desky. Vedle toho musí mít deska při hlubokém tažení podstatně vyšší teplotu, takže náklady na energii jsou ve srovnání s amorfními PET-tvarovými tělesy vyšší. Obzvláště je potřebné jak desky z PMMA, tak z PC, před procesem hlubokého tažení sušit po dobu více hodin při teplotách 125 ± 3 °C v horkovzdušné cirkulační peci, aby se odstranila pojmutá voda. Při tom se musí celkové množství vzduchu v peci asi šestkrát za hodinu vyměnit, aby se mohla odstranit vodní pára. Bez předsušení vykazují tvarová tělesa z PC-desky v důsledku přítomné vody neakceptovatelnou optiku.

při mají transparentní 87,2 %

3,1 %

148

159

Tvarová tělesa, vyrobená z předsušené PC-desky podstatně nevýhodnějších podmínkách hlubokého tažení následující vlastnosti :

Barva :

Propustnost světla :

Zákal :

Povrchový lesk 1. strana : (úhel měření 20°) 2. strana asi 5 %

1,20 g/cm^ %

·· · ·· · 00 00

0 0 0 · · 0 • · 0 000· 0··· • · 000 000000 0000 « 0 0 0 0 0 0 0 000 00 *0 00 0 00 00 nedochází k lomu kJ/m² nedochází k lomu kJ/m²

Smrštění :

Hustota :

Míra krystalizace :

Rázová houževnatost a_n dle Charpy při 23 °C :

Vrubová houževnatost a^. dle Izoda při 23 °C :

Rázová houževnatost a_n dle Charpy při -40 °C :

Vrubová houževnatost a^ dle Izoda při 23 °C :

Vyrobená tvarová tělesa vykazují ve srovnání s amorfními PET-tvarovými tělesy podstatně vyšší smrštění.

Příklad 3 (srovnávací)

Analogicky jako je popsáno v příkladě 1 EP-A-0 471 528 se vyrobí tvarové těleso, které má míru krystalizace asi 35 % . Jak je v tomto spise popsáno, jsou doby cyklu hlubokého tažení rovněž podstatně delší než u amorfních PET-tvarových těles. Kromě toho musí mít tvarovací nástroj teplotu asi 160 °C , aby probíhala krystalizace. Takovéto vysoké teploty nástroje nejsou pomocí obvyklého vodního vytápění dosažitelné. Je zde potřebný olejem nebo elektricky vytápěný nástroj, který vzhledem k vysokým teplotám nesmí být z epoxidové pryskyřice nebo dřeva, ale musí být z hliníku.

PET-tvarové těleso s krystalizaci 35 % má následující vlastnosti :

Barva :

bílá v důsledku ·· · ·· ··

9 9 9 9 9

9 9 9 9 9 99

9 9999 9 999 9

9 9 9 9 9 9 9 9

99 99 9 99 99

Propustnost světla :

Zákal :

Clarity :

Povrchový lesk 1. strana :

(úhel měření 20°) 2. strana : Smrštění :

Hustota :

Míra krystalizace :

Rázová houževnatost a_n dle Charpy při 23 °C :

Vrubová houževnatost a^ dle Izoda při 23 °C :

krystalizace %

neměřitelný v důsledku vlastní krystalizace asi 6 %

1,37 g/cm³ asi 35 % kJ/m²

2,3 kJ/m²

Vyrobená tvarová tělesa s mírou krystalizace asi 35 % jsou v důsledku krystalizace stále prostupné pro světlo. V důsledku toho nelze vyrobit transparentní nebo transparentně zbarvené výrobky. Vedle toho vykazují také tato tvarová tělesa vysoké smrštění a již při teplotě místnosti signifikantně horší rázovou a vrubovou houževnatost.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob výroby amorfních tvarových těles, vyznačující se tím, že se amorfní deska o tloušťce v rozmezí 1 až 20 mm, která obsahuje jako hlavní součást krystalizovatelný polyethylentereftalát, zahřeje na teplotu v rozmezí 120 °C až 160 °C , termoformuje, ochladí a potom vyjme z formy.
2. Způsob podle nároku 1 , vyznačující se tím, že amorfní deska má tloušťku v rozmezí 1 až 10 mm .
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2 , vyznačující se tím, že se deska zahřívá pomocí horkovzdušné pece nebo infračervených topných těles.
4. Způsob podle nároku 1 až 3 , vyznačující se tím, že se deska zahřívá tak dlouho, dokud není její teplota v rozmezí 130 °C až 145 °C.
5. Způsob podle některého z nároků 1 až 4 , vyznačujíc! se tim, že se při termoformování udržuje teplota formovacího nástroje pod 80 °C .
6. Způsob podle nároku 5 , vyznačující se tím, že se při termoformování udržuje teplota formovacího nástroje pod 60 °C .
7.

Způsob podle některého z nároků 1 až 6 ,

44 444·

4 4 · • · · • ♦ · 4 • 4 · ·

44 ·· < < 4

4 4 ·

4 4 4 4

4 4 4444

44 *4 • 4 4 4

4 4 44

4 4444 4

4 4 4

44 44 vyznačující se tím, že se tvarová tělesa ochladí vzduchem nebo směsí vzduchu a rozstřikované vody.
8. Způsob podle některého z nároků 1 až 7 , vyznačující se tím, že se tarové těleso vyjme z formy, když jeho teplota je pod 80 °C .
9. Způsob podle nároku 8 , vyznačující se tím, že se tarové těleso vyjme z formy, když jeho teplota je pod 60 °C .
10. Způsob podle nároku 1 , vyznačující se tím, že použitý polyethylenteref talát má krystalizační teplotu po ochlazení v rozmezí 120 °C až 158 °C.
11. Amorfní, termoformované tvarové těleso o tloušťce v rozmezí 1 až 20 mm, které jako hlavní součást obsahuje krystalizovatelný polyethylentereftalát, vyznačující se tím, že lesk povrchu, měřený podle DIN 67530, při měřícím úhlu 20 °, je větší než 90.
12. Tvarové těleso podle nároku 11 , vyznačující se tím, že při měření rázové houževnatosti a_n podle Charpyho, měřeno podle ISO 179/ID , nedochází k lomu.
13. Tvarové těleso podle nároků 11 nebo 12 , vyznačující se tím, že rázová houževnatost ajj. podle Izoda, měřená podle ISO 180/1A , je v rozmezí 3,0 až 8,0 kJ/m^ .

·· ···· • · ·· · • ♦ * • · · · « · · · ···· · • · · ♦ ·· · > · · »· ··
14. Tvarové těleso podle některého z nároků 11 až 13 , vyznačující se tím, že je transparentní, transparentně zbarbené nebo zbarvené.
15. Tvarové těleso podle některého z nároků 11 až 14 , vyznačující se tím, že obsahuje alespoň jeden UV-stabilisátor jako prostředek pro ochranu proti působení světla.
16. Tvarové těleso podle nároku 15 , vyznačující se tím, že koncentrace UV-stabilisátoru je v rozmezí 0,01 až 5 % hmotnostních, vztaženo na hmotnost krystalizovatelného polyethylentereftalátu.
17. Tvarové těleso podle nároku 11 , vyznačující se tím, že použitý polyethylentereftalát má krystalizační teplotu po ochlazení v rozmezí 120 °C až 158 °C.
18. Použití amorfních, termoformovaných tvarových těles podle některého z nároků 11 až 17 ve vnitřní a venkovní oblasti a v chladících systémech.