-
Die
vorliegende Erfindung betrifft lichtstabile Gegenstände, einschließlich lichtstabiler
polymerer Gegenstände
und lichtstabiler optischer Körper.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Gegenstände, die mindestens
eine Schicht einer Polymerfolie umfassen.
-
Polymere
Folien finden weitverbreitete Anwendung und sind bei einer umfangreichen
Reihe von technischen und Verbraucheranwendungen weitverbreitet
nützlich.
Derartige Folien können
beispielsweise als transparente oder getönte Barrierefolien zum Schützen einer
Unzahl darunterliegender Substrate verwendet werden. Polymere Folien
und insbesondere polymere Folien, die aus einem Polyestermaterial
hergestellt sind, bieten viele charakteristische Eigenschaften,
die bei einer Barrierefolie erwünscht
sind. Sie weisen unter anderen Eigenschaften Klarheit, Haltbarkeit,
Zähigkeit,
Biegsamkeit, Verformbarkeit und Erschwinglichkeit auf.
-
Die
Verwendung einiger der wünschenswertesten
polymeren Folien kann jedoch bei Anwendungen im Außenbereich
und andere Anwendungen, bei denen die Folien einer Lichtquelle ausgesetzt
sind, äußerst stark begrenzt
sein. Beispielsweise bauen sich viele polymere Folien ab, wenn sie
einer längeren
Exposition ultravioletter Strahlung gegenüber ausgesetzt sind (die auf
natürliche
Weise bei der Verwendung im Außenbereich oder
bei der Exposition fluoreszierendem Licht oder anderen UV-ausstrahlenden Lichtquellen
gegenüber
erfolgt).
-
Es
verbleibt daher ein Wunsch nach Gegenständen, die mindestens eine Schicht
einer polymeren Folie enthalten, die eine verbesserte Lichtbeständigkeit
aufweist.
-
Kurz
gesagt, bietet die vorliegende Erfindung einen lichtstabilen Gegenstand,
wie in Anspruch 1 definiert, der mindestens eine ein- oder mehrschichtige
extrudierte Polyesterfolie und eine wirksame Menge einer lichtabsorbierenden
Zusammensetzung, die eine spezifische ultraviolettes Licht absorbierende
Verbindung und eine spezifische Lichtschutzzusammensetzung vom Typ
gehindertes Amin(HALS)umfasst, wobei das Gewichtsverhältnis der
lichtabsorbierenden Verbindung zu der HALS-Zusammensetzung größer als 2:1 ist, und eine Phosphonat-Stabilisatorverbindung
umfasst.
-
In
noch anderen Beziehungen bietet die vorliegende Erfindung verschiedene
Verbundgegenstände und
Konstruktionen, die unter Anwendung des obigen lichtstabilen Gegenstands
hergestellt worden sind.
-
Die
erfindungsgemäßen Gegenstände umfassen
im Allgemeinen mindestens eine ein- oder mehrschichtige extrudierte
Polyester-(d.h. polyesterhaltige) Folie und eine wirksame Menge
mindestens einer gegen Licht schützenden
Zusammensetzung und einer Phosphonat-Stabilisatorverbindung. Die
Lichtschutzmittel-Zusammensetzung umfasst eine spezifische ultraviolettes
Licht absorbierende Verbindung in Kombination mit einer spezifischen
Lichtschutzmittel-(„HALS") Verbindung. Die
Polyesterfolie kann orientiert und/oder Teil einer optischen mehrschichtigen
Folienkonstruktion sein. Es können
auch ein oder mehrere Phosphonat-Stabilisatorzusammensetzungen zum
Unterstützen
der Schmelzstabilität
und/oder der Witterungsbeständigkeit
in die Polyesterfolie eingearbeitet sein.
-
In
die erfindungsgemäßen Polyesterfolien
können
irgendwelche polyesterhaltigen Polymere eingearbeitet sein. Nützliche
Polyesterpolymere umfassen beispielsweise Polymere mit Terephthalat-,
Isophthalat- und/oder Naphthalat-Comonomereinheiten, z.B. Polyethylennaphthalat
(PEN), Polyethylenterephthalat (PET) und Copolymere und Mischungen
derselben. Beispiele anderer geeigneter Polyestercopolymere werden
in der veröffentlichten
Patentanmeldung WO 99/36262 und in WO 99/36248 geboten, die beide
hier summarisch eingefügt
werden. Andere geeignete Polyestermaterialien umfassen Polycarbonate,
Polyarylate und andere Naphthalat und Terephthalat enthaltende Polymere
wie beispielsweise Polybutylennaphthalat (PBN), Polypropylennaphthalat
(PPN), Polybutylenterephthalat (PBT), Polypropylenterephthalat (PPT)
und Mischungen und Copolymere irgendwelcher der obigen miteinander,
mit anderen Polyestern oder mit Nichtpolyesterpolymeren. Bei einer
allgemein bevorzugten Ausführungsform
werden die Lichtschutzmittel-Zusammensetzungen direkt in das Polyesterharz
(z.B. ein Harz auf der Basis von PET oder PEN) eingearbeitet. Das
stellt eine relativ einfache Methode zum wirksamen und maximalen
Schützen
von Standardpolyesterfolien gegen Verschlechterung auf das Aussetzen
Quellen ultravioletter Strahlung gegenüber dar. Die Polyesterfolien
können
mehrere Schichten der gleichen oder anderer Polyestermaterialien
enthalten oder sie können
aus einer oder mehreren Nichtpolyesterschichten bestehen.
-
Die
meisten im Handel erhältlichen
gegen UV geschützten
Polyesterfolien werden entweder durch Aufbringen einer gegen UV
schützenden
Beschichtung auf ein Polyestersubstrat, durch Herstellen einer mehrschichtigen
Folie (wie beispielsweise durch Coextrusion), wobei eine Nichtpolyesterschicht
das gegen UV schützende
Mittel enthält,
oder durch Absorbieren eines gegen UV schützenden Mittels in einer Polyesterfolie nach
der Bildung der Folie hergestellt. Die gegenwärtige Erfindung kann einen
beträchtlichen
Vorteil im Vergleich mit derartigen Folien aufweisen, indem die
Lichtschutzmittel-Zusammensetzungen
direkt im Polyesterharz extrudiert werden können, wobei sie auf diese Weise
eine einfache Herstellung, Kostenreduzierung, Permanenz des bzw.
der Lichtschutzzusatzmittel(s) und Gleichförmigkeit des Schutzes durch
die Polyesterschicht hindurch, in die die Zusammensetzungen eingearbeitet
worden sind, bieten.
-
Die
erfindungsgemäßen Polyesterfolien
können
einschich tige, zweischichtige, dreischichtige oder irgendeine andere
Konstruktion von nicht alternierenden Schichten sein. Die Folien
können
alternierende oder sich wiederholende Mehrschichtstrukturen umfassen,
oder sie können
Kombination beider einschließen.
Die Herstellung von Polyesterfolien ist im Stand der Technik allgemein
bekannt und irgendeine der bekannten Methoden zum Bilden derartiger
Folien ist zum Bilden der gegen Licht geschützten erfindungsgemäßen Gegenstände geeignet.
Die so hergestellten Gegenstände
können
bei allen Anwendungen nützlich
sein, bei denen Witterungsbeständigkeit
erforderlich ist, einschließlich
Beschilderungs- und Schutzanwendungen im Außenbereich.
-
Außerdem können die
Polyesterfolien in eine mehrschichtige optische Folie eingearbeitet
sein oder daraus bestehen. Allgemein gesprochen werden mehrschichtige
optische Folien zum Bilden optischer Interferenzfilter verwendet,
die Licht über
spezifisch gestaltete konstruktive Interferenzen zwischen mehreren
Schichten mit alternierenden Niedrig- und Hochbrechungsindizes reflektieren.
Derartige Folien können
entweder aus isotropen oder doppelt brechenden Schichten oder beiden
bestehen. Doppelt brechende optische Folien werden in mehrschichtigen „Stapeln" konstruiert, deren
Brewster-Winkel
(der Winkel, bei der der Reflexionsgrad von p-polarisiertem Licht auf Null abfällt) durch
Einstellen der relativen Werte der verschiedenen Brechungsindizes
in den Schichten auf einen erwünschten
Wert eingestellt ist. Diese Eigenschaft erlaubt die Konstruktion von
mehrschichtigen Spiegeln und Polarisatoren, deren Reflexionsvermögen für p-polarisiertes
Licht mit dem Einfallswinkel langsam abnimmt, die vom Einfallswinkel
unabhängig
sind oder die vom Normalwert weg mit dem Einfallswinkel steigt.
Dadurch lassen sich mehrschichtige Folien mit einem hohen Reflexionsvermögen (sowohl
für s-
als auch p-polarisiertes Licht bei irgendeiner Einfallsrichtung
im Falle von Spiegeln als auch für die
ausgewählte
Polarisation im Falle von Polarisatoren) über eine breite Bandbreite
erreichen.
-
Nützliche
mehrschichtige Konstruktionen werden beispielsweise in den folgenden
veröffentlichten
Patentanmeldungen offenbart, deren Beschreibungen hier alle summarisch
eingefügt
werden: WO 95/17303, WO 96/19347 und WO 97/01440. Unter den nützlichsten
Folien befinden sich die mehrschichtigen Konstruktionen, die aus
alternierenden dünnen
Schichten von PEN und einem Copolymer von PEN, beispielsweise einem 70-Naphthalat/30-Terephthalat-Copolyester
(Co-PEN) oder anderen Polymeren mit einem niedrigeren Brechungsindex
als PEN, hergestellt werden.
-
Oft
wird die Fähigkeit,
erwünschte
Eigenschaften in einem ein- oder mehrschichtigen polymeren Körper zu
erzielen, durch die Verarbeitungsbedingungen, die zum Herstellen
desselben angewendet werden, beeinflusst. Der polymere optische
Körper
kann beispielsweise durch ein Gießverfahren gebildet werden,
wobei eine geschmolzene Polymerzusammensetzung durch eine Düse extrudiert
und auf einer gekühlten
Gießscheibe
extrudiert wird. Die erwünschte
Gießdicke
der Gießfolie
hängt teilweise
von der erwünschten
Verwendung des optischen Körpers
ab und kann durch Einstellen der Verfahrensbedingungen, unter denen
der Körper
gebildet wird, erreicht werden. Typische Gießdicken liegen im Bereich von
etwa 0,3 mm bis sogar 3,0 mm, obwohl dünnere oder dickere Gießlinge,
je nach der spezifischen endgültigen
Anwendung, hergestellt werden können.
-
Ein
polymerer Gießkörper (oder
eine polymere Gießfolie)
kann wahlweise orientiert werden, wiederum je nach der spezifischen
erwünschten
Gruppe von Eigenschaften. Typischerweise wird ein orientierter Körper nach
einem Schockkühlvorgang
entweder in einer der längenmäßigen (manchmal
als Maschinen-) Richtung und der Quer- (oder Quermaschinen-) Richtung
oder in beiden orientiert. Obwohl der Orientierungsgrad in einer
der Richtungen stark variieren kann (und nicht unbedingt gleich
ist), variieren die Streckdimensionen typischerweise zwischen 2,5-
und 5,0mal der Gussdimensionen des Körpers. Ein gegossener polymerer
Körper kann
auch vor oder während
der Orientierung, z.B. durch Infrarotlampen oder Zwangskonvektion
erhitzt werden, um die Temperatur auf geringfügig über die Glasübergangstemperatur
zu erhöhen.
-
Wenn
beispielsweise mehrschichtige optische Folien verwendet werden,
kann es nötig
sein, unter den verschiedenen Brechungsindizes (und daher den optischen
Eigenschaften) des mehrschichtigen Geräts vorgegebene Verhältnisse
zu erreichen. Im Falle organischer Polymerfolien können diese
Eigenschaften durch Strecken oder Orientieren erreicht und/oder
gesteuert werden. Im Allgemeinen lässt sich dies durch Zubereiten der
Polymerfolien durch Coextrudieren der einzelnen Polymere unter Bildung
einer mehrschichtigen Folie und darauffolgendes Orientieren der
Folie durch Strecken bei einer ausgewählten Temperatur, wahlweise
gefolgt vom Thermofixieren bei einer ausgewählten Temperatur erreichen.
Als Alternative können
die Extrusions- und Orientierungsschritte gleichzeitig erfolgen.
Im Falle mehrschichtiger optischer Körper in Form eines Polarisators
wird die mehrschichtige Folie typischerweise im Wesentlichen in
einer Richtung (monoaxiale Orientierung) gestreckt. Im Falle mehrschichtiger
optischer Körper
in Form eines Spiegels wird die Folie im Wesentlichen in zwei Richtungen
(biaxiale Orientierung) gestreckt.
-
Im
gestreckten Zustand kann man den polymeren Kernkörper sich auch in Kreuzstreckrichtung
durch die natürliche
Reduktion der Querstreckung (die der Quadratwurzel des Streckverhältnisses
entspricht) dimensional entspannen lassen oder er kann auch eingedämmt werden
(d.h. es findet keine wesentliche Änderung der Querstreckdimensionen
statt). Die Kernfolie kann in Maschinenrichtung, wie beispielsweise
mit einem Längenorien tierer,
und in der Breitenrichtung unter Anwendung eines Spannrahmens, oder
in diagonalen Winkeln gestreckt werden.
-
Bezüglich derartiger
Streck- und Orientierungsvorgänge
sollte man sich im Klaren darüber
sein, dass die Vorverstrecktemperatur, die Strecktemperatur, die
Streckgeschwindigkeit, das Streckverhältnis, die Thermofixierungstemperatur,
die Thermofixierungszeit, die Thermofixierungsentspannung und die
Querstreckentspannung so ausgewählt
werden, dass sich eine Folie mit erwünschten Eigenschaften, einschließlich eines
erwünschten
Brechungsindexverhältnisses
ergibt. Diese Variablen sind voneinander abhängig; so könnte beispielsweise eine relativ
niedrige Streckgeschwindigkeit angewendet oder beispielsweise mit
einer relativ niedrigen Strecktemperatur gekoppelt werden. Es wird
dem mit dem Stand der Technik vertrauten Fachmann offensichtlich
sein, wie die geeignete Kombination dieser Variablen zum Erzielen
eines erwünschten
mehrschichtigen Geräts
gewählt
werden sollte. Im Allgemeinen betragen die bevorzugten Streckverhältnisse
im Falle von mehrschichtigen Folien, die in Form von Polarisatoren
vorliegen, 1:2–10
(noch bevorzugter 1:3–7)
der Achse entlang und 1:0,5–1
(noch bevorzugter 1:1–7,
am bevorzugtesten 1:3–6)
einer zweiten Achse entlang. Im Falle von Spiegelfolien wird es
im Allgemeinen vorgezogen, dass das Streckverhältnis beiden Achsen entlang
(die gleich oder voneinander verschieden sein können) im Bereich von 1:2–10 (noch
bevorzugter 1:2–8 und
am bevorzugtesten 1:3–7)
liegt.
-
Die
ultraviolettes Licht absorbierende Verbindung für das Einarbeiten in die erfindungsgemäßen Lichtschutmittel-Zusammensetzungen
umfassen hydroxyfunktionelle Trisaryltriazinverbindungen. Im Allgemeinen entsprechen
diese Zusammensetzungen der chemischen Formel
wobei jedes R
1 gleich
oder verschieden ist und aus der Gruppe ausgewählt ist bestehend aus substituierten oder
unsubstituierten, verzweigten oder unverzweigten Alkyl, Aryl-, Alkaryl-
oder Alkoxygruppen mit 1 bis etwa 18 Kohlenstoffatomen.
-
Besonders
bevorzugte ultraviolettes Licht absorbierende Verbindungen umfassen
2,4-Diphenyl-6-(2-hydroxy-4-hexyloxyphenyl)-s-triazin
und 2,4-Bis(2,4-dimethylphenyl)-6-(2-hydroxy-4-octyloxyphenyl)-s-triazin.
Geeignete ultraviolettes Licht absorbierende Verbindungen sind im
Handel erhältlich,
einschließlich
z.B. CyasorbWZ UV-1164, das von Cytec Technology
Corporation, Wilmington, Delaware, erhältlich ist.
-
Im
Allgemeinen liegt die ultraviolettes Licht absorbierende Verbindung
(oder „UVA", wie sie manchmal genannt
wird) in dem lichtstabilen Gegenstand in einer Menge zwischen 0,25
und 5 Gewichtsprozent der Polyesterfolie, bevorzugt zwischen 0,5
und 4 Gewichtsprozent, noch bevorzugter zwischen 1 und 3 Gewichtsprozent,
vor.
-
Viele
Lichtschutzmittelzusammensetzungen vom Typ gehindertes Amin (oder „HALS"), die in erfindungsgemäßen Lichtschutzmittel-Zusammensetzungen
nützlich
sind, sind im Stand der Technik bekannt. Im Allgemeinen sind die nützlichsten
HALS diejenigen, die von einem Tetramethylpiperidin deriviert sind,
und diejenigen, die als polymere tertiäre Amine betrachtet werden
können.
Allgemein gesprochen umfassen diese hochmolekulare (d.h. über etwa
500) oligomere und polymere Verbindungen, die einen Polyalkylpiperidinkonstituenten
enthalten, einschließlich
Polyester, Polyether, Polyamide, Polyamine, Polyurethane, Polyharnstoffe, Polyaminotriazine
und Copolymere derselben. Bevorzugte HALS-Zusammensetzungen sind
diejenigen, die polymere Verbindungen enthalten, die aus substituierten
Hydroxypiperidinen hergestellt sind, einschließlich des Polykondensationsprodukts
von Hydroxypiperidinen mit einer geeigneten Säure oder mit einem Triazin. Eine
besonders bevorzugte HALS-Verbindung ist das Polykondensationsprodukt
von 1-(2-Hydroxyethyl)-2,2,6,6-tetramethyl-4-hydroxypiperidin mit Bernsteinsäure. Geeignete
HALS-Zusammensetzungen
sind im Handel beispielsweise unter dem Warennamen „Tinuvin" von Ciba Specialty
Chemicals Corporation, Tarrytown, New York, erhältlich. Eine derartige nützliche
HALS-Zusammensetzung ist Tinuvin 622.
-
Im
Allgemeinen liegt die Lichtschutzmittelzusammensetzung vom Typ gehindertes
Amin in dem lichtstabilen Gegenstand in einer Menge zwischen 0,05
und 1 Gewichtsprozent der Polyesterfolie, bevorzugt zwischen 0,1
und 0,5 Gewichtsprozent, vor.
-
Erfindungsgemäß werden
ein oder mehrere zusätzliche
Phosphonat-Stabilisatoren in die Polyesterfolie eingearbeitet. Diese
Mittel können
dem Polyester entweder vor oder während der Polymerisationsreaktion oder
als Alternative dem Polyesterharz vor seiner Extrusion oder dem
Vergießen
zur Folienform zugegeben werden. Phosphonat-Stabilisatoren können sich
zum Stabilisieren von Katalysatoren besonders nützlich erweisen, die während der
Polyester bildenden Polymerisationsreaktion verwendet werden. Diese
Katalysatoren können,
wenn sie unsta bilisiert gelassen werden, den Polyester während der
Extrusion und/oder des Alterns abbauen und zu einer reduzierten
Schmelzstabilität
und schließlich
zu erhöhter
Trübung
führen.
Irgendein herkömmlicher
Phosphonat-Stabilisator
wird bei der praktischen Anwendung der Erfindung als nützlich betrachtet. Triethylphosphonoacetat
(„TEPA") wird bevorzugt
und ist im Handel von Albright & Wilson
Co., Glen Allen, Virginia, erhältlich.
-
Typischerweise
wird der Phosphonat-Stabilisator in Konzentrationen von weniger
als etwa 0,25 Gewichtsprozent, bevorzugt weniger als etwa 0,1 Gewichtsprozent
und noch bevorzugter zwischen etwa 0,025 und 0,075 Gewichtsprozent,
zugegeben.
-
Ein
oder mehrere zusätzliche
Zusatzmittel, die allgemein im Stand der Technik bekannt sind, können des
Weiteren in die erfindungsgemäßen Gegenstände eingearbeitet
werden. Diese würden
beispielsweise Schmiermittel und andere Schmelzverarbeitungshilfsmittel,
Pigmente, Farbstoffe und andere Färbemittel, zusätzliche
gegen ultraviolettes Licht schützende
Mittel, Antioxidantien, Keimbildner, Füllstoffe, Weichmacher, Weißtöner, Flammhemmungsmittel,
Antistatik- und Gleitmittel und dergleichen umfassen.
-
Eine
wirksame Menge der Lichtschutzmittelzusammensetzung kann in den
die Polyesterfolie umfassenden lichtstabilen Gegenstand auf eine
Art und Weise eingearbeitet werden, die die Fähigkeit der Zusammensetzung,
die negativen Auswirkungen der Exposition unerwünschter Strahlung, insbesondere
ultravioletter Strahlung gegenüber
zu verzögern,
erleichtert. Die Lichtschutzzusammensetzungen können beispielsweise zusammen
mit irgendwelchen zusätzlichen
Zusatzmitteln und Hilfsmitteln direkt in das Polyesterharz entweder vor,
während
oder nach seiner Bildung zu einer Polyesterfolie eingearbeitet werden.
Eine derartige Einarbeitung kann unter Zuhilfenahme irgendeiner
herkömmlichen
Methode des Mischens oder Dispergierens von Zusatzmitteln in einem
polymeren Harz oder einer polymeren Folie, wie beispielsweise durch
Mahlen oder Extrusion, stattfinden.
-
Die
lichtstabilen Gegenstände
bilden in ihrer wesentlichsten Form mindestens eine ein- oder mehrschichtige
Polyesterfolie, die allein oder in Kombination mit einem geeigneten
Substrat verwendet wird. Die Polyesterfolie kann selbst eine oder
mehrere zusätzliche
Polyester- oder Nichtpolyesterschichten umfassen. Beispielsweise
kann mindestens eine zusätzliche
Oberflächenschicht
in Kontakt mit irgendeiner äußeren Oberfläche der
Polyesterfolie unter Bildung einer Verbundfolienkonstruktion gebracht
werden. Diese Oberflächenschicht
kann so wirken, dass sie die Oberflächenrauheit der Konstruktion
insgesamt reduziert und die Klarheit und geringe Trübung des
optischen Körpers
aufrecht erhält.
Diese Oberflächen-
oder „Haut"-Schichten können auf
eine oder beide Außenflächen des
Polyesterkerns coextrudiert werden oder die Hautschichten können schichtförmig auf
die Polyesterkernfolie unter Anwendung eines geeigneten druckempfindlichen
oder nicht druckempfindlichen Klebstoffs aufgebracht oder laminiert
werden. Die erfindungsgemäßen Polyesterfolienkonstruktionen
können
auch eine oder mehrere Beschichtungen wie beispielsweise Hartbeschichtungen,
Klebstoffe, Antistatikmittel, adhäsionsfördernde Grundiermittel, zusätzliche
gegen ultraviolettes Licht schützende Beschichtungen
usw. einschließen.
Man sollte sich jedoch im Klaren darüber sein, dass die Lichtschutzmittelzusammensetzungen
selbst in die Polyesterfolie oder in eine oder mehrere zusätzliche
Schichten oder Komponenten, die den Verbundgegenstand darstellen,
eingearbeitet werden können.
Die lichtstabilen Gegenstände
können
bei irgendeiner Anwendung verwendet werden, bei der eine erhöhte Witterungsbeständigkeit
erforderlich ist. Im Allgemeinen weisen die Gegenstände keine
signifikante Verschlechterung (d.h. keine bemer kenswerte oder störende Farbänderung)
für mindestens
drei Jahre, bevorzugt mindestens fünf Jahre, auf die Exposition
Bedingungen im Freien gegenüber
auf.
-
Typischerweise
können
die lichtstabilen Gegenstände
in andere optische Gegenstände
oder Folien eingearbeitet oder darauf aufgebracht werden, um mehrere
optische Effekte zu kombinieren. Beispielsweise können die
Gegenstände
zusammen mit einer oder mehreren zusätzlichen optisch aktiven Schichten
unter Bildung eines retroreflektiven Schilds oder Gegenstands, eines
IR-Spiegels, eines
Schutzüberzugs
(z.B. für
handelsübliche
Grafikanwendungen), einer UV-Absorptionskonstruktion, einer Sonnenschutzkonstruktion,
eines Polarisators oder einer dekorativen Konstruktion eingearbeitet
werden. Pigmentierte erfindungsgemäße Gegenstände können auch zum Tönen von
Fahrzeug- oder Fensterverglasungen wie beispielsweise Glas oder Polycarbonaten
verwendet werden. Pigmentierte und nicht pigmentierte optische Körper finden
bei der Konstruktion von gegen Durchlöcherung oder Zerreißen resistenten
Folien, Sicherheitsfolien und als Kontrastverbesserungsschichten
für optische
Anzeigegeräte
wie Computermonitoren, Fernsehschirme und dergleichen Anwendung.
-
Eine
besonders nützliche
Gegenstandskonstruktion umfasst eine retroreflektive Grundbahn und
den lichtstabilen Gegenstand. Beispielsweise kann der die Polyesterfolie
umfassende lichtstabile Gegenstand auf die retroreflektive Grundbahn
aufgelegt werden, um ein Straßen-
oder Verkehrsschildmaterial oder einen ähnlichen Gegenstand mit verbesserten
Witterungseigenschaften zu bieten. Eine derartige Grundbahn kann
beispielsweise durch Bilden retroreflektiver Elemente auf einer
Seite eines Verbundgegenstands oder alternativ durch Anbringen einer
retroreflektiven Grundbahn auf die Verbundkonstruktion mit Hilfe
eines transparenten Klebstoffs oder durch Direktlaminierung retroreflektiv
gemacht werden. Die retroreflektive Verbundstruktur kann auch ein
Teil mit würfelförmigen retroreflektiven
Eckelementen umfassen oder eine retroreflektive Struktur auf Mikrosphärenbasis
(z.B. eine Einzelschicht aus transparenten Mikrosphären und
reflektiven Mitteln) umfassen oder einschließen. Nützliche retroreflektive Gegenstände würden diejenigen
sowohl einer harten als auch einer flexiblen Form einschließen.
-
Die
folgenden Beispiele werden zur Erleichterung des Verständnisses
der vorliegenden Erfindung geboten und sollten nicht als den Umfang
derselben beschränkend
aufgefasst werden. Es sei denn, es wird etwas anderes angegeben,
so beziehen sich alle Teile und Prozentsätze auf das Gewicht.
-
BEISPIELE
-
Es
wurden zwei Polyesterharze zur Verwendung in den Beispielen zubereitet.
Beide wurden in diskontinuierlichen Reaktoren unter Zuhilfenahme
von Ethylenglykol und Dimethylterephthalat als Ausgangsmaterialien
zubereitet.
-
Das
erste Harz, das PET-A bezeichnet wird, wurde unter Verwendung von
0,02 Gew.-% Cobaltacetat, 0,02 Gew.-% Zinkacetat und 0,03 Gew.-%
Antimontriacetat als Katalysatoren hergestellt. PET-A enthielt auch 0,04
Gew.-% Triethylphosphonacetat (TEPA), das von Albright und Wilson
Co., Glen Allen, VA, USA, erhalten worden war. Man glaubt, dass
TEPA während
der darauffolgenden Extrusionsverarbeitung als Katalysatorfänger dient,
das Harz stabilisiert und die Bildung von chemisch reaktiven Stellen
an den Polymerketten verhindert. Das zweite Harz, das als PET-B
bezeichnet wird, wurde unter Verwendung von 0,05 Gew.-% Manganacetat
und 0,07 Gew.-% Antimontriacetat als Katalysatoren und 0,05 Gew.-%
TEPA hergestellt.
-
Mehrere
verschiedene Ultraviolettabsorber („UVA") wurden zur Verwendung in den Beispielen
erhalten. Bis-2(4-benzoyl-3-hyroxyphenoxyethyl)ether, „UVA-1", wurde firmenintern
zubereitet. 2,2'-Methylenbis(6-(2H-benzotriazol-2-yl)-4-1,1,3,3-tetramethylbutyl)phenol)
(TINUVINWZ 360), 2-(2-Hydroxy-3,5-di(1,1-dimethylbenzyl)phenyl)-2H-benzotriazol
(TINUVINWZ 900) und 2-(2-Hydroxy-3-dimethylbenzyl-5-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phenyl)-2H-benzotriazol
(TINUVINWZ 928) wurden von Ciba Specialty
Chemicals Corp., Tarrytown, NH, USA, erhalten. 2-(4,6-Bis(2,4-dimethylphenyl)-1,3,5-triazin-2-yl)-5-(octyloxy)phenol
(CYASORBWZ UV-1164) und 2,2'-(1,4-Phenylen)bis(4H-3,1-benzoxazin-4-on)
(CYASORBWZ UV-3638) wurden von Cytec Industries, Inc,
West Paterson, NJ, USA, erhalten.
-
Mehrere
verschiedene Lichtschutzmittel vom Typ gehindertes Amin („HALS") wurden zur Verwendung bei
den Beispielen erhalten. Butandionsäure, Dimethylester, Polymer
mit 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinethanol (TINUVINWZ 622), 1,3,5-Triazin-2,4,6-triamin, N,N'''-(1,2-Ethan-diyl-bis(((4,6-bis-(butyl(1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidinyl)amino)-1,3,5-triazin-2-yl)imino)-3,1-propandiyl))
bis (N',N''-dibutyl-N', N''-bis(1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidinyl)-)
(CHIMASSORBWZ 119) und Poly((6-((1,1,3,3-tetramethylbutyl)amino)-s-triazin-2,4-diyl)((2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)imino)hexamethylen((2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)imino))
(CHIMASSORBWZ 944) wurden alle von Ciba
Specialty Chemicals Corp., Tarrytown, NY, USA, erhalten.
-
Beschleunigte
UV-Bewitterungsstudien wurden an Folien der Beispiele unter Zuhilfenahme
von Techniken durchgeführt,
die denjenigen ähnlich
waren, die in ASTM G-151, „Standard
Practice for Exposing Nonmetallic Materials in Accelerated Test
Devices That Use Laboratory Light Sources" (Standardpraktiken für das Exponieren
nichtmetallischer Materialien in beschleunigten Prüfgeräten, bei
denen Laborlichtquellen verwendet werden) durchge führt. Andere
Techniken könnten
als Alternative verwendet werden. Man glaubt, dass die spezifische
verwendete Technik ausgezeichnet dazu geeignet ist, die Beständigkeit
im Außenbereich
vorauszusagen, d.h. die Leistungsfähigkeit der Materialien richtig
einzustufen. Die Technik involviert das Verfolgen der Extinktion
bei einer Wellenlänge
von 350 nm bezüglich
der Expositionszeit. Eine Extrapolation einer Kurve der Extinktion
in Abhängigkeit
von der Zeit wird durchgeführt,
um den Zeitpunkt vorauszusagen, an dem die Extinktion auf ein Niveau
von A = 1,00 fallen würde
und diese Zeit wird als „beschleunigte
UV-Bewitterungszeit" aufgezeichnet.
Die Beobachtung im Laufe der Zeit hat gezeigt, dass die Nutzungsdauern
von Material im Außenbereich
ungefähr
das 10- bis 15-Fache der Werte betragen, die durch unseren beschleunigten
UV-Bewitterungstest angegeben sind.
-
Ein
anderes Maß der
UV-Witterungsbeständigkeit
von Polymerfolien besteht aus der Glanzerhaltung auf die Exposition
UV-Strahlung gegenüber.
Diese Methode bietet ebenfalls eine relative Einstufung ähnlicher Materialien
auf der Basis der Erhaltung (als Prozentsatz) der Originalglanzniveaus
jedes Materials, wenn es der gleichen Strahlungsdosis gegenüber ausgesetzt
wird. Bei der Glanzerhaltung wird die UV-Fluoreszenzexposition ASTM
G-53 gegenüber
unter Anwendung von UVA 340-Lampen verwendet. Die Prüfungen wurden bis
auf eine Strahlungsexposition von 1008 MJ/m2 bei
340 nm durchgeführt.
Die in den Tabellen 3 und 4 berichteten Werte stellen den endgültigen Glanz
als Prozentsatz des vor der Exposition gemessenen Glanzes dar.
-
BEISPIELE 1–4
-
Vier
der UVA wurden in PET-B-Extrusionsstudien unter Anwendung eines
Doppelschneckenextruders und einer Station für das Gießen ungestreckter Bahnen bewertet.
Die gegossenen Bahnen wurden darauf hin zu biaxial orientierten
Folien einer Dicke von etwa 25 auf 50 Mikron mit Hilfe eines Laborgeräts für das Strecken biaxialer
Folien gestreckt. Das Streckgerät
war ein spezialangefertigtes Instrument, das mit einem pantografischen
Mechanismus arbeitet, der demjenigen ähnlich ist, der in handelsüblichen
Instrumenten dieser Art vorzufinden ist, wie beispielsweise den
Folienstreckern, die von T.M. Long Co. erhältlich sind. Die Folien wurden subjektiv
einer A-B-C-Gradeinteilung gemäß beurteilt,
wobei A die höchsten
Qualitäten
und C die schlechtesten bedeutete. Die Folien wurden auf die Menge
an Extinktion bei einer Wellenlänge
von 320 nm, die Fähigkeit des
UVA, Temperaturen von 290°C
zu widerstehen, die Löslichkeit
des UVA in dem Harz und das Fehlen von gelbem Farbton hin beurteilt.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefasst.
-
-
BEISPIELE 5–19
-
Für die Beispiele
5–19 wurden
Folien in einer kontinuierlichen sequentiellen Herstellungsstraße von Technikumsgröße für biaxial
orientierte Folie hergestellt. Ein Doppelschneckenextruder von 40
mm, der mit Mischschnecken von hoher Schergeschwindigkeit ausgestattet
war, um das Mischen des Polymers und der Zusatzmittel zu verbessern,
wurde verwendet. Ein Doppelschnecken-Pulvereinspeiser wurde zum Dosieren der
Zusatzmittel in den Extruder verwendet. Eine Foliendüse mit manuellen
Düsenbolzeneinstellungen
wurde verwendet. Eine gekühlte (20 °C) Gießscheibe
wurde verwendet. Das elektrostatische Befestigen wurde angewendet,
um das Schockkühlen
der Gießbahn
zu erleichtern und einen gleichmäßigen Tastzirkel
bereitzustellen. Die Gießbahn
wurde mit Hilfe eines Längenorientierers
mit vorerhitzten Walzen und IR-Heizung im Streckspalt in Maschinenrichtung
gestreckt. Das Strecken in Querrichtung und das Thermofixieren erfolgte
in einem Spannrahmenofen. In den Beispielen 5–11 wurden mehrere Beladungsniveaus
mehrerer UVA untersucht. In Beispielen 12–15 wurden mehrere HALS-Zusatzmittel
untersucht, um die Schmelzverarbeitbarkeit mit PET zu klaren Folien
zu bestimmen. In Beispielen 16–19
wurden mehrere UVA/HALS-Kombinationen untersucht. Die Ergebnisse
sind unten in den Tabellen 2 und 3 zusammengefasst.
-
-
-
BEISPIELE 20–24
-
Drei
zusätzliche
Folien wurden in einer anderen Folienherstellungsstraße als derjenigen,
die in Beispielen 5–19
benutzt wurde, hergestellt. Es wurde das PET-A-Harz verwendet. Es
wurden ähnliche
Folienherstellungsbedingungen angewendet. Die Folie aus Beispiel
20 enthielt 2,0 Gew.-% Cyasorb 1164 und 0,25 Gew.-% Tinuvin 622.
Die Folie aus Beispiel 21 enthielt nur 2,0 Gew.-% Cyasorb 1164.
Die Folie aus Beispiel 22 enthielt 2,2 Gew.-% UVA-1 in PET-A-Harz.
Bei den Beispielen 23, wurde eine im Handel erhältliche gegen UV stabilisierte
PET-Folie erhalten; Courtgard UV-SR (Courtaulds Performance Films,
Martinsville, VA, USA). Die beschleunigte UV-Bewitterungsleistungsfähigkeit
dieser Folien ist in Tabelle 4 zusammengefasst.
-
-
Verschiedene
Modifikationen und Änderungen
dieser Erfindung werden den mit dem Stand der Technik vertrauten
Fachleuten offensichtlich sein, ohne vom Umfang und Geiste der Erfindung
abzuweichen, und man sollte sich im Klaren darüber sein, dass diese Erfindung
nicht auf die veranschaulichenden Ausführungsformen, die hier aufgeführt sind,
begrenzt ist.