МНОГОСЛОЙНЫЕ КАРБОНАТНЫЕ ЛИСТЫ
SANDWICHED CARBONATE SHEETS

[001] Настоящее изобретение относится к светопроницаемым панелям вообще, и, в частности, к многослойному термопластичному карбонатному листу или многослойной термопластичной карбонатной пленке с улучшенной теплоизоляцией.
Уровень техники
2
[002] С увеличением осведомленности об использовании и экологической устойчивости энергии, важно ограничить потери тепла для прозрачных панелей и листов в строительных конструкциях. В связи с этим, желательно увеличить теплоизоляцию таких панелей или листов, и тенденция заключается в создании таких панелей и листов при общем коэффициенте теплопроводности U, меньшем или равном 1 Вт/мK;. (U=1/R, где R - тепловое сопротивление, R=R(излучение)+R(проводимость)+R(конвекция)).
[003] Другая важная проблема касается сопротивления прозрачных конструкций атмосферному влиянию. Механические характеристики прозрачных конструкций должны быть способны противостоять всем погодным условиям. Таким образом, желательно создать панель для использования в качестве прозрачных конструкций, имеющих увеличенную светопроницаемость, в сочетании с хорошими изоляционными свойствами, улучшенной прочностью, и уменьшенными требованиями к обслуживанию.
[004] Одним из предложений для решения этих проблем являются поликарбонатные многостенные листовые конструкции. Типичные многостенные листовые конструкции имеют примерно от 3 до 5 слоев, например, трехстенный лист. Трехстенный лист имеет две наружных стенки и одну внутреннюю стенку. Каждая наружная стенка имеет наружную поверхность и внутреннюю поверхность. Для многостенного листа с тремя или более стенок внутренние поверхности стенки, как правило, выполнены, как внутренняя верхняя поверхность или внутренняя нижняя поверхность. Обычно предусмотрен ряд ребер вдоль длины листовых конструкций, для разделения слоев, обеспечения устойчивости и создания изолирующего слоя между стенками. Наряду с тем, что изоляционная эффективность такой конструкции может быть приемлемой, создание дополнительных стенок, и, таким образом, увеличенная изоляция была бы желательной. Фактором, ограничивающим создание листов, имеющих больше стенок или слоев, то есть семь, восемь или более, является обработка материала, используемая для создания многостенных листов с помощью экструдера и фильеры. Таким образом, известные пластические смолы, используемые для создания от трех до пяти-семи слоев многостенных листов, если они используются для создания многостенного листа, имеющего семь-восемь стенок или более, будут приводить к прогибу листа и очень низкой линейной скорости.
Сущность изобретения
[005] В одном варианте воплощения, настоящее изобретение включает экструдированную термопластичную многостенную листовую структуру, сформированную из термопластичного полимера, и включает, по меньшей мере, две, главным образом, параллельных стенки. Каждая стенка имеет первую и вторую поверхность, и они отделены друг от друга ребрами, простирающимися по длине листа в направлении экструзии. В другом варианте воплощения, многостенная структура листа включает, по меньшей мере, семь, восемь, девять или более, главным образом, параллельных стенок, горизонтальных или под определенным углом, иногда десять, а иногда десять или более стенок. Каждая стенка имеет первую и вторую поверхность, отделенные друг от друга ребрами, простирающимися по длине листа в направлении экструзии.
[006] Структура листа по настоящему изобретению содержит термопласт, выбранный из группы поликарбонат (PC), полиэтилентерефталат (PET), гликоль-модифицированный полиэтилентерефталат (PETG), и полиметилметакрилат, и, главным образом, поликарбонат (PC).
[007] Структура листа по настоящему изобретению может включать один или более из следующего: поглотитель ультрафиолетовых лучей, поглотитель ближней инфракрасной области («NIR»), термо-стабилизатор, пигмент, краситель, технологическую добавку, смазочный материал, наполнитель, или армирующую добавку.
[008] В другом варианте воплощения, структура листа по настоящему изобретению может также включать ламинированный или соэкструдированный слой из одной или более термопластичных или термореактивных смол для обеспечения устойчивости к истиранию/царапанию, химической стойкости, стойкости к ультрафиолетовому (УФ) излучению, NIR, понижения рассеяния света, понижения отражения света, уменьшения загрязнения, уменьшения конденсации, антимикробных свойств, защиты от обесцвечивания, защиты от помутнения, или защиты от растрескивания.
Краткое описание чертежей
[009] На фиг. 1 показано поперечное сечение вдоль направления экструзии многослойной листовой структуры в соответствии с одним вариантом воплощения настоящего изобретения.
[0010] На фиг. 2A-2E показано поперечное сечение типичных структур ребра, которые могут использоваться для разделения смежных стенок многослойной листовой структуры в соответствии с настоящим изобретением.
[0011] На фиг. 3 показаны результаты измерений вязкости относительно скорости сдвига поликарбоната, пригодного для использования в вариантах воплощения настоящего изобретения по сравнению с известными поликарбонатами. График логарифма вязкости построен относительно логарифма скорости сдвига.
Подробное описание вариантов воплощения
[0012] Если многостенный лист представлен в поперечном разрезе (разрез поперек или перпендикулярно плоскости экструзии, как показано на фиг. 1), когда лист плоский и имеет самые длинные размеры (длину и ширину) в горизонтальной плоскости, существует две или более, по существу, параллельных, горизонтальных стенок, также называемых «слоями» или «гранями» 10, и ряд ребер 20, которые проходят между слоями вдоль направления длины, и разделяют слои. Эти ребра 20 иногда называют «перегородками» или «поперечинами». Хотя ребра 20 показаны как вертикальные или перпендикулярные слоям 10, на фиг. 2A-2E показаны несколько не имеющих ограничительного характера альтернативных структур ребер, которые могут быть перпендикулярными 21, диагональными 22 или сочетаниями перпендикулярных и диагональных между ними, и разделяющими параллельные грани 10. Хотя предполагается, что каждая из показанных конструкций ребер может использоваться в сочетании друг с другом, для упрощения изготовления желательно использовать однореберную структуру во всей многослойной структуре.
[0013] На фиг. 2A-2D показаны два слоя 10 многослойной листовой структуры по фиг. 1 с каждой иллюстративной схемой альтернативного ребра. На фиг. 2E показаны три слоя многослойной листовой структуры по фиг. 1. Как показано на фиг. 1 и 2, многослойный лист имеет, главным образом, плоские стенки, показанные как первая или верхняя стенка 11 и вторая или нижняя стенка 12, которые, главным образом, параллельны друг другу. Листовые структуры, которые имеют, по меньшей мере, два или более слоев, как правило, с гладкими поверхностями, вместе называются «многостенные» листы. Например, в случае многослойных листов, таких как семислойный лист, показанный на фиг. 1, существуют две наружных стенки (11 и 12) и пять внутренних стенок 13. Каждая наружная стенка, как наружная поверхность 14 и внутренняя поверхность 15. Для многостенного листа стремя или более стенок, внутренние поверхности стенки, как правило, выполнены как внутренняя верхняя поверхность 16 или внутренняя нижняя поверхность 17.
[0014] Хотя наружные и внутренние стенки изображены как, главным образом, плоские, предполагается, что они могут иметь другие формы, такие как структура стенки гофрированной формы. Термин «гофрированный» имеет значение чередующихся гребней и канавок. Гофры расположены в направлении экструзии, и иногда называются как направление обработки или длина экструдированного листа. Многослойная листовая структура по настоящему изобретению может включать обе наружные стенки с гофрированной формой.
[0015] Толщина 50 стенки определяется как расстояние от первой поверхности стенки до второй поверхности стенки. Например, как показано на фиг. 2a, толщина 50 одной из внутренних стенок 13 является расстоянием между внутренней верхней поверхностью 16 и внутренней нижней поверхностью 17. Толщина стенок многостенного листа по настоящему изобретению независимо равна или больше, чем примерно 0,1 мм, в некоторых случаях, равна или больше, чем примерно 0,3 мм, и в других случаях, равна или больше, чем примерно 0,5 мм. Толщина стенок многостенного листа по настоящему изобретению независимо равна или меньше, чем примерно 10 мм, в некоторых случаях, равна или меньше, чем примерно 5 мм, и в других случаях, равна или меньше, чем примерно 1 мм.
[0016] Толщина ребра многостенного листа по настоящему изобретению равна или больше, чем примерно 0,1 мм, в некоторых случаях, равна или больше, чем примерно 0,3 мм, и в других случаях, равна или больше, чем примерно 0,5 мм. Толщина ребра многостенного листа по настоящему изобретению равна или меньше, чем примерно 8 мм, в некоторых случаях, равна или меньше, чем примерно 4 мм, и в других случаях, равна или меньше, чем примерно 0,8 мм.
[0017] Желаемая общая толщина листа, количество стенок (то есть, слоев или граней) и промежутков между стенками или слоями (например, высота перпендикулярных ребер) может выбираться, соответственно, для обеспечения желаемых эксплуатационных характеристик листа. Варианты воплощения настоящего изобретения включают, по меньшей мере, две расположенных с промежутком стенки, в некоторых случаях, по меньшей мере, пять стенок, в других случаях, по меньшей мере, семь стенок, и в других случаях, по меньшей мере, десять стенок. Если используется больше, чем три слоя, внутренние стенки могут быть расположены на равных расстояниях друг от друга, и от верхних и нижних слоев (т.е. один или более расположены по центру относительно наружных стенок) или ближе к одному или другому слою.
[0018] Многостенный лист по настоящему изобретению имеет общую толщину, которая определяется как расстояние от наружной поверхности 14 верхней стенки 11 до наружной поверхности 14 нижней стенки 12. Многослойная листовая структура по настоящему изобретению имеет общую толщину, равную или большую, чем примерно 30 мм, в некоторых случаях, равную или большую, чем примерно 40 мм, и в других случаях, равную или большую, чем примерно 50 мм. Многослойная листовая структура по настоящему изобретению имеет общую толщину, равную или меньшую, чем примерно 100 мм, в некоторых случаях, равную или меньшую, чем примерно 80 мм, и в других случаях, равную или меньшую, чем примерно 60 мм.
[0019] Количество и конструкция ребер может зависеть от требований к структуре листа. Как отмечено выше, и изображено на фигурах, ребра могут быть вертикальными 21 (то есть, перпендикулярными к стенкам листа), диагональными 22 (включая пересекающие диагональные 23), или их сочетаниями. Если применены оба вида ребер, и вертикальные, и диагональные, диагональные ребра могут пересекать стенку(и) в той же точке, где ее пересекают 24 вертикальные ребра, или в других точках, 25 и 26. Если предусмотрены вертикальные ребра 21, они расположены на расстоянии друг от друга, равном или большем, чем примерно 10 мм, в некоторых случаях, равном или большем, чем примерно 15 мм, и в других случаях, равном или большем, чем примерно 20 мм. Расстояние между ребрами для вертикальных ребер равно или меньше, чем примерно 30 мм, в некоторых случаях, равно или меньше, чем примерно 40 мм, и в других случаях, равно или меньше, чем примерно 50 мм.
2
2
2
2
2
2
[0020] Многослойные листы должны, как правило, иметь удельный вес площади, равный или больший, чем 3,5 кг/м, в некоторых случаях, равный или больший, чем 4 кг/м, и в других случаях, равный или больший, чем 5 кг/м. Удельный вес площади соответствующих многослойных листов равен или меньше, чем 8 кг/м, в некоторых случаях равен или меньше, чем 7 кг/м, и в других случаях равен или меньше, чем 6 кг/м.
[0021] Как известно специалисту, в зависимости от требований к жесткости, теплоизоляции, светопроницаемости, и сопротивлению атмосферному влиянию, структуры по настоящему изобретению могу быть изготовлены из широкого ассортимента пластичных полимеров. В некоторых вариантах воплощения многостенный лист по настоящему изобретению изготовлен из одного из известных жестких термопластичных смол, включая поликарбонат (PC), полипропилен (PP), полистирол (PS), полистирольно-акрилонитрильный сополимер (SAN), модифицированный бутадиеном SAN (ASS), поли(метилметакрилат) (PMMA), поли(этилентерефталат) (PET), гликоль-модифицированный PET (PETG), и поливинилхлорид (PVC). В некоторых вариантах воплощения, структуры листов изготовлены из PC, PET, PETG и РММА, а в некоторых случаях структура листа изготовлена из PC.
[0022] Карбонатный полимер по настоящему изобретению представляет собой термопластичный ароматический поликарбонат и/или ароматический полиэфирный карбонат. Соответствующие ароматические поликарбонаты и/или ароматические полиэфирные карбонаты, в соответствии с настоящим изобретением, известны из литературных источников, или могут производиться по способам, известным из литературных источников (например, для производства ароматических поликарбонатов, см. Schnell, "Chemistry and Physics of Polycarbonates" (Шнелл, «Химия и физика поликарбонатов», издательство Interscience Publishers, 1964 г., а также патенты США 3028365, 4529791 и 4677162, которые включены сюда в качестве ссылки в полном объеме. Соответствующие ароматические полиэфирные карбонаты описаны в патентах США 3169121, 4156069 и 4260731, которые включены сюда в качестве ссылки в полном объеме.
[0023] Получение ароматических поликарбонатов является следствием, например, реакции дифенолов с галоидами уксусной кислоты, такими как фосген, и/или с ароматическими дигалоидами двуосновной карбоновой кислоты, подходящими дигалоидами бензолдикарбоновой кислоты, с помощью способа межфазных границ, необязательно, с использованием агентов, обрывающих цепь, например, монофенолов, и, необязательно, с использованием трехфункциональных агентов ветвления или агентов ветвления с функциональностью, большей трех, например, трифенолов или тетрафенолов.
[0024] Дифенолы для получения ароматических поликарбонатов и/или ароматических полиэфирных карбонатов могут быть такими, как в формуле II
1
5
2
5
5
6
2
6
12
где A помечена одинарная связь, C-C алкилен, C-C алкилиден, C-C циклоалкилиден, -O-, -SO-, -CO-, -S-, -SO-, или C-C арилен, на котором могут конденсироваться другие ароматические кольца, которые необязательно содержат гетероатомы, или радикал по формуле III или IV
1
12
B - в каждом случае независимый водород, C-C алкил, подходящий метил, или галоген, такой как хлор и/или бром;
х - в каждом случае взаимно независимое 0, 1, или 2;
p равно 0 или 1;
c
d
1
1
6
R и R - взаимно независимые друг от друга, и индивидуально выбираемые для каждого X, и представляют собой водород или C-C алкил, соответствующий водород, метил или этил;
1
X отмечен углерод; и
c
m отмечено целое от 4 до 7, в некоторых случаях 4 или 5, с оговоркой, что R и
d
1
R одновременно отмечают алкил на, по меньшей мере, одном атоме X.
1
5
5
6
[0025] Соответствующие дифенолы являются гидрохиноном, резорцином, диоксидифенилами, бис(гидроксифенил)-C-C алканами, бис(гидроксифенил)-C-C циклоалканами, бис(гидроксифенил)эфирами, бис(гидроксифенил)сульфоксидами, бис(гидроксифенил)кетонами, бис(гидроксифенил)сульфонами и альфа, альфа'-бис(гидроксифенил)диизопропилбензолами, а также их производными, которые имеют бромированные и/или хлорированные ядра. [0026] Желаемые дифенолы включают 4,4'-диоксидифенил, бисфенол A, 2,4-бис(4-гидроксифенил)-2-метилбутан, 1,1-бис(4-гидроксифенил)-циклогексан, 1,1-бис(4-гидроксифенил)-3,3,5-триметилциклогексан, 4,4-диоксидифенил сульфид и 4,4-диоксидифенил сульфон, а также их ди- и четырехбромистые или хлорированные производные, такие как 2,2-бис(3-хлоро-4-гидроксифенил)пропан, 2,2-бис-(3,5-дихлоро-4-гидроксифенил)пропан или 2,2-бис(3,5-дибромо-4-гидроксифенил)пропан. 2,2-бис-(4-гидроксифенил)пропан (бисфенол А) - пример соответствующего дифенола. Дифенолы могут использоваться отдельно или как произвольные смеси. Дифенолы являются известными из литературных источников или могут быть получены способами, известными из литературных источников.
[0027] Примеры подходящих агентов, обрывающих цепь, для производства ароматических поликарбонатов, включают фенол, p-хлорфенол, p-трет-бутилфенол или 2,4,6-трибромфенол, а также длинноцепочечные алкилфенолы, такие как 4-(1,3-диметил-бутил)-фенол или моноалкилфенолы или диакиилфенолы, которые содержат в общем от 8 до 20 атомов С в своих замещающих группах алкила, таких как 3,5-ди-трет-бутилфенол, p-изо-октилфенол, p-трет-октилфенол, p-додецилфенол, 2-(3,5-диметилгептил)-фенол и 4-(3,5-диметилгептил)-фенол. Количество используемых агентов, обрывающих цепь, как правило, находится между 0,1 мольных процентов и 10 мольных процентов относительно молярной суммы дифенолов, используемых в каждом случае.
w
[0028] Ароматические поликарбонаты и/или ароматические полиэфирные карбонаты по настоящему изобретению могут иметь среднемассовые молекулярные массы от примерно 20000 до примерно 200000, в некоторых случаях - от примерно 30000 до примерно 50000, в других случаях - от примерно 32000 до примерно 45000 и в других случаях - от примерно 35000 до примерно 40000. Если не указано иное, ссылки здесь на «молекулярную массу» ароматического поликарбоната и/или ароматического полиэфирного карбоната относятся к среднемассовым молекулярным массам (M), определенным способом гельпроникающей хроматографии (GPC), используя способ сканирования лазерным лучом со стандартным бисфенол А поликарбонатом, и даны в единицах грамм на моль (г/моль).
[0029] Ароматические поликарбонаты могут разветвляться за счет включения подходящих агентов ветвления. Разветвленные поликарбонаты, пригодные для настоящего изобретения, могут изготавливаться с помощью известных способов, например, несколькими известными способами, раскрытыми в патентах США 3028365, 4529791 и 4677162, которые включены сюда в качестве ссылки в полном объеме.
[0030] Подходящими агентами ветвления, которые могут быть использованы, являются трех- или многофункциональные хлориды карбоновой кислоты, такие кактрихлорид тримезиновой кислоты, трихлорид циануровой кислоты, 3,3'-,4,4'-тетрахлорид дифенилкетонтетракарбоновой кислоты, 1,4,5,8-тетрахлорид нафталин-тетракарбоновой кислоты или тетрахлорид пиромеллитовой кислоты, например, в количествах от 0,01 до 1,0 мольных процентов (относительно используемых дихлоридов карбоновой кислоты) или трех- или многофункциональные фенолы, такие как флороглюцин, 4,6-диметил-2,4,6-трис(4-гидроксифенил)-2-гептен, 4,4-диметил-2,4,6-трис(4- гидроксифенил)гептан, 1,3,5-трис(4- гидроксифенил)бензол, 1,1,1-трис(4- гидроксифенил)этан ("THPE"), трис(4-гидроксифенил)-фенил-метан,2,2-бис[4,4-бис(4- гидроксифенил)циклоксигексил]-пропан, 2,4-бис[1-(4-гидроксифенил)-1-метилэтил]фенол, тетракис(4- гидроксифенил)-метан, 2,6-бис(2-гидрокси-5-метил-бензил)-4-метил-фенол, 2-(4-гидроксифенил)-2-(2,4-дигидроксифенил)пропан или тетракис(4-[1-(4-гидроксифенил)-1-метилэтил]-фенокси)-метан. Подходящим агентом ветвления является THPE.
[0031] Агенты ветвления могут помещаться в реакционный сосуд с дифенолами. Агенты ветвления хлорангидрид кислоты могут вводиться вместе с хлорангидридами кислоты.
[0032] Агенты ветвления могут включаться в количествах примерно от 0,2 вес.% примерно до 1 вес.%, в некоторых случаях примерно от 0,3 вес.% примерно до 0,8 вес.%, и в других случаях примерно от 0,5 вес.% примерно до 0,7%, и в других случаях примерно от 0,6 вес.% примерно до 0,7 вес.%, например, около 0,64 вес.%.
[0033] Пригодными являются гомополикарбонаты и сополикарбонаты. Для производства сополикарбонатов в соответствии с компонентом (i), согласно изобретению, может также использоваться от 1 до 25 весовых частей, соответственно от 2,5 до 25 весовых частей (относительно общего количества используемых дифенолов) полидиорганосилоксанов, содержащих гидрокси-арилокси концевые группы. Они известны (см., например, патент США 3419634) или могут быть получены способами, известными из литературных источников.
[0034] Кроме гомополикарбонатов бисфенола A, другие поликарбонаты включают сополикарбонаты бисфенола A с до 15 мольными процентами, относительно молярных сумм дифенолов, других фенолов, которые указаны как предпочтительные или особенно предпочтительные, в частности, 2,2-бис(3,5-дибромо-4-гидроксифенил)-пропан.
[0035] Ароматические дигалоиды дикарбоновой кислоты, пригодные для производства ароматических полиэфирных карбонатов, - это двухкислотные дихлориды изофталевой кислоты, терефталевой кислоты, дифенил эфир-4,4'-дикарбоновой кислоты и нафталин-2,6-дикарбоновой кислоты. Типичными являются смеси двухкислотных дихлоридов изофталевой кислоты и терефталевой кислоты в отношении от 1:20 до 20:1. Галоид уксусной кислоты, такой как фосген, используется в сочетании с двухфункциональным кислотным производным при производстве полиэфирных карбонатов.
1
22
2
22
[0036] Кроме упомянутых выше монофенолов, подходящие агенты, обрывающие цепь, для производства ароматических полиэфирных карбонатов включают их эфиры хлорокарбоновой кислоты, а также кислотные хлориды ароматических монокарбоновых кислот, которые, необязательно, могут быть замещены C-C алкиловыми группами, или атомами галогенов, и также включать алифатические C-C хлориды монокарбоновой кислоты. Количество агентов, обрывающих цепь, составляет от 0,1 до 10 мольных процентов в каждом случае, относительно молей дифенолов в случае фенольных агентов, обрывающих цепь, и относительно молей дихлоридов дикарбоновой кислоты в случае агентов хлоридов монокарбоновой кислоты, обрывающих цепь.
[0037] Ароматические полиэфирные карбонаты могут также содержать введенные гидроксикарбоновые кислоты. Ароматические полиэфирные карбонаты могут быть линейными или разветвленными. Соответствующие агенты ветвления раскрыты здесь, ранее.
[0038] Соотношение структурных единиц карбонатов в ароматических полиэфирных
карбонатах может быть произвольно изменяемым. Содержание карбонатных групп может составлять до 100 мольных процентов, особенно до 80 мольных процентов, и в некоторых случаях до 50 мольных процентов, относительно суммы эфирных групп и карбонатных групп. Доля эфиров и карбонатов ароматических полиэфирных карбонатов может быть представлена в виде блоков, или может быть произвольно распределена в конденсационном полимере.
[0039] Ароматические поликарбонаты и ароматические полиэфирные карбонаты могут использоваться по отдельности или в любой смеси друг с другом.
[0040] Структуры в соответствии с изобретением могут также содержать или иметь ламинированные или соэкструдированные дополнительно к ним слои других термопластичных или термореактивных смол для получения желаемых характеристик, особенно тогда, когда желательно модифицировать поверхность(и) структуры листа по определенной схеме, такой как для устойчивости к истиранию/царапанию, химической стойкости, стойкости к ультрафиолетовому (УФ) излучению, поглощения в ближней инфракрасной области (NIR), понижения рассеяния света, понижения отражения света, уменьшения загрязнения, уменьшения конденсации, антимикробных свойств, защиты от обесцвечивания, защиты от помутнения, защиты от растрескивания, и т.д. Термопластичная смола может содержать нормальный тип добавок, используемых с известной целью для этих типов смол и структур, включая, помимо прочего, стабилизаторы, такие как УФ поглотители, NIR поглотители или термостабилизаторы, пигменты, такие как красители, технологические добавки, такие как смазочные вещества, наполнители, армирующие добавки, оптические отбеливатели, флуоресцентные добавки и др. Такие добавки могут добавляться к смолам, которые используются для изготовления этих структур и/или любых слоев, которые могут быть ламинированы или экструдированы для этого с известной целью.
-1
[0041] В соответствующих вариантах воплощения настоящего изобретения поликарбонат имеет вязкость расплава, измеренную при температуре 260°C при скорости сдвига 0,1 с, равную или большую, чем примерно 10000 Па с, в некоторых случаях большую, чем примерно 12000 Па с, в других случаях большую, чем примерно 14000 Па с, и в других случаях большую, чем 16000 Па с.
-1
-1
[0042] Для достижения надлежащего равновесия между подходящими соображениями технологического процесса и желаемой структурной прочностью, когда смола выходит из экструдера, автор изобретения обнаружил, что подходящие поликарбонаты, используемые в настоящем изобретении, имеют определенный коэффициент вязкости расплава. Термин коэффициент вязкости расплава, используемый в данных технических характеристиках, чертежах и формуле изобретения, относится к отношению вязкости при скорости сдвига 0,1 с к вязкости при скорости сдвига 100 с, измеренной при 260°C. При графическом изображении (как на фиг. 3) часто полезно использовать логарифм скорости сдвига и логарифм вязкости. Согласно настоящему изобретению, коэффициент вязкости расплава равен или больше, чем примерно 4,5. В некоторых случаях коэффициент вязкости расплава равен или больше, чем примерно 5, в других случаях коэффициент вязкости расплава равен или больше, чем примерно 5,5, в других случаях коэффициент вязкости расплава равен или больше, чем примерно 6, и в других случаях коэффициент вязкости расплава равен или больше, чем примерно 6,5.
Добавка, поглощающая инфракрасное излучение
[0043] Подходящими поглотителями инфракрасного излучения для улучшения теплозащитных свойств многослойного изделия, по настоящему изобретению, являются частицы окиси олова, легированные боридом металла, цезий-вольфрамовым оксидом, сурьмой, частицы окиси цинка, содержащие, по меньшей мере, один из элементов, выбранный из группы In, Ga, Al, и Sb, частицы оксида индия, легированные оловом, другие органические или неорганические поглотители инфракрасного излучения, такие как составы на основе фталоцианина, составы на основе нафталоцианина, сульфид меди, или компаунды с ионами меди, которые могут быть смешаны с составами карбонатов по настоящему изобретению.
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
2
2
2
2
2
2
2
2
5
2
5
[0044] Неорганические добавки, поглощающие инфракрасное излучение, как правило, являются мелкодисперсными частицами борида металла, особенно борида, такого как борид лантана (LaB), борид празеодима (PrB), борид неодима (NdB), борид церия (СеВ), борид гадолиния (GdB), борид тербия (TbB), борид диспрозия (DyB), борид гольмия (НоВ), борид иттрия (YB), борид самария (SmB), борид европия (EuB), борид эрбия (ErB), борид тулия (TmB), борид иттербия (YbB), борид лютеция (LuB), борид стронция (SrB), борид кальция (СаВ), борид титана (TiB), борид циркония (ZrB), борид гафния (HfB), борид ванадия (VB), борид тантала (ТаВ), бориды хрома (CrB и CrB), бориды молибдена (МоВ, МоВ и МоВ), борид вольфрама (WB) и т.п., или сочетаниями, включающими, по меньшей мере, один из перечисленных боридов.
[0045] Желательно, чтобы неорганические добавки, поглощающие инфракрасное излучение, были в виде частиц с наноразмерами, до диспергирования в термопластическом и/или термореактивном полимере. Отсутствуют особые ограничения формы частиц, которые могут быть, например, сферическими, неправильной формы, пластинчатыми или нитевидными. Частицы с наноразмерами могут, как правило, иметь средние наибольшие размеры, меньшие, или равные примерно 200 нанометров (нм). В одном варианте воплощения частицы могут иметь средние наибольшие размеры, меньшие, или равные примерно 150 нм. В другом варианте воплощения частицы могут иметь средние наибольшие размеры, меньшие, или равные примерно 100 нм. В еще одном варианте воплощения частицы могут иметь средние наибольшие размеры, меньшие, или равные примерно 75 нм. В еще одном варианте воплощения частицы могут иметь средние наибольшие размеры, меньшие, или равные примерно 50 нм. Как указано ранее, частицы с наноразмерами могут, как правило, иметь средние наибольшие размеры, меньшие, или равные примерно 200 нм. В одном варианте воплощения, более чем 90% частиц имеют средние наибольшие размеры, меньшие, или равные примерно 200 нм. В другом варианте воплощения, более чем 95% частиц имеют средние наибольшие размеры, меньшие, или равные примерно 200 нм. В еще одном варианте воплощения, более чем 99% частиц имеют средние наибольшие размеры, меньшие, или равные примерно 200 нм. Может использоваться двухвершинное или с большим количеством вершин распределение размера частиц.
-6
2
2
-6
2
2
2
[0046] Неорганические добавки, поглощающие инфракрасное излучение, как правило, используются в количествах примерно от 1,2·10 грамм/кв. метр (г/м) до примерно 2,0 г/м. В одном варианте воплощения неорганические добавки, поглощающие инфракрасное излучение, могут использоваться в количествах примерно от 6·10 до примерно 1,0 г/м. В другом варианте воплощения неорганические добавки, поглощающие инфракрасное излучение, могут использоваться в количествах примерно от 0,09 примерно до 0,36 г/м. В еще одном варианте воплощения неорганические добавки, поглощающие инфракрасное излучение, могут использоваться в количествах примерно от 0,18 примерно до 0,9 г/м.
[0047} Неорганические добавки, поглощающие инфракрасное излучение, как правило, используются в количествах, равных или меньших, чем примерно 3000 промилле, в некоторых случаях, равных или меньших, чем примерно 2000 промилле, в некоторых случаях, равных или меньших, чем примерно 1500 промилле, в некоторых случаях, равных или меньших, чем примерно 1250 промилле, в некоторых случаях, равных или меньших, чем примерно 1000 промилле, в некоторых случаях, равных или меньших, чем примерно 750 промилле, в некоторых случаях, равных или меньших, чем примерно 500 промилле весовых процентов на основе общего веса состава карбонатного полимера для конкретного слоя. Неорганические добавки, поглощающие инфракрасное излучение, как правило, используются в количествах, равных или больших, чем примерно 0,02 промилле, в некоторых случаях, равных или больших, чем примерно 1 промилле, в некоторых случаях, равных или больших, чем примерно 1,5 промилле, в других случаях, равных или больших, чем примерно 2,5 промилле, на основании общего веса состава карбонатного полимера для конкретного слоя.
Добавка, поглощающая УФ излучение
[0048] Состав может дополнительно содержать одну или более добавок, поглощающих УФ излучение. Подходящими добавками, поглощающими УФ излучение, являются цианакрилатные компаунды, триазиновые компаунды, бензофеноновые компаунды, такие как 2,4 диоксибензофенон, 2-гидрокси-4-метоксибензофенон, 2-гидрокси-4-n-октоксибензофенон, 4-додецилокси-2 гидроксибензофенон, 2-гидрокси-4-октадециклоксибензофенон, 2,2'дегидрокси-4метоксибензофенон, 2,2'дигидрокси-4,4'диметилоксибензофенон, 2,2'дигидрокси-4 метоксибензофенон, 2,2', 4,4'тетра гидроксибензофенон, 2-гидрокси-4-метокси-5 сульфобензофенон, 2-гидрокси-4-метокси-2'-карбоксибензофенон, 2,2'дигидрокси-4,4'диметокси-5 сульфобензофенон, 2-гидрокси-4-(2-гидрокси-3-метиларилокси)пропоксибензофенон, 2-гидрокси-4хлоробензофенон, или тому подобное; бензотриазольные компаунды, такие как2-(2-гидрокси-5-трет-октилфенил)-бензотриазол, 2-гидрокси-4-n-октокси бензотриазол 2-(2-гидрокси-5-метил фенил) бензотриазол, 2-(2-гидрокси-3',5'-ди-трет-бутил фенил)бензотриазол, и 2-(2-гидрокси-X-трет, бутил-5'-метил-фенил) бензотриазол, или тому подобное; компаунды салицилата, такие как фенил салицилат, карбоксифенил салицилат, p-октилфенил салицилат, салицилат стронция, р-трет бутилфенил салицилат, метил салицилат, додецил салицилат, и т.п.; а также другие поглотители УФ излучения, такие как монобензоат резорцина, 2 этил гексил-2-циано, 3-фенилциннамат, 2-этил-гексил-2-циано-3,3-дифенил акрилат, этил-2-циано-3,3-дифенил акрилат, 2-2'-тиобис(4-1-октилфенолат)-1-n-бутиламин, и т.п., или их сочетания, включающие, по меньшей мере, одну из перечисленных добавок, поглощающих УФ излучение. Промышленно выпускаемыми добавками, поглощающими УФ излучение, являются TINUVINTM 234, TINUVIN 329, TINUVIN 350 и TIIMUVIN 360, серийно выпускаемые компанией Ciba Specialty Chemicals; поглощающие добавки CYASORBTM UV, серийно выпускаемые компанией Cytec Industries, такие как 2-(2Н-бензотриазол-2-ил)-4-(1,1,3,3-тетраметилбутил)-фенол (CYASORB 5411); 2-гидрокси-4-п-октилоксибензофенон (CYASORB 531); 2-[4,6-бис(2,4-диметилфенил)-1,3,5-триазин-2-ил]-5-(октилокси)-фенол (CYASORB 1164); 2,2'-(1,4-фенилен)бис(4Н-3,1-бензоксацин-4-один) (CYASORB UV-3638); 1,3-бис[(2-циано-3,3-дифенилакрилоил)окси]-2,2-бис[[(2-циано-3,3-дифенил-акрилоил)окси]метил]пропан (UVINULTM 3030); 2,2'-(1,4-фенилен) бис(4Н-3,1-бензоксацин-4-один); 1,3-бис[(2-циано-3,3-дифенилакрилоил)окси]-2,2-бис[[(2-циано-3,3-дифенил-акрилоил)окси]метил]пропан; 2,2'-метилен-бис-(6-{2H-бензотриазол-2-ил}-4-{1,1,3,3-тетраметилбутил)-фенол) (LA-31 от компании Adeka Argus); или 2-(4,6-дифенил-1,3,5-триазин-2-ил)-5-гексилоксифенол (Tinuvin 1577 от компании Ciba Geigy). Для изделий, формируемых экструзией, UVINUL 3030, серийно выпускаемый концерном BASF, особенно пригоден, благодаря его низкой летучести.
[0049] Одна или более добавок, поглощающих УФ излучение, могут использоваться в составе карбонатного полимера, независимо, в количествах, равных или меньших, чем примерно 15 весовых процентов, в некоторых случаях, равных или меньших, чем примерно 10 весовых процентов, в некоторых случаях, равных или меньших, чем примерно 7,5 весовых процентов, и в других случаях, равных или меньших, чем примерно 5 весовых процентов, на основании общего веса состава карбонатного полимера для конкретного слоя. Одна или более добавок, поглощающих УФ излучение, могут использоваться в составе карбонатного полимера, независимо, в количествах, равных или больших, чем примерно 0,01 весовых процентов, в некоторых случаях, равных или больших, чем примерно 0,1 весовых процентов, в некоторых случаях, равных или больших, чем примерно 0,5 весовых процентов, в некоторых случаях, равных или больших, чем примерно 1 весовой процент, и в других случаях, равных или больших, чем примерно 2 весовых процентов, на основании общего веса состава карбонатного полимера для конкретного слоя. Термо-стабилизатор
[0050] Состав может содержать один или более термо-стабилизаторов для компенсации возрастания температуры, вызванного взаимодействием инфракрасного излучения с неорганическими добавками, экранирующими инфракрасное излучение. Кроме того, добавка термо-стабилизаторов защищает материал во время операций обработки, таких как смешивание. Как правило, изделие, включающее термопластичный полимер, содержащий неорганические добавки, экранирующие инфракрасное излучение, может испытывать повышение температуры до 20°C, под воздействием света. Добавка термостабилизаторов к составу улучшает характеристики долговременного старения, и увеличивает срок службы изделия.
[0051] В другом варианте воплощения термостабилизаторы могут необязательно добавляться к составу для предотвращения деградации органического полимера во время обработки и для улучшения теплоустойчивости изделия. Подходящие термо-стабилизаторы включают фосфиты, фосфониты, фосфины, стерически затрудненные амины, гидроксиламины, фенолы, акрилоил модифицированные фенолы, редуценты гидроперекиси, производные бензофуранона, и т.п., или сочетания, включающие, по меньшей мере, один из перечисленных термо-стабилизаторов. Примеры включают, помимо прочего, фосфиты, такие как трис(нонил фенил) фосфит, трис(2,4-ди-(-бутилфенил) фосфит, бис(2,4-ди-(-бутилфенил) пентаэритритол дифосфит, дистеарил пентаэритритол дифосфит или тому подобное; алкилированные монофенолы или полифенолы; алкилированные продукты реакции полифенолов с диенами, такие как тетракис[метилен (3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксигидроциннамат)]метан, или тому подобное; бутилированные продукты реакции пара-крезола или дициклопентадиена; алкилированные гидрохиноны; гидроксилированные тиодифенил эфиры; алкилиденовые-бисфенолы; компаунды бензила; сложные эфиры бета-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)-пропионовой кислоты с одноатомными или многоатомными спиртами; сложные эфиры бета -(5-трет-бутил-4-гидрокси-3-метилфенил)-пропионовой кислоты с одноатомными или многоатомными спиртами; сложные эфиры тиоалкиловых или тиоариловых компаундов, таких как дистеарилтиопропионат, дидаурилтиопропионат, дитридецилтиодипропионат, октадецил-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат, пентаэритритил-тетракис [3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат и т.п.; тетракис (2,4-ди-трет-бутилфенил) 4,4'-бифенилендифосфонит (IRGAPHOSTM PEPQ); амиды бета-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)-пропионовой кислоты или тому подобное, или сочетания, включающие, по меньшей мере, один из перечисленных ингибиторов окисления. Подходящими термостабилизаторами, которые выпускаются серийно, являются IRGAPHOS 168, DOVERPHOSTM S-9228, ULTRANOXTM 641 и т.п. При необходимости, для улучшения термической стабильности состава может также добавляться необязательный со-стабилизатор, такой как алифатическая эпоксидная смола или затрудненный фенольный ингибитор окисления, такой как IRGANOXTM 1076, IRGANOX 1010, оба производятся компанией Ciba Specialty chemicals. Желательными термостабилизаторами являются фосфиты.
[0052] Один или более термо-стабилизаторов могут использоваться в составе карбонатного полимера в количествах, равных или меньших, чем примерно 5 весовых процентов, в некоторых случаях, равных или меньших, чем примерно 3 весовых процента, в некоторых случаях, равных или меньших, чем примерно 1 весовой процент, в некоторых случаях, равных или меньших, чем примерно 1 весовой процент, в некоторых случаях, равных или меньших, чем примерно 0,5 весовых процентов, и в некоторых случаях, равных или меньших, чем примерно 0,1 весовых процентов, на основе общего веса состава карбонатного полимера. Один или более термо-стабилизаторов могут использоваться в составе карбонатного полимера, в количествах, равных или больших, чем примерно 0,001 весовых процентов, в некоторых случаях, равных или больших, чем примерно 0,002 весовых процентов, в некоторых случаях, равных или больших, чем примерно 0,005 весовых процентов, и в других случаях, равных или больших, чем примерно 0,01 весовых процентов, на основании общего веса состава карбонатного полимера для конкретного слоя.
Ингибитор окисления
[0053] Примеры ингибиторов окисления, которые могут использоваться в настоящем изобретении, включают затрудненные ингибиторы окисления на основе фенола. Конкретные примеры затрудненных ингибиторов окисления на основе фенола могут включать пентаэритрил-тетракис [3-(3,5-ди-(-бутил-4-гидроксифенил)пропионат], октадецил-3-(3,5-ди-1-бутил-4-гидроксифенил)пропионат, тио-диэтиленбис [3-(3,5-ди-1-бутил-4-гидроксифенил)пропионат], N,N'-гексан-1,6-ди-ил-бис[3-(3,5-ди-1-бутил-4-гидроксифенилпропионамид), 2,4-диметил-6-(1-метилпентадецил)фенол, диэтил[[3,5-бис (1,1-диметилэтил)-4-гидроксифенил]метил] фосфат, 3,3',3'',5,5',5''-гекса-1-бутил-а,а',а''-(мезитилен-2,4,6-три-ил) три-p-крезол, 4,6-бис(октилтиометил)-о-крезол, этилен-бис (оксиэтилен)бис[3-(5-1-бутил-4-гидрокси-т-толил)пропионат], гексаметилен-бис[3-(3,5-ди-1-бутил-4-гидроксифенил)пропионат], 1,3,5-трис(3,5-ди-(-бутил-4-дироксибензил)-1,3,5-тразин-2,4,6(1H,3H,5H)-три-один,2,6-ди-1-бутил-4-(4,6-бис(октилтио)-1,3,5-триазин-2-ил-амино)фенол, и т.д. Из них особенно предпочтительны пентаэритрил-тетракис[3-(3,5-ди-(-бутил-4-гидроксифенил)пропионат] и октадецил-3-(3,5-ди-1-бутил-4-гидроксифенил)пропионат. Эти два ингибитора окисления на основе фенола поставляются как торговые наименования «IRGANOX 1010» и «IRGANOX 1076», соответственно, производимые компанией Ciba Speciality Chemicals Corp.
[0054] В настоящем изобретении могут использоваться один или более ингибиторов окисления. Количество ингибиторов окисления на основе фенола, которые могут использоваться, включает количества, равные или меньшие, чем примерно 2 весовых процентов, в некоторых случаях, равные или меньшие, чем примерно 1 весовых процента, в некоторых случаях, равные или меньшие, чем примерно 1 весовых процента, в некоторых случаях, равные или меньшие, чем примерно 0,5 весовых процентов, в некоторых случаях, равные или меньшие, чем примерно 0,4 весовых процентов, и в некоторых случаях, равные или меньшие, чем примерно 0,2 весовых процентов, на основе общего веса состава карбонатного полимера. Количество ингибитора окисления на основе фенола, который может использоваться в количествах равных или больших, чем примерно 0,01 весовых процентов, в некоторых случаях, равных или больших, чем примерно 0,05 весовых процентов, и в некоторых случаях, равных или больших, чем примерно 0,1 весовых процентов, на основе общего веса состава карбонатного полимера для конкретного слоя. Если содержание ингибитора окисления на основе фенола меньше, чем 0,1 весовых процентов, влияние ингибитора окисления может быть недостаточным, и если содержание ингибитора окисления на основе фенола больше, чем 2 весовых процентов, влияние ингибитора окисления может быть интенсивным.
Антистатик
[0055] Термин «антистатическая добавка» относится к мономерным, олигомерным, или полимерным материалам, которые могут перерабатываться в полимерные смолы и/или распыляться на материалы или изделия для улучшения проводящих свойств и общих физических характеристик. Примеры мономерных антистатических добавок включают глицеролмоностеарат, глицеролдистеарат, глицеролтристеарат, этоксилированные амины, первичные, вторичные и третичные амины, этоксилированные спирты, алкилсульфаты, алкиларилсульфаты, алкилфосфаты, алкиламинсульфаты, соли сульфоновой кислоты, такие как натриевый стеарил сульфонат, натриевый додецилбензолсульфонат или тому подобное, четырехкомпонентные соли аммония, четырехкомпонентные смолы аммония, производные имидазолина, сложные эфиры сорбита, этаноламиды, бетаины и т.п., или сочетания, включающие, по меньшей мере, одну из перечисленных мономерных антистатических добавок.
[0056] Типичные полимерные антистатические добавки включают определенные олиамидоэфирные полиэфир-полиамидные (полиэфирамидные) блок-сополимеры, полиэфирэфирамидные блок-сополимеры, полиэфиры, содержащие сложные эфирные группы, или полиуретаны, каждый из которых содержит полиалкиленоксидные блоки с полиалкиленгликоль составляющими, такими как полиэтиленгликоль, полипропиленгликоль, политетраметиленгликоль и т.п. Такие полимерные антистатические добавки производятся серийно, например, компаниями PelestatTM 6321 (Sanyo) или PebaxTM MH1657 (Atofina), IrgastatTM P18 и Р22 (Ciba-Geigy). Другие полимерные материалы, которые могут использоваться в качестве антистатических добавок, являются, по сути, проводящими полимерами, такими как полианилин (выпускаемый серийно как PANIPOLTM ЕВ от компании Panipol), полипропиррол и политиофен (выпускаемый серийно концерном Вауег), которые частично сохраняют присущую им проводимость после процесса расплавления при повышенных температурах. В одном варианте воплощения, углеродные волокна, углеродные нановолокна, углеродные нанотрубки, углеродная сажа или любое сочетание перечисленного могут использоваться в полимерной смоле, содержащей химические антистатические добавки, для придания составу электростатической диссипативности.
[0057] Антистатические добавки, которые пригодны для использования в этом качестве, включают ониевые соли алкил сульфонатов, в частности алкилированные и арилированные ониевые соли перфторированных алкил сульфонатов. Типичными ониевыми солями являются фосфониевая, аммониевая, сульфониевая, имидазолиниевая, пиридиниевая или тропилиевая соль. Подходящими примерами являются алкилированные аммониевые и фосфониевые соли перфторированных алкил сульфонатов и, особенно, алкилированных фосфониевых сульфонатов. Особенно подходят фосфониевые сульфонаты, включая фторированные фосфониевые сульфонаты, которые могут содержать фторуглерод, включающий органический сульфонатный анион, и органический фосфониевый катион. Подходящие примеры таких органических сульфонатных анионов включают, помимо прочего, перфторо метан сульфонат, перфторо бутан сульфонат, перфторо гексан сульфонат, перфторо гептан сульфонат, перфторо октан сульфонат, сочетания, включающие один или более из них и т.п. Подходящие примеры вышеупомянутых фосфониевых катионов включают, помимо прочего, алифатический фосфоний, такой как тетраметил фосфоний, тетраэтил фосфоний, тетрабутил фосфоний, триэтилметил фосфоний, трибутилметил фосфоний, трибутилэтил фосфоний, триоктиметил фосфоний, триметилбутил фосфоний, триметилоктил фосфоний, триметилаурил фосфоний, триметилстеарил фосфоний, триэтилоктил фосфоний и ароматические фосфоний, такие как тетрафенил фосфоний, трифенилметил фосфоний, трифенилбензил фосфоний, трибутилбензил фосфоний, сочетания, включающие один или более из них и т.п. Подходящие примеры вышеупомянутых аммониевых катионов включают, помимо прочего, алифатический аммоний, такой как тетраметил аммоний, тетраэтил аммоний, тетрабутил аммоний, триэтилметил аммоний, трибутилметил аммоний, трибутилэтил аммоний, триоктиметил аммоний, триметилбутил аммоний, триметилоктил аммоний, триметилаурил аммоний, триметилстеарил аммоний, триэтилоктил аммоний и ароматические аммонии, такие как тетрафенил аммоний, трифенилметил аммоний, трифенилбензил аммоний, трибутилбензил аммоний, сочетания, включающие один или более из них, и т.п. Может, кроме того, использоваться сочетание, содержащее, по меньшей мере, одну из перечисленных антистатических добавок.
[0058] Одна или более антистатических добавок может использоваться независимо в количествах примерно от 0,0001 примерно до 5,0 весовых процентов, на основе общего веса состава карбонатного полимера для конкретного слоя. Смазка для пресс-форм
[0059] Примеры смазочных веществ для пресс-форм, подходящих для применения по настоящему изобретению, могут включать, по меньшей мере, одно вещество, выбранное из ряда: алифатические карбоновые кислоты, сложные эфиры алифатической карбоновой кислоты и алифатические спирты, алифатические углеводородные компаунды, имеющие среднечисловую молекулярную массу от 200 до 15000, и кремнийорганические масла на основе полисилоксана.
6
36
6
36
[0060] Примеры указанных выше алифатических карбоновых кислот могут включать насыщенные или ненасыщенные алифатические одноосновные карбоновые кислоты, алифатические двухосновные карбоновые кислоты и алифатические трехосновные карбоновые кислоты. Здесь алифатические карбоновые кислоты также включают алициклические карбоновые кислоты. Из этих алициклических карбоновых кислот, предпочтительными являются от C до C одноосновные или двухосновные карбоновые кислоты, и наиболее предпочтительными являются от C до C алифатические насыщенные одноосновные карбоновые кислоты. Конкретные примеры таких алифатических карбоновых кислот могут включать пальмитиновую кислоту, стеариновую кислоту, капроновую кислоту, каприновую кислоту, лауриновую кислоту, арахиновую кислоту, бегеновую кислоту, лигноцериновую кислоту, церотиновую кислоту, мелиссиновую кислоту, тетраконтановую кислоту, монтановую кислоту, адипиновую кислоту и азелаиновую кислоту.
[0061] Как компоненты алифатических карбоновых кислот, образующих сложный эфир алифатической карбоновой кислоты и алифатический спирт, могут использоваться те же алифатические карбоновые кислоты, что описаны ранее. Кроме того, как компоненты алифатических спиртов, образующих сложные эфиры алифатической карбоновой кислоты, могут использоваться насыщенные или ненасыщенные одноатомные спирты, насыщенные или ненасыщенные многоатомные спирты, и т.д. Эти спирты могут иметь замещающие группы, такие как атом фтора, арильная группа и т.п. Из этих спиртов предпочтительными являются насыщенные одноатомные или многоатомные спирты, имеющие не больше, чем 30 атомов углерода, и более предпочтительными являются многоатомные спирты или алифатические насыщенные многоатомные спирты, имеющие не больше, чем 30 атомов углерода. Здесь алифатические спирты также включают алициклические спирты. Конкретные примеры таких спиртов могут включать октиловый, дециловый, лауриновый, стеариловый спирт, бегениловый спирт, этиленгликоль, диэтиленгликоль, глицерин, пентаэритритол, 2,2-дигидроксиперфторпропанол, неопентиленгликоль, дитриметилолпропан и дипентаэритритол. Этот сложный эфир алифатической карбоновой кислоты и алифатического спирта может содержать алифатические карбоновые кислоты и/или спирты как примеси, или может быть в виде смеси множества компаундов.
[0062] Конкретные примеры сложного эфира алифатической карбоновой кислоты и алифатического спирта могут включать пчелиный воск (смеси, содержащие мирицил пальмитат как основной компонент), стеарил стеарат, бегенил бегенат, стеарил бегенат, глицерин монопальмитат, глицерин моностеарат, глицерин дистеарат, глицерин тристеарат, пенаэритритол монопальмитат, пентаэритритол моностеарат, пентаэритритол дистеарат, пентаэритритол тристеарат и пентаэритритол тетрастеарат и т.п.
6
12
[0063] Как алифатические углеводородные компаунды, имеющие среднечисловую молекулярную массу от 200 до 15000, это -типичные жидкие парафины, парафиновые воски, микровоски, низкомолекулярный полиэтилен, воски Фишера-Тропша, α-олефин олигомеры, имеющие от C до C и т.п. Здесь алифатические углеводородные компаунды также включают алициклические углеводородные компаунды, также включают алициклические углеводородные компаунды Кроме того, эти углеводородные компаунды могут быть частично окисленными. Из них, парафиновые воски, низкомолекулярный полиэтилен и частично окисленные продукты низкомолекулярного полиэтилена являются предпочтительными, а парафиновые воски и низкомолекулярный полиэтилен - более предпочтительными. Среднечисловая молекулярная масса алифатических углеводородных компаундов предпочтительно составляет от 200 до 5000. Эти алифатические углеводородные компаунды могут использоваться поодиночке или как смесь двух или более компаундов, имеющих различные компоненты и молекулярные массы, пока основной состав имеет свойства, находящиеся в указанном диапазоне.
[0064] Как кремнийорганические масла на основе полисилоксана, существуют типичные диметил кремнийорганические масла, фенилметил кремнийорганические масла, дифенил кремнийорганические масла, фторсодержащие алкильные кремнийорганические масла и т.п. Они могут использоваться поодиночке или как смесь двух или более из них.
[0065] Количество смазочного вещества для пресс-форм, которое может использоваться в составе, в количествах, равных или меньших, чем примерно 2 весовых процента, в некоторых случаях, равных или меньших, чем примерно 1 весовой процент, в некоторых случаях, равных или меньших, чем примерно 1 весовой процент, в некоторых случаях, равных или меньших, чем примерно 0,5 весовых процентов, в некоторых случаях, равных или меньших, чем примерно 0,4 весовых процентов, и в других случаях, равных или меньших, чем примерно 0,2 весовых процентов, на основе общего веса состава карбонатного полимера для конкретного слоя. Количество смазочного вещества для пресс-форм, которое может использоваться в составе в количествах, равных или больших, чем примерно 0,01 весовых процентов, в некоторых случаях, равных или больших, чем примерно 0,05 весовых процентов, и в некоторых случаях, равных или больших, чем примерно 0,1 весовых процентов, на основе общего веса состава карбонатного полимера для конкретного слоя. Эти смазочные вещества для пресс-форм могут использоваться поодиночке или как смесь двух или более из них. Красители
[0066] Поликарбонатные составы при использовании в оптике обычно являются
откорректированными по цвету, т.е. они содержат красители для регулирования цвета, чтобы компенсировать любые слабые оттенки цвета поликарбоната, обычно желтые.
[0067] Красителями, которые могут применяться для регулировки цвета в поликарбонате, в принципе, являются все красители, которые имеют достаточно высокую теплостойкость вплоть до по меньшей мере 300°C, так что они не разлагаются при температурах обработки поликарбоната. Кроме того, красители не должны иметь основных функциональных возможностей, которые приводят к деградации полимерной цепочки поликарбоната.
[0068] Подходящие красители включают красители следующих классов: антантроны, антрахиноны, бензимидазолы, дикетопирролопирролы, изоиндолинолы, периноны, перилены, фталоцианины, хинакридоны и хинофталоны.
2-8
[0069] Красители, подходящие для использования в настоящем изобретении, могут быть органическими материалами, и включать, например, кумароновые красители, такие как кумарин 460 (синий), кумарин 6 (зеленый), найл красный и т.д.; комплексы лантанида; углеводород и замещенные углеводородные красители; полицикпические ароматические углеводородные красители; люминесцентные красители, такие как оксазоловые или оксадиазоловые красители; арил- или гетероарилзамещенные поли(C) олефиновые красители; карбоцианиновые красители; индантроновые красители; фталоцианиновые красители; оксациновые красители; карбостириловые красители; нафталентетракарбоксилитовой кислоты красители; порфириновые красители; бис(стирил)бифенил красители; акридиновые красители; антрахиноновые красители; цианиновые красители; метиновые красители; арилметановые красители; азо красители; индигоидные красители, тиоиндигоидные красители, диазониевые красители; нитро красители; хинон иминовые красители; аминокетоновые красители; тетразолиевые красители; тиазоловые красители; периленовые красители, периноновые красители; бис-бензоксацллитиофены (BBOT); триарилметановые красители; ксантеновые красители; тиоксантеновые красители; нафтамидные красители; лактоновые красители; флуорофоры, такие как красители антистоксов сдвиг частоты, которые поглощают в ближней инфракрасной области спектра, и излучают в видимой области спектра, и т.д.; люминесцентные красители, такие как 7-амино-4-метилкумарин; 3-(2'-бензотиазолил)-7-диэтиламинокумарин; 2-(4-бифенилил)-5-(4-1-бутилфенил)-1,3,4-оксадиазол; 2,5-бис-(4-бифенилил)-оксазол; 2,2'-диметил-p-кватерфенил; 2,2-диметил-р-терфенил; 3,5,3'''',5''''-тетра-1-бутил-p-квинквефенил; 2,5-дифенилфуран; 2,5-дифенилоксазол; 4,4'-дифенилстилбен; 4-дицианометилен-2-метил-6-(p-диметиламиностирил)-4Н-пиран; 1,1'-диэтил-2,2'-карбоцианин йодид; 3,3'-диэтил-4,4',5,5'-дибензотиатрикарбоцианин йодид; 7-диметиламино-1-метил-4-метокси-8-азахинолон-2; 7-диметиламино-4-метилхинолон-2; 2-(4-(4-диметиламинофенил)-1,3-бутадиенил)-3-этилбензотиазолина перхлорат; 3-диэтиламино-7-диэтилиминофеноксазона перхлорат; 2-(1-нафтил)-5-фенилоксазол; 2,2'-p-фенилен-бис(5-фенилоксазол); родамин 700; родамин 800; пирен; хризен; рубрен; коронен и т.д., или сочетания, включающие, по меньшей мере, один из перечисленных красителей.
[0070] Красители MACROLEXTM компании Lanxess могут с успехом использоваться для окрашивания поликарбоната. Большое количество различных красителей поставляется в этой серии изделий, например, метиновые красители MACROLEX Yellow 6G Gran, азо красители MACROLEX Yellow 4G, пиразолоновые красители MACROLEX Yellow 3G Gran, хинофталоновые красители MACROLEX Yellow G Gran, периноновые красители MACROLEX Orange 3G Gran, метиновые красители MACROLEX Orange R Gran, периноновые красители MACROLEX Red E2G Gran and MACROLEX Red EG Gran и антрахиноновые красители MACROLEX Red G Gran, MACROLEX Red 5B Gran, MACROLEX Red Violet R Gran, MACROLEX Violet В Gran, MACROLEX Blue 3R Gran, MACROLEX Blue 2B Gran, MACROLEX Green 5B Gran и MACROLEX Green G Gran.
[0071] В заявке WO 99/13007, кроме того, описаны, например, производные индиго, которые подходят для окрашивания поликарбоната.
[0072] В патенте DE 19747395 описаны, например, бензо(де)изохинолинобензо(1,2-d:4,5-d')диимидазол-2,12-дионы, которые могут применяться как полимер-растворимые красители, в том числе, в поликарбонате.
[0073] Подходящие красители - фиолетового и/или синего цвета, или дают фиолетовый и/или синий цвет в составах карбонатного полимера по изобретению, например, Macrolex Violet 3R Gran (который является фиолетовым красителем и иногда называется Solvent Violet 36) и 1,4-бис[(2,6-диэтил-4-метилфенил)амино]-9,10-антрацендион, поставляемый как Macrolex Blue RR Gran (который является синим красителем, и иногда называется Solvent Blue 97), которые являются антрахиноновыми красителями. Такие фиолетовые и синие красители могут использоваться в сочетании в отношении от 25:75 до 75:25.
[0074] Один или более красителей могут использоваться независимо или в сочетании, причем каждый краситель независимо присутствует в количестве, равном или большем, чем примерно 1 промилле, в некоторых случаях, равном или большем, чем примерно 10 промилле, в некоторых случаях, равном или большем, чем примерно 25 промилле, и в других случаях, равном или большем, чем примерно 50 промилле, на основании общего веса состава карбонатного полимера для конкретного слоя. Один или более красителей могут использоваться независимо или в сочетании, причем каждый краситель независимо присутствует в количестве, равном или меньшем, чем примерно 10000 промилле, в некоторых случаях, равном или меньшем, чем примерно 5000 промилле, в некоторых случаях, равном или меньшем, чем примерно 1000 промилле, в некоторых случаях, равном или меньшем, чем примерно 750 промилле, и в других случаях, равном или меньшем, чем примерно 500 промилле, на основании общего веса состава карбонатного полимера для конкретного слоя.
Другие добавки
[0075] В дополнение к добавкам, описанным ранее, могут также использоваться другие добавки, обычно используемые в прозрачных поликарбонатных составах. Например, замедлители горения, оптические отбеливатели, противослипающие средства, смазочные вещества, вещества против помутнения, натуральные масла, синтетические масла, воски, и т.п. Например, добавки замедлителей горения, которые оставляют состав прозрачным, могут использоваться в одно- или многослойном составе. Предпочтительными добавками замедлителей горения являются замедлители горения на силиконовой основе, замедлители горения на фосфористой основе, бромированные замедлители горения, такие как бромированные бис -А олигомеры (например, ВС-52, поставляемый компанией CHEMTURA) на уровнях до 20 весовых процентов, обугливающиеся соли С4 (калия декафторбутан сульфонат, поставляемый компанией Lanxess) до 1500 промилле, KSS (дифенил сульфон-3-сульфоновая кислота, соль калия, поставляемый компанией Seal Sands) до 1,0 весовых процентов, по отдельности или в сочетаниях. Другая добавка, которая может использоваться, когда присутствует УФ стабилизатор, - это оптический отбеливатель. Например, 2,2'-(2,5-тиофенедил)бис[5-трет-бутилбензоксазол] поставляется как UVITEXTM 0 В компанией CIBA, 2,2'-(1,2-этенедиилди-4,1-фенилен) бисбензоксазол поставляется как EASTOBRITETM ОВ-1 компанией EASTMAN, 2-[4-[4-(2-бензоксазолил)стирил]фенил]-5-метилбензоксазол, поставляется как HOSTALUX KS-N компанией CLARIANT. Оптические отбеливатели, как правило, используются в количествах от 1 до 10000 промилле, в некоторых случаях от 2 до 1000 промилле и в других случаях от 5 до 500 промилле.
[0076] Многостенные структуры листов по настоящему изобретению изготовлены с помощью экструзии через профильные фильеры. Гофрированные поверхности могут быть получены на многостенных структурах листа по настоящему изобретению в процессе экструзии, например, используя устройство для калибрования гофр, или с помощью последующего гофрирования листа, используя ролик для гофрирования. Как вариант, гофрированная пленка может ламинироваться или соэкструдироваться на одной или более поверхностей одной или более стенок многостенного листа.
[0077] Например, одна или более добавок (т.е. добавка, поглощающая инфракрасное излучение, добавка, поглощающая УФ, смазочное вещество для пресс-форм, ингибитор окисления, термостабилизатор, краситель, другие добавки и др.) могут смешиваться на стадии полимеризации карбонатного полимера или в конце полимеризации карбонатного полимера, или добавки могут смешиваться на стадии замеса в условиях плавления карбонатного полимера, или добавки могут смешиваться (с помощью миксера или другого устройства), что иногда называют сухой смесью (в твердом или жидком виде, в зависимости от конкретной добавки) с карбонатным полимером в твердом состоянии (обычно в виде порошка, гранул или хлопьев), смесь расплавляется, и замешивается, с помощью экструдера (одно и двухшнекового), смесильной машины «Бусс», спиральных шнеков, WARING BLENDER™, миксера HENSCHEL™, миксера BANBURY™, вальцовой установки, или других устройств, и либо преобразуется непосредственно в изделие, например (многослойный) экструдированный лист, (многослойный) экструдированный конструкционный листовой материал, или дробится на гранулы, и впоследствии преобразуется в изделие, например (многослойный) экструдированный лист.
[0078] Как вариант, добавки для каждого состава слоя карбонатного полимера могут быть смешаны в маточной смеси. Маточная смесь может подготавливаться для использования с карбонатным базовым полимером для подготовки многослойной структуры. Используемый здесь термин «маточная смесь» относится к дисперсии частиц в связующем, и она обычно находится в виде гранул или шариков, сформированных, используя процесс смешивания, такой как процесс компаундирования/экструзии. Подготовка маточной смеси включает плавление, объединяющее смесь или сухую смесь, включающую связующее и один или более желаемых добавочных компонентов, таких как, например, добавка, поглощающая инфракрасное излучение, добавка, поглощающая УФ, ингибитор окисления, смазочное вещество для пресс-форм, красители, термостабилизатор и другие. В одном варианте воплощения связующим является поликарбонатная смола. Маточную смесь можно расплавить, объединяя с карбонатным базовым полимером и другими добавками для формирования состава слоя карбонатного полимера. В одном варианте воплощения базовым полимером является поликарбонатная смола. В другом варианте воплощения базовым полимером является такой же, как связующее вещество, используемое для подготовки маточной смеси. Маточную смесь можно объединять с базовым полимером, как описано выше, используя миксер и экструдер. В одном варианте воплощения, маточную смесь и базовый полимер соединяют в бункере у приемного отверстия экструдера. В другом варианте воплощения, базовый полимер добавляют в бункер у приемного отверстия экструдера, а маточную смесь добавляют в поток, находящийся ниже загрузочного окна экструдера.
[0079] Одним из способов производства многослойной листовой структуры из состава слоя карбонатного полимера является независимое составление смеси или сухой смеси карбонатного полимера и желательных добавок, используя гранулы карбонатного полимера и твердое/жидкое состояние из добавок, а затем совместное экструдирование многослойных составов в многослойное изделие, такое как многослойный лист. Эти смеси или сухие смеси можно изготовить и отделить как физически расплавленную перемешанную смесь гранул/добавок перед совместной экструзией, или смесь можно изготовить на месте, и не разделять, например, с помощью дозирования компонентов в бункер сырья на входе экструдера (с помощью дозирующего механизма или питателя) и, не разделяя смесь, совместно экструдировать ее непосредственно в многослойное изделие.
[0080] Многослойные пленки, многослойные листы, или сочетание одной или более пленок с одним или более листов, как правило, могут производиться путем экструзии с последующим ламинированием пленок или листов в вальцовой установке или в валковом каландре (в случае твердой пленки/листа; для конструкционного листового материала, экструзия сопровождается калибровкой через противоположные пары калибровочных пластин). Экструзия для определенных слоев многослойной пленки или многослойного листа может выполняться в одношнековом экструдере или в двухшнековом экструдере. Желательно экструдировать слои в одношнековом экструдере или в двухшнековом экструдере, и ламинировать слои в вальцовой установке. Более желательно совместно экструдировать слои в одношнековом экструдере или в двухшнековом экструдере. Оборудование для совместной экструзии может одновременно совместно экструдировать многослойные изделия, имеющие, по меньшей мере, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 или больше слоев. Как вариант, многослойное изделие, имеющее два или более слоев, может подвергаться совместной экструзии, и один или более слоев - дополнительно ламинироваться на указанное многослойное изделие, например, в вальцовой установке. Вальцовая установка может быть двухвальцовой, трехвальцовой или четырехвальцовой установкой по необходимости. Противоположные пары калибровочных пластин могут состоять из одной пары, двух пар или трех пар. При необходимости, слои могут подвергаться совместной экструзии, используя одношнековый экструдер для изготовления многослойной пленки или листа.
[0081] В одном способе производства многослойного изделия по настоящему изобретению, слои многослойных изделий совместно экструдируются (т.е. изготавливаются способом многослойной совместной экструзии). В одном варианте воплощения, в одном режиме совместной экструзии многослойного листа, потоки расплава (экструдата) из различных экструдеров подаются в блок питателя фильеры, где различные потоки расплава объединяются перед входом в фильеру. В другом варианте воплощения, потоки расплава из различных экструдеров подаются в многоколлекторную внутреннюю комбинированную фильеру. Различные потоки расплава входят в фильеру отдельно, и объединяются прямо внутри последнего канала фильеры. В еще одном варианте воплощения, потоки расплава из различных экструдеров подаются в многоколлекторную внешнюю комбинированную фильеру. Внешние комбинированные фильеры имеют полностью разделенные коллекторы для различных потоков расплава, а также отдельные каналы, через которые потоки выходят из фильеры отдельно, объединяясь сразу за выходом из фильеры. Слои объединяются, еще оставаясь расплавленными, и сразу за выходом из фильеры. Типичной фильерой, используемой в производстве многослойного листа, является фильера с блоком питателя. В иллюстративном варианте воплощения, экструдеры, используемые для совместной экструзии соответствующих слоев многослойного листа, являются одношнековыми экструдерами, соответственно. Соэкструдированный лист необязательно может, при желании, каландроваться в вальцовой установке.
[0082] В описанных выше способах экструзии, линейная скорость процесса должна быть равной или большей, чем примерно 0,5 м/мин, в некоторых случаях - большей, чем примерно 1 м/мин, в некоторых случаях - большей, чем 2 м/мин, в некоторых случаях - большей, чем 2,5 м/мин. Линейная скорость должна быть равной или меньшей, чем примерно 5 м/мин, в некоторых случаях - меньшей, чем примерно 4 м/мин, в некоторых случаях - меньшей, чем примерно 3 м/мин.
[0083] В описанных выше способах экструзии температура фильеры должна быть равна или больше, чем 245°C, в некоторых случаях - больше, чем примерно 255°C, в некоторых случаях - больше, чем примерно 265°C. Температура в фильере должна быть равна или меньше, чем примерно 300°C, в некоторых случаях - меньше, чем примерно 290°C, в некоторых случаях - меньше, чем примерно 280°C.
Примеры
-1
[0084] Поликарбонат, обозначаемый как XZR-993, подготавливался, в соответствии с настоящим изобретением, используя 0,64 вес.% ТНРЕ, для получения поликарбоната, имеющего молекулярную массу 37 000, вязкость расплава 14800 Па с при 260°C, скорость сдвига 0,1 с и коэффициент вязкости расплава при 260°C 6,4. Коэффициент вязкости расплава поликарбоната XZR-993 сравнивался со следующими серийно выпускаемыми поликарбонатами, которые не являются частью настоящего изобретения. Результаты приведены в таблице 1 и изображены на графике, на фиг. 3.
Таблица 1
Поликарбонат
Коэффициент вязкости расплава
XZR-993
6,4
Lexan ML3324
3,7
Makrolon 1143
4,1
Calibre 603-3
3,7
2
[0085] Исследовалась пригодность раскрываемого выше поликарбоната XZR-993 для изготовления многостенного листа. Поликарбонат XZR-993 экструдировался на 150 мм экструдере Omipa с фильерой Bexsol и пластинами калибратора, используя температуру расплава 260°C, при линейной скорости 0,9 м/мин, причем фильера выпускала десятистенный лист с вертикальными ребрами, которые имели общую толщину 55 мм и удельный вес площади 5 кг/м. В полученном продукте не обнаружено прогиба, ребра были вертикальными (т.е. прямыми) и листовая структура была симметричной.
-1
[0086] Смесь двух серийно выпускаемых поликарбонатов, 50% Calibre 603-3 и 503-5, подготавливалась, используя 0,2 вес.% ТИРЕ для получения поликарбоната, имеющего молекулярную массу 31500, вязкость расплава 4800 Па с при 260°C, скорость сдвига 0,1 с и коэффициент вязкости расплава 2,5. Поликарбонат экструдировался в тех же условиях, что и XZR-993, описанных ранее. Однако этот поликарбонат полностью разрушился, и жизнеспособная листовая структура не была получена.
-1
[0087] Серийно выпускаемый поликарбонат, Calibre 603-3, производился с 0,4 вес.% ТНРЕ, молекулярной массой 33 500, вязкостью расплава 6500 4800 Па с при 260°C, скоростью сдвига 0,1 с и коэффициентом вязкости расплава 3,7. Поликарбонат экструдировался в тех же условиях, что и XZR-993, описанных ранее. Поликарбонат 603-3 проявил прогиб листовой структуры, ребра, которые не были вертикальными, и ромбовидные стенки, так что листовая структура не была симметричной. Такая листовая структура непригодна для промышленного применения.
[0088] Хотя изобретение описано в нескольких видах, специалисту будет понятно, что многие изменения, дополнения и исключения могут быть сделаны в нем без отступления от сущности и объема изобретения и его эквивалентов, как изложено в формуле изобретения.