DE2836361A1 - Als konstruktionsmaterial geeignetes laminat - Google Patents

Als konstruktionsmaterial geeignetes laminat

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Description

Unsere. Nr. 22 070 Ka/La
Stauffer Chemical Company Westport, Conn., V.St.A.
Als Konstruktionsmaterial geeignetes Laminat
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Laminat, das als Material für Außenkonstruktionen geeignet ist.
Die Verwendung von verschiedenen Arten von synthetischen Harzen oder Polymeren, z.B. Polyvinylchlorid, zur Bildung von Konstruktionsmaterialien, z.B. Verkleidungen (residential siding) ist bekannt (CA-PS 996 329). In einigen Fällen wurden die Effekte von möglicher Verschlechterung solcher Materialien aufgrund von Verwitterung, wenn sie verwendet wurden, durch die Einarbeitung von entweder anorganischen : Stabilisatoren (Plastics Technology, Febr. 1976, Seiten 15-1-7) oder bestimmten verwitterungsbeständigen Copolymer-Zusätzen in das synthetische Harz oder Polymere (US-PS 2 802 809) gelöst.
Ein anderer Versuch des Standes der Technik, das Problem der Verschlechterung oder Beeinträchtigung des Polymermaterials zu lösen, war die Bereitstellung einer Schicht eines anderen Polymergemisches, um das Substratharz oder Polymere vor der Verschlechterung aufgrund von Umwelteffekten zu schützen. So wurde die Bildung von verschiedenen Laminaten
im wesentlichen vorgeschlagen, wobei das Substrat entweder ein/starres Polyvinylchloridharz oder ein chloriertes Polyvinylchloridharz und die Schutzschicht entweder ein stark pigmentiertes und stabilisiertes Polyvinylchloridharz-Gemisch oder ein dem Wetter aussetzbares (weatherable) Acrylharz (Modern
9 09813/0719
ORfGtNAL INSPECTED
Plastics, Juni 1976, Seiten 8 und 34-37) ist.
Ein unlängst entwickeltes Laminat dieser Art umfaßt eine Schicht eines normalen verwitterbaren synthetischen Harzes und eine Schutzschicht eines Acrylharzes, das mit einem Ethylen/Vinylacetat-Copolymeren- Vinylchlorid-Pfropfcopolymeren verarbeitet ist (US-PS 3 8o4 705).
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Laminat, das zur Verwendung als ein Material für Außenkonstruktionen geeignet ist, das
a) eine Basisschicht eines synthetischen Harzes, das, wenn es allein verwendet wird, nach Anwendung im Freien durch Verwitterung normalerweise nachteilig beeinflußt wird, und
b) eine Schutzschicht eines vernetzten Acrylat und/oder Methacrylat (nachfolgend als "(Meth)Acrylat" bezeichnet)/ vernetzten Styrol-Acrylnitril/unvernetzten Styrol-Acrylnitril-Polymergemisch, die an die Basisschicht angefügt ist, um dem Laminat verbesserte Wetterbeständigkeit, Schlagfestigkeit und Wärmefestigkeit, verglichen mit der Verwendung der Basisschicht allein, zu verleihen, enthält.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Laminat, welches als Material für Außenkonstruktionen nützlich ist, z.B. als ein Material für Verkleidungen (siding), Ausflußrohrsysteme, Ausgüsse, Soffit- und Band-(fascia) Systeme, Jalousien, Fensterverschalungen und dergleichen. Das erfindungsgemäße Laminat enthält
a) eine Basisschicht eines synthetischen Harzes, welches geringe wetterfeste Eigenschaften aufweist und normalerweise nach Anwendung im Freien durch Verwitterung nachteilig beeinflußt wird und
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b) ein vernetztes (Meth)Aerylat/vernetztes Styrol-Acrylnitril/ unvernetztes Styrol-Acrylnitril-Gemisch als eine
schützende Oberschicht.
Der Ausdruck "synthetisches Harzjmit geringen wetterfesten
Eigenschaften" soll jene synthetischen Harze umfassen, die
die notwendige Festigkeit aufweisen, um als Materialien
für Außenkonstruktionen verwendet zu werden, welche nichtsdestoweniger, wenn sie im Freien verwendet werden und ultraviolettem Licht und Umweltabbau unterworfen werden, eine
Verschlechterung ihrer mechanischen Eigenschaften oder Entfärbung erfahren. Beispiele für solche Harze umfassen:
Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)j Methylmethacrylat-Butadien-Styrol (MBS), hoehschlagfestes Polystyrol (HIPS), Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC) und chloriertes Polyvinylchlorid (CPVC).
Der Ausdruck "vernetztes (Meth)Acrylat/vernetztes Styrol-Acrylnitril/unvernetztes Styrol-Acrylnitril-Polymergemisch" bezieht sich auf die Art von Polymergemisch, wie es in der
US-PS 3 9^44 631 beschrieben wird. Ein derartiges Gemisch
kann durch die folgenden 3 Stufen aufeinanderfolgender
Polymerisationen gebildet werden:
1) Emulsionspolymerisation einer Monomerbeschickung von
mindestens einem Cp-C.Q-Alkylacrylat, Cg-Cpp-Alkylmethacrylat oder verträglichen Gemischen derselben, in einem wässrigen Polymerisationsmedium in Gegenwart einer wirksamen Menge eines geeigneten di- oder polyethylenisch
ungesättigten Vernetzungsmittel für ein derartiges Polymeres. Die C^-Cg-Alkylacrylate sind die bevorzugten
(Meth)Acrylatmonomeren für die Verwendung in dieser Stufe;
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OWGlNAL INSPECTED
2) Emulsionspolymerisation einer Monomerbeschickung aus Styrol und Acrylnitril in einem wässrigen Polymerisationsmedium ebenfalls in Gegenwart einer wirksamen Menge eines geeigneten di- oder polyethylenisch ungesättigten Vernetzungsmittels für ein solches Monomeres, wobei dieses Verfahren in Gegenwart des Produktes von Stufe 1 durchgeführt wird, so daß das vernetzte (Meth)Acrylat und das vernetzte Styrol-Acrylnitril ein Interpolymeres bilden, wobei die entsprechenden Phasen einander umgeben und ineinander eindringen, und
3) entweder Emulsions- oder Suspensionspolymerisation einer Monomerbeschickung von Styrol und Acrylnitril in Gegenwart eines Vernetzungsmittels in Gegenwart des aus Stufe 2 resultierenden Produktes. Gegebenenfalls können die Stufen.1 und 2 in dem vorstehend beschriebenen Verfahren umgekehrt werden.
Dieses Produkt, welches in dem erfindungsgemäßen Laminat als die Schutzschicht verwendet wird, enthält von etwa 10 bis 50 Gew.-% des vorstehend identifizierten vernetzten (Meth)Acrylates, von etwa 5 bis 35 Gew.-% vernetztes Styrol-Acrylnitril und von etwa 15 bis 85 Gew.-% unvernetztes (oder "lineares") Styrol-Acrylnitril. Es enthält wenig Pfropfpolymerisation zwischen den Styrol-Acrylnitril-Copolymersegmenten und dem vernetzten (Meth)Acrylat-Bestandteil. Es besitzt einen Schmelzpunkt von etwa 199 bis 232,3°C. Weitere Details, betreffend diese Art von Polymer gemisch,, können der US-PS 3 944 631, auf die hierin Bezug genommen wird, entnommen werden.
Die erfindungsgemäßen Laminate enthalten eine Basisschicht des synthetischen Harzes (das gegebenenfalls mindestens einen Zusatz wie übliche Gleitmittel, Stabilisatoren, Schlagmodifikatoren (impact modifiers), Füllstoffe, Plammver-
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zögerer, Bearbeitungshilfen und dergleichen enthält), das ausreichende Dicke aufweist, um dem beabsichtigten Konstruktionsmaterial den gewünschten Grad an Festigkeit zu verleihen. Die Schutzschicht ist ebenfalls von ausreichender Dicke, um den gewünschten Grad an Schutz gegenüber Umweltabbau zu verleihen und um dem Laminat verbesserte Schlägfestigkeitsund Wärmefestigkeitsexgenschaften, verglichen mit dem Basisharz allein, zu verleihen. Für Viny!verkleidung (vinyl siding) liegt die Dicke der Basisschicht aus synthetischem Harz im Bereich von etwa 0,254 mm bis etwa 2,54 mm, vorzugsweise von etwa 0,762 mm bis etwa 1,016 mm, wobei die Schutzschicht von etwa 0,025 bis etwa 1,27 mm, vorzugsweise von etwa 0,076 mm bis etwa 0,254 mm beträgt.
Gewünschtenfalls können die Dicken der beiden Schichten über die vorstehend für repräsentative Vinylverkleidungs-MateriaSen angegebenen Werte erhöht sein. Zum Beispiel sind Dicken von bis zu etwa 12,7 nun für beide Schichten als Materialien für Außenkonstrüktionen nützlich. Jedoch ist es ökonomisch attraktiv, die Dicken der Schichten so weit als möglich zu reduzieren, vorausgesetzt, daß die gewünschten physikalischen Eigenschaften des resultierenden Laminates nicht nachteilig beeinflußt werden.
Die Schutzschicht verbessert, wie vorstehend kurz ausgeführt, eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften: Schlagfestigkeit, Wärmefestigkeit und Ultraviolett-Festigkeit oder-Beständigkeit des Laminates. Jede dieser Eigenschaften ist wichtig. Verbesserte Schlagfestigkeit liefert eine geringere Chance des Brechens in dem Fall, daß ein Fremdkörper auf das Material aufschlägt oder auftrifft. Verbesserte Beständigkeit gegenüber ultraviolettem Licht erlaubt die Verwendung dunklerer Farben als sie üblicherweise in den Konstruktionsmaterialien verwendet werden, die nur das Basisharz enthalten, da solche verbesserte Beständig-
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keit das Verblassen von solch dunkleren Farben in dem erfindungsgemäßen Laminat hemmt. Verbesserte Wärmefestigkeit ist wichtig, da die Verwendung von solchen dunkleren Farben zur Absorption von mehr Wärme führt. Die größere Retention der Festigkeit der erfindungsgemäßen Laminate verhindert das Senken oder Absacken der Laminate, verglichen mit den Konstruktionsmaterialien«, die lediglich das Basisharz enthalten.
Die erfindungsgemäßen Laminate können durch eine Anzahl von üblichen Fabrikationstechniken, die dem Fachmann bekannt sind, hergestellt werden. Solche Techniken umfassen: Co-Extrusion über Doppelformen (dual dies) und-Extruder, entweder gleichzeitig oder getrennt, gefolgt von Laminierung mit Wärme und Druck, Co-Extrusion mit einer Einzelform, wobei die Laminierung in der Form stattfindet, einfache-Heißlaminierung einer Schicht des Schutzgemisches auf die Basisschicht aus synthetischem Harz oder Laminierung der Basisschicht und der Schutzschicht unte*" Verwendung eines geeigneten verträglichen Bindemittels, wie eines Ethylen: Vinylacetat-Copolymeren, wie es in der US-PS 3 804 705 beschrieben wird.
Die nachfolgenden Beispiele dienen der Erläuterung der vorliegenden Erfindung.
Beispiel 1
Dieses Beispiel veranschaulicht die verbesserte Wärmefestigkeit (nachfolgend als "DTL" bezeichnet) für eine Reihe von erfindungsgemäßen Laminaten, verglichen mit einem Gegenstand, der aus einer Basisschicht aus synthetischem Harz (PVC) allein hergestellt wurde. Die Wärmefestigkeit ist die
909813/0719
1 5 2_ 3 - 4 ,0 i ,0
160 5 l6o 160 1 16Ο ,0
- 3,0 3 ,5 3 ,5
- 37,5 ,5 30 ,5
al) 4, 4,5
1, 1,5 1
Temperatur, bei welcher die Laminate unter einer Belastung von 772,6 kg pro cm 0,254 mm abweichen.
Eine Reihe von Polyvinylchloridformulierungen wurden für die Basisschicht durch Mischen der nachfolgend angegebenen Bestandteile, bis ein homogenes Gemisch erhalten wurde, hergestellt. Alle Mengen sind in Gew.-Teilen angegeben.
Bestandteil Formulierung Nr.
Polyvinylchlorid-Homopolymeres
Ti0o-Füllstoff
ρ
Pestigkeitsmodifikator
Zinnmercaptan als Stabilisator ("Thermolite 31, M und T Chemical)
Carnauba-Wachs als Gleitmittel ("Wax E", Hoechst Chemical)
Ein Homopolymeres von Polyvinylchlorid mit mittlerem Molekulargewicht (SCC-6I6, STauffer Chemical Company,
Plastics Division)
Ein Suspensions-Emulsions-Interpolymeres, das gemäß der US-PS 3 832 318 hergestellt wurde. Es enthält ein vernetztes Butylacrylat-Emulsionspolymeres, das mit durch Suspensionspolymerisation hergestelltem Polyvinylchlorid überpolymerisiert wurde.
Jede der Polyvinylchloridformulierungen wurde bei etwa 187,8 C (entweder mit oder ohne Schutzschicht, wie nachfolgend beschrieben) zu einem geeigneten Laminat oder Gegenstand (im Fall der PVC-Kontrollprobe) mit einer Dicke von etwa 3,13 mm heißgepreßt. Die Formulierung Nr. 1 stellt eine Kontrollprobe aus synthetisehern Basisharz allein dar. Die Formu-
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ORIGINAL IMSPEGTED
lierungen Nr. 2 bis 4 wurden jeweils zu 2 Schichten (verschiedener Dicke) von gewünschtem Schutzharz laminiert. Die Wärmefestigkeit der Kontrollprobe und der Laminate wurde anschließend bestimmt. In der nachfolgend angegebenen Tabelle geben die in Klammern wiedergegebenen Zahlen die angenäherte prozentuale Dicke der schützenden Harzschicht (vor dem Schnitt (slash)) und der Basisschicht aus PVC (nach dem Schnitt) für jeden Gegenstand, der gebildet wurde, wieder. Die nachfolgend angewandten Nummern zeigen die einzelne vorstehend beschriebene Formulierung an, die in dem Gegenstand als Basisschicht verwendet wurde.
Artikel Nr. PTL (0C)
1 (0/100) 69
2 (25/75) 70
2 (10/90) 82
3 (50/50) 74
3 (25/75) 75
4 (75/25) 69,5 4 (80/20) 73
Diese Daten zeigen, daß das erfxndungsgemaß gewünschte Schutzharz wirksam ist bei der Erhöhung der Wärmefestigkeit von Laminaten, die eine Basisschicht aus synthetischem Harz enthalten, selbst wenn das Basisharz einen Schlagmodifikator, welcher im allgemeinen die Wärmefestigkeit eines solchen Harzes herabsetzen wird, enthält. Wenn ein Schlagmodifikator verwendet wird, kann die Dicke des Schutzharzes, welches verwendet wird, größer sein, als bei einer Basisharz-Formulierung, die nicht mit einem Schlagmodifikator versehen ist.
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Beispiel 2
In diesem Beispiel wurde unter Verwendung von Hompolymeren von Polyvinylchlorid mit einem höheren Molekulargewicht als in Beispiel 1 eine Reihe von erfindungsgemäßen Laminaten hergestellt. Die Polyvinylchlorid-Formulierung für die Basisschicht wurde durch Mischen der nachfolgen!angegebenen Bestandteile, bis ein homogenes Gemisch erhalten wurde, hergestellt. Alle Mengen sind in Gew.-Teilen angegeben.
Bestandteil
PVC-Homop οlymere s
Zinnmercaptan als Stabilisator
(Thermolite 31, M and T Chemical) 4,5 Carnauba-Wachs als Gleitmittel
("Wax E", Hoechst Chemical) 1,5
Ein Homopolymeres von Polyvinylchlorid mit hohem Molekulargewicht (Stauffer Chemical Company, Plastics Division).
Es wurde das gleiche allgemeine Verfahren angewandt, um den Kontrollgegenstand aus PVC allein und eine Reihe von Laminaten mit verschiedenen Dicken-Werten herzustellen und zu untersuchen. Die Wärmefestigkeitswerte sind nachfolgend jeweils angegeben. Die Laminate werden als "PVC/PR"-Laminate beschrieben, wobei "PR" für die gewünschte Schutzschicht steht.
Gegenstand Dicke, mm PTL, 0C
PVC (Kontrollprobe) 3,05 68,9
PVC/PR 1,48/0,25 71,1
PVC/PR 3,05/1,02 · 73,9
909813/0719
-IP-
Diese Daten zeigen die erhöhten Wärmefestigkeitswerte für erfindungsgemäße Laminate mit Gesamtdicken von größer und kleiner als ein Gegenstand aus PVC-Harz allein.
Für: Stauffer Chemical Company Westport^, Coyßn. s V.St.A.
Dx^S. J\ Wolff Rechtsami alt
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Claims (10)

beul, wm.ff a ΒΓ-it: f ?.J R?ANK i". ·ϊ Λ:-: .V-AlM SO Patentansprüche:
1. Laminat, geeignet zur Verwendung als ein Material für Außenkonstruktionen, dadurch gekennzeichnet, daß es
a) eine Basisschicht aus einem synthetischen Harz, welches normalerweise, wenn es allein verwendet wird, nach Anwendung im Freien durch Verwitterung nachteilig beeinflußt wird, und
b) eine Schutzschicht aus einem vernetzten (Meth)Acrylat/ vernetztem Styrol-Acrylnitril/unvernetztem Styrol-Acrylnitrilpolymergemisch, die an der Basisschicht befestigt ist, umfaßt.
2. Laminat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das synthetische Harz Acrylnitril-Butadien-Styrol, Methylmethacrylat-Butadien-Styrol, hochfestes Polystyrol, Polypropylen, Polyvinylchlorid oder chloriertes Polyvinylchlorid ist.
3. Laminat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das synthetische Harz Polyvinylchlorid ist.
4. Laminat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht von etwa 10 bis 50 Gew.-% der (Meth)Aerylat-Komponente, von etwa 5 bis 35 Gew.-^ der vernetzten Styrol-Acrylnitril-Komponente und von etwa 15 bis 85 Gew.-% der unvernetzten Styrol-Acrylnitril-Komponente enthält.
5. Laminat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisschicht eine Dicke von etwa 0,254 mm bis etwa 2,51I mm aufweist.
909813/0719
6. Laminat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht eine Dicke von etwa 0,0254 mm bis etwa
1,27 nun auf weist.
7. Laminat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das synthetische Harz Polyvinylchlorid ist.
8. Laminat nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß die Basisschicht eine Dicke von etwa 0,254 mm bis etwa 2,54
mm aufweist.
9. Laminat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht eine Dicke von etwa 0,0254 mm bis etwa
1,27 mm aufweist.
10. Laminat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das synthetische Harz Polyvinylchlorid ist, die Basisschicht eine Dicke von etwa 0,762 mm bis etwa 1,016 mm besitzt
und die Schutzschicht eine Dicke von etwa 0,0762 mm bis
etwa 0,254 mm aufweist.
909813/071 9
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