WO03025035A2

Moulded bodies consisting of core-shell particles

Abstract

The invention relates to moulded bodies with a decorative optical effect. Said bodies consist of core-shell particles, whose shell forms a matrix and whose core is essentially solid and has a substantially mono-disperse size distribution, whereby the refractive indices of the core material and the shell material are different. The moulded bodies are characterised in that they can be obtained by the following method: the core-shell particles are heated to a temperature, at which the shell is fusible and the fusible core-shell particles are subjected to a mechanical force.

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29 claims: 24 independent, 5 dependent

  1. 1
    Patentansprüche 1. Formkörper mit optischem Effekt, im wesentlichen bestehend aus Kern-Mantel-Partikeln, deren Mantel eine Matrix bildet und deren Kern im wesentlichen fest ist und eine im wesentlichen monodisperse Größenverteilung aufweist, wobei ein Unterschied zwischen den Brechungsindices des Kernmaterials und des Mantelmaterials besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper erhältlich ist durch ein Verfahren, bei dem a) die Kern-Mantel-Partikel auf eine Temperatur erhitzt werden, bei der der Mantel fließfähig ist, und b) die fließfähigen Kem-Mantel-Partike aus a) einer mechanischen Krafteinwirkung ausgesetzt werden.
  2. 2
    Formkörper nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in den Kern-Mantel-Partikeln der Mantel mit dem Kern über eine Zwischenschicht verbunden ist.
  3. 3
    Formkörper nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern aus einem Material besteht, das entweder nicht oder bei einer Temperatur oberhalb der Fließtemperatur des Mantelmaterials fließfähig wird.
  4. 4
    Formkörper nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper erhältlich ist nach einem Verfahren, bei dem die Temperatur in Schritt a) mindestens 40°C, vorzugsweise mindestens 60°C oberhalb des Glaspunktes des Mantels liegt.
  5. 5
    Formkörper nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper erhältlich ist nach einem Verfahren, bei dem c) die Kern-Mantel-Partikel unter Einwirkung der mechanischen Kraft aus b) auf eine Temperatur abgekühlt werden, bei der der Mantel nicht mehr fließfähig ist.
  6. 6
    Formkörper nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Krafteinwirkung durch uniaxiales Pressen erfolgt und es sich bei dem Formkörper bevorzugt um einen Film handelt.
  7. 7
    Formkörper nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Krafteinwirkung während eines Spritzgußvorganges erfolgt.
  8. 8
    Formkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzgussform einen großen Kühlkanalquerschnitt aufweist.
  9. 9
    Formkörper nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Krafteinwirkung während einer Extrusion erfolgt.
  10. 10
    Formkörper nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper zu mindestens 60 Gew.-%, vorzugsweise zu mindestens 80 Gew.-% und insbesondere bevorzugt zu mindestens 95 Gew.-% aus Kern-Mantel- Partikeln besteht.
  11. 11
    Formkörper nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kern-Mantel-Partikel einen mittleren Teilchendurchmesser im Bereich von etwa 5 nm bis etwa 2000 nm, vorzugsweise im Bereich von etwa 5 bis 20 nm oder im Bereich von 50 - 500 nm aufweisen.
  12. 12
    Formkörper nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz zwischen den Brechungsindices des Kernmaterials und des Mantelmaterials mindestens 0,001 , vorzugsweise mindestens 0,01 und insbesondere bevorzugt mindestens 0,1 beträgt.
  13. 13
    Formkörper nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Matrixphase neben den Kernen weitere Nanopartikel, vorzugsweise anorganische Nanopartikel, insbesondere bevorzugt Nanopartikel von Metallen, wie Gold, oder von ll-VI- bzw. Ill-V-Halbleitem, wie Zinksulfid oder Galliumarsenid, eingelagert sind. Nanopartikel von Metallen oder von ll-VI- bzw. Ill-V- Halbleitern oder von Materialen, welche die magnetischen/elektrischen (elektronischen) Eigenschaften der Materialien beeinflussen, wobei insbesondere bevorzugte Nanopartikel ausgewählt sind aus Edelmetallen, wie Silber, Gold und Platin, Halbleitern oder Isolatoren, wie Zink- und Cadmiumchalkogenide, Oxiden, wie Hämatit, Magnetit oder Perowskit, oder Metallpnictiden, z. B. Galliumnitrid oder Mischphasen dieser Materialien.
  14. 14
    Kern-Mantel-Partikel, deren Kern im wesentlichen fest ist und eine im wesentlichen monodisperse Größenverteilung aufweist, wobei ein Unterschied zwischen den Brechungsindices des Kernmaterials und des Mantelmaterials besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern aus einem Material besteht, das entweder nicht oder bei einer Temperatur oberhalb der Fließtemperatur des Mantelmaterials fließfähig wird und der Mantel mit dem Kern über eine Zwischenschicht verbunden ist.
  15. 15
    Kern-Mantel-Partikel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel aus im wesentlichen unvernetzten organischen Polymeren besteht, die bevorzugt über eine zumindest teilweise vernetzte Zwischenschicht auf den Kern aufgepfropft sind.
  16. 16
    Kern-Mantel-Partikel nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern aus einem organischen Polymer, das vorzugsweise vernetzt ist, besteht.
  17. 17
    Kern-Mantel-Partikel nach mindestens einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern aus einem anorganischen Material, vorzugsweise einem Metall oder Halbmetall oder einem Metallchalcogenid oder Metallpnictid, insbesondere bevorzugt Siliciumdioxid besteht.
  18. 18
    Kern-Mantel-Partikel nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel einen mittleren Teilchendurchmesser im Bereich von etwa 5 nm bis etwa 2000 nm, vorzugsweise im Bereich von etwa 5 bis 20 nm oder im Bereich von 100 - 500 nm aufweisen.
  19. 19
    Kern-Mantel-Partikel nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtsverhältnis von Kern zu Mantel im Bereich von 2:1 bis 1 :5, vorzugsweise im Bereich von 3:2 bis 1:3 und insbesondere bevorzugt im Bereich von kleiner als 1 ,2:1 liegt.
  20. 20
    Kern-Mantel-Partikel nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis 16 und / oder 18 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern aus vernetztem Polystyrol besteht und der Mantel aus einem Polyacrylat, vorzugsweise Polyethylacrylat, Polybutylacrylat, Polymethylmethacrylat und/oder einem Copolymeren davon besteht.
  21. 21
    Verwendung von Kern-Mantel-Partikeln nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis 20 zur Herstellung von Formkörpern.
  22. 22
    Verfahren zur Herstellung von Formkörpern mit optischem Effekt, dadurch gekennzeichnet, dass, a) Kern-Mantel-Partikel, deren Mantel eine Matrix bildet und deren Kern im wesentlichen fest ist und eine im wesentlichen monodisperse Größenverteilung aufweist, wobei ein Unterschied zwischen den Brechungsindices des Kernmaterials und des Mantelmaterials besteht, auf eine Temperatur erhitzt werden, bei der der Mantel fließfähig ist, und b) die fließfähigen Kern-Mantel-Partikel aus a) einer mechanischen Kraft ausgesetzt werden.
  23. 23
    Verfahren zur Herstellung von Formkörpern nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Schritt c) die Kern-Mantel-Partikel unter Einwirkung der Scherkraft aus b) auf eine Temperatur abgekühlt werden, bei der der Mantel nicht mehr fließfähig ist.
  24. 24
    Verfahren zur Herstellung von Formkörpern nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Krafteinwirkung während eines Spritzgußvorganges erfolgt und die Spritzgussform vorzugsweise einen großen Kühlkanalquerschnitt aufweist.
  25. 25
    Verfahren zur Herstellung von Kern-Mantel-Partikeln, durch a) Oberflächenbehandlung monodisperser Kerne, b) Aufbringen des Mantels aus organischen Polymeren auf die behandelten Kerne aus a).
  26. 26
    Verfahren zur Herstellung von Kern-Mantel-Partikeln nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die monodispersen Kerne in einem Schritt a1 ) durch Emulsionspolymerisation erhalten werden und in einem Schritt a2) eine vernetzte polymere Zwischenschicht, vorzugsweise durch Emulsionspolymerisation oder durch ATR- Polymerisation, auf die Kerne aufgebracht wird, die vorzugsweise reaktive Zentren aufweist, an die der Mantel kovalent angebunden werden kann.
  27. 27
    Verfahren zur Herstellung von Kern-Mantel-Partikeln nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei Schritt b) um eine Aufpropfung, vorzugsweise durch Emulsionspolymerisation oder ATR-Polymerisation handelt.
  28. 28
    Verfahren zur Herstellung von Kern-Mantel-Partikeln nach mindestens einem der Ansprüche 25 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass der anorganische Kern vor der Aufpolymerisation des Mantels einer Vorbehandlung unterzogen wird, die ein Anbinden des Mantels ermöglicht.
  29. 29
    Verwendung von Formkörpern gemäß den Ansprüchen 1 bis 13 oder von Kern-Mantel-Partikeln gemäß den Ansprüchen 14 bis 20 zur Herstellung von Pigmenten.
Independent claims29