CS210738B1 - Způsob výroby smásí polypropylenu a nízkohustotního polyetylénu - Google Patents

Abstract

Vynález se týká výroby směsí polypropylenu a nízkohustotního polyetylénu pro extruzní nanášení. Vynález řeší radikálovou degradaci polypropylénu současně s míšením s polyetylénem, který je chráněn proti sítování iniciátory radikálové degradace polypropylénu synergickými sitiěsmi fenolických, fosfitových a sirných stabilizátoru a granulací směsi při jediném průchodu extruderem.

Description

(54) Způsob výroby smásí polypropylenu a nízkohustotního polyetylénu

Vynález se týká výroby směsí polypropylenu a nízkohustotního polyetylénu pro extruzní nanášení.

Vynález řeší radikálovou degradaci polypropylénu současně s míšením s polyetylénem, který je chráněn proti sítování iniciátory radikálové degradace polypropylénu synergickými sitiěsmi fenolických, fosfitových a sirných stabilizátoru a granulací směsi při jediném průchodu extruderem.

Vynález se týká kompozic polypropylenu a nízkohustotního polyetylénu, určených pro technologii extruzního nanášení. Zvláště se.týká materiálů, kde polypropylen je převažující složkou. Úprava materiálu extruzním nanášením, jako například papíru, tkaniny nebo kovové fólie, je běžně známa technologie, při níž je polymer nebo polymerní směs extrudována na upravovaný materiál, pohybující se vhodnou rychlostí pod štěrbinovou hubicí extrudéru. Tato technologie je popsána jak v učebnicích, tak i v patentové literatuře, jako například v britských patentových spisech c. 688 637 nebo 992 388.

Tento technologický proces je široce používán pro úpravu materiálu nízkohustotním polyetylénem, kde se běžně dosahuje vysoké kvality povrchů /rovnoměrnost nánosu/ a výhodných pracovních rychlostí pohybu podkladového materiálu až 200 a více metrů za minutu.

Použití polypropylenu pro úpravu materiálů, jako jsou papír, textil nebo kovové fólie, nabízí řadu výhod, jako vyšší tepelnou odolnost, tuhost nánosu, nižší propustnost pro vodní páry a plyny, odolnost proti tukům a olejům.

Technologický proces extruzního nanášení polypropylenu je však spojen s řadou obtíží, týkajících se jak příčného, tak i podélného profilu nánosu,-a nedovoluje dosáhnout efektivnosti procesu běžné u nízkohustotního polyetylénu.

Výše uvedené potíže lze odstranit použitím směsí polypropylen-nízkohustotní polyetylén. Podle britského patentového spisu ě. 992 388 lze takovéto směsi připravit společnou extruzí směsi polypropylenu s indexem toku 20 až 80 g/10 min. a nízkohustotního polyetylénu s indexem toku 4 až 20 g/10 min.

Tento proces však vyžaduje předem připravit polypropylen o dostatečně vysokém indexu toku, což je obvykle prováděno odbouráváním polypropylenu iniciovaným sloučeninami generujícími radikály, jako například organickými peroxidy.

Takovéto odbouráváací procesy jsou široce popsány v patentové literatuře, jako například v belgických patentových spisech č. 806 669 a 815 357 a v japonském patentovém spise 54-090 291 a dalších.

Nízkohustotní polyetylén je běžně znám jako polymer podléhající v přítomnosti radikálových iniciátorů, jakými jsou organické peroxidy, sílovacímu procesu. Takovéto zesilované podíly materiálu jsou pak příčinami technologických obtíží při extruzním nanášení. Naopak polypropylen v přítomnosti radikálových iniciátorů, jakými jsou organické peroxidy, vzhledem ke své struktuře řetězce podléhá degradaci, přičemž je zužována distribuce molekulové hmotnosti a klesá Číselný i hmotnostní střed molekulových hmotností.

Překvapivě bylo zjištěno, že je-li prováděn proces odbourávání polypropylenu iniciovaný radikálovými iniciátory, například peroxidy, v přítomnosti nízkohustotního polyetylénu a v přítomnosti stabilizátorů, nedochází k sílování polyetylénu.

Předmětem vynálezu je způsob výroby směsí polypropylenu a nízkohustotního polyetylénu pro extruzní nanášení, obsahujících 80 až 95 hmotnostních % polypropylenu s indexem toku sníženým radikálovou degradací a 5 až 20 hmotnostních % nízkohustotního polyetylénu o indexu toku 2 až 70 g/10 min. a dále stabilizátory a zpracovatelské přísady extruzním vytlačováním, vyznačený tím, že se směs práškovitého polypropylenu o indexu toku 0,2 až 10 g/10 min./230 °C, 23 N/ a nízkohustotního polyetylénu o indexu toku 2 až 70 g/10 min./190 °C, 21,2 N/ taví a linete při teplotě 150 až 300 °C v přítomnosti 0,02 až 0,2 hmot. dílu organických peroxidů a 0,1 až 0,6 hmot. dílu synergické směsi fenoliokých antioxidantů, fosfitů a sirných antioxidantů na 100 dílů směsi polyolefinů.

Lineární polypropylen má index toku 0,2 až 10 g/10 min./230 °C, 23 N podle ČSN 640 861/ —3 a hustotu 690 až 915 kg m .Je používán ve formě prášku přímo z výroby. Nízkohustotní vět, w.·

21073« vený polyetylén má index toku 2 až 70 g/10 min /190 °C, 21,2 N podle ČSN 640 861/ a hustotu —3

910 až 922 kg m . Může být použit ve formě prášku nebo granulí.

Organické peroxidy jako zdroje radikálů jsou vybrány tak, aby byl jejich poločas rozpadu 30'až 200 s pří 230 °C. Je možno použít například di-tercbutylperoxid, 1,l-bis-/tero.butylperoxy /-3,3,5 trimetylcyklohexan, dicumylperoxid, terc.butylperbenzoát nebo 2,5 dimetyl-2,5 di/terc.butylperoxy/hexan, a to jak v jejich přirozené formě, tak nanesené na polymerním nebo anorganickém nosiči.

Stabilizátory použité pro přípravu uvedených materiálů patří do skupiny fenolických stabilizátorů, například l-hydroxy-2,6-diterc.butyl-4-metylbenzen, 3-metyl-6-terobutylfenol, pentaerytritol-tetra-beta/4-hydroxy-3,5-di-tercbutylfenol/propionát atd. sirných sekundárních antioxidantů, jako například dilauryl-3,3'-thiodipropionát, distearyl 3,3'-thiodipropionát, a fosfitových stabilizátorů, jako například tris-/l'fenyl-4-etylfenyl/fosfit, tris-/l'fenyl-4-nonyl/fosfit.

Jako zpracovatelská přísada je používán zpravidla stearát vápenatý, zlepšující tokové .vlastnosti polymerní směsi.

Použití synergických směsí výše uvedených stabilizátorů pak umožňuje provést peroxidy iniciované odbourávání polypropylenu v přítomnosti nízkohustotního polyetylénu, aniž dochází k zesítování polyetylénové složky.

«t

Postup přípravy uvedených materiálů začíná promísením práškového polypropylenu s peroxidem a stabilizátory a zpracovatelskými přísadami ve fluidním mísiči. K takto připravené směsi je bud přidán prášek nízkohustotního polyetylénu a obě složky opět proneseny na již uvedeném zařízení, nebo je přidáván granulovaný polyetylén přímo do hnětacího stroje.

V dalším kroku výrobního postupu je dávkována do extruderu bud směs polypropylenu a nízkohustotního polyetylénu, připravená jak výše uvedeno, nebo jsou souběžně dávkovány polypropylen s peroxidem a dalšími přísadami, připravený, jak výše uvedeno, a granulát nízkohustotního polyetylénu.

Pro granulaci je použit jednošnekový nebo vícešnekový extruder, vybavený dávkovacím za- řízením na dávkování prášku nebo současně prášku a granulátu. Jednošnekový stroj je vybaven mísícím torpédem, dvojšnekový pak hnětači zónou. Teploty podél šneků jsou regulovatelné jak podél šneku, tak i na hlavě v rozsahu teplot 150 až 300 ° C.. Pobytová doba materiálu ve stroji je regulována otáčkami šneku. Granulace je prováděna bud ze struny, nebo na hlavě, přičemž chladicím médiem je voda o teplotě 20 až 80 °C.

Výhoda námi vypracovaného postupu spočívá v tom, že odbourání polypropylenu i jeho modifikace nízkohustotním polyetylénem jsou provedeny při pouze jednom průchodu extruderem, což oproti dříve používaným postupům zajišťuje významné úspory jak energie, tak i pracovních sil i ostatních nákladů, protože odpadá operace odbourávání polypropylenu.

bále uvedené příklady blíže ilustrují celý postup a pracovní podmínky. Díly v příkladech uváděné jsou hmotnostní. Díly peroxidu, stabilizátorů i zpracovatelské přísady jsou uvedeny relativně vůči polypropylenu /polypropylen = 100 dílů/, hmotnostní podíl nízkohustotního polyetylénu je vztažen na celý polymerní podíl /polypropylen + polyetylén =100 dílů/.

Indexy toku taveniny polymerů IT nebo jejich směsí jsou stanovovány takto:

Polypropylen: 230 °C, síla na píst 23 N.

Nízkohustotní polyetylén: 190 °C, síla na píst 21,2 N.

Směsi polypropylenu s nízkohustotním polyetylénem: 23Ó °C, síla na píst 23 N.

Pracovní postup podle ČSN 640 861.

Příklad 1

Do fluidního mísiče bylo vloženo 100 dílů prášku polypropylenu o indexu toku =3,7 g/10 min. Po spuštění míchacího zařízení bylo postupně přidáno 0,15 dílu fenolického stabilizátoru /2,6ditercbutyl-4-metylfenol/, 0,2 dílu fosfitového stabilizátoru Γtris-/l '-fenyl-4-etylfenyl/ester kyseliny fosforitá^J, 0,1 dílu sekundárního sirného antioxidantu /distearylthiodipropionát/ a 0,12 dílu peroxidu [2,5-dimetyl-2,6-/ditercbutylperoxy/hexan ].

Směs byla míšena 45 minut při teplotě 25 °C. Pak bylo přidáno 20 dílů prášku nízkohustotniho polyetylénu o indexu toku = 20 g/10 min. Takto vzniklá směs byla dále míšena ještě 30 minut při nezměněné teplotě. Vzniklá prášková směs byla dávkována do dvojšnekového extruderu s průměrem šneků 53 mm a poměru délky k průměru šneku = 29, hnětači zóna ve vzdálenosti 14 průměru od násypky.

Ve čtyřech regulovatelných pásmech byly tyto teploty /od násypky/: 215, 230, 215 a 165. Teplota hlavy extruderu byla 200 °C. Otáčky šneků činily 80 ot/min. Výsledná polymerní směs měla index toku = 38 g/10 min.

Polymerní směs byla extrudována ze štěrbinové hubice na papír, jehož rychlost byla 60 2 až 220 m/min. Nános polymerní směsi činil 15 až 40 g/m a byl rovnoměrný v podélném i příčném směru.

Zúžení taveninové clony činilo 1,4 cm na každé hraně, přičemž pro polypropylen o indexu toku = 40 g/10 min. činilo 8 cm na každé hraně.

Příklad 2

Bylo postupováno obdobně jako v příkladu 1, avšak s tím rozdílem, že bylo použito 0,09 dílu peroxidického iniciátoru [2,5 dimetyl-2,6-di/tercbutylperoxy/hexan] a 18 dílů nízkohustotního polyetylénu.

Teploty ve čtyřech regulovatelných pásmech byly 215, 270, 225, 180 °C a teplota hlavy extruderu 200 °C. Otáčky šneků činily 130 ot/min.

Výsledná polymerní směs měla index toku = 37 g/10 min.

Polymerní směs byla extrudována ze štěrbinové hubice na papír, jehož rychlost byla 60 2 až 220 m/min. Nános polymerní směsi činil 15 až 40 g/m a byl rovnoměrný v podélném i příčném směru. Zúžení taveninové clony činilo 1,2 cm na každé hraně, přičemž pro polypropylen o indexu toku = 40 g/10 min.činilo za stejných podmínek 8 cm na každé hraně.

Příklad 3

Bylo postupováno obdobně jako v přikladu 1, přičemž odlišnosti budou dále uvedeny. Stabilizační systém byl vytvořen 0,15 dílu fenolického stabilizátoru [pentaerytritol-tetra-beta/4-hydroxy-3,5-di-tercbutylfenol/propionát], 0,1 dílu fosfitového stabilizátoru [tris-/l*fenyl-4-etylfenyl/ester kyseliny fosforité] a 0,07 dílu sekundárního sirného antioxidantu /distearyltiodipropionát/.

Peroxidický iniciátor /dikumylperoxid/ byl přidán v množství 0,07 dílu. Směs byla míšena ve fluidním mísiči 45 minut při teplotě 25 °C. Pak bylo přidáno 10 dílů prášku nízkohustotního polyetylénu o indexu toku ⁼ 7 g/10 min a 10 dílů prášku nízkohustotního polyetylénu o indexu toku = 70 g/10 min. Takto vzniklá směs byla dále míšena ještě 30 minut při nezměněné teplotě. Extruzí za podmínek uvedených v příkladu 2 byla získána polymerní směs o indexu toku “ 49 g/10 min.

Polymerní směs byla extrudována ze štěrbinové hubice na papír, jehož rychlost byla 60 až 220 m za minutu. Nános polymerní směsi činil 15 až 40 g/m a byl rovnoměrný v podélném i příčném směru. Zúžení taveninové clony činilo 1,1 cm na každé hraně, přičemž pro polypropylen o indexu toku = 40 g/10 min. činilo 8 cm na každé hraně.

Přiklad 4

Bylo postupováno obdobně jako v příkladu 3, přičemž odlišnosti budou dále uvedeny.

Peroxidický iniciátor /dikumylperoxid/ byl použit v množství 0,12 dílu. Polypropylen se stabilizátory a iniciátorem byl dávkován paralelně s granulátem nízkohustotního polyetylénu o indexu toku = 20 g/10 min.dc extruderu pracujícího za podmínek uvedených v příkladu 1.

Výsledná polymerní směs obsahovala 12 dílů nízkohustotního polyetylénu a její index toku činil 32 g/10 min. Polymerní směs byla extrudována ze štěrbinové hubice na papír, jehož rych2 lost činila 60 až 220 m/min. Nános polymerní směsi činil 15 až 40 g/m a je rovnoměrný v podélném 1 příčném směru. Zúžení taveninové clony činilo 2,1 cm na každé hraně, přičemž pro polypropylen o indexu toku = 40 g za 10 minut extrudovaný za stejných podmínek činilo 8 cm na každé hraně.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Způsob výroby směsí polypropylenu a nízkohustotního polyetylénu pro extruzní nanášení, obsahujících 80 až 95 hmotnostních % polypropylenu s indexem toku sníženým radikálovou degradaci a 5 až 20 hmotnostních % nízkohustotního polyetylénu o indexu toku 2 až 70 g/10 min.při 270 °C a 23 N a dále stabilizátory a zpracovatelské přísady extruzním vytlačováním, vyznačený tím, že se směs práškovitého polypropylenu o indexu toku 0,2 až 10 g/10 min.při 190 °C a 21,2 N a nízkohustotního polyetylénu taví a hněte při teplotě 150 až 300 °C v přítomnosti 0,02 až 0,2 hmotnostního dílu organických peroxidů a 0,1 až 0,6 hmotnostního dílu synergické směsi fenolických stabilizátorů, fosfitů a sirných antioxidantů na sto dílů směsi polyolefinů.