DE1569357B2

DE1569357B2 - Formmassen aus polypropylen

Info

Publication number: DE1569357B2
Application number: DE19631569357
Authority: DE
Inventors: Richard J Wilmington Del Thompson Donald Frederick Chadds Ford Pa Volungis, (V St A )
Original assignee: Avisun Corp , Sun Oll Company, Philadelphia, Pa (V St A )
Priority date: 1962-01-09
Filing date: 1963-01-08
Publication date: 1971-04-08
Also published as: US3176021A; DE1569357A1; NO118875B; NL287509A; GB1010381A; SE309112B; CH423235A; NL134525C

Description

1 2

Die Erfindung betrifft Formmassen aus Polypro- Die optimale Konzentration von Fettsäureamid

pylen, die eine sehr geringe Neigung zum Festhaften, hängt sowohl von der Natur des betreffenden PoIy-

d. h. einen geringeren Reibungskoeffizienten besitzen. propylens (z. B. dem durchschnittlichen Molekularge-

Einer der Hauptnachteile von dünnen Polypropylen- wicht und der Molekulargewichtsverteilung) als auch filmen ist ihr hoher Reibungskoeffizient zwischen zwei 5 der Natur und den Mengen anderer üblicher Kompo-Filmen, der es oft schwierig macht, einzelne Folien nenten wie Pigmente oder Füllmittel ab, die sich in der einer automatischen Verpackungsanlage u. dgl. zuzu- Zubereitung finden. Im allgemeinen werden jedoch führen. Andere Nachteile solcher Filme sind ihre Mengen zwischen etwa 0,05 und 0,5 Gewichtsprozent Neigung, daß zwei oder mehr Filmoberflächen leicht der Amide für die Zwecke der Erfindung als ausaneinanderhaften, solange sie unter Druckeinwirkung io reichend betrachtet, wobei Mengen zwischen 0,1 und stehen. Dieses Blockierungsphänomen macht sich be- 0,3 Gewichtsprozent bevorzugt werden,
sonders unangenehm bei Verpackungsverfahren be- Bei dem weiteren Zusatz kann es sich um Polymerkbar. Es kann so weit gehen, daß eine Folienrolle äthylen mit hoher oder niedriger Dichte handeln. Vorschwierig oder überhaupt nicht mehr abgewickelt wer- zugsweise beträgt die Menge des Polyäthylens etwa 0,5 den kann. 15 bis 1,5 Gewichtsprozent. Das für diese Ausführungs-

Der Zusatz von Amiden wasserunlöslicher Mono- form brauchbare Polyäthylen kann ein für Filme bzw. carbonsäuren mit 8 bis 18 C-Atomen oder von unge- Folien geeignetes übliches Polyäthylen von niedriger sättigten Fettsäuren zu Polyäthylen zwecks Verbesse- Dichte oder ein für Filme bzw. Folien geeignetes rung des Reibungskoeffizienten ist bekannt. Trotzdem lineares Polyäthylen sein, d. h. daß die Polyäthylenist die Auswahl von geeigneten Zusätzen für Poly- 20 sorten mit geringer Dichte oder linearer Struktur propylen eine schwierige Aufgabe, weil zwar einerseits Molekulargewichte, Fließfähigkeiten oder andere eine große Anzahl recht verschiedenartiger Stabili- Eigenschaften besitzen, die im allgemeinen solchen satoren für andere Polymere'bekannt sind, anderer- handelsüblichen Formen eigentümlich sind, welche zur seits aber nur sehr wenige bei Polypropylen überhaupt Herstellung von Filmen und Überzügen verwendet eine stabilisierende Wirkung gezeigt haben. Es mußte 25 werden.

eine große Anzahl von Substanzen untersucht werden, Manchmal ist es schwierig, Polypropylenfilme herum gerade diejenigen zu finden, die sich zur Lösung zustellen, die sowohl geringe Schlüpfungsreibung als der oben geschilderten Aufgabe eigneten. auch eine gute Klarheit besitzen. So wird manchmal

Da sich Polypropylen in seinem Verhalten vielfach eine geringere Schlüpfungsreibung bei Strangpreß-

von Polyäthylen unterscheidet, konnten auch die hier- 30 temperaturen zwischen 204 und 218° C erzielt. Die bei

für gewonnenen Erkenntnisse nicht ohne weiteres auf diesen Temperaturen hergestellten Filme können

die vorliegende Erfindung angewandt werden. jedoch etwas trüber sein als diejenigen, die bei höheren

Die Formmassen aus Polypropylen, enthaltend ein Temperaturen, z. B. zwischen etwa 232 und 260⁰C Amid einer gesättigten oder ungesättigten Mono- erhalten worden sind. Wenn man auch die Klarheit carbonsäure, sind dadurch gekennzeichnet, daß sie im 35 bei diesen zuletzt genannten höheren Temperaturen wesentlichen kristallines, isotaktisches Polypropylen im allgemeinen verbessern kann, so kann doch die mit einem Gehalt von 0,1 bis 0,4 Gewichtsprozent Schlüpfungsreibung abnehmen. Es hat sich nun überPolyäthylen und 0,005 bis 2 Gewichtsprozent eines raschenderweise gezeigt, daß erfindungsgemäß durch Amids einer wasserunlöslichen Monocarbonsäure mit Einarbeitung der oben erwähnten Mengen an PoIy-8 bis 18 Kohlenstoffatomen oder eine Mischung 40 äthylen mit geringer Dichte oder linearer Struktur zusolcher Amide enthalten. sammen mit den Substanzen zur Verbesserung der

Es hat sich gezeigt, daß der erwähnte Zusatz den Gleitschlüpfung Polypropylenfilme erhalten werden, Glanz, die Klarheit und Schlüpfungsreibung von Poly- die sowohl eine geringe Schlüpfungsreibung als auch propylen stark verbessert, während gleichzeitig die eine gute Klarheit besitzen, und zwar auch dann noch, Neigung zum Blockieren erheblich vermindert wird. 45 wenn sie bei hohen Strangpreßtemperaturen herge-Es kann sich um Amide von gesättigten oder unge- stellt worden sind, z. B. bei etwa 288°C. Diese zuletzt sättigten Monocarbonsäuren handeln. Sie können als genannte Erkenntnis ist ganz überraschend, da Polyfreie Säuren oder in Form ihrer Glyzeride in Fettölen äthylenfilme gewöhnlich eine größere Trübung aufvorliegen, weisen als Polypropylenfilme.

Typische Fettsäureamide sind das Amid der Dode- 50 Eine notwendige Anforderung beim Strangpressen kansäure, das Amid der Tetradekansäure, das Amid besteht darin, daß die Strangpreßtemperatur innerhalb der Hexadekansäure, das Amid der Octadekansäure, bestimmter Grenzen gehalten wird. Wenn man die das Amid der 9-Octadekansäure (d. h. Oleinsäure), das übliche Schlitz-Preßstempelmethode zur Herstellung Amid der 9,12-Octadekadienonsäure (d. h. Linolen- von thermoplastischen Filmen anwendet, sollte die säure). Obgleich das einzelne Fettsäureamid in be- 55 Temperatur in der Düse zwischen etwa 204 und etwa friedigender Weise verwendet werden kann, so haben 288⁰C, vorzugsweise zwischen etwa 232 und 274° C sich doch auch im Handel verfügbare Mischungen von betragen. Wenn die Temperaturen wesentlich über verschiedenen Fettsäureamiden, die bis zu etwa 5 Ge- oder unter diesem Bereich liegen, so wird entweder die wichtsprozent freie Fettsäuren enthalten, als wirksam Klarheit oder die Schlüpfungsreibung oder beide erwiesen, um die erwünschten neuen Eigenschaften 60 Eigenschaften nachteilig beeinflußt,
hervorzurufen. Überraschenderweise sind Amide von Die erfindungsgemäßen Formmassen können nach Säuren, welche nicht der oben gegebenen Definition jedem geeigneten Verfahren hergestellt werden, mit gehorchen, für die Zwecke der vorliegenden Erfindung dem man eine gleichmäßige Mischung von Polyunwirksam. So ist beispielsweise, wie auch im folgen- propylen mit den Zusätzen im fertigen Gegenstand den gezeigt wird, das Amid der 13-Dokosansäure 65 erzielen kann. Geeignete Verfahren sind die Zugabe (Erucasäure) unwirksam als Mittel, um in Polypro- des Amids als feste Substanz, in Lösung oder in Form pylenfilmen geringe Schlüpfungsreibung hervorzu- eines Breis in Wasser oder einem anderen Nichtrufen. lösungsmittel zum Polypropylen, und zwar entweder,

wenn es in Form trockener Flocken oder als Preßpulver vorliegt. Anschließend wird getrocknet und bewegt bzw. vermischt. Das Amid kann auch durch Schmelzvermischung der Bestandteile in einer üblichen Vorrichtung wie einem Banbury-Mischer, erhitzten Walzen oder einer Weichmachungsvorrichtung eingearbeitet werden. Ein Konzentrat des Amids in Polypropylen kann nach einer der oben erwähnten Methoden hergestellt werden, worauf man dieses Konzentrat in Polypropylen-Preßpulver durch Bewegen bzw. Vermischen oder auf andere geeignete Weise einmischen kann. Darüber hinaus lassen sich natürlich verschiedene Kombinationen der oben erwähnten Methoden anwenden.

Ein Maß für die Schlüpfungsreibung eines Films sind die Reibungskoeffizienten, und zwar sowohl die statischen als auch die dynamischen, die bestimmt werden durch ein Verfahren, bei dem sich ein Schlitten auf einem stationären Film bewegt, wie dies im folgenden näher erläutert ist. Reibungskoeffizienten mit einem Wert größer als 0,60 zeigen eine geringe Schlüpfungsreibung an. Werte von 0,60 bis 0,46 deuten auf eine gute (Rand-)Schlüpfungsreibung, d. h., daß sich die Filme für bestimmte Anwendungsformell, jedoch nicht in befriedigender Weise für bestimmte andere Anwendungsformen, eignen können. Werte von 0,45 oder weniger zeigen eine sehr gute Schlüpfungsreibung an.

Bei den folgenden Beispielen wurde sowohl die statische als auch die dynamische Schlüpfungsreibung gemessen, wobei hierfür eine Tischausführung eines Instron-Prüfgeräts -verwendet wurde, das mit einem Schlüpfungsreibungstisch versehen war, der an der Gleitbacke befestigt ist. Der bei diesem Verfahren verwendete Testschlitten ist ein rechtwinkliger Metallblock von 10,2 · 6,5 cm, der mit einer 0,6 cm dicken Gummischicht umhüllt war. Der Block ist mit einem Haken und mit Filmbefestigungsmitteln versehen. Der Schlitten hatte ein Gesamtgewicht von 500 ± 5 g. An der Schlittentafel ist ein Schnurrad befestigt, so daß bei Benutzung der Vorrichtung eine Leine, die an ihrem einen Ende mit einem Dehnungsmesser der Prüfvorrichtung verbunden ist, über das Schnurrad läuft und am Haken des Schlittens befestigt ist. Wenn sich während des Betriebs die Gleitbacke und der Gleittisch abwärts bewegen, wird der Schlitten vom einen Ende des Tisches zum anderen gezogen.

Zur Durchführung der Schlüpfungsreibungsversuche wurden zwei Filmstücke für jede Messung abgeschnitten, und zwar eines in der Größe von 35,6 · 8,9 cm, das andere in der Größe von 22,9 · 6,4 cm. Das größere Filmstück wird mit der zu prüfenden Oberfläche als äußerste Fläche auf dem Mittelteil des Tisches befestigt, wobei das eine Ende hiervon an dem Tisch mit druckempfindlichem Klebeband an einem Punkt 2,5 cm vom Ende des Tisches entfernt befestigt wird. Die kleinere Probe wird um den Testschlitten gewickelt, wobei die Prüfungsseite der Probe sich als äußerste am Boden des Schlittens befindet und die Enden der Probe am oberen Teil des Schlittens befestigt werden. Die Kreuzbacke wird dann mit einer Geschwindigkeit von 25,4 cm pro Minute in Bewegung gesetzt und die Werte für die statische und dynamische Schlüpfungsreibung werden vom Dehnungsmesser abgelesen.

Bei diesem Untersuchungsverfahren ist die Schlüpfungsreibung, das heißt der Reibungskoeffizient, gleich der Kraft, die zur Einleitung einer Bewegung zwischen den beiden Filmoberflächen erforderlich ist. geteilt durch die normale Kraft, die durch das Tragen des Schlittens aufgebracht wird, oder

Gleitschlüpfung =

Kraft in g ■ 2
1000

ίο Dieselbe Gleichung ist auch anwendbar auf die Messungen für die statische und dynamische Schlüpfungsreibung. Man liest demnach die statische Schlüpfungsreibung vom Meßinstrument nach Einleitung der Bewegung des Schlittens ab und die dynamische Schlüpfungsreibung wird ausgedrückt durch die notwendige Kraft, um die einmal eingeleitete Bewegung aufrechtzuerhalten.

Der wesentliche Vorteil der Zubereitungen gemäß der Erfindung ist in der Tatsache zu sehen, daß man mit Hilfe dieser Zubereitungen durchsichtige Polypropylenfilme, -röhren und andere Formkörper herstellen kann, die einen stark verminderten Reibungskoeffizienten zwischen zwei Filmoberflächen besitzen. Obwohl die erfindungsgemäßen Zubereitungen im wesentlichen aus Polypropylen bestehen, das eine kleine Menge von typischen Amiden und eines für die Filmherstellung geeigneten Polyäthylens enthält, so können die Zubereitungen auch noch kleine Mengen von anderen üblichen erwünschten Zusätzen, wie Antioxidantien, Farbstoffen und Pigmenten, Weichmachern, antistatischen Substanzen enthalten, vorausgesetzt, daß die zusätzlichen Bestandteile nicht in solchen Mengen vorhanden sind, daß sie die Wirksamkeit der Amide ungünstig beeinflussen. Die erfindungsgemäßen Formmassen sind besonders geeignet zum Strangpressen dünner Filme, Folien, geblasener Schläuche. Die Formmassen können auch zu Filmen, Folien, Stäben, Röhren, Schläuchen, Fasern und anderen Formgegenständen gegossen, stranggepreßt oder durch andere Formverfahren verarbeitet werden.

Die Formmassen können ferner zum Überziehen von Papier, Tuch, Draht, Metallfolien, Glasfasermatten, synthetischen und natürlichen Textilien und anderen Substraten verwendet werden.

Die nachfolgenden Beispiele dienen zur Erläuterung von einigen Ausführungsformen der Erfindung. In diesen Beispielen sind die Mengen der Zusätze in Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polypropylens plus Zusätze, angegeben. Die Schlüpfungsreibungswerte wurden nach dem oben beschriebenen Verfahren bestimmt. Die zur Prüfung bei den Beispielen herangezogenen Proben sind Filme mit einer Dicke von ungefähr 25,4 μ, hergestellt nach der üblichen Schlitzdüsen - Preßstempel - Kühlwalzen Schmelz-Strangpreßmethode. Bei diesen Beispielen wurde die Trübung nach dem ASTM-Verfahren D-1003-59 T mit Hilfe des Trübungsmessers gemessen.

Beispiel 1

Ein Polypropylenfilm, der 0,2% folgender Amidmischung von 91°/o 9-Octadekanamid, 6°/₀ Octadekanamid, 3% 9,12-Octadekadienamid und 1,0% Polyäthylen hoher Dichte enthielt, wurde bei 232⁰C einer Schmelzstrangpressung unterworfen. Dieser Film hatte einen statischen Reibungskoeffizienten von 0,35 und eine Trübung von 2,3 %.

Beispiele 2 bis 6

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt mit 1,0 °/₀ Polyäthylen hoher Dichte und den in der folgenden Tabelle angegebenen Mengen des folgenden Amidgemisches von 49% Dodekanamid, 17% Tetradekanamid, 9% Hexadekanamid, 8% Octanamid, 7% Dekanamid, 6% 9-Octadekanamid, 2% Octadekanamid und 2% 9,12-Octadekadienamid. Der Kontrollversuch F wurde als Wiederholung des Beispiels 3 durchgeführt, jedoch war hierbei kein Polyäthylen anwesend. In gleicher Weise stellt der Kontrollversuch G eine Wiederholung des Beispiels 5 dar mit der Ausnahme, daß kein Polyäthylen verwendet wurde, während beim Kontrollversuch H 1% des angegebenen Polyäthylens anwesend war. Aus den Werten der Tabelle sieht man, daß die Kombination von Polyäthylen und Amid es ermöglicht, weniger von den Amiden und/oder höhere Strangpreßtemperatur mit ίο gleichzeitiger Verminderung der Schlüpfungsreibung und der Trübung zu verwenden.

Menge des
Amids

Strangpreßtemperatur

Gleit-

schlüpfung

Statisch

Trübung

Beispiel 2 Beispiel 3

Kontrollversuch F

Beispiel 4 Beispiel 5

Kontrollversuch G

Beispiel 6 ·.

Kontrollversuch H

*) Abwechseln Festhaften und Gleiten

Claims

Patentanspruch:

Formmassen aus Polypropylen, enthaltend ein Amid einer gesättigten oder ungesättigten Monocarbonsäure, dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen kristallines, iso-0,05%

0,10%

0,10%

0,10%

0,20

0,20%

0,20%

227° C
232° C
232⁰C
26O⁰C
232° C
232° C
26O⁰C
26O⁰C

0,50 0,25 N. S. 0,60 0,25 0,70 0,25 1,50 —SS*)

3,5% 3,5%

2,3%

2,3% 1,6%

taktisches Polypropylen mit einem Gehalt von 0,1 bis 4,0 Gewichtsprozent Polyäthylen und 0,005 bis 2 Gewichtsprozent eines Amids einer wasserunlöslichen Monocarbonsäure mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen oder eine Mischung solcher Amide enthalten.