DE2012913A1 - Heißverschweißbare Mischungen und Verfahren zum Heißverschweißen von tatkischem Polybuten-1 - Google Patents
Heißverschweißbare Mischungen und Verfahren zum Heißverschweißen von tatkischem Polybuten-1Info
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Description
DR. E. WIEGAND DIPUING. W. NIEMANN DR. M. KOHlER DIPL-ING. C. GERNHARDT
.TELEFON. 55547« 8000 MÖNCHEN 15, 18· März 19j0
W. 14 .729/70 - 7/RS
Mobil Oil Corporation New York, N.Y. (V.St.A.)
Heißverschweißbare Mischungen und Verfahren
zum Heißverschweißen-von taktischem Polybuten-!
Die Erfindung ist auf Mischungen von Polybuten-1
mit Polyäthylen niedriger Dichte gerichtet. Insbeson-, dere betrifft die Erfindung derartige Mischungen, die
zu Folien oder Filmen geformt.werden können, welche
zur Bildung von Verschweißungen oder Verklebungen von
Festigkeit heißverschweißt werden können.
Es ist bekannt, daß Heißverschweißungen zwischen Schichten von Polybuten-1 in Form I eine zu vernachlässigende
Schweißfestigkeit haben. Wenn Polybuten-1 in der Form II zur Anwendung gelangt, werden Verschweißungen
von guter Festigkeit gebildet, es wäre jedoch noch
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eine verbesserte Schweitffestigkeit erwünscht. Ea sind
im allgemeinen zwei Verfahren angewendet wor-den, um die Wärmeschweißfäh-igkeit von Pollen oder Filmen zu
verbessern. Gemäß einem der Verfahren, wie es in der britischen Patentschrift 1 o44 068 beschrieben ist,
wird ein anhaftender Überzug an schweißbarem Material, z.B. Polyäthylen oder Polypropylen, angewendet. Ein solches
Verfahren ist jedoch kostspielig und kompliziert den Folien- oder Pilmherstellungsvorgang. Das andere
Verfahren besteht jedoch darin, daß man dem Polyolefin eine andere Komponente einverleibt, welche die Schweißfähigkeit
erhöht, ohne möglichst die anderen Folienoder Filmeigenschaften wesentlich zu beeinträchtigen.
Ein derartiges Verfahren ist in der kanadischen Patentschrift 775 184 beschrieben, gemäß v/elcher Polypropylen
mit Polybuten-1 gemischt wird, um die Schweißfähigkeit
zu verbessern. Gemäß diesem Verfahren ist es jedoch erforderlich, wenigstens lo$ und vorzugsweise 3o# Polypropylen
anzuwenden. Ea ist ersichtlich, daß die Verwendung von geringeren Mengen des zweiten, dem Polybuten-1 einverleibten
Materials an sich erwünscht wäre, weil dadurch die Y/irkung auf die anderen Folien- oder Filmeigenschaften
herabgesetzt wird.
Die heißverschweißbaren Mischungen gemäß der Erfindung umfassen etwa 95 bis 99 Gew.$ taktisches Polybuten-1"
und etwa 5 bis 1 Gew.$ Polyäthylen niedriger Dichte. Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zum Heißverschweißen
von Polybuten-1, bei welchem man eine Mischung aus etwa 95 bis 99 Gew.$ taktischem Polybuten-1 ^d etwa 5 bis 1
Gew.$ Polyäthylen niedriger Dichte herste., t, diese .mischung
in eine Gestalt oder ein Formstück von dünnen Querschnitten überführt und Wärme auf wenigstens einen
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Teil des Formstücks während einer Zeitdauer anwendet, um
eine Heißverschweißung auszuführen.
In dem vorliegenden Zusammenhang jet der Ausdruck
"taktisch" ein allgemeiner Ausdruck ι der auf feste Polymere angewendet wird, in denen eine geordnete Struktur
mit Bezug auf die Konfigurationen um wenigstens eine
Hauptkettenstelle von sterischer Isomerie je Übliche
Grundeinheit vorhanden ist. Es sind verschiedene Arten von Taktizität in der Technik bekannt. Im Rahmen dieser
Erfindung ist ein Maß der sterischen Ordnung das prozentuale Gewicht des festen Polymers, das in Diathyläther
unlöslich ist. Ein lineares Polybuten-1, das in Diathyläther
unlöslich ist, wird als taktisch betrachtet. Lineare taktische Polyolefine können aus isotakt·*--hen oder syndiotaktischen
Ketten, Blöcken oder Mischungen dieser Formen zusammengesetzt sein. Die Ausdrücke "isotaktisch" und
"syndiotaktisch" werden gemäß den Definitionen verwendet, die versuchsweise von der"Gommissioh on Macromolecules of
the International Union of Pure and Applied Chemistry" angenommen sind und in dem "Journal of Polymer Science"
Bd. 56, Seiten 153 bis 161 (1962) beschrieben sind. Taktische
Polymere können Folgen von ataktischen (d.h. nichttaktischen) Einheiten in Vereinigung mit taktischen .
Folgen enthalten und in Diathyläther noch unlöslich sein.
Derartige Polymere sind taktische Polymere im Rahmen der
Erfindung.
Das Polymer, für welches eine verbesserte Heißverschweißbarkeit, Heißverklebbarkeit oder Heißversiegelbarkeit"
gemäß der Erfindung vorgesehen ist, ist taktisches Polybuten-1. Im allgemeinen hat taktisches Polybuteh-1
einen isotaktischen Index (GewvjS Unlösliches in Diäthyl-
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äther) von etwa 80 oder höher und gewöhnlich etwa 9o oder mehr. Eine geeignete Arbeitsweise zur Herstellung
von taktischem Polybuten-1 ist in der US-Patentschrift
3 362 94o beschrieben; die Quelle des taktischen Polybuten-1 und das Verfahren zu seiner Herstellung sind jedoch
nicht wesentliche Paktoren bei der Erfindung.
Das Material, das taktischem Polybuten-1 einverleibt wird, besteht aus Polyäthylen niedriger Dichte
(LDPE). Dieses im Handel erhältliche Material wird nach dem bekannten Hochdruckverfahren hergestellt und hat eine
Dichte in dem Bereich von o,91 bis o,925. Es wurde gefunden, daß Polyäthylene hoher Dichte fehlerhafte Ergebnisse
ergeben und für die Zwecke nicht zufriedenstellend sind.
Die Mischungen gemäß der Erfindung enthalten etwa 95 bis 99 Gew.# taktisches Polybuten-1 und zwischen etwa
5 und 1 Gew.# Polyäthylen niedriger Dichte (LDPE). Das Mischen kann nach irgendeinem der in der Technik bekannten
Verfahren, z.B. in einem Banbury-Mischer, in einem
Extruder oder auf.Mischwalzen ausgeführt werden.
Es können Zusatzstoffe, wie Füllstoffe, Antioxydantien, Pigmente, antistatBche Mittel, Schlupfmittel,
Mittel gegen Klebrigkeit od.dgl. den Polymeren vor, während oder nach dem Mischvorgang einverleibt werden.
Die Mischungen gemäß der Erfindung können durch übliche Mittel in eine Vielzahl von Gestalten oder Formstücken
mit dünnem Querschnitt geformt werden, z.B. einer Dicke von o,ol27 bis o,762 mm (o,5 bis 3o mils). Typische
Formstücke schließen orientierte und nicht-orientierte,
flache oder rohrförmige Filme, Folien oder Blätter ein, die als Umhüllungen, Säcke usw. benutzt werden können,
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_ 5 —
sowie mit einem Deckel versehene Behälter. Derartige Formstücke werden gewöhnlich mit sich selbst oder mit
anderen Formstücken heißverschweißt.
Das Heißverschweißen kann durch irgendeine der üblichen
bekannten Einrichtungen einschließlieh eines heissen Drahtes, eines heißen Stabes und auf dielektrischem
Wege ausgeführt werden. Eine wirksame Impulsschweißvorrichtung ist in der US-Patentschrift 3 399 291 beschrieben.
In Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren einschließlich der,Dicke und der Art der Sehweißvorrichtüng
beträgt- die Verweilzeit gewöhnlich o,5 bis 2 Sekunden
und die Schweißtemperatür etwa 124 bis 1770C (255 bis
35O0F).
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Mischungen gemäß der Erfindung und zeigen die verbesserten
Heißverschweißeigenschaften, die bei Anwendung der Erfindung erzielt werden. Die Heißverschweißfestigkeit wurde
auf einer Standard-Zugprüfungsmaschine gemäß ASTM-Vorschrift
D882 bestimmt. Sämtliche Teile sind auf das Gewicht
bezogen.
5 Gew.Teile von Pellets von Polyäthylen niedriger
Dichte <o,92 Dichte, 1,3 M.I.) wurden mit 95 Gew.Teilen
von taktischem Polybuten-1 (o,71 M.I*) gemischt. Die Pelletmischung wurde extrudiert und dann wieder in einer
Anlage für das Blasen von Folien zur Bildung eines Folienschlauches von o,o51. mm Dicke (2 mils) wieder extrudiert.
Der Schlauch wurde 5 bis 6 Tage gealtert, um eine Umwandlung
in die Form I zu gewährleisten. Unter Verwendung
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einer Vierschichten-Zwickelanordnung dieses Materials wurde das Verschweißen auf einer üblichen Schweißvorrichtung
mit heißem Draht bei einer· Verweilzeit von 1,4 Sekunden ausgeführt. Die sichergebende Verechweißungsbruchfestigkeit
betrug etwa 335 kg/cm2 (477o psi) bei einer Bruchdehnung von 271$. Im Vergleich dazu hatte Polybuten-1
eine zu vernachlässigende Verschweißungsfestigkeit.
Der Versuch von Beispiel 1 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß der Folienschlauch nicht gealtert wurde
(Form II). Die Verschweißung unter Verwendung der IJi-
schung hatte eine Bruchfestigkeit von etv/a 319 kg/cra
(453o psi) und eine Dehnung von 227$ im Vergleich zu
einer Bruchfestigkeit von etwa 19o kg/cm (27oo psi) und einer Dehnung von 85$ für nicht-modifiziertes Polybuten-1.
Eine übliche Stabverschweißvorrichtung wurde bei einer anderen Reihe von Versuchen angewendet, die ähnlich
wie diejenige der Beispiele 1 und 2 waren. Es wur-den Folienproben von etwa o,o5 mm (2 mils) Dicke in einer
Zwickelanordnung verschweißt. Die Verschweißtemperatur
betrug 1570G (3150F),und die Verweilzeit betrug o,9 Se-
künden bei 2,11 kg/cm (3o psi). Die Ergebnisse hinsichtlich
der Verschweißfestigkeit sind in der folgenden Tabelle wiedergegeben·
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Kriatall Form I
Kristall Form II
Polybuten-1 (PB-I)
PB-I + LDFE
vernachlässigbar
etwa 158 kg/cm
(225o psi)
bei 42$ Dehnung
etwa 214 kg/cm
(3o4o psi)
bei 116$ Dehnung' etwa 311 kg/cm
(442o psi)
bei 2oo# Dehnung
Durch die Einverleibung von 1 bis 5 Gew.# Polyäthylen
niedriger Dichte in Polybuten-1 gemäß der Erfindung wird die Heißverschweißfestigkeit bzw. Heißsiegelfestigkeit
ausgeprägt erhöht. Dies .Ui von Wichtigkeit bei der Herstellung und bei dem Verschließen von
Beuteln und anderen Verpackungen aus Polybuten-l-folie
oder -film.
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Claims (2)
1. Heißv§rschweißbare Mischungen aus etwa 95 bis
99 Gew.# taktischem Polybuten-1 und etwa 5 bis 1 Gew.#
Polyäthylen niedriger Dichte.
2. Verfahren zum Heißverschweißen von taktischem Polybuten-1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine%Mischung
aus etwa 95 bis 99 Gew. $> taktischem Polybuten-1
und etwa 5 bis 1 Gew.# Polyäthylen niedriger Dichte bildet, diese Mischung in ein Formstück mit dünnen Querschnitten
überführt und Wärme auf wenigstens einen Teil des Formstückes während einer Zeitdauer zur Ausführung
einer Heißverschweißung anwendet.
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