DE2410882C3 - Blasgeformter Behälter aus drei thermoplastischen Polymerschichten - Google Patents
Blasgeformter Behälter aus drei thermoplastischen PolymerschichtenInfo
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Description
15
20
Die Erfindung bezieht sich auf einen blasgeformten Behälter aus drei thermoplastischen Polymerschichten,
dessen innere und äußere Schichten aus einem Olefinpolymer bestehen und Test mit der mittlerer. Schicht,
die Polyamid enthält, verbunden sind, und wobei die mittlere Schicht, bezogen auf die Gesamtdicke der
drei Schichten, 2-30% ausmacht.
Ein Behälter dieser Art in Form einer Flasche bildet den jo Gegenstand der DE-OS 22 15 817. Der chem.sche
Aufbau der drei Schichten, d.h. ein Olefinpolymer für die innere und äußere Schicht und ein Polyamid
für die mittlere Schicht, deren Dicke 2-30% der Gesamtdicke der drei Schichten ausmacht, wurde gewählt,
um die Flasche bei ausreichender Steife und Festigkeit des Materials möglichst undurchlässig für Gase und
möglichst widerstandsfähig gegen organische Lösungsmittel zu machen.
Polyäthylen, eines der typischen Polyoiefinharze, ίο
wird beispielsweise in großem Umfang zur Herstellung blasgeformter Behälter verwendet, da es hinsichtlich
seiner Widerstandsfähigkeit gegen chemische Einwirkungen, seiner Stoßfestigkeit, seiner Biegsamkeit bei
niedrigen Temperaturen und auch hinsichtlich seiner Undurchlässigkeit für Dampf ausgezeichnete Eigenschaften
besitzt.
Dagegen ist Polyäthylen wenig widerstandsfähig gegen den Durchtritt von bestimmten Chemikalien wie
halogenisierte Kohlenwasserstoffe, Alkohole, Äther und Ketone. Benzin beispielsweise durchdringt Polyäthylen
lOOmal schneller als es Nylon-6 (Poly[r-caprolactam])
durchdringt, so daß ein Benzinbehälter aus Polyäthylen eine wirtschaftlich nicht mehr vertretbare
Wandstärke haben müßte. Polyäthylen ist ferner durchlässig für Sauerstoff, Kohlendioxyd und Stickstoff, so
daß es als Werkstoff fur Behälter zur Lagerung oxydierfähiger, verderblicher oder sich verfärbender Stoffe
ungeeignet ist.
Demgegenüber sind Polyamidharze für die erwähnten
Chemikalien, Gase und Benzin im wesentlichen undurchlässig, nicht dagegen Tür Wasserdampf.
Um Kunststoffbehälter zur Aufbewahrung einer Vielzahl
verschiedener Stoffe verwendbar zu machen, bildet man ihre Wandungen daher mehrschichtig aus.
Bei der Herstellung eines mehrschichtigen Behälters, dessen Wandungen teils aus einem Olefinpolymer, teils
aus einem Polyamid bestehen, treten nun große Schwie-
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65 rigkeiten dadurch auf, daß die beiden Stoffe nicht aneinander
haften. Die geringe Haftfähigkeit beruht darauf, daß Polyolefin nicht polar ist und gegenüber
Polyamid nur eine geringe Verträglichkeit besitzt. Während der Blasverformung muß aber besonders im eingeschnürten
Teil des Behälters, z. B. im Bereich des Halses einer Flasche, zwischen den einzelnen Schichten
eine große Haftkraft vorhanden sein.
Zur Verbesserung der Haftkraft wird in der eingangs erwähnten DE-OS 2215817 vorgeschlagen, für die
innere und äußere Schicht der Flasche ein modifiziertes Olefinpolymer zu verwenden, d. h ein Pfropf-Copolymer,
welches durch Behandlung eines Polyolefins mit mindestens einem Monomer aus äthylenisch
ungesättigten Karboxylsäuren und ihrer Anhydride, Ester, Imide und Metallsalze, hergestellt ist.
In der DE-OS wird ferner, beschrieben, daß es zur
Erhöhung der Haftkraft günstig ist, wenn das modifizierte Olefinpolymer, aus welchem die innere und die
äußere Schicht der bekannten Flasche bestehen, einen geringen Gewichtsanteil Polyamid enthält. Es wird
daher vorgeschlagen, die nach der Herstellung der Flaschen von diesen entfernten Preßnähten wieder zu
verwenden, sofern sie nicht mehr als 5 Gew.-% Polyamid enthalten. Gelangt ein höherer Polyamidanteil in
das modifizierte Olefinpolymer, so verliert dieses seine günstigen Eigenschaften hinsichtlich der Undurchlässigkeit
für bestimmte Gase und Chemikalien.
Ein gewisser Polyamidanteil in der inneren und äußeren Schicht ist auch insofern ungünstig, als das
Polyamid während des Extrudiervorganges an der Form festklebt, wodurch das glatte Aussehen des extrudierten
Gegenstandes beeinträchtigt wird.
Bei den bekannten Behältern besteht die mittlere Schicht aus reinem Polyamid und auch die äußere und
innere Schicht, die aus einem Olefinpolymer bestehen, enthalten ebenfalls einen Anteil von bis zu 5 Gew.-%
Polyamid.
Die Aufgabe der Erfindung liegt dann, einen Teil
des Polyamids, das wesentlich teurer ist als ein Olefinpolymer, einzusparen und gleichzeitig die Haftkraft
zwischen den Schichten der Behälterwandungen zu erhöhen, ohne daß sich die physikalischen und chemischen
Eigenschaften des Behälters verschlechtern.
Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung bei einem blasgeformten Behälter der eingangs erwähnten
Art vor daß die mittlere Schicht aus einer Mischung von 55-97 Gew.-% Polyamid und 3-45 Gew.-% eines
Äthylen-Copolymeren besteht, das in polymerisierter Form 0,1-10 Mol-% eines Metallsalzes auf der Basis
von Acrylsäure oder Methacrylsäure enthält.
Dadurch, daß das die mittlere Schicht bildende, verhältnismäßig teure Polyamid mit einem diesem gegenüber
wesentlich billigeren Äthylen-Copolymeren vermischt ist, verringern sich die Herstellungskosten des
Behälters.
Da die mittlere Schicht ein Athylen-Copolymer enthält,
ist die Affinität der äußeren und inneren Schicht gegenüber der mittleren Schicht größer als dann, wenn
als mittlere Schicht reines Polyamid zur Verwendung
kommt. jjo
Es ist in diesem Zusammenhang überraschend, dab die Gasdurchlaßgeschwindigkeit durch eine Mischung
aus einem Äthylen-Copolymeren und Polyamid nahezu gleich niedrig ist wie durch reines Polyamid, obwohl
auf der anderen Seite die Gasdurchlaßgeschwindigkeit durch ein Äthylen-Copolymer als solches nahezu die
gleiche ist wie durch ein Olefinpolymer, nämlich etwa
lOOmal größer als durch Polyamid. Offensichtlich beruht dies auf der in der Polymermischungsschicht gebildeten
Mischphase. Voraussetzung für die geringe Gasdurchlaßgeschwindigkeit ist allerdings, daß die
Mischung nicht mehr als 45 Gew.-% des modifizierten Äthylenpolymers enthält Die chemischen und physikalischen
Eigenschaften des Behälters bleiben demzufolge voll erhallen.
Da die innere und die äußere Schicht des Behälters im Gegensatz zu den bekannten Behältern keinerlei
Polyamid enthalten, das dazu neigt, an der Form der Extruderpresse festzukleben, haben die extrudierten
Gegenstände ein glattes ansprechendes Aussehen.
Besonders günstige Ergebnisse hinsichtlich der Haftkraft zwischen den einzelnen Schichten des Behälters
lassen sich gemäß Erfindung dadurch erzielen, daß das Äthylen-Copolymer in polymerisierter Form 0,1-10
Mol-% Zinkmethacrylat enthält.
Der Behälter weist in erster Linie eine geringe Durchlässigkeit für verschiedene Gase und andere Substanzen
auf, und zwar verglichen mit bekannten doppelwandigen Behältern aus beispielsweise Polyamid
und einem Olefinpolymer, wenn man die gleiche Wanddicke zugrunde legt. Die benachbarten Polymerschichten
sind weiterhin fester miteinander verbunden. Dieses ist überraschend, da selbst dann, wenn ein modifiziertes
Äthylenpolymer bei der Herstellung eines doppelwandigen, aus Polyamid- und Polyolefinschichten
bestehenden Behälters in die Polyamidkomponente eingearbeitet wird, eine derartige Verbindungskraft nicht
erreicht werden kann. Der Behälter ist weiterWn in wirtschaftlicher Hinsicht vorteilhaft, da die äußeren
und inneren Schichten aus Polyolefin bestehen, das billiger ist als Polyamid, welches bei den bekannten
doppelwandigen Behältern als eine der Schichten benutzt wird, wobei nur die dünne mittlere Polyamidschicht,
in die ein modifiziertes Äthylencopolymer eingearbeitet ist, teurer ist als die üblicherweise verwendeten
Schichtstoffe. Die Dicke der mittleren Polyamidschicht macht 2-30% der Gesamtdicke der Polymerschichten
aus, wobei überraschenderweise bei einer derartigen Dicke eine maximale Bindungskraft erhalten
wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Polyamidschmelze, obwohl sie gewöhnlich die Neigung hat,
an der Form festzukleben und das Aussehen des extrudierten Gegenstandes zu beeinträchtigen, im vorliegenden
Fall keinen schädlichen Einfluß auf das Aussehen dej Körpers hat, da die Polyamidschmelze
am Ende der Form zwischen den Polyolefinpolymerschmelzen liegt und demzufolge nicht an der Form
festkleben kann. Daraus resultiert ein Behälter mit einer besseren äußeren Erscheinungsform.
Ein Olefinpolymer, welches zur Bildung der äußeren und inneren Schichten des drei wandigen Dehälters benutzt
wird, umfaßt beispielsweise Polyäthylen mit niedrigerer, mittlerer oder hoher Dichte, Polypropylen,
Polybuten-1 und Olefincopolymere, wie beispielsweise
Äthylen-Propylencopolymere u. dgl. Diese Stoffe können allein oder in Kombination miteinander verwendet
werden.
Das die mittlere Schicht des dreiwandigen Behälters bildende Polyamid besteht aus den üblicherweise bei
derartigen Herstellungsverfahren verwendeten Stoffen wie beispielsweise Poly(r-caprolactam) = Nylon 6,
Polyhexamethylenadipinsäureamid = Nylon 66, Poly- 65 *
(ω-laurinlactam) = Nylon 12,Poly(aminoundecansäure)
= Nylon 11, Polyhexamethylensebacinsäureamid = Nylon
610, Polyhexamethylenlaurinsäure = Nylon 612.
Auch diese Stoffe können allein oder in Kombination miteinander verwendet werden. Aus Kostengründen ist
eine Kombination aus Polyäthylen mit niedriger oder mittlerer Dichte und Nylon-6 besonders vorteilhaft.
Ein Äthylencopolymer bzw. -mischpolymerisat, das als eine Mischkomponente mit einem Polyamid verwendet
wird, ist ein Copolymer, das im wesentlichen aus 90-99,9 Mol-% Äthylen und 0,1-10 Mol-% eines
Metallsalzes auf der Basis von Acrylsäure oder Methacrylsäure besteht. Das Metall wird mindestens einen
der Stoffe Natrium, Kalium, Lithium, Zink oder Kupfer umfassen. Von diesen Metallsalzen hat sich Zinkmethacrylat
als besonders vorteilhaft erwiesen.
Die mit dem Polyamid zu mischende Äthylencopolymermenge
beträgt 3-45Gew.-%, vorzugsweise 5-30 Gew.-%, und zwar bezogen auf das Gewicht der
Mischung. Wenn die Menge unter 3 Gew.-% liegt, hat die PoSymermischungsschicht keine besondere Haftungskraft
an den Polyolefinpolymerschichten. Wenn die Menge jedoch über 45 Gew.-% liegt, hat der resultierende
Behälter eine geringere Widerstandsfähigkeit gegen den Durchlaß von Sauerstoff.
Die Dicke der mittleren Schicht, d. h. der Polymermischungsschicht,
sollte 2-30%, vorzugsweise 3-20% der Gesamtdicke der drei Schichten ausmachen. Wenn
die Dicke der mittleren Schicht mehr als 30% der Gesamtaicke ausmacht, ist die Haftungskraft zwischen
der mittleren Schicht und den benachbarten Olefinpolymerschichten nur gering, und der gebildete Körper
hat nur eine geringe Formbeständigkeit, obwohl der remitierende Behälter eine außerordentlich gute
Widerstandsfähigkeit gegen Gasdurchlaß hat. Wenn die Dicke der mittleren Schicht weniger als 2 % der G esamtdicke
beträgt, ist es schwierig, in Umfangsrichtung der Form eine gleichmäßige Dicke der Polymerschichten
zu erhalten, und der resultierende Behälter hat nur ein geringes Widerstandsvermögen gegen Gasdurchlaß,
obwohl die Haftkraft zwischen der mittleren Schicht und den benachbarten Olefinpolymerschichten höher
ist. Die Dicke der mittleren Schicht liegt über 5 Mikron, vorzugsweise bei etwa 10 Mikron.
Die Dicken der äußeren und inneren Olefinpolymerschichten hängen von der Dicke der mittleren Schicht
ab. Es ist vorteilhaft, daß die Dicke der äußeren Olefinpolymerschicht
größer ist als die der inneren Olefinpolymerschicht,
da der Behälter einen abgekniffenen bzw. eingeschnürten Bereich, der eine höhere Haftkraft
erforderlich macht, und eine höhere Widerstandsfähigkeit gegen Gasdurchlaß hat.
Falls erwünscht, können verschiedene Zusätze wie Wärmestabilisatoren, Farbstoffe und Antioxydationsmittel
in eine oder beide Olefinpolymerschichten oder die Polyamidschicht eingearbeitet siin. In gleicher
Weise können Füllstoffe wie beispielsweise Glasfasern, Asbest, Talk, Kalziumsilikat, Kaliumtitanatwhisker in
das Material eingearbeitet werden. Durch den Zusatz derartiger Füllstoffe wird die Formbeständigkeit des
Behälters verbessert, ebenso wie die Haftkraft zwischen den benachbarten Polymerschichten und die Festigkeit
des Behälters.
Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher beschrieben.
Es zeigt
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Vorrichtung zum Herstellen eines blasgeformten, mehrschichtigen
Behälters,
Fig. 2 einen Schnitt durch einen mittels der Vorrichtung nach Fig. 1 hergestellten Behälter,
Fig. 3 ein Diagramm, welches die Haftkraft zwischen benachbarten Schichten in Abhängigkeit von der Dicke
der mittleren Schicht wiedergibt und
Fi g. 4 ein Diagramm, welches die Durchlaßgeschwindigkeit
für Sauerstoff durch die mittlere Schicht des Behälters in Abhängigkeit von dem Verhältnis des
Äthylen-Copolymeren zum Polyamid wiedergibt.
In Fig. 1 ist eine zur Herstellung des Behälters geeignete Extrudier- und Blasformmaschine dargestellt,
bei der das die inneren und äußeren Schichten bildende Olefinpolymer und eine Polyamid-Äthylencopolymer-Mischung
getrennt Extrudern 3 bzw. 1 zugeführt werden, wobei ein Durchkneten mittels Schnekken
4 bzw. 2 erfolgt.
Die Olefinpolymerschmelze aus dem Extruder 3 wird durch ein gekrümmtes Anschlußstück 5 der Form
zugeführt. Innerhalb der Form wird die Schmelze in drei Ströme aufgeteilt, von denen der eine in einen
äußeren Ringkanal fließt, der zwischen einem äußeren Formkörper 6 und einem Formzwischenstück 7 liegt,
während der andere Strom einem inneren Ringkanal zugeführt wird, der zwischen einem inneren Formzwischenstück
8 und einem zentralen Formkörper 13 liegt. Die geschmolzene Polyamid-Äthylencopolymer-Mischung
strömt aus dem Extruder 1 in die Form und innerhalb der Form in einen Ringkanal, der zwischen
den Formzwischenstücken 7 und 8 liegt. Die drei Polymerschmelzenströme fließen durch die erwähnten
konzentrisch angeordneten Ringkanäle und werden unter einem bestimmten Druck miteinander vereinigt
und dann durch eine Ringöffnung extrudiert, die zwischen einem den inneren Ringöffnungsdurchmesser bestimmenden
Körper 10 und einem den äußeren Ringöffnungsdurchmesser bestimmenden Körper 9 liegt.
Aus dieser Ringöffnung tritt ein dreiwandiger Rohrkörper aus.
Der Rohrkörper wird dann zwischen zwei Blasformkörper 11 zusammengedrückt und zu einem Behälter
geformt, wobei Druckluft durch eine Druckluftdüse 12 in den Behälter eingeblasen wird.
Der dreiwandige Behälter hat den in Fig. 2 dargestellten
Querschnitt und ist aus inneren und äußeren Olefinpolymerschichten 21 und 23 und der mittleren
Polyamidmischungsschicht 22 zusammengesetzt. Der dreiwandige Behälter kann zur Aufnahme von Benzin
oder anderen Ölstoffen oder zur Aufnahme von Nahrungsmitteln wie Mayonnaise und Ketchup verwendet
werden.
In den folgenden Beispielen beziehen sich, falls nicht anders angegeben, alle Prozentangaben auf das Gewicht.
Die Sauerstoffdurchlässigkeit wurde bei einer Temperatur von 20°C und einer relativen Feuchte
von 65% unter Zugrundelegung von ASTM D 1434 ermittelt. Die Haftkraft wurde ermittelt, indem die
Zugkraft gemessen wurde, die notwendig ist, um den Schichtwerkstoffauseinanderzuziehen, wobei als Kraftgröße
auf die Einheit Gramm je Zentimeter zurückgegriffen wurde.
85% Polyamidharz, das für übliche Formgebungsprozesse verwendet wird (NyIon-6 und Nylon-66), wurden
trocken mit 15% eines Aihyiencopoiymeren der
in Tabelle I angegebenen Art gemischt, um eine granulatförmiges Gemisch zu erhalten.
Das Gemisch wurde dem Extruder 1 der in Fig. 1 dargestellten Extrudiermaschine zugeführt und bei Temperaturen zwischen 220-280cC geschmolzen und verknetet. Der Zylinder des Extruders hat einen Innendurchmesser von 30 mm und ein L/D-Verhältnis von 20. Ein für Blasformvcrfahren geeignetes und eine niedrige Dichte aufweisendes Polyäthylen mit einem Schmelzindex von 0,3 und einer Dichte von 0,924 wurde dem Extruder3 zugeführt, in dem das Polyäthylen erhitzt und bei Temperaturen zwischen 180-2800C durchknetet wurde. Der Zylinder des Extruders 3 hatte einen Innendurchmesser von 40 mm und ein L/D-Verhältnis von 18.
Das Gemisch wurde dem Extruder 1 der in Fig. 1 dargestellten Extrudiermaschine zugeführt und bei Temperaturen zwischen 220-280cC geschmolzen und verknetet. Der Zylinder des Extruders hat einen Innendurchmesser von 30 mm und ein L/D-Verhältnis von 20. Ein für Blasformvcrfahren geeignetes und eine niedrige Dichte aufweisendes Polyäthylen mit einem Schmelzindex von 0,3 und einer Dichte von 0,924 wurde dem Extruder3 zugeführt, in dem das Polyäthylen erhitzt und bei Temperaturen zwischen 180-2800C durchknetet wurde. Der Zylinder des Extruders 3 hatte einen Innendurchmesser von 40 mm und ein L/D-Verhältnis von 18.
Der zusammengesetzte dreiwandige polymere Körper, der aus der Extrudiermaschine extrudiert wurde,
wurde in einer üblichen Blasformmaschine zu einer zylindrischen Flasche mit einem Volumen von etwa
500 ml geformt. Die Flasche hatte eine äußere Schicht mit einer Dicke von 0,118 mm, eine mittlere Schicht
von 0,022 mm und eine innere Schicht von 0,142 mm Dicke.
Die Haft- bzw. Bindungskräfte zwischen den drei polymeren Schichten sind in der Tabelle I dargestellt.
Wie die Tabelle I zeigt, wird durch den Zusatz der Äthylencopolymere die Haft- bzw. Bindungskraft erhöht.
Besonders vorteilhaft sind insbesondere Äthylencopolymere
mit Metallsalzen der Acryl- oder Methacrylsäure. Optimale Ergebnisse werden mit Zinkacrylat
oder Zinkmethacrylat erzielt.
Probe Innere und äußere
Nr. Schichten (Polyolefin)
Mittlere
Schicht
Schicht
(Polyamide)
(Äthylencopolymer)
Comonomer (% in
Copolymer)
zwischen der zwischen der
äußerer) und der inneren und der
mittleren Schicht mittleren Schicht
Polyäthylen mit
niedriger Dichte
niedriger Dichte
Nylon-6
- | 9,8 | 9,8 |
Methacrylsäure (10) | 18,1 | 21,3 |
Zinkmethacrylat1) | 123,5 | 130,5 |
Natriummethacrylat2) | 107,3 | 118,4 |
Lithiummethacrylat | 67,8 | 74,9 |
Acrylsäure (10) | 15,6 | 19,4 |
Zinkacrylat (10) | 98,9 | 81,7 |
7 Fortsetzung |
24 10 882 | 8 | zwischen der inneren und der mittleren Schicht |
Probe Innere und äußere Nr. Schichten (Polyolefin) |
Mittlere Schicht (Poly- (Äthylencopolymer) amide) Comonomer (% in Copolymer) |
Haftkraft (g/cm) zwischen der äußeren und der mittleren Schicht |
99,3 113,3 |
8 9 |
Natriumacrylat (10) Nylon-66 Zinkmethacrylat') |
78,0 119,0 |
|
Bemerkung:
') Ionomer-HarzA, ein Copolymer aus etwa 91 Gew.-% Äthylen, 6Gew.-% Methacrylsäure und 3Gew.-% Zinkmethacrylat.
2) Ionomer-HarzB, ein Copolymer aus Äthylen, Methacrylsäure und Natriummethacrylat.
Poly(f-caprolactam), das mit dem in Beispiel 1 verwendeten
Stoff vergleichbar ist, wurde mit einem Zinkmethakrylat enthaltenden Äthylencopolymer trokken
vermischt, das für üoliche Formzwecke geeignet ist und einen Schmelzindex von 4,4 und eine Dichte
von 0,94 hat (lonenharz A); die Mischungsverhältnisse des granulatförmigen Gemisches sind in Tabelle II
wiedergegeben.
Unter Verwendung der gemäß Beispiel 1 verwendeten Extrudiermaschine wurden dreiwandige zylindrische
Flaschen mit einem Volumen von etwa 500 ml aus dem obenerwähnten Poly(r-caprolactam)-Gemisch
und einem eine hohe Dichte aufweisenden Polyäthylen hergestellt, das für Blasformzwecke geeignet
ist und einen Schmelzindex von 0,3 und eine Dichte von 0,954 hat. Die Flaschen hatten eine
äußere Polyäthylenschicht mit einer Dicke von 0,288 mm, eine mittlere PoIy(c-caprolactam)-Mischungsschicht
mit einer Dicke von 0,055 mm und eine innere Polyäthylenschicht mit einer Dicke von
0,230 mm.
Die Haft- bzw. Bindungskraft zwischen den Schichten der einzelnen Flaschen wurde ermittelt und ist in
Tabelle II wiedergegeben.
labeiie | I! | Haftkraft (g/cm) | zwischen der |
Probe | Menge an | mittleren und | |
Nr. | lonomer- | zwischen der | der inneren |
HarzA | äußeren und | Schicht | |
der mittleren | 9,8 | ||
Schicht | 25,4 | ||
(%) | 9,8 | 39,1 | |
1 | 0 | 28,0 | 55,6 |
2 | 3 | 32,4 | 78,3 |
3 | 5 | 52,8 | 101,3 |
4 | 10 | 63,4 | 123,5 |
5 | 20 | 97,5 | |
6 | 30 | 120,1 | |
7 | 40 | ||
Wie es Tabelle II zeigt, wächst die Haft- bzw. Bindungskraft
mit dem Anwachsen der Menge des Äthylencopolymeren an, das mit dem Polyamid gemischt
wird. Die Flaschen wiesen eine Haft- bzw. Bindungskraft auf, die für die praktische Verwendung ausreicht,
jedoch mit Ausnahme von Probe 1. Wenn beispielsweise sechs Flaschen (Proben Nr. 2 — Nr. 7), von
denen jede mit Wasser gefüllt und mit einem Verschluß versehen war, aus einer Höhe von 2 m fallengelassen
wurde, konnte keine Beschädigung oder ein Sichlösen der einzelnen Schichten beobachtet werden. Selbst
wenn die Flaschen in ein Wasserbad getaucht wurden, welches eine Temperatur von 30-80°C aufwies, konnte
keine oder zumindest nur eine außerordentlich geringe Verminderung der Haft- bzw. Bindungskraft beobachtet
werden.
Wenn im Gegensatz dazu die Probe Nr. 1 von Hand verformt wurde, trat leicht ein Ablösen der
einzelnen Schichten auf. Die Flasche hatte nur eine geringe Schlagfestigkeit. Wenn die Flasche beispielsweise
aus einer Höhe von 1 m fallengelassen wurde, trat teilweise ein Bruch im Bereich der eingeschnürten
bzw. eingedrückten Zone auf. Wenn die Flasche aus einer Höhe von 2 m fallengelassen wurde, brach der
eingeschnürte Teil vollständig ab. Wenn die Flasche in ein Wasserbad getaucht wurde, das eine Temperatur
zwischen 30 und 80°C hatte, lösten sich die einzelnen Schichten leicht voneinander ab.
Es wurde unter Verwendung der Extrudiermaschine wie bei Beispiel 1 eine dreiwandige zylindrische Flasche
mit einem Volumen von etwa 500 ml hergestellt, und zwar aus einem für Blasformverfahren geeigneten
und eine niedrige Dichte aufweisenden Polyäthylen mit einem Schmelzindex von 0,3 und einer Dichte
von 0,924 und einer Mischung aus 90% Nylon-6 (PoIy-(f-caprolactam)),
das mit dem gemäß Beispiel 1 verwendeten Produkt vergleichbar war, und 10% eines Zinkmethacrylat
enthaltenden Äthylencopolymeren, das für übliche Formverfahren geeignet war und einen
Schmelzindex von 4,4 und eine Dichte von 0,94 aufwies, (lonomerharz A). Die Rasche hatte eine äußere
Polyäthylenschicht von 0,21 mm Dicke, eine mittlere Nylon-o-Mischungsschicht von 0,04 mm Dicke und
eine innere Polyäthylenschicht von 0,20 mm Dicke. Zu Vergleichszwecken wurde eine dreiwandige zylindrische
Flasche hergestellt mit äußeren und inneren Nylon-ö-Mischungs-Schichten und einer mittleren Polyäthylenschicht,
indem die Mischung aus Nylon-6 und lonomerharz A dem Extruder 3 und das eine niedrige
Dichte aufweisende Polyäthylen dem Extruder 1 zugeführt wurden. Die Dicke der äußeren Schicht betrug
0,026 mm, die der mittleren Schicht 0,43 mm und die der inneren Schicht 0,015 mm.
Es wurde eine weitere doppelwandige zylindrische Flasche hergestellt, die eine äußere Nylon-6-Mischungs-Schicht
und eine innere Polyäthylenschicht hatte, indem die Mischung aus Nylon-6 und lonomerharz A dem
Extruder 1 und das eine niedrige Dichte aufweisende Polyäthylen dem Extruder 3 zugeführt wurden, wobei
der zwischen dem äußeren Formkörper 6 und dem Formzwischenstück 7 liegende Ringkanal geschlossen
wurde. Die Dicke der äußeren Schicht betrug 0,04 mm
10
und die der inneren Schicht 0,41 mm.
Es wurde die Durchlaßgeschwindigkeit für Sauerstoff und die Haft- bzw. Bindungskraft zwischen den einzelnen
Schichten ermittelt und die Ergebnisse sind in Tabelle III wiedergegeben.
Tabelle III | Zusammensetzung der Schichten |
SauerstofTdurch- la'ssigkeit |
Haftkraft (g/cm) zwischen den mittleren und inneren Schichten |
Probe Nr. |
außen LDPE*) Mitte Nylon-6/innen LDPE außen Nylon-6/ Mitte LDPE/innen Nylon-6 außen Nylon-6/innen LDPE |
33 68 72 |
100,7 84,3 49,1 |
1>J KJ — | |||
LDPE = Polyäthylen mit niedriger Dichte.
Wie es sich aus Tabelle Hi ergibt, hat die dreiwandige Flasche (Probe Nr. 1) eine Sauerstoffdurchlässigkeit,
die halb so groß ist wie die der anderen dreiwandigen Flasche (Probe Nr. 2) und der doppelwandigen
Flasche (Probe Nr. 3), wobei die Haft- bzw. Bindungskraft mehr als zweimal so groß ist wie bei
der doppelwandigen Flasche.
Unter Benutzung der Extrudiermaschine gemäß Beispiel 1 wurden dreiwandige zylindrische Flaschen mit
einem Volumen von etwa 500 ml hergestellt, die äußere und innere Polyäthylenschichten und eine mittlere
Nylon-o-Mischungs-Schicht hatten, wobei auf die gemäß den Beispielen 1 und 2 verwendeten Polyäthylene
mit niedriger und hoher Dichte und eine Mischung aus Nylon-6 und Ionomerharz A ebenfalls gemäß Beispie!
3 zurückgegriffen wurde. Das Verhältnis des Polyäthylens zur Mischung aus Nylon-6 und Ionomerharz A
wurde abgewandelt.
Die Haftkraft zwischen der inneren Polyäthylenschicht und der mittleren Nylon-6-Mischungs-Schicht
wurde ermittelt und die Ergebnisse sind in Fig. 3 dargestellt. Die Fig. 3 zeigt die Abhängigkeit der
Haftkraft zwischen der mittleren Nylon-6-Mischungs-Schicht und der inneren Polyäthylenschicht von dem
Dickenverhältnis der mittleren Nylon-6-Mischungs-Schicht zu den inneren und äußeren Polyäthylenschichten
der Flaschen, wobei die Kurven A bzw.-B Flaschen entsprechen, die einerseits äußere und innere Schichten
aus Polyäthylen mit hoher Dichte und andererseits äußere und innere Schichten aus Polyäthylen mit
niedriger Dichte haben.
Fig. 3 zeigt, daß die Haft- bzw. Bindungskraft größer
wird, je kleiner das Dickenverhältnis der mittleren Polyamidmischungsschicht zu den äußeren und inneren
Olofinpolymerschichten ist, wobei die Haft- bzw.
Bindungskraft extrem gering ist, wenn das Dickenverhältnis unter etwa 30% liegt
Es hat sich weiterhin gezeigt, daß die Haft- bzw. Bindungskraft nicht wesentlich erhöht werden kann,
wenn das Dickenverhältnis der mittleren Polyamidschicht zu den äußeren und inneren Olefinpolymerschichten
groß ist, beispielsweise über 30%, und zwar selbst dann, wenn die Menge des dem Polyamid zugesetzten
Äthylencopolymeren erhöht wird.
Unter Verwendung einer Extrudiermaschine wurde etwa gemäß Beispiel 2 eine dreiwandige zylindrische
Flasche mit einem Volumen von etwa 500 ml aus einer hohen Dichte aufweisenden Polyäthylen für die
äußeren und inneren Schichten und einer Mischung aus 90% Nylon-6 und 10% Äthylencopolymer (Ionomerharz
A) für die mittlere Schicht hergestellt, wobei 15% Glasfasern, und zwar bezogen auf das Gesamtgewicht
von Polyamid und Äthylencopolymer, mit einem Durchmesser von 13 Mikron und einer Länge
von 3000 Mikron der Mischung aus Nylon-6 und Äthylencopolymer zugesetzt wurden, bevor diese Mischung
dem Extruder zugeführt wurde, nie. Dicke der äußeren
Flaschenschicht betrug 0,352 mm, die der mittleren Schicht 0,047 mm und die der inneren Schicht
0,280 mm. Zu Vergleichszwecken wurde das zuletzt beschriebene Verfahren wiederholt, wobei jedoch die
Glasfasern fortgelassen wurden, während alle anderen Bedingungen beibehalten wurden.
Die Haft- bzw. Bindungskraft wurde ermittelt und die Ergebnisse sind in der Tabelle IV dargestellt.
Tabelle | cn | 1 | IV | Haftkraft (g/cm) | zwischen |
55 Probe | DU | 2 | Glasfasern | mittleren | |
Nr. | zwischen | und | |||
äußeren | inneren | ||||
und | Schichten | ||||
mittleren | 79,6 | ||||
Schichten | 55,3 | ||||
90,3 | |||||
zugesetzt | 68,0 | ||||
nicht zugesetzt | |||||
Wie es die Tabelle IV zeigt, führt das Zusetzen von Glasfasern in die mittlere Schicht zu stark ver-
besserten Haftkräften. Es hat sich ebenfalls gezeigt, daß
die Haftkraft in gleicher Weise verbessert werden kann, wenn die Glasfasern den die äußeren und inneren
Schichten bildenden Olefinpolymeren zugesetzt werden und nicht der Polyamidmischung, die zur Bildung
der mittleren Schicht verwendet wird.
Unter Benutzung einer Extrudiermaschine gemäß Beispiel 1 wurden dreiwandige zylindrische Flaschen
mit einem Volumen von etwa 500 ml aus einem eine niedrige Dichte aufweisenden Polyäthylen etwa gemäß
Beispiel 2 und einer Mischung aus Nylon-6 und einem Äthylencopolymeren wiederum gemäß Beispiel 2 hergestellt,
wobei die Nylon-6-Komponente und die Äthylencopölymer-Komponcntc
in verschiedenen Verhältnissen miteinander gemischt wurden. Die Dicke der äußeren Flaschenschicht betrug 0,22 mm, die der mittleren
Schicht 0,05 mm und die der inneren Schicht 0,29 mm.
Es wurde die Sauerstoffdurchlässigkeit durch die mittlere Schicht der Flaschen ermittelt und die Ergebnisse
sind in Fig. 4 dargestellt, wobei eine mittlere Schicht mit einer Dicke von 0,1 mm zugrunde gelegt
wurde. Fig. 4 zeigt, daß, wenn die Menge an Äthylen-Zinkmethakrylat-Copolymer
unter etwa 45% liegt, die Gasdurchlässigkeitgeschwindigkeit durch die Schicht sehr niedrig und nahezu gleich groß ist wie bei einer
Schicht, die nur aus Polyamid besteht. Wenn im Gegensatz, dazu die Copolymermenge über etwa 50% liegt, so
ist die Gasdurchlässigkeitgeschwindigkeit durch die Schicht sehr hoch und nahezu gleich der Geschwindigkeit
durch eine Schicht, die nur aus Olefinpolymer besteht. Aus diesem Grund sollte die Äthylencopolymermenge,
die mit dem Polyamid gemischt wird, be- y, zogen auf das Gewicht der Mischung, zumindest 45 %
betragen.
Unter Benutzung der Extrudiermaschine gemäß Beispiel 1 wurde eine dreiwandige Flasche (Probe Nr. 1)
mit einem Volumen von etwa 500 ml aus eine niedrige Dichte aufweisendem Polyäthylen, welches dem in
Beispiel 2 verwendeten Polyäthylen ähnlich ist, und einer Mischung aus 90% Nylon-6 und 10% Äthylencopolymer
(Ionomerharz A) hergestellt.
Zu Vergleichszwecken wurde das Verfahren wiederholt, wobei eine Form verwendet wurde, die drei konzentrisch
angeordnete Ringöffnungen statt der einen Ringöffnung der Vorrichtung gemäß Fig. 1 hatte, und
die drei Polymerschmelzenströme wurden, nachdem sie durch die Öffnungen extrudiert worden sind, miteinander
vereinigt, um einen dreiwandigen im wesentlichen zylindrischen Behälter (Probe Nr. 2) herzustellen,
der ein Volumen von etwa 500 ml hat.
Die Haftkraft der Behälter bzw. Flaschen wurde ermittelt und die Ergebnisse sind in der Tabelle V
dargestellt.
Probe | Haftkraft (g/cm) | zwischen mittleren |
Nr. | und inneren | |
zwischen äußeren | Schichten | |
und mittleren | ||
Schichten | ||
98,1
4,3
4,3
100,7
4,6
4,6
Wie die Tabelle V es zeigt, ist die Haftkraft bei weitem
größer, wenn die Polymerschmelzen innerhalb der Form zusammengeführt werden und nicht erst, nachdem
die Einzelschmelzen aus der Form extrudiert worden sind.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
- Patentansprüche:1 Blasgeformter Behälter aus drei thermoplastischen Polymerschichten, dessen innere und äußere Schichten aus einem Olefinpolymer bestehen und fest mit der mittleren Schicht, die Polyamid enthalt, verbunden sind und wobei die mittlere Schicht, bezogen auf die Gesamtdicke der drei Schichten, 2-30% ausmacht, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Schicht aus einer Mischung von 55-97Gew.-% Polyamid und 3-45Gew,-% eines Äthylen-Copolymeren besteht, das in polymensierter Form 0,1-10 Mol-% eines Metallsalzes auf der Basis von Acrylsäure oder Methacrylsäure enthalt.
- 2 Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Äthylen-Copolymer in polymensierter form 0,ί -10 Mol-% Zinkmethacrylal enthalt.10
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