DE2442230A1

DE2442230A1 - Polyaethylenfolienmaterial mit verbesserten eigenschaften

Info

Publication number: DE2442230A1
Application number: DE2442230A
Authority: DE
Inventors: Oskar Dipl Chem Dr Buechner; Volker Dipl Chem Dr Gierth; Siegfried Ing Grad Mueller; Walter Ing Grad Pohl
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1974-09-04
Filing date: 1974-09-04
Publication date: 1976-03-18
Also published as: DE2442230C2

Description

Polyäthylenfolienmaterial mit verbesserten Eigenschaften Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polyäthylenfolienmaterial aus einer Mischung von Polyäthylen einer Dichte von 0,916 bis 0,932 g/cm3 und einem Peroxid, bei dem das Gemisch in einer Schneckenmaschine homogenisiert wird.
Polyäthylenfolien, die zu Säcken verarbeitet werden, d.h. Folienstärken von etwa 100 - 300 /um, sollen eine hohe mechanische Festigkeit insbesondere im Bereich der Falzkanten aufweisen. Daneben sollen sie, um hohe Verarbeitungsgeschwindigkeiten in den Sackherstellungsmaschinen zu gewährleisten, wenig zum Verblocken neigen. Das gilt ganz besonders nach elektrischer Vorbehandlung für das Bedrucken der Folien.
Es sollte also ein Verfahren gefunden werden, nach dem möglichst gleichzeitig die Folienfestigkeit erhöht und die Neigung zum Verblocken der Folie herabgesetzt werden kann.
Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Polyäthylen und ein geeignetes Peroxid innerhalb bestimmter Konzentrations- und Temperaturbereiche in einer Schneckenmaschine mit intensiver Verteilerwirkung der Schnecke in einem Arbeitsgang zu Folienausgangsmaterial verschmolzen wird. Aus diesem Material hergestellte Folien zeigten die erwünschten Eigenschaftaverbesserungen.
Dieser Weg ist überraschend, da beim Mischen von kleinen Mengen organischer Peroxide mit einer Polyäthylenschmelze ein Material entsteht, welches nach Konfektionierung sehr schlecht zu Folien verarbeitet werden kann, weil die in der Polyäthylenmasse entstandenen Inhomogenitäten zu einem Abreißen des Folienschlauchs führen. Durch Mischen von Peroxid mit Polyäthylenschmelze in einem Austragsextruder, der keine Scher- oder Homogenisierteile enthält, kommt man also zu einem Granulat, aus dem sich keine Folien herstellen lassen. Unterwirft man das oben erhaltene Granulat anschließend einem Homogenisierungsprozeß, so lassen sich zwar aus dem neuen Material wieder Folien herstellen. Diese Folien zeigen aber deutlich mehr Inhomogenitäten ("Fischaugen") als ein ohne Peroxid behandeltes Folienmaterial, Die Aufgabe, Folien durch Peroxidbehandlung gleichzeitig eine erhöhte Festigkeit und verminderte Neigung zum Verblocken zu verleihen, konnte bisher noch nicht befriedigend gelöst werden, Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich bevorzugt für Polyäthylentypen, die zu Schwerfolie verarbeitet werden.
Das sind Materialien eines Dichtebereiches (DIN 53 479, 2300) von 0,916 - 0,932 g/cm3 und eines Schmelzindexbereiches (19000, 2,16 kg - ASTM D 1238-65 T) zwischen 0,05 und 1,0 g/ 10 min.
An die verwendeten Peroxide sind zwei Forderungen zu stellen: a) Sie sollen nicht zu schnell zerfallen, damit keine lokalen Konzentrationsspitzen an Vernetzungszentren auftreten.
b) Sie müssen so zerfallen, daß in der Zone, in der das Polyäthylen die Scherelemente der Verarbeitungsmaschine passiert, das Peroxid weitgehend zerfällt, Als geeignet erwiesen sich Peroxide, deren Halbwertszeit des Zerfalls 1 min innerhalb eines Temperaturbereiches von 175 -20500 beträgt. Als besonders gut geeignet erwies sich das Di-tert0-butylperoxid. Als geeigneter Konzentrationsbereich ergab sich 50 - 400 GewO-ppm Peroxid, bezogen auf das Polyäthylen, als bevorzugter Bereich 150 - 320 ppm.
Die Schneckenmaschine muß so ausgerüstet sein, daß sie eine intensive Verteilungswirkung auf die Peroxid enthaltende Polyäthylenschmelze ausübt. Als geeignetes Auswahlkriterium wurde gefunden, daß die Maschine so ausgelegt sein muß, daß sie Inhomogenitäten (Fischaugen) im Folienmaterial, wenn keine Peroxide zugesetzt worden waren, deutlich vermindert. Die Scherung sollte jedoch nicht so stark sein, daß der Schmelzindex des Materials deutlich ansteigt. Als geeignete Ausführungsformen erwiesen sich z.B. Einschneckenextruder mit Homogenisierteilen Bauart Maillefer (DT-PS 1 207 071) oder Zweischneckenmaschinen, bestückt mit Knetelementen (Bauart ZSK, Werner & Pfleiderer, Stuttgart).
Bei diesen Schneckenmaschinen beträgt der Abstand zwischen den bewegten Schneckenteilen untereinander und zur Buchse der Maschine 0,1 bis 0,5 mm, vorzugsweise 0,1 bis 0,3 mm. Die Größe: minimaler Abstand bewegt zu fest bzw. bewegt zu bewegt, bezogen auf die Länge der Bereiche enger Spaltweite, gemessen in Förderrichtung beträgt 1 ~ 10## 5bis 1 ~ vorzugsweise 1 0 10 bis 5 ~ 10-r30 Die Erfindung soll durch die folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert werden: Beispiel 1 Jeweils 25 kg Polyäthylen eines Schmelzindexes (19000, 2,16 kg, ASTM D 1238-65 T) von 0,18 g/10 min und einer Dichte (DIN 53 479, 23°C) von 0,9184 g/cm3 wurden in einem kleinen Chargenmischer mit eingebauten Umwälzschaufeln mit der# entsprechenden Menge Di-tert.-butylperoxid, jeweils ausgedrUckt in Gew.-ppm, bezogen auf das Polyäthylen, mechanisch vermengt. Um eine gleichmäßige Verteilung der relativ kleinen Peroxidmengen sicherzustellen, wurden sie pro 25 kg-Ansatz mit 100 ml Aceton verdünnt. Es wurde 10 min lang gemischt.
Das peroxidhaltige Granulat wurde über eine Dosierschnecke mit einer Geschwindigkeit von 110 + 2 kg/h einer zweiwelligen, gleichsinnig drehenden Schneckenmaschine zugeführt. Der Schneckendrchmesser betrug 53 mm, das Länge-/Durchmesserverhältnis 32 : 1. Die Beheizung der Maschine war in 5 Zonen unterteilt. In der 4. Zone befanden sich Knetelemente einer Länge von 4,5 Durchmessereinheiten. Die Maschine wurde so beheizt, daß die Temperatur der Schmelze im Bereich der Knetelemente 0 195 - 2150C erreichte. Diese Temperaturangaben beziehen sich auf Messungen mit einem Thermoelement an der Innenwand des Gehäuses der 4. BeheizungszoneO Die Temperatur der Schmelze an der Austragsöffnung der Maschine betrug 230 bis 26000 (gemessen mit Einsti#hpyrometer). Die Schmelze wurde als Strang ausgetragen, über ein Wasserbad geführt und danach in einer Schneidmaschine abgeschlagen. Der Abstand zwischen den bewegten Teilen ist 0,2 mm Das Verhältnis des Abstandes der bewegten Teile zur Länge des Bereiches enger Spaltweite ist 7,4 10-4 Aus dem Granulat wurden mit einer Geschwindigkeit von 50 kg/h Folien von 550 x 0,2 mm hergestellt, Der Blaskopf hatte die Abmessungen 200 ~ 0 1 mm Spaltweite. Das Aufblasverhältnis betrug 1 : 1,75. Die erhaltenen Folien wurden auf einem DEMES-Folienbehandlungsgerät Typ TVK so vorbehandelt (80 m A, 6 m/min Durchlaufgeschwindigkeit), daß die Oberflächenspannung ' 50 dyn/ cm erreichte.
Aus Granulaten, die mit 2 500 ppm Peroxid behandelt wurden, ließen sich keine Folien mehr herstellen: Die Anzahl der Inhomogenitäten war zu groß geworden.
Die Folien wurden dem Dart-drop-impact-test nach ASTM D 1709 unterworfen. Zur Beurteilung der Neigung zum Verblocken erwies sich eine Prüfung von Hand am zuverlässigsten. Geprüft wurde das Kleben zugeschnittener Folienstücke im Stapel und der Widerstand gegen das Öffnen des Folienschlauchabschnittes.
Peroxid Dart-drop-impact-wert, g Kleben im Öffnen des ppm Folienfläche Falz Stapel Schlauchabschnittes - 520 450 schwach schwierig 100 520 440 schwach schwierig 200 750 530 nicht leicht 300 680 520 nicht leicht Beispiel 2 Wiederholung der Versuche aus Beispiel 1 mit einem Polyäthylen des Schmelzindexes 0,19 g/10 min und einer Dichte von 0,9221 g/ rs cm30 Die erhaltenen Folien wurden anschließend gemäß Beispiel 1 geprüft: Peroxid Dart-drop-impact-wert, g Kleben im Öffnen des ppm Folienfläche Falz Stapel Schlauchabschnittes - 480 280 deutlich schwierig 100 500 290 schwach schwierig 200 530 300 nicht leicht 300 550 300 nicht reicht Aus Granulaten mit Peroxidgehalten von über 500 ppm ließen sich wiederum keine Folien mehr herstellen, Beispiel 3 In einem Vergleichsversuch wurde die Schmelze des Polyäthylens (s. Beispiel 1) zusammen mit 100 ppm Di-tert.-butylperoxid einem Heißschmelzextruder eines Länge-/Durchmesserverhältnisses von 6 : 1 zugeführt, über diesem extrudiert und danach zu Granulat konfektioniert. Die Schnecke besaß keine Homogenisierelemente. Aus dem erhaltenen Granulat ließen sich keine Folien herstellen; die Inhomogenitäten in der Schmelze waren so groß, daß der Folienschlauch häufig abriß.
Das in Beispiel 3 oben erhaltene Granulat wurde über die in den Beispielen 1 und 2 benutzte Schneckenmaschine mit Homogenisierelementen verarbeitet. Das danach erhaltene Granulat zeigte nach Verarbeitung zu Folien sehr viele Inhomogenitäten und war qualitativ schlechter als das in Beispiel 1 mit 100 ppm Peroxidzusatz erhaltene Material.
Die getrennten Schritte Vernetzung und Homogenisierung führen also zu einem qualitativ schlechteren Material als bei erfindungsgemäßem Vorgehen.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung einer Kunststoffmasse durch Mischen von Polyäthylen einer Dichte von 0,916 bis 0,932 g/cm3 und eines Schmelzindexes von 0,05 bis 1,0 g/10 min mit 50 -400 ppm eines Peroxids, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch in einer Schneckenmaschine, in der der Abstand zwischen den bewegten Schneckenteilen untereinander und zu den feststehenden Teilen 0,1 bis 0,5 mm und das Verhältnis minimaler Abstand bewegter Teile zu festen Teilen bzw. zu bewegten Teilen pro Länge der Bereiche enger Spaltweite in Förderrichtung gleich 10 2 bis 10 5 ist, im gleichen Arbeitsgang homogen%s#crt wird

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die benutzten Peroxide eine Halbwertszeit des Zerfalls von 1 min bei 175 bis 20500 erreichen und der Zerfall des Peroxids innerhalb der Zone der intensiven Verteilerwirkung der Schnecke verläuft.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Peroxid Di-tert.-butylperoxid eingesetzt wird.