DE2442230C2

DE2442230C2 - Verfahren zur Herstellung von Polyäthylenfolienmaterial

Info

Publication number: DE2442230C2
Application number: DE2442230A
Authority: DE
Inventors: Oskar Dipl.-Chem. Dr. Büchner; Volker Dipl.-Chem. Dr. 6700 Ludwigshafen Gierth; Siegfried Ing.(grad.) 6703 Limburgerhof Müller; Walter Ing.(Grad.) 6840 Lampertheim Pohl
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1974-09-04
Filing date: 1974-09-04
Publication date: 1983-04-07
Also published as: DE2442230A1

Description

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•i-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polyäthylenfolienmaterial durch Mischen von Polyäthylen mit einer Dichte von 0,916 bis 0,932 g/cm^J und einem Schmelzindex von 0,05 bis 1,0 g/10 min mit 50 bis 400 ppm eines Peroxds, Schmelzen sowie Vernetzen und Homogenisieren der Materialmischung.

Polyäthylenfolien, die zu Säcken verarbeitet werden, d. h. Follensiärken von etwa 100 bis 300 μτη, sollen eine hohe mechanische Festigkeit insbesondere Im Bereich der Falzkanten aufweisen. Daneben sollen sie, um hohe Verarbeitungsgeschwindigkeiten In den Sackherstellungsmascblnen zu gewährleisten, wenig zum Verblokken neigen. Das gilt ganz besonders nach elektrischer Vorbehandlung für das Bedrucken der Folien.

Es ist bereits bekannt, daß beim Mischen von kleinen . Mengen organischer Peroxide mit einer Polyäthylenschmelze ein Material entsteht, welches nach Konfektionierung zu Folien verarbeitet werden kann. Das erhaltene Material kann aber nur sehr schlecht zu Folien verarbe; tet werden, weil die In der Polyäthylenmasse entstandenen Inhomogenitäten zu einem Abreißen des Folienschlauchs führen. Durch Mischen von Peroxid mit PoIyäthylenschmelze In einem Austragsextruder, der keine Scher- oder Homogenisiertelle 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 Inhomogenltäten (»Fischaugen«) als ein ohne Peroxid behandeltes Folienmaterial.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Polyäthylenfolienmaterial herzustellen, das Folien gleichzeitig eine erhöhte Festigkeit und verminderte Neigung zum Verblocken verleiht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Homogenisierung der Materialmischung In einer Zone intensiver Verteilerwirkung einer Schneckenmaschine Im Zuge der Vernetzung der geschmolzenen Mischung vorgenommen wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich für Polyäthylentypen, die zu Schwerfolie verarbeitet werden. Das sind Materlallen eines Dichteberelches (DlN 53 479, 23°C) von 0,916 bis 0,932 g/cm^J und eines Schmelzindexberelches (190⁰C. 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:

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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 Halbwertszelt des Zerfalls 1 min innerhalb eines Temperaturbereiches von 175 bis 205° C beträgt. Als besonders gut geeignet erwies sich das Di-tert.-butylperoxid. Als geeigneter Konzentrationsbereich ergab sich 50 bis 400 Gew.-ppm Peroxid, bezogen auf das Polyäthylen, als bevorzugter Bereich 150 bis 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 Homogenfs/erteilen (DE-PS 12 07 071) oder Zwelschnekkenmaschlnen, bestückt mit Knetelementen.

Bei diesen Schneckenmaschinen beträgt der Abstand zwischen den bewegten Schneckenteilen untereinander und zur Buchse der Maschine, d. h. den feststehenden Teilen, 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 · 10~⁵ bis 1 · IO², vorzugsweise 1 · ΙΟ"¹ bis 5 · 10 ~\

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind Insbesondere darin zu sehen, daß nach der erfindungsgemäßen Verfahrenswelse durch Peroxydbehandlung einer Polyäthylenschmelze eine Masse erhalten wird, die zu Folien verarbeitet werden kann, welche gegenüber nach herkömmlichen Verfahren hergestellten Folien gleichzeitig eine erhöhte Festigkeit und verminderte Neigung zum Verblocken aufweisen.

Beispiel 1

Jeweils 25 kg Polyäthylen eines Schmelzindexes (190° C, 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/cm' wurden in einem kleinen Chargenmischer mit eingebauten Umwälzschaufeln mit der entsprechenden Menge Ditert.-butylperoxld, jeweils ausgedrückt 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 peroxldhaltlge Graunlat wrude über eine Doslerschnecke mit einer Geschwindigkeit von 110 ± 2 kg/h einer zweiwelligen, gleichsinnig drehenden Schneckenmaschine zugeführt. Der Schneckendurchmesser betrug 53 mm, das Länge-/Durchmesserverhältnis 32:1. Die Beheizung der Maschine war In 5 Zonen unterteilt. In der 4. Zcne befanden sich Knetelemente einer Länge von 4,5 Durchmessereinheiten. Die Maschine wurde so beheizt, daß die Temperatur der Schmelze im Bereich der Knetelemente 195 bis 215° C erreichte. Diese Temperaturangaben beziehen sich auf Messungen mit einem Thermoelement an der Innenwand des Gehäuses der 4. Beheizungszone. Die Temperatur der Schmelre an der Austragsöffnung der Maschine betrug 230 bis 260° C (gemessen mit Einstichpyrometer). Die Schmelze wurde als Strang ausgetragen, über ein Wasserbad geführt und

danach In einer Schneidmaschine zerkleinert. Der Abstand zwischen den bewegten Teilen war 0,2 mm. Das Verhältnis des Abstandes der bewegten Teile zur Länge des Bereiches enger Spalt weite war 7,4 - 10~*.

Aus dem Granulat wurden mit einer Geschwindigkeit von 50 kg/h Folien von 550 χ 0,2 mm hergestellt. Der Blaskopf hatte die Abmessungen 200 0 χ 1 mm Spaltweite. Das Aufblasverhältnls 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 ä 50 dyn/cm erreichte.

Aus Granulaten, die mit § 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-lmpact-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 Follfcnstücke Im Stapel und der Widerstand gegen das öffnen des Folienschlauchabschnittes.

Dichte von 0,9221 g/cm^J. Die erhaltenen Folien wurden anschließend gemäß Beispiel 1 geprüft:

Peroxid Dart-drop-im
^ppm Folienfläche

100
200
300

520
520
750
680

ict-wert, g	Kleben im	Offnen des
Falz	Stapel	Schlauch ab
		schnittes
450	schwach	schwierig
440	schwach	schwierig
530	nicht	leicht
520	nicht	leicht

Beispiel 2

Wiederholung der Versuche aus Beispiel I mit einem Polyäthylen des Schmelzlndexes 0,19 g/10 min und einer

Peroxid	Dart-drop-impact-wert, g	280	Kleben im	Öffnen des
5 ppm	Folienfläche Falz	290	Stapel	Schlauch ab
		300		schnittes
_	480	300	deutlich	schwierig
100	500	schwach	schwierig
200	530	nicht	leicht
300	550	nicht	leicht

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 I) zusammen mit 100 ppm Ditert.-butylperoxid einem Heißschmeizextruder eines L.änge-/Durchmesserverhältnisses von 6: 1 zugeführt, 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 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

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von Polyäthylenfollenmaterlal durch Mischen von Polyäthylen mit einer Dichte von 0,916 bis 0,932 g/cm^J und einem Schmelzindex von 0,05 bis 1,0 g/10 min mit 50 bis 400 ppm eines Peroxyds, Schmelzen sowie Vernetzen und Homogenisieren der Materialmischung, dadurch gekennzeichnet, daß die Homogenisierung der Materialmischung in einer Zone intensiver Verteilerwirkung einer Schneckenmaschine im Zuge der Vernetzung der geschmolzenen Mischung vorgenommen wird.

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