DE2844958A1

DE2844958A1 - Extrusionsverfahren

Info

Publication number: DE2844958A1
Application number: DE19782844958
Authority: DE
Inventors: Joseph Hall; Ralf Korpman; Stephen Sinker
Original assignee: Johnson and Johnson
Current assignee: Johnson and Johnson
Priority date: 1977-10-18
Filing date: 1978-10-16
Publication date: 1979-04-19
Also published as: US4178337A; FR2406519B1; GB2006094B; JPS5465767A; FR2406519A1; CA1124476A; IN150992B; GB2006094A

Description

DIPL.-ING. HANS W- GROENING £ Q 4 H 3 0 ö

PATENTANWALT

J/J 1Ο-152

Johnson & Johnson

5o1 George Street

New Brunswick, New Jersey

USA

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, zur Herstellung von Klebebändern und -folien aus thermoplastischen elastomeren Materialien und im allgemeinen ein Verfahren zur Herstellung von Filmen und Folien aus thermoplastischen elastomeren Blockcopolymerxsaten ohne Verwendung von Lösungsmitteln.

In der US-PS 3 783 072 ist ein Extrusionsverfahren unter Verwendung einer Einfachschnecke zur Herstellung von Haftklebefolien und -bändern beschrieben, wobei der Extruder mit einem Gemisch aus trockenen, thermoplastischen, elastomeren Blockcopolymerisatteilchen und trockenen, klebrigmachenden Harzteilchen beschickt wird, die Teilchen im Extruder geschmolzen werden und auf eine Folie als Unterlage als heissgezogener Film ohne Verwendung von Lösungsmitteln geschichtet werden.

Das Verfahren.der US-PS 3 783 072 hat zwar einen wesentlichen Fortschritt in der Herstellung von Haftklebeprodukten gebracht, jedoch treten in der Praxis noch Schwierigkeiten auf, die auf ungleichmässige Füllung, Schwankungen oder Extrudieren mit ungleichmässigen Geschwindigkeiten zurückzuführen sind. Dies kann zu unerwünschten Schwankungen in den Ab-

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messungen und der Qualität des extrudierten Films und sogar zum Verstopfen des Extruders führen. Dieses Problem ist offensichtlich auf die Verwendung eines Gemisches aus hoch- und niedermolekularen Elastomeren und Harzteilchen und auf die Tatsache zurückzuführen, dass dieses Gemisch aus hochmolekularen Blockcopolymerisatteilchen 'und niedermolekularen Harzteilchen zum Zusammenballen und Haften an der Extruderschnecke, die im Einlassteil des Füllabschnitts des Extruders rotiert, neigt.

Wird bei einem Extruder mit Einfachschnecke ein teilchenfö'rmiges Gemisch eingefüllt, haftet oder klebt das Gemisch an der inneren Oberfläche des Zylinders. Mit der Rotationsbewegung der Schnecke wird das Gemisch in einer Richtung in rotierender Bewegung von der Innenseite des Zylinders durch die Rotationsbewegung der helikalen Gewindegänge der Schnecke abgekratzt oder abgestreift und zu einer Gleitbewegung entlang der Gewindegänge gebracht, so dass davon gesprochen werden kann, dass die Bewegung des Gemisches eine rotierende und eine axiale Komponente aufweist. Selbstverständlich ist die axiale Bewegungskomponente, die das Gemisch axial oder in Längsrichtung der Schnecke im Extruderzylinder befördert, für die Bewegung des Gemisches verantwortlich. Es wird angenommen, dass ein teilchenförmiges Gemisch dieser Art, d.h. relativ hochmolekulare thermoplastische elastomere Blockcopolymerisatteilchen und relativ niedermolekulare Harzteilchen, mit Beginn des Zusammenbauens im Füllabschnitt des Extruders, wie vorstehend erläutert, zum Haften an der Extruderschnecke neigt und dabei seine axiale Bewegungskomponente verliert. Ferner füllt das zusammengeballte Gemisch leicht die Sehneckenkanäle zwischen den Gewindegängen im Füllabschnitt aus und verstopft somit den Extruder.

In der US-PS 3 984· 509 ist ein Verfahren zur Überwindung dieser Schwierigkeiten beschrieben, wobei das Gemisch aus hoch-.

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und niedermolekularen elastomeren Teilchen und Harzteilchen mechanisch in rotierender Richtung in bezug auf die Gewindegänge der Schnecke verdrängt oder das Gemisch von den Gewindegängen abgestreift wird, wodurch bei einer vorbestimmten Füllgeschwindigkeit im Einlassteil des Füllabschnitts des Extruders eine gleichmässige axiale Vorwärtsbewegung des Gemisches im Extruder hervorgerufen wird. Hierzu wird im Füllabschnitt des Extruders eine kurze, frei bewegliche Abstreifschnecke, die im Eingriff mit der Hauptschnecke steht, verwendet .

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Veriohren zum Extrudieren eines derartigen Teilchengemisches unter Verwendung einer Einfaehschnecke zur Verfugung zu stellen, bei dem derartige mechanische Blockierungs- oder Abstreifvorrichtungen zum Verhindern von Zusammenballungen im Füllabschnitt des Extruders nicht erforderlich "sind.

Beim erfindungsgemässen Verfahren wird das teilchenförmige Gemisch einer starken Kühlung unterzogen, so dass die Temperaturen der Harzteilchen im Einlassteil des Füllabschnitts des Extruders so lange unter der Temperatur bleiben, beider ein Zusammenballen und Haften des Gemisches an der Schnecke hervorgerufen wird, bis die auf das Gemisch einwirkenden axialen Antriebskräfte so zugenommen haben, dass sie jede Tendenz zu einem Haften des Gemisches an der Schnecke unterbinden.

Sobald das Gemisch aus hoch- und niedermolekularen Teilchen in den Einlassteil des Füllabschnitts des Extruders gefüllt wird, kommt es in Kontakt mit der heissen Extruderschnecke, die helikale Gewindegänge, die sich um einen inneren beheizten Zylinderkern winden und sich von diesem radial nach aussen erstrecken, aufweist. Aufeinanderfolgende Windungen der helikalen Gewindegänge definieren zwischen sich einen helikalen

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Kanal, der an der radialen Innenseite durch, den beheizten Kern und radial an der Aussenseite durch, die innere Zylinderwand des Füllabschnitts des Extruders begrenzt ist. In diesem Kanal findet der Transport des teilchenförmigen Gemisches statt, während die helikalen Gewindegänge der Schnecke die Teilchen von der Zylinderwand abstreifen und sie im Zylinder axial vorwärtsbewegen. Bei Einfachschneckenextrudern dieser Art stehen die Teilchen in direktem Kontakt mit dem Kern und den Antriebsoberflächen der helikalen Gewindegänge der Schrauben, die am meisten beheizt werden, so dass dort zunächst der SchmelzVorgang eintritt. Genauer ausgedrückt schmelzen beim erfindungsgeiiiässen Verfahren an diesen Stellen zunächst die niedermolekularen Harzteilchen von niedrigerem Schmelzpunkt, was dazu führt, dass die teilchenförmige Masse viskos und zäh wird. Bei herkömmlichen derartigen Extrudern mit einer Einfachschnecke vereinigt sich die Wärme von der Schnecke mit der durch Scherkräfte während des Verfahrens gebildeten Wärme. Diese vereinigte Wärme gelangt sodann relativ rasch in die Masse aus vermischten Teilchen im Schneckenkanal und bewirkt, dass die Masse im Kanal zäh wird und sich so zusammenballt, dass sie an der Schnecke haftet oder mit der Schnecke ohne axiale Vorwärtsbewegung rotiert. Auch wenn diese Zusammenballung den Extruder nicht vollständig verstopft, bewirkt sie doch höchst unerwünschte Schwankungen oder starke Änderungen in der Vorschubgeschwindigkeit des Extruders. Dies gilt auch dann, wenn der Extruderzylinder im Füllabschnitt mit Wasser auf etwa 12 bis 15°C (55 oder 60⁰F) gekühlt wird, wie es großtechnisch bei einigen Extrusionsverfahren für Kunststoffe üblich ist.

Erfindungsgemäss lässt sich diese Zusammenballung verhindern, indem man

(a) das teilchenförmige Gemisch kühlt,

(b) das gekühlte Gemisch axial mit der Schnecke vorwärtsbewegt und

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(c) die Temperatur der Teilchen unterhalt der Temperatur, die ein Zusammenballen und Haften des Gemisches an der Schnecke bewirken würde, so lange hält, bis die axialen Antriebskräfte auf das Gemisch so zugenommen haben, dass sie jede Tendenz des Gemisches zum Haften an der Schnecke beseitigen.

Das teilchenförmige Gemisch wird sowohl durch Vorkühlung des Gemisches vor dem Einfüllen in den Einlass des Füllabschnitts des Extruders als auch durch Kühlen des Füllabschnitts des Extruderzylinders gekühlt, so dass die Wärme rasch aus dem Gemisch abgeführt wird, wenn dieses axial im Zylinder vorwärt sbewegt xd.rd.

Das Gemisch kann nach verschiedenen Verfahren vorgekühlt werden. "Vorzugsweise werden sämtliche Bestandteile des Gemisches vermengt.Sodann wird eine Charge des Gemisches vorzugsweise auf die Gefriertemperatur von Wasser oder darunter abgekühlt. Mir diesen Zweck können jedoch auch speziell gekühlte Mschsysteme verwendet werden. Ferner kann das Gemisch auch vorgekühlt werden, indem man lediglich die niedermolekularen Harzteilchen von niederem Schmelzpunkt vor dem Mischen mit den hochmolekularen elastomeren Teilchen besonders stark kühlt. In diesem Fall werden die Teilchen vorzugsweise unmittelbar vor dem Einfüllen in den Extruder vermischt. Die besonders stark gekühlten Harz teilchen bewirken nicht nur eine Kühlung der elastomeren Teilchen, sondern bleiben auch so lange etwas kühler als das Elastomere, wie es notwendig ist, um die gewünschten Vorschubeigenschaften zu erreichen. Sofern nur die Harzteilchen auf die vorbeschriebene Weise vorgekühlt werden, ist es wichtig, ihre Temperatur in ausreichendem Umfang zu verringern, um die Wärmeabsorption durch die Harzteilchen zu kompensieren, wenn diese mit den elastomeren Teilchen vermischt werden.

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Erfindungsgemäss wird der Extruderzylinder"in der Nähe des Einlaßteils des Füllabschnitts auf eine Temperatur nahe dem Gefrierpunkt von Wasser gekühlt, um die von der erwärmten Extruderschnecke übertragene Wärme von den vorgekühlten Teilchen fern zu halten. Vorzugsweise wird dieser Abschnitt des Zylinders so gekühlt, dass seine äussere Oberfläche auf einer Temperatur von unter etwa 5°C gehalten wird. Dies wird vorzugsweise durch Kühlschlangen innerhalb oder rund um den Zylinder erreicht. Durch diese Kühlschlangen zirkuliert ein Kühlmittel. Im allgemeinen wird es bevorzugt, dass das trockene, teilchenförmige Gemisch vor dem Eintritt in den Füllabschnitt des Extruders auf eine Temperatur vorgekühlt wird, die in etwa der Temperatur des Einlassteils des Füllabschnitts des Extruderzylinders gleich ist oder unter dieser Temperatur liegt.

Das erfindungsgemässe teilchenförmige Gemisch besteht vorwiegend aus einer Mischung aus trockenen, thermoplastischen, elastomeren Teilchen und etwa 20 bis 300 Gewichtsteilen trockenen Harzteilchen pro 100 Gewichtsteilen der gesamten elastomeren Teilchen. Die elastomeren Teilchen besitzen ein relativ hohes Zahlenmittel des Molekulargewichts, d.h. mindestens etwa 75 000 und vorzugsweise mindestens etwa 100 000. Demgegenüber weisen die Harzteilchen ein relativ geringes Zahlenmittel des Molekulargewichts auf, d.h. vorzugsweise nicht über 3000. Normalerweise weisen sie einen Schmelzpunkt von über 60⁰C auf.

Vorzugsweise bestehen die thermoplastischen, elastomeren Teilchen im wesentlichen aus:

1. einem linearen oder radialen A-B-A-Blockcopolymerisat, indem sich die Α-Blöcke von Styrol und die B-Blöcke von einem konjugierten Dien oder einem Copolymerisat aus Äthylen und Butylen ableiten, oder

2. einem A-B-Blockcopolymerisat, indem sich die A-Blöcke von Styrol und die B-Blöcke von einem

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konjugierten Dien ableiten, oder 5. einem Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisat oder 4. einem Gemisch aus einem der Copolymerisate aus zwei oder mehr der Kategorien 1., 2. oder J.

Es können jedoch auch untergeordnete Mengen von herkömmlichen Dien-Kautschuk-Elastomeren verwendet werden, wenn sie in einen extrudierbaren Zustand gebracht werden können. Beispiele dafür sind natürlicher Kautschuk, synthetischer Kautschuk auf der Basis von Butadien, Isopren, Butadien-Styrol und Butadien-Acrylnitril, sowie Butylkautschuk und andere Elastomere. Somit besteht mindestens ein Großteil der elastomeren Teilchen aus Produkten der vorgenannten Gruppen 1., 2.. 3· oder 4·. (bezogen auf das Gewicht der gesamten elastomeren Teilchen), während nicht mehr als untergeordnete'Mengen an herkömmlichen Dien-Kautschuk-Elastomeren verwendet werden können (ebenfalls bezogen auf das Gewicht der gesamten elastomeren Teilchen.

Die A-B-A-Blockcopolymerisate, die sich für die elastomeren Teilchen der Erfindung eignen, können lineare oder radiale A-B-A-Blockcopolymerisate eines Typs sein, der elastomere B-Blöcke (Mittelblock) umfasst, die sich von einem konjugierten Dien, wie Butadien oder Isopren ableiten, d.h. durch Polymerisation von Butadien, Isopren oder dergleichen erhalten worden sind, entweder allein oder zusammen mit einem geringen Anteil an anderen Monomeren, oder die sich von einem Copolymerisat aus Ithylen und Butylen ableiten. Ferner umfassen die A-B-A-Blockcopolymerisate thermoplastische A-Blöcke (Endblöcke), die sich von Styrol ableiten, d.h. Polymerisate von Styrol oder Styrolhomologen. Die einzelnen Α-Blöcke haben ein Zahlenmittel des Molekulargewichts von mindestens etwa 7OOO und vorzugsweise im Bereich von etwa 12 000 bis 30 000. Die Α-Blöcke machen vorzugsweise etwa 5 bis 50 Gewichtsprozent des Blockcopolymerisats aus.

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In der US-PS 3 281 383 sind radiale A-B-A-Polymerisate beschrieben, die sich für das erfindungsgemässe Verfahren eignen. Diese Polymerisate weisen die allgemeine Formel (A-B-) X auf, in der A einen thermoplastischen, durch Polymerisation von Styrol oder Styrolhomologen erhaltenen Block, B einen durch Polymerisation eines konjugierten Diens, wie Butadien oder Isopren, erhaltenen elastomeren Block und X ein organisches oder anorganisches Verbindungsmolekül mit einer Funktionalität von 2 bis 4, wie in der US-PS 3 281 383 erläutert, oder gegebenenfalls mit einer höheren Funktionalität, wie in dem Artikel "New Rubber is Backed by Stars", Chemical Week (11. Juni 1975), S- 35 beschrieboa ist, bedeutet. Die Funktionalität von X ist durch η angegeben.

In den erfindungsgemäss verwendeten A-B-Blockcopolymerisaten leiten sich die Α-Blöcke von Styrol oder Styrolhomologen und die B-Blöcke von konjugierten Dienen entweder allein oder in Verbindung mit geringen Anteilen an anderen Monomeren ab. Diese A-B-Blockcopolymerisate sind in den US-PS 3 519 585 und 3 787 531 beschrieben.

Beispiele für erfindungsgemäss verwendbare trockene Harzteilchen sind Kohlenwasserstoffharze, wie polymerisierte Gemische vom Olefintyp, Ester von hydriertem Collophonium und stabilisiertem Collophonium, Polyterpenharze, bestimmte Phenolharze, Cumaron-Indol-Harze, a-Methylstyrol-Harze und verschiedene andere Harze der in Spalte 5 der US-PS 3 239 4-78 allgemein beschriebenen Art.

Spurenmengen von flüssigen Bestandteilen können vorher in die Polymerteilchen eingemischt werden. Jedoch besteht die bevorzugte Verfahrensweise darin, eventuell zuzusetzende flüssige Bestandteile in den Zylinder ausserhalb des Füllabschnitts des Extruders zu pumpen. Auf diese Weise können flüssige Be-

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standteile, wie Öle, flüssige Klebrigmacher oder Weichmachen zugesetzt werden.

Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich zur Herstellung der verschiedensten Produkte, die aus oder unter Verwendung von thermoplastischen, elastomeren Filmen oder Folien hergestellt werden können.

Die erfindungsgemäss hergestellten extrudierten thermoplastischen, elastomerenFilme oder Folien weisen im allgemeinen eine Stärke von nicht mehr als etwa 1,27 mm (50 mil) und vorzugsweise von unter C,~/\ mm (20 mil) auf. Gebilde unter 0,25 mm (10 mil) Stärke werden als Filme und solche mit mehr äLs 0,25 mm (10 mil) Stärke werden als Folien "bezeichnet» Die Filme oder Folien können in Form von selbsttragenden Filmen, die klebend oder nicht-klebend sind, vorliegen. Bei klebenden Filmen kann es sich um selbstklebende (Haftkleber) oder normal klebrige Filme handeln. Es kann sich auch um nicht-klebrige Schmelzkleber handeln. Da die Haftkleber im allgemeinen auf nicht-klebrige Unterlagenfolien aufgebracht werden, kann das erfindungsgemässe Verfahren auch, zum Extrudieren eines Haftkleberfilms unter anschliessendem Aufbringen des noch heissen Klebers auf eine Grundfolie, die aus Papier, PoIy-

verwendet werden« merfilm, Metallfolie, Stoff oder dergleichen bestehen kann,/ Diese Grundfolie kann Verstärkungsstränge oder andere Materialien enthalten oder kann mit mehreren Folien oder Schichten aus gleichen oder unterschiedlichen Materialien beschichtet werden. Verschiedene nicht-klebrige und nicht-klebende extrudierte Filme oder Folien können erfindungsgemäss auch nach verschiedenen Methoden mit verschiedenen Folienmaterialien unter Bildung der verschiedensten Produkte beschichtet werden.

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Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, teilweise im Aufriss und teilweise im Schnitt, einer Ausführungsform eines Extruders zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens.

Fig. 2 ist eine vergrösserte Ansicht, teilweise im Aufriss und teilweise im Schnitt, in Längsrichtung und senkrecht durch die Mittellinie des Füllabschnitts des Extruders, wobei der Füllabschnitt der Extruderschnecke im Aufriss gezeigt ist.

Die in den Figuren abgebildete Extrusions vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens umfasst einen Einfachschneckenextruder, der an einem Ende einen Einlasstrichter 12, der über ein vertikales Einlassgehäuse 13 mit dem Extruder verbunden ist,und am anderen Ende eine Strangpressform 14 aufweist.

Ein vorgekühltes Gemisch aus hochmolekularen elastomeren Teilchen und niedermolekularen Harzteilchen wird aus einem Fülltrichter 15 über eine Füllsteuervorrichtung 16, die die Geschwindigkeit, mit der das Gemisch in den Einlasstrichter 12 und somit in den Einlassteil des Füllabschnitts 17 des Extruders durch das Einlassgehäuse 13 gelangt, misst oder steuert.

Das Einlassgehäuse 13 bildet ein Teil mit einem Kühlmantel 18, der den Hohlzylinder 19 des Füllabschnitts des Extruders umgibt und zusammen mit dem Zylinder einen vertikalen zylindrischen Schacht 21 definiert, durch den das teilchenförmige Gemisch eingefüllt und in Antriebskontakt mit einer rotierenden helikalen Extruderschnecke 22 gebracht wird. Der Füllabschnitt der Extruderschnecke 22 umfasst helikale Gewindegänge 23, die sich um einen internen beheizten zylindrischen

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Kern 24 winden land sich von diesem radial nach aussen erstrecken. Aufeinanderfolgende Windungen der helikalen Gewindegänge 23 definieren in den Zwischenräumen einen helikalen Kanal 25, der radial auf der Innenseite durch den "beheizten Kern und radial auf der Aussenseite durch die innere Zylinderwand 26 des Zylinders 19 des Extruderfüllabschnitts 17 begrenzt ist.

Die Extruderschnecke 22 wird im Uhrzeigersinn, in Fig. 2
von links nach rechts gesehen, durch eine Extruderantriebswelle 27 angetrieben oder gedreht. Die Antriebswelle ihrerseits wird durch einen herkömmlichen elektrischen Extruderantriebsmotor innerhalb eines Extruderantriebsgehäuses 28
an einem Ende der Vorrichtung in eine Drehbewegung von bestimmter Geschwindigkeit versetzt.

Bei der in den Abbildungen gezeigten Ausführungsform werden sämtliche Bestandteile des teilchenförmigen Gemisches, die
vermischt, geschmolzen und extrudiert werden sollen, in
Teilchenform vorgemischt, wodurch ein im wesentlichen homogenes teilchenförmiges Gemisch entsteht, das vor dem Einbringen in den Fülltrichter 15 stark gekühlt wird. Diese
starke Kühlung wird erreicht, indem man die Chargen des Gemisches in einen Kühlschrank bringt, der in der Lage ist,
die Temperatur der Teilchen auf etwa O⁰G oder darunter, vorzugsweise nicht über etwa 5⁰C, zu verringern. Vorzugsweise
wird der Fülltrichter I5 ebenfalls durch Kühlspiralen, die
nicht abgebildet sind, gekühlt, um ein Erwärmen des Gemisches vor dem Einfüllen in den Fülltrichter 12 zu vermeiden.

Das vorgekühlte teilchenförmige Gemisch füllt im wesentlichen den helikalen Kanal 25 zwischen den Gewindegängen 23 und steht in direktem Kontakt mit der heissen Schnecke, die normalerweise auf Temperaturen von etwa 120 bis 205⁰C (etwa

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250 bis 4-00⁰F) erwärmt werden. Um sicherzustellen, dass die Wärme der Schnecke in Kombination mit der durch die Scherkräfte erzeugten Wärme im Füllabschnitt keine so starke Erwärmung der teilchenförmigen Masse bewirkt, dass die Teilchen zum Zusammenballen und Haften an der Schnecke neigen, bevor die axialen, durch die Schnecke hervorgerufenen, auf die Teilchen einwirkenden Antriebskräfte zur Überwindung dieser ITeigung ausreichend sind, wird der Füllabschnitt des Extruderzylinders 19 in der Nähe des. Einlassteils des Füllabschnitts 17 durch eine Kühlflüssigkeit gekühlt, die durch eine Reihe von miteinander verbundenen Kühl gangen 31 im Kühlmantel 18 des Füllabschnitts und im Einlassgehäusc 13, die

gekühlt.
den Zylinder umgeben,/Dieses Kühlsystem hält die Temperatur der Aussenseite des Zylinders 19 etwa bei der Gefriertemperatur des Wassers, d.h. nicht über etwa 5°C (etwa 40⁰J¹). Somit liegt der Temperaturabfall von der beheizten Schnecke 22 zum Füllabschnitt des Zylinders 19 in der Nähe von mindestens etwa 110⁰C (200⁰F). Dieses Temperaturgefälle bewirkt, dass von der beheizten Extruderschnecke übertragene Wärme von den vorgekühlten Teilchen ferngehalten wird, so dass diese trotz der von der Schnecke stammenden Wärme und der während des Verfahrens gebildeten Wärme kühl bleiben. Somit werden die gekühlten Teilchen axial in Richtung zur Schnecke um mehr als einen und vermutlich mehrere Gewindegänge der Schnecke befördert, bevor die Teilchen überhaupt eine Neigung zum Zusammenballen der niedermolekularen Harzteilchen von geringem Schmelzpunkt entwickeln. Sobald jedoch das teilchenförmige Gemisch an dieser Stelle angelangt ist, haben die axialen Antriebskräfte in Vorwärtsrichtung so zugenommen, dass diese Kräfte jede Neigung des Gemisches zum Haften an der Schnecke unterbinden.

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Das schmelzende teilchenförmige Gemisch wird im Extruderzylinder unter im wesentlichen stationären (steady-state) Druckbedingungen bewegt, wobei eine gründliche Vermischung und ein Schmelzen unter Bildung einer homogenen geschmolzenen Masse eintritt. Anschliessend wird das geschmolzene, homogene Gemisch durch eine sich in Querrichtung erstreckende längliche Schiitζöffnung in der Form 14- gepreßt, wobei ein heißes, zähes, thermoplastisches, elastomeres Extrudat in Form einer Folie oder eines Films 32 entsteht. Diese heisse, zähe Folie wird von der Form abgezogen, mit einer Papierunterlage 33 in Kontakt gebracht, über eine Andruckwalze 34 und von dort um einen Teil des Umfang dieser Walze und durch den Walzenspalt zwischen der Andruckwalze und einer Presswalze 35 geleitet, wodurch ein schichtförmiges Gebilde entsteht, das sich als im Normalzustand klebrxges Klebeband 36 eignet. Die Unterlage 33 wird von einer Abrollwalze 37 über eine erste Führungswalze 38 gezogen, bevor sie in Kontakt mit der Andruckwalze 34· kommt. Die Andruckwalze und die Presswalze 35 werden normalerweise mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit angetrieben. Die Oberfläche der Druckwalze 35 ist so behandelt, dass sie eine Abgäbeoberfläche aufweist, die nicht am heissen, klebrigen Extrudat haftet, so dass der Schichtstoff nach Durchlaufen eines Teils von dessen Umfang leicht abgelöst wird. Das erhaltene beschichtete Band 36 läuft sodann über eine zweite Führungswalze 39, von wo es auf einer angetriebenen Aufwickelwalze 41 aufgewickelt wird, auf der das Band in Folienform gelagert wird.

Die Beispiele erläutern die Erfindung. Sämtliche Teilangaben beziehen sich auf Teile pro 100 Gewichtsteile der gesamten Elastomeren, sofern nichts anderes angegeben ist. In Tabelle A ist die Zusammensetzung von Haftkleberextrudaten der Beispiele I, II und III angegeben. Bei diesen Beispielen wird das Extrudat aus der Form stranggepreßt und anschliessend

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bei Temperaturen von etwa 177 bis 191⁰G (350 bis 375° I) zu einem EiIm einer Stärke von etwa 0,038 bis 0,051 mm (1,5 bis 2 mil) gezogen. Hierauf wird der Film mit einem herkömmlichen gekreppten Kraftpapier als Unterlage für Klebebänder von etwa 0,15 mm (6 mil) Stärke aufgebracht und durch die Walzenspalte zwischen der Andruckwalze und der Presswalze, wie vorstehend erläutert, geführt, wodurch ein folienfÖrmiger Schichtstoff entsteht.

Tabelle A

Beispiele Bestandteile I II ' III

Kraton 1107 S-I-S-Block-

copolymerisat 100 40

Kraton 1102 S-B-S-Block-

copolymerisat 100

Solprene 311X S-I einfaches

Blockcopolymerisat* 60

Wingtack 95 klebrigmachendes Harz 80 60

Wingtack 76 klebrigmachendes Harz 70

Zinkdibutyldithi ο c arbamat

(Antioxidans) 2 2 2

2,5-Di-tert.-amylhydrochinon

(Antioxidans) 0,5 0,5 0,5

Feste Blockcopolymerisatteilchen werden mit Harzteilchen und Antioxidansteilchen unter Bildung von teilchenförmigen Gemischen, entsprechend den vorstehend angegebenen Zusammensetzungen, vermischt. Vor dem Vermischen werden die Blockcopolymerisate mit etwa 5 Prozent ihres Gewichts an Aluminiumhydrat als Trennmittel bestäubt, das ein Haften am kautschukartigen Material vor dem Erhitzen verhindert.

Bei dem in den vorstehenden Beispielen verwendeten Kraton 1107-Copolymerisat handelt es sich um ein thermoplastisches,

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elastomeres A-B-A-(Styrol-Isopren-Styrol)-Blockcopolymerisat (Shell Chemical Company) mit einem Styrolgehalt (der A-Blöcke) von etwa 12 bis 15 Prozent, näher an 15 Gewichtsprozent, bezogen auf das Blockcopolymerisat. Das Polymerisat weist eine Viskosität in Lösung von etwa 2000 Cp bei einem Feststoffgehalt von 25 Prozent in Toluol bei Baumtemperatur (unter Verwendung eines Brookfield-Viskosimeters mit einer Spindel Nr. 4 bei 60 U/min) und ein durchschnittliches Zahlenmittel des Molekulargewichts von etwa 110 000 bis 125 000 auf. Kraton 1102-Copolymerisat ist ein weiteres A-B-A-Blockcopolymerisat der Shell Chemical Company. Hierbei handelt es sich um ein Styrol-Butadien-Styrol-Copolymerisat, dessen Styrolblöcke etwa 30 Prozent des Copolymerisate ausmachen. Das Zahlenmittel des Molekulargewichts von Kraton 1102-Copolymerisat beträgt ebenfalls etwa 125 000.

Solprene 311X ist *ein einfaches A-B(Styrol-Isopren)-Blockcopolymerisat der Phillips Petroleum Company. Es enthält etwa 15 Prozent Styrol, weist ein Zahlenmittel des Molekulargewichts von etwa 125 000 und eine Viskosität in Lösung von etwa 500 bis 800 bei einem Feststoffgehalt von 25 Prozent in Toluol (unter Verwendung eines Brookfield-Viskosimeters unter den vorstehend angegebenen Bedingungen) auf.

Wingtack 95-Harz ist ein festes, klebrigmachendes Harz, das überwiegend aus polymerisierten Strukturen, die sich von Piperylen und Isopren ableiten, besteht. Das Verhältnis von Piperylen zu Isoprenstrukturen beträgt mindestens etwa 8 oder 9:1. Der Rest leitet sich von Monoolefinen ab. Dieses Produkt ist offensichtlich zu etwa 12 bis 15 Prozent ungesättigt, bezogen auf den prozentualen Anteil an Einheiten in jedem Molekül, die eine Doppelbindung aufweisen. Dieses Harz ist aus einem Strom von aliphatischen Petroleumderivaten in Form von Dienen und Monoolefinen mit 5 oder 6 Kohlenstoff-

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atomen gemäss der allgemeinen Lehre der vorgenannten US-PS 3 577 398 polymerisiert. Das Harz weist einen Erweichungspunkt von etwa 95°C gemäss der Ball- und Eing-Methode auf. Sein Zahlenmittel des Molekulargewichts "beträgt etwa 1100. Dieses Produkt wird von der Goodyear Tire and Rubber Company vertrieben. Wingtak 76 ist ein ähnliches festes, klebrigmachendes Harz von Goodyear, das bei der Ball- und Ring-Methode einen Erweichungspunkt von etwa 76°C zeigt.

Die teiLchenförmigen Gemische der Beispiele I bis III werden vorgekühlt, indem die Chargen des Gemisches mindestens etwa 12 Stunden in einem Kühlschrank bei etwa -2G°C (etwa
-4⁰F) stehengelassen werden. Die Temperatur liegt somit in der Nähe von etwa 0⁰F (-18⁰C). Anschliessend wird das vorgekühlte Gemisch in den Fülltrichter geschüttet, von wo es bei einer Temperatur zwischen -18 undO°C (0 bis 32⁰F) in
den Einlasstrichter des Extruders gefüllt wird. Durch die
Kühlgänge im Einlassgehäuse und im Kühlmantel, die den
Einlassteil des Extruderzylinders umgeben, wird ein Freon-Kühlmittel geleitet, um die Aussenseite des Füllabschnitts des Zylinders auf Temperaturen von etwa 0⁰C (32°F) zu kühlen und bei dieser Temperatur zu halten. Das Kühlmittel wird
auf herkömmliche Weise mittels eines Kompressionskühlzyklus, beispielsweise eines Carnot-Zyklus, gekühlt.

Die Extruderschnecke wird im Bereich in der Nähe des Extrudereinlasses auf eine Temperatur von etwa 135°C (275°F) erwärmt. Die Vorkühlung des Gemisches und die Kühlung des
Füllabschnitts des Zylinders, wodurch die von der Schnecke übertragene und die durch Extrusionsscherkräfte erzeugte
Wärme abgeführt werden, machen es möglich, dass die Schnecke das teilchenförmige Gemisch stetig vorwärtsbewegt,-ohne dass Teilchen zusammenballen oder haften und ohne dass Schwankungen des Extrudats am anderen Ende des Extruders auftreten. So-

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mit wird das Gemisch unter im wesentlichen stationären Druckbedingungen im Extruder vorwärtsbewegt, während die Teilchen gründlich vermischt und geschmolzen werden lind eine homogene Extrudatschmelze entsteht. Dieses geschmolzene homogene Gemisch wird sodann unter im wesentlichen gleichmassigen Druck- und Temperaturbedingungen durch die längliche Strangpressform gepresst. In jedem Fall ergibt sich ein heissgezogener dünner Film von etwa 0,038 bis 0,051 mm (1,5 bis 2 mil) Stärke, der auf die vorstehend beschriebene Weise zur Herstellung eines Haftklebebandes beschichtet wird.

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Claims

DI PL.-ING. HANS W.GROENING ^ Q 4 H 3 0 8

PATENTAH W Λ. ϊ, Τ

Johnson & Johnson

5o1, George Street

New Brunswick, New Jersey

USA

J/J 10-1^2

Extrusionsverfahren

Patentansprüche

Verfahren zum Extrudieren einer thermoplastischen elastomeren Schicht aus einem Gemisch aus trockenen Teilchen unter Verwendung eines Einschneckenextruders mit einer helikalen Extruderschnecke, die innerhalb eines Extruderzylinders mit einem Füllabschnitt rotiert, dadurch gekennzeichn e t,dass man das Gemisch aus trockenen Teilchen in einen Einlassteil des Füllabschnitts füllt und es in rotierenden und axialen Antriebskontakt mit der Schnecke bringt, wobei das Gemisch vorwiegend aus trockenen thermoplastischen elastomeren Teilchen und etwa 20 bis 300 Teilen trockenen Harzteilchen pro 100 Gewichtsteile der gesamten elastomeren Teilchen besteht und wobei die elastomeren Teilchen ein relativ hohes Molekulargewicht und die Harzteilchen ein relativ niederes Molekulargewicht aufweisen, ·

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(a) das Gemisch, kühlt,

(b) das gekühlte Gemisch, axial mit der Schnecke vorwärtsbewegt und

(c) die Temperatur der Teilchen unterhalt» der Temperatur, die ein Zusammenballen und Haften des Gemisches an der Schnecke bewirken würde, hält, bis die axialen Antriebskräfte auf das Gemisch so zugenommen haben, dass sie jede Tendenz des Gemisches zum Haften an der Schnecke "beseitigen,

das Gemisch im Zylinder unter im wesentlichen stationären Druckbedingungen vorwärtsbewegt, während das Gemisch gründlich gemischt und zur Erreichung eiii.?s homogenen Zustands geschmolzen wird^ und das geschmolzene homogene Gemisch durch eine längliche Strangpressform leitet, so dass sich eine thermoplastische elastomere Folie oder !Film von nicht mehr als 1,27 mm (50 mil) Stärke bildet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch, aus trockenen Teilchen vor dem Eintritt in den Püllabschnitt des Extruders vorgekühlt und der Extruderzylinder in der Nähe des Einlassteils des FüllabSchnitts gekühlt wird, um die Temperatur der Teilchen unterhalb der Temperatur, die ein Zusammenballen bewirken würde, zu halten.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, dass die helikale Extruderschnecke einen helikalen, sich um einen Mittelkern windenden Gewindegang aufweist ,und die folgenden Windungen des Gewindegangs in ihren Zwischenräumen einen entsprechenden helikalen Kanal, der die Teilchen enthält, definieren, und dass Wärme von den Teilchen im Kanal durch Kühlen des Zylinders nahe des Einlassteils des Füllabschnitts auf Temperaturen unter etwa 5⁰C entzogen wird, um die Teilchen am Zusammenballen zu hindern.

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ORfGIfML INSPECTED

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4-. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch aus trockenen Teilchen vor dem Eintritt in den Füllabschnitt des Extruders auf Temperaturen vorgekühlt wird, die etwa der Temperatur des Einlassteils des Millabschnitts des Zylinders gleich sind oder darunter liegen.

5- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elastomeren Teilchen ein Zahlenmittel des Molekulargewichts von mindestens etwa 75 000 und die Harzteilchen ein Zahlenmittel des Molekulargewichts von nicht mehr als etwa 3000 aufxireisen*

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elastomeren Teilchen im wesentlichen aus folgenden Bestandteilen bestehen:

A. mindestens einer übergeordneten Gewichtsmenge der gesamten elastomeren Teilchen aus

1. einem linearen oder radialen A-B-A-Blockcopolymerisat, wobei die Α-Blöcke sich von Styrol und die B-Blöcke von einem konjugierten Dien oder einem Copolymerisat aus Äthylen und Butylen ableiten oder

2. einem A-B-Blockcopolymerisat, wobei die A-Blöcke sich von Styrol und die B-Blöcke von einem konjugierten Dien ableiten, oder

3. einem Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisat oder

4. einem Gemisch aus beliebigen Copolymerisaten aus mindestens 2 der vorgenannten Kategorien 1., 2. und 3· ·> und

B. nicht mehr als einer untergeordneten Gewichtsmenge, bezogen auf die gesamten elastomeren Teilchen, an Dien-Kautschukelastomeren aus der Gruppe natürlicher Kautschuk, synthetischer Kautschuk.auf der Basis

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von Butadien, Isopren, Butadien-Styrol und Butadien-Acrylnitril, Butylkautschuk und anderen Blockeopolymerisaten auf der Basis derartiger Dien-Kautschukelastomeren.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch, gekennzeichnet, dass mindestens eine übergeordnete Gewichtsmenge der gesamten elastomeren Teilchen besteht aus;

1. einem linearen oder radialen A-B-A-Blockcopolymerisat, wobei sich die Α-Blöcke von Styrol und die B-Blöcke von einem konjugierten Dien ableiten oder

2. einem Gemisch aus A-B-A-Blockcopolymerisaten der vorstehenden Kategorie 1 - mit 0 bis 300 Teilen eines A-B-Blockcopolymerisats, \irobei die A-Blöcke sich von Styrol und die B-Blöcke von einem konjugierten Dien ableiten, pro 100 Teile des A-B-A-Blockcopolymerisats der vorgenannten Kategorie 1«

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