DE4142271A1 - Verfahren zum schweissen von aus polyolefinen, polyamiden und haftvermittlern bestehenden formteilen durch hochfrequenzschweissung, sowie folien aus polyolefinen, polyamiden und haftvermittlern - Google Patents

Verfahren zum schweissen von aus polyolefinen, polyamiden und haftvermittlern bestehenden formteilen durch hochfrequenzschweissung, sowie folien aus polyolefinen, polyamiden und haftvermittlern

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DE4142271A1 DE19914142271 DE4142271A DE4142271A1 DE 4142271 A1 DE4142271 A1 DE 4142271A1 DE 19914142271 DE19914142271 DE 19914142271 DE 4142271 A DE4142271 A DE 4142271A DE 4142271 A1 DE4142271 A1 DE 4142271A1
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schweißen von aus Polyolefinen, Polyamiden und Haftvermittlern bestehenden Form­ teilen durch Hochfrequenzschweißung, die Verwendung von Haft­ vermittlern zur Verbesserung der Hochfrequenzschweißbarkeit solcher Formteile, sowie Folien aus Polyolefinen, Polyamiden und Haftvermittlern.
Das Schweißen von Kunststofformteilen, vor allem aus Polyvi­ nylchlorid, gelingt besonders vorteilhaft durch Hochfrequenz­ schweißung. Wie beispielsweise aus US 33 36 173 bekannt ist, können jedoch Polyolefine aufgrund ihres unpolaren Charakters nicht im Hochfrequenzfeld verschweißt werden. Um auch Polyole­ fine im Hochfrequenzfeld schweißen zu können, werden gemäß US 33 36 173 die Polyolefine mit Polyamiden gemischt. Formteile aus solchen Mischungen sind zwar hochfrequenzschweißbar, sie besitzen jedoch den Nachteil, daß die erhaltenen Schweißnähte nicht ausreichend fest sind bzw. neben der Schweißnaht reißen. Aus der EP-A-4 06 568 ist bekannt, daß Zähigkeit, Steifigkeit und Wärmeformbeständigkeit von Polyolefin-Polyamid-Formmassen durch Zusatz von olefinisch ungesättigten Carbonsäuren, wie z. B. Maleinsäureanhydrid oder Fumarsäure erhöht werden können. Folien aus Polyolefin-Polyamid-Mischungen besitzen eine sehr schlechte Oberflächenqualität, schlechte mechanische Eigen­ schaften, sie sind spröde und zeigen große Unterschiede in den in Längs- und Querrichtung gemessenen mechanischen Eigen­ schaften. Aus der EP-A-1 88 123 ist bekannt, daß die Stippig­ keit und die Opazität von Folien aus Polypropylen und Polyamid durch Zusatz von Haftvermittlern verbessert werden können.
Das Ziel der Erfindung lag darin, Formteile aus Polyolefin-Po­ lyamid-Mischungen mit verbesserter Hochfrequenzschweißbarkeit, sowie Folien aus Polyolefin-Polyamid-Mischungen mit verbesser­ ten mechanischen Eigenschaften zu finden. Gemäß Erfindung konnte dies durch Zusatz von Haftvermittlern zu Polyolefin-Po­ lyamid-Mischungen erreicht werden.
Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Verfahren zum Schwei­ ßen von thermoplastischen Formteilen, das dadurch gekennzeich­ net ist, daß die Formteile, die im wesentlichen
  • a) 5 bis 94,5 Gew.% Polyolefine
  • b) 5 bis 94,5 Gew.% Polyamide
  • c) 0,5 bis 50 Gew.% Haftvermittler
enthalten, im Hochfrequenzfeld miteinander verschweißt werden.
Die Polyolefin-Polyamid-Mischung zur Herstellung der Formteile enthält bevorzugt 10 bis 80 Gew.% Polyolefine, 10 bis 60 Gew.% Polyamide und 5 bis 30 Gew.% Haftvermittler.
Als Haftvermittler können beispielsweise olefinisch ungesät­ tigte Carbonsäuren oder Carbonsäurederivate, Ethylenmethyl­ acrylat, Ethylenacrylsäure, Ionomere, Ethylenvinylacetat, mit ungesättigten Carbonsäuren oder mit Anhydrid modifizierte Po­ lyolefine, Polyethyloxazoline oder Stearylstearamid, wie sie z. B. in der EP-A-4 06 568 und EP-A-1 88 123 beschrieben sind, verwendet werden. Besonders geeignet als Haftvermittler erwei­ sen sich mit Maleinsäureanhydrid gepfropfte Polypropylene, beispielsweise Admer® von Fa. Mitsui Petrochemical, sowie Styrol- und Ethylenbutylen-Blöcke enthaltende, vorzugsweise mit Maleinsäureanhydrid gepfropfte Copolymere, wie sie bei­ spielsweise als Kraton® bei Fa. Shell zur Verbesserung der Schlagzähigkeit von Polyamiden kommerziell erhältlich sind.
Als Polyolefine können insbesondere Polyethylene, Polypropy­ lene, Polybutylene, Polymethylpenten, sowie deren Copolymere eingesetzt werden. Auch die Verwendung von Kunststoffen auf Basis von EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Monomere) ist möglich. Als Polyamide kommen insbesondere Polyamid 6 und 66 in Frage. Es ist jedoch auch möglich andere Polyolefine und Polyamide, wie sie beispielsweise in der US 33 36 173 oder EP-A-4 06 568 beschrieben sind, einzusetzten.
Die Polyolefin-Polyamid-Mischungen zur Herstellung der Form­ teile können zusätzlich übliche Additive, wie z. B. Füll­ stoffe, beispielsweise Kreide oder Talkum, Verstärkungsfasern, Verarbeitungshilfsmittel, Pigmente, Stabilisatoren oder Schlagzähigkeitsmodifikatoren enthalten. Als Formteile sind z. B. Folien, Bänder, Platten, Profile oder Rohre zu verstehen.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von 0,5 bis bis 100 Gew.% Haftvermittler als Zusatz zu einer Mi­ schung, die im wesentlichen
  • a) 5 bis 95 Gew.% Polyolefine
  • b) 5 bis 95 Gew.% Polyamide
enthält, zur Verbesserung der Hochfrequenzschweißbarkeit von aus dieser Mischung hergestellten Formteilen.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von 0,5 bis 100 Gew.% eines mit Maleinsäureanhydrid gepfropften Polypropylens und/oder eines mit Maleinsäureanhydrid gepfropf­ ten Copolymeren aus Styrol- und Ethylenbutylen-Blöcken als Zu­ satz zu einer Mischung, die im wesentlichen
  • a) 5 bis 95 Gew.% Polyolefine
  • b) 5 bis 95 Gew.% Polyamide
enthält, zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von aus dieser Mischung hergestellten Folien.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung sind Folien, die aus ei­ ner Mischung bestehen, die im wesentlichen
  • a) 5 bis 94,5 Gew.% Polyolefine
  • b) 5 bis 94,5 Gew.% Polyamide
  • c) 0,5 bis 50 Gew.% eines mit Maleinsäureanhydrid gepfropften Copolymeren aus Styrol- und Ethylenbutylen-Blöcken ent­ hält.
Das Hochfrequenzschweißen erfolgt nach bekannten Verfahren und mit bekannten Maschinen, wie sie beispielsweise zum Schweißen von PVC verwendet werden. Üblicherweise werden hoch­ frequente Wechselfelder von etwa 8 bis 200 MHz, bevorzugt im Bereich von etwa 20 bis 50 MHz, angewendet.
An den gemäß den folgenden Beispielen erhaltenen Folien wurden folgende Eigenschaften in Längs- (l) und Quer- (q) richtung gemessen:
Streckspannung (N/mm²): DIN 53 455
Streckdehnung (%): DIN 53 455
Durchreißfestigkeit/Elmendorf (N/mm): ISO 6383/2
Zähigkeitsprüfung, Dynatest: DIN 53 373
Fs max (N/mm) - Maximalkraft
W ges (J/mm) - Gesamtarbeit
Die Festigkeit der Schweißnähte wurde durch Messung der Scher­ festigkeit gemäß DIN 29 971 in Längs- (l) und Quer- (q) rich­ tung:
F max (H) - max. Scherkraft
B (N/mm2) - Scherspannung
B (%) - Scherdehnung
sowie durch Messung der Schälfestigkeit gemäß DIN 53 289: Fsmax (N) - Schälkraft bestimmt.
In den Beispielen wurden folgende Einsatzstoffe verwendet:
PP: Polypropylen - Blockcopolymer, MF = 5 g/10 min (melt flow index 230°C/2,16 kg) (DAPLEN FFC 2012, PCD Polymere),
PE: Very Low Density Polyethylene, MFI = 1 g/10 min (melt flow index 190°C/2,16 kg)/Norsoflex FW 1600, CdF Chimie E.P.),
EPDM: Ethylen-Propylen-Dienmonomer-Kunststoff, MFI = 2,7 g/10 min (melt flow index 230°C/5 kg) (Exxelor PA 23, Exxon Chemical),
PA 6: Polyamid 6 (Durethan B 30 S, Bayer),
PA 6.6: Polyamid 6.6 (Ultramid A 5, BASF),
Kraton G 1901 X: Haftvermittler, mit Maleinsäureanhydrid ge­ pfropftes Copolymer aus Styrol- und Ethylen­ butylen-Blöcken (Shell),
Admer QF 500 E: Haftvermittler, MFI = 3 g/10 min (melt flow index 230°C/2,16 kg), mit Maleinsäureanhydrid gepfropftes Polypropylen (Mitsui Petrochemical).
Beispiel 1
In einem Trommelmischer wurden 70 Gew.Teile Polypropylen- Copolymer (Daplen® FFC 2012, Fa. PCD Polymere), 20 Gew.Teile Polyamid 6 (Durethan B 30 S, Bayer) und 10 Gew.Teile eines Co­ polymers aus Styrol- und Ethylenbutylen-Blöcken (Kraton® 1901 X, Shell) als Haftvermittler gemischt und anschließend auf ei­ nem Zweischnecken-Kneter bei 236°C aufgeschmolzen, geknetet, extrudiert und granuliert. Aus den Granulaten wurde auf einem Einschneckenextruder bei 260°C eine 0,2 mm dicke Folie ex­ trudiert. Die Folieneigenschaften sind in Tabelle 1 zusammen­ gestellt.
Zwei der erhaltenen Folienblätter wurden anschließend auf ei­ ner Hochfrequenzschweißanlage der Type KF 600-G 4000 Sd von Fa. Kiefel bei Raumtemperatur verschweißt.
Folgende Schweißparameter wurden eingestellt:
Schweißdruck 400 bar,
Schweißzeit 2,6 s,
Anodenstrom 0,37 A,
Schweißspannung 1,6 kV.
Die Eigenschaftswerte der Schweißnähte sind in Tabelle 1 zusammengestellt.
Vergleichsbeispiel V2
Analog zu Beispiel 1 wurden Folien hergestellt und ver­ schweißt, wobei jedoch kein Haftvermittler verwendet wurde. Die Mengen der Einsatzstoffe und die Eigenschaftswerte sowohl für die Folien, als auch für die Schweißnähte sind in Tabelle 1 zusammengestellt. Sie liegen durchwegs schlechter als die Werte bei Verwendung eines Haftvermittlers und zeigen außerdem im Gegensatz zu den Werten bei der erfindungsgemäßen Verwen­ dung eines Haftvermittlers große Unterschiede in Längs- und Querrichtung. Die Oberflächenqualität der Folien, insbesondere die Gleichmäßigkeit und Rauhigkeit ist schlechter als jene der erfindungsgemäßen Folien.
Vergleichsbeispiel V3
Analog zu Beispiel V2 wurden Folien ohne Haftvermittler herge­ stellt und verschweißt, wobei jedoch das nach dem Mischen er­ haltene Dry-Blend ohne Kneterbehandlung zu einer Folie extru­ diert wurde.
Die Eigenschaftswerte für die Folien und Schweißnähte sind in Tabelle 1 zusammengestellt.
Beispiele 4 bis 9
Analog zu Beispiel 1 wurden Folien hergestellt und ver­ schweißt, wobei jedoch die in Tabelle 1 angegebenen Einsatz­ stoffe und Mengen verwendet wurden. Die Beispiele V2 und V3 sind Vergleichsbeispiele, bei denen kein Haftvermittler ver­ wendet wurde.
Die Eigenschaftswerte für die Folien und Schweißnähte sind in Tabelle 1 zusammengestellt.
Aus den Beispielen ist ersichtlich, daß sowohl die Folienei­ genschaften als auch die Schweißnahtfestigkeiten bei den er­ findungsgemäßen Zusammensetzungen besser und in Längs- und Querrichtung isotroper sind als gemäß den Ver­ gleichsbeispielen. Außerdem zeigt eine optische Beurteilung, daß die Schweißnähte an erfindungsgemäß hergestellten Folien homogen sind, während die Schweißnähte gemäß den Ver­ gleichsbeispielen inhomogen und teilweise unterbrochen sind, sowie Einschlüsse von Luftbläschen zeigen.

Claims (11)

1. Verfahren zum Schweißen von thermoplastischen Formteilen, dadurch gekennzeichnet, daß Formteile, die im wesentlichen
  • a) 5 bis 94,5 Gew.% Polyolefine
  • b) 5 bis 94,5 Gew.% Polyamide
  • c) 0,5 bis 50 Gew.% Haftvermittler
enthalten, im Hochfrequenzfeld miteinander verschweißt werden.
2. Verfahren zum Schweißen von Formteilen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formteile im wesentlichen
  • a) 10 bis 80 Gew.% Polyolefine
  • b) 10 bis 60 Gew.% Polyamide
  • c) 5 bis 30 Gew.% Haftvermittler
enthalten.
3. Verfahren zum Schweißen von Formteilen gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Haftvermittler ein mit Maleinsäureanhydrid gepfropftes Polypropylen ist.
4. Verfahren zum Schweißen von Formteilen gemäß einem der An­ sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Haftver­ mittler ein mit Maleinsäureanhydrid gepfropftes Copolymer aus Styrol- und Ethylenbutylen-Blöcken ist.
5. Verwendung von 0,5 bis 100 Gew.% Haftvermittler als Zusatz zu einer Mischung, die im wesentlichen
  • a) 5 bis 95 Gew.% Polyolefine
  • b) 5 bis 95 Gew.% Polyamide
enthält, zur Verbesserung der Hochfrequenzschweißbarkeit von aus dieser Mischung hergestellten Formteilen.
6. Verwendung von 0,5 bis 100 Gew.% eines mit Maleinsäureanhydrid gepfropften Polypropylens und/oder Copolymeren aus Styrol- und Ethylenbutylen-Blöcken als Zusatz zu einer Mischung, die im wesentlichen
  • a) 5 bis 95 Gew.% Polyolefine
  • b) 5 bis 95 Gew.% Polyamide
enthält, zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von aus dieser Mischung hergestellten Folien.
7. Folie bestehend aus einer Mischung, die im wesentlichen
  • a) 5 bis 94,5 Gew.% Polyolefine
  • b) 5 bis 94,5 Gew.% Polyamide
  • c) 0,5 bis 50 Gew.% eines mit Maleinsäureanhydrid gepfropften Copolymeren aus Styrol- und Ethylenbutylen- Blöcken enthält.
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