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Formmassen auf der Basis von Polyolefinen
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Die bekannten Formmassen auf der Basis von Polyolefinen aus der Gruppe
der Äthylen- und Propylenpolymerisate, die für die Herstellung von Formteilen, insbesondere
von Folien durch Extrudieren oder Kalandrieren bestimmt sind, enthalten neben dem
Polyolefin als Hauptbestandteil auch noch wirksame Mengen an Stabilisatoren und
Gleitmitteln (vgl. deutsche Offenlegungsschriften 26 38 822, 26 58 814, 27 13 642
und 27 31 479).
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In den deutschen Offenlegungsschriften 27 13 642 und 27 31 479 werden
für Formmassen aus im wesentlichen Polypropylen Metallsalze von Fettsäuren (Seifen)
als Gleitmittel genannt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß diese Gleitmittel keinen
ausreichenden Trenneffekt zwischen der geschmolzenen Formmasse und den heißen Flächen
der Verarbeitungsmaschinen, beispielsweise den heißen Kalanderwalzen, bringen. Dies
führt dazu, daß Teile des geschmolzenen Polymeren auf den heißen Flächen ankleben,
was sich nicht nur auf den Verarbeitungsprozeß, sondern insbesondere auch auf das
Aussehen des hergestellten Formteiles, beispielsweise auf die Oberflächenbeschaffenheit
der kalandrierten Folie, sehr nachteilig auswirkt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demnach, Formmassen auf
der Basis von Polyolefinen aufzuzeigen, die ohne Schwierigkeiten verarbeitbar, insbesondere
gut kalandrierbar sind.
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Die erfindungsgemäßen Formmassen auf der Basis von Polyolefinen aus
der Gruppe der Äthylenpolymerisate und Propylenpolymerisate sind dadurch gekennzeichnet,
daß sie Alkali-oder Erdalkali-Monosulfonate aus der Gruppe der Alkylsulfonate, Alkenylsulfonate,
Alkylarylsulfonate und Bernsteinsäure-Dialkylester-Sulfonate in einer Menge von
0,05 bis 2,0 Gew.-%, bezogen auf Polyolefin, enthalten.
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Als Äthylenpolymerisate und Propylenpolymerisate kommen Homo-und Copolymerisate
des Äthylens und Propylens in Betracht.
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Zweckmäßigerweise werden solche Äthylen- und Propylenpolymerisate
eingesetzt, die zur Herstellung von Formteilen, insbesondere von Folien durch Kalandrierung,
geeignet sind. Bevorzugte Äthylenpolymerisate weisen einen Schmelzindex von 0,2
bis 10, vorzugsweise von 0,5 bis 4 auf. Vorzugsweise werden Propylenhomopolymere
und Copolymere des Propylens mit etwa 5 bis 20 Gew.-% an Copolymeren, insbesondere
an copolymerisiertem Äthylen, verwendet. Die Propylenpolymerisate besitzen zweckmäßigerweise
einen Schmelzindex von 1,3 bis 30, vorzugsweise von 1,5 bis 10. Der Schmelzindex
wird bestimmt nach DIN 5373, wobei die Äthylenpolymerisate nach der Meß methode
190/5 (190 OC, 21,6 kp) und die Propylenpolymerisate nach der Meßmethode 230/5 (230
°C, 21,6 kp) gemessen werden. Auch Mischungen von Äthylen- und Propylenpolymerisaten,
gegebenenfalls gemeinsam mit Polymeren zur Verbesserung der physikalischen Eigenschaften,
beispielsweise der Schlagzähigkeit, können eingesetzt werden.
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Als Alkali- oder Erdalkali-Monosulfonate, die gemäß Erfindung als
solche und in Mischung untereinander verwendet werden, seien genannt:
Alkylsulfonate
mit 8 bis 20 C-Atomen, vorzugsweise solche mit einer (geradkettigen oder verzweigten)
Alkylgruppe mit 10 bis 19 C-Atomen, insbesondere mit 12 bis 19 C-Atomen; Alkenylsulfonate
mit 8 bis 20 C-Atomen, vorzugsweise solche mit einer (geradkettigen oder verzweigten)
1 bis 2 Doppelbindungen aufweisenden Alkenylgruppe mit 10 bis 19 C-Atomen, insbesondere
mit 14 bis 19 C-Atomen; Alkylarylsulfonate mit 3 bis 16 C-Atomen in der Alkylgruppe,
vorzugsweise Monoalkylbenzolsulfonate mit einer (geradkettigen oder verzweigten)
Alkylgruppe mit 8 bis 14'C-Atomen; und Bernsteinsäure-Dialkylester-Sulfonate mit
8 bis 18 C-Atomen in der Alkylgruppe, vorzugsweise solche mit Isodecyl, Isododecyl
oder Isotridecyl als Alkylgruppen.
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Die erfindungsgemäß zu verwendenden Monosulfonate sind im Handel erhältlich.
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Bevorzugt sind die Natrium- oder Calcium-Monosulfonate.
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Die Menge an Monosulfonat beträgt vorzugsweise 0,1 bis 1,0 Gew.-%,
bezogen auf Polyolefin.
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Erfindungsgemäß bevorzugte Formmassen bestehen im wesentlichen aus
a) Homo- oder Copolymerisaten des Propylens, und b) 0,1 bis 1,0 Gew.-%, bezogen
auf Propylenpolymerisat, an Natrium- oder Calcium-Monosulfonaten aus der Gruppe
der Alkylsulfonate mit einer (geradkettigen oder verzweigten) Alkylgruppe mit 12
bis 15 C-Atomen und Alkenylsulfonate mit einer (geradkettigen oder verzweigten)
1 bis 2 Doppelbindungen aufweisenden Alkenylgruppe mit 14 bis 19 C-Atomen, und vorzugsweise
im wesentlichen aus a) 100 Gew.-% an Homo- oder Copolymerisaten des Propylens, b)
0,1 bis 1,0 Gew.-%, bezogen auf Propylenpolymerisat, an Natrium- oder Calcium-Alkylsulfonaten
mit einer (geradkettigen oder verzweigten) Alkylgruppe mit 12 bis 15 C-Atomen oder
-Alkenylsulfonaten mit einer (geradkettigen
oder verzweigten) 1
bis 2 Doppelbindungen aufweisenden Alkenylgruppe mit 14 bis 19 C-Atomen, und c)
0,05 bis 2,0 Gew.-°S, bezogen auf Propylenpolymerisat, an Stabilisatoren.
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Geeignete Stabilisatoren für xthylen- und Propylenpolymerisate sind
beispielsweise: Alkylphenole, wie 2,6-Di-tert.-butylphenol, 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylphenol
und 2,2'-Methylen-bis(4-methyl-6-tert,-butylphenol); Phosphite, wie Distearylpentaerythritdiphosphit;
und Isocyanurate, wie Tris(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzyl)-isocyanurat.
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Die Menge an Stabilisatoren beträgt im allgemeinen 0,05 bis 2,0, vorzugsweise
0,1 bis 1,5 Gew.-%, bezogen auf Polyolefin.
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Wenn das eingesetzte Äthylen- und Propylenpolymerisat bereits stabilisiert
ist (vorstabilisierte Polypropylene sind im Handel erhältlich), ist eine zusätzliche
Stabilisierung in der Regel nicht mehr erforderlich.
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Die erfindungsgemäßen Formmassen können zusätzlich noch weitere zweckmäßige
Komponenten und Hilfsstoffe enthalten. Vorzugsweise werden eingesetzt Verarbeitungshilfsmittel,
insbesondere Metallsalze von Monocarbonsäuren mit 12 bis 18 C-Atomen (Seifen), beispielsweise
Alkalisalze oder Erdalkalisalze von Laurinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure und
Ölsäure. Die Menge der Seifen beträgt im allgemeinen 0,05 bis 2,0 Gew.-%, vorzugsweise
0,1 bis 1,0 Gew.-%, bezogen auf Polyolefin; und anorganische, pulverförmige Füllstoffe,
beispielsweise Calciumcarbonat (Kreide) Kaolin, Talg, Gips, Zinkoxid und Siliciumdioxid
(Kieselerde).
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Die Teilchengröße (Teilchendurchmesser) der anorganischen Füllstoffe
beträgt im allgemeinen 0,1 bis 50 /um, vorzugsweise 0,5 bis 20 /um.
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Die Füllstoffe werden in der Regel in einer Menge von 5 bis 60 Gew.-,
vorzugsweise 10 bis 40 Gew.-%, bezogen auf Polyolefin, eingesetzt.
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Daneben können die erfindungsgemäßen Formmassen auch noch übliche
Pigmente, wie Titandioxid in Form von Rutil oder Anatas, Farbstoffe, UV-Absorber,
Antiblockmittel, Antiflammmittel und andere zweckmäßige Komponenten enthalten.
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Aufgrund der eingesetzten Alkali- und/oder Erdalkali-Monosulfonate
sind die erfindungsgemäßen Formmassen antistatisch, so daß der Zusatz üblicher antistatisch
wirkender Mittel nicht mehr erforderlich ist.
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Die Herstellung der erfindungsgemäßen Formmassen erfolgt durch Zusammenmischen
der einzelnen Komponenten. Dies wird zweckmäßigerweise in einer, in der Kunststoffverarbeitung
üblichen Mischeinrichtung, beispielsweise in einem Schnellmischer, bei Raumtemperatur
(15 bis 25 OC) durchgeführt.
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Die erfindungsgemäßen Formmassen mit Alkali- und/oder Erdalkali-Monosulfonaten
als Gleitmittel sind vorzugsweise für die Herstellung von Folien durch Kalandrierung
geeignet.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Kalandrierung der beschriebenen
Formmassen wird auf den für die Verarbeitung von Vinylchloridpolymerisaten bekannten
und üblichen Kalandern durchgeführt. Dies sind in der Regel Kalander mit 2 bis 6,
vorzugsweise 4 bis 5 Walzen, die im allgemeinen in F-, I-, L-, S-oder Z-Anordnung
angebracht sind. Die eingesetzte in Pulverform oder als Granulat vorliegende Formmasse
wird zweckmäßigerweise zunächst vorplastifiziert (geliert), vorzugsweise in einem
Kneter oder Planetwalzenextruder, bei einer Temperatur von 180 bis 260 OC, vorzugsweise
von 220 bis 240 OC
Die vorplastifizierte Mischung wird dann in
üblicher Weise durch Rollknetbildung vor den einzelnen Walzenspalten kalandriert,
wobei die Temperatur der Kalanderwalzen 170 bis 240 OC, vorzugsweise 190 bis 230
°C, beträgt. Beispielsweise weisen im Falle eines 4- oder 5-Walzen-Kalanders die
einzelnen Walzen (in Folienlaufrichtung) vorzugsweise die folgenden Temperaturen
auf: die erste Walze 195 bis 230 OC, die zweite Walze 200 bis 230 OC, die dritte
Walze 195 bis 230 °C, die vierte Walze 195 bis 225 OC, die fünfte Walze 190 bis
220 OC.
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Von der letzten Kalanderwalze wird die kalandrierte Folie in üblicher
Weise abgezogen und zweckmäßigerweise einer Aufwickeleinrichtung zugeführt. Gegebenenfalls
kann die kalandrierte Folie auch einer Streckung unterworfen werden.
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Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Polyolefinfolien,
vorzugsweise Polypropylenfolien, weisen im allgemeinen eine Dicke von 0,020 bis
1500 /um, vorzugsweise von 0,030 bis 800 /um, auf.
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Die Vorteile, die mit den erfindungsgemäßen Formmassen erzielt werden,
sind vielseitig.
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Die erfindungsgemäßen Formmassen sind vor allem ausgezeichnet kalandrierbar.
Die bei der Kalandrierung von Äthylen- und/oder Propylenpolymerisaten zu beobachtende
Anklebung von Polymerisat an den heißen Kalanderwalzen tritt bei den erfindungsgemäßen
Formmassen nicht auf, was auf den überraschend guten Trenneffekt der erfindungsgemäß
eingesetzten Alkali- und/oder Erdalkali-Monosulfate auf Polymerschmelze und Walze
zurückzuführen ist. Aufgrund dieses hervorragenden Trenneffektes ist es möglich,
die Temperatur der Kalanderwalzen (im Vergleich zur Kalandrierung bekannter Formmassen)
um bis zu etwa 20 OC zu erhöhen, ohne daß bei derart hohen Temperaturen ein Ankleben
festzustellen ist. Aus der Möglichkeit der Kalandrierung bei erhöhter Temperatur
resultiert als weiterer großer Vorteil,
daß die erfindungsgemäß
hergestellten Folien frei sind von Fließlinien und eine einwandfreie Oberflächenbeschaffenheit
aufweisen. Die Folien sind nach den bekannten Thermoform-Verfahren, wie Tiefziehen,
Prägen, Strecken und dergleichen, verformbar und sie sind in allen üblichen Anwendungsgebieten
einsetzbar.
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Im folgenden wird die Erfindung an Beispielen näher erläutert: Beispiel
1 Die folgenden Komponenten werden in einem in der Kunststoffverarbeitung üblichen
Schnellmischer vermischt: 100 Gew.-Teile pulverförmiges vorstabilisiertes Polypropylen-Homo-Polymerisat
mit einem Schmelzindex von 2,1 1,0 Gew.-Teile Natrium-Alkylsulfonat mit einer geradkettigen
Alkylgruppe mit 15 C-Atomen: C15S03Na (das plättchenförmige Natriumalkylsulfonat
wird, um sein Einmischen zu erleichtern, in Form einer 30 %igen wäßrigen Lösung
eingesetzt).
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Die Mischung wird zunächst in einem Extruder bei 240 OC plastifiziert.
Die plastifizierte Masse wird dann auf einem 3-Walzen-L-Kalander zu einer Folie
mit einer Dicke von 100 /um kalandriert. Die drei Kalanderwalzen weisen die folgenden
Temperaturen auf (in Folienlaufrichtung): Walzel 220 OC, Walze 2 217 0C und Walze
3 215 °C.
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Während des Kalandrierens ist kein Ankleben der geschmolzenen Formmasse
auf den heißen Kalanderwalzen festzustellen. Die hergestellte Folie weist einwandfreie
Oberflächenbeschaffenheit auf.
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Beispiel 2 Die folgenden Komponenten werden in einem in der Kunststoffverarbeitung
üblichen Schnellmischer gemischt.
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100 Gew.-Teile pulverförmiges vorstabilisiertes Propylen-Homo-Polymerisat
mit einem Schmelzindex von 8,0 40 Gew.-Teile Kreide (mittlere Korngröße 3,5 /um)
0,3 Gew.-Teile Natrium-Alkenylsulfonat mit einer geradkettigen Alkenylgruppe: C14-C19S°3Na
(das Natrium-Alkenylsulfonat wird in Form eines Masterbatch's aus Polypropylen und
Alkenylsulfonat-Konzentrat eingesetzt).
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Die Mischung wird zunächst in einem Doppelschneckenextruder bei einer
Temperatur von 190 OC und auf einem Mischwalzwerk bei einer Temperatur von 200 OC
vorgeliert. Die gelierte Masse wird dann auf einem 4-Walzen-S-Kalander zu einer
Folie mit einer Dicke von 350 /um kalandriert. Die vier Kalanderwalzen weisen die
folgenden Temperaturen auf (in Folienlaufrichtung): Walze 1 200 OC, Walze 2 205
OC, Walze 3 205 °C, Walze 4 195 OC.
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Während des Kalandrierens ist kein Ankleben der geschmolzenen Formmasse
auf den heißen Kalanderwalzen festzustellen. Die erhaltene Folie weist eine einwandfreie
Oberflächenbeschaffenheit auf.
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Beispiel 3 Die folgenden Komponenten werden in einem Schnellmischer
gemischt: 100 Gew.-Teile pulverförmiges,vorstabilisiertes Propylen-Homo-Polymerisat
mit einem Schmelzindex von 2,1 40 Gew. -Teile Kreide 0,3 Gew.-Teile Natrium-Alkylsulfonat
gemäß Beispiel 1.
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Das Mischen der drei Komponenten erfolgt in der Weise, daß zunächst
das Propylen-Homò-Polymerisat mit der Kreide vermischt wird und in diese Mischung
anschließend das plättchenförmige Natrium-Alkylsulfonat eingemischt wird.
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Die Mischung wird zunächst in einem Buss-Kneter bei einer Temperatur
von 205 OC und auf einem Mischwalzwerk bei einer Temperatur von 200 0C vorgeliert.
Die gelierte Masse wird dann auf einem 4-Walzen-F-Kalander zu einer Folie mit einer
Dicke von 300 /um kalandriert. Die 4 Kalanderwalzen weisen die folgenden Temperaturen
auf (in Folienlaufrichtung): Walze 1 217 OC, Walze 2 217 °C, Walze 3 217 OC und
Walze 4 212 OC Während des Kalandrierens ist kein Ankleben der geschmolzenen Formmasse
auf den heißen Kalanderwalzen festzustellen. Die erhaltene Folie weist eine einwandfreie
Oberfläche auf.