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Dokumentenidentifikation DE69823008T2 21.10.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0000953005
Titel VERARBEITUNGSHILFSMITTEL FÜR SCHMELZVERARBEITBARE POLYMERE
Anmelder Dupont Dow Elastomers L.L.C., Wilmington, Del., US
Erfinder PRIESTER, Edwin, Donnan, Greenville, US
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
DE-Aktenzeichen 69823008
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 07.01.1998
EP-Aktenzeichen 989012141
WO-Anmeldetag 07.01.1998
PCT-Aktenzeichen PCT/US98/00430
WO-Veröffentlichungsnummer 0098030619
WO-Veröffentlichungsdatum 16.07.1998
EP-Offenlegungsdatum 03.11.1999
EP date of grant 07.04.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.10.2004
IPC-Hauptklasse C08J 3/00
IPC-Nebenklasse C08L 23/02   C08L 67/02   C08L 77/00   

Beschreibung[de]
GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft die Extrusion nichtfluorierter schmelzverarbeitbarer Polymere, welche Fluorpolymer-Verarbeitungshilfsmittel enthalten.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Schmelzextrusion von Polymeren mit hohem Molekulargewicht, zum Beispiel Kohlenwasserstoffpolymere und Polyamide, zu geformten Strukturen, wie beispielsweise Rohrleitung, Rohr, Drahtbeschichtung oder Folie, wird durch bekannte Verfahrensweisen ausgeführt, bei denen eine rotierende Schnecke eine viskose Polymerschmelze durch ein Extrudergehäuse in eine Düse drückt, in der das Polymer zu der gewünschten Form geformt wird und dann anschließend gekühlt und zu einem Produkt mit der allgemeinen Form der Düse verfestigt wird.

Um niedrige Produktionskosten zu erreichen, ist es wünschenswert, das Polymer mit schnellen Geschwindigkeiten zu extrudieren. Höhere Extrusionsgeschwindigkeiten können durch Vergrößern der Umdrehungsgeschwindigkeit der Extruderschnecke leicht erhalten werden. Jedoch ist diese Technik Begrenzungen unterworfen, die durch die viskoelastischen Eigenschaften des Polymersubstrats auferlegt werden. So kann bei sehr hohen Extrusionsgeschwindigkeiten eine nicht hinnehmbare Menge von thermischer Zersetzung des Polymers resultieren. Weiterhin werden oft Extrudate mit einer rauhen Oberfläche erhalten, was zur Erzeugung eines nicht wünschenswerten Musters auf der Oberfläche des Extrudats führen kann. Extrusion bei erhöhten Temperaturen vermeidet dieses Problem, aber erhöht die Verarbeitungskosten. Auch Kühlung des Extrudats wird problematisch. Zusätzlich erfolgt, wenn Polyolefine bei Temperaturen nahe ihren Zersetzungpunkten extrudiert werden, Polymerabbau.

Es ist deshalb wünschenswert, hochwirksame Mittel zur Vergrößerung der Extrusionsgeschwindigkeit ohne Erhöhung der Schmelztemperatur zu finden, während Gegenstände mit glatten Oberflächen hergestellt werden. Änderungen in der Anordnung des Extruders und der Düse können den Polymerschmelzfluß verbessern, aber diese Modifizierungen sind nicht immer praktisch oder ökonomisch machbar. Eine andere Herangehensweise beinhaltet die Zugabe herkömmlicher wachsartiger Verarbeitungshilfsmittel, welche die Kompressionsviskosität verringern und in einigen Fällen die Verarbeitungseigenschaften verbessern. Jedoch ist die Wirksamkeit marginal, und die hohen Niveaus an erforderlichem Zusatzstoff beeinflussen andere Eigenschaften oftmals nachteilig.

In der US-Patentschrift 3125574 von Blatz wird offenbart, daß die Verwendung von 0,01–2,0 Gew.-% eines Fluorkohlenstoffpolymers, das bei der Verfahrenstemperatur in einem flüssigen Zustand ist, wie beispielsweise ein Fluorelastomer, den Düsendruck bei Extrusionen von Polyethylenen und anderen Polyolefinen mit hoher und niedriger Dichte verringert. Weiterhin erlaubt die Verwendung dieses Zusatzstoffes signifikante Vergrößerung der Extrusionsgeschwindigkeiten ohne Schmelzfraktur.

Die deutsche Patentschrift 3821481 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von thermoplastischen Formmassen, die fluorierte Ethylenpolymerisate enthalten, über ein Verfahren, bei dem eine wässerige Dispersion von fluorhaltigem Ethylenpolymerisat in die Schmelze des thermoplastischen Polymers eingeführt wird.

Smith, US-Patentschrift 4191678, offenbart ein Verfahren für die Herstellung von feuerhemmenden thermoplastischen Polyesterzusammensetzungen, umfassend Mischen eines normal entflammbaren thermoplastischen Polyesters und einer wässerigen kolloidalen Dispersion von PTFE.

Kamiya und Inui zitieren in der Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Kokoku 45-30574 (1970, geprüft) die Verwendung von kristallinen Fluorkohlenstoffpolymeren bei Temperaturen unterhalb ihrer Schmelzpunkte, um Druckaufbau an der Düse zu beseitigen, aber sie offenbaren nichts in bezug auf andere Extrusionsverbesserungen.

Nishida et al. offenbaren in der Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Kokai 62-64847 Spritzgußzusammensetzungen, umfassend ein Gemisch von a) einem Ethylen/alpha-Olefin-Copolymer mit einer Schmelzflußgeschwindigkeit (MFR) von 0,2–200 g/10 Minuten und einer Dichte von 0,850–0,945 g/cm3 mit b) 0,001–1 Gew.-% eines fluorierten Kohlenwasserstoffpolymers mit einem Fluor-zu-Kohlenstoff-Verhältnis von mindestens 1 : 2.

Chu offenbart in der US-Patentschrift 4740341 Gemische mit verbesserter Extrudierbarkeit, umfassend lineare Polymere von Ethylen mit darin eingeschlossenen kleinen Mengen von Fluorkohlenstoffpolymeren und Polysiloxanen. Die Fluorkohlenstoffpolymere haben Fluor-zu-Kohlenstoff Verhältnisse von mindestens 1 : 2 und sind bei 120°C–300°C flüssig.

Larsen offenbart in der US-Patentschrift 3334157 Polyethylen, das, um seine optischen Eigenschaften zu verbessern, durch Einbringung von 0,015 bis zu mehr als 1,7 Gew.-%, bezogen auf das Gemisch, fein zerteiltem Polytetrafluorethylen modifiziert wurde.

In jüngster Zeit sind verbesserte Zusammensetzungen von Fluorpolymer-Verarbeitungshilfsmitteln offenbart worden, zum Beispiel in den US-Patentschriften 5464904, 5132368 und 5587429.

Um Verbesserungen der Verarbeitbarkeit zu maximieren, ist es wünschenswert, daß die Zusammensetzungen der Fluorpolymer-Verarbeitungshilfsmittel gut in dem nichtfluorierten Polymer, das extrudiert werden soll, dispergiert werden. Allgemein gilt, daß, je kleiner die Teilchengröße des Polymers ist, desto besser die Dispergierung ist. Es ist jedoch ziemlich schwierig, unter Verwendung herkömmlicher Mischtechniken Vormischungen für Verarbeitungshilfsmittel herzustellen, die Fluorpolymere mit kleiner Teilchengröße enthalten.

Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, nichtfluorierte Harzzusammensetzungen bereitzustellen, die darin eingeschlossene gut dispergierte Fluorpolymer-Verarbeitungshilfsmittel aufweisen und dadurch zu extrudierbaren schmelzverarbeitbaren Zusammensetzungen mit wesentlich verbesserten charakteristischen Verarbeitbarkeitseigenschaften führen. Das heißt, es ist eine Aufgabe der Erfindung, schmelzverarbeitbare Zusammensetzungen bereitzustellen, die mit schnellen Geschwindigkeiten, niedrigen Düsendrücken und niedrigen Schmelztemperaturen extrudiert werden können, wobei Formgegenstände mit ausgezeichneter Oberflächenqualität bereitgestellt werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Extrudieren nichtfluorierter schmelzverarbeitbarer Polymere bereit, umfassend die Schritte

  • a) Einführen einer Zusammensetzung, umfassend einen Verarbeitungshilismittel-Fluorelastomerlatex, in ein nichtfluoriertes schmelzverarbeitbares Polymer, um eine extrudierbare Polymerzusammensetzung zu erzeugen; und
  • b) Extrudieren der Polymerzusammensetzung.

Die Erfindung ist weiterhin auf eine extrudierbare Polymerzusammensetzung, umfassend ein Gemisch eines nichtfluorierten schmelzverarbeitbaren Polymers und eines Verarbeitungshilfsmittels, gerichtet, wobei das Gemisch durch i) Mischen des nichtfluorierten schmelzverarbeitbaren Polymers und einer Zusammensetzung, umfassend einen Verarbeitungshilfsmittel-Fluorelastomerlatex, um ein wässeriges Gemisch zu erzeugen, und ii) Verdampfen von genügend Wasser aus dem wässerigen Gemisch, um eine extrudierbare Zusammensetzung bereitzustellen, hergestellt wird.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren zur Verbesserung des Extrusionsverhaltens von nichtfluorierten schmelzverarbeitbaren Polymeren, wie beispielsweise Kohlenwasserstoffharze, Polyamide, chloriertes Polyethylen, Polyvinylchlorid und Polyester, gerichtet. Der Begriff "nichtfluoriert" bedeutet, daß das Verhältnis von in dem Polymer vorhandenen Fluoratomen zu Kohlenstoffatomen kleiner als 1 : 1 ist. Der Begriff "Extrusionsverhalten" soll derartige Parameter wie den Düsendruck, der während der Extrusion erreicht wird, Betriebsschmelztemperaturen und maximale Extrusionsgeschwindigkeiten, die erreicht werden können, während die Schmelzstabilität aufrechterhalten wird, und gute Oberflächenqualität des Extrudats einschließen. So können gemäß dem Verfahren der Erfindung die hier offenbarten nichtfluorierten schmelzverarbeitbaren Polymere bei signifikant verringerten Düsendrucken extrudiert werden, während hohe Extrusionsgeschwindigkeiten und ausgezeichnete Oberflächenglätte der extrudierten Gegenstände aufrechterhalten werden. In dem Fall der hier offenbarten Blasfolien ergibt sich verbesserte Klarheit.

Die nichtfluorierten schmelzverarbeitbaren Polymere dieser Erfindung können aus einer Vielfalt von Polymertypen ausgewählt werden. Ein derartiger Typ schließt Kohlenwasserstoffpolymere mit Schmelzindices (ASTM D1238) bei 190°C von 5,0 g/10 Minuten oder weniger, vorzugsweise 2,0 g/10 Minuten oder weniger, ein. Die Kohlenwasserstoffpolymere können elastomere Copolymere von Ethylen, Propylen und gegebenenfalls einem nichtkonjugierten Dienmonomer, zum Beispiel 1,4-Hexadien, sein. Im allgemeinen schließen Kohlenwasserstoffpolymere auch ein beliebiges thermoplastisches Kohlenwasserstoffpolymer ein, das durch die Homopolymerisation oder Copolymerisation eines Monoolefins mit der Formel CH2=CHR erhalten wird, wobei R H oder ein Alkylrest, gewöhnlich mit nicht mehr als acht Kohlenstoffatomen, ist. Insbesondere ist diese Erfindung für Polyethylen von sowohl hoher als auch niedriger Dichte, zum Beispiel Polyethylene mit einer Dichte innerhalb des Bereiches von 0,89 bis 0,97 g/cm3; Polypropylen; Polybuten-1; Poly(3-methylbuten); Poly(methylpenten) und lineare Copolymere niedriger Dichte von Ethylen und alpha-Olefinen, wie beispielsweise Propylen, Buten-1, Octen-1, Decen-1 und Octadecen, anwendbar. Kohlenwasserstoffpolymere können auch vinylaromatische Polymere wie beispielsweise Polystyrol einschließen. Weil spezielle Kohlenwasserstoffpolymere unterschiedliche charakteristische Schmelzeigenschaften aufweisen, kann die praktische Ausführung dieser Erfindung bei einigen Kohlenwasserstoffpolymeren größere Nützlichkeit haben als bei anderen. So haben Kohlenwasserstoffpolymere, wie beispielsweise Polypropylen und verzweigtes Polyethylen, die kein hohes Molekulargewicht haben, zu begünstigende charakteristische Schmelzflußeigenschaften sogar bei tieferen Temperaturen, so daß Oberflächenrauhigkeit und andere Oberflächenschäden durch Anpassung der Extrusionsbedingungen vermieden werden können. Diese Kohlenwasserstoffpolymere mögen nur unter ungewöhnlichen und anspruchsvollen Extrusionsbedingungen die Verwendung der Fluorkohlenstoffpolymer-Extrusionshilfsmittel und des Verfahrens dieser Erfindung erfordern. Jedoch gestatten andere Polymere, wie beispielsweise Polyethylen mit hohem Molekulargewicht und hoher Dichte, Copolymere von linearem Polyethylen mit niedriger Dichte, Polypropylen mit hohem Molekulargewicht und Propylen-Copolymere mit anderen Olefinen, besonders denjenigen mit engen Molekulargewichtsverteilungen, nicht diesen Grad an Freiheit in der Variation von Extrusionsbedingungen. Es ist besonders bei diesen Harzen, daß Verbesserungen der Oberflächenqualität des extrudierten Produkts und Verringerung der Extrusionsdrücke mit den Zusamensetzungen dieser Erfindung erhalten werden.

Zu anderen nichtfluorierten schmelzverarbeitbaren Polymeren dieser Erfindung gehören Polyamide und Polyester. Spezielle Beispiele von Polyamiden, die in der praktischen Ausführung dieser Erfindung verwendbar sind, sind Nylon 6, Nylon 6/6, Nylon 6/10, Nylon 11 und Nylon 12. Zu geeigneten Polyestern gehören Polyethylenterephthalat und Polybutylenterephthalat.

Die Fluorpolymer-Verarbeitungshilfsmittel, die in dieser Erfindung verwendbar sind, sind elastomere Fluorpolymere (d. h. Fluorelastomere). Fluorelastomere, die in dieser Erfindung verwendbar sind, sind Fluorpolymere, die normalerweise bei Raumtemperatur und darüber in flüssigem Zustand sind, d. h. Fluorpolymere, die Werte von Tg unter Raumtemperatur haben und die bei Raumtemperatur wenig oder keine Kristallinität zeigen. Es wird bevorzugt, aber nicht wesentlich, Fluorelastomere mit einem Fluor-zu-Wasserstoff-Verhältnis von mindestens 1 : 1,5 anzuwenden. Zu fluorierten Monomeren, die copolymerisiert werden können, um geeignete Fluorelastomere zu ergeben, gehören Vinylidenfluorid, Hexafluorpropylen, Chlortrifluorethylen, Tetrafluorethylen und Perfluoralkylperfluorvinylether. Zu speziellen Beispielen der Fluorelastomere, die angewendet werden können, gehören Copolymere von Vinylidenfluorid und einem Comonomer, ausgewählt aus Hexafluorpropylen, Chlortrifluorethylen, 1-Hydropentafluorpropylen und 2-Hydropentafluorpropylen; Copolymere von Vinylidenfluorid, Tetrafluorethylen und Hexafluorpropylen oder 1- oder 2-Hydropentafluorpropylen; und Copolymere von Tetrafluorethylen, Propylen und gegebenenfalls Vinylidenfluorid, alle diese sind auf dem Fachgebiet bekannt. In einigen Fällen können diese Copolymere auch bromhaltige Comonomere einschließen, wie bei Apotheker und Krusic, US-Patentschrift 4035565, gelehrt wird, oder endständige Iodgruppen, wie in der US-Patentschrift 4243770 gelehrt wird. Die letztere Patentschrift offenbart auch die Verwendung von Iodgruppen enthaltenden Fluorolefin-Comonomeren. Wenn fluorierte Monomere in diesen Copolymeren in bestimmten Molverhältnissen vorhanden sind, ist die Glasübergangstemperatur des Polymers nahe oder unter 0°C, und die Zusammensetzungen sind nützliche Elastomere, die leicht erhältliche Handelsgegenstände sind.

Wenn die Fluorpolymer-Verarbeitungshilfsmittel in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind sie in der Form von Fluorelastomerlatexen. Fluorelastomerlatex bedeutet eine auf Wasser basierende Emulsion von Fluorelastomer und mindestens einem grenzflächenaktiven Mittel. Der Latex kann entweder das nicht isolierte Produkt einer Emulsionspolymerisation sein oder er kann aus getrocknetem, isoliertem Fluorelastomer hergestellt werden.

In dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird ein Fluorelastomerlatex in ein nichtfluoriertes schmelzverarbeitbares Polymer eingeführt. Die Zugabe der Fluorkohlenstoffpolymer-Verarbeitungshilfsmittel zu dem nichtfluorierten schmelzverarbeitbaren Polymer kann durch ein beliebiges der Mittel ausgeführt werden, die bisher für die Zugabe von Verarbeitungshilfsmitteln zu derartigen Polymeren entwickelt wurden. Zum Beispiel kann der Fluorelastomerlatex direkt zu einem nichtfluorierten schmelzverarbeitbaren Polymer auf einer Kautschuk-Compoundiermühle oder in einem Banbury oder einem anderen internen Mischer oder in einem Mischextruder hinzugegeben werden. In allen diesen Mischungsverfahren wird das Verarbeitungshilfsmittel gleichmäßig überall in dem nichtfluorierten schmelzverarbeitbaren Polymer verteilt und das Wasser wird verdampft. Es ist auch machbar, das nichtfluorierte schmelzverarbeitbare Polymer mit Fluorelastomerlatex zu beschichten, bevor das schmelzverarbeitbare Polymer in den Extruder eingeführt wird. Eine derartige Beschichtung könnte zum Beispiel durch Sprühbeschichtung von Pellets des schmelzverarbeitbaren Polymers mit Latex und Verdampfen des Wassers, derart, daß eine Beschichtung des Verarbeitungshilfsmittels auf den Pellets erzeugt wird, stattfinden.

Alternativ können Vormischungsdispersionen (Gemische) des Verarbeitungshilfsmittels in einem Verdünnungspolymer durch geeignete Vorrichtungen in den Zuführungsabschnitt des Extruders dosiert werden. Das Verdünnungspolymer kann das gleiche nichtfluorierte schmelzverarbeitbare Polymer sein, das extrudiert werden soll, oder es kann ein zweites nichtfluoriertes schmelzverarbeitbares Polymer sein, das das Extrusionsverhalten der Zusammensetzung aus erstem nichtfluorierten schmelzverarbeitbaren Polymer/Verarbeitungshilfsmittel nicht schädlich beeinflußt. Bei der Herstellung derartiger Vormischungen wird die Menge des zugesetzten Verarbeitungshilfsmittels gewöhnlich derart sein, daß sie 1–25 Gew.-% trockenes Verarbeitungshilfsmittel-Fluorpolymer (bezogen auf das Gesamtgewicht der Vormischung), vorzugsweise 1–10 Gew.-%, in der Vormischung bereitstellt. Vormischungen können zum Beispiel durch Mischen der geeigneten Menge von Fluorelastomerlatex mit dem Verdünnungspolymer in einem Brabender-Mischer bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts des nichtfluorierten schmelzverarbeitbaren Polymers hergestellt werden, derart, daß eine gut durchmischte Vormischung erzeugt wird und außerdem der Großteil des Wassers beseitigt wird. Beim Herstellen der Vormischung wird die Konzentration des Verarbeitungshilfsmittels und des Verdünnungspolymers so ausgewählt, daß eine gute Durchmischung aller Bestandteile erreicht wird.

Größere Mengen von Verarbeitungshilfsmittel über 1 Gew.-% hinaus (bezogen auf das Gewicht von getrocknetem Fluorelastomer oder thermoplastischem Fluorpolymer und das Gesamtgewicht der nichtfluorierten Polymerzusammensetzung, die zu einem Gegenstand extrudiert werden soll) sind nicht notwendig. Im allgemeinen sind die Verarbeitungshilfsmittel-Fluorpolymere nicht mit nichtfluorierten schmelzverarbeitbaren Polymeren kompatibel. Das heißt, die Verarbeitungshilfsmittel sind nicht darin löslich. Große Mengen einer nicht kompatiblen Fraktion können die optischen Eigenschaften des Extrudats nachteilig beeinflussen. Dies ist der Fall, wenn zum Beispiel das nichtfluorierte schmelzverarbeitbare Polymer ein Kohlenwasserstoffpolymer ist. Einbringung einer minimalen Konzentration von Verarbeitungshilfsmittel, äquivalent zu 25 ppm trockenem Fluorpolymer, in das nichtfluorierte schmelzverarbeitbare Polymer ist im allgemeinen erforderlich, um eine meßbare Verbesserung im Extrusionsverhalten zu bewirken. Der typische verwendbare Bereich von Verarbeitungshilfsmittel ist der, der äquivalent zu etwa 100 bis etwa 1000 ppm trockenem Fluorpolymer ist.

Es wird vom Fachmann anerkannt, daß es bei einer gegebenen Konzentration von Verarbeitungshilfsmittel nicht möglich sein kann, maximale Verringerung des Düsendrucks, Vergrößerung des Durchsatzes und Verbesserung der Oberflächenqualität gleichzeitig zu erreichen. So könnte man auswählen, maximale Verbesserung eines speziellen Parameters auf Kosten entsprechender Verbesserungen bei anderen Parametern zu erreichen. Zum Beispiel kann vergrößerter Durchsatz an Extrudat mit charakteristischen Eigenschaften von Oberflächen mit hoher Qualität nicht notwendigerweise von verringertem Düsendruck begleitet sein. Der optimale Satz von Bedingungen wird durch die spezifischen Anforderungen der speziellen Extrusion bestimmt.

Bei der praktischen Ausführung dieser Erfindung werden die günstigen Wirkungen nicht notwendigerweise sofort nach dem Beginn der Extrusion beobachtet, und abhängig von den Gesamtkonzentrationen des Verarbeitungshilfsmittels kann es von 10 Minuten bis 8 Stunden dauern, eine stabile Extrusionsgeschwindigkeit und einen stabilen Düsendruck zu erreichen. Längere Zeiten sind im allgemeinen bei niedrigen Konzentrationen von Verfahrenshilfsmittel erforderlich. Wenn es wünschenswert ist, bei sehr niedrigen Niveaus von Verarbeitungshilfsmittel zu arbeiten und schneller einen Gleichgewichtszustand zu erreichen, kann es zweckmäßig sein, zuerst den Extruder schnell zu "konditionieren", indem eine Zusammensetzung verwendet wird, die 0,1 bis 1 Gew.-% des Verarbeitungshilfsmittels enthält, dann auf die gewünschte Konzentration umzustellen.

Die erwünschten Auswirkungen der Zugabe von Verarbeitungshilfsmittel auf die Extrudierbarkeit können weiterbeobachtet werden, nachdem die Zugabe des Verarbeitungshilfsmittels unterbrochen worden ist. Übereinstimmend mit dieser Beobachtung können, nachdem stabile Extrusionsgeschwindigkeit und stabiler Düsendruck erreicht worden sind, die günstigen Wirkungen der Erfindung realisiert werden, indem eine Zufuhr von nichtfluoriertem schmelzverarbeitbaren Polymer, das kein Fluorpolymer-Verarbeitungshilfsmittel enthält, mit einem, das das Verarbeitungshilfsmittel der Erfindung enthält, abgewechselt wird.

Das Verfahren der Erfindung ist besonders bei Extrusionen von schmelzverarbeitbaren Polyolefinen verwendbar. Derartige Extrusionsverfahren werden gewöhnlich bei der Herstellung von Blasfolien und der Draht- und Kabelummantelung verwendet.

BEISPIELE

Ein C. W. Brabender Computerized Plasti-Corder, ausgestattet mit einem Extruder mit einem Durchmesser von 19,1 mm (3/4 Zoll) mit einem 25/l-Länge/Dwchmesser-Verhältnis, wurde für die in den folgenden Beispielen beschriebenen Bewertungen angewendet. Der Plasti-Corder war mit einer Schnecke ausgestattet, die zehn Zuführungsgänge, zehn Kompressionsgänge mit einem Kompressionsverhältnis von 3 : 1 und fünf Dosierungsgänge hatte. Die Betriebsparameter wurden durch vier unabhängige Heizzonen (Zone 4 war der Düse am nächsten), einen Druckwandler und eine Antriebseinheit mit Drehmomentmessung mit 1–120 U/min Leistungsfähigkeit gesteuert. Das Instrument war mit Software für Extrusionstestung ausgestattet. Die Banddüse aus #416-Edelstahl hatte eine Breite von 2,54 cm und einen Spalt von 0,5 mm. Beim Betrieb wurden die erforderlichen Maschinenbedingungen eingestellt, und das Polymerharz wurde dann extrudiert, gewöhnlich mit 60 U/min, bis ein Gleichgewicht (konstanter Durchsatz und konstanter Düsendruck) erreicht war. Die Oberflächenqualität des Extrudats wurde durch visuelle Untersuchung beurteilt. Zu Vergleichszwecken wird "Schmelzfraktur" als Fischgräten-ähnliche Rauhigkeit auf der Oberfläche der Substrate definiert.

Nach jedem Lauf wurde der Extruder sorgfältig gereinigt. Die Gerätschaften wurden zuerst mit einer hochgefüllten Schleifmittelzusammensetzung gesäubert [KC-60, erhältlich von A. Schulman S. A. (Belgien)]. Sie wurden auseinander genommen und jeder Abschnitt, d. h. Schnecke, Gehäuse, Düsenanordnung und Meßwertwandler, wurde gereinigt, zuerst mit einer Drahtbürste und dann mit Methylethylketon-Lösungsmittel. Nach Wiederzusammenbau und Kalibrierung des Meßwertwandlers wurde zuerst das unmodifizierte Kohlenwasserstoffharz laufen gelassen, um Gleichgewichtsbedingungen herzustellen und sicherzustellen, daß ein verläßlicher Ausstoß erhalten wurde. Wenn vorher für unmodifiziertes Harz festgestellte Gleichgewichtswerte nicht erhalten wurden, wurde die Reinigungsprozedur wiederholt.

Das lineare Polyethylen niedriger Dichte mit hohem Molekulargewicht (LLDPE), das in den folgenden Beispielen verwendet wurde, war ein im Handel erhältliches Ethylen-Buten-1-Copolymer [Dichte 0,918 und Schmelzindex (ASTM D-1238, Bedingung E) von 1,0 g/10 Minuten]. Das Fluorelastomer war ein im Handel erhältliches Vinylidenfluorid/Hexafluorpropylen-Copolymer (60 : 40 Comonomer-Gewichtsverhältnis; Mooney-Viskosität ML-4, 60 @ 121°C).

VERGLEICHSBEISPIEL A

Eine pelletisierte Vormischung wurde durch Mischen von 98 g LLDPE und 2 g trockenem (d. h. kein Fluorelastomerlatex) Fluorelastomer in einem Brabender-Mischer bei 155°C hergestellt. Die pelletisierte Vormischung wurde zu LLDPE bei Raumtemperatur in einer Menge von 0,5 Teilen Vormischung zu 99,5 Teilen LLDPE hinzugegeben, so daß das resultierende Gemisch 100 ppm Fluorelastomer enthielt. Das Vormischungs/LLDPE-Gemisch wurde in den Brabender Plasti-Corder mit der Schnecke, die mit 60 U/min arbeitete, und den Heizzonen 1, 2, 3 und 4, die zu Nenntemperatureinstellungen von 150°C, 180°C, 200°C bzw. 204°C (Zone 4 war der Düse am nächsten) gesteuert wurden, eingefüht. Das Aussehen des Extrudats wurde mit der Zeit überwacht. Die Zeit, bei der das Extrudat begann, ohne Anzeichen von Schmelzfraktur erzeugt zu werden, betrug 30 Minuten.

VERGLEICHSBEISPIEL B

Extrusion und Herstellung der Vormischung wurden in im wesentlichen der gleichen Weise wie in Vergleichsbeispiel A beschrieben ausgeführt, außer daß die Vormischung in einem Banbury-Mischer bei 180°C hergestellt wurde und sie 98 Teile LLDPE, 1,95 Teile trockenes Fluorelastomer und 0,05 g Teflon®-FEP-Fluorkohlenstoffharz enthielt. Die Zeit, bei der das Extrudat begann, ohne Anzeichen von Schmelzfraktur erzeugt zu werden, betrug 33 Minuten.

BEISPIEL 1

Extrusion und Herstellung der Vormischung wurden in im wesentlichen der gleichen Weise wie in Vergleichsbeispiel A beschrieben ausgeführt, außer daß die Vormischung 98 g LLDPE und 5,3 g eines Fluorelastomerlatex (38 Gew.-% Fluorelastomer), 1,4 Teile grenzflächenaktives Mittel Zonyl® FSA (erhältlich von E. I. du Pont de Nemours and Co.) pro 100 Teile Fluorelastomer, 0,1 Teile grenzflächenaktives Mittel Fluorad® FC-143 (erhältlich von 3 M Co.) pro 100 Teile Fluorelastomer und Wasser enthielt. Die Zeit, bei der das Extrudat begann, ohne Anzeichen von Schmelzfraktur erzeugt zu werden, betrug 20 Minuten. Dies stellt eine wesentliche Verbesserung im Vergleich zu Extrusionen unter Verwendung von Verarbeitungshilfsmittel-Vormischungen des Stands der Technik der Vergleichsbeispiele dar.

BEISPIEL 2

Die Extrusion wurde im wesentlichen wie in Beispiel l beschrieben ausgeführt, außer daß keine Verarbeitungshilfsmittel-Vormischung verwendet wurde. Statt dessen wurden 0,26 g Fluorelastomerlatex direkt zu 1 kg LLDPE hinzugegeben, und das entstandene Gemisch wurde extrudiert. Die Zeit, bei der das Extrudat begann, ohne Anzeichen von Schmelzfraktur erzeugt zu werden, betrug 23 Minuten. Dies veranschaulicht die signifikante Verbesserung im Extrusionsverhalten, die durch die Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung erhalten wurde.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zum Extrudieren nichtfluorierter schmelzverarbeitbarer Polymere, umfassend die Schritte

    a) Einführen einer Zusammensetzung, umfassend ein Fluorelastomerlatex-Verarbeitungshilfsmittel, in ein nichtfluoriertes schmelzverarbeitbares Polymer, um eine extrudierbare Polymerzusammensetzung zu erzeugen; und

    b) Extrudieren der Polymerzusammensetzung.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Fluorelastomerlatex eine auf Wasser basierende Emulsion eines Vinylidenfluorid-Copolymer-Elastomers ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Fluorelastomerlatex eine auf Wasser basierende Emulsion eines Tetrafluorethylen-Copolymer-Elastomers ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt a) eine Menge von Fluorelastomerlatex in das nichtfluorierte schmelzverarbeitbare Polymer eingeführt wird, um eine extrudierbare Zusammensetzung mit einer Konzentration von Fluorelastomer bereitzustellen, welche das Äquivalent von mindestens 25 ppm trockenem Fluorelastomer in dem schmelzverarbeitbaren Polymer ist.
  5. Extrudierbare Polymerzusammensetzung, umfassend ein Gemisch eines nichtfluorierten schmelzverarbeitbaren Polymers und eines Fluorelastomer-Verarbeitungshilfsmittels, wobei das Gemisch durch i) Mischen des nichtfluorierten schmelzverarbeitbaren Polymers und eines Fluorelastomerlatex-Verarbeitungshilfsmittels, um ein wässeriges Gemisch zu erzeugen, und ii) Verdampfen von ausreichend Wasser aus dem wässerigen Gemisch, um eine extrudierbare Zusammensetzung bereitzustellen, hergestellt wird.
  6. Zusammensetzung nach Anspruch 5, wobei der Fluorelastomerlatex eine auf Wasser basierende Emulsion eines Vinylidenfluorid-Copolymer-Elastomers ist.
  7. Zusammensetzung nach Anspruch 5, wobei der Fluorelastomerlatex eine auf Wasser basierende Emulsion eines Tetrafluorethylen-Copolymer-Elastomers ist.
  8. Zusammensetzung nach Anspruch 5, wobei das nichtfluoriere schmelzverarbeitbare Polymer ein Kohlenwasserstoffpolymer ist.
  9. Zusammensetzung nach Anspruch 5, wobei das nichtfluorierte schmelzverarbeitbare Polymer ein Polyamid ist.
  10. Zusammensetzung nach Anspruch 5, wobei das nichtfluorierte schmelzverarbeitbare Polymer ein Polyester ist.
Es folgt kein Blatt Zeichnungen






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