CH402390A

CH402390A - Verfahren zur Erzeugung eines mehrschichtigen Kunststoffschlauches

Info

Publication number: CH402390A
Application number: CH1223961A
Authority: CH
Inventors: Utz Kastulus
Original assignee: Multifol Patentsverwertungs Ag
Priority date: 1961-10-24
Filing date: 1961-10-24
Publication date: 1965-11-15

Description

Verfahren zur Erzeugung eines mehrschichtigen Kunststoffschlauches
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung eines mehrschichtigen Kunststoffschlau- ches, insbesondere eines aus schlauchförmigen Schick- ten verschiedenen chemischen Aufbaues bestehenden Schlauches, bei dem die einzelnen Schichten aus ther moplastischen Kunststoffen aus zwei oder mehr konzentrisch zueinander gelegenen Ringdüsen ausgepresst und unmittelbar nach dem Auspressen durch Aneinanderdrücken miteinander verbunden werden.

Verfahren dieser Art sind bekannt; auch ist es bekannt, in den Raum, den zwei einander benachbarte schlauchförmige Schichten vom Austritt aus den Ringdüsen bis zu ihrer Vereinigung miteinander einschliessen, ein Stützgas, nämlich Luft, einzuführen. Diese Luft hat die Aufgabe, das entstehende Doppelschlauchgebilde am Entstehungsort mechanisch zu stabilisieren, jedoch keine chemische Funktion. Es kann eine solche chemische Funktion auch deshalb nicht haben, weil Luft gegenüber den in Frage kommenden Kunststoffmassen bei den im Blasverfahren vorkommenden Temperaturen im wesentlichen inert ist. Zwar hat auch Luft auf Grund ihres.

Sauerstoffgehaltes eine gewisse oxydierende Wirkung auf erhitzte hochpolymere Kohlenwasserstoffe, indes ist diese oxydierende Wirkung ausserordentlich gering, so dass sie höchstens dann in Erscheinung tritt, wenn die Luft über sehr lange Zeiten hinweg in Kontakt mit dem Polymeren steht. Im Falle eines Verfahrens, bei dem die einzelnen Schichten eines mehrschichtigen Schlauches aus konzentrischen Ringdüsen ausgepresst werden und nach dem Auspressen zusammentreten, ist die Kontaktzeit des zwischen den zusammentretenden Schläuchen enthaltenen Mediums gering, so dass das nahezu inerte Medium Luft überhaupt keine praktisch wahrnehmbare Wirkung auf die Oberflächen der Folienschläuche haben kann, dies um so weniger, als das Blasverfahren aus Gründen der Festigkeit der entstehenden Schläuche nicht bei zu hohen Temperaturen durchgeführt werden darf.

Eine die Haftung zwischen zwei zusammentretenden Schläuchen fördernde Wirkung war folglich von der bisher als Stützgas verwendeten Luft keinesfalls zu erwarten. Es. ist auch bereits bekannt, die Oberflächen von Folien aus Kunststoff, die miteinander verbunden werden sollen, einer ihre Aneinanderhaftung erhöhenden Behandlung zu unterwerfen. Zu diesem Zweck sind diese Oberflächen auch schon mit Koronaentladungen be handelt worden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei dem vorerwähnten Verfahren eine gate Haftung zwischen den zusammentretenden Schläuchen zu erreichen Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss in besonders einfacher Weise dadurch gelöst, dass in den Raum, den zwei einander benachbarte schlauchförmige Schichten vom Austritt aus den Ringdüsen bis zu ihrer Vereinigung einschliessen, laufend ein oxydierendes Gas, wie Chlor, eingeführt oder in diesem Raum ein solches Gas durch P;unken- entladung in einem Hochspannungsfeld erzeugt wird, wobei dieses Gas rnindestens mit der Oberfläche einer der beiden schlauchförmigen Schichten derart chemisch reagiert, dass an der Stelle der Vereinigung der Schläuche eine chemische oder physikalische Bindung der beiden Oberflächen eintritt.

Als oxydierende, dipol schaffende Gase kommen in Betracht: Huor, Chlor, Oxyde von Metalloiden, z. B. des. Schwefels, des Stickstoffes, der Halogene, Bortrifluorid, Sulfurylchlorid, Sauerstoff oder Ozon allein oder im Gemisch, gegebenenfalls auch mit Luft gemischt. Auch können gasförmige, polymerisierende Stoffe, wie Styrol, Vinylchlorid oder Butadien verwendet werden.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfin dungsgemässen Verfahrens umfasst einen Presskopf, der zwei oder mehr konzentrisch zueinander gelegene Ringdüsen und mindestens einen zwischen den Ringdüsen ausmündenden Gaszuleitungskanal aufweist.

Diese Vorrichtung kann neben dem Gaszuleitungskanal noch mit einem oder mehreren Gasableitungsv kanälen versehen sein.

Nach einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung können Elektroden vorgesehen sein zur Erzeugung der Funkenentladung im Ringraum zwischen den aus den konzentrischen Ringdüsen austretenden Schläuchen.

Ein besonders vorteilhafter Ringdüsenkopf zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens weist zwei konzentrische Ringdüsen in einem be stimmten Abstand voneinander auf, aus denen Schlauchfilme austreten. Ein innerer Schlauch weitet nach bekannter Weise durch Aufblasen mit Luft einen äusseren Schlauch mit auf. Die beiden Schläuche vereinigen sich dabei. Der zwischen den Austrittsöffnungen und der Vereinigung der austretenden Filme entstehende Hohlraum wird mit einem oxydierenden Gas gefüllt, um die Oberfläche des Polyäthylenfilmes zu verändern und dadurch eine feste Verbindung mit dem Kunststoffilm der äusseren Düse zu bewirken.

Die Einführung des oxydierenden Gases kann dadurch geschehen, dass man durch einen Kanal oxydierende Gase, z. B. Chlorgas einströmen lässt. Die Reaktionsgasräckstände werden zweckmässig durch einen entsprechend verlaufenden Kanal abgeführt, so dass der Hohlraum immer von reaktionsfähigem Gas durchspült wird.

Das Chlorgas wirkt in der Hitze (der Kunststoff befindet sich hier ja noch im Schmelzzustand) auf die Oberfläche der beiden Filme ein. Man kann aber auch innerhalb der inneren Ringdüse eine isolierte Elektrode und zwischen den beiden Ringdüsen eine blanke Gegenelektrode anbringen und Hochspannung anlegen. Die zwischen den beiden Elektroden stattfindende Koronaentladung im Hochspannungsfeld bewirkt die Entstehung von Ozon, das ebenfalls oxydierend auf die Oberfläche des Kunststoffilms einwirkt.

Der hierzu notwendige Sauerstoff wird durch einen Kanal zugeführt und die verbrauchten Gasrückstände werden zweckmässig durch einen entsprechend verlaufenden Kanal abgeführt. Das Reaktionsgas kann durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht oder anderen energiereichen Strahlen aktiviert werden.

Anwendungsbeispiele
Beispiel 1
Der äusseren der beiden konzentrischen Ringdüsen wird über eine Schneckenpresse Polyamid zugeführt, der inneren, ebenfalls über eine Schneckenpresse, Polyäthylen. Dem Hohlraum, der beim Blasvorgang durch Aufweitung des inneren Schlauches mit Luft vor der Vereinigung der beiden Schläuche entsteht, wird reiner Sauerstoff zugeleitet. Der Sauerstoff entreisst aus dem Molekulargefüge der beiden Oberflächen Wasserstoff und erzeugt hierdurch freie Valenzen, die eine direkte Verbindung der beiden Filme ermöglichen. Der Sauerstoff kann auch durch Einbau in das Molekulargefüge als Brückenbildner wirken.

Die Haftfestigkeit zwischen Schichten, bestehend aus 30 M Polyäthylen und 30 M Polyamid ist bei der gebräuchlichen Arbeitsweise ohne Gaszuführung in den Reaktionsraum so gering, dass sie praktisch nicht messbar ist.

Unter Verwendung von reinem Sauerstoff im Reaktionsraum wurden an einem Probestreifen von 10 mm Breite Trennfestigkeitswerte von 50-100 g gemessen.

Beispiel 2
Man verfährt wie bei Beispiel 1, nur mit dem Unterschied, dass man den Sauerstoff, ehe man ihn dem Reaktionsraum zuführt, mit Ozon anreichert oder vermengt. Das kann so geschehen, dass man a) durch eine elektrische Entladevorrichtung im
Hohlraum Ozon erzeugt, b) den Sauerstoff auf dem Weg von der Quelle zum Reaktionsraum über Ozonisierungsröhren leitet, c) rein chemisch erzeugtes Ozon durch thermi sche Spaltung von Perschwefelsäure dem
Reaktionsraum zuführt. Durch die Ozonbei mischung wird der Reaktionseffekt und die
Reaktionsgeschwindigkeit gesteigert.

Durch die Beigabe von Ozon können die Verbundeigenschaften so weit gesteigert werden, dass die Schichten nicht mehr trennbar sind.

Beispiel 3
Dem unter Beispiel 1 gebildeten Gasraum führt man reines Chlor zu, das nun eine doppelte Wirkung hervorrufen kann. a) Erzeugung von freien Valenzen durch Absplal tung von Wasserstoff, b) Anlagerung des Chlors an das Molekular gefüge der beiden Oberflächen, was eine Ver änderung des chemischen Aufbaues dieser
Schichten bewirkt, mit dem Effekt, dass die chemischen und physikalischen Eigenschaften verändert werden.

Man kann anstelle von Chlor auch Brom, Jod oder Fluor verwenden. Besonders bei Verwendung von Fluor werden die physikalischen Eigenschaften, wie Gas-, Üir und Aromadichte, wesentlich erhöht.

Zu a) Die Wirkung von C12 ist in bezug auf die Verbundeigenschaften der von Beispiel 1 und 2 praktisch gleich. Je nach Cl2-Menge erreicht man Verbundwerte bis zur absoluten Vereinigung der beiden Filme.

Zu b) Bei einem Versuch wurde aus beiden konzentrischen Ringdüsen ein Hochdruck-Polyäthylen mit einem spezifischen Gewicht von 0,918 ausgepresst.

Nach der Verformung zum Schlauch unter Einleitung von Chlor in den Gasraum wurde ein spezifisches Gewicht von 0,921 gemessen.

Beispiel 4
Man führt dem wie unter Beispiel 1 gebildeten Gasraum Monostyrol-Dämpfe zu. Im Gasraum befindet sich gleichzeitig eine Elektrode zur Erzeugung einer Koronaentladung. Die Elektronen sind ebenfalls in der Lage, dem Molekulargefüge Wasserstoffatome zu entreissen. Die freien Valenzen reagieren dann mit dem Monostyrol, das wiederum als Brücke zwischen den beiden Filmen wirken kann. Auf diese Art und Weise wird zwischen die beiden Filme ein Film von Polystyrol eingebaut, der wiederum die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Gesamtfilmes verbessert.

Die Wirkung von Monostyrol ist in bezug auf die Verbundeigenschaften der von Beispiel 1, 2 und 3 praktisch gleich. Je nach Monostyrolmenge erreicht man Verbundwerte bis. zur absoluten Vereinigung der beiden Filme.

Messungen an einem zweischichtigen Polyäthylen Film mit Styrol-Verbund haben gezeigt, dass sich der Gasdichtigkeitswert im Vergleich. zu normaler Poly äthylenfolie etwa verdreifacht, wobei die günstigen Eigenschaften des Polyäthylens (Wasserdampfdichtig- keit) voll erhalten bleiben.

Reaktionsschema 1 A
EMI3.1
Reaktionsschema IB
EMI3.2
Reaktionsschema 3A
EMI3.3
Reaktionsschema 3B
EMI4.1
Reaktionsschema 4
EMI4.2

Claims

PATENTANSPRUCH I Verfahren zur Erzeugung eines mehrschichtigen Kunststoffschlauches, insbesondere eines aus schlauchförmigen Schichten verschiedenen chemischen Aufbaues bestehenden Schlauches, bei dem die einzelnen Schichten aus thermoplastischen Kunststoffen aus zwei oder mehr konzentrisch zueinander gelegenen Ringdüsen ausgepresst und nach dem Auspressen durch Aneinanderdrücken miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass in den Raum, den zwei einander benachbarte schlauchförmige Schichten vom Austritt aus den Ringdüsen bis zu ihrer Vereinigung einschliessen, laufend ein Gas eingeführt oder in diesem Raum ein solches Gas durch Funkenentladung in einem Hochspannungsfeld erzeugt wird, wobei dieses Gas mindestens mit der Oberfläche einer der beiden schlauchförmigen.

Schichten derart chemisch reagiert, dass an der Stelle der Vereinigung der Schläuche eine chemische oder physikalische Bindung der beiden Oberflächen eintritt.

PATENTANSPRUCH II Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, mit einem Presskopf, der zwei oder mehr konzentrisch zueinander gelegene Ringdüsen und mindestens einen zwischen denselben ausmündenden Gaszuleitungskanal aufweist.

UNTERANSPRÜCHE 1. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem Gaszuleitungskanal noch ein oder mehrere Gasabieitungskanäle angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch Elektroden zur Erzeugung einer Funkenentladung im Ringraum zwischen den aus den konzentrischen Ringdüsen austretenden Schläuchen.