DD301058A7 - Compounds fuer nicht blockende folien und beschichtungen mit hoher zaehigkeit - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft Compounds für nicht blockende Folien und Beschichtungen mit hoher Zähigkeit aus thermoplastisch verarbeitbaren Polyurethanelastomeren, einsetzbar im Verpackungssektor, für medizinische Zwecke, zur Folienhinterschäumung, als Schrumpffolien und dergleichen. Erfindungsgemäß bestehen die Compounds aus 50 bis 98 Masseanteilen in % eines thermoplastischen Polyurethans, welches aus langkettigen Hydroxylverbindungen wie Polyestern und/oder Polyethern mit einer molaren Masse von 500 bis 3000, kurzkettigen aliphatischen und/oder aromatischen Diolen mit einer molaren Masse von weniger als 600 und aromatischen und/oder aliphatischen Diisocyanaten gebildet sind und aus 2 bis 50 Masseanteilen in % eines statistischen Copolymerisates, welches aus mindestens 5 Masseanteilen in %, bezogen auf das Copolymerisat, eines polaren olefinisch ungesättigten Monomeren, Acrylnitril und aus mindestens 20 Masseanteilen in %, bezogen auf das Copolymerisat, eines wenig polaren olefinisch ungesättigten Monomeren aus der Gruppe Styren aufgebaut ist.
Description
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft Compounds für hochfeste Folien und Beschichtungen aus thermoplastisch verarbeitbaren Polyurethanelastomeren, die sich neben hoher Festigkeit durch eine hohe Dehnbarkeit auszeichnen und keine Blockneigung aufweisen. Diese Folien bzw. Beschichtungen sind beispielsweise einsetzbar im Verpackungssektor, für medizinische Zwecke, in der Automobilindustrie, als thermoformbare Folie, Folienhinterschäumung, für textile Beschichtungen, Schrumpffolien und dergleichen.
Charakteristik des bekannten Standes der Technik
Für Folien und Beschichtungen, wo hohe Anforderungen an die Festigkeit und die Knickbruchbeständigkeit bei gleichzeitiger Verschweißbarkeit gestellt werden, finden häufig thermoplastische Polyurethanelastomere (TPU) Anwendung. Mit diesem Werkstoff können zwar die Forderungen hinsichtlich der mechanischen Werkstoffeigenschaften erfüllt werden, der Anwendung sind jedoch durch das sehr starke Blocken von aufeinanderlegenden Flächengebilden aus Polyurethanelastomeren Grenzen gesetzt. Nach kurzer Zeit können die aneinanderhaftenden Flächen nur schwer oder nicht mehr voneinander getrennt werden. Das erschwert in erheblichem Maße die Verwendung derartiger Folien und Beschichtungen. Bei der Flachfolienherstellung zwingt diese Erscheinung z. B. dazu, eine Trennschicht in Form von siliconisiertem Papier, Polyolefinfolien o. ä. Material zwischen die einzelnen Lagan zu wickeln. Die rationelle Herstellung von Folien nach dem Blasverfahren war bisher aufgrund dieser Erscheinung nicht möglich.
Es sind verschiedene Möglichkeiten bekannt, das Blocken von flächenartigen Gebilden aus Polyurethanelastomeren durch die Wahl eines geeigneten Polyurethans zu umgehen. In den Patentschriften US-PS 3 970 715 und DE-OS 2 43^ 684 wird der Zusatz von geringen Mengen eines Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisates zu Polyurethanelastomeren beschrieben. Aufgrund der Unverträglichkeit der btrden Polymere ist nur eine geringe Menge von Ethylen-Vinylacetat (EVA) mit TPU mischbar, wodurch nur ein geringer Antiblockeffekt erzielt werden kann. Andererseits werden die mechanischen Eigenschaften erheblich beeinträchtigt.
Die Patentanschriften DD-WP 254817 und DD-WP 222037 beschreiben Verfahren zur Herstellung von nichtblockenden thermoplastischen Polyurethanelastomeren, wonach dieser Effekt durch die Compoundierung von TPU mit mikrokristalliner Cellulose und mit Stärke erreicht wird. Daraus hergestellte Folien zeichnen sich durch völlige Blockfreiheit und einen sogenannten „tr.ockenen Griff" aus. Die beschriebenen Verfahren und Substanzen haben jedoch den Nachteil, daß geringste Verunreinigungen und Agglomerationen der Zusätze zu Löchern in den Folien aus derartigen Compounds führen. Diese Inhomogenitäten können zu instabilen Eigenschaften der Flächengsbilde führen. Es lassen sich nur schwierig Foliendicken unter 50μηι herstellen, da die Schmelze aus diesem Compound nur wenig dehnfähig ist.
Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung sind Compounds für nichtblockende Folien und Beschichtungen aus thermoplastischen Polyuethanelastomeren, die sich durch Homogenität, hone Reißfestigkeit und Zähigkeit auszeichnen sowie thermoformbar sind, die nach bekannten Verfahren verschweißbar und in Dicken von beispielsweise 3 bis 300μηι herstellbar sind. Die aus den Compounds hergestellten Folien sollen außerdem eine gute Haftung auf textlien Flächen, Holz, Metall und Glas besitzen.
-2- 301 058 Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Compounds zu entwickeln, die sich zu folien und Beschichtungen nach bekannten Extrusions- oder Blasverfahren verarbeiten lassen und mit geringem technischen Aufwand herstellbar sind. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß Compounds für Folien und Beschichtungen aus 50 bis 98, bevorzugt 60 bis 95 Masseanteile in %, thermoplastischen Polyester- und/oder Polyetherurethans und 2 bis 50, bevorzugt 5 bis 40 Masseanteile in % eines statistischen Copolymerisates, welches aus
a) mindestens 5 Masseanteilen in %, bezogen auf das Copolymerisat, eines polaren olefinisch ungesättigten Monomeren Acrylnitril
b) mindestens 20 Masseanteilen in %, bezogen auf das Copolymerisat, eines wenig polaren olefinisch ungesättigten Monomeren aus der Gruppe Styren besteht, zusammengesetzt sind.
In dem erfindungsgemäßen Polyurethan-Copolymercompound sind als Polyurethankomponente langkettige Hydroxyverbindungen wie Polyester und/oder Polyether mit einer mittleren molaren Masse von 500 bis 3000, kurzkettige aliphatische und/oder aromatische Diole mit einer molaren Masse von weniger als 600 und aromatische und/oder aliphatisch^ Diisocyanate enthalten. Wesentlich für die Eignung des erfindungsgemäß beschriebenen Compounds für nicht blockende Folien und Beschichtungen mit hohem Qualitätsniveau ist die homgeno und feindisperse Verteilung des beschriebenen Copolymerisate aus vinylgruppenhaltigen Aromaten und z. B. Acrylnitril mit minieren Pertikelgrößen von 0,05 bis 5Mm, insbesondere von C,1 bis 3pm, in dem beschriebenen thermoplastisch verarbeitbaren Polyurethan.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß die erfindungsgemäßen Compounds aus thermoplastisch verarbeitbarsn Polyurethanelastomeren und Copolymeren aus vinylgruppenhaltigen Aromaten und z.B. Acrylnitril eine ausgezeichnete Schmelzefestigkeit aufweisen und sich daraus Folien na,ch dem Chill-Roll-Verfahren bis zu einer minimalen Dicke von 3 pm herstellen lassen, wobei die Foliendicke nach oben nur durch die Weite des Düsenspaltes des zur Verfügung stehenden Extrusionswerkzeuges und die Wickelfähig!;oit der extrudieren Folienbahn begrenzt wird, die wiederum von der Elastizität das für den Compound verwendeten Polyurethans beeinflußt wird.
Ebenso lassen sich überraschenderweise leicht trennbare Folien bis zu einer minimalen Dicke von 8, bevorzugt 15μιη nach dem Blasverfahren, ausgezeiciinet verarbeitbare B'jschichtungen und dünnwandige Schläuche herstellen. Weiterhin wurde gefunden, daß die aus den erfindungsgemäß beschriebenen Compounds hergestellten Folien gegenüber dem i'olyurothanausgangsmaterial eine um den Faktor 2 bis 4 erhöhte Reißfestigkeit bei einer Reißdehnung oberhalb 50% aufweisen. Es wurde schließlich gefunden, daß alle genannten Folien und Beschichtungen aus den erfindungsgemäßen Compounds nach den bekannten Verfahren sich ohne Probleme und mit hoher Nahtfestigkeit verschweißen lassen.
Die erfindungsgernäßen Compounds lassen sich allen beliebigen Farben während des Compoundierprozesses einfärben, und zwar sowohl in gedeckten Farben als auch transluzent. Damit lassen sich auch sehr dünne Folien beliebig einfärben, was durch die erfindungsgemäß beschriebene Homogenität der Compounds ermöglicht wird.
Aus den erfindungsgemäß beschriebenen Compounds aus thermoplastisch verarbeitbaren Polyurethanelastomeren und Copolymerisaten aus vinylgruppenhaltigen Aromaten und z. B. Acrylnitril lassen sich nicht blockende Folien und Beschichtungen mit hohem mechanischen Eigenschaftsniveau für den Verpackungssektor, für den medizinischen Sektor, für die Autumobilindustrie, z. B. als thermoformbare Folie und zum Hintpr jciiäumen mit Polyurethanschaum, für textile Beschichtungen u.a. Anwendungsgebiete herstellen. Ebenso können die erfindungsgemäßen Compounds direkt für Beschichtungen von textlien Geweben nach dem Extrusionsbeschichtungs- und dem Walzenschmelzverfahren verwendet werden. Durch die nicht blockenden Eigenschaften der erfindungsgemäßen Compounds sind auch die Verarbeitung und Beschichtungen nach dem Kalanderverfahren möglich.
Ausführungsbeispiele
75 Masseanteile in % eines thermoplastisch verarbeitbaren Polyurethanelastomers mit einer Härte von Shore A = 90 auf Basis eines langkettigen Polybutylenethylenadipats mit einer mittleren molaren Masse von 2000,1,4-Butandiol- 4,4-Diphenylmethandiisocyanant, Paraffinöl und 2,2',6,6'-Diisopropyldiphenylcarbodiimid als Stabilisator wurden mit 25 Masseanteilen in % eines statistischen Copolymerisates von Vinylbenzen und Acrylnitril mit einer mittleren molaren Masse von 115000 und einem Acrylnitrilgehalt von 28% in einem Zweischneckenextruder ZSK 30 in der Weise compoundiert, daß eine feindisperse Verteilung des Copolymerisates im Polyurethan erreicht, aber gleichzeitig eine thermische Schädigung des Polyurethans vermieden wurde. Im dem Compound konnte durch elektronenmikroskopische Aufnahmen eine mittlere Partikelgröße des Copolymerisates von 0,1 bis 1,5pm festgestellt werden.
Das oben beschriebene Compoundgranulat wurde auf einem Laborextruder mit einem Schneckendurchmesser von 25mm und einer Länge von 24 D, ausgerüstet mit einer 3-Zonen-Schnecke mit dem Kompressionsverhältnis von 1:27 und einer Breitschlitzdüse von 200mm Breite, zu Flachfolien verarbaitet. Temperaturprogramm des Extruders:
| Zylinderzone | 1 | 1550C |
| 2 | 18O0C | |
| 3 | 18O0C | |
| 4 | 18O0C | |
| Düse | 17O0C |
Unter den angegebenen Bedingungen ließen sich homogene Folien ohne Lochbildungen, Schlieren oder ähnliche Beeinträchtigungen von 6 bis 10Ομιη herstellen, die trotz straffen Wickeins auch nach längerer Lagerzeit keine Blockneigung zeigten und ohne Probleme mit dem Wärmeimpulsverfahren yerschweißbar sind. Die obere Grenze der Foliendicke war nicht durch den Compound, sondern technologisch durch die kleine Dimension des Lüborextruders gegeben. Gegenüber dem Ausgangs-Polyurethan (siehe Vergleichsbeispiel 2) wurde eine Festigkeitssteigerung um den Faktor von 2,9 erreicht (Tabelle 1).
| Foliendicke (pm) | 12 | 25 | 100 |
| Reißfestigkeit längs (MPa) | 71,2 | 88,7 | 66,5 |
| Reißfestigkeit quer (MPa) | 44,6 | 62,4 | 58,2 |
| Reißdehnung längs (%) | 67,0 | 113,3 | 278 |
| Reißdehnung quer (%) | 413 | 458,5 | 450 |
Beispiel 2 (Vergleichsbeispiel)
Das für die Herstellung des erfindungsgemäßen Compounds verwendete und im Beispiel 1 beschriebene thermoplastisch verarbeitbare Polyrurethan wurde der gleichen thermischen Behandlung unterzogen wie der Compound selbst und auf der gleichen Anlage wie im Beispiel 1 zu Flachfolien von ca. 50pm Dicke verarbeitet.
Die Entnahme der Folie vom Wickel war nicht möglich, ohne die Folien dal· ji zu deformieren. Mechanische Prüfungen erübrigten sich dadurch.
Nach dem Verspritzen des beschriebenen thermoplastischen Polyurethans zu Prüfkörpern von 100μηη Dicke wurden im Zugversuch folgende Eigenschaften ermittelt:
Reißfestigkeit (MPa) 23,2
Reißdehnung (%) 532
Shore Härte A 90
Ein Compound aus thermoplastisch verarbeitbarem Polyurethan mit annährend dergleichen Zusammensetzung wie in Beispiel 1, jedoch mit einer Härte von Shore D = 60, und dem gleichen Copolymerisat aus Vinylbenzen und Acrylnitril wird auf dem gleichen Extruder wie in Beispiel 1, jedoch ausgerüstet mit einem Pinolen-Blaskopf zu Folien von 70bis80pm Dicke nach dem Blasverfahren verai beitet. Der zusammengelegte Folienschlauch ließ sich ohne Probleme trennen. Die ermittelte Festigkeit (Tabelle 2) lag um den Faktor 1,8 höher als die des Ausgangspolyurethans (Vergleichsbeispiel 2).
Foliendicke (pm) 8,0
Reißfestigkeit längs (MPa) 65,2
Reißfestigkeit quer (MPa) 48,6
Reißdehnung längs (%) 400
Reißdehnung quer (%) 570
Beispiel 4 (Vergleichsbeispiel zu Beispiel 3)
Nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 3 wurde das Polyurethan verarbeitet, welches als Ausgangsprodukt für die Compoundherstellung diente und welches der gleichen Behandlung unterzogen wurde wie der Compound selbst. Der flachgelegte Folienschlauch war in keiner Weise zu trennen. Mechanische Prüfungen erübrigten sich.
Ein Compound entsprechend Beispiel 1 aus thermoplastisch verarbeitbarem Polyurethanelastomer mit einer Härte von Shore A = 90 und einem Copolymerisat aus Vinylbenzen und Acrylnitril wurde auf einem Einschneckenextruder mit 35mm Schneckendurchmesser (D) und 3OD Länge, ausgerüstet mit einer 3-Zonen-Schnecke mit einem Kompressionsverhältnis von 1:2,7 und einer Breitschlitzdüse von 400mm Breite, zu Flachfolien verarbeitet.
Temperaturprogramm des Extruders:
Zylinderzone 1 16O0C Adapter 19O0C
Zylinderzone 2 bis 8 1900C Düse 200/200/200X
Unter den gegebenen Bedingungen ließen sich homogene Folien in der Dicke von 35 pm ohne Lochbildungen, Schlieren oder andere Beeinträchtigungen herstellen, die trotz straffen Wickeins auch nach langer Lagerzeit ohne Probleme vom Wickel wieder abgerollt werden konnten. Sie waren ohne Probleme nach dem Wärmeimpreßverfahren verschleißbar, wobei die Schweißnahtfestigkeit in keinem Fall 80% der Folienfestigkeit unterschritt
Die Eigenschaften der Folien sind in Tabelle 3 zusammengestellt.
Foliendicke (pm) 35
Zugfestigkeit längs (MPa) 55,3
Zugfestigkeitquer(MPa) 54,3
Reißdehnung längs (%) 419 ,
Reißdehnung quer (%) 451
Claims (3)
1. Compounds mit thermoplastischen Polyurethanen, gebildet aus langkettigen Hydroxyverbindungen wie Polyestern und/oder Polyethern mit einer molaren Masse von 500 bis 3000, kurzkettigen aliphatischen und/oder aromatischen Diolnn mit einer molaren Masse von weniger als 600 und aromatischen und/oder aliphatischen Diisocyanate^ mit guter Homogenität für nicht blockende Folien und Beschichtungen mit hoher Zähigkeit mit einer minimalen Dicke von 3μηΊ, erhöhter Reißfestigkeit und Schmelzefestigkeit, einer Reißdehnung oberhalb 50%, die schweißbar und thermoformbar sind sowie eine gute Haftung auf textlien Flächen, Holz, Metall und Glas besitzen, dadurch gekennzeichnet daß die Compounds 50 bis 98 Masseanteile in % des thermoplastischen Polyurethans und 2 bis 50 Masseanteile in % eines statistischen Copolymerisats, welches aus mindestens 5 Masseanteilen in %, bezogen auf das Copolymerisat, eines polaren olefinisch ungesättigten Monomeren wie Acrylnitril und aus mindestens 20 Masseanteilen in %, bezogen auf das Copolymerisat, eines wenig polaren olefinisch ungesättigten Monomeren aus der Gruppe Styren aufgebaut ist, enthalten.
2. Compounds nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das statistische Copolymerisat feindispers in dem Polyurethan mit durchschnittlichen Partikelgrößen von 0,05 bis 5 pm verteilt ist.
3. Compounds nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie beliebig gedeckt oder translucent einfärbbar sind.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DD32016088A DD301058A7 (de) | 1988-09-27 | 1988-09-27 | Compounds fuer nicht blockende folien und beschichtungen mit hoher zaehigkeit |
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Country Status (1)
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| DD (1) | DD301058A7 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4308445A1 (de) * | 1993-03-17 | 1994-09-22 | Beiersdorf Ag | Wundverbände auf Basis hydrophiler Polyurethangelschäume und Verfahren zu deren Herstellung |
-
1988
- 1988-09-27 DD DD32016088A patent/DD301058A7/de not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4308445A1 (de) * | 1993-03-17 | 1994-09-22 | Beiersdorf Ag | Wundverbände auf Basis hydrophiler Polyurethangelschäume und Verfahren zu deren Herstellung |
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