NO792197L - Fremgangsmaate til fremstilling av en polypropylen-formmasse - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av en polypropylen-formmasse.

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte til frem-

stilling av en termoplastisk formmasse på basis av polypropylen og et kautsjuklignende etylen-propylen-blandingspolymerisat pluss polyetylen.

Polypropylen har ved siden av noen meget gunstige egenskaper som eksempelvis en relativt lav tetthet, en utmerket bestandighet overfor høyere temperaturer og vandige og ikke-

vandige væsker og også mindre gunstige egenskaper, hvortil det hører den manglende slagfasthet ved temperaturer under værelsetemperatur, spesielt under 0°C. Tilstrekkelig slagfasthet er spesielt viktig for transportkasser, kofferter, automobildeler og lignende anvendelser. Polyetylen av høy tetthet, hvorav man vanligvis fremstiller slike formdeler har riktignok en god slagfasthet, viser imidlertid en mindre bestandighet mot høye temperaturer og en utilstrekkelig fasthet mot rissdannelse. 1

Det er kjent å anvende blandinger av polypropylen og polyetylen. Det har imidlertid vist seg at blandinger av disse polymere har en knapt forbedret slagfasthet sammenlignet med polypropylen. Dessuten tenderer formlegemer fremstilt av slike blandinger til allerede ved liten gjennombøyning å bli ugjennomsiktige og matte.

Videre har man sammenblandet polypropylen for forbed-

ring av slagfastheten ved temperaturer under værelsetemperatur med amorfe kopolymere av etylen og propylen, men også med andre kauts juklignende polymere, f. eks. polyisobutylen.. Imidlertid er strekkfastheten og stivheten av slike blandinger ikke tilstrekkelig.

Videre er det kjent å blande polypropylen med poly-

etylen og en kautsjuklignende komponent (sml. britisk patent 1.154.44 7, 1.065.566 og US-patent 3.256.367). Slike ternære blandinger viser

i forhold til binære blandinger bedre egenskaper. De kan fremstilles ved hjelp av kjente metoder, eksempelvis ved samtidig knaing av komponentene i toakselknaere på valseverker og i ekstrudere. Derved anvendes også den såkalte "Masterbatch-teknikk", dvs. de

to i mindre deler i formmassen tilstedeværende polymere, polyetylen og kautsjukaktige komponenter, blandes først homogent for seg og sammenblandes deretter med den foreskrevne mengde polypropylen (sml. USpatent nr. 3.256.367).

Det er også kjent en fremgangsmåte, hvor det fremstilles en oppløsning av en polymerblanding og deretter fjernes oppløsningsmidlet ved en hurtigfordampning.(sml. DOS 2.152.746). Ved denne fremgangsmåte er imidlertid mengden for oppløsnings-midlet meget betraktelig og følgelig ikke egnet for en storteknisk anvendelse.

Fremstillingen av slike slagfaste termoplastiske formmasser på basis av polypropylen ved polymerisasjon, strander på

at derved oppstår ofte meget høye mengder av oppløselig polymer, hvorved det opptrer et monomertap.

Ehnulempe ved de hittil kjente fremgangsmåter til fremstilling av ternære, slagfaste polypropylen-formmasser består i at optimale slagfaste formmasser bare oppnås tilfeldig eller med stort forsøksarbeide.

Det er nu funnet at man med enkle midler kan oppnå optimalt slagfaste, ternære polypropylen-formmasser når man over-holder et bestemt forhold av smelteindeksen av polypropylenet til polyetylenets kautsjuklignende material-blanding.

Oppfinnelsens gjenstand er således fremgangsmåten angitt i kravene.

I henhold til fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blandes i første rekke en polyetylen og et kautsjuklignende materiale med hverandre og den dannede blanding sammenblandes med en egnet polypropylen.

Egnet som polyetylen er etylenhomopolymerisater og kopolymerisater med inntil 10 vekt% av et 1-olefin med 3-6 karbonatomer, eksempelvis propylen, buten-1, penten-1, hexen-1.

Tettheten av disse polymere utgjør 0,91 til 0,97 g/cm3 og smelteindeksen MFI (190/5) 0,1 til 20, fortrinnsvis 0,1 til 10 g/10 min.

Det kautsjuklignende materiale er en statistisk blandingspolymerisat av 30 til 80 vekt% etylen og 2 0 til 70 vekt% propylen, fortrinnsvis 4 0 til 65 vekt% etylen og 35 til 6 0 vekt% propylen. Inntil 10 vekt% referert til den samlede mengde av monomere, av en eller flere andre komonomere som minst inneholder to ikke-konjugerte C-C-bindinger, kan være innpolymerisert. Eksempler for sistnevnte monomere er etylennorbonen, dicyklopenta-dien, 1,4-hexadien.

Tettheten av disse blandingspolymerisater utgjør 0,85 til 0,89 g/cm<3>MFI (230/5) 0,05 til 10, fortrinnsvis 0,1 til 6

g/10 min.

For fremgangsmåten egner det seg propylenhomopolymeri-sater og kopolymerisater med inntil 15 vekt% av et 1-olefin med 2 til 6 karbonatomer, eksempelvis etylen, buten, hexen.

Disse polymere har en tetthet fra 0,89 til 0,92 g/cm<3>og en MFI (230/5) fra 0,5 til 25, fortrinnsvis 0,5 til 15 g/10 min.

For fremstilling av blandingen.av polyetylen og kaut-sjukmaterialet egner det seg alle knaere, valseverk og lignende som er istand til å finfordele de to komponenter og å fordele dem i hverandre. Slike knaere er eksempelvis såkalte indre-blandere, slik de anvendes i gummiindustrien. Disse maskiner består av et oppvarmbart mantelhus, hvori spesielt formede skovler dreier seg mot hverandre, idet fyllsjakten lukkes ved hjelp av et trykkstempel. Et ytterligere eksempel er toakselknaere, som er lignende ekstrudere og likeledes består av et oppvarmbartmantelhus, hvori skovlene dreier seg mot hverandre, gjennomknar materialet og befordrer det fra fyllsjakten til uttak. Egnede blandingsmaskiner er eksempelvis også de i gummiindustrien og i den ;PVC-f orarbeidende industri anvendte tovalseverk, hvori to oppvarmede valser dreier seg mot hverandre med forskjellig hastighet og plastifiserer og homogeni-serer de ifylte materialer i valsespalten.

Blandingen og homogeniseringen foregår ved en temperatur som er avhengig av den valgte maskintype, vanligvis ligger imidlertid i området fra 150 til 280, fortrinnsvis 17 0 til 24 0°C. Blandetiden er avhengig av maskinen og utgjør 0,5 til 15 min., fortrinnsvis 1 til 10 min.

Blandingsforholdet mellom polyetylen og kautsjukkompo-nenter utgjør 6:1 til 0,3:1, fortrinnsvis 4:1 til 0,5:1 (vektdeler).

På den dannede kautsjukblanding måles smelteindeksen MFI (230/5)-KM. Den ligger i området på 0,05 til 10, fortrinnsvis på 0,1 til 6 g/10 min. Tilsvarende den funne verdi velges en poly propylen således at dets MFI-(230/5)-PP til MFI-KM står i følgende . forhold:

fortrinnsvis 3 til 8.

Selvsagt er det også mulig å velge den omvendte rekkefølge og til et gitt polypropylen å velge en egnet kautsjukblanding. Hertil kreves det bare noen mindre forsøk for å få den ønskede MFI (2 30/5)-KM.

Polypropylen og kautsjukblanding blandes i forhold 1,5-9 : 1, fortrinnsvis 2-8:1, under tilsetning av det vanlige stabilisatorer, antioksidanter, pigmenter, fyllstoffer, glide-midler etc. og granuleres. For blandingen er det egnet de vanlige blandere, den granuleres på en av de kjente granulerings-ekstrudere som for det meste danner dobbeltsnekkepresse med blande-og knasoner.

Den på denne måte fremstilte polyprppylen-formmasse består av 90 til 60, fortrinnsvis 80 til 70 vekt% polypropylen, 4 til 30, fortrinnsvis 6 til 24 vekt% polyetylen og 6 til 30, fortrinnsvis 6 til 24 vekt% av det kautsjukaktige blandingspolymerisat av etylen og propylen, som eventuelt kan inneholde en eller flere ytterligere komonomere. De polymere er definert videre ovenfor.

Den ifølge oppfinnelsen fremstilte polypropylen-formmasse utmerker seg ved en meget god slagfasthet ved temperaturer under værelsetemperatur, spesielt under 0°C.

For undersøkelse av formmassene anvendes følgende metoder:

Eksempel 1 med sammenligningseksempel A

I en toakselknaer (dobbeltsnekkepresse) med en snekkediameter D på 35 mm, en snekkelengde L på 17 D og en på sylinderomkretsen anordnet blandedel, blandes ved en sylinder-temperatur på 23 0°C to deler av et etylen-propylen-blandingspolymerisat bestående av 44 vekt% etylen-enheter og 56 vekt% propylenenheter, med en RSV-verdi på 3,03 dl/g og en MFI (2 30/5) på 1,3 g/ 10 min., med en del av et polyetylen med-en tetthet på 0,947 g/cm<3>og en MFI (190/5) på 1,6 g/lo min. og overfører i et strenggranulat. Man får kautsjukblåndingen I, som har en MFI (230/5) på 2,2 g/10 min.

På I samme måte får man kautsjukblandingen II for sammen-ligningsforsøk A av 2 deler .av et etylen-propylen-blandingspolymerisat, bestående av 41 vekt% etylenenheter og 59 vekt% propylenenheter, med en MFI (230/5) på 0,45 g/10 min. og 1 del av ovennevnte polyetylen. Blandingens MFI (230/5) er 0,4 g/10 min. Hver gang 80 deler av et polypropylen med tetthet 0,906 g/cm 3 og en MFI

(230/5) på 8,9. g/10 min. blandes med hver gang 20 deler av kautsjukblandingen I og II og overføres ved hjelp av en dobbeltsnekke-ekstruder (D= 35, L= 17, D,23 0°C, 70 omdr./min.) til et granulat.

Av dette granulat presses prøvelegemer og sprøytestøpes. På dette prøvelegeme måles de i tabell 1 oppførte egenskaptsverdier.

Den ifølge oppfinnelsen fremstilte formmasse (med kautsjukblanding I) utmerker seg således ved en forbedret hårdhet som også ved en forbedret slagfasthet ved alle temperaturer.

Eksempel 2 med sammenligningseksempel B

Det anvendes de samme kautsjukblandinger I og II, imidlertid forarbeides hver gang 20 deler av dem med hver gang 80 deler av et polypropylen med tetthet 0,903 g/cm<3>og en MFI

(230/5) på 2,3 g/10 min. under de i Eks. 1 angitte betingelser

til et granulat og de derav fremstilte prøvelegemer undersøkes.

Det måles de i Tabell 2 oppførte verdier.

Denne gang oppfyller formmassene med kautsjukblanding

11 forutsetningene ifølge oppfinnelsen og overtreffer i deres meka-niske egenskaper spesielt i deres snittslagseighet ved temperaturer under 0°C den andre formmasse.

Eksempel 3 med sammenligningseksempel C

I en indre blander sammenblandes 1 del av blandingspolymerisatet bestående av 41 vekt% etylenenheter og 59 vekt% propylenenheter med en MFI (230/5) på 0,45 g/10 min. med en del av polyetylen av tetthet 0,945 g/cm<3>og en MFI (190/5) på 0,3

ved 170°C i 5 minutter. Massen uttrekkes på et varmt tovalseverk til en fell og overføres deretter i et terningsgranulat. Denne kautsjukblanding III har en MFI (230/5) på 0,3 g/10 min. 80 deler av et polypropylen med tetthet på 0,903 g/cm<3>og en MFI (23 0/5) på 2,1 g/10 min. blandes med 2 0 deler av kautsjukblanding III på samme måte som angitt i Eks. 1 og granuleres. Man får en formmasse a, som har i Tabell 3 oppførte egenskaper.

Blander man derimot kautsjukblandingen III i samme mengdeforhold under samme betingelser med et polypropylen med tetthet på 0,908 g/cm<3>og MFI (230/5) på 18,7 g/10 min. får man en formmasse b, som ikke tilsvarer betingelsene ifølge oppfinnelsen, og følgelig har mindre gode egenskaper. Måleverdiene er likeledes oppført i tabell 3 (=sammenligningseksempel C).

Eksempel 4

Under betingelsene for Eks. 1 fremstilles av 6 deler

av blandingspolymerisatet bestående av 44 vekt% etylenenheter og 56 vekt% propylenenheter (MFI 230/5)= 1,5 g/10 min) og 4 deler av et polyetylen med en tetthet på 0,947 g/cm 3 og en MFI (190/5) på

1,6 g/10 min. en kautsjukblanding IV. Dens MFI (230/5) er 2,0 g/

10 min.

Under samme betingelser fremstilles også en kautsjukblanding V. Den oppstår av 6 deler av et etylen-propylen-terpoly-merisat, bestående av 70 vekt% etylenenheter, 24,4 vekt% propylenenheter og 5,6 vekt% etylennorbonenenheter, med en MFI på 0,1 g/

10 min. og 4 deler av et polyetylen med en tetthet på 0,948 g/cm<3>

og en MFI (190/5) på 1,5 g/10 min. Dets MFI (230/5) er 0,2 g/10 min.

Hver gang 9 0 deler av et polypropylen med en tetthet på 0,903 g/cm<3>og en MFI (230/5) på 9,5 g/10 min., som inneholder 6,4 vekt% etylenenheter innpolymerisert blandes med hver gang 10 deler av kautsjukblandingen IV og V under betingelsene ifølge Eks. 1 og overføres i hver en granulert formmasse. På de derav fremstilte prøvelegemer måles de i tabell 4 oppførte verdier.

Eksempel 5 med sammenligningseksempel E

8 deler av et polyetylen med en tetthet på 0,951 g/cm<3>og en MFI (190/5) på 0,15 g/10 min. blandes i indreblanderen ifølge Eks. 3 med to deler av et blandingspolymerisat bestående av 61 vekt% etylenenheter og 3 9 vekt% propylenenheter med en tetthet på 0,86 g/cm<3>og en MFI (230/5) på 0,22 g/10 min. ved en temperatur på 180°C i 4 minutter og granuleres deretter. MFI-

av denne kautsjukblanding VI er 0,52 g/10 min. Hver gang 40 deler av denne kautsjukblanding blandes under betingelsene ifølge Eks. 1 med hver gang 60 deler av et polypropylen med en tetthet på 0,904 g/cm 3 og en MFI (230/5) på 2,7 g/10 min. og en polypropylen med en tetthet på 0,907 g/cm3 og en MFI (230/5) på 17,8 g/10 min. og overføres i granulerte formmasser.

På de av disse formmasser a og b fremstilte prøve-legemer måles de i tabell 5 oppførte verdier.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av en polypropylen-formmasse bestående av 90-60 vekt% polypropylen, 4-30 vekt% polyetylen og 6-30 vekt% av et kautsjuklignende etylen-propylen-blandingspolymerisat, ved blanding og homogenisering av poly-etylenet med etylen-propylen-blandingspolymerisatet til en kaut-sjukblånding og etterfølgende blanding av kautsjukblandingen med polypropylen og granulering, karakterisert ved at man blander en kautsjukblanding og et polypropylen med hverandre, hvis smelteindekser MFI (230/5)-KM og MFI (230/5)-PP står i forhold:

til hverandre.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at forholdet er