Способ склеивания

 

OnNCAHHE „„912047

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Сотоа Соввтскмх

Соцналнстичесетх

Республик

К ПАТИНТУ (63)Доиолнительный н патенту(22) Заявлено 26.12.73 (Я1) 1988581!23-05 (51) Я. Кл. (23) Приоритет — (32) 27. 12 ° 72

С 09 J 3/14

)Ьеуддретваевй квинтет.СССР ао деаеи язебретений м еткрытя11 (31) 129989/72; (83) Япония

129990/72; 129991/72; 129992/72

Опубликовано07.03.82.Бюллетень № 9 (53) УДК 668. 395 (088.8) Дата опубликования описания 07,03.82

Иностранцы

Ко Исии и. Тадамаса Есида (Япония) (Т2) Авторы изобретения

Иностранная фирма

"Сумитомо БЕЙКПАИТ Компани Лимитед"! (Япония) (71) Заявитель

l (54) СПОСОБ СКЛЕИВАНИЯ

Изобретение относится к способам склеивания полимеров полиолефина и поливинилхлорида друг с другом или ,с другими материалами при повышенной температуре и давлении с использованием клеев.

Известно большое количество клеев, каждый из которых обладает особыми свойствами .и применяется для специфических целей. Поливинилхло- 10 рид и полимер олефина, например, по,лиэтилен, полипропилен и т.д., применяются в больших количествах ввиду их хороших свойств и небольшой стоимости. 15

Полимер олефина и поливинилхлорид можно склеивать одним или несколькими клеями, однако почти невозможно их склеить тепловым способом, так как олефиновые полимеры обладают слабой щ полярностью, в то время как поливинилхлорид " полярный материал с плохой кристалличностью. Обычно олефиновый полимер и поливинилхлорид склеивают клеящими веществами после активиро- ц вания их поверхности органическои перекисью, облучения ионизирующим излучением, обработки окислительным газом и т.д. Тепловая склейка олефиновых полимеров и поливинилхлорида достигается только после определенной обработки и при применении третьего материала.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ склеивания полиолефиновых полимеров и поливинилхлорида с другими термопластичными материалами при повышенной температуре и давлении.

Способ предусматривает использование промежуточного слоя пленки полимера, включающего звенья обоих соединяемых полимеров (11 .

Недостатком известного способа является то, что для обеспечения достаточной адгезионной прочности между соединяемыми материалами необходимо в каждом конкретном случае готовить сополимер для пленки промежуточного слоя.

91204

Цель изобретения — повышение прочности склеивания разнородных термопластичных материалов.

Поставленная цель достигается ем, что при склеивании полимеров олефина и поливинилхлорида друг с другом или с другими материалами при повышенной температуре и давлении с использованием клея, в качестве клея использована композиция, вклю- 1О чающая 2-50 вес.ч. хлорированного полиэтилена, имеющего удельный вес

1,00-1,35, с содержанием хлора 550% и средним молекулярным весом

20 000-200 000, и 100 вес.ч. поливи- 15 нилхлорида, имеющего среднюю степень полимеризации 300-2500.

Причем клей может быть использован в виде пленки, листа или раствора в органическом растворителе. 20

При использовании такого клея можно склеивать поливинилхлорид и олефиновый полимер тепловой склейкой без предварительной обработки поверхности. Для теплового склеивания можно у5 использовать способ одновременной экструзии, способ прессования и дру-. гие известные способы. При одновременной экструзии температура экструзии должна быть не выше 220 С и темЮ пература мундштука не выше 210 С.

При изготовлении слоистых изделий с экструзией желательно, чтобы олефиновый полимер экструдировался и наслаивался одновременно. При использовании метода прессования.желательна температура не выше 210сС, при более высоких температурах поливинилхлорид термически разлагается и возможно снижение производительности. 40

При использовании клея в виде раствора могут. быть использованы также растворители как ароматические углеводороды, например бензол, толуол, хлорированные органические соединения, 4 например четыреххлористый углерод, трихлорэтилен, тетрахлорэтилен, тетрахлорэтан, хлорбензол, кроме того,, тетрагидрофуран, метилэтилкетон, циклогексанон и смеси растворителей.

Пример 2. После нанесения клея, как описано в примере 1, на алюминиевую фольгу и последующей сушки, фольгу склеивают при нагревании

5 с пленкой твердого поливинилхлорида толщиной 200 мкм. Тепловую склейку производят в следующих условиях:

Температура горячей плиты, С 160

Давление, кг/см 4

Продолжительность склейки, с 2

При испытании полученных образцов как описано в примере 1, установле5 но, что прочность на расслаивание у образцов 1;6 составляет ),80;

1,88; 2,20; 2,32; ),72 и 1,20 кг/см, соответственно.

Обычно применяют 98-70 вес. или предпочтительно 95-80 вес. растворителя в жидком клее. Хлорированный полиэтилен не всегда полностью растворяется в органических раствори- 5 телях, поэтому можно использовать клей в виде однородного геля или в .набухшем состоянии.

7 4

Клей может дополнительно содержать материалы, обычно применяемые для улучшения свойств и способности к переработке поливинилхлорида, например пластификаторы, наполнители, антиокислители в небольших количествах.

Пример 1. Поливинилхлорид, имеющий степень полимеризации 400, и некристаллический хлорированный полиэтилен со средним молекулярным весом, равным примерно 40 000, и содержащий 30Х хлора, растворяют в разных соотношениях в растворителях, указанных в табл. 1.

Каждый из этих клеев наносят. с помощью аппликатора на алюминиевую фольгу толщиной 25 мкм и сушат. Затем эту фольгу со слоем клея приклеивают при нагревании к пленке полиэти. лена низкой плотности толщиной 80 мкм, В данном случае металлическая непо-крытая поверхность соприкасается с горячей плитой машины для тепловой склейки, и с:.лейку производят в следующих условиях:

Температуры горячей плиОС 150

Давление, кг/см 2

Продолжительность склейки, с 1,0

Поверхность примененной полиэтиленовой пленки не обрабатывают.

При испытании полученных образ" цов на расслаивание методом ASTM-Д1876-61Т установлено, что прочность на расслаивание у образцов 1-6 составляет соответственно 0; 0,08;

0,36; 0,60; 0,68 и 0,60 кг/см.

912

220

Пример 3. Поливинилхлорид, содержащий 5 винилацетата и имеющей среднюю степень полимеризации 400, H некристаллический хлорированный полиэтилен, имеющий средний молекулярный вес,около 40 000 и содержание хлора 35%, растворяют в растворителях, указанных в табл.,2.

После нанесения аппликатором приготовленного клея на пленку твердого поливинилхлорида толщиной 250 мкм и сушки к ней приклеивают методом тепловой склейки пленку полиэтиле- на низкой плотности толщиной 80 мкм, поверхность которой не подвергалась никакой предварительной обработки, в следующих условиях:

Температура горячей плиты, С . 150

Приложенное давле- 20 ние, кг/см 2

Продолжительность тепловой склейки, с 2

Образцы полученной пленки испытывают на расслоение методом АЯТА-Д- . 2$

1876-61Т. в результате чего установлено, что прочность на расслаивание у образцов 7-12 составляет О; 0,12;

0,48; 0,72; 0,64.и 0,52 кг/см, соответственно. 39

Пример 4. После нанесения клея, как описано в примере 3, на пленку 6-найлона толщиной 80 мкм, поверхность которой не подвергалась никакой обработке, и после сушки к этой пленке приклеивают при нагревании пленку твердого поливинилхлорида толщиной 250 мкм и полиэтиленовую пленку толщиной 250 мкм в следующих условиях: 40

Температура горячей плиты, С

Приложенное давление, кг/см 2

Продолжительность 45 тепловой склейки, с 2

При испытании образцов на расслаивание, как описано в примере 3, получены результаты, приведенные в табл.3.

Пример 5. На 0,45-метровом каландре приготавливают две пленки толщиной 50 мкм каждая, применяя два типа составов, указанных в табл. 4.

Каждую пленку помещают между плен-33 кой 6-найлона толщиной 80 мкм, поверхность которой не обрабатывают, и пленкой поливинилхлорида толщиной 100 мкм

047 6 и всю сборку подвергают тепловой склейке в следующих условиях:

Температура горячей

ы Ос 220

Приложенное давление, кг/см 2

Продолжительность тепловой склейки, с 2

При испытании на расслаивание между пленкой б-найлона и пленкой поливинилхлорида методом ASTN-Д-1876-61Т установлено, что прочность на расслаивание для образцов 13 и 14 состав.ляет 0,68 и 0 кг/см, соответственно.

Следовательно, пленка, состоя- щая из смеси дополнительно хлорированного полиэтилена и поливинилхлорида, является эффективным пленкообразующим клеем для тепловой сварки пленки 6-найлона и пленки поливинилхлорида.

Пример 6. Применяя .пленкообразующий клей примера 5, производят тепловую склейку в условиях, указанных в примере 5. Пленки, склеиваемые при применении пленкообразующего клея, указаны в табл. 5, где приведе" ны также результаты испытания на расслаивание образцов.

Пример 7. Четыре разных со" полимера винилхлорида и некристаллического хлорированного полиэтилена с молекулярным весом около 30 000 и содержанием хлора 3)% растворяют в растворителе, состав которого приведен в табл. 6 и получают четыре клея. При этой применяют следующие сополимеры винилхлорида:

Клей 15 ° Сополимер винилхлорида, имеющий кажущуюся среднюю степень полимеризации около 400 и содержащий 1 этилена

Клей 16. Сополимер винилхлорида, имеющий кажущуюся среднюю степень полимеризации около 450 и содержащий 10% акриловой.кислоты.

Клей 17. Привитой сополимер этилена, винилацетата и винилхлорида, имеющий среднюю степень полимеризации около 800 (торговое наименование Сумиграфт СВ фирмы Сумитомо

Кемикалс компани).

Клей 18. Хлорированный поливинилхлорид, имексций кажущуюся среднюю степень полимеризации около 700 и содержащий 65% хлора.

После нанесения аппликатором каждого клея на пленку 6-6"найлона тол7 912047 щиной 50 мкм, поверхность которой не обрабатывали, и сушки к этой плен- ке приклеивают пленку жесткого по" ливинилхлорида толщиной 250 мкм, применяя клей 15, пленку полипропилена толщиной 100 мкм, применяя клей

16, пленку сополимера этилена и акриловой кислоты толщиной 50 мкм, при. меняя клей 17, и пленку иономера этилена и метакрилата натрия толщи- !О ной 50 мкм, применяя клей .18.

Тепловую склейку производят в следующих условиях:

Температура горячей плиты, С 220

Приложенное давление, кг/см х

Продолжительность тепловой склейки, с 2

Затем определяют прочность на 20 расслаивание, которая составляет

0 32; 0,20; 0,56 и 0,28 кг/см для образцов 15-18, соответственно.

Пример 8. Восемь разных пленок, толщиной 40 мкм каждая, при- ?5 готавливают на каландре. Между специфическими пленками помещают слой клея и после тепловой склейки опре" деляют прочность на расслаивание всех образцов. 30

Клей 19. Сополимер винихлорида, имеющий кажущуюся среднюю степень полимеризации около 750 и содержащий

1% этилена.

Клей 20. Сополимер винилхлорида, имеющий кажущуюся среднюю степень полимеризации около 800 и содержащий 10% акриловой кислоты.

Клей 21. Привитой сополимер этилена, винилацетата и винилхлорида, имею- 0 щий кажущуюся среднюю степень полимеризации около 1000 торговое наименование Сумиграфт фирмы Сумитомо

Кемикал компани,:

Клей 22. Хлорированный поливинил. хлорид, имеющий кажущуюся среднюю степень полимеризации около 700 и содержащий 65Х хлора, 1S

Специфические пленки представляют собой пленку смеси 15% полиэтилена и 85Х полипропилена толщиной

150 мкм (А); пленку смеси 10% сополимера, 90% этилена и 10% винилацетата и 90Х полиэтилена толщиной

100 мкм (Б); пленку полибутилена тол- >> щиной 100 мкм (В); пленку 6-10-найлона толщиной 50 мкм (Г) пленку поливинил«. хлорида толщиной 250 мкм Д);.1тленку хлорированного поливинилхлорида толщиной 250 мкм (Е) и пленку смеси 97% поливинилхлорида и 3% полипропилена толщиной 250 мкм (Ж).

Составы клеев и полученные результаты приведены в табл. 7.

Пример 9. Композиции поливинилхлорида, показанные в табл. 8 используют для изготовления пленок с помощью каландрового обратного вала Ь - типа.

Каждую приготовленную пленку приклеивают способом тепловой склейки к слоистой пленке, состоящей из полиэтилентерефталатной пленки толщиной

25 мкм и пленки полиэтилена высокого давления, толщиной 60 мкм, в следующих условиях:

Температура горячей ит4 ОС 220

Приложенное давление, KI /cì 2

Продолжительность тепловой склейки, с 2

Затем образцы всех пленок испытывают на расслаивание методом AS -Д-

1876-61Т, в результате чего установлено, что прочность на расслоение у образцов, опытов 1-5 составляет 0;

0,12; 0,72; 0,88 и 1,0 кг/см, соответственно.

Следовательно, поливинилхлорид, смешанный с хлорированным полиэтиленом, можно склеивать при нагревании с полиэтиленовой пленкой.

Свойства смоляных композиций; показаны в табл. 9 °

Следовательно, поливинилхлоридные композиции, содержащие 2-50 вес.ч. хлорированного полиэтилена, обладают свойствами поливинилхлорида и их можно склеивать при применении тепла с полиэтиленом.

Пример 10. Аппарат,. применяемый для формования двухслойной экстру" дированной пленки, состоит, из экструдера 1 с внутренним диаметром 90 мм и экструдера П с внутренним диаметром 50.мм. Расплавы, удаляемые из экструдеров, соединяются и сплавляются в одной головке. Полиэтилен низкого давления, имеющий индекс плавления 1,0, экструдируют через экструдер 11 и получают пленку толщиной около 100 мкм, а поливинилхлоридну|о композицию, укаэанную в табл. 7 и 8, экструдируют из расплава через экструдер 1 и получают пленку толщиной

91 20Н

Таблица 1

1 2 3 4. 5 6

Растворитель. . Содержание в составах, вес.ч.!

00 100 100 50 10

Поливинилхлорид

Хлорированный полиэтилен

0 Э

2 2

Иыпо типа Са-Zn

500 500 500 . 500 500 500

Иетиэтилкетон

Тетрагидрофуран

9 около 500 мкмжд таким образом изготавливают двухслойную пленку.

Составы приведены в табл. 10, После охлаждения измеряют адгезию слоистой пленки. Сложная пленка опыта

6 легко разделяется на два слоя, в то время как слои пленки опыта 7 трудно отделяются друг от другого.

На полиэтиленовой стороне двух слойной пленки делают 11 разрезов 10 глубиной большей, чем толщина полиэтиленовой пленки, на расстоянии

2 мм один от другого. На поверхность надрезанного слоя ложат липкую ленту, прижимая ее руками, а затем уда- 1з ляют ее вручную. Надрезанные слои не удаляются с липкой лентой, это доказывает, что два слоя после тепловой склейки двухслойной пленки опыта 7 обладают достаточной ад" рр геэией.

Следовательно, методом совместной экструзии можно получать при теп. ловой склейке такую сложную пленку из поливинилхлорида и полимера оле- ы фина, какую нельзя приготовить обыч" ными способами.

Пример 11. Из каждой композиции поливинилхлорида (средняя степень полимеризации 700), показанной в табл. .8, изготавливают пленки толщиной 250 мкм с помощью

: каландрового вала.

Состав приведен в табл. 11.

Затем при экструдировании. приЗз готавливают пленки толщиной 50 мкм из следующих полимеров олефина: по-. лиэтилена смеси 903 полиэтилена и

l0X сополимера этилена и винилаце" тата, иономера этилена и акрилата натрия.

Каждую из приготовленных пленок и пленку опыта 8:, или 9 пропускают через нажимной валок для формования двухслойных пленок, Слои двухслойной пленки опыта

9 легко разделяются после охлалщения, в то время как слои пленки опыта 8 не разделяются даже при применении липкой ленты, как описано

s примере 10.

Пример 12. Иэ каждой компо" зиции, состав которой показан в табл, 12, изготавливают пленку толщиной 500 мкм с помощью каландрового" валкае

Из пленок приготавливают многослойный материал толщиной 10 мм,. на KCTopbtA накладывают полиэ гиле" новую пленку толщиной 1 мм„ и прессуют 8 следующих условияхс

Температура горячей

ILHB Tbl С 18G

Приложенное давление, кг/см 100

Продолжительность прессования, мин 10

Слоистое изделие имеет Размори

1 к 1 м. После охлаждения зтого многослойного материала полиэтиленовый слой легко отделяется от слоя поливинилхлорида при опытах 10 и !2, в то время как полиэтиленовый слой нельзя отделить вручную от слоя поливиннлхлорида при опытах 11 и 13.

Материалы, изготовленные в соответствии с предлагаемым способом, можно применять для разных целей„на.пример для упаковки пищевых продуктов, медикаментов, химических продуктов и т д

30 . 50 100. 100

912047

Поли винилхлорид, содержащий 5Х винилацетата 100

100 100 90 10 0

Хлориров анный полиэтилен 0

30 50

2 2 1 г

Мыло типа Са-Zn 2

500 500 500 500 500

500

500

SOO 500 500 500 500

Таблица 3

Прочность на расслаивание, кг/см

7 8 9 !О 11

Пленка

6-найлон(поливи-. нилхлорид) 0,04 0,32 1,08 1,16 1,20

6-найлон(полиэти" лен) 0,04 0,12 0,44 0,60 0,72

Таблица 4

Поливинилхлорид (средняя степень полимеризации 800) 100 100

Хлорированный этилен (сред" ний молекулярный вес около 45 000, содержание хлора 307) 20 0

Мыло типа Са-2п

Стеариновая кислота (смазка) Эпоксидированное соевое масло

Толуол

Этилацетат

Таблиц а 2

l OO 100

0,2 0

912047

Таблица 5

Прочность на расслаивание, кг/см

Пленки

Жесткий поливинилхлорид (толщина 100 мкм)

Полиэтилен низкой плотности (толцина 80 мкм) 2,5 0

Жесткий поливинилхлорид толщина 100 мкм)апюминиевая фольга (толцина 25 мкм), 4,3 0

Полиэтилен низкой плотности (толщина 80 мкм) 0,8 0

Алюминиевая фольга (толщина 25 мкм) 6-найлон (толщина 80 мкм) полиэтилен низкой плотности .(толщина 80 мкм) 0,4 0

Сополимер хлористого винила

Хлорированный полиэтилен (средний молекулярный вес около 30000, содержание хлора 357)

Мыло типа Са-Zn

Метнлэтнлкетон

Тетрагндрофуран

Таблица 7

Состав клеев, вес.ч.

Компоненты

Сополимер винкпхлорида

100 100 . 100 100 100 100 100 100

0 20, 0 20 0

20 0

Хлорированный полиэтилен (средний молекулярный вес около 30000, содержание хлора 34 ) 20

}00 100 100 100

20 20 20 . 20

2 2 . 2 2

500 500 500 500 . 500 500 500,500

912047

15

Продолжение табл. 7

Состав клеев, вес.ч.

Компоненты!

20 21 22 а (d а б а б а б

2 2 2

2 2 2

Мыло типа Ca-Zn . 2 2

Стеариновая кислота (смазка}

2 2 2

2 2

2 2

Эпоксидированное соевое масло

2 2

2 2 . 2 2

Специфические пленки

С Д Д

Г Ж Ж

А А Б Б С:

Е Е Е E Г

Табл ица 8

Содержание, вес.ч.

Компоненты

2 3 4 5

Поливинилхлорид (средняя степень полимеризации 700) 100 100 100 0

100

Сополимер 5% винилацетата и винилхлорида

{средняя степень полимеризации 650) 100 0

Хлорированный полиэтилен (средний молекулярный вес около

38000, содержание хлора 40%) 20 20 50

Мыло типа Са-Zn (стабилизатор) Зпоксидированное соевое масло

Стеариновая кислота (смазка) Прочность на расслаивание, кг/см 0,80 0 0,96 0 0,36 О 0,20 0

912047

18

Таблиц а 9, 17

Иетод из мерения

Параллельное 6,2

Вертикальное 6,0

ASTM

-638

Прочность на разрыв, кг/с Р

Удлинение, %

Параллельное 46

Вертикальное 53

ASTM

Д-638

0,0432 . Ою2268 0 э 3402

0,054: .. 0,2052

ASTM .Д-256

ASTM

Д-1525

91,0 3,87 5,86 86,0 91,3

Точка размягчения (Викат), С

90,9 90,7 86,5 87,2 70,3

ASTM

Д-1003

Пропускание света, %

2,8 2,9 2,7 3 0 2,6

ASTN

Е-96 (Табли а 1 .Состав, вес;ч. б 7

Компоненты

100

100

О

3,5

3,5

4,0

4,0

0,4

0,4

2,0

2,0

0,1

Прочность по

Изоду, кг м см

Влагопроница« емость за 24 ч, г/м

Поливинилхлорид (средняя степень полимеризации 700) Хлорированный полиэтилен (средний молекулярный вес около 30000; содержание хлора 30%) Стабилизатор типа октилолова

Зпоксидированное сое.вое масло

Антиокислитель типа алкилфенола

Стеариновая кислота (смазка) Бутиловый эфир стеариновой кислоты бэО 5 ° 6 5 ° 7 ф,О

5,8 5,4 5,4 3,8 55 74 94 152

57 . 92 10? 136

Таблица 11

91 2047

Состав, вес. ч.

Компоненты

Поливинилхлорид

lO0

100

Хлорированный полиэтилен (средний молекулярный вес около 30000, содержание хлора 30%) 20

Стабилизатор типа Са-Zn 2

Стеариновая кислота 2

Таблица 12

Состав, вес.ч.

Компоненты

10 11 12

100 100 0

100 100

30 0

Пластификатор типа фталевой кислоты

10

l0 10

3 3

Эпоксидированное соевое масло

Поливинилхлорид (средняя степень полимеризации около 1000) Сополимер винилхлорида, содержащий 5% винилацетата (средняя степень полимеризации около 800) Хлорированный полиэтилен (средний молекулярный вес около 30000, содержание хлора примерно 35%) Стабилизатор типа .Рв

Стеариновая кислота (смазка) Формула изобретения

l. .Способ склеивания полимеров олефина и поливинилхлорида друг с другом или с другими материалами при повышенной температуре и давлении с использованием клея, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения прочности склеивания, в качестве клея использована композиция, включающая 2-50 .вес.ч. хлорированного полиэтилена, имеющего уд.вес.

1,00-1,35, с содержанием хлора 5-50% и средним молекулярным весом 20 000"

200 .000, и !00 вес.ч. поливинилхлорида, имеющего среднюю степень полимеризации 300-2500.

912047

Составитель М.Николаева

Редактор Г.Кацалап Техред Т.Иаточка Корректор Г. Решетник

Заказ 1165/53 Тираж 658 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская набс, д. 4/5

Филиал IIIII "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

2. Способ по п. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что, клей используют в виде пленки, листа или раствора в органическом растворителе..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельства СССР

Ф 468794, кл. С 09 3 5/10, 1972.