Способ склеивания

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК ПАУИНТУ,ср во делен язебретениЯ м еткрытаЯЙата опубликования описания 07,03.82 Иностранцы Ко Исии и Тадамаса Есида(Т 2) Авторы изобретения Иностранная фирма( 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 О рид и полимер олефина, например, по,лиэтилен, полипропилен и т,д применяются в больших количествах ввиду их хороших свойств Н небольшой стоимости. 1Полимер 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 поливинилхлбрид " полярный материал с плохой кристалличностью. Обычно олефиновый полимер и поливинилхлорид склеивают клеящими веществами после активиро- ра вания их поверхности органическои перекисью, облучения ионизирующим излучением, обработки окислительным газом и т.д. Тепловая склейка олефиновых полимеров и поливинилхлоридадостигается только после определенной обработки и при применении третьего материала.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности является способ склеивания полиолефиновых полимеров и поливинилхлорида с другими термопластичными материалами приповышенной температуре и давлении,Способ предусматривает использование промежуточного слоя пленки полимера, включающего звенья обоих соединяемых полимеров 11.Недостатком известного способаявляется то, что для обеспечениядостаточной адгезионной прочностимежду соединяемыми материалами необходимо в каждом конкретном случаеготовить сополимер для пленки промежуточного слоя,20Таблица 1 9 2047 9 Состав, вес. ч. Компоненты Поливинилхлорид 00 100 Хлорированный полиэтилен (средний молекулярный вес около 30000,содержание хлора 30%) 20 0 Стабилизатор типа Сап 2 Стеариновая кислота 2 Таблица 12 Состав, вес.ч. Компоненты 10 11 12 100 100 0 100 100 0 30 0 0 30 Пластификатор типафталевой кислоты 1 О 1 О 10 10 3 3 Эпоксидированное соевое масло Поливинилхлорид (средняя степень полимеризации около 1000) Сополимер винилхлорида, содержащий 5%винилацетата (средняястепень полимеризацииоколо 800) Хлорированный полиэтилен (средний молекулярный вес около 30000,содержание хлора примерно 35%) Стабилизатор типа .Рв Стеариновая кислота. 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 щ и й с я 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 300-2500.22 912047 21 Составитель И.НиколаеваРедактор Г.Кацалап Техред Т.Иаточка Корректор Г. Решетник Заказ 1165/53 Тираж 658 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская набс, д. 4/5 Филиал Шй "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 2. Способ по п. 1, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что, клей используют в виде пленки, листа или раствора в органическом растворителе. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельства СССР В 468794, кл, С 09 3 5/10, 1972.91204 Цель изобретения - повышение прочности склеивания разнородных термопластичных материалов,Поставленная цель достигаетсяем что при склеивании полимероволефина и поливинилхлорида друг сдругом или с другими материалами приповышенной температуре и давлениис использованием клея, в качествеклея использована композиция, вклю Очающая 2-50 вес.ч. хлорированногополиэтилена, имеющего удельный вес1,00-1,35, с содержанием хлора 550% и средним молекулярным весом20 000-200 000, и 100 вес.ч. поливинилхлорида, имеющего среднюю степеньполимеризации 300-2500.Причем клей может быть использованв виде пленки, листа или раствора ворганическом растворителе. 20При использовании такого клея можно склеивать поливинилхлорид и олефиновый полимер тепловой склейкой безпредварительной обработки поверхности. Для теплового склеивания можно у 5использовать способ одновременнойэкструзии, способ прессования и другие известные способы. При одновременной экструзии температура экструзии должна быть не выше 220 С и температура мундштука не выше 210 С.сПри изготовлении слоистых изделийс экструзией желательно, чтобы олефиновый полимер экструдировался инаслаивался одновременно. При использовании метода прессования.желательна температура не выше 210 сС, приболее высоких температурах поливинилхлорид термически разлагается и возможно снижение производительности. 40При использовании клея в виде раствора могут, быть использованы такжерастворители как ароматические углеводороды, например бензол, толуол,хлорированные органические соединения 4например четыреххлористый углерод,трихлорэтилен, тетрахлорэтилен, тетрахлорэтан, хлорбензол, кроме тоготетрагидрофуран, метилэтилкетон, циклогексанон и смеси растворителей.5 П р и м е р 2. После нанесенияклея, как описано в примере 1, наалюминиевую фольгу и последующей суш.ки, фольгу склеивают при нагревании5 с пленкой твердого поливинилхлоридатолщиной 200 мкм, Тепловую склейкупроизводят в следующих условиях:Температура горячейплиты, С 1600 Давление, кг/см 4Продолжительностьсклейки, с 2При испытании полученных образцовкак описано в примере 1, установле 5 но, что прочность на расслаиваниеу образцов 1;6 составляет 1,80;1,88; 2,20; 2,32; 1,72 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 телях, поэтому можно использовать клей в виде однородного геля или в .набухшем состоянии. 7 фКлей может дополнительно содержать материалы, обычно применяемые для улучшения свойств и способности к переработке поливинилхлорида, например пластификаторы, наполнители, антиокислители в небольших количествах.П р и м е р 1. Поливинилхлорид,имеющий степень полимеризации 400,и некристаллический хлорированныйполиэтилен со средним молекулярнымвесом, равным примерно 40 000, и содержащий 30% хлора, растворяют вразных соотношениях в растворителях,указанных в табл. 1,Каждый из этих клеев наносят. спомощью аппликатора на алюминиевуюфольгу толщиной 25 мкм и сушат. Затем эту фольгу со слоем клея приклеивают при нагревании к пленке полиэтилена низкой плотности толщиной 80 мкм,В данном случае металлическая непо крытая поверхность соприкасается сгорячей плитой машины для тепловойсклейки, и с:,лейку производят в следующих условиях:Температуры горячей плиты, фС 150Давление, кг/см. 2Продолжительность склейки, с 1,0Поверхность примененной полиэтиленовой пленки не обрабатывают,При испытании полученных образ" цов на расслаивание методом АСТМ-Д-61 Т 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 5И р и м е р 3. Поливинилхлорид, содержащий 5 винилацетата и имеющей среднюю степень полимеризации 400, и некристаллический хлорированный полиэтилен, имеющий средний молекулярный вес,около 40 000 и содержание хлора 35%, растворяют в растворите" лях, указанных в табл.,2.После нанесения аппликатором приготовленного клея на пленку твердо ф го поливинилхлорида толщиной 250 мкм и сушки к ней приклеивают методом тепловой склейки пленку полиэтиле-на низкой плотности толщиной 80 мкм, поверхность которой не подвергалась И никакой предварительной обработки, в следующих условиях:Температура горячейплиты, фС . 150Приложенное давление, кг/см 2Продолжительностьтепловой склейки, с 2Образцы полученной пленки испытывают на расслоение методом АВТОИ-Д- . 2 1876-61 Т., в результате чего установлено, что прочность на расслаивание у образцов 7-12 составляет 0; 0,12;0,48; 0,72; 0,64.и 0,52 кг/см, соответственно. 39П р и м е р 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; 40Температура горячейплиты, фСПриложенное давление, кг/см 2Продолжительность 45тепловой склейки, с 2При испытании образцов на расслаивание, как описано в примере 3, получены результаты, приведенные в табл.3,П р и м е р 5. На 0,45-метровом каландре приготавливают две пленкитолщиной 50 мкм каждая, применяя два типа составов, указанных в табл. 4. Каядую пленку помещают между плен" 33 кой 6-найлона толщиной 80 мкм, поверхность которой не обрабатывают, и пленкой поливинилхлорида толщиной 100 мкм 047 6и всю сборку подвергают тепловой склейке в следующих условиях:Температура горячейдС 220Приложенное давление, кг/см 2Продолжительностьтепловой склейки, с 2При испытании на расслаивание между пленкой 6-найлона и пленкой поливинилхлорида методом АЬТИ-Д-61 Т 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.П р и м е р 6. Применяя,пленкообразующий клей примера 5, производяттепловую склейку в условиях, указанных в примере 5, Пленки, склеиваемыепри применении пленкообразующегоклея, указаны в табл. 5, где приведе"ны также результаты испытания нарасслаивание образцов.П р и м е р 7. Четыре разных со"полимера винилхлорида и некристаллического хлорированного полиэтиленас молекулярным весом около 30 000 исодержанием хлора 35% растворяют врастворителе, состав которого приве.ден в табл, 6 и получают четыреклея, При этой применяют следующиесополимеры винилхлорида;Клей 15Сополимер винилхлорида,имеющий кажущуюся среднюю степеньполимеризации около 400 и содержащий 1 этиленаКлей 6. Сополимер винилхлорида,имеющий кажущуюся среднюю степеньполимеризации около 450 и содержащий 10% акриловой кислоты.Клей 17. Привитой сополимер этилена, винилацетата и винилхлорида,имеющий среднюю степень полимеризации около 800 (торговое наимено-.вание Сумиграфт СВ фирмы СумитомоКемикалс компани).Клей 18, Хлорированный поливинилхлорид, имексций кажущуюся среднююстепень полимеризации около 700 исодержащий 65% хлора,После нанесения аппликатором каж"дого клея на пленку 6-6"найлона тол7 912047щиной 50 мкм, поверхность которойне обрабатывали, и сушки к этой плен-ке приклеивают пленку жесткого по"ливинилхлорида толщиной 250 мкм,применяя клей 15, пленку полипропилена толщиной 100 мкм, применяя клей16, пленку сополимера этилена и акриловой кислоты толщиной 50 мкм, при.меняя клей 17, и пленку иономераэтилена и метакрилата натрия толщи- Оной 50 мкм, применяя клей .18.Тепловую склейку производят вследующих условиях:Температура горячейплиты, фС 220 15Приложенное давление, кг/см 2Продолжительностьтепловой склейки, с 2Затем определяют прочность на Орасслаивание, которая составляет0,32; 0,20; 0,56 и 0,28 кг/см дляобразцов 15-18, соответственно.П р и м е р 8. Восемь разныхпленок, толщиной 40 мкм каждая, приготавливают на каландре. Между специфическими пленками помещают слойклея и после тепловой склейки опре"деляют прочность на расслаивание всехобразцов. 30Клей 19. Сополимер винихлорида,имеющий кажущуюся среднюю степеньполимеризации около 750 и содержащий1% этилена,Клей 20. Сополимер винилхлорида,имеющий кажущуюся среднюю степеньполимеризации около 800 и содержа-.щий 10% акриловой кислоты.Клей 21, Привитой сополимер этилена, винилацетата и винилхлорида, имею.0щий кажущуюся среднюю степень полимеризации около 1000 торговое наименование Сумиграфт фирмы СумитомоКемикал компани,:Клей 22, Хлорированный поливинилхлорид, имеющий кажущуюся среднююстепень полимеризации около 700 исодержащий 65% хлораСпецифические пленки представляют собой пленку смеси 15% полиэтилена и 85% полипропилена толщиной 150 мкм (А); пленку смеси 10% сополимера, 90% этилена и 10% винилацетата и 90% 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);.1 тленку хлорированного поливинилхлоридатолщиной 250 мкм (Е) и пленку смеси 97% поливинилхлорида и 3% полипропилена толщиной 250 мкм 1,.Ж).Составы клеев и полученные результаты приведены в табл. 7.П р и м е р 9. Композиции поливинилхлорида, показанные в табл. 8используют для изготовления пленокс помощью каландрового обратного вала Ь - типа.Каждую приготовленную пленку приклеивают способом тепловой склейки кслоистой пленке, состоящей из полиэтилентерефталатной пленки толщиной25 мкм и пленки полиэтилена высокого давления, толщиной 60 мкм, в следующих условиях:Температура горячейплиты, С 220Приложенное давление, кг/см 2Продолжительностьтепловой склейки, с 2Затем образцы всех пленок испытывают на расслаивание методом АСТМ-Д-1876-61 Т, в результате чего установлено, что прочность на расслоениеу 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. 9Следовательно, поливинилхлоридныекомпозиции, содержащие 2-50 вес.ч. хлорированного полиэтилена, обладают свойствами поливинилхлорида и их можно склеивать при применении тепла с полиэтиленом.П р и м е р 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 П и получают пленку толщиной около 100 мкм, а поливинилхлоридную композицию, укаэанную в табл. 7 и 8, экструдируют из расплава через экструдери получают пленку толщиной912 ОН Таблица 1 1 2 3 4 5 6 Растворитель. . Содержание в составах, вес,ч. 00 100 100 50 10 Поливинилхлорид Хлорировакный полиэтилен 0 Э 2 2 Иыло типа Са-Еп 500 500 500 . 500 500 500 Иетиэтилкетон Тетрагидрофуран 9около 500 мкм таким образом изготавливают двухслойную пленку.Составы приведены в табл. 10,После охлаждения измеряют адгезиюслоистой пленки. Сложная пленка опыта6 легко разделяется на два слоя,в то время как слои пленки опыта 7трудно отделяются друг от другого.На полиэтиленовой стороне двухслойной пленки делают 11 разрезов 1 оглубиной большей, чем толщина поли"этиленовой пленки, ка расстоянии2 мм один от другого. На поверхностьнадрезанного слоя ложат липкую ленту, прижимая ее руками, а затем уда зляют ее вручную. Надрезанные слоине удаляются с липкой лентой, этодоказывает, что два слоя после тепловой склейки двухслойной пленкиопыта 7 обладают достаточной ад" 2 пгеэией.Следовательно, методом совместной экструзии можно получать при тепловой склейке такую сложную пленкуиз поливинилхлорида и полимера оле- афина, какую нельзя приготовить обыч"ными способами.П р и м е р 11. Из каждой композиции поливинилхлорида (средняястепень полимеризации 700), показанной в табл. .8, изготавливаютпленки толщиной 250 мкм с помощью: каландрового вала.Состав приведен в табл, 11.Затем при экструдировании, при 3готавливают пленки толщиной 50 мкмиз следующих полимеров олефина: по-,лиэтилена смеси 907 полиэтилена иОЖ сополимера этилена и винилаце"тата, иокомера этилена н акрилатанатрия. Каждую из приготовленных пленок и пленку опыта 8:, или 9 пропускают через нажимной валок для формованкя двухслойных пленок,Слои двухслойной пленки опыта 9 легко разделяются после охлаждения, в то время как слои пленки опыта 8 не разделяются даже при применении липкой ленты, как описако в примере 10. П р и м е р 12. Иэ каждой компо"зиции, состав которой показан втабл, 12, изготавливают пленку толщиной 500 мкм с помощью каландровоговалкаеИз пленок приготавливают многослойный материал толщиной 10 мм,ка который накладывают подиэтпде"новую пленку толщиной 1 мм и прес"суют э следующих условияхсТемпература горячейплиты, С 180Приложенное давление,кг/см 1 ООПродолжительностьпрессования, мин 10Слоистое изделие имеет размори1 к 1 м. После охлаждения этого многослойного материала полиэтиленовыйслой легко отделяется от слоя поливинилхлорида при опытах 10 н 2, в товремя как полиэтиленовый слой кель.зя отделить вручную от слоя поливиннлхлорида при опытах 11 и 13.Материалы, изготовленные в соответствии с предлагаемым способом,можно применить ддя разных целейнапример для упаковки пищевых продуктов, медикаментов, химических продуктов и т д,30 . 50 100 100912047 0 содержащий 57нилацетата 9 10 0 0 0 5 0 0 00 0 5 л 0 0 50 5 илаце Табли Прочност асслаивание, кг/см еНка 9 12,60 0 Поливин хлорид олимери редняяации 800) 100 100 пен анныйкулярны соде 0 типа СаСтеариновая кислота (смаэка) 2 покс асло ованное соево Поли винилхлорид,Хлорированныйполиэтилен Мыло типа Са-Еп наилон (поливиилхлорид) б-найлон(полиэти"лен) Хлориро ннй мол ло 45 0 ра 307) тилен (сред вес окоание хло 12 Таблица 2912047 Таблица 5 Прочность нарасслаивание,кгсм Пленки Жесткий поливинил-найлон (толщина 80 мкм)олиэтилен низкой плотностолщина 80 мкм) 0 Сополимер хлористоговинилаХлорированный полиэтилен (средний молекулярный вес около 30000,содержание хлора 35%)Мыло типа Са-Еп 100 100 10 20 20 202. 2 2 О 500 0,500 50500 500 етилэтнлкет трагнд н Табли остав клеев, вес.ч омпонен ополим винил 00 100 , 100100 10 о 20О 2 20 0 Хлорированный полиэтилен (средний молекулярный вес около 30000, соде жанне хлора 34%) 100 100 10912047 Продолжение табл. 7 Состав клеев, вес.ч. Компоненты 9 20 21 22 а6 а б а б а б 2 2 2 Мыло типа Сап 2 2 Стеариновая кислота (смазка) 2 2 2 2 2 2 2 Эпоксидированноесоевое масло 2 2 2 2 2 2 Специфическиепленки С Д Д ГЖ Ж А А Б Б С Е Е Е Е Г Таблица 8 Содержание, вес.ч. Компоненты 2 3 4 5 Поливинилхлорид (средняя степень полимеризации 700) 100 100 100 О 100 Сополимер 5% винилацетата и винилхлорида(средняя степень полимеризации 650) 100 0 0 0 Хлорированный полиэтилен (средний молекулярный вес около38000, содержание хлора 40%) 20 20 50 0 Мыло типа Сап (стабилизатор) Зпоксидированное соевое масло Стеариновая кислота912047 17 Иетод измерения 5 ТИ -63 Параллельно Вертикально Параллельно Вертикально АЗТИ Д0,0432 .о,А 5 ТИ Дм АЗТИД91,0 3,8 Точчени аэмяг(Викат ропусканиевета, Е АБТИД9,4 0 0,1 Прочность наразрыв, кг/сР Удлинение, Х рочность позоду,гам Влагопроницаемость за 24 чг/м инилхлорид (средтепень полимери) Хлорированный полиэтиен (средний молекуляр ый вес около 30000; одержание хлора 30%) Стабилизатор типа октилоловаЗпоксидированное сое.вое масло Антиокислитель типакилфенола Стеариновая кислота(смазка) Бутиловый эфир стеариновой кислоты 6,26,04653 18Таблиц а 9,6 еО 56 57 юО 5,8 5,4 5,4 3,8 55 74 94 152 57 . 92 107 136 0,2268 0,3402 0,2052