DE1704737A1

DE1704737A1 - Verfahren zum UEberziehen einer sich bewegenden Unterlage mit einem ausgepressten thermoplastischen Material und Geraet zur Durchfuehrung des Verfahrens

Info

Publication number: DE1704737A1
Application number: DE19671704737
Authority: DE
Inventors: Mosher Owen D; Violette Glenn Mark
Original assignee: International Paper Co
Current assignee: International Paper Co
Priority date: 1964-05-11
Filing date: 1967-10-26
Publication date: 1971-05-19
Also published as: GB1200624A; NL6714707A; BE705710A; US3356556A; CH464506A

Description

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International Paper Company, New York, N. Y., U.S.A.

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Verfahren zum Überziehen einer sich bewegenden Unterlage mit einem ausgepreßten thermoplastischen Material und Gerät zur Durchführung des Verfahrens ssssaiaisisicjisaessssatszxnixssszinasatar

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Über- f ziehen einer sich bewegenden Unterlage mit einem ausgepreßten thermoplastischen Material und ein Gerät zur Durchführung des Verfahrens.

Die Erfindung befaßt sich im einzelnen mit der Beeinflussung der Randausbildung von ausgepreßten Kunststoffolien. Sie bezieht eich insbesondere auf eine derartige Randausbildung, wenn der Kunststoff ein Polymer oder Copolymer eines niedrigeren Alkyl-Olefina ist, wie etwa Äthylen λ

oder Propylen.

Sines der nachteiligsten Probleme beim Auspressen von dünnen Polien oder Bögen aus Kunststoffen tritt im Zusamaenhang mit der Ausbildung von Händern ungleichförmiger Dicke an dem ausgepreßten Material auf. Beim Preßüberziehen (extrusion coating) oder bei dem Verfahren zum

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Aufbringen einer ausgepreßten Folie aus Polyäthylen oder einem anderen auspreßbaren Kunststoff auf Unterlagen, wie etwa Papier, Karton, Folien usw., wird z.B. die heiße Folie duroh einen schmalen Schlitz in der Auspreßform oder in dem Auspreßwerkzeug gedrückt und in dem Bereich zwischen dem Werkzeugschlitz und dem Berührungspunkt mit der Unterlage auf die endgültige Sicke gestreckt. In diesem Streckbereich (manchmal als Luftspalt bezeichnet) schrumpft die

^ geschmolzene Folie in der Breite oder "schnürt sich ein", was Anlaß zur Wulstbildung oder Ansammlung von thermoplastischem Material an den Rändern der Folie gibt. Eine solche Wulstbildung ist an beiden Längsrändern der ausgepreßten Folie vorhanden, kann zwei- bis zehnmal dicker als der restliche Teil der Folie Bein und kann, wenn die volle Breite der ausgepreßten Folie einschließlich der Wülste auf eine Unterlage mit der gleichen oder einer größeren Breite aufgeschichtet wird, es praktisch unmöglich machen, die überzogene Unterlage zu einer einwandfreien Rolle auf-

' zuwickeln (sofern nicht ein verschwenderisches und teueres Abtrennen der Unterlage nach dem Auspressen und vor dem Aufwickeln durchgeführt wird, um diese von dem Überzugswulst zu befreien).

Um das Problem der starken oder ungleichmäßigen Ränder an ausgepreßten Kunstetoffmaterialien in der Form von Folien zu lösen oder zu vermeiden, wurde bereite vorgeschlagen,

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Bernessungaauflaufstangen zu verwenden, die an den Auspreßwerkzeug angeordnet sind und dazu dienen, die Wulstbildung zu beeinflussen. Siehe US-Patent Nr. 2 982 995. Versuche mit dieser Geräteausführung gingen jedoch daneben, um die gewünschten Ergebnisse zu erhalten, und zwar wahrscheinlich infolge des Einflusses solcher variablen Größen, wie z.B. PreesenauBstoß, Maschinengeschwindigkeit, Kunststoff temperatur und unterschiedliche Arten von Kunststoffmaterialien. Ie Gegensatz hierzu bringt das Verfahren und , das Gerät gemäß der Erfindung diese konsistenten oder einwandfreien Ergebniese und zwar bei einem hohen Leistungsstand.

Das Verfahren und Gerät gemäß der Erfindung kann auch anderen Zwecken dienen. Manchmal ist es erwünscht, eine Unterlage aus Papier oder dgl. zu erhalten, die mit einem Material, wie etwa Polyäthylen überall überzogen ist, nur nicht entlang dem einen oder den beiden Rändern der Unterlage. SauBähnliche Bänder einer nicht überzogenen Unterlage mit einer Breite von 12,5 am (einem halben Zoll) oder so ähnlich werden gewünscht, um Leim- oder Klebeflächen zu schaffen, die funktionieren, wenn billige Klebstoffe verwendet werden (die nicht in der Lage sind, Polyäthylen zusammenzuhalten). TUr andere Endanwendungen, wie z.B. bei der Herstellung von doppelwandigen TrinkschaIen oder Tassen aus überzogene» Papier, werden breitere nicht über-

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zogene Zonen gewünscht, und diese können mit Hilfe der Erfindung erzielt werden.

Gemäß der Erfindung wird ein Kunststoffmaterial, das einen Überzug für eine Unterlage bildet, in der Form einer heißen Folie oder eines Bogens durch übliche Vorrichtungen ausgepreßt und in herkömmlicher Weise nach unten gegen die sich bewegende Unterlage gezogen, mit der Ausnahme, daß für die Folie ein oder mehrere Drähte in dem Nieder- ^ zugs- oder Streckbereich, sowie in der Bahn der Folie angeordnet sind. An dem Punkt oder den Punkten der Berührung wird die.Folie in Längsrichtung geteilt oder geschlitzt. Nachdem sie geschlitzt ist, zieht sich dann das Material der Folie in einem umgekehrten "V-Muster zusammen oder schnürt sich ein, bis es in Berührung mit der Unterlage kommt, die mit diesem Material überzogen werden soll.

Die endgültige Breite eines Folienschlitzes, der nach dem Verfahren und mit dem Gerät der Erfindung hergeatellt ist, bestimmt den Grad oder das Ausmaß der Wulstbildung an den Rändern der Folie, die durch den Schlitz gebildet wird. In Testreihen, die b.B. mit einer LaboratoriuDspresse ausgeführt wurden, hat eich herausgestellt, daß eine Wulstbildung praktisch nicht vorhanden ist, wenn die endgültige an dem überzogenen Papier gemessene Breite de· Schlitzes ungefähr 38 mn (1,5 Zoll) oder weniger beträgt, und daß

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die Wulstbildung sich bemerkbar macht, wenn die endgültige Breite größer als etwa 38 mm (1,5 Zoll) ist. Trotzdem wurden auch zufriedenstellende Hollen aus überzogenem Papier hergestellt, bei denen nicht überzogene Zonen (Längsstreifen) gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet wurden, welche eine Abmessung von etwa 63 mm (2,5 Zoll) hatten.

Ea hat sich wiederum herausgestellt, daß die endgültige Breite des Polienschlitzes, der hier behandelt wird, variiert mit der Art des verwendeten Kunststoffes, z.B. Poly- M äthylen mit niedriger, mittlerer oder hoher Dichte, der Masohi^nengeschwindigkeit, der Temperatur des Kunststoffes und der Temperatur und Lage des den Schlitz ausführenden Drahtes in bezug auf den Spalt, der durch die Druckwalze und eine Kühlwalze ausgebildet wird un in dem der Kunststoff fest an die Unterlage angeklebt wird. Z.B wurden Drähte aus Wolfram mit einem Durchmesser von 0,076 mm (0,003 Zoll) und aus Chromnickel mit einem Durchmesser von 0,28, 0,81 und 1,9 mm (0,011, 0,032 und 0,075 Zoll) ver- _g

wendet, und sie wurden unbeheizt eingesetzt, mit Ausnahme des Einflusses der Wärme von der Werkzeugform und des ausgepreßten Kunststoffmaterials (die im Bereich von etwa 204° G bis 343° C * 400° P bis 650° P und von etwa 176° C bis 315° C » 350° P bis 600° P liegt) oder auch beheizt vermittels geeigneter elektrischer Anschlüsse an eine 110 Volt-Spannungsquelle. Der Ghromnickeldnht mit einem

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Durchmesser von 0,81 mm (0,032 Zoll) hat in Testläufen ziemlich gute Ergebnisse gezeitigt, insbesondere weil er eine passende Steifigkeit hatte, zur geeigneten Erwärmung keinen zu starken Strom benötigte und gute Ergebnisse brachte, wenn er rotwarm war (d.h., wenn er eine Temperatur aufwies, die zwischen etwa 315° C bis 426° C = 600° P und 800° F geschätzt wurde).

Die Erfindung wird nun auch an Hand der beiliegenden Ab- ^ bildungen ausführlich beschrieben, wobei alle aus der Beschreibung und den Abbildungen hervorgehenden Einzelheiten oder Merkmale zur Lösung der Aufgabe im Sinne der Erfindung beitragen können und mit dem Willen zur Patentierung in die Anmeldung aufgenommen wurden. Es zeigen:

Pig. 1 eine Seitenansicht des Geräts gemäß der Erfindung;

Pig. 2 eine Teil-Vorderansicht des Geräts der Fig. 1 entlang der Linie 2-2;

Pig. 3 eine Draufsicht des Geräts gemäß Pig. 1 und

Pig. 4 eine Schnittansicht des Geräts der Pig. 3 entlang der Linie 4-4.

Die Figuren 1 und 4 zeigen eine Auspreßform 10, die ein

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geschmolzenes Kunetstoffmaterial, 25.B. Polyäthylen 11, sowie eine AuBpreßform-öffnung 12 enthält, aus der eine heiße Folie 13 aus dem ausgepreßten geschmolzenen Kunststoffmaterial in den sogenannten Streckbereich A gedrückt wird. Sie zeigen ferner die Lageanordnung eines Drahtes 15 in der Bahn der Polie 13» wenn diese nach unten läuft. Beide Enden des Drahtes 15 sind an einem Bügel 16 angebracht, der wiederum an einem Teil"eines Armes 17 befestigt ist, der mit dem Träger 18 verbunden ist. In dem Träger 18 sind die Enden einer Druckwalze 19 drehbar gelagert. Die Drahtenden sind vorzugsweise geeignet an eine elektrische Spannungsquelle (nicht gezeigt) angeschlossen, so daß sie erwärmt werden, wenn der Stromkreis geschlossen wird. Es versteht eich, daß die Drähte in ähnlioher Weise angeschlossen werden können, wenn ihre Enden statt an den Bügeln an beiden Seiten der Auspreßform 10 befestigt sind. Der Befestigungspunkt ist nicht kritisch und ist nur eine Sache der Zweckmäßigkeit; der EinstellbUgel 16 an einem Fortsatz des Trägers 18 ermöglicht eine Bewegung der Drähte, wenn die Druckwalze 17 bewegt wird und erleichtert das Reinigen der Form 10. Die Figuren 1 und 4 zeigen ferner eine Kühl- oder Abeehreokwalze 20, die so angeordnet ist, daß sie die Walze 19 berührt und einen Spalt B Bit dieser bildet (Fig. 3). Ferner zeigen sie eine Bahn aue einer Unterlage, z.B. Papier 21, die teilweise vat die Druckwalze 19 herum und zusammen mit der heißen Folie 13 in den Spalt, aus diese» heraus und teilweise rund um die Kühlwalze 20 verläuft.

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Pig. 2 zeigt insbesondere die Verwendung zusätzlicher Drähte 15a, 15b und 15c Diese sind an Bügel 16a, 16b und 16c (Pig, 3) angebracht, die wiederum auf einer Stange 17a befestigt sind, welche die beiden Arme 17 verbindet.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist wohl am besten in den Pig. 2 und 3 dargestellt. In diesen sind Drähte 15, 15a. 15b und 15c ersichtlich, die Schlitze 25, 25a, 25b und 25c in der heißen Polie 13 ausbilden, die eine Dicke von etwa 0,004 mm bie 0,025 mm (0,14 bis 1,0 mils) hat, und zwar unmittelbar nachdem diese Polie die Auepreßform verlassen hat. Auf der Arbeitegrundlage, die mit einer Egan-Presse mit einem Rohrdurchmesser von 63,5 mm (2 1/2 Zoll) und einem L/D-Verhältnis (Länge des Rohres/Durchmeseer des Rohres) von 24/1 ausgeführt wird, liegt typisch die Temperatur der aus Polyäthylen niedriger Dichte hergestellten Polie im Bereich von etwa 298° C bis 324° C (570° P bis 615° P) entlang ihrer Erzeugerlinie oder Ur-" eprungslinie an der Presse, und der AbBtand von dieser Linie zu einem Draht liegt im Bereich von 19 mm bis 76 mm (3/4 Zoll bie 3 Zoll). Die Maschinengeschwindigkeit liegt im Bereich von etwa 150 m/min (500 Puß pro Minute). Die geschlitzte Polie 13 wird dann weiter durch den Streckbereich A (vgl. Pig. 2 und 4) und in den Spalt B zwischen den Waisen 19 und 20 geführt, und zwar zusammen mit der Bahn 21, die die Unterlage darstellt, welche in dea Yer-

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fahren überzogen wird. Der von der Folie durchlaufene Abstand, d.h. der Abstand von ihrer Ureprungslinie an der Auspreßform 10 zum Spalt B beträgt z.B. etwa 76 mm bis 127 mm (3 bis 5 Zoll). Am Spalt B wird die Folie 13 mit der Bahn 21 vermittels der Druckwalze 19 verklebt, die normalerweise so eingestellt ist, daß sie einen Druck von ungefähr 18 kg pro linearem Zentimeter (100 lbs pro linearem Zoll) abgibt. Gleichzeitig wird die Folie 13 mittels der Abschreckwalze 20 abgeschreckt bzw. abgekühlt, die auf eine Temperatur von etwa 10° C bis 49° 0 (50° F bis 120° F) gehalten wird. Dieses Abachreoken ermöglicht das notwendige Ablösen des Kunststoffmaterial» der Jolle 13 von der Gegendruckwalze 20 und es führt weiter zur Herstellung des zum größten feil überzogenen, teilweise nicht überzogenen Bahnisaterial, das, wie in Pig. 3 gezeigt let, aus des Gerät herauskönnet und entlang den Linien, die die überzogenen und nicht überzogenen Bereiche «einer Fläche begrenzen, glatte wuletloee Bänder am Kunststoffüberzug aufweist»

Wenn ββ erwünaoht ist, die Unterlage 21 überall, nur nicht entlang ihrer einen Seite 21a zu überziehen, werden die Drähte 15a, 15b und 15o aus der Bahn der Folie 13 entfernt, wenn sich diese dem Spalt B nähert, während der Draht in Einstellage gehalten wird, so daß er den Schlitz 25 in der Folie auebilden kann. Außerdem wird der endlose

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ORIGINAL tNSPECTED

Riemen 22 (Fig. 1 und 4) ins Spiol gebracht. Der Riemen ist aus einem Kunststoff ablösenden Material, z.B. aus dem im Handel erhältlichen synthetischen Stoff "Teflon" hergestellt. Der Riemen ist ferner auf Rollen 22a und 22b sowie auf der Abaehreckwalze 20 gelagert, die denselben antreibt. Er ist ferner so auf dem Flächenabschnitt der Abeehreckwalze 20, den er berührt, angeordnet, daß er zwischen der Folie 13 und der Unterlage 21 über den Abstand ^ eingeschaltet ist, um den sie um die Walze 20 gewickelt sind. Er ist weiter mit einem seiner Ränder mit dem Schlitz 25 der Folie 13 fluchtend und mit dem anderen seiner Ränder mit der Seite 21a der Unterlage 21 fluchtend angeordnet oder derart, dafl er sich über die Seite 21a hinaus erstreckt. Das Ergebnis ist, daß, wenn der Spalt B den Hauptkörper der Folie 13 gegen die Unterlage 21 preßt, er den Teil 13a der Folie, der durch den Schlitz 15 von dieser getrennt ist, gegen den Riemen 22 preßt. Wenn an~ ichließend der Riemen 22 in eine andere Richtung als die Unterlage 21 geführt wird (vgl. Fig. 4), trägt der Riemen 22 den abgetrennten feil 13a weg, vorzugsweise zu einer Kunitatoffaiaterial-Erneuerungaeinheit, die Luftvorrichtung enthält, um den Abschnitt 13a vom Riemen 22 abzunehmen· Sb wird jedoch bemerkt, daß der endlose Riemen 22 nur eingesetzt wird, wenn nicht überaogene Bereiche von mehr als 50,8 mn {zwei Zoll) in der Breite gefordert werden. Bei niohtUbenogenen Flächen von weniger als 50,8 mm (zwei Zoll)

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OftMMNAL INSPECTED

Breite überlappt der äuflere Teil dee abgetrennten Abschnitte 13a den Rand der Unterlage 21 und kann ohne Zuhilfenahme eines Riemens entfernt werden.

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Claims

Patentansprüche

mmtsmammtK

1. Verfahren zum überziehen einer sich bewegenden Unterlage mit einem ausgepreßten thermoplastischen Material, gekennzeichnet durch Auspressen des thermoplastischen Materials in der Form einer Folie, Führen der Folie längs einer Bahn, Schlitzen der Folie in Längsrichtung mittels wenigstens eines Drahtes, der in der Bahn der Folie angeordnet ist, Abwärtsziehen der geschlitzten Folie gegen die Unterlage und Beschichten der Unterlage Mit der geschlitzten Folie.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Unterlage aus Papier besteht.

3· Verfahren nach Anspruoh 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das thermoplastische Material Polyuere oder Copolymere niedrigerer Alkyl-Olefine aufweist.

4. Verfahren nach Anepruah 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , dal dae thereopleetieohe Material auto Polyäthylen beetent.

OFttöfNAL INSPECT€D

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5. Verfahren naoh Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie tfine Dicke von etwa 0,004 bis 0,025 mm (0,14 bis 1,0 mile) aufweist.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht auf eine Temperatur von etwa 204° 0 "bis 426° 0 (40Q⁰J¹ bis 800° 1) aufgeheizt wird.

7. Gerät zur Aueführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet d u r ο h ein« Vorrichtung tu» Autprtittn 6t· thtrvofitttltofetit Mt*tr 1*1· la dltr torn tintr folit, tint Yorriohtun*, iit lit toll· tntUa« tlntr ·»** Ufert, WtnlfsttM »iMfca U *·» I*** dtr Jolit *n«tojr*attta Dreht, «· dlttt in LÄ»f»ritÄtuaf auflutohlititn, tint Torrichtu»f tu» AWirtttltlM» itr fttohlitttt» ftiit ftftn iit unttrUft Hai «urtk ti» f«nrltHtWH MP t»» **9 IMttU«· ftl| <·» ft· _; . _; tohlitittn »olit.

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• Λ

9. Gerät nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Draht auf eine Temperatur von etwa 204° 0 bis 426° C (400° P bia 800° f) aufheizbar ist,

10· Gerät nach Anspruch I₉ 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet , daß die Vorrichtung zum Aufschichten der geschlitzten folie aus Druckwalzen besteht» die so angeordnet sind, daß sie einen Spalt (B) bilden.

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