DE2201332A1 - Schichtstoffe aus synthetischen Polymeren und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Schichtstoffe aus synthetischen Polymeren und Verfahren zu ihrer Herstellung

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DE2201332A1
DE2201332A1 DE19722201332 DE2201332A DE2201332A1 DE 2201332 A1 DE2201332 A1 DE 2201332A1 DE 19722201332 DE19722201332 DE 19722201332 DE 2201332 A DE2201332 A DE 2201332A DE 2201332 A1 DE2201332 A1 DE 2201332A1
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foam
film tube
film
laminate
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LAVORAZIONE MAT PLAST
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Description

u.Z.: G- 656 C (id/Vo/id) 12. Januar* 1972
ESPAIiSO V /cp
LAVORAZIONE IViATERIE PLASTICHE L.M.P. S.p.A. Turin, Italien
"Schichtstoffe aus synthetischen Polymeren und Verfahren zu ihrer Herstellung" "
Priorität; 12. Januar 1971, Italien, Nr. 67Ο93-Ά/71
Die Erfindung betrifft Schichtstoffe, bestehend aus einer geschäumten Schicht aus einem synthetischen Polymeren,, die ein- oder beidseitig durch Heißsiegelung mit einer biaxial gereckten Folie aus einem synthetischen Polymeren verbunden ist.
Die Schichtstoffe der Erfindimg sind außerordentlich leicht und besitzen gleichzeitig ausgezeichnete Eigenschaften hinsichtlich mechanischer Festigkeit, thermischem Isoliervermögen und chemischer Beständigkeit. Demgemäß sind die Schichtstoffe der Erfindung für zahlreiche Anwendungsgebiete, z.B. für den Verpackungssektor, geeignet, in denen den vorgenannten Eigenschaf-
209833/113S
_ ρ —
'ten eine besondere Bedeutung zukommt.
Vorzugsweise ist in den Schichtstoffen der Erfindung die Schaum schicht beidseitig mit einer Deckfolie versehen. Die Schaumschicht besteht vorzugsweise aus geschäumtem Polystyrol und die Deckfolie besteht vorzugsweise aus hoch-sehlagzähem Polystyrol oder ABS-Polymeren. Der Ausdruck "hoch-sohlagfestes Polystyrol" gilt hier in weitestem Sinne und umfaßt die verschiedensten Copolymerisate, Mischpolymerisate, Pfropfcopolymerisate und Polymerblends , die hauptsächlich aus Styrol oder Polystyrol erhalten werden und ·ϊίΛ-3 Schlagzähigkeit besitzen, die dem gewöhnlichen Polystyrol fehlt.
Die Schichtstoffe der Erfindung können plan , gewellt oder geprägt sein, ein- oder beidseitig nach dem Tiefdruckverfahren bedruckt sein oder Führungslinien entsprechend den aus den Schichtstoffen herzustellenden Schachteln oder sonstigen Behältern eingepreßt enthalten. ;
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung der vorgenannten Schichtstoffe, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die zu verschäumende Schicht und die Deckschicht gleichzeitig und koaxial schlauchförmig extrudiert, wobei sich der Deckfolienschlauch außerhalb des Schaumfolienschlauchs befindet, die Folienschläuche axial bei radial verschieden starker Aufweitung innerhalb des weichplastischen Temperaturbereichs abzieht und den Schaumfolienschlauch von der Innenseite her mit dem Deckfolienschlauch heiß siegelt.
209833/1135
Die Verbindung der Schaumfolie nit der Γ-eckfolie erfolgt durch Heißsiegeln ohne Verwendung von Lösunjsinitteln oder Klebstoffen. Die radiale Aufweitung des synthetischen Schauinf olisnsohlauctis kann durch pneumatischen Druck und/oder durch Verwendung eines starren Abstandhalters erfolgen. Die radiale Aufv/eitung des Deckfolienschlauchs kann durch pneumatischen Druck und/oder durch die Ausdehnung des Schaumfolienschlauchs erfolgen. Bei der Aufweitun/i; des Deckfolienschlauchs unter Verwen-
' Druck Druck
dung von pneumatischem / werden der pneumatische / und die Aufweitungsgeschwindigkeit· des Schaumfolienschlauchs vorzugsweise wechselweise so geregelt, daß die Verbindung (Heißsiegelung) der Folienschläuche erst dann stattfindet, wenn beide Folienschläuche unabhängig voneinander auf mindestens 90 Prozent ihres größten Auf v/ei tungsdurchmessers aufgeweitet worden sind. In einer bevorzugten Ausführungsform wird den zv:ei extrudierten Folienschläuchen durch zunehmendes Abflachen und Abquetschen eine Blasenform verliehen. Das Abquetschen wird so durchgeführt, daß die Sehaumschicht mit sich selbst gesiegelt wird, während in das Innere der Blase Wärme nachgeführt wird, um die Schaumschicht in einem für die Siegelung ausreichend weichen Zustand zu halten.
Einige bevorzugte Ausführungsformen von Schichtstoffen der Erfindung .sind in vergrößerten Querschnitten der Figuren 1 bis 5 wiedergegeben. Die Figuren 6 und 7 erläutern zwei bevorzugte Ausführungsformen des entsprechenden Herstellungsverfahrens.
Der Schichtstoff (10) der Figur 1 ist plan und besteht aus einer Schicht (12) aus geschäumtem Polystyrol, die auf einer
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SAD
Seite durch Heißsiegelung mit einer Folie (14) aus biaxial gerecktem hoch-schlagzähem Polystyrol oder ABS-Po 1 ymeren verbunden ist. Die Dicke der Schicht (12) liegt vorzugsweise in der Größenordnung von einigen Millimetern während die Dicke der Folie (14) vorzugsweise in der Größenordnung von einigen hundertstel Millimetern liegt. Der Schichtstoff (16) der Figur 2 besteht aus einer Schicht ( 18) aus geschäumtem Polystyrol, die auf beiden Seiten mit biaxial gereckten Folien (20) und (22) aus hoch-schlagzähem Polystyrol oder ABS-Polymeren durch Heißsiegelung verbunden ist.
Figur 3 zeigt einen dem Schichtstoff (16) der Figur 2 ähnlichen Schichtstoff (16a), dem während der Herstellung ein gewelltes Profil gegeben worden ist. Auch der Schichtstoff (I6b) der Figur 4 ähnelt noch demjenigen der Figur 2, besitzt jedoch ein geripptes Profil. Der Schichtstoff (16c) der Figur 5 besitzt eingepreßte Prägelinien (24) und (26), die longitudinal (wie dargestellt) und/oder transversal verlaufen können, um das für die Herstellung der Schachtel oder eines anderen Behälters notwendige Faltmuster zu ergeben.
In Figur 6 werden dem Spritzkopf (30) gleichzeitig aus dem Extruder (32) das Material für die Schaumfolie und aus dem Έχ-truder (34) das Material für die Deckfolie zugeführt. Der Spritzkopf (30) enthält eine erste Ringdüse, aus der der Schaumfolienschlauch (36) (z.B geschäumtes Polystyrol) austritt und in Form einer Schlauchbl&se aus komprimierter Luft aufgeweitet wird. Der Spritskopf (30) enthält eine zweite, äußere, zur ersten konzentrisch liegende Ringdüse, aus der der Deckfolien-
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_ 5 —
schlauch (38) (·ζ.Β. hoch-schlagzähes Polystyrol) austritt und ebenfalls zu einer Schlauchblase durch komprimierte Luft oder unter der Einwirkung der ersten Schlauchblase aufgeweitet wird. Vorzugsweise wird der Fülldruck der Schlauchblase (38) so eingestellt, daß der Folienschlauch im gewünschten Ausmaß gereckt wird, während der Fülldruck der Schaumschlauchblase (36) so eingestellt wird, daß die Verbindung dieser Schlauchblase mit der Schlauchblase (38) erst von einem gewissen Punkt der Abzugsstrecke an, vorzugsweise beginnend von der Zone (40), die dem maximalen Durchmesser der zwei Schlauchblasen entspricht, stattfindet, per Innendruck der Schlauchblase (38) wird mittels eines Luftkanals (42) aufrecht erhalten, dessen Auslaßöffnung in dem ringförmigen Zwischenraum zwischen den beiden Ringdüsen liegt.
Der Innendruck der Schaumschlauchblase (36) wird unter Verwendung folgender Einrichtung aufrecht erhalten:
Ausgehend von der Zone (40) bilden die beiden Folienschläuche eine einzige Schichten-Schlauchblase, die unter dem Einfluß von Rollen (44) und (4-6) zunehmend abgeflacht und mittels eines Abquetschwalzenpaares (48, 50) zusammengepreßt wird. Die Abquetschwalzen dienen nicht nur dazu, um die komprimierte Luft in der Schaumschlauchblase (36) zu halten , sondern auch dazu, die zwei gegenüberliegenden Schichten der Schaumfolie miteinander zu siegeln. Auf diese V/eise erhält man einen Schichtstoff des Typs der Figur 2. Einerseits muß der Abquetschdruck der Abquetschwalzen (48) und (50) so hoch sein, daß die Siegelung stattfindet, andererseits muß die Schaumschlauchblase auf
einer ausreichend hohen Temperatur gehalten werden, damit die Siegelung möglich ist. In der Ausführungsform der'Figur 6 wird die für diesen Zweck notwendige Wärme durch die komprimierte Luft zugeführt, die gleichzeitig zum Auffüllen der Schaumschlauchblase (36) dient. Hierbei wird mittels eines Kompressors (52) über einen Kanal, der sich auf der Achse Spritzkopf-Verteiler (56), vorzugsweise in einer Lage, die der Zone (40) entspricht, befindet, heiße Luft in die Schlauchblase (36) eingeleitet. Der Verteiler (56) besitzt eine Vielzahl von Düsen, die gegen die Zone (40) gerichtet sind. Ein Teil der in der Schlauchblase (36) enthaltenen Luft gelangt über einen Kanal (58) (der den Kanal (54) koaxial umgibt) , und von dort über ein Sicherheitsventil (60) nach außen. Auf diese Weise wird durch die Wahl der. Temperatur der eingespeisten Luft und durch das Sicherheitsventil (60) eine Zirkulation von unter Druck befindlicher Heißluft in der Schlauchblase (36) aufrecht erhalten^ die die gewünschten Bedingungen von Druck und Temperatur in der Schlauchblase (36) gewährleistet.
Es liegt auf der Hand, daß die beschriebene Einrichtung durch ein Doppelkreissystem ersetzt werden kann, bei dem die Druckluft unabhängig von der Heißluft eingespeist wird. In jedem Fall gehen die Schaumschlauchblase (36) und die Schlauchblase (38) auf der Strecke vom ersten Kontakt zwischen der Zone (40) und den Abquetschwalzen (48) und (50) in ein Mehrschichtengebilde über. Die Abquetschwalzen (48) und (50) werden vorzugsweise (mittels in den Walzen zirkulierender Heizflüssigkeit) auf erhöhter Temperatur gehalten, die niedriger als die Aus-
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preßteriiperatur "des Folienschlauchs (38) ist, jedoch ausreicht, um eine zu starke Auskühlung des thermoplastischen Materials in der,Abquetsch-Siegelzone zu vermeiden. Die Abquetschwalzen (48) und (50) werden mit einer solchen Umfangsgeschwindigkeit angetrieben, daß die Reckung in Längsrichtung der Folienschlauch^ (36) und (38) zusätzlich zu der in Querrichtung infolge der Preßluft stattfindenden Reckung im gewünschten Ausmaß erfolgt.
Nach dem momentanen Zusammendrücken zwischen den Abquetschwaisen (48) und (50) besitzt der gebildete Schichtstoff (16) die Neigung, sich wieder auszudehnen, d.h., die Gesamtstärke der Schichten einzunehmen, aus denen er entstanden ist. Vorzugsweise wird diese Neigung zur Rückstellung durch Wärmezufuhr unterstützt.- Hierzu befinden sich in Figur 6 Ileizblöcke (62A) und (62B), die sich unmittelbar an die Abquetschwalzen (48) und (50) anschließen und an den gegenüberliegenden Seiten des Schichtstoffs angeordnet sind. Die Ileizblöcke können aus Infrarot-Strahlern, Heißluftdüsen oder anderen Einrichtungen bestehen, die die Ausdehnung des Gases in den Zellen der Schaumschicht fördern.
Auf diese Weise erreicht der Schichtstoff (16) eine Dicke, die wesentlich größer als diejenige Dicke ist, die sich aus der Summe der in der Zone (40) radial gemessenen Dicken ergibt. Darüber hinaus ist der Schichtstoff noch axisreichend plastisch, damit er .durch ein Prägewalzenpaar (64) gepreßt oder verformt werden kann. Die Prägewalzen (64) werden vorzugsweise von innen gekühlt und werden mit der Geschwindigkeit des Schichtstoffs und reziprok synchronisiert angetrieben, so daß man die gewünschten
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Qberflächenprofile, z.B. wie in den Figuren 3 bis 5 dargestellt,» erhält. Nach dem Durchlaufen der Prägewalzen (64) wird der Schichtstoff mittels eines Gebläsepaares (66) sofort gründlich abgekühlt und durchlä\ift anschließend die Schneidwalzen (68), die die Längskanten des Schichtstoffs beschneiden und gegebenenfalls den Schichtstoff in die gewünschte Streifenbreite schneiden.
Kaeh dem Durchlaufen der Transportwalzen (70) schließt sich ein IJesserpaar (72) an, das den Schichtstoff in Querrichtung schneidet.
In Figur 7 entsprechen die Einrichtungen ( 30),(36), (58) und (42) der Figur 6. Die Verbindung der beiden Folienschläuche (36) und (38) erfolgt in der Ausführungsfarm der FigUr 7 mit Hilfe eines Abstandhalters (80), der sich vor dem Spritzkopf (30) und in koaxialer Anordnung zu diesem befindet. Der Abstandhalter (80) enthält einen doppelwandigen Glockenteil (82) mit einem Kühlmantel (84), tier über die Ansehlußstücke (86) und (83) mit Kühlwasser gespeist wird. Der Glockenteil (82) wird durch einen gegen den Spritzkopf (30) offenen Rohrschaft (90) getragen , durch den Druckluft zur Aufweitung des Schaumfolienschlauchs (36) eingeleitet wird. Wenn überhaupt, erfolgt zur Aufweitung des Folienschlauchs (38) die Einleitung von Druckluft über den Kanal (42). Zur genauen Luftdruckeinstellung in dem Schaumfolienschlauch (36) ist koaxial im Rohrschaft (90) eine Entlüftungsleitung (92) angeordnet, an deren hinterem Ende sich ein auf den gewünschten Druck eingestelltes Sicherheitsventil (V) befindet. Vorzugsweise werden beide Aufwei-
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tungsdrucke so eingestellt, daß die Siegelung der zwei Folienschlauche erst dann stattfindet, wenn beide Folienschläuche pneumatisch " auf mindestens 90 bis 95 Prozent des Durchmessers (D) aufgeweitet worden sind, so daß die während der Aufweitung der zwei Folienschläuche erfolgende Reckung unabhängig voneinander stattfindet, wie dies auch gemäß der Ausführungsform der Figur 6 der Fall ist. Auf diese Weise erfahren die beiden Folienschläuche (36) und (38) nach der Vereinigung nur noch eine sehr geringe gemeinsame Reckung, die notwendig ist, um den Nenndurchmesser (D) zu erreichen.
Unmittelbar im Anschluß an den Abstandhalter (80) befindet sich ein Schneidmesser (94)» das den schlauchförmigen Schichtstoff entlang einer Mantellinie in an sich bekannter Weise aufschneidet. Nach dem Aufschneiden kann das erhaltene Schichtengebilde mit den Einrichtungen (62a) bis (72) der Figur 6 weiter verarbeitet werden, so daß man einen Schichtstoff des Typs der Figur 1 erhält. '
Die Beispiele erläutern die Erfindung.
Beispiel 1.
Zur Herstellung eines Schichtstoffs vom Typ der Figur 2 wird die Vorrichtung gemäß Figur 6 verwendet.
Der Schaumfolienschlauch (36) wird bei 1300G aus einer Ringdüne mit 100 mm Durchmesser und einer Radialdicke von 0,8 mm ausgepreßt. In die Düse werden 100 kg/Std. geschmolzenes PoIystyrol, das 6 Gewichtsprozent "Freon 11-12" als Treibmittel
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- ίο -
enthält, eingespeist.
Der Folienschlauch (38) wird bei 170 C aus einer Ringdüse mit 150 mm Durchmesser und 0,5 mm Radialdicke ausgepreßt. Die Düse wird mit 50 kg/Std. geschmolzener hoch-schlagzäher Polystyrolmasse beschickt. Das zu verschäumende Material wird mittels Druckluft von 0,3 kg/cm bei einer Temperatur von etwa 800C zu einer Schlauchblase ausgepreßt. Der Kanal (42) ist mit einem Drucklufterzeuger (0,05 kg/cm ) verbunden. Der Maximaldurchmesser der Schlauchblase beträgt 70 cm und die zwei Folienschläuche werden innerhalb des Beraiches des Maximaldurchmessers miteinander verbunden. Die Umfangsgeschwindigkeit der Abquetschwalzen (48) und (50) beträgt 30 m/inin, die Abquetschwalzen werden bei Raumtemperatur gehalten. Die Umfangsgeschwindigkeit der Antriebswalzen (70) beträgt ebenfalls 30 m/min. Zum Erhitzen des Schichtstoffs (16) auf etwa 100°ö werden IR-Strahler (62) und (62B) verwendet. Die Dicke der Schatimschicht (18) in Figur 2 wird auf diese Y/eise praktisch verdoppelt, d.h., die Dichte der Schaumschicht, die vor dem Erhitzen etwa 0,1 ist, beträgt nunmehr 0,06. Nach dem Abkühlen erhält man einen Schichtstoff des Typs der Figur 2, bei dem die Dicke der Schicht (18) 1,7 mm beträgt.
Beispiel 2
Beispiel 1 wird wiederholt, jedoch beträgt der Druck in der Sehaumschlauchblase 0,25 kg/cm und der Kanal (42) führt nach außen; anstelle mit einer Druckluftquelle verbunden zu sein. Auf diese Weise wird der Deckfolienschlauch (38) unter der Ein-
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- 11 -
wirkung der Seiiaumschlauchblase (36). aufgeweitet.. Man erhält einen Schichtstoff, der im wesentlichen den des Beispiels 1 gleicht, bei dem jedoch die Dichte der Schaurcschicht (18) 0,05 beträgt.
Beispiel 3
Zur Herstellung eines Schichtstoffs des Typs der Figur 1 wird die Vorrichtung gemäß Figur 7 verwendet. Der Spritzkopf ist identisch mit dem in Beispiel 1 verwendeten Spritzkopf.
Die Folienschläuche. (36) und (38) werden mit Geschwindigkeiten γόη 80 bzw. 40 kg/std. extrudiert. Die Abzugsgeschwindigkeit des Schichtstoffs beträgt 15 m/min. Der Druchmesser (D) des Glockenteils (80) beträgt 33 cm, die Y/asserkühlung des Glockenteils (80) wird so eingestellt, daß der Schichtstoff beim Verlassen des Glockenteils eine Temperatur zwischen 40 und 500C auf vie ist. Der Kanal (42) ist mit der Außenluft verbunden. In dem konischen Zwischenraum an der Innenseite des Schaurafolienschläuche (36) wird ein Luftdruck von 0,05 kg/cm mittels der Kanäle (90) und (92) und des Sicherheitsventils (V) aufrecht erhalten. Man erhält einen Schichtstoff des Typs der Figur 1, in dem die Deckfolie (14) aus hoch-schlagzähem Polystyrol. 0,45 mm dick ist und die geschäumte Schicht (12) eine Dicke von 1,8 mm bei einer Dichte von 0,05 aufweist.
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Claims (1)

  1. - 12 Pat ent ans prUche
    !1 .J Schielitstoffe, bestehend aus einer geschäumten Schicht aus einem synthetischen Polymeren, die ein- oder beidseitig durch Heißsiegelung mit einer biaxial gereckten Folie aus einem synthetischen Polymeren verbunden ist.
    2. Schichtstoffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie plan oder gewellt, glatt oder geprägt sind oder eingepreßte Faltlinien aufweisen.
    3. Schichtstoffe nach Anspruch 1 oder 2, dacliach gekennzeichnet, daß die geschäumte Schicht aus Polystyrol und die biaxial gereckte Folie aus hoch-schlagzähem Polystyrol oder einem ABS-Polymeren besteht.
    4. Verfahren zur Herstellung der Schichtstoffe nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß man die zu verschäumende Schicht und die Deckschicht gleichzeitig und koaxial schlauchförmig extrudiert, wobei sich der Deckfolienschlauch außerhalb des Schaumfolienschlauchs befindet, die Folienschläuche axial bei radial verschieden starker Aufweitung innerhalb des weichplastischen Temperaturbereichs abzieht und den Schauir.folienschlauch von der Innenseite her mit dem Deckfolienschlauch heißsiegelt.
    5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man den Deckfolier.schlauch durch die radiale Aufwertung des Schaurnfolienschlauchs radial aufweitet.
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    6, Verfahren "nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
    pneumatischen
    man den Schaumfoliensohlauch durch / Druck radial aufweitet.
    7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man den Schaumfolienschlauch unter Verwendung eines starren Abstandhalters radial aufweitet.
    8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man
    pneumatischem
    beide Folienschläuche mittels Druck radial aufweitet,
    9ο Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man den Schaumfolienschlauch unter Verwendung eines starren Abstandhalters und den Deekfolienschlauch unter Verwendung von pneumatischem : Druck radial aufweitet.
    10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß man den Aufweitungsdruck des Deckfolienschlauchs und die Aufweitungsgeschwindigkeit des Schaumfolienschlauchs gegenseitig so regelt, daß die Verbindung der lOlienschläuche erst dann stattfindet,· wenn beide lOlienschläuche unabhängig voneinander
    .auf mindestens 90 Prozent ihres maximalen Aufweitungsdurchmessers aufgeweitet worden sind.
    11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man den beiden Folienschläuchen durch fortschreitendes Abflachen und Abquetschen eine Blasenform verleiht, wobei man das Abquetschen so durchführt, „daß der Schaumfolienschlauch mit sich selbst gesiegelt wird, während man in die Schlauchblase Wärme nachführt, um die Schaumschicht in
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    -H-
    eineni für die Siegelung ausreichend plastischen. Zustand zu halten.
    12. .Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mail die Wärme mittels der für die radiale Aufweitung des Schaumfolienschlauchs verwendeten Druckluft zuführt.
    13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet daß man den durch Abquetschen und Siegeln erhaltenen Schichtstoff erhitzt, um eine Dickenzunahme zu erreichen.
    14. Verfahren nach Anspruch 11, 12 oder 13» dadurch gekennzeichnet, daß man den nach dem Abquetschen, Siegeln und Erhitzen erhaltenen Schichtstoff einer kontinuierlichen Prägung oder einem Einpressen von Faltlinien unterwirft oder dem Schichtstoff eine gewellte Form verleiht und ihn allmählich abkühlt.
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