DE2304572A1 - Formlinge aus thermoplastischem kunststoff und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Formlinge aus thermoplastischem kunststoff und verfahren zu dessen herstellung

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Description

PATENTANWALT DIPL-PHYS. HEINRICH SEIDS 62 Wiesbaden-Bierstadt · Bierstadter Höhe 15 · Postfadi 12068 · Telefon (0 6121) 56 53 82 Postsdietk Frankfurt/Main 181008 · Bank Deutsche Bank 3956372 · Nass. Sparkasse 108003065
Wiesbaden, den 17. Januar 1973 B 506 S/rd
Bellaplast GmbH
6200 Wiesbaden
Formlinge aus thermoplastischem Kunststoff und Verfahren zu dessen Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf Formlinge aus thermoplastischem Kunststoff, beispielsweise Ess- oder Irinkgefässe oder Verpackungsbehälter, insbesondere für Lagerung, Zubereitung und Servieren von Lebensmitteln wie Tiefkühlkost, Fertiggerichten u.dgl., wobei die Wandung des Formlinge aus mindestens zwei miteinander verbundenen, unterschiedlichen Schichten besteht, die sich in ihren chemischen und physikalischen Eigenschaften ergänzen. Die Erfindung bezieht sich ferner auf Verfahren zur Herstellung solcher Formlinge.
Es sind dünnwandige, durch Thermoverformung aus thermoplastischer Kunststoff-Folie hergestellte Formlinge bekannt, bei
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welchen die Formlingswand aus Verbundinaterial gebildet ist (DT-PS 1 924 560). Bei diesem Verbundmaterial ist auf einer in ihrer Materialzusammensetzung auf die Thermoverformung und die gewünschten mechanischen Eigenschaften des Formlinge abgestimmten Trägerschicht hoher Kerhschlagfestigkeit und hoher Bruch-Dehnungs-Festigkeit zumindest einseitig eines sehr dünnen, Mittel zum Verhindern der elektrostatischen Aufladung enthaltende folienartige geschlossene Oberflächenschicht grösserer Härte, dafür aber geringerer Kerhschlagfestigkeit und Bruch-Dehnungs-Festigkeit als die Trägerschicht fest angebracht. Bei solchen Verbundmaterialien bestehen die Schichten aus thermoplastischem Kunststoff auf gleicher Materialbasis, so dass sich die gegenseitige Ergänzung bezüglich der chemischen und physikalischen Eigenschaften weitgehend auf die Erzeugung antistatischer Beläge und die Erzeugung erhöhten Oberflächenglanzes unter Beibehaltung der Mechanischen Eigenschaften der Trägerschicht begrenzte
Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, Formlinge aus thermoplastischem Kunststoff aus Verbundfolie herzustellen, die nicht nur hinsichtlich der Verhütung elektrostatischer Aufladung und Oberflächenglanz verbessert sind, sondern sich darüber hinaus auch durch gewünschte Variierung des Temperaturverhaltens, insbesondere besserer Formbeständigkeit bei
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höherer Temperatur, und verbesserte lebensmittel-physiologi— sehe Eigenschaften auszeichnen. Dabei sollen die Formlinge in der Herstellung möglichst billig gehalten werden.
Zur "Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass die Formlingswandung mindestens eine Schicht aus im wesentlichen Styrol-Polymerisat und mindestens eine Schicht aus Polykarbonat enthält.
Durch die Kombination dieser Schichten gemäss der Erfindung wird die Wärme-Formbeständigkeit der Formlinge wesentlich erhöht. Dies bringt die Möglichice it, solche Formlinge als Verpackungsbehälter oder Ess- oder Trinkgefässe mit Lebensmittel beispielsweise Fertigmenüs vorzufüllen, einzufrieren und vor dem Terzehr in abgepacktem Zustand in Mikrowellenofen oder anderen Einwegmenüerwämiiern auf die Verzehrtempera,tur zu erwärmen. Ausserdem ist ein Sterilisieren des Füllgutes, insbesondere auch lebensmitteln in Behältern gemäss der Erfindung möglich.
Durch die Kombination gemäss der Erfindung werden auch die mechanischen Eigenschaften der Formlinge wesentlich verbessert. Zu der Verbesserung der mechanischen Vorteile zählt auch eine grössere Kältebeständigkeit, d.h. dass die Formlinge auch bei sehr tiefen Temperaturen nicht spröd und brüchig werden.
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Hierzu wären die Formlinge gemäss der Erfindung auch als Verpackungen von Tiefkühlkost geeignet. Die mechanische Verbesserung (Elastizität, Zähigkeit usw.) erlaubt auch die Benutzung von ansich spröden, also billigerem Trägermaterial, was eine zusätzliche Vereinigung erbringt.
Durch die Kombination gemäss der Erfindung wird eine verbesserte chemische Beständigkeit erreicht. Beispielsweise erbringt die verbesserte chemische Beständigkeit gegen Fette und Säuren eine verbesserte Eignung für die Abfüllung von Fruchtsaftgetränken und fetthaltigen Produkten.
Trotz aller dieser Vorteile weist Polykarbonat Eigenschaften auf, die es bisher offenbar verhindert haben, solches Material in grösserem Umfang für dünnwandige Formlinge zu benutzen, insbesondere auch in Kombination mit thermoplastischen Kunststoffen anderer Art, insbesondere Styrol-Polymeren. So ist es bekannt, dass aus Polykarbonat extrudierte Folien sehr hygroskopisch sind. Je länger solche Folien vor Herstellung der Formlinge zwischenlagern, desto grosser ist die Gefahr der Bläschenbildung und der verminderten mechanischen Eigenschaften. Die Bläschenbildung (auch durch thermischen Abbau) wächst mit zunehmender Folientemperatur. Dies bedeutet, dass
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es zunächst unzweckmässig erscheint, Polykarbonatschichten rait Schichten aus solchem thermoplastischem Kunststoff zu kombinieren, die höhere Verformungstemperatur als Polykarbonat erfordern. Es ist ferner bekannt, dass Polykarbonat keine gute Haflnng an solchen thermoplastischen Kunststoffen bietet, wie sie meist für die Herstellung von dünnwandigen Formungen benutzt werden. Es wurde jedoch gefunden, dass Polykarbonat zwar nicht völlig, aber bei entsprechender Verarbeitung ausreichend auf Styrolpolymeren haftet.
In besonders vorteilhafter Ausführungsform der Erfindung ist die im wesentlichen aus Styrol-Polymerisat bestehende Schicht als ürägerschicht ausgebildet, die mit einer Oberflächenschicht aus PJLykarbonat ein- oder zweiseitig belegt ist.
Die im wesentlichen aus Styrol-Polymerisat bestehende Schicht kann im Rahmen der Erfindung aus einer Mischung von Styrol-Polymerisat und Polykarbonat bestehen. Hierdurch lässt sich die Haftung der Polykarbonatschichten auf den im wesentlichen aus Styrol-Polymerisat bestehenden Schichten wesentlich verbessern. Dabei hat sich herausgestellt, dass ein Beimischen von Polykarbonat zu Styrol-Polymerisat möglich ist, ohne die Stabilität des Materials wesentliche herabzusetzen. Die Möglichkeit der Benutzung von Schichten aus Styrol-Polymerisat mit
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"beigemischtem Polycarbonat "bietet ausserdem den Vorteil, dass "beim Thermoverformen von Folien zur Herstellung der !Formlinge unvermeidlich auftretende Restmaterial einzumahlen und ggf. nach Regenerieren und ggf. Beimischen von Styrol-Polymerisat wieder zu verarbeiten. Es hat sich "bei Erprobungen herausgestellt, dass Styrol-Polymerisate Polycarbonat in einem Gewieht-Prozentsatz bis zu etwa 20$ beigemischt erhalten können, ohne dass die Gefahr besteht, dass das Material wesentlich an Stabilität verliert.
Die !Formlinge gemäss der Erfindung sind bevorzugt dünnwandig in Art von Einmal-G-ebrauchsgegenständen hergestellt.
Zur Herstellung von Formungen gemäss der Erfindung eignet sich z.B. vorteilhaft ein Verfahren, bei dem zunächst eine Verbundfolie mit einer der gewünschten Schichtung der Formlingswand entsprechenden Schichtung, und zwar mit mindestens einer im wesentlichen aus Styrol-Polymerisat bestehenden Schicht und mindestens einer Polycarbonatschicht erzeugt und diese Verbundfolie unmittelbar danach durch Thermoverformen zu den gewünschten Formungen verarbeitet wird.
Man kann weiter Z0B0 eine Polystyrol bzwo Styrol-Butadien-Polymerisat-Schicht beidseitig mit Polycarbonat beschichten. PoIy-
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carbonat wird weit unterhalb des Kristallit-Schmelzpunktes in kristallinem Zustand geformt. Man kann es auch kalt recken (natürlich mit ausreichender Kraft). Polycarbonat haftet zwar nicht völlig aber ausreichend auf Polystyrol bzw. Styrol-Butadien-Polymerisat.
Bs ist bekannt, dass aus Polycarbonat extrudierte Folien sehr hygroskopisch sind. Je länger sie zwischenlagern, desto grosser ist die Gefahr der Bläschenbildung und der verminderten mechanischen Eigenschaften. Die Bläschenbildung (auch durch, therm. Abbau) wächst mit zunehmender lOlientemperatur.
Die Art der Erfindung bedingt, dass
a) die Zwischenlagerung der Folien entfällt
b) man Polycarbonat mit niedrigen, aber für die Verformung ausreichenden Temperaturen tiefziehen kann, vor allem deshalb, weil die Trägerschicht in der ihr noch von der Extrusion innewohnenden Wärme tiefgezogen werden kann. Die Oberflächen sind hiere« nahezu kalt, der Kern jedoch heiss.
Die Verbundfolie kann im Rahmen der Erfindung im Extrusionsverfahren unter gleichzeitiger Erzeugung aller Schichten hergestellt werden.
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Für die Herstellung der Verbundfolie kommen verschiedenste Extrusionsverfahren in Betracht. Beispielsweise kann die Verbundfolie aus einer nach dem Kammerprinzip aufgebauten Vielschichtdüse extrudiert werden. Es ist auch möglich, die Verbundfolie aus einer Düse mit einheitlichem Innenraum zu extrudieren, der einem Materialstrang zugeführt wird, in welchem die gewünschte Materialschichtung vorgebildet wurde. Eine andere Möglichkeit für die Herstellung der Verbundfolie besteht in getrenntem extrudieren verschiedener Schichten aus getrennten Düsen und Vereinigen der Schichten unmittelbar nach dem getrennten Extrudieren.
Wird zur Herstellung des Formlinge eine Verbundfolie verwendet, deren einzelne Schichten gleichzeitig erzeugt werden, so kommen verschiedene Extrusionsverfahren in Betracht: 1 ) Eine Vielschichtdüse nach dem Kammerprinzip, bei welcher für jede Materialschicht ein entsprechender Materialstrang
innerhalb der Düse angeordnet ist.
2) Das Ko-Extrusionsprinzip, bei welchem die verschiedenen Materialschichten in Form von Strängen oder Schichten von einer Extrusionsdüse vereinigt werden.
Die vorstehend beschriebenen Folien können sowohl als Flachfolie mittels Breitschlitzdüsen als auch in Form eines Schlauches durch Ringdüsen oder Runddüsen erzeugt werden.
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Im Rahmen der Erfindung kann die Verbundfolie auch durch Aufbringen mindestens einer vorgefertigten und ggf. zwischengelagerten Folie auf eine frisch extrudierte Folie erzeugt werden. Hierbei ist jedoch darauf zu achten, dass Polycarbonatfolien im Hinblick auf ihre hygroskopischen Eigenschaften möglichst wenig und trocken zwischengelagert werden, \ieim. diese Voraussetzung erfüllt ist, kann eine als Trägerschicht der Verbundfolie dienende Folie aus Styrol-Polymerisat extrudiert und in noch heissen Zustand zumindest an einer Seite mit einer relativ kalten Folie aus Polycarbonat kaschiert werden. Man kann jedoch das Zwischenlagern der Polycarbonatfolie vermeiden, in dem man eine zwischengelagerte Trägerfolie aus im wesentlichen Styrol-Polymerisat aufheizt und an mindestens einer Seite durch Extrudieren mit einer Schicht aus Polycarbonat belegt.
Man kann in einem im Rahmen der Erfindung gegebenen abgewandelten Verfahren zur Herstellung der oben beschriebenen Formlinge die vorherige Erzeugung einer Verbundfolie weitgehend oder überhaupt ganz vermeiden, wenn entsprechend der gewünschten Schichtung der Formlingswand zwei oder mehrere Folien, ggf. darunter einen Teil der Schichtung der Formlingswand entsprechende Verbundfolien übereinandergelegt und unter Erzeugung ausreichender, gegenseitiger Haftung durch
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gleichzeitige Thermoverformung zu den gewünschten Formungen verarbeitet. Uni den verschiedenen Wärmeanforderungen für das Thernoverformen für die verschiedenen Materialien gerecht zu werden, kann bei diesem Verfahren das Aufheizen der einzelnen Folien für das Thermoverformen getrennt vor dem Zusammenlegen erfolgen. Beispielsweise kann eine als Trägerschicht dienende Folie im wesentlichen aus Styrol-Polymerisat auf ■Verformungstemperatur aufgeheizt werden. Auf diese Trägerfolie wird dann mindestens auf einer Seite eine als Aussenschicht dienende relativ kühle "bzw. weniger aufgeheizte Folie aus Polycarbonat gelegt. Diese Folien werden dann gemeinsam dem eigentlichen Thermoverformungsvorgang unterworfen.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen gefüllten Fertigmenü-Teller im
Schnitt als Beispiel eines Formlinge gemäss
der Erfindung;
Fig. 2 einen Wandausschnitt II gemäss Figur 1 in
stark vergrössertem Maßstab J Fig. 3 einen Deckelausschnitt III gemäss der Figur
1 in stark vergrösaerten Maßstab und die
Fig. 4 Schemen für das Verfahren gemäss der Erfin-Ms 10
dung in verschiedenen Ausführungsweisen.
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In Figur 1 ist ein Fertigmenü-Teller 1 als Beispiel eines Formlinge gemäss der Erfindung gezeigt. Der Tellerboden 2, die Tellerumfangswand 3 und der flanschartig nach aussen geformte lellerrand 4 sowie Trennwände 5 sind einstückig aus vorher erzeugter Verbundfolie durch Thermoformen hergestellt, wie dies weiter unten im einzelnen erläutert wird. Der Tellerdeckel 6 ist im dargestellten Beispiel ebenfalls aus thermoplastischer Kunststoff-Folie durch Thermoformen hergestellt und mittels am Umfang angeformten Rastrandes 7 über den Umfangsrand 4 des Tellers 1 gerastet. Der Deckel 6 kann jedoch auch als eine aus thermoplastischer Kunststoff-Folie ausgeschnittene Scheibe mit Reisslaschen am Rand hergestellt und auf den flanschartigen Umfangsrand 4 des Tellers 1 aufge— siegelt sein. Der Teller nach Figur 1 wird mit den Speisen 8 gefüllt, mit dem Deckel 6 verschlossen und bis zum Verzehr der Speisen 8 in Tiefkühleinrichtungen aufbewahrt. Zum Verzehr der Speisen 8 wird der mit Speisen 8 gefüllte und mit dem Deckel 6 verschlossene Teller in ein vorzugsweise mit Kurzwellenstrahlung arbeitendes Wämnegerät eingeführt und nach Aufheizen auf die den Speisen 8 entsprechende Verzehrtemperatur in Kantinen und sonstigen Speiseräumen an die Verbraucher ausgegeben. Die Entfernung des Deckels 6 kann vom Verbraucher selbst oder an der Essensausgabe vorgenommen werden.
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Die Figur 2 zeigt einen vergrösserten Ausschnitt einer dreischichtig aufgebauten Folie, wie sie z.B. gemäss der Fig. den einstückigen Tellerboden 2, die Tellerumfangswand 3, den Tellerumfangsrand 4 und die Zwischenwände 5 umfasst.
Die Trägerschicht 11 ist im dargestellten Beispiel aus schlagfestem Polystyrol gebildet, das eine Kerbschlagzähigkeit in der Grosse von etwa 8 cmkp/cm und eine Bruch-Dehnung von etwa 45 % sowie einen Ε-Modul von etwa 20.000 kp/cm aufweisen kann und zu diesem Zweck mit einem entsprechenden Butadienanteil versetzt ist. An der Innenseite der Tellerwandung ist eine Innenbelagschicht 12 aufgebracht, die im dargestellten Beispiel etwa 20 % der Wandstärke einnimmt und aus PoIycarbonat besteht. Es kann sich dabei um ein im Handel befindliches Standardmaterial mit einer Temperaturbeständigkeit zwischen -100 bis +135°, einer Dichte von etwa 1.2, einem Schmelzbereich bei 220 bis 230° und einem Molekulargewicht von 25.000 bis 50.000 handeln. Auf der Aussenseite ist die Tellerwandung mit einem Aussenbelag 13 versehen, der im dargestellten Beispiel aus Standard-Polystyrol mit beigemischten Mitteln zur Vermeidung elektrostatischer Aufladung bestehen kann. In ihrer rechten Hälfte zeigt Fig. 2 eine Abwandlungsmöglichkeit der Tellerwandung. In diesem Beispiel ist die Trägerschicht 14 aus Standard-Poly-
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styrol mit einer Kerbschlagzähigkeit bei etwa 3 cmkp/cm2, einer Zugfestigkeit von etwa 550 kp/cm2 und einem E-Modul von 33.OOO kp/cm gebildet. An der Tellerinnenseite ist diese Trägerschicht 14 mit einer Innenschicht 15 aus PoIycarbonat belegt, wobei ein im Handel befindliches Polycarbonat-Material erhöhter KerbSchlagzähigkeit benutzt werden kann. Zur Sicherung des tiefgekühlten Tellers gegen Brechen der Tellerwandung dient eine Schicht 16. Diese Schicht 16 kann beispielsweise aus ABS-Polymerisat bestehen, das auf Anwendungsmöglichkeit bei tiefen Temperaturen eingestellt ist und beispielsweise eine Kerbschlagzähigkeit im Bereich von 10 bis 20 cmkp/cm2 und einen Ε-Modul von 24.000 bis 28.000 kp/cm2 haben kann.
Die Kombination dieser nur sehr dünn, z.B. 3 bis 5 % der Gesamt-Wanddicke, ausgebildeten relativ teuren ABS-Schicht 16 mit der Trägerschicht 14 aus preiswertem Standardpolystyrol ist geeignet, einen Preisvorteil zu der im linken Teil der Fig. 2 gezeigten Trägerschicht 11 aus einer schlagfesten Polystyrolmischung darzustellen.
Wenn erwünscht, kann auch ein vierschichtiger Aufbau vorgesehen werden, bei dem zwischen der Trägerschicht 14 und der Innenschicht 15 auch noch eine zweite dünne Zwischenschicht,
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- 14 beispielsweise aus ABC-Polyraerisat angeordnet ist.
In allen Ausführungen kann dem Material der Trägerschicht "bzw. 14 Material der anderen Schichten 13» 16, und zwar auch der Polycarbonatschichten 12, 15 beigemischt sein. Man wird jedoch in jedem Fall das Mischungsverhältnis zwischen Polycarbonat und Styrol~Polynierisat in einem solchen Bereich halten, bei dem eine möglichst unverminderte Stabilität des Materials der Trägerschicht 11 bzw. 14 gewährleistet ist.
Wie Figur 3 zeigt, kann auch der Deckel 6 aus Verbundmaterial gebildet sein. Im linken Teil der Figur 3 ist ein Deckel gezeigt, bei dem die Trägerschicht 17 aus schlagfestern Polystyrol in transparenter oder eingefärbter Ausführung besteht, und eine Innenschicht 18 aus Polycarbonat in Standardausführung trägt. Mit dem im linken Teil der Figur 3 gezeigten Schichtenaufbau kann der Deckel im Thernofornungoverfahren aus einer vorgefertigten Verbundfolie hergestellt und mit dem in Figur 1 angedeuteten Rasteinrichtungen ausgebildet werden.
Im rechten Teil der Figur 3 ist ein Schichtenaufbau des Deckels 6 gezeigt, der eine Trägerschicht 19 aus Klarsicht-Standard-Polystyrol und eine Innenschicht 18 aus durchsichtigem Polycarbonat vorsieht. Im Hinblick auf die hohe Sprö-
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digkeit des Klarsicht-Standard-Polystyrol empfiehlt es sich, einen solchen Deckel nicht im Themoverformungsverfahren, sondern lediglich als auf den Umfangsrand 4 des Tellers 1 aufzusiegelnden Folienzusohnitt herzustellen.
]?ür die Herstellung von Fertig-HenüteUern 1, deren Deckel 6 oder sonstigen Formungen eignen sich Verfahren, wie sie im folgenden anhand der Figuren 4 his 10 erläutert werden.
Im Beispiel der Figur 4 wird eine Verbundfolie 10 aus der die Formlinge durch Thernioverformen hergestellt werden sollen, direkt mittels eines ansich "bekannten Breitschlitz-Spritzwerkzeuges 20 für Mehrschichtfolien hergestellt. Dieses Werkzeug 20 enthält im dargestellten Beispiel eine mittlere, kanalartige Kammer 21, eine ohere, kanalartige Kammer 22 und eine untere, kanalartige Kammer 23. Alle drei Kammern 21, 22 und erstrecken sich über die gesamte Breite des Breitschiltz-Extrudierwerkzeuges 20. Wenn Verbundfolie mit vierschichtigem oder fünfschichtigem Aufbau erzeugt werden sollen, wäre ein Breitschlitz-Extrudierwerkzeug 20 mit entsprechendem anderem Kammeraufbau zu benutzen.
Die Breitschlitzdüse 20 ist im folgenden Beispiel auf die Erzeugung einer Verbundfolie mit einer Gesamtdicke von etwa
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1000 u eingestellt. Dabei sind die Kammern 21, 22 und 23 so aufeinander abgestimmt, dass die von der oberen äusseren Kammer 22 erzeugte Folienschicht etwa 20 % der Gesamtdicke der Folie 10 einnimmt, während die von der unteren Kammer erzeugte Folienschicht nur etwa 2 bis 3 % der Gesamtdicke der Folie 10 einnimmt. Im dargestellten Beispiel wird die mittlere Kammer 21 von einer bei 24 angedeuteten Schneckenpresse mit einem Gemisch von schlagfestem Polystyrol und Rücklauf material beschickt. Hierzu wird der Schneckenpresse 24, wie durch den Pfeil 25 angedeutet, dosiert frisches schlagfestes Polystyrolmaterial zugeführt. Ferner wird, wie durch den Pfeil 26 angedeutet, der Schneckenpresse 24 auch aus dem Verfahren kommendes Rücklaufmaterial in dosierter Menge zugeführt. Dieses Rücklaufmaterial wird aus der nach dem Ausschneiden der Formlinge aus der Verbundfolie 10 verbleibenden Restfolie durch Zerkleinern und eventuelles Regenerieren gewonnen. Dadurch enthält das der Kammer 21 zugeführte und zur Bildung der Trägerfolie 11 (s. Fig. 2) benutzte Material auch zu gewissen Prozentsätzen Beimischungen des Materials der Innenschicht 12 und der Aussenschicht 13. Durch das Beimischen von frischem Polystyrol ist es ohne weiteres möglich, die Beimischungsmengen auf solchen Werten zu halten, dass die Stabilität des Materials nicht leidet. In manchen Fällen ist die Bei-
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mischung von Frischmaterial zum Rücklaufmaterial in der Schneckenpresse 24 nicht empfehlenswert. Man kann dann das Rücklaufmaterial so regenerieren, dass die Trägerschicht 11 zeitweilig ausschliesslich mit Rücklaufmaterial und zeitweilig ausschließlich mit Frischmaterial gebildet wird.
Die oben erläuterten Grundsätze gelten auch bei dsr Herstellung der Trägerschichten 14, 17 und 19 (s. Fig. 2 und 3) mit entsprechender Wahl des jeweiligen Ausgangsmaterials.
Der Kammer 22 wird über die Schneckenpresse 28 Polycarbonat zugeführt, während die Kammer 23 über die Schneckenpresse 29 mit Standard-Polystyrol mit beigemischten Mitteln zur Verhinderung der elektrostatischen Oberflächenaufladung beschickt wird. Die vom Werkzeug 20 extrudierte Verbundfolie 10 wird im dargestellten Beispiel durch Glättwalzen 31, 32, 33 gekühlt.
Im Beispiel der Figur 5 wird die Verbundfolie 10 mittels einer Extruderanlage 70 hergestellt, die ein Breitschlitz-Extrusionswerkzeug 71 mit einfachem, d.h. nicht unterteilten Innenraum beschickt. Für die Herstellung der verschiedenen Schichten der Verbundfolie 10 sind wiederum getrennte Extruder, insbesondere Schneckenpressen 24, 28 und 29 vorgesehen.
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Zwischen der Schneckenpresse 24 und der Breitschlitzdüse 71 ist jedoch ein Extruderhals 72 angeordnet, in welchem plastischer Materialstrang von der Schneckenpresse 24 in den Innenraum der Breitschlitzdüse 71 bewegt wird. In diesen Extruderhals 72 münden seitlich Extruderhälse 73 und 74 von den Schneckenpressen 28 "bzw. 29. Durch diese Extruderhälse 73 und 74 werden seitlich Streifen des aus den Extrudern 28 und 29 zugeführten Materials auf den im Extruderhals 72 strömenden Materialstrang gelegt. Diese Materialstreifen werden in der BreitscÜLtzdüse 71 auf die gesamte Breite der abgegebenen Verbundfolie 10 verteilt, wobei in der Darstellung der Figur 5 das von der Schneckenpresse 28 zugeführte Material auf der Oberseite der Folie liegt und den Innenbelag 12 des Formlinge 1 gemäss Fig. 2 ergibt, während das von der Schneckenpresse 29 zugeführte Material auf der Unterseite der Verbundfolie 10 liegt und den Aussenbelag 13 ergibt. Die Dicke der jeweiligen Beläge lässt sich durch Dimensionierung und Betriebseinstellung der Sehneckenpressen 24, 28 und 29 abstimmen. Will man mehr als drei Schichten ausbilden, so können ohne weiteres noch mehr Schneckenpressen mit ihrem Extruderhals seitlich an den Extruderhals 72 in entsprechender Anordnung angesetzt v/erden.
Die Figuren 6 bis 8 zeigen Abwandlungsmöglichice it en für die
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Herstellung der Verbundfolie 10, wonach zunächst Einzelfolien 91» 92 und 93 hergestellt und im Spalt eines Paares von Kalanderwalzen 94 in heissem Zustand mindestens einer der Folien 91» 92, 93 zur Verbundfolie 10 zusammengewalzt v/erden. Diese Verbundfolie 10 wird dann, wie im Zusammenhang mit Figur 4 erläutert, ggf. nochmals einer Kühl- und Glättmaschine 30 zugeführt.
In den Beispielen der Figuren β bis 8 wird eine Trägerfolie 91 gebildet, die in ihrer Zusammensetzung der in Verbindung mit Figur 2 erläuterten Trägerschicht 11 oder Trägerschicht
14 entspricht. Die Trägerfolie 91 kann auch der in Figur 3 gezeigten Trägerschicht 17 bzw. 19 entsprechen,,
Ferner ist in den Beispielen der Figuren 6 bis 8 eine PoIycarbonatfolie 92 vorgesehen, die der Innenschicht 12 bzw.
15 nach Figur 2 oder der Innenschicht 18 nach Fig. 3 entspricht. Schliesslich entspricht die in den Figuren 6 bis 8 gezeigte Auflagefolie 93 der Aussenschicht 13 nach Figur 2. Wird -wie in Figur 3 vorgesehen- keine Aussenschicht angebracht, so hat hierzu lediglich in den Beispielen der Figuren 6 bis 8 die Auflagefolie 93 zu entfallen. Werden andererseits mehr als drei Schichten in der Verbundfolie 10 vorgesehen, dann sind entsprechend nierh Folien dem Paar
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■von Kalanderwalzen zuzuführen, oder es könnte "beispielsweise die Folie 91 schon eine "Verbundfolie sein, die in einem Breitschlitz-Spritzwerkzeug 20 nach Pig. 4 oder einer Spritzgiessanordnung 70 nach Figur 5 hergestellt würde.
Im Beispiel der Figur 6 sind drei Breitschlitzdüsen 101,
102 und 103 vorgesehen. Die Breitschlitzdüse 101 wird von einer Schneckenpresse 104 "beschickt, die, wie durch Pfeil 105 angedeutet, mit frischem Styrol-Polymerisat und, wie durch den Pfeil 106 angedeutet, mit Rücklauf material "beschickt wird. Die Breitschlitzdüse 102 wird durch eine Schneckenpresse 107 "beschickt, der Polycarbonat in dosierter Menge zugeführt wird, wie dies durch den Pfeil 108 angedeutet ist.
Die Breitschlitzdüse 103 wird von einer dritten Schneckenpresse 109 "beschickt, der analog zur Schneckenpresse 29 (s. Fig. 4) Standard-Polystyrol zugeführt wird, in das Mittel zur zur Vermeidung elektrostatischer OlDerflächenaufladung eingemischt sind. Die drei von den Breitschlitzdüsen 101, 102 und
103 erzeugten Folien 91, 92 und 93 sind in ihrer Dicke auf die gewünschte Dickenverteilung der Verbundfolie 10 abgestellt. Diese Folien 91, 92 und 93 werden in noch heissem Zustand zusammengeführt und zwischen den Kalanderwalzen zu der Verbundfolie 10 vereinigt.
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Im Beispiel der Figur 7 wird die als Trägerschicht dienende Folie 91 durch Spritzgiessen mittels der Breitschlitzdüse 101 erzeugt, wobei diese Breitschlitzdüse 101, wie im Beispiel der Figur 6, an eine mit frischem Styrol-Polymerisat (Pfeil 105) und Rücklauf material (Pfeil 106) beschickte Schneckenpresse 104 angeschlossen ist. Im Unterschied zum Beispiel der Figur 6 werden die Polycarbonatfolie 92 und die elektrostatische 0"berflächenaufladung -verhindernde Folie 93 von Vorratsrollen 111 und 112 zugeführt. Dabei ist darauf zu achten, dass die Polycarbonatfolie 92 möglichst wenig Feuchtigkeit aufnimmt. Die Folien 92 und 93 werden im wesentlichen kalt auf die vom Estudieren her noch heisse Trägerfolie 91 aufgelegt und mittels des Paares von Kalanderwalzen 94 aufgewalzt.
Im Beispiel der Figur 8 wird die Trägerfolie 91 von einer Vorratsrolle 113 zugeführt und an beiden Oberflächen mittels Strahlungsheizeinrichtungen 114 bis zur Formbarkeit aufgeheizt. Auf die eine Oberfläche der so vorbereiteten Trägerfolie 91 wird eine mittels Schneckenpresse 107 und Breitschlitzdüse 102 erzeugte Polycarbonat-Folie 92 aufgelegt, während auf die zweite Oberfläche der aufgeheizten Trägerfolie 91 eine mittels Schneckenpresse 109 und Breitschlitzdüse 103 hergestellte, elektrostatische Aufladung verhindern-
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de Folie 93 aufgelegt wird. Die drei Folien 91, 92 und 93 werden im Spalt zwischen den Kalanderwalzen 94 zu einer Verbundfolie 10 zusammengewalzt. Die Verbundfolie 10 kann dann wiederum, wie im Beispiel der Figuren 4 und 5, einer Kühl- und Glättmaschine 30 und von dort dem Verarbeitungsgang zugeführt werden.
Die Figuren 9 und 10 geben Verfahrensmöglichkeiten im Rahmen der Erfindung wieder, ohne eine eigentliche Verbundfolie erzeugen und verarbeiten zu müssen.
Im Beispiel der Figur 9 handelt es sich um die Herstellung von Verpackungsbehältern, beispielsweise Fertigmenütellern 1 nach Figur 1 und 2 und deren Deckel 6 entsprechend Figuren 1 und 3. Der Übersichtlichkeit halber ist der Aufbau der Behälterwand nur mit zwei Schichten dargestellt. Wenn mehr als zwei Schichten vorgesehen sein sollen, sind die entsprechenden Ergänzungen ohne weiteres vorzusehen.
Nach der Darstellung der Figur 9 werden ein dickeres Band 121 aus Styrolpolymerisat von einer Vorratsrolle 122 und ein dünneres Band 123 aus Polycarbonat von einer Vorratsrolle 124 in kaltem Zustand, d.h. bei Raumtemperatur, also etwa 20° in eine Zusammenführungsvorrichtung 125 eingeführt. In
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dieser Zusammenf übungseinrichtung 125 werden die "beiden Bänder 121 und 125 dicht aufeinander gelegt. Die zunächst zwischen den "beiden Bändern 121 und 122 vorhandene Luft wird im Inneren der Zusammenführungsvorrichtung 125 abge— saugt. Die beiden Bänder 121 und 123 verhalten sich nach dea Verlassen der Zusammenfübungseinrichtung 125 gemeinsam in ähnlicher Weise wie eine Verbundf olie, wobei allerdings beide Bänder 121 und 123 nicht bleibend und fest miteinander verbun den sind, wie dies durch die getrennte Darstellung beider Bänder in Figur 9 angedeutet ist. Das in Figur 9 untere Band 121 aus Styrol-Polymerisat wird nach dem Verlassen der Zusammenführungseinrichtung 125 von unten her durch eine Infrarotheizvorrichtung 126 auf geeignete Formungstemperatur des jeweils benutzten Styrolpolyinerisats erhitzt. In entsprechender Weise wird das in Figur 9 oben gezeigte Band aus Polycarbonat durch eine mit Infrarotstrahlen arbeitende Heizeinrichtung 127 auf die für das benutzte Polycarbonat geeignete Yerfomungstemperatur erhitzt. In der Darstellung der Figur 9 ist die entsprechend verschiedene Heizleistung der.Heizeinrichtung 126 und 127 durch Darstellung in verschied erner länge angedeutet. In der Praxis wird man insbesondere bei schrittweisem Arbeiten der sich anschliessenden Thermoformvorrichtung 50 und Stanzvorrichtung 60 die Länge beider Heizeinrichtungen 126 und 127 auf die Länge des Irans-
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portschrittes abstimmen und die Heizleistung durch Anzahl und Anordnung der Infrarotstrahlerelemente grob und durch Aufheizungsgrad, also die temperatur der Infrarotstrahlerelemente fein regeln. Die beiden Heizeinriohtungen 126 und sind daher getrennt regelbar. An die Heizeinrichtung 126 und 127 schliesst sich in Wanderrichtung der Bänder 121 und 125 die eigentliche Thermoformvorrichtung 50 an, deren Aufbau in einer der herkömmlichen Weisen sein kann. In der Ihermoformvorrichtung 50 werden die Formlinge in die Bänder 121 und 123 eingeformt und dabei die beiden Bänder 121 und 123 fest zusammengedrückt, dass bestimmte Bereich an ihren sich berührenden Oberflächen miteinander haften. Dies ist in der Zeichnung durch die geschlossene Darstellung beider Bänder 121 und 123 im Bereich Thermoformvorrichtung 50 angedeutete Hinter der Ihermoformvorrichtung 50 werden im dargestellten Beispiel die !Formlinge an den sie umgebenden Randbereichen mit dem fest miteinander verbundenen Bandteilen in einer Stanzvorrichtung 60 ausgeschnitten und wie durch den Pfeil 61 angedeutet in bekannter Weise abtransportiert. Die Restbänder 121* und 123* werden aus der Stanzvorrichtung 60 a-bgezogen. Da die fest verbundenen Bandteile beim Ausschneiden der Formlinge restlos mit entfernt worden sind, sind die Restbänder 121' und 123* hinter der Stanzvorrichtung 60 wieder in gleicher Weise wie vor der
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Thermoformvorrichtung 50 dargestellt. Die beiden Restbänder 1211 und 123' lassen sich mittels einer Trennvorrichtung wieder leicht voneinander trennen und auf getrennte Rollen 129 aufwickeln, um später zerkleinert und als wiederverwendbarer Werkstoff in den Herstellungsgang zurückgeführt zu werden.
Im Beispiel der Figur 10 v/erden eine gleiche Thermoformvorrichtung 50 und eine gleiche Stanzvorrichtung 60, wie im Beispiel der Figur 9 benutzt. Das in Figur 10 angedeutete Verfahren unterscheidet sich jedoch wesentlich von dem in Figur 9 angedeuteten Verfahren, dass das die Trägerschicht der Formlingswand bildenden Band 131 beispielsweise aus schlagfestem Polystyrol und das die Innenschicht der Formlingswand bildende Band 133 aus Polycarbonat unmittelbar von den sie herstellenden Extruder-Breitschlitzdüsen 132 und 134 kommend, in heissem Zustand zusammengelegt werden. Jedes der Bänder 131 und 133 kann dabei im wesentlichen die für den jeweiligen Kunststoff geeigneten Formungstemperatur aufweisen. Die Einstellung der Bänder 131 und 133 auf diese Formungstemperatur erfolgt im dargestellten Beispiel mittels je einer Stabilisierungsvorrichtung 30. Zum Anpassen der kontinuierlichen Arbeitsweise der Extruder-Breitschlitzdüsen 132 und 134 und der Stabilisierungseinrichtung 30 an den schrittweisen Vorschub der Bänder 131 und 133 durch die Thermoformvorrichtung 50 sind hinter den Stabilisierungsvorrichtungen 30 Umsetzeinrichtungen 40 mit sich im Sinne der Doppelpfeile hebenden
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und senkenden Tänzerwalzen 41 angeordnet. Die sich entsprechend dem Beispiel der Figur 9 hieran anschliessende Zusammenführungseinrichtung 135 ist insbesondere darauf abgestellt, dass die heissen, d.h. auf den Formungstemperaturen "befindlichen Bänder 131 und 133 ohne Schaden durchgeführt werden können. Obwohl die Bänder 131 und 133 schon beim Zusammenführen im wesentlichen die für die jeweiligen Kunststoffe geeigneten Verformungstemperaturen aufweisen, können auch im Beispiel der Figur 10 zwischen der Zusanmenf übungseinrichtung 135 und der eigentlichen Ihermoformvorrichtung 50 Infrarotheizeinrichtun— gen 136 und 137 in Art einer Raststation angeordnet sein, um die beim Übergang von kontinuierlichem Vorschub auf schrittweisen Torschub eintretenden Unterschiede in der Oberflächentemperatur eines Vorschubschrittes auszugleichen. Die Infrarotheizeinrichtungen 136 und 137 sind auch dann von Bedeutung, wenn die Bänder 131 und 133 oder eines dieser Bänder aus Material bestehen, das nicht mit der Verformungstemperatur durch die Zusammenführvorrichtung 135 geführt ;verden kann, also vorher stärker abgekühlt werden muss. Bezüglich der G-rössenausbildung und der Regelung der Heizeinrichtungen 136 und 137 gelten die gleichen Gesichtspunkte wie sie in Verbindung mit Figur 9 erläutert worden sind. Hinter den Heizeinrichtungen 136 und 137 v/erden dann die beiden Bänder 131 und 133 durch die Thermoformvorrichtung 50 und die Stanzvorrichtung 60 geführt. Figur 10 zeigt die Möglichkeit, die
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Formlinge derart aus den "beiden Bändern auszuschneiden, dass auch noch Rest der zusammenhaftenden Bandbereiehe in dem Restband "bleiben. Das so entstehende Resfband 138 wird deshalb einer Yerkleinerungs- und Aufbereitungsvorrichtung 139 zugeführt, von wo aus es als Restmaterial in das Verfahren zurückgeführt wird, und zwar in die die Breitschlitzdüse beschickende Schneckenpresse 24, die, wie die Pfeile 25 und 26 andeuten, in dosierter W ise sowohl mit Rücklaufmaterial als auch mit Prischmaterial zu beschicken ist. Im Unterschied hierzu wird die die Breitschlitzdüse 134 speisende Schneckenpresse 28 nur mit frischem Polycarbonat-Haterial beschickt.
Alle in der Beschreibung, den Patentansprüchen und" der Zeichnung wieder gegebenen Merkmale des Anmeldungsgegenstandes können für sich allein oder in jeder denkbaren Kombination von wesentlicher Bedeutung für die Erfindung sein.
-Patentansprüche-
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Claims (16)

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    Patentansprüche
    Pormling aus thermoplastischem Kunststoff, beispielsweise Ess- oder Trinkgefäss oder "Verpackungsbehälter, insbesondere für Lagerung, Zubereitung und Servieren von Lebensmitteln wie Tiefkühlkost, Fertiggerichten u.dgl., wobei
    die Wandung des Eormlings aus mindestens zwei miteinander verbundenen unterschiedlichen Schichten besteht, die sich in ihren chemischen und physikalischen Eigenschaften ergänzen, dadurch gekennzeichnet, dass die lormlingswandung (1, 6) mindestens eine Schicht (11, 14, 17, 19) aus im wesentlichen Styrol-Polymerisat und mindestens eine Schicht (12, 15, 18) aus Polycarbonat enthält.
  2. 2. Pormling nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    die im wesentlichen aus Styrol-Polymerisat bestehende
    Schicht (11, 14, 17, 19) als Trägerschicht ausgebildet
    ist, die mit einer Oberflächenschicht (12, 15, 18) aus
    Polycarbonat ein- oder zweiseitig belegt ist.
  3. 3. Eormling nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
    dass die im wesentlichen aus Styrol-Polymerisat bestehende Schicht (11, 14, 17, 19) aus einer Mischung von Styrol-Polymerisat und Polycarbonat besteht.
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    23ΠΛ572
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  4. 4. Formling nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass er dünnwandig in Art eines Ainmal-G-ebrauchsgegenstandes hergestellt ist.
  5. 5. Verfahren zur Herstellung von Formungen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst eine Verbundfolie mit einer der gewünschten Schichtung der lOrmlingwand entsprechenden Schichtung, und zwar mit mindestens einer im wesentlichen aus Styrol-Polymerisat bestehenden Schicht und mindestens einer·Polycarbonatschicht erzeugt und diese Verbundfolie durch Thermoformen zu den gewünschten 3?ormlingen verarbeitet wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundfolie unmittelbar vor dem Thermoformen hergestellt wird, wobei zumindest die im wesentlichen aus Styrol-Polymerisat bestehende Schicht bzw. Schichten zur Herstellung der Verbundfolie in erhitztem Zustand zugeführt werden und die dadurch in ihr bzw. ihnen gespeicherte Wärmemenge im wesentlichen bis in den Thermof ormvorgang behalten.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundfolie im Extrusionsverfahren unter gleich-
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    - 30 zeitiger Erzeugung aller Schichten hergestellt wird.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundfolie aus einer nach dem Kammerprinzip aufgebauten Vielschichtdüse extrudiert wird.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundfolie aus einer Düse mit einheitlichem Innenraum extrudiert wird, der ein Materialstrang zugefürht wird, in welchen die gewünschte Materialschichtung -vorgebildet wurde»
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundfolie durch getrenntes Extrudieren verschiedener Schichten aus getrennten Düsen und Vereinigen der Schichten unmittelbar nach dem getrennten Extrudieren erzeugt wird,
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 9, 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundfolie mittels Runddüse als Schlauch extrudiert und dieser Schlauch in bekannter Weise zur Erzeugung der Folie gewünschter Dicke aufgebläht und dann für die Verarbeitung aufgeschnitten wird.
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    409831/0949
    Dipl.-Phys. Heinrich Seids · Patentanwalt · 62 Wiesbaden-Bierstadt · Bierst. Höhe 15 · Postf. 12068 · & (06121) 565382
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  12. 12. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundfolie durch Aufbringen mindestens einer vorgefertigten und ggf. zwischengelagerten Folie auf eine frisch extrudierte Folie erzeugt wird.
  13. 13· Verfahren anch Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine als Trägerschicht der Verbundfolie dienende Folie aus Styrol-Polymerisat extrudiert und in noch heissen Zustand zumindest an einer Seite mit einer relativ kalten Folie aus Polycarbonat kaschiert wird,
  14. 14. Verfahren zur Herstellung von Formungen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend der gewünschten Schichtung der Formlingwand zwei oder mehrere Folien, ggf. darunter eine oder mehrere einen Teil der Schichtung der Formlingwand entsprechende Verbundfolie übereinandergelegt und unter Erzeugung ausreichender gegenseitiger Haftung durch gleichzeitiges Thermoformen zu den gewünschten Formungen verarbeitet werden.
  15. 15. Verfahren nach Ansprch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufheizen der einzelnen Folien für das Thermoformen getrennt vor oder nach dem Zusammenlegen erfolgt.
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    DipL-Phys. Heinrich Seids · Patentanwalt · 62 Wiesbaden-Bierstadt · Bierst. Höhe 15 · Postf. 120 68 · ® (0 6121) 56 53 82
  16. 16. Verfahren nach Anspruch 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine als Trägerschicht dienende Folie im wesentlichen aus Styrol-Polymerisat auf Verforniungstemperatur aufgeheizt wird, dass auf diese Erägerfolie mindestens auf einer Seite eine vorzugsweise als Formlingsylnnenschicht dienende relativ kühle bzw., weniger aufgeheizte Folie aus PoIycarbonat gelegt und diese Folien gemeinsam dem eigentlichen Thermoforravorgang unterworfen werden.
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