DE60317589T2

DE60317589T2 - Luftkissenlaminat mit einem Barrierschicht aus recyclierten Polyester

Info

Publication number: DE60317589T2
Application number: DE60317589T
Authority: DE
Inventors: North Caldwell Kannankeril Charles; Plainsboro Freundlich Richard
Original assignee: Sealed Air Corp
Current assignee: Sealed Air Corp
Priority date: 2002-02-25
Filing date: 2003-02-20
Publication date: 2008-10-23
Anticipated expiration: 2023-02-21
Also published as: US20030161999A1; EP1338413A1; EP1338413B1; ES2295472T3; DE60317589D1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen zellulären (zellularen, zelligen) Polstergegenstand, der aus laminierten Folien hergestellt ist, und Verfahren zur Herstellung eines derartigen zellulären Polstergegenstands. Die Zellen des Polstergegenstands werden entweder zum Zeitpunkt der Laminierung der Folien mit Fluid gefüllt, oder es wird während der Laminierung eine Reihe nicht aufgeblasener Zellen gebildet, wobei diese Zellen durch einen Aufblaskanal aufblasbar sind, der eine Vielzahl von Zellen in einer Reihe verbindet.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Kommerzielles Bubble Wrap^® Polstermaterial verwendet zwei Folien, die zusammenlaminiert sind. Üblicherweise ist nur eine der Folien in einer Weise geprägt, d. h. thermogeformt, um bei Betrachtung von einer Seite der Folie eine Vielzahl von Vorsprüngen zu liefern, wobei die Vorsprünge bei Betrachtung von der anderen Folienseite Hohlräume sind. Diese Vorsprünge sind im Allgemeinen regelmäßig beabstandet und haben eine zylindrische Form mit einer runden Basis und einer oberen Kuppel. Die geformte Folie wird im Allgemeinen an eine Flachfolie laminiert, um das Produkt mit luftgefüllten Zellen zu bilden. In einer anderen Version werden zwei geformte Folien aneinander laminiert, um das zelluläre Produkt zu bilden.
Um das luft-zelluläre Produkt mit Fluidhalteeigenschaften, z. B. Lufthalteeigenschaften, zu versehen, weisen beide Folien, die aneinander laminiert sind, eine Barriereschicht auf. In der Vergangenheit schlossen die Folien, die zur Herstellung von Bubble Wrap^® Polstermaterial verwendet wurden, eine Polyamid-Barriereschicht und Polyolefinschichten auf beiden Seiten der Polyamidschicht ein. Während die Polyolefinschichten vorhanden sind, damit die Folien aneinander heißgesiegelt werden können, ist die Polyamidschicht vorhanden, weil Polyamid eine kristalline Struktur hat, die die Gasdurchlassrate durch die Folie hindurch verzögert. Polyamid ist jedoch ein relativ teures Polymer. Es wäre erwünscht, die Folie mit einer Barriereschicht zu versehen, die ein weniger teures Polymer verwendet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist gefunden worden, dass in einer Mehrschichtfolie zur Verwendung zur Herstellung eines zellulären Luftpolstergegenstands Recycling-Polyester als Barriereschicht verwendet werden kann. Es ist gefunden worden, dass Recycling-Polyester als Innenschicht in Kombination mit Polyolefinpolymer coextrudiert werden kann, das in den äußeren Schichten der Folie verwendet wird. Es ist gefunden worden, dass Recycling-Polyester etwa 14°C (25°F) unterhalb der Temperatur, bei der jungfräulicher Polyester verarbeitet werden kann, verarbeitet werden kann (d. h. extrudiert, geformt, usw.). Dieser Unterschied der Verarbeitungstemperatur von 14°C (25°F) ist mit der Verarbeitung der Polymere auf Polyolefinbasis kompatibel, die in den äußeren Heißsiegelschichten der Mehrschichtfolie vorhanden sind. Die erhöhte Verarbeitungstemperatur von jungfräulichem Polyester führt zu schlechten Verträglichkeitseigenschaften, wenn er mit erheblich niedriger schmelzenden Polymeren auf Olefinbasis verarbeitet wird.
Es ist zudem gefunden worden, dass das Recycling von Polyester, obwohl das Molekulargewicht des Polyesters herabgesetzt wird (und damit die Verarbeitungstemperatur relativ zu jung fräulichem Polyester herabgesetzt wird), die Barriereeigenschaften der resultierenden Barriereschicht nicht signifikant reduziert. Die Schicht aus Recycling-Polyester dient als Luftbarriere, insbesondere als Barriere für atmosphärischen Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid, usw. Die Barriereschicht wird gebraucht, weil luftgefüllte Polsterzellen während des Gebrauchs beansprucht werden, was zu "Kriechen" führt, d. h. Verlust von Gas aus der Zelle, wodurch die Zelle ihrer Polsteraufgabe weniger gerecht werden kann. Mit anderen Worten trägt die Barriereschicht dazu bei, das Gas während des Gebrauchs in jeder Zelle zu halten. Recycling-Polyester ist zudem signifikant billiger als jungfräulicher Polyester. Bevorzugte Folienstrukturen sind fünfschichtige Folien mit äußeren Schichten, die heißsiegelbares Polyolefin enthalten, mit einer Kernschicht, die den Recycling-Polyester enthält, und Verbindungszwischenschichten zwischen der Kernschicht und den Polyolefinschichten. Die Verbindungsschichten enthalten ein Polymer, das das Polyolefin an den Polyester kleben kann, wie anhydridmodifiziertes Polymer (z. B. anhydridmodifiziertes lineares Polyethylen niedriger Dichte).
Zusätzlich zu konventionellen Polstergegenständen, wie thermogeformten gesiegelten Laminat-Polystergegenständen, schließt die vorliegende Erfindung die Verwendung von Recycling-Polyester in aufblasbaren Polstergegenständen ein, die in unaufgeblasenem Zustand zu dem Endverbraucher transportiert werden können, wobei sie danach unmittelbar vor Gebrauch aufgeblasen werden. Diese aufblasbaren Polstergegenstände werden typischerweise aus zwei flachen ungeformten heißsiegelbaren Folien hergestellt, die in diskreten Bereichen miteinander verschmolzen werden, um eine oder mehrere aufblasbare Kammern zu bilden.
Konventionelle Verfahren zur Herstellung von Polstergegenständen, wie Bubble Wrap^® Polstermaterial, verwenden eine Vakuumquelle, um Polymerfolie unter Bildung von Blasen oder Taschen zu verformen, die mit Luft (oder anderen Gasen) unter Bildung von Blasen gefüllt werden können. Derartige Produkte können unter Verwendung einer geheizten Trommel mit Vertiefungen hergestellt werden, die an eine Vakuumquelle angeschlossen ist. Wenn Vakuum angelegt wird, wird jeder der verschiedenen Bereiche der erwärmten Folie in Kontakt mit der Trommel in eine Vertiefung auf der Trommel gezogen. Jene Bereiche der erwärmten Folie, die in die Vertiefungen gezogen werden, werden durch das Vakuumziehverfahren verformt und verdünnt. Eine Seite des resultierenden geformten Elements bietet eine flache Oberfläche zur Laminierung an dasselbe, d. h. es hat einen flachen Bodenbereich mit beabstandeten Konkavitäten aus dem Formungsprozess, während die andere Seite keine flache Oberfläche für die Laminierung bietet, sondern geformte Vorsprünge mit einem (d. h. für die Laminierung) unerreichbaren flachen Grund an der Basis der Vorsprünge aufweist. Eine zweite Folie, die vorzugsweise eine Flachfolie ist, d. h. nicht thermogeformt ist, wird an die "flache Seite" der geformten Folie geschmolzen, was zu einer Vielzahl von versiegelten luftgefüllten "Blasen" führt. Das Verschmelzen erfolgt vorzugsweise durch Heißsiegelung.
Konventionelle Polsterfertigungsverfahren schließen auch eine Folienextrusionsstufe in der ersten Stufe, eine optionale Folienformungsstufe in der zweiten Stufe und eine Folienlaminierungsstufe in der dritten Stufe ein, wobei die Stufen in einem einzigen integrierten Verfahren durchgeführt werden, wie in US 3,294,387 von Chavannes mit dem Titel "Laminated Cellular Material" sowie der US-Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 09/934,732 von Kannankeril et al. mit dem Titel "Integra ted Process for Making Inflatable Article" offenbart. Polymerfolien werden in der ersten Stufe durch konventionelle Techniken extrudiert, die Fachleuten auf dem Sektor der Polymerfolienherstellung bekannt sind. In der zweiten Stufe werden eine oder mehrere der Folien durch die oben beschriebene Vakuumformungstechnik geformt, und zwei Folien werden mittels Heißsiegelungsverfahren, die Fachleuten auf dem Sektor der Polymerfoliensiegelungstechniken bekannt sind, zu geformten versiegelten "Blasen" kombiniert.
Die vorliegende Erfindung betrifft gemäß einem ersten Aspekt einen zellulären Polstergegenstand, der (A) eine erste Mehrschichtfolie mit ersten und zweiten äußeren Schichten, die jeweils ein Polymer auf Olefinbasis enthalten, und einer innere O₂-Barriereschicht, und (B) eine zweite Mehrschichtfolie mit ersten und zweiten äußeren Schichten, die jeweils ein Polymer auf Olefinbasis enthalten, und einer inneren O₂-Barriereschicht umfasst. Die erste Mehrschichtfolie wird so an die zweite Mehrschichtfolie laminiert, dass eine Vielzahl von Zellen zwischen der ersten Mehrschichtfolie und der zweiten Mehrschichtfolie gebildet werden. Die innere O₂-Barriereschicht in der ersten Folie und/oder die innere O₂-Barriereschicht in der zweiten Folie enthält Recycling-Polyester.
In mindestens einer der ersten und zweiten Mehrschichtfolien umfasst jede der äußeren Schichten von sowohl der ersten Folie als auch der zweiten Folie vorzugsweise mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylen niedriger Dichte, linearem Polyethylen niedriger Dichte, Polyethylen sehr niedriger Dichte und homogenem Ethylen/α-Olefin-Copolymer.
Die erste Folie und/oder die zweite Folie umfasst ferner eine Verbindungsschicht zwischen der ersten äußeren Schicht und der Barriereschicht und eine Verbindungsschicht zwischen der zweiten äußeren Schicht und der Barriereschicht. Die erste Folie und/oder die zweite Folie haben vorzugsweise hinsichtlich der Zusammensetzung und/oder der Schichtdicke eine symmetrische Schichtstruktur.
Vorzugsweise umfassen eine oder mehrere der Verbindungsschichten mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus anhydridmodifiziertem Polymer, z. B. Ethylen/ungesättigter Ester-Copolymer und Ethylen/ungesättigte Säure-Copolymer, und anhydridmodifiziertem Ethylen/α-Olefin-Copolymer, wie anhydridmodifiziertem linearem Polyethylen niedriger Dichte.
Bei einem alternativen bevorzugten aufblasbaren Polstergegenstand ist die erste Mehrschichtfolie eine flache ungeformte Folie, und die zweite Mehrschichtfolie ist eine flache ungeformte Folie. Die ersten und zweiten Folien sind vorzugsweise unter Bildung einer Vielzahl von Zellreihen aneinander gesiegelt, wobei jede der Zellreihen eine Vielzahl von Zellen und einen Durchgang umfasst, der die Zellen miteinander in Reihe verbindet. Jede Reihe hat ein totes Ende, wobei der Durchgang und die Zellen in der Reihe durch ein Aufblasfluid aufgeblasen werden. Der Durchgang wird nach dem Aufblasen zugesiegelt, so dass die Zellen in der Reihe aufgeblasen bleiben.
Bei einem anderen bevorzugten aufblasbaren Polstergegenstand wird eine Vielzahl diskreter Hohlräume in beabstandeten Intervallen mit einem dazwischen befindlichen Grundbereich in der ersten Folie ausgebildet, wobei die zweite Folie eine Flachfolie ist, die in dem Grundbereich an die erste Folie geklebt wird, wobei die erste und zweite Folie in jedem der diskreten Hohlräume ein Fluid einschließen. Alternativ wird eine Vielzahl von diskreten Hohlräumen in beabstandeten Intervallen sowohl in der ersten Folie als auch in der zweiten Folie ausgebildet, wobei jede der Folien einen Grundbereich zwischen den diskreten Hohlräumen aufweist, mindestens ein Teil der Grundbereiche der Folien aneinander geklebt ist und die Hohlräume der ersten und zweiten Folien ein Fluid enthalten. Die Hohlräume der ersten und zweiten Folie können von identischer Größe sein und identischen Abstand zueinander aufweisen oder eine unterschiedliche Größe sein und/oder einen unterschiedlichen Abstand aufweisen. Die Hohlräume der ersten und zweiten Folien können miteinander ausgerichtet sein (d. h. so dass die Hohlräume der ersten Folie mit den Hohlräumen der zweiten Folie überlappen), wodurch die Grundbereiche auch in Ausrichtung miteinander kommen. Die Hohlräume können alternativ nicht miteinander ausgerichtet oder teilweise miteinander ausgerichtet sein.
Die Barriereschicht der ersten Folie und/oder der zweiten Folie umfasst in einer Ausführungsform ein Gemisch aus Recycling-Polyethylenterephthalat und jungfräulichem Polyethylenterephthalat.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Polstergegenstands, bei dem (A) eine erste Mehrschichtfolie mit ersten und zweiten äußeren Schichten, die jeweils ein Polymer auf Olefinbasis enthalten, und einer inneren Barriereschicht, die Recycling-Polyester enthält, extrudiert wird und (B) eine zweite Mehrschichtfolie mit ersten und zweiten äußeren Schichten, die jeweils ein Polymer auf Olefinbasis enthalten, und einer inneren Barriereschicht, die Recycling-Polyester enthält, extrudiert wird und (C) die erste und zweite Mehrschichtfolie aneinander geklebt werden, so dass eine Vielzahl Zellen gebildet wird.
Das Verfahren umfasst ferner gemäß einer bevorzugten Ausführungsform das Ausbilden einer Vielzahl diskreter Hohlräume in der ersten Folie in beabstandeten Intervallen mit einem Grundbereich dazwischen. Die Hohlräume werden gebildet, nach dem die erste Mehrschichtfolie extrudiert wurde, jedoch bevor die erste Mehrschichtfolie an die zweite Mehrschichtfolie geklebt wurde. Der Grundbereich der ersten Folie wird dann an die zweite Folie geklebt, so dass die erste und zweite Folie, wenn die erste und zweite Mehrschichtfolie aneinander geklebt werden, zusammen ein Fluid in jedem der diskreten Hohlräume einschließen. Das Formen wird vorzugsweise durchgeführt, indem die Folie über eine Formungswalze geleitet wird, die diskrete Bereiche der Folie in Formungshohlräume zieht, indem die Atmosphäre aus Bereichen zwischen der Folie und dem Formungshohlraum evakuiert wird. Das Fluid ist vorzugsweise Luft.
In einer Variante dieses Verfahrens wird eine Vielzahl diskreter Hohlräume in sowohl der ersten Mehrschichtfolie als auch der zweiten Mehrschichtfolie ausgebildet, wobei sich die Vielzahl diskreter Hohlräume in beabstandeten Intervallen mit einem Grundbereich dazwischen befindet. Die Formung wird nach dem Extrudieren der ersten und zweiten Mehrschichtfolien durchgeführt, jedoch bevor die erste Mehrschichtfolie an die zweite Mehrschichtfolie geklebt wird, wobei der Grundbereich der ersten Folie an den Grundbereich der zweiten Folie geklebt wird, so dass die erste und zweite Folie, wenn die erste und zweite Mehrschichtfolie aneinander geklebt werden, zusammen ein Fluid in jedem der diskreten Hohlräume einschließen. Der Grundbereich der ersten Folie wird vorzugsweise an den Grundbereich der zweiten Folie heißgesiegelt.
In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens werden die ersten und zweiten Folien aneinander heißgesiegelt, um eine Vielzahl von Zellen zu bilden, wobei jede der Reihen von Zellen eine Vielzahl von Zellen und einen Durchgang enthält, der die Zellen miteinander verbindet, so dass ein aufblasbarer Gegenstand produziert wird. Jede Reihe von Zellen hat ein totes Ende. Der Durchgang und die Zellen in der Reihe können durch ein Aufblasfluid aufgeblasen werden. Der Durchgang kann zugesiegelt werden, so dass die Zellen in jeder der Reihe aufgeblasen bleiben können. Der aufblasbare Gegenstand hat vorzugsweise einen offenen Randbereich an einem Rand in Maschinenrichtung.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die zahlreichen Merkmale und Vorteile der Erfindung werden Fachleuten durch die detaillierte Beschreibung und die Figuren besser verständlich, in denen
1 eine perspektivische Explosionsansicht eines ersten bevorzugten erfindungsgemäßen Polstergegenstands ist,
2 eine Querschnittansicht durch Schnitt 2-2 in 1 ist,
3 ein Schema eines Verfahrens zur Herstellung einer ersten erfindungsgemäßen Polstergegenstands ist,
4 eine perspektivische Ansicht einer alternativen bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen aufblasbaren Polstergegenstands ist,
5 eine flachgelegte Draufsicht einer zusammengesetzten Ausführungsform ist, die der Ausführungsform von 4 entspricht, und
6 ein Schema eines Verfahrens zur Herstellung des aufblasbaren Polstergegenstands gemäß 4 und 5 ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
"Folie" wird hier im allgemeinsten Sinne verwendet, so dass alle Kunststoffbahnmaterialien unabhängig davon, ob sie Folie oder Feinfolie sind, eingeschlossen sind. Erfindungsgemäße und erfindungsgemäß verwendete Folien haben vorzugsweise eine Dicke von 0,25 mm oder darunter. Der Begriff "Verpackung" bezieht sich hier auf Verpackungsmaterialien, die zum Verpacken von Produkt verwendet werden.
Der Begriff "Polyolefin" bezieht sich hier auf jedes polymerisierte Olefin, das linear, verzweigt, cyclisch, aliphatisch, aromatisch, substituiert oder unsubstituiert sein kann. In den Begriff Polyolefin sind speziell Homopolymere von Olefin (z. B. Polyethylen hoher Dichte und Polyethylen niedriger Dichte), Copolymere von Olefin, Copolymere von Olefin und nicht-olefinischem Comonomer, das mit dem Olefin copolymerisierbar ist, wie Vinylmonomere, und modifizierte Polymere davon eingeschlossen. Zu speziellen Beispielen gehören Polyethylenhomopolymer, Polypropylenhomopolymer, Polybuten, Ethylen/α-Olefin-Copolymer, Propylen/α-Olefin-Copolymer, Buten/α-Olefin-Copolymer, Ethylen/Vinylacetat-Copolymer, Ethylen/Ethylacrylatcopolymer, Ethylen/Butylacrylat-Copolymer, Ethylen/Methylacrylatcopolymer, Ethylen/Acrylsäure-Copolymer, Ethylen/Methacrylsäurecopolymer, modifiziertes Polyolefinharz, Ionomerharz, Polymethylpenten, usw. Modifiziertes Polyolefinharz schließt modifiziertes Polymer ein, das durch Copolymerisieren des Homopolymers des Olefins oder Copolymers davon mit ungesättigter Carbonsäure hergestellt ist, z. B. Maleinsäure, Fumarsäure, oder einem Derivat davon, wie dem Anhydrid, Ester oder Metallsalz. Es kann auch durch Einbau von ungesättigter Carbonsäure, z. B. Maleinsäure, Fumarsäure, oder eines Derivats davon, wie Anhydrid, Ester oder Metallsalz, in das Olefinhomopolymer oder -copolymer erhalten werden.
Die Bezeichnung "Ethylen/α-Olefin-Copolymer" und "Ethylen-α-Olefin-Copolymer" bezieht sich hier auf solche heterogenen Materialien wie lineares Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE) und Polyethylen sehr niedriger und ultraniedriger Dichte (VLDPE und ULDPE) und homogene Polymere wie metallocenkataly sierte lineare homogene Ethylen/α-Olefin-Copolymerharze wie EXACT^TM, erhältlich von Exxon Chemical Company, und lineare homogene Ethylen/α-Olefin-Copolymerharze wie TAFMER^TM, erhältlich von Mitsui Petrochemical Corporation. Alle diese Materialien schließen im Allgemeinen Copolymere von Ethylen mit einem oder mehreren Comonomeren ausgewählt aus C₄- bis C₁₀-α-Olefinen wie Buten-1 (d. h. 1-Buten), Hexen-1, Octen-1, usw. ein, in denen die Moleküle der Copolymere lange Ketten mit relativ wenigen Seitenkettenverzweigungen oder vernetzten Strukturen umfassen. Diese Molekularstruktur unterscheidet sich von konventionellen Polyethylenen niedriger oder mittlerer Dichte, die höher verzweigt als ihre jeweiligen Gegenstücke sind. Die allgemein als LLDPE bekannten heterogenen Ethylen/α-Olefine haben eine Dichte, die üblicherweise im Bereich von etwa 0,91 g/cm³ bis etwa 0,94 g/cm³ liegt. Andere Ethylen/α-Olefin-Copolymere, wie die langkettigen verzweigten homogenen Ethylen/α-Olefin-Copolymere, erhältlich von Dow Chemical Company, die als AFFINITY^TM-Harze bekannt sind, sind als anderer, erfindungsgemäß brauchbarer Typ von homogenen Ethylen/α-Olefin-Copolymer auch eingeschlossen.
Der Begriff "Barriere" und die Bezeichnung "Barriereschicht" werden hier in Anwendung auf Folien und/oder Folienschichten in Bezug auf die Fähigkeit einer Folie oder Folienschicht verwendet, als Barriere für ein oder mehrere Gase zu dienen. In der Verpackungstechnik gehören zu Sauerstoffbarriereschichten (d. h. für gasförmigen O₂) im Allgemeinen beispielsweise Ethylen/Vinylalkohol-Copolymer, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyamid, Polyester, Polyacrylnitril, usw. In der vorliegenden Erfindung umfasst die Barriereschicht jedoch Recycling-Polyester.
Die Bezeichnung "Verbindungsschicht" bedeutet hier jede innere Schicht mit dem Hauptzweck, zwei Schichten aneinander zu kleben. Verbindungsschichten können beliebiges Polymer mit einer darauf gepfropften polaren Gruppe umfassen, so dass das Polymer kovalent an polare Polymere, wie Polyester, binden kann, während es gleichzeitig an unpolare Polymere wie Polyolefin binden kann. Zu beispielhaften Verbindungsschichtpolymeren gehören anhydridmodifiziertes Polyolefin (insbesondere anhydridmodifiziertes lineares Polyethylen niedriger Dichte), Ethylen/ungesättigter Ester-Copolymer (z. B. Vinylacetat-Copolymer, Ethylen/Butylacrylat-Copolymer, Ethylen/Methylacrylat-Copolymer), Ethylen/ungesättigte Säure-Copolymere (z. B. Ethylen/Acrylsäure-Copolymer, Ethylen/Methacrylsäure-Copolymer).
Der Begriff "Polyester" schließt hier Poly(ethylenterephthalat), Poly(butylenterephthalat), Poly(cyclohexan-1,4-dimethylenterephthalat), Poly(4,4'-isopropylidin-diphenylcarbonat), Poly(4,4'-carbonato-2,2-diphenylpropan) sowie andere Polyester ein. Der Begriff "Polyester" schließt sowohl jungfräulichen Polyester als auch Recycling-Polyester ein.
Die erfindungsgemäßen Gegenstände enthalten Recycling-Polyester. Während der Recycling-Polyester bis zu 0,1 bis 100 Gewichtsprozent des vorhandenen Polyesters ausmachen kann, kann der Recycling-Polyester in jeder Menge in einem Gemisch mit jungfräulichem Polyester vorliegen. Der Gegenstand enthält vorzugsweise jedoch Recycling-Polyester in einer Menge von etwa 10 bis 100 Gew.-% Recycling-Polyester, bezogen auf das Gesamtgewicht des vorhandenen Polyesters, insbesondere 30 bis 100 Gew.-%, insbesondere 60 bis 100 Gew.-%. Recycling-Polyester können zudem entweder Recycling-Polyester von Folienqualität (auch als Recycling-Polyester von Feinfolienqualität bezeichnet) oder Recycling-Polyester von Flaschenqualität sein, außerdem kann jeglicher jungfräuliche Polyester vorhanden sein.
Polyester von Folienqualität hat üblicherweise eine Strukturviskosität im Bereich von 0,8 bis 1,35 dl/g (vorzugsweise 0,8 bis 1,25), während Polyester von Flaschenqualität üblicherweise eine Strukturviskosität von 0,8 dl/g oder weniger hat (vorzugsweise 0,65 bis 0,8). Jungfräulicher Polyester hat üblicherweise eine höhere Strukturviskosität als Recycling-Polyester. Jungfräulicher Polyester mit einer Strukturviskosität von 0,8 dl/g hat beispielsweise eine Strukturviskosität von etwa 0,7 dl/g nach dem Recycling.
Es werden Verfahren zur Herstellung zellulärer Polstergegenstände, die Gegenstände selbst und Maschinen zur Herstellung zellulärer Polstergegenstände offenbart. Ein bevorzugter Polstergegenstand hat diskrete unabhängige Zellen aus der Laminierung (vorzugsweise mittels Heißsiegelung) von zwei kontinuierlichen Kunststofffolienmaterialien aneinander, um ein einheitliches zelluläres Laminat zu bilden. Bei der Herstellung dieses Gegenstands wird mindestens eines der kontinuierlichen Kunststofffolienmaterialien erwärmt und dann mittels eines Matrixzylinders oder anderer geeigneter Mittel zur Bildung einer Vielzahl individueller Zellen oder Taschen ausgebildet (d. h. geformt). Wenn nachfolgende Abschnitte der Folie gebildet werden, wird die Oberfläche des Grundabschnitts, der jede Zelle umgibt, auf einer Schmelztemperatur gehalten, und die zweite Feinfolie wird auf eine ähnliche Temperatur erwärmt und auf den Grundabschnitt der ersten Feinfolie aufgebracht, um eine einheitliche Struktur zu bilden, wobei jeder (jede) der geformten Abschnitte oder Zellen individuell unter Bildung einer Vielzahl diskreter Kammern, d. h. Zellen, die permanent darin eingesiegelte Luft oder anderes Fluid enthalten, gesiegelt wird. Obwohl andere Verfahren verwendet werden können, um die Folien aneinander zu kleben, ist gefunden worden, dass dieses Wärmeschmelzverfahren die besten Ergebnisse ergibt oder verlässlichere und dauerhaftere Produkte produziert.
Eine alternative bevorzugte Ausführungsform verwendet auch zwei diskrete kontinuierliche (vorzugsweise flache, d. h. ungeformte) Folien, die in einem Muster aneinander laminiert sind, das aufblasbare Kammern, Aufblaskanäle, Verbindungsdurchgänge und gegebenenfalls einen oder mehrere Aufblasverteiler und einen Aufblasrandbereich definiert. Nachdem die Folien aneinander gesiegelt worden sind, können die Kammern aufgeblasen und die Aufblaskanäle versiegelt werden, um das Aufblasgas oder -fluid einzuschließen, wodurch in dem Laminat Polsterkammern, d. h. Blasen, bereitgestellt werden.
1 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die einen bevorzugten Polstergegenstand 10 mit einer ausgebildeten (geformten) ersten Folie 12 und einer ungeformten flachen Laminierungsfolie 14 illustriert. Die erste Folie 12 weist diskrete ausgebildete Abschnitte 16 auf, die als Vorsprünge 16 von dem flachen Grundabschnitt 18 emporragen. Die ausgebildeten Abschnitte 16 weisen einen kreisförmigen Querschnitt, d. h. einen kreisförmigen "Fußabdruck" und einen flachen oberen Bereich auf. Es geht in 1 aus dem Abstand der diskret ausgebildeten Abschnitte 16 hervor, dass der Gegenstand 10 Polsterwirkung für ein Objekt bereitstellen kann, das von Gegenstand 10 umgeben werden soll. Da sowohl die erste Folie 12 als auch die zweite Folie 14 flexible Folien sind, geht aus dem Abstand der diskret geformten Abschnitte 16 und dem Grundabschnitt 18 hervor, dass der Gegenstand 10 auch Flexibilität besitzt, damit er um ein zu schützendes Objekt gewickelt werden kann.
2 illustriert eine Querschnittansicht des vollständig zusammengesetzten Gegenstands 10. Vorzugsweise wird eine permanente hermetische Heißsiegelung zwischen dem Grundab schnitt 18 der ersten Folie 12 mit den kontaktierenden Abschnitten der Laminierungsfolie 14 hergestellt. Der resultierende Gegenstand liefert hervorragende Polsterwirkung und Schockabsorption. Die Seitenwände der geformten Abschnitte 16 verjüngen sich vorzugsweise, so dass der dünnste Abschnitt der Wand am weitesten von der Laminierungslage 14 entfernt ist, wie in US 3,294,387 erörtert wird.
Die geformten Abschnitte 16 können aus jeder gewünschten Form oder Konfiguration mit gleichförmigen oder sich verjüngenden Wänden hergestellt werden. Obwohl die geformten Abschnitte 16 mit einem kreisförmigen Querschnitt und einem flachen oberen Bereich dargestellt sind, haben besonders bevorzugte geformte Abschnitte eine kreisförmige Querschnittform mit einer oberen Kuppel.
Vorzugsweise haben die erste und zweite Folie eine A/B/C/B/A-Struktur. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform dienen die A-Schichten als Heißsiegelungs- und Schutzschichten und machen zusammen 86% der Gesamtdicke aus, jede der B-Schichten macht 2% der Gesamtdicke aus, und die C-Schicht macht 10% der Gesamtdicke aus. De C-Schicht dient als O₂-Barriereschicht und ist aus 100% Post-Consumer PET Sorte Nr. NLP Clear mit einer Strukturviskosität von 0,71 dl/g, einem Schmelzpunkt von 246°C und einer Kristallinität von 36% hergestellt, erhalten von Phoenix Technologies, Bowling Green, Ohio, USA. Jede der B-Schichten dient als Verbindungsschicht und ist aus 100% Plexar^® PX3236 anhydridmodifiziertem linearem Polyethylencopolymer niedriger Dichte hergestellt, erhalten von Equistar. Jede der A-Schichten ist aus einem Gemisch aus 45 Gew.% HCX002 linearem Polyethylen niedriger Dichte mit einer Dichte von 0,941 g/cm³ und einem Schmelzindex von 4, erhalten von Mobil, 45 Gew.% LF10218 Polyethylen niedriger Dichte mit einer Dichte von 0,918 g/cm³ und einem Schmelzindex von 2, erhalten von Nova, und 10 Gew.% SLX9103 Metallocenkatalysiertem Ethylen/Buten/Hexen-Terpolymer, erhalten von Exxon, hergestellt.
Die geformte erste Folie 12 hat vorzugsweise eine Dicke (vor dem Formen) von 25,4 bis 101,6 μm (1 bis 4 mil), insbesondere 30,5 bis 50,8 μm (1,2 bis 2 mil), insbesondere etwa 38,1 μm (1,5 mil). Flache Laminierungsfolie hat vorzugsweise eine Dicke von 12,7 bis 50,8 μm (0,5 bis 2 mil), insbesondere 12,7 bis 38,1 μm (0,5 bis 1,5 mil), insbesondere 25,4 μm (1,0 mil). Die "Blase" in dem Polstergegenstand hat vorzugsweise eine Höhe von 3,2 bis 25,4 mm (1/8 Zoll bis 1 Zoll) und einen Durchmesser (oder Hauptdimension) von 3,2 bis 76,2 mm (1/8 Zoll bis 3 Zoll). Die Blasenhöhe beträgt insbesondere 6,4 bis 12,7 mm (1/4 bis 1/2 Zoll), und der Blasendurchmesser beträgt 6,4 bis 25,4 mm (1/4 Zoll bis 1 Zoll). Wenn die Höhe und der Durchmesser der Blase erhöht werden, ist vorzugsweise die Dicke der ersten und zweiten Folie größer. Die erste Folie ist vorzugsweise dicker als die zweite Folie.
In bestimmten Fällen kann es erwünscht sein, eine geformte Folie mit einer recht dünnen Folienstärke zu haben, beispielsweise Folien in der Größenordnung von 0,025 bis 0,127 mm (1 bis 5 Tausendstel Zoll), während die Trägerfolie (Rückseitenfolie) relativ steif sein kann, um der Struktur Halt zu verleihen. Es können somit Varianten in beliebiger Zahl an der Dicke der gesiegelten Folien und der Größe und Konfiguration der geformten Abschnitte vorgenommen werden, um jegliche gewünschte Schockabsorbtionswirkung zu erhalten.
3 ist ein Schema einer besonders bevorzugten Vorrichtung und eines besonders bevorzugten Verfahrens 20 zur Herstellung des erfindungsgemäßen aufblasbaren Polstergegenstands. In 3 illustrieren Extruder 22 und 24 die erste Folie 26 beziehungsweise die zweite Folie 28. Nach der Extru sion ist die erste Folie 26 teilweise um Temperwalzen 30 und 32 gewickelt, die vorzugsweise einen Durchmesser von 20,3 cm (8 Zoll) haben und auf einer Oberflächentemperatur gehalten werden, die deutlich unter der Schmelztemperatur des Extrudats liegt, z. B. 37,8 bis 121,1°C (100 bis 250°F). Die Temperwalzen ermöglichen, dass die Folie auf den festen Zustand abkühlt, halten die Folie jedoch ausreichend warm, um nach Kontakt mit Formungswalze 34 geformt zu werden. Die erste Folie 26 wird, wenn sie den Kontakt mit der zweiten Walze 32 verliert, in Kontakt mit Vakuumformungswalze 34 transportiert, die nicht erwärmt zu werden braucht, jedoch vorzugsweise auf etwa 37,8°C (100°F) erwärmt ist. Die erste Folie 26 kontaktiert die Formungswalze 34 über mindestens einen Abschnitt (vorzugsweise die gesamte) Vakuumzone 36, wobei während dieser Zeit Abschnitte der ersten Folie 26 mittels Vakuum in jeweilige Hohlräume in der Oberfläche der Formungswalze 34 gezogen werden, wodurch die in 1 illustrierten geformten Abschnitte 16 produziert werden. Die Größe und Form der Hohlräume in der Formungswalze 34 bestimmen die Größe und Form der geformten Abschnitte auf der ersten Folie 26.
Wie in 3 illustriert, wird Vakuumzone 36 von der Innenseite der Formungswalze 34 angelegt und wird konstant an jenen Abschnitt der Formungswalze 34 angelegt, der sich in der in 3 gezeigten Position befindet. Das bedeutet, dass Vakuum an den laufenden Abschnitt der Formungswalze 34 angelegt wird, der sich über der festgelegten Vakuumzone 36 befindet, wenn die Formungswalze 34 rotiert.
Wenn sich die nun gebildete erste Folie 26 durch den Spalt 38 zwischen der Formungswalze 34 und der Druckwalze 40 bewegt, wird sie mit der zweiten Folie 28 frisch von Extruder 24 zusammengebracht. Die erste und zweite Folie 26 und 28 werden, während sie sich in Spalt 38 befinden, in heißem Zustand zu sammengepresst. Das Zusammenpressen der Folien 26 und 28 führt zusammen mit dem fortlaufenden Erwärmen der Folien 26 und 28, wenn sie zusammen etwa den halben Weg um die erwärmte Formungswalze 34 herum zurückgelegt und den zweiten Spalt 42 zwischen Formungswalze 34 und Abnahmewalze 44 passiert haben, zu einer hermetischen Heißsiegelung zwischen dem Grundabschnitt 18 (siehe 1 und 2) der ersten Folie 26 und einem korrespondierenden Abschnitt der zweiten Folie 28, wodurch Polstergegenstand 10 erhalten wird. Die Abnahmewalze 44 zieht den Polstergegenstand von der Formungswalze 34 herunter.
4 ist eine schematische Explosionsansicht eines Abschnitts eines erfindungsgemäß hergestellten, alternativ laminierten, aufblasbaren Gegenstands 50. 5 ist eine flachgelegte Ansicht des obigen vollständig zusammengesetzten, laminierten aufblasbaren Gegenstands 50. In den 4 und 5 zusammen (in 4 ist das Muster der Heißsiegelung zur leichteren Darstellung nicht eingeschlossen) umfasst der aufblasbare Polstergegenstand 50 die erste Folie 52, die in einem Heißsiegelmuster an die zweite Folie 54 heißgesiegelt worden ist, wodurch eine Vielzahl aufblasbarer Durchgänge mit "totem Ende" und ein offener Randbereich entlang der Länge eines Randes des aufblasbaren Gegenstands 50 in Maschinenrichtung geliefert wird. Jeder Durchgang mit totem Ende enthält eine Vielzahl von aufblasbaren Luftkammern 56, die in Reihe durch aufblasbare Verbindungskanäle 58 verbunden sind und in der endständigen Luftkammer 60 endet. Der aufblasbare Polstergegenstand 50 weist den kontinuierlich heißgesiegelten Abschnitt 62 auf. Der aufblasbare Polstergegenstand 50 weist auch einen kontinuierlichen nicht-gesiegelten Abschnitt, der den offenen Randabschnitt 64 einschließt, sowie die aufblasbaren Luftkammern 56 und 60 und die aufblasbaren Verbindungskanäle 58 auf. Der heißgesiegelte Abschnitt 62 ist entlang der Maschinenrich tung des aufblasbare Polstergegenstands 50 kontinuierlich, wobei der gesiegelte Abschnitt 62 einem bevorzugten erhöhten Oberflächenmuster der Walze 88 mit erhöhter Oberfläche (siehe 6) entspricht. Der nicht-gesiegelte Abschnitt 58 ist auch entlang der Maschinenrichtung von Gegenstand 50 kontinuierlich, wobei der komplementäre nicht-gesiegelte Abschnitt einem bevorzugten Oberflächenmuster mit Vertiefungen (d. h. Hintergrundmuster) einer Walze 88 mit erhöhter Oberfläche (siehe wiederum 6) entspricht. Der nicht-gesiegelte Abschnitt kann gegebenenfalls ferner einen (nicht gezeigten) Durchgang in Maschinenrichtung einschließen, der als Verteiler dient, d. h. jeden der Durchgänge 58 entlang eines offenen Randbereichs des Gegenstands verbindet. Der offene Randbereich 64 ist jedoch bevorzugt.
6 ist ein Schema einer bevorzugten Vorrichtung und eines bevorzugten Verfahrens 68 zur Herstellung von aufblasbarem Gegenstand 50, der in den 4 und 5 gezeigt ist. In 6 extrudieren Extruder 70 und 72 die erste Folie 74 beziehungsweise die zweite Folie 76. Nach der Extrusion war Folie 74 teilweise um Wärmeübertragungs-(Kühl)-Walze 78 gewickelt, die vorzugsweise einen Durchmesser von 20 cm (8 Zoll) hat und auf einer Oberflächentemperatur gehalten wird, die deutlich unter der Schmelztemperatur des Extrudats liegt, z. B. 37,8 bis 65,6°C (100 bis 150°F). Die zweite Folie 76 war teilweise um jede der Wärmeübertragungs-(Kühl)-Walzen 80 und 82 gewickelt, die jeweils einen Durchmesser von 20,3 cm (8 Zoll) haben und jeweils auf einer Oberflächentemperatur ähnlich derjenigen von Kühlwalze 78 gehalten werden. Nach dem Abkühlen war die erste Folie 74 teilweise (etwa 90 Grad) um die Quetschwalze 84 gewickelt, die einen Durchmesser von 20,3 cm (8 Zoll) hat und die als Hauptfunktion den Quetschkontakt mit der Wärmeübertragungs-(Heiz)-Walze 88 mit erhöhter Oberfläche aufrechterhält. Die Quetschwalze 84 ist eine Kautschukwalze mit einer äußeren Beschichtung aus Polytetrafluorethylen (z. B. Teflon^®). Während die erste Folie 74 über Quetschwalze 84 transportiert wird, kommt die zweite Folie 76 mit der ersten Folie 74 zusammen, wobei beide Folien zusammen ein kurzes Stück um Quetschwalze 84 herumgewickelt werden, bevor sie zusammen in den ersten Quetschspalt 86 eintreten. Quetschwalze 84 liefert eine Position, an der die Folien 74 und 76 zusammenkommen, ohne zerkratzt oder verformt zu werden.
Die zweite Folie 76 erzeugt danach direkten Kontakt mit Walze 88 mit erhöhter Oberfläche (die der einfacheren Darstellung halber als glatte Walze dargestellt ist). Der erste Spalt 86 setzt die Folien 74 und 76 einem Druck von 357,2 bis 1.786 (2 bis 10), vorzugsweise 357,2 bis 1.071,6 (2 bis 6), insbesondere etwa 714,4 g pro cm (4 lb pro linearem Zoll) aus.
Die Folien 74 und 76 kontaktieren zusammen über eine Distanz von etwa 180 Grad Walze 88 mit erhöhter Oberfläche. Die Walze 88 mit erhöhter Oberfläche hat einen Durchmesser von 30,5 cm (12 Zoll) und wird erwärmt, indem heißes Öl hindurchzirkuliert, so dass die Oberfläche auf einer Temperatur von 139°C bis 177°C (280°F bis 350°F) gehalten wird, wobei die Ränder der erhöhten Oberfläche auf einen Radius von 0,4 mm (1/64 Zoll) gerundet sind. Die Rolle 88 mit der erhöhten Oberfläche trägt eine Teflon^®-Polytetrafluorethylenbeschichtung, wobei die erhöhten Oberflächen um eine Distanz von 0,64 cm (1/4 Zoll) oberhalb des Hintergrunds liegen. Die erhöhte Oberfläche der Walze 88 mit erhöhter Oberfläche ist zudem mit einer Oberflächenrauheit von 50 bis 500 quadratischer Mittelwert (d. h. "rms") versehen, vorzugsweise 100 bis 300 rms, insbesondere etwa 250 rms. Dieser Rauheitsgrad verbessert die Trennqualitäten der Walze 88 mit erhöhter Oberfläche, ermöglicht schnellere Verarbeitungsgeschwindigkeiten und ein hoch wertiges Produkt, das nicht durch Rückschlag auf Walze 88 beschädigt wird.
Die erhöhte Oberfläche auf Rolle 88 erwärmt jenen Abschnitt der Folie 76, den sie kontaktiert. Wärme wird von der Walze 88 mit erhöhter Oberfläche durch einen erwärmten Abschnitt der Folie 76 hindurch übertragen, um einen entsprechenden Abschnitt der Folie 74 zu erwärmen, der an Folie 76 heißgesiegelt werden soll. Die erwärmten Folien 74 und 76 passieren, wenn sie die Walze 88 mit erhöhter Oberfläche um etwa 180 Grad passieren, zusammen den zweiten Quetschspalt 90, der die erwärmten Folien 74 und 76 etwa dem gleichen Druck aussetzt, wie er in dem ersten Quetschspalt 86 ausgeübt wird, was zu einer strukturierten Heißsiegelung zwischen den Folien 74 und 76 führt.
Nach Passieren des zweiten Quetschspalts 90 gelangen Folien 74 und 76, die jetzt aneinander gesiegelt sind, etwa 90 Grad um Wärmeübertragungs-(Kühl)-Walze 92 herum, die einen Durchmesser von 30,5 cm (12 Zoll) hat und durch die Kühlwasser geleitet wird, wobei das Kühlwasser eine Temperatur von 37,8°C bis 65,6°C (100°F bis 150°F) hat. Die Kühlwalze 92 weist eine etwa 0,64 cm (1/4 Zoll) dicke Trenn- und Wärmeübertragungsbeschichtung auf. Die Beschichtung ist aus einer Zusammensetzung mit der Bezeichnung "SA-B4" hergestellt, die von Silicone Products and Technologies Inc., Lancaster, N.Y., USA, geliefert und auf eine Metallwalze aufgebracht wurde. Die Beschichtung enthält Silikonkautschuk, um Kühlwalze 74 mit einer Shore A-Härte von 40 bis 100, vorzugsweise 50 bis 80, insbesondere 50 bis 70 und bevorzugter etwa 60 zu versehen. Die SA-B4-Zusammensetzung enthält auch einen oder mehrere Füllstoffe, um die Wärmeleitfähigkeit zu erhöhen, damit die Fähigkeit der Kühlwalze 92 zum Kühlen der noch heißen Folien verbessert wird, die nun miteinander versiegelt sind, um zu einem aufblasbaren Gegenstand 94 zu führen, der danach aufgerollt wird, um eine Rolle zum Transport und nachfolgenden Aufblasen und Versiegeln zu bilden.
Um das Verfahren mit relativ hoher Geschwindigkeit durchzuführen, z. B. Geschwindigkeiten von mindestens 36,6 m (120 ft) pro Minute, vorzugsweise 45,7 bis 91,4 m (150 bis 300 ft) pro Minute, jedoch bis zu so hoch wie 152,4 m (500 ft) pro Minute, hat es sich als wichtig erwiesen, die Fertigungsvorrichtung mit mehreren Merkmalen zu versehen. Erstens sollte die Walze 88 mit erhöhter Oberfläche mit einer Trennbeschichtung oder -schicht versehen werden, und es sollten auch scharfe Kanten vermieden werden, die ein sauberes Trennen der Folie von der Walze mit erhöhter Oberfläche stören. Der Begriff "Trennbeschichtung" schließt hier alle Trennbeschichtungen und -schichten einschließlich mehrfach aufgegossener Beschichtungen, aufgebrachter Beschichtungen, wie gebürsteter und gesprühter Beschichtungen, die auf der Walze härten, und sogar ein auf die Walze geklebtes Trenntape ein. Eine bevorzugte Trennbeschichtungszusammensetzung ist Teflon^® Polytetrafluorethylen. Als zweites sollten die Kanten der erhöhten Oberflächen auf einen ausreichend großen Radius abgerundet werden, so dass sich die Folie leicht löst, ohne an der Kante wegen deren "Schärfe" relativ zu der erweichten Folie festzuhängen. Der Krümmungsradius beträgt vorzugsweise 0,1 bis 9,5 mm (1/256 Zoll bis 3/8 Zoll), insbesondere 0,2 bis 1,6 mm (1/128 Zoll bis 1/16 Zoll), insbesondere 0,25 mm bis 0,8 mm (1/100 Zoll bis 1/32 Zoll) und insbesondere etwa 0,4 mm (1/64 Zoll). Es ist auch wichtig, die Kühlwalze stromabwärts von und in Quetschbeziehung mit der Walze mit der erhöhten Oberfläche mit einer Trennbeschichtung oder -schicht wie oben beschrieben zu versehen.
Das Verfahren und die Vorrichtung, die in 6 illustriert sind, können auch mit zusätzlichen optionalen Komponenten und Stufen ergänzt werden. Eine oder beide der Folien 74 und 76 kann bzw. können auf eine Temperatur unter ihrer (ihren) Schmelztemperatur(en) vorgeheizt werden, so dass von der Walze 88 mit erhöhter Oberfläche weniger Wärme zugeführt werden muss. Auf diese Weise kann das Verfahren mit höherer Geschwindigkeit durchgeführt werden, und/oder die Heißsiegelung kann stärker oder anderweitig höherwertig gefertigt werden. Das Vorheizen kann beispielsweise durchgeführt werden, indem Quetschwalze 84 mit Heizcharakteristika versehen wird, zusätzlich zu der Ausstattung der Walze 88 mit erhöhter Oberfläche mit Heizcharakteristika. Es können gegebenenfalls weitere Quetschpunkte gegen die Walze mit erhöhter Oberfläche bereitgestellt werden, um weitere Druckpunkte zur Bildung starker Heißsiegelungen mit hohen Fertigungsgeschwindigkeiten zu liefern.
Ein wichtiger Vorteil des aufblasbaren Polstergegenstands 50 gegenüber Polstergegenstand 10 liegt darin, dass der aufblasbare Polstergegenstand 50 im nicht-aufgeblasenen Zustand als Zwischenprodukt mit relativ hoher Dichte transportiert werden kann, der zum Aufblasen am Ort der Endanwendung bereit ist.
Eine besonders bevorzugte Folie, aus der der aufblasbare Polstergegenstand 50 hergestellt wird, sind die A/B/C/B/A-Folien, die bereits beschrieben wurden, d. h. in Bezug auf Zahl der Schichten, relative Schichtdicken und Schichtzusammensetzung. In dem aufblasbaren Polstergegenstand 50 haben vorzugsweise beide Folien die gleiche Dicke. In Abhängigkeit von der gewünschten Endanwendung und der Größe der aufblasbaren Kammern beträgt die Dicke jeder Folie vorzugsweise 12,7 bis 508 μm (0,5 bis 20 mil), insbesondere 12,7 bis 101,6 μm (0,5 bis 4 mil), insbesondere 25,4 bis 76,2 μm (1 bis 3 mil), insbesondere 38,1 μm (1,5 mil).
Die aufgeblasenen Kammern haben vorzugsweise einen Durchmesser von 19,1 bis 101,6 mm (0,75 bis 4 Zoll), insbesondere 25,4 bis 50,8 mm (1 bis 2 Zoll). Es ist bevorzugt, dass beide Folien eine Dicke von 25,4 bis 101,6 μm (1 bis 4 mil), insbesondere 30,5 bis 50,8 μm (1,2 bis 2 mil), insbesondere etwa 38,1 μm (1,5 mil) haben. Die aufgeblasenen Kammern des Polstergegenstands haben vorzugsweise eine Höhe von 1,6 bis 50,8 mm (1/16 Zoll bis 2 Zoll), insbesondere 1,6 bis 25,4 mm (1/16 bis 1 Zoll), insbesondere 1,6 bis 12,7 mm (1/16 Zoll bis 1/2 Zoll). Die aufgeblasenen Kammern haben vorzugsweise einen Durchmesser von 25,4 bis 101,6 mm (1 bis 4 Zoll), insbesondere 25,4 bis 76,2 mm (1 bis 3 Zoll), insbesondere 25,4 bis 50,8 mm (1 bis 2 Zoll).
Je größer die Kammergröße ist, um so dicker sind allgemein die bevorzugten Folien. Die zur Herstellung des Polstergegenstands verwendete Folie ist vorzugsweise so dünn wie möglich, um die zur Herstellung des Gegenstands erforderliche Harzmenge zu minimieren. Die Folie muss jedoch auch ausreichend dick sein, um dem Polstergegenstand die erforderliche Dauerhaftigkeit für die erwünschte Endanwendung zu verleihen. Eine weitere Überlegung bei der erfindungsgemäßen Herstellung des zellulären Materials liegt darin, dass weitere Schockbeständigkeitswirkung bereitgestellt wird, wenn die Dicke der Folien erhöht wird.
Den Folien werden, falls erwünscht oder erforderlich, auch verschiedene Additive zugegeben. Additive umfassen beispielsweise Pigmente, Färbungsmittel, Füllstoffe, Antioxidantien, Flammhemmstoffe, antibakterielle Mittel, Antistatikmittel, Stabilisatoren, Duftstoffe, Geruchsmaskierungsmittel, Antiblockiermittel, Gleitmittel und dergleichen. Die vorliegende Er findung umfasst somit die Verwendung geeigneter Folienbestandteile.
Die erfindungsgemäßen aufblasbaren Polstergegenstände widerstehen Aufplatzen, wenn Druck auf einen begrenzten Bereich ausgeübt wird, weil die Luftkanäle zwischen den Kammern für eine Polsterwirkung sorgen. Die Laminate zeigen auch hervorragende Kriechbeständigkeit und Polstereigenschaften, weil sich die Luft entlang der Durchgänge zwischen den Blasen bewegen kann.
Die in diesem Dokument verwendeten verschiedenen Begriffe und Formulierungen sollen ihre übliche Bedeutung haben, die der Fachmann ihnen zumisst (siehe auch US 6,333,061 von Vadhar mit dem Titel "Packaging Article", ausgegeben am 25. Dezember 2001).

Claims

Zellulärer Polstergegenstand, der (A) eine erste Mehrschichtfolie mit ersten und zweiten äußeren Schichten, die jeweils ein Polymer auf Olefinbasis enthalten, und einer innere O₂-Barriereschicht, und (B) eine zweite Mehrschichtfolie mit ersten und zweiten äußeren Schichten, die jeweils ein Polymer auf Olefinbasis enthalten, und einer inneren O₂-Barriereschicht umfasst, wobei mindestens die innere O₂-Barriereschicht der ersten Mehrschichtfolie oder die innere O₂-Barriereschicht der zweiten Mehrschichtfolie Recycling-Polyester umfasst und die erste Mehrschichtfolie so an die zweite Mehrschichtfolie laminiert ist, dass eine Vielzahl von Zellen zwischen der ersten Mehrschichtfolie und der zweiten Mehrschichtfolie ausgebildet sind.
Zellulärer Polstergegenstand nach Anspruch 1, bei dem sowohl die erste innere O₂-Barriereschicht als auch die zweite innere O₂-Barriereschicht Recycling-Polyester umfassen.
Zellulärer Polstergegenstand nach Anspruch 1 oder 2, bei dem (A) die äußeren Schichten der ersten Folie jeweils mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylen niedriger Dichte, linearem Polyethylen niedriger Dichte, Polyethylen sehr niedriger Dichte und homogenem Ethylen/α-Olefin-Copolymer umfassen, und (B) die äußeren Schichten der zweiten Folie jeweils mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylen niedriger Dichte, linearem Polyethylen niedriger Dichte, Polyethylen sehr niedriger Dichte und homogenem Ethylen/α-Olefin-Copolymer umfassen.
Zellulärer Polstergegenstand nach Anspruch 3, bei dem (A) die erste Folie ferner eine erste Verbindungsschicht zwischen der ersten äußeren Schicht und der O₂-Barriereschicht und eine zweite Verbindungsschicht zwischen der zweiten äußeren Schicht und der O₂-Barriereschicht umfasst, und (B) die zweite Folie ferner eine dritte Verbindungsschicht zwischen der ersten äußeren Schicht und der O₂-Barriereschicht und eine vierte Verbindungsschicht zwischen der zweiten äußeren Schicht und der O₂-Barriereschicht umfasst.
Zellulärer Polstergegenstand nach Anspruch 4, bei dem die erste Verbindungsschicht mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus anhydridmodifiziertem Ethylen/α-Olefin-Copolymer, Ethylen/ungesättigtem Ester-Copolymer und Ethylen/ungesättigtem Säure-Copolymer umfasst; die zweite Verbindungsschicht mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus anhydridmodifiziertem Ethylen/α-Olefin-Copolymer, Ethylen/ungesättigtem Ester-Copolymer und Ethylen/ungesättigtem Säure-Copolymer umfasst; die dritte Verbindungsschicht mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus anhydridmodifiziertem Ethylen/α-Olefin-Copolymer, Ethylen/ungesättigtem Ester-Copolymer und Ethylen/ungesättigtem Säure-Copolymer umfasst, und die vierte Verbindungsschicht mindestens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus anhydridmodifiziertem Ethylen/α-Olefin-Copolymer, Ethylen/ungesättigtem Ester-Copolymer und Ethylen/ungesättigtem Säure-Copolymer umfasst.
Zellulärer Polstergegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Mehrschichtfolie eine flache, ungeformte Folie ist und die zweite Mehrschichtfolie eine flache, ungeformte Folie ist.
Zellulärer Polstergegenstand nach Anspruch 6, bei dem die erste und zweite Folie aneinander gesiegelt sind, um eine Vielzahl von Zellreihen, wobei jede der Zellreihen mehrere Zellen enthält, und einen Durchgang zu bilden, der die Zellen miteinander in Reihe verbindet, wobei die Reihen ein totes Ende haben, der Durchgang und die Zellen in den Reihen durch ein Aufblasfluid aufgeblasen sind, wobei der Durchgang durch Siegeln verschlossen ist, so dass die Zellen in der Reihe aufgeblasen bleiben.
Zellulärer Polstergegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem eine Vielzahl von diskreten Hohlräumen in beabstandeten Intervallen in der ersten Folie ausgebildet ist, zwischen denen ein Grundbereich liegt, und die zweite Folie eine flache Folie ist, die in dem Grundbereich an die erste Folie geklebt ist, wobei die erste und zweite Folie ein Fluid in jedem der diskreten Hohlräume einschließen.
Zellulärer Polstergegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem eine Vielzahl von diskreten Hohlräumen in beabstandeten Intervallen sowohl in der ersten Folie als auch in der zweiten Folie ausgebildet sind, jede der Folien einen Grundbereich zwischen den diskreten Hohlräumen aufweist, mindestens ein Teil der Grundbereiche der Folien aneinander geklebt ist und die Hohlräume der ersten und zweiten Folien ein Fluid enthalten.
Zellulärer Polstergegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Recycling-Polyester in der inneren O₂-Barriereschicht der ersten Mehrschichtfolie oder der inneren O₂-Barriereschicht der zweiten Mehrschichtfolie in einer Menge von 10 bis 100% vorhanden ist, bezogen auf den in der Schicht vorhandenen Polyester.
Zellulärer Polstergegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Recycling-Polyester in der inneren O₂-Barriereschicht der ersten Mehrschichtfolie oder der inneren O₂-Barriereschicht der zweiten Mehrschichtfolie in einer Menge von 30 bis 100% vorhanden ist, bezogen auf den in der Schicht vorhandenen Polyester.
Zellulärer Polstergegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Recycling-Polyester in der inneren O₂-Barriereschicht der ersten Mehrschichtfolie oder der inneren O₂-Barriereschicht der zweiten Mehrschichtfolie in einer Menge von 60 bis 100% vorhanden ist, bezogen auf den in der Schicht vorhandenen Polyester.
Zellulärer Polstergegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Recycling-Polyester in der inneren O₂-Barriereschicht der ersten Mehrschichtfolie oder der inneren O₂-Barriereschicht der zweiten Mehrschichtfolie in einer Menge von 100% vorhanden ist, bezogen auf den in der Schicht vorhandenen Polyester.
Zellulärer Polstergegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem die O₂-Barriereschicht ein Gemisch aus Recycling-Polyethylenterephthalat und jungfräulichem Polyethylenterephthalat umfasst.
Zellulärer Polstergegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Recycling-Polyester Recycling-Polyester mit einer Strukturviskosität von weniger als oder gleich 0,8 Deziliter pro Gramm umfasst.
Zellulärer Polstergegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem der Recycling-Polyester Recycling-Polyester mit einer Strukturviskosität von 0,8 bis 1,25 Dezilitern pro Gramm umfasst.
Zellulärer Polstergegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Folie eine Dicke von 5,1 bis 254 μm (0,2 bis 10 mil) hat und die zweite Folie eine Dicke von 5,1 bis 254 μm (0,2 bis 10 mil) hat.
Verfahren zur Herstellung des Polstergegenstands nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem (A) eine erste Mehrschichtfolie mit ersten und zweiten äußeren Schichten, die jeweils ein Polymer auf Olefinbasis enthalten, und einer inneren O₂-Barriereschicht extrudiert wird und (B) eine zweite Mehrschichtfolie mit ersten und zweiten äußeren Schichten, die jeweils ein Polymer auf Olefinbasis enthalten, und einer inneren O₂-Barriereschicht extrudiert wird und (C) die erste und zweite Mehrschichtfolie aneinander geklebt werden, so dass eine Vielzahl von Zellen gebildet wird, und wobei die innere O₂-Barriereschicht der ersten Mehrschichtfolie oder die innere O₂-Barriereschicht der zweiten Mehrschichtfolie Recycling-Polyester enthält.
Verfahren nach Anspruch 18, bei dem ferner eine Vielzahl von diskreten Hohlräumen in beabstandeten Intervallen in der ersten Folie geformt wird, zwischen denen ein Grundbereich liegt, wobei das Formen durchgeführt wird, nachdem die erste Mehrschichtfolie extrudiert worden ist, jedoch bevor die erste Mehrschichtfolie an die zweite Mehrschichtfolie geklebt worden ist, wobei der Grundbereich der ersten Folie an die zweite Folie geklebt wird, so dass die erste und die zweite Folie, wenn die erste und zweite Mehrschichtfolie aneinander geklebt werden, zusammen ein Fluid in jedem der diskreten Hohlräume einschließen.
Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das Formen durchgeführt wird, indem die Folie über eine Formungswalze geleitet wird, die diskrete Bereiche der Folie in Formungshohlräume zieht, indem die Atmosphäre aus Bereichen zwischen der Folie und dem Formungshohlraum evakuiert wird.
Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, bei dem das Fluid Luft ist.
Verfahren nach Anspruch 18, bei dem ferner eine Vielzahl von diskreten Hohlräumen in sowohl der ersten Mehrschichtfolie als auch der zweiten Mehrschichtfolie geformt werden, wobei die mehreren diskreten Hohlräume in beabstandeten Intervallen mit einem Grundbereich dazwischen vorliegen, das Formen durchgeführt wird, nachdem die erste und zweite Mehrschichtfolie extrudiert worden sind, jedoch bevor die erste Mehrschichtfolie an die zweite Mehrschichtfolie geklebt worden ist, wobei der Grundbereich der ersten Folie an den Grundbereich der zweiten Folie geklebt wird, so dass die erste und die zweite Folie, wenn die erste und zweite Mehrschichtfolie aneinander geklebt werden, zusammen ein Fluid in jedem der diskreten Hohlräume einschließen.
Verfahren nach Anspruch 22, bei dem das Fluid Luft ist.
Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, bei dem der Grundbereich der ersten Folie an den Grundbereich der zweiten Folie heißgesiegelt wird.
Verfahren nach Anspruch 19, bei dem die erste und zweite Folie aneinander heißgesiegelt werden, um einen aufblasbaren Polstergegenstand mit einer Reihe von Zellen zu bilden, wobei jede der Reihen von Zellen eine Vielzahl von Zellen und einen Durchgang enthält, der die Zellen miteinander verbindet, jede Reihe von Zellen ein totes Ende aufweist, wobei der Durchgang und die Zellen in den Reihen durch ein Aufblasfluid aufgeblasen werden können, und der Durchgang durch Siegeln verschlossen werden kann, so dass die Zellen in der Reihe aufgeblasen bleiben.
Verfahren nach Anspruch 25, bei dem der aufblasbare Polstergegenstand entlang eines Randes in Maschinenrichtung einen offenen Randbereich aufweist.