NL193723C

NL193723C - Warmte-isolerend golfkarton en werkwijze voor de vervaardiging ervan.

Info

Publication number: NL193723C
Application number: NL9100839A
Authority: NL
Inventors: Eiji Kato
Original assignee: Nihon Dimple Carton Co; Eiji Kato
Priority date: 1990-05-14
Filing date: 1991-05-14
Publication date: 2000-08-04
Also published as: NL193723B; IS3704A7; NL9100839A; US5256467A; IS1570B

Description

1 193723

Warmte-isolerend golfkarton en werkwijze voor de vervaardiging ervan

De uitvinding heeft betrekking op een warmte-isolerend golfkarton omvattend een gegolfde kernbaan welke schuimplastic omvat, waarop aan weerszijden vlakke kartonvoeringen gehecht zijn.

5 Een golfkarton van de in de aanhef bedoelde soort is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift US-A-4.883.196.

Met de uitvinding is beoogd bij een dergelijk golfkarton de gegolfde kernbaan te optimaliseren op punten van warmte-isolatie, draag- en hechtvermogen.

Het warmte-isolerende golfkarton volgens de uitvinding is er daartoe door gekenmerkt, dat de gegolfde 10 kernbaan 0,7 tot 7,0 mm dik is, waarbij de gegolfde kernbaan een kemlaag omvat en een 100 tot 700 pm dikke cellulaire huidlaag aan ten minste één zijde, waarbij de huidlaag een gemiddelde celdiameter in doorsnede van 4 tot 150 pm heeft, en de kemlaag een gemiddelde celdiameter in doorsnede van 10 tot 1000 pm heeft en waarbij de kernbaan een totale gemiddelde schuimfactor van 8 tot 40 en een gesloten celinhoud van ten minste 70% heeft. Hierbij kan worden opgemerkt dat de schuimfactor een begrip is welke 15 de graad van schuiming van plastic schuim aangeeft, en welke gedefinieerd is als een deeltal/deler, in welke het deeltal de dichtheid is van het ruwe plastic voor het schuimen, en de deler een schijnbare dichtheid is van het geschuimde plastic. In het geval van de zojuist genoemde totale gemiddelde schuimfactor is de deler een schijnbare dichtheid van de totale plastic laag na het schuimen, zoals deze is voorzien van een kemlaag en een daarop aanwezige huidlaag.

20 De gesloten celinhoud refereert aan het volumepercentage dat de gesloten cellen van de geschuimde plastic innemen ten opzichte van het totale volume van alle cellen van de geschuimde plastic, dat wil zeggen het volume van de gesloten cellen en de open cellen.

Het is voordelig als op althans een zijde van de gegolfde kernbaan een plastic film is gelamineerd. Hiermee verkrijgt het golfkarton volgens de uitvinding een groter draagvermogen, hetgeen van belang is 25 wanneer verpakkingen hieruit gestapeld dienen te worden.

Geschikt is daarbij dat de plastic film een dikte van 5 tot 50 pm heeft.

De uitvinding is tevens belichaamd in een werkwijze voor het maken van warmte-isolerend golfkarton volgens de uitvinding. De werkwijze is er volgens de uitvinding door gekenmerkt dat een plastic baan, onvolledig geschuimd of in staat om aanvullend geschuimd te worden, wordt verwarmd in schuimapparatuur 30 tot zijn vervormingstemperatuur plus circa 50°C, waarbij de plastic baan secundair wordt geschuimd tot deze een gemiddelde celdiameter heeft van 10 tot 1000 pm, tegelijk met het vormen van een huidlaag met een gemiddelde celdiameter van 4 tot 150 pm aan ten minste één zijde van de geschuimde plastic baan tot een plastic baan met een huidlaag is verkregen met een totale gemiddelde schuimfactor van 8 tot 40 en een gesloten celinhoud van ten minste 70%, en de aldus van een huid voorziene plastic baan wordt 35 gevoerd tussen een paar van tanden voorziene ingrijpende rollen die worden gehouden op een temperatuur van 30 tot 90°C voor het golfvormproces, gevolgd door het afkoelen van de van een huid voorziene, gegolfde schuimplasticbaan, waarna een hechtmiddel wordt aangebracht op de toppen van de gegolfde schuimplasticbaan en deze met kartonvoeringen geplaatst op zijn beide zijden wordt gevoerd tussen twee rollen, gevolgd door verwarming.

40

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht onder verwijzing naar de tekening, waarin: figuur 1 een doorsnede is van een standaard warmte-isolerend golfkarton, figuur 2 een perspectivisch aanzicht is en een deel van warmte-isolerend golfkarton toont, figuur 3 een aanzicht is van het golfkarton in doorsnede langs de lijn A-A van figuur 2, 45 figuren 4-6 doorsneden zijn van uitvoeringsvormen van warmte-isolerend golfkarton, en figuur 7 een schematische afbeelding is van de stappen bij het maken van warmte-isolerend golfkarton.

In de tekeningen staat het verwijzingscijfer 1 voor een kartonnen dekplaat of kartonvoeringen, 2 voor een gegolfde kernbaan met een geschuimde plastic kemlaag en een daarop aanwezige cellulose huidlaag, 3 50 voor een schild, 4 voor een schuimplasticplaat en 5 voor een plastic film, 8 en 9 voor een kartonvoering, 10 voor een schuimmachine, 11 en 11' voor een voedingsrol, 12 en 12' voor een getande rol, 13 en 13' voor een luchtblazer, 14 en 14' voor een hechtingsmiddel, 15 en 15' voor een rubber rol, 16 voor een primaire geschuimde plastic laag, en 17 en 17' voor een droger.

Het warmte-isolerende golfkarton heeft een gegolfde kernbaan 2 met een dikte van 0,7 tot 7,0 mm. Bij 55 minder dan 0,7 mm wordt geen warmte-isolerende werking verwacht, terwijl bij meer dan 7,0 mm een voldoende warmte-isolatie wordt bereikt, maar moeilijkheden optreden bij het golfvormproces. Vereist is dat de kernbaan een kemlaag heeft met althans aan een zijde daarop een cellulaire huidlaag, die cellen heeft 193723 2 met een gemiddelde celdiameter, gemeten in doorsnede, van 4 tot 150 μιτι en een gemiddelde dikte heeft van 100 μιτι tot en met 700 pm, en dat de kernlaag cellen heeft met een gemiddelde celdiameter, gemeten in doorsnede, van 10 tot 1000 pm, bij voorkeur 10 tot 500 pm. Grotere celdiameters zijn niet wenselijk vanwege een daling in de warmte-isolatie.

5 In de navolgende beschrijving zal nu eerst worden toegelicht hoe de huidlaag gevormd wordt op een oppervlak van een geschuimde plastic laag. Een (ruwe) plastic laag welke onderworpen wordt aan primair schuimen, wordt verwarmd door middel van infrarood-straling, verre infrarood-straling, stoom of hete lucht in schuimgereedschap tot een temperatuur bij welke deze wordt onderworpen aan secundair schuimen, direct of gelijk gevolgd door koelen door een rakende rol of het blazen van lucht van lagere temperatuur 10 (bijvoorbeeld 30 tot 80°C lager dan de laagtemperatuur) op ten minste één zijde daarvan.

Wat de huidlaag per definitie onderscheidt van de kernlaag is hun gemiddelde celdiameterverhouding van 1:1,8. Meer in het bijzonder omvat de kembaan 2 een schuimplastic kernlaag die ten minste ongeveer 1,8 keer zo groot is als de huidlaag in termen van gemiddelde celdiameter, gemeten in doorsnede. De kembaan 2 heeft een gemiddelde schuimfactor van 8 tot 40, en is gehecht op beide zijden aan karton-15 voeringen 1. Verder kan de gegolfde kembaan 2 zijn voorzien van schilden 3 in zijn groeven en kan deze verder aan één zijde zijn gelamineerd met een schuimplasticplaat 4 over de kartonvoering 1 (zie figuur 4). Opgemerkt wordt dat de gemiddelde celdiameter in doorsnede van de huidlaag en van de kernlaag van de gegolfde kembaan 2 zijn gedefinieerd als deeltal/deler, waarbij het deeltal de totale afmeting van de gegolfde kembaan 2 is en de deler het aantal cellen is.

20 Opgemerkt wordt verder dat de schuimfactor een begrip is welke de graad van schuimen van plastic schuim aangeeft, en welke gedefinieerd is als een deeltal/deler in welke het deeltal de dichtheid is van het ruwe plastic voor het schuimen, en de deler een schijnbare dichtheid is van het geschuimde plastic. In het geval van een totale gemiddelde schuimfactor is de deler een schijnbare dichtheid van de totale plastic laag, welke is voorzien van een huidlaag en een kernlaag na het schuimen.

25 De gemiddelde schuimfactor van de kembaan 2 is vastgesteld op 8 tot 40 omdat slechts een geringe warmte-isolerende werking werd bereikt bij een factor van minder dan 8, terwijl er een toename in de celdiameter en dus een vermindering van de warmte-isolatie optreedt bij een factor van meer dan 40.

Figuren 5 en 6 tonen twee uitvoeringsvormen van de uitvinding waarin plastic film 5 op één of beide zijden van de gegolfde kembaan 2 is gelamineerd. De plastic film 5 kan bijvoorbeeld zijn gevormd uit 30 polyester, polyethyleen, polystyreen, polypropyleen, polyamide, nylon, polyvinylalcohol, vinylchloride, vinylideenchloride en alle andere beschikbare plastics. Het lamineren van de plastic film dient om het samenklappen van de kembaan 2 te verhinderen tengevolge van een druk die wordt toegepast om de bijbehorende voeringen 1 te hechten op de gegolfde kembaan 2.

Bij voorkeur moet de plastic film een dikte hebben van 5 tot 50 pm. Beneden 5 pm krult of breekt deze 35 waarschijnlijk en geeft aldus niet alleen aanleiding tot een verwerkingsprobleem maar ook een beperkte verbetering in druksterkte. Bij meer dan 50 pm anderzijds draagt deze bij tot een verhoging van druksterkte maar leidt tot prijsstijgingen. De bovenste diktegrens is dus vastgelegd op 50 pm uit economisch standpunt.

Om de werking van de huidlaag die deel uitmaakt van de kembaan 2 duidelijk te maken, werden twee niet-gegolfde, 3 mm dikke platte platen van schuimpolyethyleen, één met een huidlaag en de andere 40 zonder, getest op hun isolatiewerking volgens de ASTM-methode. Uit de hieronder vermelde resultaten blijkt dat de plaat met huid veel beter is in isolatiewerking dan de controleplaat.

Schuimpolyethyleen 45 (A) Met huid (B) Controle 1 Gemiddelde celdiameter van huidlaag in 81 pm 2 Huidlaagdikte in pm 100 tot 150 50 3 Gemiddelde celdiameter van kemplaat in 258 304 pm 4 Isolatiewerking in % 54,7 50,9 5 Gemiddelde schuimfactor ongeveer 30 ongeveer 30 (26,7 metingen) (27,5 metingen) 55 6 Dikte in mm ongeveer 3 ongeveer 30 (2,9 metingen) (2,8 metingen) 3 193723

De warmte-isolatie van verschillende golfkartons werd gemeten volgens de ASTM-methode en is hieronder vermeld in termen van isolatiewerking.

1. Gebruikelijk golfkarton met 5 mm dikte dat kartonvoeringen had aan beide zijden en was voorzien van een gegolfde kernkartonbaan.

5 Isolatiewerking: 42,7%.

2. Huidlaagvrije gegolfde kembaan van schuimpolyethyleen dat kartonvoeringen aan beide zijden had. Isolatiewerking: 61,7%.

3. Van een huid voorziene, gegolfde kembaan van schuimpolyethyleen dat kartonvoeringen op beide zijden had.

10 Isolatiewerking: 63,1%.

Uit de bovenstaande resultaten blijkt dat het aanbrengen van de huidlaag bijdraagt tot een toename van een isolatiewerking.

Verdere metingen werden gedaan met gegolfde kemplaten die gereed waren gemaakt door toepassing van schuimpolystyreen in plaats van schuimpolyethyleen.

15 4. Product A volgens de uitvinding.

Met een van een huid voorziene gegolfde kembaan van schuimpolystyreen en met kartonvoeringen op beide zijden.

Isolatiewerking: 64,0%.

5. Product B volgens de uitvinding.

20 Met een van een huid voorziene gegolfde kembaan van schuimpolystyreen, gelamineerd op beide zijden met films en met kartonvoeringen op beide zijden.

Isolatiewerking: 64,5%.

6. Product C volgens de uitvinding.

Met een van een huid en schilden voorziene gegolfde kernbaan van schuimpolystyreen en met 25 kartonvoeringen op beide zijden.

Isolatiewerking: 65,0%.

7. Product D volgens de uitvinding.

Met een van een huid voorziene gegolfde kembaan van schuimpolystyreen en met een kartonvoering op één zijde en een schuimpolystyreenplaat gelamineerd op de andere zijde over een kartonvoering.

30 Isolatiewerking: 73,4%.

Uit de bovengenoemde resultaten is duidelijk te zien dat de producten volgens de uitvinding veel beter zijn dan gewoon golfkarton in termen van warmte-isolatie.

Gewoonlijk wordt de sterkte van golfkarton sterk beïnvloed door vocht. In het product volgens de uitvinding heeft vocht slechts een beperkte invloed op de druksterkte. Voorbeelden die vooraf waren 35 behandeld volgens JIS Z 0203 werden onderworpen aan druksterkteproeven voor golfkarton volgens JIS Z 0401 (verticale drukproeven). De resultaten worden hieronder vermeld.

Druksterkte (kgf/50 mm)

40 Temperatuur: 29°C Temperatuur: 30°C

Relatieve vochtigheid: Relatieve vochtigheid:

65% 90°C

Algemeen golfkarton A 25,06 11,36 45 Product volgens de uitvinding met 5 mm dikte en 53,0 39,2 met een 23/100 mm kembaan

Product volgens de uitvinding met 5 mm dikte en 60,0 43,9 met een 2 mm kembaan gelamineerd op beide zijden met films 50 -

Opmerking: gemiddelde kemceldiameter - 221 pm.

gemiddelde huidceldiameter - 98 pm. huiddikte - 110 tot 250 pm.

55 Na waterdompelbehandelingen volgens verticale reststericteproeven in overeenstemming met JIS Z 1537, werden de voorbeelden gemeten op hun waterbestendige sterkte in overeenstemming met verticale restdruksterkteproeven volgens JIS Z 0401. De resultaten worden hieronder gegeven.

193723 4

Waterbestendige sterkte (kgf/50 mm)

Temperatuur: 20°C 1 uur water dompelen

Relatieve vochtigheid: 65% 5 -

Algemeen karton A1 25,06 0

Product volgens de uitvinding met 55 mm dikte en 53,0 12,5 met een 23/100 mm kembaan

Product volgens de uitvinding met kembaan 60,0 17,2 10 gelamineerd op beide zijden met films

Opmerking: gemiddelde kemceldiameter - 226 pm gemiddelde huidceldiameter -102 pm 15 huiddikte - 110 tot 260 pm

Zoals te zien is uit de bovengenoemde resultaten heeft het product volgens de uitvinding een betere resistentie tegen aantasting van de druksterkte door vocht.

In de navolgende beschrijving zal nu worden aangegeven hoe het wanmte-isolerende golfkarton volgens deze uitvinding wordt vervaardigd.

20 Verwijzend naar figuur 7 wordt bijvoorbeeld een schuimpolystyreenstrip 16 in opgerolde vorm, die primair is geschuimd tot een schuimfactor van 6 tot 12 en secundair moet worden geschuimd, toegevoerd in schuimapparatuur 10 door middel van toevoerrollen 11 en 1T waarin deze wordt verwarmd tot een gemiddelde harstemperatuur van 120°C om deze te onderwerpen aan secundaire schuiming tegelijk met het vormen van huidlagen op zijn beide zijden. Daarna wordt de aldus geschuimde strip gevoerd tussen een 25 paar van tanden voorziene rollen 12 en 12' geregeld op een hoek van ongeveer 40 tot 60° met een speling daartussen, die 0,1 tot 2 mm kleiner is dan de schuimstrip, waardoor de volumes van de huidlagen toenemen. Dan wordt de schuimpolystyreenstrip 16 op zijn beide zijden tot ongeveer 40°C met luchtblazers 13 en 13' afgekoeld.

De verkregen gerede gegolfde kembaan omvat een gegolfde schuimpolystyreenkemlaag met een 30 gesloten celinhoud van 70% of meer, met op beide zijden de huidlagen, elk 102 pm in gemiddelde celdiameter in doorsnede en met een dikte van 350 pm, waarbij de kembaan een gemiddelde celdiameter van 226 pm in doorsnede heeft of een gemiddelde celdiameter in doorsnede van 1,8 of meer maal zo groot als die van elke huidlaag. Dan ontvangt de gegolfde kembaan een hechtmiddel - in een hoeveelheid van 20 g/m2 berekend als vaste stof - van plakmiddelopbrengorganen 14 en 14', bijvoorbeeld omgekeerde 35 dekrollen. In dit geval kan het hechtmiddel over het gehele oppervlak van de kartonvoeringen 8 en 9 worden verspreid, maar dit maakt de vochtdooriaatbaarheid slechter. Vervolgens wordt de gegolfde kembaan gevoerd tussen twee rubber rollen 15 en 15' bij een druk geregeld op 1000 g/cm2 of minder, en daarbij worden de kartonvoeringen 8 en 9 op de gegolfde kembaan geleid, gehecht en gelamineerd. Zonodig kan het gunstig zijn de voeringen 8 en 9 te onderwerpen aan een voorafgaande verwarming of een vooraf-40 gaande vochtbehandeling. De gegolfde kembaan wordt dan gevoerd door droogorganen 17 en 17' die worden geregeld op een normale temperatuur tot 60°C, bij voorkeur ongeveer 40°C om de hechting te voltooien. Vervolgens kan de plaat zonodig worden gesneden en gevormd. De bovengenoemde werking wordt uitgevoerd met een snelheid van 12 m/minuut.

Met de schuimmachine 10 voor secundair schuimen kan de verwarming worden uitgevoerd op de 45 volgende twee manieren. Op de eerste manier wordt een metaalplaat gelijkmatig verwarmd door middel van een infraroodgenerator om stralingswarmte te verkrijgen, waardoor de primaire schuimpolystyreenstrip 16 voor zijn secundaire schuiming wordt verwarmd. Alternatief, op de tweede manier kan een generator voor ver infrarode stralen worden gebruikt om het schuim polystyreen voor zijn secundaire schuiming te verwarmen.

50 Verdere verbetering in warmte-isolatie en druksterkte kan worden verkregen door het lamineren van een plastic film of films op een of beide zijden van de gegolfde kembaan. Dit is bijzonder gunstig wanneer een aantal verpakkingen op elkaar gestapeld moet worden.

Claims

5 193723

1. Warmte-isolerend golfkarton omvattend een gegolfde kernbaan welke schuimplastic omvat, waarop aan weerszijden vlakke kartonvoeringen gehecht zijn, met het kenmerk, dat de gegolfde kernbaan (2), 0,7 tot 7,0 5 mm dik is, waarbij de gegolfde kernbaan (2) een kemlaag omvat en een 100 tot 700 pm dikke cellulaire huidlaag aan ten minste één zijde, waarbij de huidlaag (5) een gemiddelde celdiameter in doorsnede van 4 tot 150 pm heeft, en de kernlaag een gemiddelde celdiameter in doorsnede van 10 tot 1000 pm heeft en waarbij de kernbaan (2) een totale gemiddelde schuimfactor van 8 tot 40 en een gesloten celinhoud van ten minste 70% heeft.

2. Warmte-isolerend golfkarton volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat op althans een zijde van de gegolfde kernbaan (2) een plastic film (5) is gelamineerd.

3. Warmte-isolerend golfkarton volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de plastic film (5) een dikte van 5 tot 50 pm heeft.

4. Werkwijze voor het maken van warmte-isolerend golfkartonproduct volgens conclusie 1, met het 15 kenmerk, dat een plastic baan, onvolledig geschuimd of in staat om aanvullend geschuimd te worden, wordt verwarmd in schuimapparatuur (10) tot zijn vervormingstemperatuur plus circa 50°C, waarbij de plastic baan secundair wordt geschuimd tot deze een gemiddelde celdiameter heeft van 10 tot 1000 pm, tegelijk met het vormen van een huidlaag met een gemiddelde celdiameter van 4 tot 150 pm aan ten minste één zijde van de geschuimde plastic baan tot een plastic baan met een huidlaag is verkregen met een totale gemiddelde 20 schuimfactor van 8 tot 40 en een gesloten celinhoud van ten minste 70%, en de aldus van een huid voorziene plastic baan wordt gevoerd tussen een paar van tanden voorziene ingrijpende rollen (12) die worden gehouden op een temperatuur van 30 tot 90°C voor het golfvormproces, gevolgd door het afkoelen van de van een huid voorziene, gegolfde schuimplasticbaan, waarna een hechtmiddel wordt aangebracht op de toppen van de gegolfde schuimplasticbaan en deze met kartonvoeringen geplaatst op zijn beide zijden 25 wordt gevoerd tussen twee rollen (15), gevolgd door verwarming. Hierbij 3 bladen tekening