DE2014667C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines insbesondere für Verpackungszwecke bestimmten Verbundmaterials - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines insbesondere für Verpackungszwecke bestimmten VerbundmaterialsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines insbesondere für Verpackungszwecke bestimmten
Verbundmaterials, bestehend aus zwei äußeren Deckschichten aus Papier, Pappe oder anderen flächigen
Werkstoffen und einer mittels eines Haftmiticls mit diesen verbundenen mittleren Schichi aus Schaum-Kunststoff,
wobei auf eine die untere Deckschicht bildende Bahn kontinuierlich eine Schicht aus vorgeschäumtem
Kunststoffgranulat aufgeschüttet, anschließend eine die obere Deckschicht bildende Bahn auf die
Kunststoffgranulatschicht aufgebracht und das Ganze in einem vorbestimmten Raum durch eine Heizeinrichtung
auf die Ausschäumtemperatur erhitzt und dann sofort gekühlt wird. Außerdem betrifft die Erfindung
eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens, welche Ablaufrollen für die äußeren Deckschichten,
eine dosierbar arbeitende Schütteinrichtung für Kunststoffgranulat, eine Heizeinrichtung, bestehend aus zwei
in Abstand gegenüberliegenden flachen Heizplatten, und vor der Heizeinrichtung angeordnete V/alzen, die
die Deckschichten auf ihren Außenseiten im Abstand des herzustellenden Verbundmaierials abstützen, aufweist,
wobei die obere Walze gleichzeitig als Umlenkung für die obere Deckschicht dient.
Als Verbundmaterial für Verpackungszwecke wird heutzutage meistens Wellpappe verwendet, die verhältnismäßig
preiswert und daher als Packstoff besonders geeignet ist. Sie besitzt zwar quer zu den Wellen der
mittleren Schicht eine hohe Biegesteifigkeit, jedoch ist die Biegesteifigkeit parallel zu den Wellen naturgemäß
sehr viel geringer.
Es sind schon zahlreiche Versuche unternommen worden, um Kunststoffe als Ersatz für Wellpappe als
Packstoff einzusetzen. Der Ersatz von Wellpappe durch Kunststoffe ist bisher stets daran gescheitert, daß
die zu diesem Zweck vorgesehenen Kunststoffbahnen zu kostspielig sind oder die erforderlichen Festigkeitswerte nicht erreichen.
So wurde vorgeschlagen. Papierbahnen durch exlrudierte
Kunststoffbahnen zu ersetzen. Auf diese Weise werden aber die Raumgewichte von Verpackungsbehältern
wesentlich erhöht. Außerdem sind die Kosten extrudierter Kunststoffbahnen oder Kunststoftplatten
bedeutend höher als die von Wellpappe, so daß Wellpappe immer noch das bevorzugte Material zum Herstellen
von Kartons. Schachteln usw. als billige und preiswerte Verpackung ist.
Weiterhin wurde versucht, die mittlere Schicht von Wellpappe durch extrudierte Schaumstoffe zu ersetzen.
Auch auf diese Weise ist es aber nicht gelungen, ein preiswertes Verbundmaterial zu schaffen.
Zum Herstellen von Dachisolierungen ist es bekannt, ein Verbundmaterial bestehend aus zwei äußeren
Deckschichten aus Papier, Pappe oder einem ähnlichen flächigen Werkstoff und einer dazwischen befindlichen
Schicht aus Schaum-Kunststoff herzustellen, wobei die Schaum-KunststoTschicht aus Kunststoffgranulat gebildet
wird, das zwischen die äußeren Deckschichten geschüttet und danach ausgeschäumt wird (US-PS
3 373 074). Die drei Schichten dieses Verbundmaterials werden mit Hilfe eines Klebstoffes, der als Schicht zwischen
den einzelnen Schichten des Verbundmaterials angebracht ist, miteinander verbunden. Der Klebstoff
stellt nur eine unmittelbare Verbindung zwischen den äußeren Deckschichten und der mittleren Schaum-Kunststoffschicht
her, verbessert die Festigkeit der Schaum-Kunststoffschicht aber nicht.
Es ist weiterhin zum Herstellen von mehrschichtigem Verbundmaterial bekannt, Kunststoffgranulat auf eine
untere Bahn aufzuschütten, dann eine als obere Deckschicht dienende durchlässige Bahn im Abstand von der
unteren Bahn heranzuführen und das Ganze durch eine Heizzone zu leiten, in der das Kunststoffmaterial aus-
schäumen kann, so daß ein dreischichtiges Verbundmaterial
entsteht (US-PS 2 962 407). Auch hierbei ist die Haftung zwischen den einzelnen Schichten des Verbundmaterials
unbefriedigend, weil ?.um Herbeiführen der Haftung kein zusätzliches Klebmittel oder sonstiges
Haftmittel vorgesehen ist (vgl. auch DT-OS t 704 879).
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, in wirtschaftlicher
Weise ein für Verpackungszwecke geeignetes Verbundmatcrial herzustellen, bei dem die mittlere.
aus Schaum-Kunststoff bestehende Schicht fest und dauerhaft mit den Süßeren Deckschichten verbunden
ist und eine größere Festigkeil als üblicher Schaum-Kunststoff aufweist, das somit Wellpappe überlegen ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahfen der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß als
Haftmittel ein thermoplastischer Puder vor dem Erhitzen des vorgeschäumien Kunsisloffgranulats mindestens
auf die Innenseite der oberen Deckschicht so auf gebracht wird, daß beim Aufbringen dieser Deckschicht
auf die Kunststoffgranulatschicht ein Teil des thermo
plastischen Puders auf das Kunstsioffgranulat herabfällt. Als Haftmittel wird also ein Mittel verwendet, das
seine Haftwirkung erst bei der Ausschäumtemperatur des vorgeschäumten Kunststoffgranulats entwickelt
Bevor die Ausschäumtemperalur erreicht wird, dringt ein Teil des thermoplastischen Puders in das vorgeschäumte
Kunststoffgranulat ein. wobei ein Teil d-.is Pu
ders wegen seines höheren Gewichts bis auf die untere Deckschicht durch das Kunststoffgranulat hindurchsin
ken kann und ein kleinerer Teil zwischen den Partikeln eier Kunststoffgranulatschicht verbleibt. Entwickelt der
Puder ohne Einfluß der Ausschäumtemperatur seine Haftwirkung, so stellt er eine feste und tiefenwirksame
Verbindung zwischen den Deckschichten und der ausgeschäumten mittleren Schicht her, wobei der in der
ausgeschäumten Kunststoffschicht befindliche Teil des Puders die Festipkeitseigenschaften der Kunststoffschicht
liefenwirksam verbessert. Da die Konzentration des thermoplastischen Puders im Gren/bereich zu
den äußeren Deckschichten am größten ist und zur Mitte der ausgeschäumten Kunststoffschicht abnimmt.
ergibt sich eine besonders günstige 1 estigkcitscharakteristik
für die mittlere Schicht des neuen Verbundmaierials.
Vorzugsweise wird ein Teil des auf die Innenseite der
oberen Deckschicht aufgebrachten thermoplastischen Puders vor dem Aufbringen dieser Deckschicht auf die·
Kunststoffgranulatschicht an der oberen Deckschicht angeschmolzen. Auf diese Weise vermeidet man, daß
zu viel thermoplastischer Puder von der oberen Deckschicht in die Kunstsloffgranulatschicht herabfällt.,
wenn die obere Deckschicht umgelenkt und mit der das Puder tragenden Seite nach unten auf die Kunststoffgranulatschicht
geführt wird. Die Anschmelzbehandlung kann so gesteuert werden, daß nicht der gesamte
auf die obere Deckschicht aufgegebene Puder anschmilzt.
Um sicherzustellen, daß der von der oberen Deckschicht abfallende Teil des thermoplastischen Puders
vor dem Ausschäumen des Kunststoffgranulats dieses ausreichend gleichförmig durchsetzt und wenigstens
/um Teil bis auf die untere Deckschicht herabsinken kann, wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung
dieser von der oberen Deckschicht abfallende Teil des thermoplastischen Puders vor dem Einlauf in
die Heizeinrichtung mit einer Ansammlung von Kunststorfgranulat umgewälzt. Es hat sich gezeigt, daß auf
diese Weise der thermoplastische Puder so verteilt werden kann, daß er sowohl eine Haltung zwischen
den äußeren Deckschichten und der mittleren Kunststoffschicht herstellt als 3uch die Festigkeilseigenschaften
der Kunststoffschicht verbessert, ohne daß man zusätzlich thermoplastisches Puder auf die untere Deckschicht
aufgeben müßte.
Weiterhin wird gemäß der Erfindung eine zum Durchführen des vorgeschlagenen Verfahrens geeignete
Vorrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen,
bei der vor der Umlenkung eine Einrichtung zum Aufstäuben eines thermoplastischen Puders auf die Innenseite
der oberen Deckschicht angeordnet ist. Dabei kann /wischen der Einrichtung zum Aufstäuben des
thermoplastischen Puders und dem Wendepunkt der oberen Deckschicht, d. h. der Stelle, an der die zunächst
nach oben weisende Innenseite der oberen Deckschicht nach unten weisend umgekehrt wird, eine Heizeinrichtung
/um Anschmelzen eines Teiles des aufgestäubten thermoplastischen Puders an der oberen Deckschicht
vorgesehen sein. Der thermoplastische Puder wird also auf die zunächst nach oben weisende Innenseite der
oberen Deckschicht aufgestäubt und dann gegebenenfalls teilweise an dieser angeschmolzen, bevor die obere
Deckschicht umgekehrt und auf die auf der unteren Deckschicht befindliche Schicht aus vorgeschäumtem
Kunststoffgrariulat aufgebracht wird.
Aus der FR-PS 1 199 550 ist es beim Herstellen von dreischichtigen Verbundmaterialien bekannt, einen
Klebstoff zwischen die miteinander zu verbindenden Schichten einzuspritzen, woraufhin diese Schichten zusammengeführt
werden. Hierzu benötigt man eine komplizierte Spritzvorrichtung, die. wenn sie eine
gleichmäßige Klebstoffverteilung herbeiführen soll, zahlreiche nebeneinanderliegende Spritzdüsen aufweisen
muß. Im übrigen ist eine Spritzvorrichtung mit Spritzdüsen /um Aufbringen eines puderartigen Materials
nicht brauchbar.
Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die Vorrichtung besitzt einen Tisch 1, über den von einer Rolle 2 über eine Umlenkwalze 3 eine Papierbahn
4 geführt wird. Oberhalb des Tisches 1 befindet sich ein Schutt-Trichter 5 mit verstellbarer Auslaßklappe 6 zum
Aufschütten einer Schicht 7 aus vorgeschäumtem Kunststoff auf die Papierbahn 4. Der vorgeschäumte
Kunststoff wird in den Schutt-Trichter 5 aus einem Lagersilo 8 eingefüllt, in welchem der vorgeschäumte
Kunststoff 24 bis 48 Stunden nach dem Vorschäumvorgang
gelagert worden ist. Der Schaumstoff wird zunächst aus einem Silo 9 über einen Schneckenförderer
10 in einen mit Wasserdampf arbeitenden Vorschäumbehälter 11 mit eingebautem Rührwerk 12 und Antriebsmotor
13 eingegeben. Nach Beendigung des Vorschäumvorgangs verläßt der Kunststoff den Vorsehäumbehälter
11 durch einen Auslaß 14 und gelangt durch eine Rohrleitung 15 in den Vorratssilo 8.
Nachdem auf die untere Papierbahn 4 die Schicht 7 •uis vorgeschäumtem Schaumstoff aufgeschüttet worden
ist gelangt die derart beschichtete Papierbahn 4 an zwei sich über ihre gesamte Breite erstreckende Walzen
i6 und 17, deren Abstand so eingestellt ist, daß ein Teil der aufgeschütteten Kunststoffschicht den durch
diesen Abstand bestimmten Dosierspalt 18 nicht passieren kann. Daher baut sich vor den Walzen 16 und 17
ein Malerialstau 19 auf, der beispielsweise optisch oder mechanisch abgetastet wird, so daß sich je nach Größe
des Materialstaus die weitere Zufuhr von vorge-
schäumtem Kunststoff aus dem Schutt-Trichter 5 regulieren
läßt.
Von oben wird von einer Rolle 20 eine weitere Papierbahn
21 herangeführt, die über eine Umlenkwalze 22, eine Umlenkung 23 und die Walze 17 geführt wird.
Hinter den Walzen 16 und 17 bilden die Papierbahnen 4 und 21 die obere und untere Deckschicht des herzustellenden
Verbundmaterials.
Zwischen der Umlenkwalze 22 und der Umlenkung 23 verläuft die obere Papierbahn 21 etwa waagerecht
mit der Innenseite nach oben. Diese Innenseite wird von einer oberhalb angeordneten Sprühvorrichtung 24
mit einer dünnen Schicht aus Hotmelt-Puder gleichmäßig
bestäubt. Die Umlenkung 23 ist beispielsweise auf eine Temperatur von 20CPC erhitzt, so liaB ein Teil des
Holmelt-Puders beim Passieren an der Papierbahn 21 angeschmolzen wird, während der Rest des Hotmelt-Puders
locker auf der Papierbahn 21 liegen bleibt und im Bereich der Walze 17 von der Papierbahn 21 in den
vorgeschäumten Kunststoff herabfällt. Innerhalb der Schicht 7 des vergeschäumten Kunststoffs sinkt das
nicht angeschmolzene Hotmelt-Puder schnell nach unten, weil seine Partikeln wesentlich schwerer als das
leichte vorgeschäumte Kunststoffmaterial sind.
Hinter den Walzen 16 und 17 läuft die aus den beiden Papierbahnen 4 und 21 und der dazwischen angeordneten
Schicht 7 aus vorgeschäumtem Kunststoff bestehende Bahn zwischen zwei Heizplatten 25 und 26 hindurch,
weiche auf 100 bis 115°C erhitzt sind, so daß der
vorgeschäumte Kunststoff zwischen diesen Heizplatten linear bis auf etwa 95°C erhitzt wird. Diese maximale
Temperatur wird am Ende der Heizplatten 25 und 26 erreicht sein, von wo aus die Temperatur der nunmehr
ausgeschäumten Zwischenschicht wieder linear bis auf Raumtemperatur absinkt. Die Oberfläche der Heizplatten
25 und 26 ist zweckmäßig hochveredelt und vollständig glatt, so daß einerseits ein guter Wärmeübergang
gegeben ist, andererseits aber keine oder nur eine geringe Bremswirkung auf die Papierbahnen 4 und 21
ausgeübt wird.
Hinter den Heizplatten 25 und 26 sind zwei endlose Förderbänder 27 und 28 für den Weitertransport des
Verbundmaterials vorgesehen. Diese Förderbänder laufen jeweils über endständige Umlenkrollen 29 und
30 mit verhältnismäßig großem Durchmesser, so daß das am fertigen Verbundmaterial anliegende Trum jedes
dieser Förderbänder 27 und 28 auf seiner gesamten Länge durch eine zusätzliche Slützeinrichtung 31 den
Ausschäumdruck des Verbundmaterials abfangen kann. Diese Stützeinrichtung besteht beispielsweise aus
einem umlaufenden endlosen Rollgang 32, der aus einzelnen, zwischen endständigen Ketten drehbar gelagerten
Rollen 33 und einer mittleren Stützplatte 34 aufgebaut ist. Bei extrem niedrigen Raumgewichten der
Kunststoffschicht und damit bei sehr niedrigem Au;· schäumdruck genügt es jedoch, als Stützeinrichtung
starr gelagerte Führungsrollen oder sogar Platten mil glatter Oberfläche zu verwenden, wenn man eine gewisse
erhöhte Reibung in Kauf nehmen kann.
Hinter den Förderbändern 27 und 28 läuft das nun mehr fertige Verbundmaterial 35 über einen weiterer
Tisch 36 mit etwas konvex gewölbter Oberfläche unc gelangt schließlich zu einem Quer- und Längsschneidei
37, der von der Bahn des Verbundmalerials 35 einzeln« Platten abschneidet, welche in einem Stapel 38 zusam
mengetragen werden.
Das Endprodukt kann jede beliebige Dicke besitzei und ist schon deshalb geeignet, alle bekannten Well
pappen zu ersetzen. Auch besitzt die mittlere Verbund schicht c:n sehr niedriges Raumgewicht von bis zu 21
kg/m3. Derartige Raumgewichte sind mit extrudiertei
Kunststoffplatten überhaupt nicht zu erreichen um auch bei Wellpappen nicht ohne weiteres erzielbar.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Verfahren zum Herstellen eines inbesondere für Verpackungszwecke bestimmten Verbundmaterials,
bestehend aus zwei äußeren Deckschichten aus Papier, Pappe oder anderen flächigen Werkstoffen
und einer mittels eines Haftmittels mit diesen verbundenen mittleren Schicht avss Schaum-Kunststoff,
wobei auf eine die untere Deckschicht bildende Bahn kontinuierlich eine Schicht aus vorgeschäumtem
Kunststoffgranulat aufgeschüttet, anschließend eine die obere Deckschicht bildende
Bahn auf die Kunststoffgranulatschicht aufgebracht und das Ganze in einem vorbestimmten Raum
durch eine Heizeinrichtung auf die Ausschäumlemperalur erhitzt und dann sofort gekühlt wird, d a durch
gekennzeichnet, daß als Haftmittel
ein thermoplastischer Puder vor dem Erhitzen des vorgeschäumten Kunststoffgranulates mindestens
auf die Innenseite der oberen Deckschicht (21) so aufgebracht wird, daß beim Aufbringen dieser
Deckschicht (21) auf die Kunstsloflgranulatschicht (7) ein Teil des thermoplastischen Puders auf das
Kunststoffgranulat fällt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß ein Teil des auf die Innenseite der
oberen Deckschicht (21) aufgebrachten thermoplastischen Puders vor dem Aufbringen dieser Deckschicht
(21) auf die Kuriststoffgranulatschicht (7) an der oberen Deckschicht (21) angeschmolzen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der von der oberen Deckschicht
(21) abfallende Teil des thermoplastischen Puders vor dem Einlauf in die Heizrichtung mit
einer Ansammlung von Kunslstoffgranulat umgewälzt wird.
4. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit Ablaufrollen
für die äußeren Deckschichten, einer dosierbar arbeitenden Schütteinrichtung für Kunststoffgranulat,
einer Heizeinrichtung, bestehend aus zwei in Abstand gegenüberliegenden flachen Heizplatten, und
mit vor der Heizeinrichtung angeordneten Walzen, die die Deckschichten auf ihren Außenseiten im Abstand
des herzustellenden Verbundmaterials abstützen, und wobei die obere Walze gleichzeitig als
Umlenkung für die obere Deckschicht dient, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Umlenkung eine
Einrichtung (24) zum Aufstäuben eines thermoplastischen Puders auf die Innenseite der oberen Deckschicht
(21) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Einrichtung (24) zum
Aufstäuben des thermoplastischen Puders und dem Wendepunkt der oberen Deckschicht eine Heizeinrichtung
(23) zum Anschmelzen eines Teiles des aufgestäubten thermoplastischen Puders an der oberen
Deckschicht (21) vorgesehen ist.
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