Verfahren zur Herstellung von Mehrschichtengebilden durch Beschichtung von Trägerbahnen mit einem thermoplastischen Kunststoffilm In der kunststoffverarbeitenden Industrie werden vielfach Flächengebilde aus Papier, Textilien, Filz, Faservliesen oder dergleichen mit überzügen aus thermoplastischem. Kunststoff versehen. Je nach der Natur der Unterlage und des Kunststoffüberzuges die nen diese Mehrschichtgebilde für Schutzumschläge, Überzugs- und Verpackungszwecke, Verkleidungen, Polsterüberzüge, Wandbespannungen usw.
Zum Aufbringen von Kunststoffüberzügen auf Flächengebilde kann man, wenn es sich um dünne Überzüge handelt, das sogenannte Extruderverfahren anwenden, das heisst geschmolzene thermoplastische Kunststoffe werden durch eine schlitzförmige Düse, z. B. eine Breitschlitzdüse, unter Druck extrudiert. Die vollplastischen, in heissem Zustande befindlichen Kunststoffbänder werden dann mit einer Trägerbahn unter Druck vereinigt.
Ein anderes bekanntes Verfahren besteht darin, pastöse Kunststoffe über Rakelstreichmaschinen auf einen Träger aufzubringen und anschliessend durch Wärmeeinwirkung das kunststoffkaschierte Gebilde fertigzustellen.
Eine weitere, Herstellungsmethode sieht das Ka- landern einer Kunststoffolie vor, wobei diese Folie im letzten Walzenspalt durch eine Zubringerdruckwalze, welche die Trägerbahn zubringt# mit dieser unter Druck verschweisst wird.
Bei sehr dünnen Beschichtungen, die insbeson dere zur Herstellung von Verpackungsmitteln oder zur Herstellung von Schutzüberzügen gewählt werden, können auch wässrige Dispersionen auf Trägerbahnen gebracht und getrocknet werden.
Ausserdem ist es be kannt, überzugsfilme auf ExtrÜdern oder Kalandern zu erzeugen und die Vereinigung dieser Filme mit der Trägerbahn in der Weise vorzunehmen, dass ent weder der Film erwärmt oder mit einer Verbund- klebeschicht versehen und dann der Film bzw. der Film mit der Verbundklebeschicht mit der Träger bahn verbunden wird.
Alle vorgenannten Verfahren dienen somit einem begrenzten Einsatzgebiet. Sie erfordern zum Teil nicht unbeträchtliche Investitionen underfordern bei Anlaufen eine Vorlaufstrecke, die grösser ist, als es wirtschaftlich vertretbar erscheint.
<B>-</B> Das Verfahren der Erfindung bezweckt die Erzeu gung von Filmschichten, die sogar sehr dünn sein können, und deren Anbringung auf kurzem Wege auf Trägerbahnen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her stellung von nicht textilen Mehrschichtengebilden durch Beschichtung von Trägerbahnen mit einem thermoplastischen Kunststoffilm und ist dadurch ge kennzeichnet, dass der auf die Trägerbahn aufzubrin gende Kunststoff zwischen zwei zusammenwirkende beheizbare Walzen gebracht, mittels der Walzen er wärmt und durch die mit unterschiedlicher Umfangs geschwindigkeit angetriebenen Walzen hindurch geführt wird,
worauf der im Walzenspalt sich bil dende und an die mit grösserer Umfangsgeschwin digkeit laufende Walze sich anlegende Film von die ser auf die an den Film.Mit der Umfangsgeschwindig keit der filmtragenden Walze entsprechender Ge schwindigkeit herangeführte Trägerbahn übertragen wird und- das so hergestellte Gebilde, gegebenenfalls nach überleiten über eine Kühlwalze oder nach Durchlaufen einer KüWstrecke, von der Herstellungs vorrichtung abgenommen wird.
Nach einer Ausführungsform. der Erfindung wird der auf die Trägerbahn aufzubringende Kunststoff den zusammenwirkenden Walzen als Granulat oder Pulver ziigeführt. Als Kunststoff können grundsätz lich alle thermisch plastifizierbaren Kunststoffe ver- wendet werden, insbesondere seien genannt Polyvinyl- chlorid (hart oder weich), Hoch- oder Niederdruck- polyäthylen, Polystyrol, Polyamide, Polycarbonate, Celluloseacetat.
Die beiden zusammenwirkenden Walzen können auf gleiche Temperaturen beheizt werden. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die mit grösserer Um fangsgeschwindigkeit laufende, also die filmtragende Walze, auf z. B. 1-200<B>C</B> höherer Temperatur ge halten wird- als die mit geringerer Umfangsgeschwin digkeit laufende Walze.
Das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeiten der zusammenwirkenden Walzen kann in ziemlich weiten Grenzen schwanken. Notwendig ist, dass die filintra- gende Walze eine grössere Umfangsgeschwindigkeit hat als die mit ihr zusammenwirkende Walze. Ver suche haben ergeben, dass es zweckmässig ist, die film tragende Walze mit einer wenigstens zehnmal grö sseren Umfangsgeschwindigkeit laufen zu lassen. Gute Erfolge liessen sich auch bei sehr grossen Un terschieden in der Umfangsgeschwindigkeit erzielen. Man kann das Verhältnis auf<B>1<I>:</I> 50</B> und darüber hin aus einstellen.
Die Temperatur der zusammenarbeitenden Wal zen kann so eingestellt werden, dass der diesen Wal zen zugeführte therinoplastische Kunststoff sich unter der Einwirkun'a der Walzentemperatur zu einer nicht mehr rieselfähigen, aber auch noch nicht fliessfähigen Masse. zusammenballt, welche sich keilförmig an die mit geringerer Umfangsgeschwindigkeit laufende Walze hängt. Dieser Keil läuft kontinuierlich dem Spalt zu, wobei er durch Druck einen Verstreckfilm an die schneller laufende Walze abgibt.
Es bildet sich dabei im Gegensatz zu den Verhältnissen beim Ka- landerverfahren kein rotierender Sumpf im bzw. ober halb des Walzenspaltes. Es tritt also keine Gegen stromturbulenz auf, welche bei den bekannten Ver- ,leicher oder mindestens annähernd fahren, die mit<B><U>g</U></B> gleicher Umfangsgeschwindigkeit der Walzen arbei ten, zum Austritt verschieden erwärmter Kunststoff teilchen führen kann.
Es ist an sich bekannt, bei Kalandern, Walz werken und dergleichen Vorrichtungen über zwei, zu sammenwirkende Walzen den zu verformenden thermoplastischen Kunststoff zuzugeben und durch Einstellung des Walzenabstandes am Walzenaustritt einen Film der gewünschten Stärke zu erzielen. Hier bei ist jedoch ein beträchtlicher Arbeitsaufwand er forderlich, der dadurch entsteht, dass der Druck und die Rückströmung des im bzw. am Spalt befindlichen Materials, welches den Spalt zu passieren bestrebt ist, sehr gross ist. Druck und Rückströmung steigern sich,<B>je</B> dünner der Film sein soll. Der Druck kann so gross werden, dass das Starrheitsvermögen der Walzen überschritten wird.
Es ist zwar möglich, durch Temperaturerhöhung den thermoplastischen Kunst stoff so weit zu verflüssigen, dass der Widerstand im Walzenspalt in tragbaren Grenzen liegt, auf jeden Fall ist aber die mechanische Belastung der filmerzeu genden Vorrichtungen sehr gross. Diese starke Be- lastung entfällt bei Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung, wenn die Umfangsgeschwindigkeit der filmtrag genden Walze höher gehalten wird, als es bisher bei Kalandern und Walzwerken üblich war.
Zugleich gestattet das Verfahren der Erfindung, die Temperatur des zu verformenden Kunststoffes nied riger zu halten.
Es ist nicht notwendig, im Fliessbereich zu arbei ten; es genügt ein Arbeiten im plastischen Bereich. Bei Pc>Iyvinylchlorid z. B. erstreckt sich der plasti sche Bereich<B>je</B> nach Polymerisationsgrad und Weich- machergehalt von etwa<B>60</B> bis 1400<B>C.</B> Bei Poly äthylen ist der plastische Bereich enger und liegt z. B. zwischen<B>80</B> und 1200 c.
In Ausübung der Erfindung hat sich heraus gestellt, dass die Haftung des Filmes an der filni- tragenden Walze um so grösser ist,<B>je</B> höher die Tem peratur ist, bei der gearbeitet wird und auch um so grösser ist,<B>je</B> dünner der hergestellte- Film ist. über raschenderweise hindert auch eine ziemlich hohe Er hitzung des Kunätstoffmaterials dessen Abzug von der filmtragenden Walze und Verbindung mit der Trägerbahn nicht, und zwar auch dann nicht, wenn die Stärke des Filmes gerinor ist.
Mit dem Verfahren der Erfindung lassen sich dicke oder dünne Kunststoffbeschichtungen vorneh men. Sehr wichtig ist, dass man auf so geringe Schicht stärken wie 10,u und darunter kommen kann. Bei Polystyrol, Celluloseacetat, Polyäthylen und weich gemachtem Polyvinylchlorid lassen sich<B>- je</B> nach Arbeitstemperatur<B>-</B> Schichtstärken zwischen etwa <B>5</B> und 30,u erzielen. Solche geringe Schichtstärken können auf anderem Wege nicht erreicht werden.
Weitere Vorteile, die mit der Erfindung verbun den sind, liegen auch darin, dass der thermische Ein- fluss der beiden mit Umfangsgeschwindigkeitsdifferenz angetriebenen Walzen die Bildung eines sich selbst konstant haltenden hochplastischen Fütterungskeiles gestattet, welcher laufend thermisch gleichmässige Masseteile der schneller laufenden Walze zur<B>Ab-</B> nahme anbietet. Es wird also kontinuierlich ein homogener Film sehr gleichmässiger Temperatur und Stärke erzeugt, welcher Voraussetzung für eine hoch wertige Beschichtung ist.
Mit Bezug auf den thermoplastischen Kunststoff ist hervorzuheben, dass infolge des Fehlens einer Umwälzung des thermoplastischen Kunststoffes im Schmelzspalt. zufolge der langsamer laufenden Walze die grösste Materialerwärmung im Spalt und somit praktisch unter Abschluss von Sauerstoff stattfindet, welcher bei empfindlichen Kunststoffen eine Oxy dation bewirken kann.
Ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens soll an hand der bei-liegenden Zeichnung erläutert werden: la und lb sind beheizte Stahlwalzen, denen aus dem Behälter<B>8</B> thermoplastischer Kunststoff zuge führt wird. Die Walze lb wird mit grösserer Umfangs geschwindigkeit angetrieben als die Walze la. Beide Walzen sind so hoch beheizt, dass plastifizierter Kunststoff den Walzenspalt durchtritt. Die mit grö- sserer Umfangsgeschwindigkeit laufende Walze lb trägt den gebildeten Film.
Die von der Trägerbahnrolle 4 über die Leitrolle <B>9</B> und die gegebenenfalls als Vorheizwalze ausge stattete Walze<B>5</B> mit der Umfangsgeschwindigkeit der Walze lb entsprechender Geschwindigkeit kommende Trägerbahn wird im Spalt zwischen der gunirni- bezogenen Walze 2 und der filmtragenden Walze lb beschichtet. Die Trägerbahn nimmt dabei von der Walze lb den Film ab. Die beschichtete Trägerbahn kann dann gegebenenfalls noch an der Trägerwalze <B>3</B> vorbei-eführt werden.
Die beschichtete Träger bahn kann weiterhin die nicht in jedem Fall not wendige Kühlwalze<B>6</B> umlaufen. Auf der Walze<B>7</B> wird dann das beschichtete Gebilde aufgerollt.
Process for the production of multilayer structures by coating carrier webs with a thermoplastic plastic film In the plastics processing industry, flat structures made of paper, textiles, felt, nonwovens or the like with thermoplastic coatings are often used. Plastic. Depending on the nature of the base and the plastic cover, these multi-layer structures are used for dust jackets, cover and packaging purposes, cladding, upholstery covers, wall coverings, etc.
To apply plastic coatings to flat structures, if the coatings are thin, the so-called extruder process can be used, that is to say melted thermoplastics are passed through a slot-shaped nozzle, e.g. B. a slot die, extruded under pressure. The fully plastic, hot plastic strips are then combined with a carrier sheet under pressure.
Another known method consists in applying pasty plastics to a carrier using knife coating machines and then finishing the plastic-laminated structure by the action of heat.
Another manufacturing method provides for the calendering of a plastic film, this film being welded under pressure in the last nip by a feed pressure roller that feeds the carrier web with it.
In the case of very thin coatings, which are especially chosen for the production of packaging materials or for the production of protective coatings, aqueous dispersions can also be applied to carrier webs and dried.
It is also known to produce coating films on extruders or calenders and to combine these films with the carrier web in such a way that either the film is heated or provided with a composite adhesive layer and then the film or the film with the composite adhesive layer is connected to the carrier web.
All of the aforementioned methods thus serve a limited area of application. In some cases, they require considerable investment and, when starting up, require a lead-in distance that is longer than is economically justifiable.
<B> - </B> The method of the invention aims to produce film layers, which can even be very thin, and to apply them to carrier webs over a short distance.
The invention relates to a method for the manufacture of non-textile multilayer structures by coating carrier webs with a thermoplastic plastic film and is characterized in that the plastic to be applied to the carrier web is brought between two cooperating heatable rollers, by means of the rollers it is heated and by the with different circumferential speed driven rollers is passed through,
whereupon the film which forms in the nip and which is in contact with the roller running at greater peripheral speed is transferred from this to the carrier web brought up to the film with the corresponding speed of the peripheral speed of the film-carrying roller and the structure produced in this way, if necessary after passing over a cooling roller or after passing through a cooling section, is removed from the manufacturing device.
According to one embodiment. According to the invention, the plastic to be applied to the carrier web is fed to the interacting rollers as granules or powder. In principle, all thermally plasticizable plastics can be used as plastic, in particular polyvinyl chloride (hard or soft), high or low pressure polyethylene, polystyrene, polyamides, polycarbonates, cellulose acetate.
The two co-operating rollers can be heated to the same temperature. But it can also be provided that the running with greater order circumferential speed, so the film-bearing roller, on z. B. 1-200 <B> C </B> higher temperature ge is kept than the roller running at a lower peripheral speed.
The ratio of the peripheral speeds of the co-operating rollers can vary within fairly wide limits. It is necessary that the filament-bearing roller has a greater peripheral speed than the roller that interacts with it. Tests have shown that it is advisable to run the roller carrying the film at a peripheral speed that is at least ten times greater. Good results can also be achieved with very large differences in the peripheral speed. You can set the ratio to <B> 1 <I>: </I> 50 </B> and beyond.
The temperature of the co-operating rollers can be set in such a way that the therinoplastic plastic fed to these rollers, under the influence of the roller temperature, becomes a mass that is no longer free-flowing but also not yet flowable. agglomerates, which hangs in a wedge shape on the roller running at a lower peripheral speed. This wedge runs continuously towards the gap, whereby it releases a stretching film under pressure to the faster running roller.
In contrast to the situation in the calendering process, no rotating sump forms in or above the roller gap. So there is no countercurrent turbulence, which occurs in the known comparators, or at least approximately, who work with the same circumferential speed of the rollers, plastic that is heated differently at the outlet particles can lead.
It is known per se to add the thermoplastic to be deformed in calenders, rollers and the like devices via two co-operating rollers and to achieve a film of the desired thickness by adjusting the roller spacing at the roller outlet. Here, however, a considerable amount of work is required, which results from the fact that the pressure and the backflow of the material in or at the gap, which tends to pass through the gap, is very large. Pressure and backflow increase, the thinner the film is supposed to be. The pressure can become so great that the rigidity of the rollers is exceeded.
It is possible to liquefy the thermoplastic synthetic material by increasing the temperature so that the resistance in the nip is within acceptable limits, but in any case the mechanical load on the film-generating devices is very high. This heavy load does not apply when the method according to the invention is carried out if the circumferential speed of the roller carrying the film is kept higher than was previously customary in calenders and rolling mills.
At the same time, the method of the invention allows the temperature of the plastic to be deformed to be kept nied riger.
It is not necessary to work in the flow area; working in the plastic area is sufficient. When Pc> Iyvinylchlorid z. B. the plastic range <B> depending </B> on the degree of polymerization and plasticizer content extends from about <B> 60 </B> to 1400 <B> C. </B> In the case of polyethylene, the plastic range is closer and lies z. B. between <B> 80 </B> and 1200 c.
In exercising the invention, it has been found that the adhesion of the film to the film-carrying roller is greater, the higher the temperature at which the work is being carried out and also the greater is <B> the </B> thinner the film produced is. Surprisingly, a fairly high heating of the plastic material does not prevent it from being removed from the film-bearing roller and connection with the carrier web, even if the thickness of the film is low.
With the method of the invention, thick or thin plastic coatings can be made. It is very important that you can get on as low a layer as 10, u and below. With polystyrene, cellulose acetate, polyethylene and plasticized polyvinyl chloride, layer thicknesses between about 5 and 30 u can be achieved, depending on the working temperature. Such thin layers cannot be achieved in any other way.
Further advantages associated with the invention are that the thermal influence of the two rollers driven with a difference in circumferential speed allows the formation of a highly plastic feeding wedge that keeps itself constant and continuously and thermally uniform mass parts of the faster-running roller for <B > Offers </B> acceptance. A homogeneous film of very uniform temperature and thickness is thus continuously produced, which is a prerequisite for a high-quality coating.
With regard to the thermoplastic plastic, it should be emphasized that due to the lack of a circulation of the thermoplastic plastic in the melt gap. As a result of the slower running roller, the greatest material heating in the gap takes place and therefore practically without oxygen, which can cause oxidation in sensitive plastics.
An exemplary embodiment of the method will be explained with the aid of the accompanying drawing: la and lb are heated steel rollers to which thermoplastic material is supplied from the container 8. The roller lb is driven at a greater peripheral speed than the roller la. Both rollers are heated to such an extent that plasticized plastic passes through the roller gap. The roller lb running at a higher peripheral speed carries the film formed.
The carrier web coming from the carrier web roll 4 via the guide roll <B> 9 </B> and the roller <B> 5 </B>, optionally equipped as a preheating roller, with the peripheral speed of the roller 1b corresponding to the speed is in the gap between the gunirni- related Roller 2 and the film-carrying roller lb coated. The carrier web removes the film from the roller 1b. The coated carrier web can then optionally also be guided past the carrier roller <B> 3 </B>.
The coated carrier web can continue to circulate the cooling roller <B> 6 </B> which is not necessary in every case. The coated structure is then rolled up on the roller <B> 7 </B>.