DE102014202962B4

DE102014202962B4 - Multilayer composite with radiation-induced stabilization

Info

Publication number: DE102014202962B4
Application number: DE102014202962.7A
Authority: DE
Inventors: Tilo Gailat; Jürgen Henniger; Wolfgang Ullrich; Harald Großmann; Toni Handke
Original assignee: Technische Universitaet Dresden
Current assignee: Technische Universitaet Dresden
Priority date: 2014-02-18
Filing date: 2014-02-18
Publication date: 2018-03-29
Anticipated expiration: 2034-02-19
Also published as: DE102014202962A1

Abstract

Verfahren zur Umformung eines Kunststofffolie-Papiermasse-Laminats, gekennzeichnet durch die Schritte: – Herstellen eines Verbundes durch Aufbringen mindestens einer Schicht feuchter Papiermasse auf einer Seite einer Kunststofffolie, – Einbringen des Verbundes in ein Umformwerkzeug, – Umformen des Verbundes, – Härtung der Kunststofffolie mittels Elektronenbestrahlung in der umgeformten Gestalt.A method for forming a plastic film-paper pulp laminate, characterized by the steps of: - producing a composite by applying at least one layer of moist paper pulp on one side of a plastic film, - introducing the composite into a forming tool, - forming the composite, - curing the plastic film by means Electron radiation in the transformed shape.

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, einen laminatartigen Verbundwerkstoff nach einer Umformung in der neuen Form zu stabilisieren.The object of the present invention is a method of stabilizing a laminate-type composite material after being reformed in the new form.

Bei der Wechselwirkung von ionisierender Strahlung mit Materie wird Energie an die Materie abgegeben. Die abgegebene Energie kann in der Materie verschiedene Folgereaktionen auslösen. So können durch die Energieaufnahme im Inneren der Materie Bindungen aufgebrochen werden. Dies kann dazu führen, dass die Materie depolymerisiert und an Festigkeit verliert. Ein anderer beobachteter Effekt ist, dass die Anregung durch die Energiezufuhr die Ausbildung neuer Bindungen bzw. Vernetzungen und damit eine Verfestigung bzw. Versprödung der Materie bewirkt. Welche Reaktion stattfindet, hängt von der Art der Materie sowie von Art, Energieinhalt und Einwirkdauer der ionisierenden Strahlung ab.In the interaction of ionizing radiation with matter, energy is released to the matter. The energy released can trigger various secondary reactions in matter. Thus, through the absorption of energy inside the bond can be broken. This can cause matter to depolymerize and lose strength. Another observed effect is that the excitation by the energy supply causes the formation of new bonds or interconnections and thus a solidification or embrittlement of the matter. The reaction that takes place depends on the type of matter and the type, energy content and duration of the ionizing radiation.

Trifft die ionisierende Strahlung auf organische Materie, können durch die ionisierende Wirkung der Strahlung chemische Bindungen aufgebrochen werden. Bei Vorhandensein entsprechender Polymere kommt es in Folge dessen zu Kettenkürzungen und Vernetzungserscheinungen, die sich makroskopisch als Festigkeitsgewinn bzw. Festigkeitsverlust und Materialversprödung bemerkbar machen können. Welcher der Prozesse dominiert, hängt wieder von der Art des Materials und der ionisierenden Strahlung ab. Zellulosebasierte Stoffe neigen im Allgemeinen zur Depolymerisation, während leicht vernetzte Kunststoffe (Thermoplaste) eher weiter vernetzen.If the ionizing radiation encounters organic matter, chemical bonds can be broken by the ionizing effect of the radiation. In the presence of corresponding polymers, this leads to chain shortening and crosslinking phenomena, which can be manifested macroscopically as a gain in strength or loss of strength and material embrittlement. Which of the processes dominates depends again on the type of material and the ionizing radiation. Cellulose-based materials generally tend to depolymerize, while slightly crosslinked plastics (thermoplastics) tend to cross-link.

Das Material lässt sich in Bezug auf die Strahlungsart, die Energiedosis und die Strahlungsenergie gezielt behandeln, um einen der beiden (oder beide) Prozesse gezielt auszulösen. Die Strahlung kann somit dem gewünschten Effekt bei vorgegebenem Material angepasst werden. Innerhalb des Materials können so durch die Bestrahlung Eigenschaftsveränderungen hervorgerufen werden, die eine bessere Anpassung an gegebene oder die Eignung des Materials für neue Funktionen hervorrufen können.The material can be specifically treated with regard to the type of radiation, the absorbed dose and the radiation energy in order to trigger one of the two (or both) processes in a targeted manner. The radiation can thus be adapted to the desired effect for a given material. As a result of the irradiation, property changes can be caused within the material which can lead to a better adaptation to the given material or to the suitability of the material for new functions.

Insbesondere lässt sich diese Vorgehensweise für mehrlagige Verbundwerkstoffe anwenden. Diese Werkstoffe weisen bereits aufgrund ihrer heterogenen Zusammensetzung ein breites Eigenschaftenspektrum auf. Diese Eigenschaften können durch Bestrahlung weiter variiert werden.In particular, this approach can be used for multilayer composites. These materials already have a broad range of properties due to their heterogeneous composition. These properties can be further varied by irradiation.

Verbundwerkstoffe, insbesondere flächige Laminate, haben sich für verschiedenste technische Einsatzbereiche bewährt. Besonders Laminate aus Kunststofffolien und Papier haben ein weites Anwendungsfeld bspw. in der Verpackungs- und Lebensmittelindustrie gefunden. Es ist eine Vielzahl von Verpackungen bekannt, die aus gefalteten und dann verklebten bzw. verschweißten, kaschierten Papier/Kunststoff-Laminaten (Tetra-Pack) bestehen. Die hier eingesetzten Laminate werden im Allgemeinen hergestellt, indem mindestens eine Kunststoffbahn und mindestens eine Papierbahn (ggf. imprägniert) aufeinandergelegt und miteinander verbunden werden. Die dauerhafte Verbindung wird bspw. durch Walzen, Pressen, Verkleben oder eine ähnliche Verfahrensweise realisiert. Ein entsprechendes Verfahren ist in der JP 54 137 081 A offenbart. Hier wird Polypropylen mit einer organischen Verbindung gemischt und als Film zwischen zwei Papierbahnen extrudiert. Anschließend wird das Laminat mit Elektronenstrahlen behandelt, um die Vernetzung des Polypropylens anzuregen. Die EP 00 13267 A1 sieht vor, dass eine Papierbahn, die mit Kunstharz getränkt ist, mit einer weiteren Schicht zusammengeführt wird, die unter Zug steht. Die Verbindung der beiden Lagen erfolgt unter dem Einfluss ionisierender Strahlung.Composite materials, especially sheet laminates, have proven themselves for a wide variety of technical applications. Particularly laminates of plastic films and paper have found a wide field of application, for example in the packaging and food industry. There is a variety of packaging known, consisting of folded and then glued or welded, laminated paper / plastic laminates (Tetra-Pack). The laminates used here are generally produced by stacking and bonding together at least one plastic web and at least one paper web (if necessary impregnated). The permanent connection is realized, for example, by rolling, pressing, gluing or a similar procedure. A corresponding method is in the JP 54 137 081 A disclosed. Here, polypropylene is mixed with an organic compound and extruded as a film between two paper webs. Subsequently, the laminate is treated with electron beams to stimulate the crosslinking of the polypropylene. The EP 00 13267 A1 provides that a paper web that has been impregnated with synthetic resin is brought together with another layer that is under tension. The connection of the two layers takes place under the influence of ionizing radiation.

Den beiden beschriebenen Verfahren ist gemein, dass sie ein bahnförmiges Halbzeug liefern, das für verschiedene Verpackungsaufgaben eingesetzt werden kann. Dazu müssen diese Halbzeuge geschnitten, gefaltet und geklebt oder geschweißt werden (Umformung in eine Raumrichtung). Die bahnförmigen Halbzeuge sind aufgrund der sehr geringen Dehnungsfähigkeit des Papiers jedoch nicht geeignet, in Umformverfahren eingesetzt zu werden, die eine Plastizität des Materials erfordern. Insbesondere Umformverfahren, die eine Umformung in mehr als eine Raumrichtung erfordern, sind mit den bahnförmigen Materialien nach dem Stand der Technik nicht möglich. The two methods described have in common that they provide a sheet-shaped semi-finished product that can be used for various packaging tasks. For this purpose, these semi-finished products must be cut, folded and glued or welded (forming in a spatial direction). However, the sheet-like semi-finished products are not suitable due to the very low extensibility of the paper to be used in forming processes that require a plasticity of the material. In particular, forming processes requiring transformation in more than one spatial direction are not possible with the prior art sheet-like materials.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Kunststofffolien-Papierlaminats ist der GB 1 223 760 A zu entnehmen.Another method for producing a plastic film paper laminate is the GB 1 223 760 A refer to.

Es stellt sich somit die Aufgabe, ein Verfahren vorzuschlagen, das es ermöglicht die positiven Eigenschaften von Kunststoff/Papier-Laminaten mit der Eignung für räumliche Umformverfahren zu verbinden.It is therefore the task of proposing a method which makes it possible to combine the positive properties of plastic / paper laminates with the suitability for spatial forming processes.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit dem Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den rückbezogenen Unteransprüchen offenbart.According to the invention the object is achieved by the method according to claim 1. Advantageous embodiments of the method are disclosed in the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, feuchte Papiermasse auf einer oder beiden flächigen Seiten eines Kunststofffilmes anzuordnen, den entstehenden Verbund in ein Umformwerkzeug einzuführen und in die beabsichtigte Form zu bringen. Nach der Umformung erfolgt die Behandlung des Kunststofffilmes mit Elektronenstrahlung, die eine Vernetzung und damit Verfestigung des Kunststofffilmes bewirkt. Im Ergebnis behält der Papiermasse/Kunststoff-Verbund die im Umformwerkzeug verliehene Form bei. The inventive method provides to arrange moist paper pulp on one or both flat sides of a plastic film to introduce the resulting composite in a forming tool and bring in the intended form. After forming, the treatment of the plastic film with electron radiation takes place, which crosslinks and thus solidifies the Plastic film causes. As a result, the pulp / plastic composite retains the shape imparted in the forming tool.

Die Umformung erfolgt bevorzugt mittels Druckumformen oder Zug-Druck-Umformen. Es wird 2D- oder 3D-umgeformt. Bevorzugte Verfahren dafür sind Gesenkumformen, Tiefziehen oder Streckformen.The deformation is preferably carried out by means of pressure forming or tension-pressure forming. It is 2D or 3D reshaped. Preferred methods for this are die forming, deep drawing or stretch forming.

In dem Umformwerkzeug kann bereits eine Trocknung der Papiermasse erfolgen. Optional erfolgt auch bereits im Werkzeug die Bestrahlung mit Elektronenstrahlen. Drying of the pulp can already take place in the forming tool. Optionally, the irradiation with electron beams already takes place in the tool.

In einer bevorzugten Verfahrensweise wird der Papiermasse/Kunststoff-Verbund umgeformt und getrocknet und dann unter Nutzung der vorhandenen Flexibilität eingebaut. Erst anschließend wird die Bestrahlung und damit Verfestigung des Kunststofffilms im eingebauten Zustand vorgenommen. In a preferred procedure, the paper pulp / plastic composite is reshaped and dried and then installed using the existing flexibility. Only then is the irradiation and thus solidification of the plastic film carried out in the installed state.

Die Energie der Elektronenstrahlung kann so gewählt werden, dass sie die Schicht von Papiermasse durchdringt, ohne die Zelluloseketten der Papiermasse in größerem Ausmaß zu schädigen (zu schwächen). In einer weiterentwickelten Verfahrensvariante kann jedoch auch Elektronenstrahlung auf eine oder mehrere Schichten der Papiermasse gerichtet werden, um eine gezielte Schwächung dieser Schichten zu erreichen. Dies ermöglicht vorteilhaft die Ausbildung von Sollbruchstellen oder Umformzonen.The energy of the electron beam can be selected to penetrate the layer of pulp without significantly damaging (weakening) the cellulosic pulp chains of the pulp. In a further developed process variant, however, electron radiation can also be directed onto one or more layers of the paper pulp in order to achieve a targeted weakening of these layers. This advantageously allows the formation of predetermined breaking points or deformation zones.

Als Kunststofffolie wird bevorzugt eine thermoplastische Folie eingesetzt. Geeignete Materialien sind bspw. Polyethylen, Polypropylen oder PVC. Besonders bevorzugt ist der Einsatz von Biopolymeren (vorzugsweise auf Stärke-Basis). Die Dicke der Folie wird so gewählt, dass sie die folgende Umformung bewältigt und nach der Bestrahlung die notwendigen Festigkeitseigenschaften aufweist. Die entsprechenden Anforderungen sind von der beabsichtigten Anwendung abhängig. Die Dicke der Kunststofffolie liegt bevorzugt im Bereich von 0,05 mm bis 5 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 0,05 mm bis 1mm und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 0,07 mm bis 0,5 mm.. As a plastic film, a thermoplastic film is preferably used. Suitable materials are, for example, polyethylene, polypropylene or PVC. Particularly preferred is the use of biopolymers (preferably starch-based). The thickness of the film is chosen so that it copes with the following transformation and has the necessary strength properties after irradiation. The corresponding requirements depend on the intended application. The thickness of the plastic film is preferably in the range of 0.05 mm to 5 mm, more preferably in the range of 0.05 mm to 1 mm and most preferably in the range of 0.07 mm to 0.5 mm ..

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Kunststofffolie vor dem Aufbringen der Papiermasse mit einem Haftvermittler, bspw. einem Harzklebstoff, beschichtet, um ein Ablösen der feuchten Papiermasse zu verhindern.In a preferred embodiment, before applying the paper pulp, the plastic film is coated with an adhesion promoter, for example a resin adhesive, in order to prevent detachment of the moist paper pulp.

Die Dicke der Papiermasse, die einseitig oder beidseitig auf die Kunststofffolie aufgetragen wird, kann einem sehr breiten Bereich entstammen. Sie liegt bevorzugt im Bereich von 0,05 mm bis 50 mm. Die Papiermasse liegt im feuchten Zustand vor, in dem der Trockenmassegehalt bevorzugt zwischen 10% und 40%, besonders bevorzugt zwischen 15% und 30% und ganz besonders bevorzugt zwischen 17% und 25% (vorzugsweise um 20%) liegt. (Die Trockenmasse weist typischerweise 0%–40% Mineralien, 60 %–100% Zellulose, 0 %–10% Additive (Summe immer 100%) auf. Der Gehalt an Trockenmasse liegt im vorstehend beschriebenen Bereich. Bevorzugt wird die Papiermasse durch Walzen oder Stempel auf einer oder beiden Seiten der Kunststofffolie aufgepresst bzw. gegautscht und so der Verbund hergestellt. Andere Verfahrensweisen sehen eine Streichbahn (Aufbringen mittels Rakel) oder Gautschen vor. Um ein Ablösen der Papiermasse von der Kunststofffolie zu verhindern, erfolgt bevorzugt unmittelbar nach dem Aufbringen der Papiermasse das Einbringen des Verbundes in das Umformwerkzeug. The thickness of the paper mass, which is applied to the plastic film on one or both sides, can originate from a very broad range. It is preferably in the range of 0.05 mm to 50 mm. The pulp is in the wet state in which the dry matter content is preferably between 10% and 40%, more preferably between 15% and 30% and most preferably between 17% and 25% (preferably around 20%). (The dry mass typically comprises 0% -40% minerals, 60% -100% cellulose, 0% -10% additives (sum always 100%) .The dry matter content is within the range described above Stamping or stamping on one or both sides of the plastic film and thus producing the composite Other methods provide a coating path (application by doctor blade) or Gautschen.To prevent detachment of the paper pulp from the plastic film, preferably takes place immediately after application of the Paper pulp the introduction of the composite in the forming tool.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Papiermasse nicht über die gesamte Ausdehnung der Folie von konstanter Dicke. Sie kann bereits hier eine Höhenkonturierung aufweisen. In einer weiteren bevorzugten Verfahrensweise wird die Höhenkonturierung der Papiermasse durch Prägen oder Zusammendrängen noch vor der eigentlichen Umformung des gesamten Verbundes variiert. Auf diese Weise können bereits beim Einlegen in das Umformwerkzeug Höhenkonturen vorhanden sein, die verdickte oder dickenreduzierte Bereiche im Querschnitt des Verbundes aufweisen. Wenn diese vorteilhaft in entsprechende Kavitäten des Umformwerkzeuges eingreifen, werden sie während der Umformung und der anschließenden Trocknung der Papiermasse erhalten. Krümmungen des Verbundes, die auch Krümmungen oder gar Dehnungen der Kunststofffolie einschließen, können so vorteilhaft reduziert werden, was die Beanspruchung der Kunststofffolie begrenzt und die Festigkeit des Endproduktes positiv beeinflusst.In a particularly preferred embodiment, the pulp is not over the entire extent of the film of constant thickness. You can already have a contouring here. In a further preferred procedure, the height contouring of the paper pulp is varied by embossing or compressing before the actual forming of the entire composite. In this way, even when inserting into the forming tool height contours may be present, which have thickened or thickness-reduced areas in the cross section of the composite. If these advantageously engage in corresponding cavities of the forming tool, they are obtained during the forming and the subsequent drying of the paper pulp. Curvatures of the composite, which also include bends or even strains of the plastic film, can be advantageously reduced, which limits the stress on the plastic film and positively influences the strength of the end product.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Verbund in ein Pressformwerkzeug eingelegt und umgeformt. Bei der Umformung handelt es sich bevorzugt um eine zwei- bzw. dreidimensionale Umformung, d. h. es werden Krümmungen um mehr als eine Raumachse im Verbund hervorgerufen. Die Umformung geht insbesondere über ein einfaches Falzen, Umschlagen oder Abkanten oder ähnliche Umformungen entlang einer einzelnen Kante oder eine Abfolge derartiger Umformungen hinaus.In a preferred embodiment, the composite is placed in a press-forming tool and reshaped. The deformation is preferably a two-dimensional or three-dimensional transformation, ie. H. Curvatures are caused by more than one spatial axis in the composite. The reshaping goes beyond a simple folding, folding or folding or similar transformations along a single edge or a sequence of such transformations.

Bevorzugt bereits während der Umformung wird die Papiermasse, vorzugsweise thermisch, getrocknet. Um eine gleichmäßige Trocknung zu erreichen, muss gewährleistet sein, dass das enthaltene Wasser die Papiermasse verlassen kann. Die beiden Pressformen weisen dazu bevorzugt Wasseraustrittsöffnungen sowie an der Innenseite eine Wasserleitungskanalnetz auf. Die Entfernung des Wassers erfolgt bevorzugt mittels Unterdruck (Absaugen des Wassers). In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist an der Innenseite der Pressformen ein Gewebe angeordnet, dass der Fortleitung des Wassers, hin zu den Wasseraustrittsöffnungen dient. Der Trocknungsprozess kann jedoch bereits vor der Umformung beginnen und/oder danach Fortgesetzt werden.Preferably already during the forming process, the paper pulp is dried, preferably thermally. To achieve uniform drying, it must be ensured that the water contained can leave the paper pulp. For this purpose, the two molds preferably have water outlet openings and on the inside a water pipe network. The removal of the water is preferably carried out by means of negative pressure (suction of the water). In a further preferred embodiment, a tissue is arranged on the inside of the press molds, which serves to convey the water away to the water outlet openings. The drying process, however, may begin even before forming and / or continue thereafter.

Nach dem Umformen und dem mindestens teilweisen oder auch vollständigen Trocknen der Papiermasse, erfolgt die Bestrahlung mit Elektronenstrahlen. Vorzugsweise verbleibt der Verbund dazu in dem Pressformwerkzeug. In einer bevorzugten Verfahrensweise wird eine Werkzeughälfte entfernt und die Elektronenstrahlkanone bestrahlt den Verbund mit einer derartigen Elektronenenergie, dass die Elektronen durch die Papiermasse dringen und in der Kunststofffolie zur Wirkung gelangen. Sollte die Papiermasse eine Höhenkonturierung über der Kunststofffolie aufweisen, so kann die Elektronenenergie in Abhängigkeit von der Dicke der Schicht der Papiermasse moduliert werden, um die Elektronen stets in der Kunststofffolie zur Wirkung zu bringen. Auf diese Weise wird eine Vernetzung in der Kunststofffolie angeregt, die zu einer Verfestigung der Folie führt. Der Verbund behält durch diese so in ihm erzeugte Versteifung die aufgepresste Form auch nach dem vollständigen Ausformen.After forming and at least partial or complete drying of the pulp, the irradiation is carried out with electron beams. Preferably, the composite remains in the mold. In a preferred procedure, a tool half is removed and the electron beam gun irradiates the composite with such electron energy that the electrons penetrate through the paper pulp and take effect in the plastic film. Should the paper mass have a contouring over the plastic film, the electron energy can be modulated as a function of the thickness of the layer of paper pulp in order to always bring the electrons into effect in the plastic film. In this way, a crosslinking in the plastic film is excited, which leads to a solidification of the film. The composite retains the pressed-on shape even after complete shaping due to the stiffening thus produced in it.

Die Elektronenstrahlenergie liegt bevorzugt im Bereich von 0,1 MeV bis 10 MeV (besonders bevorzugt zwischen 1 MeV bis 0,1 MeV) und wird vorzugsweise so eingestellt, dass die erwünschte Eindringtiefe gerade erreicht wird. Als Richtwert kann von einem linearen Zusammenhang zwischen Eindringtiefe und Strahlenergie ausgegangen werden, wobei bei einer Strahlenergie von 1 MeV etwa eine Schichtdicke von 4mm feuchter Papiermasse durchdrungen werden kann. Die übertragene Energiedosis beträgt (in Abhängigkeit von den Materialeigenschaften) vorzugsweise zwischen 0,1 kGy und 120 kGy und liegt besonders bevorzugt im Bereich von 5 kGy und 10 kGy.The electron beam energy is preferably in the range of 0.1 MeV to 10 MeV (more preferably between 1 MeV to 0.1 MeV) and is preferably adjusted so that the desired penetration depth is just reached. As a guideline, it can be assumed that there is a linear relationship between penetration depth and beam energy, with a beam energy of 1 MeV permitting penetration through a layer thickness of 4 mm wet pulp. The transmitted energy dose is preferably between 0.1 kGy and 120 kGy (depending on the material properties) and is more preferably in the range of 5 kGy and 10 kGy.

Vorteilhaft ist auf diese Weise ein Papier/Kunststofffolien-Verbund einer komplexen dreidimensionalen Umformung zugänglich. Da die Papiermasse im feuchten Zustand umgeformt wird, entstehen keine Knitter oder Stöße, die unerwünschte Materialverdickungen hervorrufen könnten.Advantageously, a paper / plastic film composite of a complex three-dimensional forming accessible in this way. Since the paper pulp is formed in the wet state, there are no wrinkles or impacts that could cause unwanted material thickening.

In einer weiteren bevorzugten Verfahrensweise wird die Elektronenenergie so gewählt, dass sie die Papiermasse an vorbestimmten Stellen in der Festigkeit schwächt, so dass diese leichter entfernt oder komprimiert werden kann.In another preferred mode, the electron energy is chosen to weaken the pulp at predetermined locations in strength so that it can be more easily removed or compressed.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht die Integration weiterer Lagen in den Verbund vor. So können vorteilhaft Gewebelagen in den Verbund einbezogen werden, indem diese zwischen Papierlagen angeordnet werden. Dies bewirkt eine größere Festigkeit der umgeformten Papiermasse. Die weiteren Lagen sind jedoch vorteilhaft wasserdurchlässig, um Wasserbewegungen in der Papiermasse im Umformwerkzeug und beim Trocknen zu ermöglichen.Another preferred embodiment provides for the integration of further layers into the composite. Thus, advantageously, fabric layers can be included in the composite by being arranged between paper layers. This causes greater strength of the converted pulp. However, the other layers are advantageously permeable to water to allow water movements in the pulp in the forming tool and drying.

Ausführungsbeispielembodiment

Die folgenden Ausführungsbeispiele erläutern bevorzugte Verfahrensformen, ohne jedoch das erfindungsgemäße Verfahren auf diese beschränken zu wollen.The following exemplary embodiments explain preferred method forms, but without wishing to restrict the method according to the invention to these.

Beispiel 1example 1

Auf eine 0,1 mm dicke Polyethylenfolie wird von beiden Seiten eine oder mehrere dünne Zelluloseschichten (Trockengehalt: 20%) bis zu einer Gesamtdicke von ca. 2 mm pro Seite aufgetragen. Die Papierbahn läuft dazu zwischen zwei Walzen. Die kleinere Walze drückt die Bahn an einer größeren Formatwalze an und stellt dabei den gewünschten Trockengehalt ein, indem das Walzenpaar als mechanische Presse wirkt. Die PE-Folie wird anstelle der Papierbahn für einen Umlauf zwischen das Walzenpaar geführt und bildet damit die Mittelage aus Kunststoff. Nach dem Anpressen und dem Erreichen der Enddicke bzw. Endlagenzahl wird der Verbund von der größeren „Wickelwalze“ getrennt und abgewickelt, so dass ein rechteckiger Zuschnitt der Materialverbundes entsteht. Von diesem abgewickelten Vorrat werden Bahnabschnitte abgetrennt und in ein Presswerkzeug eingelegt. Das Presswerkzeug wird geschlossen und der Verbund bei 120°C Werkzeugtemperatur für 30 min in eine Schalenform gepresst und die Papiermasse parallel dazu im Werkzeug entwässert und getrocknet. Nach dem Ende der Behandlung wird das Oberteil der Pressform, das den konkaven Formenteil aufweist, abgenommen. Eine Elektronenstrahlkanone bestrahlt abschnittsweise den freigelegten Verbund (4 mm Dicke bei einer Dichte von 1 g/cm³) mit Elektronen einer Energie von 1 MeV bis eine Dosis von 15 kGy in der PE-Schicht erreicht ist, sodass die gewünschte Vernetzung der Molekülketten des PE erfolgt. Danach wird der Verbund entformt und seitlich beschnitten. Im Ergebnis ist ein stabiler schalenförmiger Papierkörper mit einem stabilisierenden Kern aus vernetzter (gehärteter) Kunststofffolie entstanden.On a 0.1 mm thick polyethylene film, one or more thin cellulose layers (dry content: 20%) are applied from both sides to a total thickness of about 2 mm per side. The paper web runs between two rollers. The smaller roller presses the web against a larger size roller and thereby sets the desired dry content by the roller pair acts as a mechanical press. The PE film is guided instead of the paper web for a circulation between the pair of rollers and thus forms the Mittelage made of plastic. After pressing and reaching the final thickness or final number of the composite of the larger "winding roller" is separated and unwound, so that a rectangular blank of composite material is formed. From this unwound stock web sections are separated and placed in a press tool. The pressing tool is closed and the composite pressed at 120 ° C mold temperature for 30 min in a shell mold and the pulp in parallel dewatered in the tool and dried. After the end of the treatment, the upper part of the mold having the concave mold part is removed. An electron gun irradiates sections of the exposed composite (4 mm thickness at a density of 1 g / cm ³ ) with electrons of 1 MeV energy until a dose of 15 kGy is reached in the PE layer, so that the desired crosslinking of the molecular chains of PE he follows. Thereafter, the composite is removed from the mold and trimmed laterally. As a result, a stable cup-shaped paper body having a stabilizing core of crosslinked (cured) plastic film has been formed.

Beispiel 2Example 2

Eine vorbeschnittene quadratische Kunststofffolie (Polypropylen, 0,2 mm Dicke) wird mittels einer Rakel mit einer feuchten, streichfähigen Papiermasse (Zellulosegehalt 20%) bestrichen. Mit dem Blattbildner erfolgt eine Entwässerung der Papiermasse mechanisch auf ca. 20%. Die Papiermasse wird anschließend mit einem Nylongewebe belegt. Nach dem Wenden der Kunststofffolie wird die Rückseite ebenfalls mit Papiermasse bestrichen und der gesamte Verbund nochmals mit einer Filzwalze entwässert und vergautscht. Anschließend wird der Verbund (von unten nach oben: Nylongewebe, Papiermasse, Kunststofffolie, Papiermasse) in ein Pressformwerkzeug eingelegt. Das Werkzeug wird geschlossen und der Verbund unter Druck und einer Werkzeugtemperatur von 120°C getrocknet. Das Wasser der Papiermasse kann durch das Nylongewebe hindurchtreten und durch Entwässerungsöffnungen aus der Form abgeführt werden. In der Pressform wird dem Verbund die Form einer flachen Sattelfläche aufgepresst. Dies führt zu Dehnungen der Kunststoffbahn und des Nylongewebes an den Kanten. Die Papiermasse kann in dem feuchten Zustand, in dem sie beim Einbringen in die Pressform vorliegt, die Dehnungsbewegung mitmachen und unter dem Einfluss des Drucks in der Pressform in die erforderliche dreidimensional gekrümmte Form gedrängt werden, ohne dass es zu Fehlstellen oder Rissen in der Papiermasse käme. Im Laufe des Pressvorganges wird das Nylongewebe in die Oberfläche der Papiermasse eingepresst. Nach dem Entfernen der Pressform wird die Kunststofffolie mittels Elektronenbestrahlung ausgehärtet. Damit das Nylongewebe eine geeignete Tragoberfläche des Produktes ergibt, wird es ebenfalls mittels Elektronenstrahlbehandlung ausgehärtet. Der Verbund weist eine Dicke von 6 mm auf. Die Kunststofffolie und das Nylongewebe werden gemeinsam durch Elektronenbestrahlung mit Elektronen von 1,5 MeV und einer Dosis von 15 kGy ausgehärtet bzw. vernetzt.A pre-cut square plastic film (polypropylene, 0.2 mm thickness) is coated with a damp, spreadable pulp (cellulose content 20%) by means of a squeegee. With the sheet former, the paper pulp is mechanically drained to about 20%. The pulp is then covered with a nylon fabric. After turning the plastic film, the back is also coated with paper pulp and drained the entire composite again with a felt roller and vergautscht. Subsequently, the composite (from bottom to top: nylon fabric, paper pulp, plastic film, paper pulp) is placed in a press mold. The tool is closed and the composite is dried under pressure and a mold temperature of 120 ° C. The paper pulp water can pass through the nylon fabric and be removed from the mold through drainage holes. In the mold, the composite is pressed onto the shape of a flat saddle surface. This leads to stretching of the plastic web and the nylon fabric at the edges. The paper pulp, in the wet state in which it is present when introduced into the mold, can undergo the expansion movement and be forced into the required three-dimensionally curved shape under the influence of the pressure in the press mold without resulting in defects or cracks in the paper pulp , During the pressing process, the nylon fabric is pressed into the surface of the paper pulp. After removal of the mold, the plastic film is cured by electron beam irradiation. In order for the nylon fabric to give a suitable support surface of the product, it is also cured by electron beam treatment. The composite has a thickness of 6 mm. The plastic film and the nylon fabric are cured together by electron beam irradiation with electrons of 1.5 MeV and a dose of 15 kGy.

Die so entstehende Oberfläche ist härter als es die Papieroberfläche ohne das ausgehärtete Nylongewebe wäre. Vorteilhaft kann das Produkt nun auf dieser Oberfläche aufliegen, während die freiliegende Papieroberfläche weiter veredelt wird. Dazu wird in einem nachfolgenden Arbeitsgang eine Zieroberfläche aus Kunststofffolie aufgebracht.The resulting surface is harder than the paper surface would be without the cured nylon fabric. Advantageously, the product can now rest on this surface, while the exposed paper surface is further refined. For this purpose, a decorative surface made of plastic film is applied in a subsequent operation.

Claims

A method of forming a plastic film-pulp laminate, characterized by the steps of: Producing a composite by applying at least one layer of moist paper pulp to one side of a plastic film, Introduction of the composite into a forming tool, - forming the composite, - Hardening of the plastic film by electron irradiation in the reshaped shape.

A method according to claim 1, characterized in that on both sides of the plastic film in each case at least one layer of moist paper pulp is arranged.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that between the plastic film and wet pulp, a bonding agent is arranged.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the paper pulp has a varying thickness.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the composite has further layers which are water-permeable.

A method according to claim 1, characterized in that the composite by pressure forming or tension-pressure forming 2D or 3D reshaped.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that takes place before, during or after the forming a drying of the paper pulp.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the electron irradiation of the composite takes place in the forming tool.

A method according to claim 8, characterized in that the forming tool for electron irradiation is fully or partially opened.