DE1704422B2

DE1704422B2 - Herstellung eines schichtverbundwerkstoffes

Info

Publication number: DE1704422B2
Application number: DE1967A0055091
Authority: DE
Inventors: David John Neenah Wis.; Roesch Kurt Fritz Des Piaines 111.; Haas (V.St.A.)
Original assignee: American Can Co
Current assignee: Primerica Inc
Priority date: 1966-03-10
Filing date: 1967-03-08
Publication date: 1977-03-31
Also published as: DE1704422A1; DE1704422C3; US3505143A; GB1175003A; FR1515328A; SE315116B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines als Tubenwandung geeigneten Schichtverbundwerkstoffes, bestehend aus

(a) einer Grundschicht, die mehrere Schichten, darunter eine Schicht aus Pergaminpapier und/oder einer Schicht aus einem bedruckten Material enthalten kann, so

(b) einer Metallfolie, vorzugsweise aus Aluminium, und

(c) einer Schutzschicht aus Kunststoff

mit der Anordnung (a)-(b)-(c), bei dem die Schichten bahnförmig in einem Durchlauf nach Vorbehandlung zusammengebracht und verbunden werden, wobei der Kunststoff sich in thermoplastischem Zustand befindet und der Verbund gekühlt wird.

Zur Herstellung von Tuben ist es bekannt. Kunststoffe, wie beispielsweise Polyäthylen, zu verwenden, die relativ inert sind und dem Chemikaliena.igriff einer Vielzahl von Produkten standzuhalten vermögen. Insoweit sind sie häufig den Tuben aus metallischem Material überlegen. Bisher waren Kunststofftuben in ihrer Anwendung jedoch begrenzt, weil sie eine schlechte Abschirmung gegen Wasser, Sauerstoff und flüchtige Bestandteile, wie ätherische öle oder Parfüms, erbringen.

Um die Verwendung von Kunststofftuben auf Erzeugnisse wie Sent der flüchtige Bestandteile enthält, auszudehnen, können die Kanst^fftoben eine Sperrschicht aus einer Metallfolie enthalten. Die Kombination von Kunststoff- und MetaUfohenschichten ergibt ein Tubenmaterial besserer Qualität Die Metallfolien-Sperrschicht in den Wandungen des verbesserten Tubenmaterials verhindert den Verlust wesentlicher Bestandteile des Füllgutes, während die die Tubenwandung mHbildenden Kunststoffolien die Metallfolien-Sperrschicht gegen Cheroikafienangriffe schützen.

Zur Herstellung derartiger Tuben wird ein Schichtverbundwerkstoff benötigt, der durch eine effektive und dauerhafte Bindung zwischen den Metall- und Kunststoffscbichten ausgezeichnet ist Das gilt sowohl für die Herstellung des Schichtverbundwerkstoffs selbst, als auch für dessen Verarbeitung zu Tuben sowie auch für den Zeitraum, während dem die nicht gefüllten oder gefällten Tuben lagern oder in Gebrauch sind Insbesondere die Lagerbeständigkeit konnte bei den Schichtverbundwerkstoffen bisher noch nicht befriedigend gelöst werden. Schließlich soll der Schichtver bundwerkstoff kontinuierlich herstellbar sein, denn eine andere Fertigung kommt für das Ausgangsmaterial für einen Massenartikel überhaupt nicht in Betracht Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Beschichtung der Metallfolie häufig nicht symmetrisch ausgeführt werden so'L Auf der Tubeninnenseite wird vielfach nur eine vergleichsweise dünne Schutzschicht für die Metallfolie aufgebracht während auf der Außenseite wesentlich dickere oder wesentlich mehr Schichten aufgebracht werden, sei es, um der Tube die notwendige Festigkeit zu geben, sei es, um bedruckbare oder bedruckte Schichten einzubauen. Wie ferner zu beachten ist werden in Tuben werkstoffen aus funktionellen und wirtschaftlichen Gründen nur sehr dünne Metallfolien (20 um) vorgesehen, die während der Herstellung der tuben wandung nicht wie ein dimensionsstabiles Trägermaterial belastet werden können.

Aus der DT-PS 8 31 311 ist ein Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigem Material bekannt, bei dem eine Schicht aus Metall bestehen kann. Dieses Verfahren wird in der Weise durchgeführt daß ein Äthylenpolymerbelag in Form eines extrudierten geschmolzenen Films auf die eine Seite einer Papierbahn oder Metallfolie aufgebracht, das Halbprodukt aufgewickelt und danach noch einmal zur Beschichtung der anderen Sehe durch die Anlage geschickt wird

Für das Beschichten mit zwei Schichten sind somit zwei Durchläufe erforderlich. Außerdem besteht die Gefahr, daß das zu beschichtende Material beim Aufrollen nach der ersten Beschichtung unzulässig verschmutzt

Aus der OE-PS 2 06 635 ist ein Verfahren bekannt bei dem ein Metallband unter Zwischenlage eines Klebers gleichzeitig auf beiden Seiten mit einem Vinylharz beschichtet wird.

Außerdem ist aus der US-PS 30 81 212 ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt mittels dessen eine Grundschicht aus dimensionsstabilem Material auf einer Seite oder beidseitig kontinuierlich mit einer Schicht oder mehreren Schichten beschichtet wird, indem die Grundschicht zunächst eine Erwärmungseinrichtung durchläuft und dann unmittelbar nacheinander mit den beiden, auf Zuführwalzen erwärmten Filmschichten in Berührung gebracht und die Schichten zwischen einer beheizten Trommel und einer Preßwalze miteinander unter Druck verbunden werden, bevor das Schichtver-

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rial einer Kühlung und Aufwicklung zugeführt Dabei kann die Grundschicht eine Aluminiumfolie

Verfahren ist für die Herstellung von als ung brauchbarem Schichtverbundwerkstoff

titoline weiteres geeignet Nacnteüig ist nämlich, daß thermische Belastung relativ groß ist, da das trten nicht nacheinander unter zwischenzeitli-Kühlung vorgenommen wird, sondern nahezu so daß der Schichtverbund und die bicht die für beide Beschichtungen erforderliche ne zugleich aushalten und aufnehmen müssen, ί ergibt sich die Gefahr, daß das bei Tubenwanwegen bereits vorhandener Aufdrucke oder Sergleichen oft thermisch nicht sehr hoch belastbare inmdschichtmaterial zu hoch belastet wird.
-ißs besteht somit die Aufgabe, das eingangs erwähnte !erfahren so weiterzubilden, daß der hergestellte

hichtverbundwerkstoff alle an Tubenwandungsmaterial gestellte Anforderungen erfüllen kann, daß insbesondere eine durchgehend gute und dauerhafte Bindung zwischen der Metallfolie und den Kunststoffschichten erzielt wird. Dabei ist insbesondere auch zu beachten, daß während des Beschichtungsverfahrens keine unzulässig hohen Temperaturen und keine unzulässig lang anhaltende Erwärmung erfolgt, damit keine Schädigung der teilweise sehr empfindlichen Schichtmaterialien eintritt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verbindung zwischen der Grundschicht (a) und der Metallfolie (b) nach Vorbehandlung der Grundschicht (a) unter Einsatz einer in thermoplastischem Zustand zugeführten Kunststoffzwischenschicht aus einem Copolymeren eines Äthylens und einer äthylenisch ungesättigten Carbonsäure hergestellt wird, daß als Schutzschicht (c) ebenfalls ein derartiges Copolymeres eingesetzt wird und daß zunächst das Verbinden der Grundschicht (a) mit der Metallfolie (b) vorgenommen wird und nach Abkühlung dieser Schichtung das Vorbehandeln der Metallfolie (b) und das Aufbringen der Schutzschicht (c) auf die freie Seite der Metallfolie durchgeführt wird, wobei die Führung der Schichtung nur von der Grundschicht her vorgenommen wird, solange die freie Seite der Metallfolie noch unbeschichtet ist.

Im Unterschied zu den vorbekannten Herstellungsverfahren wird erfindungsgemäß also nicht von der in der späteren Tubenwandung mehr oder weniger zentral angeordneten Metallfolie ausgegangen, sondern von einer Grundschicht, die bereits eine Reihe einzelner Schichten umfassen kann, die ihrerseits eine Überbeanspruchung der Grundschicht in mechanischer und thermischer Hinsicht verbieten. So kann die Grundschicht beispielsweise bereits bedruckt sein oder aber Schichten enthalten, die bei Wärmebelastung unansehnlich oder sonstwie beschädigt werden. Durch die Verwendung einer speziellen Zwischenschicht als Kleber und das Zuführen dieser in bereits plastischem Zustand, wird einerseits erreicht, daß die empfindliche Grundschicht nicht mehr als unbedingt nötig thermisch belastet wird und andererseits zwischen der Metallschicht und den benachbarten Kunststoffschichten eine hochbelastbare und dauerhafte Bindung hergestellt wird. Dabei hat sich herausgestellt, daß der als Zwischenschicht verwendete Kleber auch ohne weitere Deckschicht gut als Material für die auf der Innenseite der Tubenwandung liegende Schutzschicht verwendet werden kann. Auf diese Weise konnte eine wesentliche

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55 Vereinfachung des Herstellungsverfahrens erreicht werden. Die beiden Beschichtungsschritte sind zeitlich und räumlich auseinandergezogen und zwischen ihten ist eine Kühlung eingeschaltet Diese Maßnahmen waren erforderlich, um einerseits die zur Herstellung einer einwandfreien Bindung erforderlichen hohen Temperaturen anwenden zu können, ohne daß andererseits die empfindliche Grundschicht in Mitleidenschaft gezogen wird.

Für den Erfolg des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens ist es ferner wichtig, daß die halbfertige Materialbahn zwischen den beiden Beschichtungsstufen auf der freien Metallfolienseite nicht durch Walzen oder andere Führungsmittel berührt wird. Bei der Entwicklung dieses Verfahrens hat es sich nämlich herausgestellt, daß bereits eine derartige Berührung Verschmutzungsstellen auf der Metallfolie hinterlassen kann, die später zu Bindungsfehlern führen. Dabei konnte gleichwohl die Herstellung des Verbund/naterials in einem Durchlauf erhalten bleiben.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die erwähnte Vorbehandlung durch Aufbringen von Polyäthylenimin erfolgt Diese an sich bekannte Vorbehandlung erlaubt es, die thermische Belastung während des Herstellungsverfahrens weiter herabzusetzen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert

F i g. 1 zeigt eine Tube mit einer aus erfindungsgemäß hergestellt ,τη Schichtverbundwerkstoff bestehenden Wandung;

F i g. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus der Tube entlang der Linie 2-2 nach Fig. 1;

F i g. 3 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung des Schichtverbundwerkstoffs;

F i g. 4 zeigt schließlich den Schichtverbundwerkstoff entsprechend den verschiedenen Phasen der Herstellung nach F i g. 3 im Längsschnitt

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, umfaßt die Tube 1 eine Tubenwand 2, die an ihrem unteren Ende 3 durch Heißsiegelung geschlossen ist. Ein Kopfstück 4 und eine Verschlußkappe 5 schließen das obere Ende 6 der Tube an. Die Tubenwand 2 besteht aus einem Schichtverbundwerkstoff 7, der — ausgehend von bahnförmigem Material — zu einem rohrförmigen zylindrischen Körper geformt und in einer — nicht dargestellten — Seitennaht an den Kanten verschlossen ist

Wie am besten aus Fig.2 ersichtlich, besteht die Tuben wand 2 aus einer Vielzahl von Schichten 8 bis 15, und zwar den äußeren Dekorschichten 8 bis 11 und den inneren Schichten 12 bis 15, die die metallische Folie 13 enthalten.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird davon ausgegangen, daß eine die Dekorschichten 8 bis U umfassende Grundschicht bereits vorhanden ist Diese wird zunächst unter Einsatz einer in thermoplastischem Zustand zugeführten Kunststoffzwischenschicht 12 mit der Metallfolie 13 verbunden, bevor unter Einfügung einer weiteren Kunststoffzwischenschicht 14, die innere Schutzschicht 15 aufgebracht wird.

Zur Herstellung der Dekorschichten 8 bis U kann eine aus Pergaminpapier gebildete glatte Schicht 11 mit einer Schicht 10 aus Polyäthylen überzogen werden, die lichtundurchlässig ist und zur Schaffung eines farbeinheitlichen Hintergrundes eingefärbt werden kann. Eine bedruckte Schicht 9 kann auf die als Hintergrund dienende Schicht 10 aufgebracht werden. Sodann kann noch eine äußere Schicht 8 aus durchsichtigem

Polyäthylen folgen, welche die bedruckte Schicht 9 schützt und die Attraktivität der Tubenwand 2 erhöht. Die Schicht U aus Pergaminpapier verleiht den Polyäthylen enthaltenden Dekorschichten 8 bis 11 eine gute Formbeständigkeit. Deshalb können die Dekorschichten für sich vorder späteren Beschichtung mit den Schichten 12 bis IS aufgerollt und aufbewahrt werden. Die Schichten 12 bis 15 verhindern wegen der in ihnen enthaltenen Metallfolien den Aus- oder Durchtritt von ätherischen ölen, Sauerstoff, Feuchtigkeit und dergleichen durch die Tubenwand 2.

Wie aus F i g. 3 ersichtlich, werden die Dekorschichten 8 bis 11 zur Weiterverarbeitung als Bahnmaterial 21 in einer Vorrichtung zur Schichtstoffherstellung 22 auf eine Abwickelrolle 20 gegeben. Während des Abwikkelns liegt die Schicht 11 aus Perpaminpapier zwecks Vereinigung mit den Schichten 12 bis 14 auf der Oberseite der Materialbahn 21. Die durchsichtige Schicht 8 aus Polyäthylen befindet sich auf der Unterseite des Bahnmaterials 21. Zum Abfangen der Materialbahn 21 kann eine geeignete Rolle 23 eingesetzt werden.

Bei der Herstellung durchläuft das Bahnmaterial 21 zunächst eine Vorbehandlungsstation 24, die eine sich über die Breite der Materialbahn erstreckende Vorwärmeeinrichtung 25 enthalten kann. Vorzugsweise erfolgt jedoch die Vorbehandlung des Pergaminpapiers durch Aufbringen einer Schicht aus Polyäthylenimin. Nach der Vorbehandlung gelangt die Materialbahn 21 zwischen eine Andrückrolle 26 und eine Abschreckrolle 27 der ersten Beschichtungsstation 28, in der gleichzeitig eine Metallfolienschicht 13 und eine Kunststoffzwischenschicht aus einem Copolymeren eines Äthylens und einer äthylenisch ungesättigten Carbonsäure zugeführt wird. Derartige Zwischenschichten haften besonders gut auf Aluminium. Das Aufbringen der Kunststoffzwischenschicht kann unter den dazu erforderlichen Temperatur- und Druckverhältnissen durch Extrusion aus einem Extruder 29 erfolgen. Die gekühlte Adschreckrolle 27 gewährleistet, daß der Herstellungsprozeß thermisch kontrolliert abläuft und die Grundschicht 21 nicht beschädigt wird. Das halbfertige Material verläßt die erste Beschichtungsstation mit der unten liegenden Grundschicht 21 über eine Umlenkrolle 31, wobei die freie Metallschicht 30 ganz oben liegt. Danach wiederholt sich praktisch der erste Beschichtungsvorgang noch einmal, indem das Band in eine zweite Vorbehandlungsstation 32 einläuft, die einen sich über die Breite des Bandes erstreckenden Heizkörper 33 enthalten kann. Zwischen der Umlenkrolle 35 und der Abschreckrolle 36 wird dann die aus der Spritzform 37 kommende zweite Kunststoffschicht 14 bestehend aus einem Copolymeren eines Äthylens und einer äthylenisch ungesättigten Carbonsäure aufgebracht. Diese zweite Kunststoffschicht kann selbst bereits die innere Schutzschicht (c) der Tubenwandung darstellen oder aber ihrerseits noch durch eine weitere Schicht 15 abgedeckt sein. Das fertige Material wird letztlich zu einer Vorratsrolle 38 aufgewickelt Mit 34 ist die zweite Beschichtungsstation bezeichnet

Der Schichtaufbau gemäß F i g. 4 entspricht dem nach F i g. 3 hergestellten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines als Tubenwandung geeigneten Schichtver- S bundwerkstoffes, bestehend aus

(a) einer Grundschicht, die mehrere Schichten, darunter eäae Schicht aus Pergaminpapifr und/oder eine Schicht aus einem bedruckten Material enthalten kann,

(b) einer Metallfolie, vorzugsweise aus Aluminium, und

(c) einer Schutzschicht aus Kunststoff

out der Anordnung (a)-(bH^c)> bei dem die Schichten bahnförmig in einen Durchlauf nach Vorbehandlung zusammengebracht und verbunden werden, wobei sich der Kunststoff in thermoplastischem Zustand befindet und der Verbund gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen der Grundschicht (a) und der Metallfolie (b) nach Vorbehandlung der Grundschicht (a) unter Einsatz einer in thermoplastischem Zustand zugeführten Kunststoffzwischenschicht aus einem Oopolymeren eines Äthylens und einer äthylenisch ungesättigten Carbonsäure hergestellt wird, daß als Schutzschicht (c) ebenfalls ein derartiges Copolymeres eingesetzt wird und daß zunächst das Verbinden der Grundschicht (a) mit der Metallfolie (b) vorgenommen wird und erst nach Abkühlung dieser Schichtung das Vorbehandeln der Metallfolie (b) und Aufbringen der Schutzschicht (c) auf der freien Seite der Metallfolie durchgeführt wird, wobei die Führung der Schichtung nur von der Grundschicht her vorgenommen wird, solange die freie Seite der Metallfolie noch unbeschichtet ist

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorbehandlung in an sich bekannter Weise durch Aufbringen von Polyäthylenimin im Durchlauf erfolgt

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