DE1704422C3

DE1704422C3 -

Info

Publication number: DE1704422C3
Application number: DE1704422A
Authority: DE
Inventors: David John Neenah Wis. Haas; Kurt Fritz Des Plaines Ill. Roesch
Original assignee: American Can Co
Current assignee: Primerica Inc
Priority date: 1966-03-10
Filing date: 1967-03-08
Publication date: 1980-07-03
Also published as: US3505143A; FR1515328A; DE1704422B2; GB1175003A; DE1704422A1; SE315116B

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines als Tubenwandung geeigneten Schichtverbundwerkstoffes, welcher aus

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

b) einer über eine Zwischenschicht mit der Grundschicht verbundenen Metallfolie, vorzugsweise aus Aluminium, und

c) einer Schutzschicht aus einem Copolymeren aus ^ einem Äthylen und einer äthylenisch ungesättigten Carbonsäure

mit der Anordnung (a)-(b)-(c) besteht, bei dem die Schichten bahnförmig in einem Durchlauf nach Vorbehandlung zusammengebracht und verbunden ^b0 werden, wobei sich der Kunststoff in thermoplastischem Zustand befindet und der Verbund gekühlt wird,

Um die Verwendung von Kunststofftuben auf Erzeugnisse wie Senf, der flüchtige Bestandteile enthält, auszudehnen, sind Schichtverbundstoffe für Tuben bekannt, die neben Kunststoffschichten eine Sperr' schicht aus einer Metallfolie enthalten. Die Kombination von Kunststoff- und Metallfolienschichien ergibt ein Tubenmateriai besserer Qualität. Die Metallfolien-Sperrschicht in den Wandungen des Tubenrrmterials verhindert den Verlust wesentlicher Bestandteile des Füllguts, während die die Tubenwandung mitbildenden Kunststoffolien die Metallfolien-Sperrschicht gegen Chemikalienangriffe schützen. Die Tubeninnenseite weist dabei nur eine vergleichsweise dünne Schutzschicht ?us einem Copolymeren aus einem Äthylen und einer äthylenisch ungesättigten Carbonsäure auf, während auf der Außenseite wesentlich dickere oder wesentlich mehr Schichten aufgebracht sein können, sei es, um der Tube die notwendige Festigkeit zu geben, sei es, um bedruckbare oder bedruckte Schichten einzubauen (FR-PS 13 83 064). Wie ferner zu beobachten ist, werden in Tubenwerkstoffen aus funktionellen und wirtschaftlichen Gründen nur sehr dünne Metallfolien (z. B. 20 μπι) vorgesehen, die während der Herstellung der Tubenwandung nicht wie ein dimensionsstabiles Trägermaterial belastet werden können. Die Bindung zwischen den Metall- und Kunststoffschichten muß sehr gut sein, um die Tuben herstellen zu können, aber auch, um eine ausreichende Lagerbeständigkeit des Tubenmaterials zu gewährleisten.

Der Schichtverbundwerkstoff soll kontinuierlich in einem Durchlauf herstellbar sein. Dabei dürfen die Materialien der Grundschicht thermisch nicht zu hoch belastet werden.

Aus der DE-Pb 8 31311 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 Seite durch die Anlage geschickt wird.

Für das Beschichten mit zwei Schichten sind somit zwei Durchläufe erforuerhch. Außerdem besteht die Gefahr, daß das zu beschichtende Material beim Aufrollen nach der erster Besc i'chtung unzulässig verschmutzt.

Aus der ATPS 2 Ob 635 ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein Metallband unter Zwischenlage eines Klebers gleichzeitig auf beiden Seiten mit einem Vinylharz beschichtet wird

Außerdem ist ,ms der US-PS 30 81 212 ein Verfahren der eingangs erwähnten 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 Erwärniungseinrichtung durchläuft und dann unmittelbar nacheinander mit den beiden auf Zuführwalzen erwärmten Film schichten in Berührung gebracht und die Schichten zwischen einer beheizten Trommel und einer Preßwalze miteinander unter Druck verbunden werden, bevor das Schichtverbundmateria! einer Kühlung und Aufwick lung zugeführt wird. Dabei kann die Grundschicht eine Aluminiumfolie sein.

Dieses Verfahren ist für die Herstellung von als Tubenwandung brauchbarem Schichtverbundwerkstoff nicht ohne weiteres geeignet. Nachteilig ist nämlich, daß die thermische Belastung groß ist, da das Beschichten nicht nacheinander Unter zwischenzeitlicher Kühlung vorgenommen wird, sondern nahezu gleichzeitig, so daß der Schichtverbund und die Basisschicht die für beide Beschichtungen erforderliche Wärme zugleich aushalten und aufnehmen müssen. Daraus ergibt sich die

Gefahr, daß das bei Tubenwandungen wegen bereits vorhandener Aufdrucke oder dergleichen oft thermisch nicht sehr hoch belastbare Grund-schichtmateria! zu hoch belastet wird.

Es ist ferner ein Verfahren zur kontinuierlichen ϊ Herstellung von Schichtverbundwerkstoffen bekannt (DE-AS 10 90 080), bei dem eine Schicht zunächst mit einer Zwischenschicht und einer speziellen Folie und sodann die Oberfläche der Folie mit einer wetteren Schicht beschichtet wird. Das Zusammenbringen und Verbinden der Schichten erfolgt jeweils im auf der Beschichtungsseite von einer gekühlten Walze begrenzten Walzenspalt einer Extrusionsbeschichtungsstation. Die von den gekühlten Walzen durchgeführte Kühlung erfolgt dabei zu dem Zweck, die aus Niederdruckpolyäthylen bestehende, biaxial gereckte Beschichtungsfolie' davor zu schützen, daß sie ihre guten. Eigenschaften verliert.

Es besteht somit die Aufgabe, das eingangs erwähnte Verfahren so weiterzubilden, daß der hergestellte Schichtverbundwerkstoff alle an Tubenwandungsmateriaiien gesieiiie Anforderungen erfüllen kann und daß insbesondere eine durchgehend gute und dauerhafte Bindung zwischen der Metallfolie und den Kunststoffschichten erzielt wird. Dabei ist insbesondere auch zu 2ϊ beachten, daß während des Beschichtungsverfahrens keine unzulässig hohen Temperaturen und keine unzulässig lang anhaltende Erwärmung erfolgt, damit keine Schädigung der teilweise sehr emplindüchen Schichtmaterialien eintritt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß von der fertigen Grundschichl ausgegangen wird, daß als Material der Zwischenschicht ein mit dem für die Schutzschicht verwendeten Copolymeren übereinstimmendes Copolymeren verwendet wird und daß das « Zusammenbringen und Verbinden zunächst der Zwischenschicht und der Metallfolie mit der Grundschicht und sodann der Schutzschicht mit der die Metallfolie und die Zwischenschicht aufweisenden Grundschich¹ nacheinander jeweils im auf der Beschichtungsseite von ·»" einer gekühlten Walze begrenzten Walzenspalt einer Extrusionsbeschichtungsstation vorgenommen wird, so daß das Aufbringen der Schutzschicht auf der freien Seite der Metallfolie erst nach der Abkühlung der Schichtung aus der Grundschicht, der Zwischenschicht *"> und der Metallfolie durchgeführt wird.

Im Unterschied zu den vorbekannten Herstellungs verfahren wird gemäß dem Vorschlag nach der Erfindung also nicht von der in del SD&teren Tubenwandung mehr oder weniger zentral angeordne- w ten Metallfolie ausgegangen, sondern von der Grundschicht. die — da sie fertig ist — hinreichend stabil ist. Durch die Verwendung eines speziellen Materials für die Zwischenschicht, von dem bekannt ist. daß es sich mit anderen Materialien gut verbinden läßt, ist v> sichergestellt, daß zwischen der Metallschicht und der Grundschicht eine hochbelastbare und dauerhafte Bindung hergestellt wird. Die Beschichtung wird in zwei Schritten vorgenommen. Die beiden Schritte sind auseinandergezogen. Trotz der Bescnichtung durch f>o Extrusion der Zwischei ,chicht und der Schutzschicht in den Extrusionsbeschichtungsstationen ist sichergestellt, daß die Grundschicht thermisch bei dem Beschichtungsvorgang nicht zu hoch belastet wird. Dieses wird zum einen dadurch erreicht, daß die beiden Beschichtungsschritte nacheinander ausgeführt werden, und zum anderen dadurch, daß bei jeder Beschichtung sofort durch die Kühl- oder Abschreckwalze gekühlt wird.

Dieses führt auch beirr, ersten Beschichtungsschritt zum hinreichenden Erfolg, da die Metallfolie dem Wärmefluß keinen größeren Widerstand entgegensetzt und somit auch dort sichergestellt ist, daß die Wärme von der extrudieren Zwischenschicht schnell abfließt. Die zur Herstellung einer einwandfreien Bindung erforderlichen hohen Temperaturen konnten somit angewendet werden, ohne daß die empfindliche Grundschicht in Mitleidenschaft gezogen wird. Die Grundschicht kann somit beispielsweise bedruckt sein oder aber Schichten enthalten, die bei Wärmebelastung unansehnlich oder in anderer Weise beschädigt werden.

Es fo'gt die Beschreibung von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen.

F i g. 1 zeigt eine Tube mit einer aus dem Schichtverbundwerkstoff bestehenden Wandung;

Fig.2 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung des Schichtverbundwerkstoffs;

F i g. 3 zeigt schließlich den Schichtverbundwerkstoff entsprechend den verschiedenen Phasen der Herstellung nach F i g. 2 im Längsschnitt.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, umfaßt dh Tube 5 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 1st.

Bei dem Verfahren wird davon ausgegangen, daß eine die Dekorschichten 8 bis 11 umfassende Grundschicht bereits vorhanden ist. Diese wird zunächst unter Einsatz einer in thermoplastischem Zustand zugeführten Kunststoffzwischenschicht 12 mit der Metallfolie 13 verbunden, bevor die innere Schutzschicht 14 aufgebracht wird.

Die Dekorschichten 8 bis 11 bestehen 7. B. aus einer aus Pergaminpapier gebildeten glatten Schicht 11 mit einer Schicht 10 aus Polyäthylen, die lichtundurc'-slässig ist und zur Schaffung eines farbeinheitlichen Hintergrundes eingefärbt sein kann. Eine bedruckte Schicht 9 ka- η auf die ah Hintergrund dienende Schicht 10 aufgebracht sein. 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 11 aus Pergaminpapier verleiht den Dekorschichten 8 bis 11 eine gute Formbeständigkeit. Deshalb können die Dekorschichten für sich vor der späteren Beschichtung mit den Schichten 12 bis 14 aufgerollt und aufbewahrt werden. Die Schichten 12 bis 14 verhindern wegen der in ihnen enthaltenen Metallfolien den Aus- oder Durchtritt von ätherischen Ölen, Sauerstoff, Feuchtigkeit und dergleichen r!u^rch die Tubenwand 2.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, werden die Üekorschichten 8 bis 11 zur Weilerverarbeitung als Bandmaterial 21 in einer Vorrichtung zur Schichtstoffhe.-stellung 22 auf eine Abwickelrolle 20 gegeben. Während des Abwikkelns liegt die Schicht 11 aus Pergaminpapier zwecks Vereinigung mit den Schichten 12 bis 14 auf der Oberseite Jer Matenalbahn 21. Die Schicht 8 aus Polyäthylen befindet sich auf der Unterseite des Bahnmaterials 21. Zum Abfangen der M&terialbahn 21 dient die Rolle 23.

Bei der Herstellung durchläuft das Bahnmaterial 21 zunächst eine Vorbeliandlungsstation 24, die eine sich über die Breite der Matenalbahn erstreckende Vorwärmeeinrichtung 25 enthält. Nach der Vorbehandlung

gelangt die Materialbahn 21 zwischen eine Andrückrolle 26 und eine Abschreckrolle oder Kühlwalze 27 der ersten Beschichtungsstation 28, in der gleichzeitig eine Metallfolienschicht 13 und eine Kunststoffzwischenschicht aus einem Gopoiymeren eines Äthylens und einer äthylenisch ungesättigten Carbonsäure zugeführt wird. Das Aufbringen der Kunststoffzwischenschicht erfolgt unter den dazu erforderlichen Temperatur- und Druckverhältnissen durch Extrusion aus einem Extruder 29. Die gekühlte Abschreckrolle 27 gewährleistet, daß der Herstcllungsprozcß 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 Ümlenkrolle 31, wobei die freie Metallschicht 30 oben liegt. Danach wiederholt sich praktisch der erste Beschichtungsvorgang noch einmal, indem das Band in eine zweite Vorbehandlungsstation 32 einläuft, die einen

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Heizkörper 33 enthält. Zwischen der Umlenkrolle 35 und der Abschreckrolle oder Kühlwalze 36 wird dann die aus dem Extruder 37 kommende zweite Kunststoff-Schicht 14, bestehend aus einem Gopoiymeren eines

^r> Äthylens und einer älhylenisch ungesättigten Carbonsäure, aufgebracht. Das fertige Material wird letztlich zu einer Vorratsrolle 38 aufgewickelt. Mit 34 ist die zweite Beschichtungsstation bezeichnet.
Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens

ίο ist es wichtig, daß das halbfertige Material zwischen den beiden Bcschichtungsstationen auf der der Grundschicht gegenüberliegenden Seite nicht von Walzen oder anderen Führungsmitteln berührt wird; bei der Entwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens hatte es sich nämlich herausgestellt, daß bereits eine derartige Berührung Verschmutzürigssfelleri auf der Metallfolie

hinterlassen kann, die später zu Bindungsfehlcrn führen.

Der Schichtaufbau gemäß F i g. 3 entspricht dem nach

r ι gi £. iici gcatciucii;

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines als Tubenwandung geeigneten Schichtverbundwerkstoffes, bestehend aus

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

b) einer über eine Zwischenschicht mit der Grundschicht verbundenen Metallfolie, vorzugsweise aus Aluminium und

c) einer Schutzschicht aus einem Copolymeren aus ,. einem Äthylen und einer äthylenisch ungesättigten Carbonsäure

mit der Anordnung (a)-(b)-(c), bei der die Schichten bahnförmig in einem Durchlauf nach Vorbehandlung zusammengebracht und verbunden werden, wobei sich der Kunststoff in thermoplastischem Zustand befindet und der Verbund gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß von der fertigen Grundschicht ausgegangen wird, daß als Material der Zwischenschicht ein mit dem für die Schutzschicht 2^ verwendeten Copolymeren übereinstimmendes Copolymer verwendet wird und daß das Zusammenbringen und Verbinden zunächst der Zwischenschicht und der Metallfolie mit der Grundschicht und sodann der Schutzschicht mit der die Metallfolie und Jo die Zwischenschicht aufweisenden Grundschichten nacheinander jeweils im auf der Beschichtungsseite von einer gekühlten Walze begrenzten Walzenspalt einer Extrusionsbeschichtungsstation vorgenommen wird, so daß das Aufbringen der Schutzschicht auf « der freien Seite der Metalnolie erst nach der Abkühlung der Schichtung aus der Grundschicht, der Zwischenschicht und der Metallfolie durchgeführt wird.

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