DE1729023A1

DE1729023A1 - Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen von kaschierten thermoplastischen Schaumstoffbahnen

Info

Publication number: DE1729023A1
Application number: DE19681729023
Authority: DE
Inventors: Breukink Carel Jan; Gerrit Schuur
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1967-02-20
Filing date: 1968-02-19
Publication date: 1972-03-02
Also published as: BE710981A; ES350626A1; DE1729023B2; NL6802308A; GB1141894A; US3551243A; AT306352B; FR1555114A; CH480172A; JPS5237033B1

Description

Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen von kaschierten thermoplastischen Schaumstoffbahnen.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von kaschierten Schaumstoffbahnen» Es wurde bereits früher vorgeschlagen, einen Schichtstoff dadurch herzustellen, daß man eine Papierbahn, Textilbahn oder anderes Kaschiermaterial unter leichtem Druck in Berührung mit einer thermoplastischen Schaumstoffbahn bringt und die die Papierbahn berührende Oberfläche der Schaumstoffbahn auf eine Temperatur erhitzt, bei welcher das Papier und der Schaumstoff unter dem angewandten leichten Druck miteinander verbunden werden_e Ea hat sich gezeigt, daß bei der kontinuierlichen Durchführung dieses Verfahrens die Temperaturbedingungen ziemlich kritisch sind. Läßt man zuviel Wärme auf die Schaumstoffbahn einwirken, so fällt ein relativ großer Teil des Schaumstoffmaterials zusammen,

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wodurch die Dicke der Schaumetoffbahn in unerwünschter Weise vermindert und die Oberfkäche der Bahn ein spröder hautartiger Überzug wird» Andererseits muß aber genügend Wärme angewandt werden, um eine feste dauerhafte Bindung zwischen Schaumstoff und Kaschiermaterial zu bewirken· Der zwischen den beiden Materialbahnen während des Verklebungsvorganges angewandte Druck ist sehr gering, um die Zellen des Schaumstoffes nicht zu zerdrücken. Das Verkleben wird in einer sehr einfachen und deshalb bevorzugten Arbeitsweise kontinuierlich derart vorgenommen, daß man die Schaumstoffbahn und das Kaschiermaterial miteinander zwischen zwei beheizten Walzen hindurch führt, die die für das Verkleben des Kaschiermaterials mit dem Schaumstoff erforderliche Wärme und den Druck liefern. Da diese Walzen nur einen leichten Druck auf die zwischen ihnen durchlaufenden Materialien ausüben sollen, ergibt sich das Problem, wie eine angemessene Wärmemenge von den beheizten Rollen durch das Papier auf die daran angrenzende Schaumstoffläche übertragen werden soll, insbesondere bei den erwünschten hohen Bahngeschwindigkeiten. Diese Wärmeübertragung kann im Prinzip durch Erhöhen der Walzentemperatur oder durch Vorerwärmen des Papiers, bevor es auf den Schaumstoff aufgebracht wird, verbessert werdenι dieser Möglichkeit sind aber bei Annäherung an die Maximaltemperatur, die das Papier oder andere Kaschiermaterial noch ohne Schaden aushalten kann, sehr bald Grenzen gesetzt. Ausserdem führt die in dem Papier aufgestaute Wärme dazu, daß zuviel von dem Oberflächenmaterial des Schaumstoffs entweder während oder unmittelbar nach dem

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Verklebevorgang schmilzt» Eine andere Möglichkeit, diese Schwierigkeiten zu umgehen,.besteht darin, die Schaumstoffoberfläche vor dem Kaschieren zu erwärmenj im allgemeinen hat sich aber diese Arbeitsweise als unbefriedigend erwiesen, was zu einem großen Teil auf die Schwierigkeit zurückzuführen ist, dem Oberflächenbereich des Schaumstoffes ununterbrochen und gleichmäßig Wärme zuzuführen,, In diesem Zusammenhang sei auch darauf hingewiesen, daß der Schaumstoff auf leichte Temperaturschwankungen an seiner Oberfläche in der Weise sehr empfindlich reagiert, daß sich infolge der ungleichmäßigen weiteren Ausdehnung des Schaums unter der Einwirkung der Wärme Unebenheiten ausbilden«, Darüberhinaus ist die Verwendung von strahlenden Wärmequellen geführlich in einer Atmosphäre, die brennbare Dämpfe des verflüchtigten Treibmittels enthält, wie sie im allgemeinen gerade erzeugte Schaumstoff bahnen umgibt.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher ein verbessertes Kaschierverfahren, das hohe Produktionsgeschwindigkeiten ermöglicht und gleichzeitig zu einem kaschierten Werkstoff führt, dessen Schichten stark aneinander haften.

Die Erfindung bietet nun ein Verfahren zum Herstellen von kaschierten thermoplastischen Schaumstoffbahnen und ist dadurch gekennzeichnet, daß in einem kontinuierlichen Vorgang eine thermoplastische Schaumstoffbahn erzeugt und auf die Schaumstoffbahn ein Kaschiermaterial aufgebracht wird, wobei das Kaschiermaterial und die Schaumstoffbahn so aneinander gepresst werden, daß die Schaumstoffbahn um mehr als 75$ verdichtet und die Oberfläche des Schaumstoffs so erhitzt wird,

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daß, wenn Kaschiermaterial und Schaumstoffbahn zusammengepresst werden, die Temperatur der dem Kaschiermaterial anliegenden Schaumstoffläche oberhalb des Erweichungspunktes des Schaumstoffes liegte Vorzugsweise liegt die mittlere Temperatur des Schaumstoffs, wenn das Kaschiermaterial aufgepresst wird, so nahe wie möglich bei der Temperatur des Schaumstoffs beim Austritt aus der Strangpresse, obwohl das erfindungsgemäße Kaschierverfahren auch bei wesentlich tieferen Temperaturen des Schaumstoffs durchgeführt werden kann, z.B. bei 50 bis 60⁰C unterhalb der Temperatur beim Austritt aus der Strangpresse. Kennzeichnend für das erfindungsgemässe Verfahren ist es, daß das Kaschieren kontinuierlich mit dem Schaumstoffspritzen in einem sogenannten Reihenverfahren (in-line process) erfolgt, wobei der aus der Strangpresse austretende Schaumstoff unmittelbar darauf kaschiert wird· Auf diese Weise braucht die Bahngeschwindigkeit beim Kaschieren nicht geringer zu sein, als die Geschwindigkeit, mit der die Schaumstoffbahn erzeugt wird. Häufig ist die Bahngeschwindigkeit auch höher als die Austrittsgeschwindigkeit des Schaumstoffes aus der Strangpresse, da die Schaumstoffbahn vor oder während dem Kaschiern gestreckt werden kann.

Es ist einleuchtend, daß das Reitfhenverfahren eine sehr viel einfachere Anordnung ermöglicht, als sie erforderlich wäre, wenn die Schaumstoffbahn zunächst in einzelne Abschnitte zerschnitten werden müßte, die zu einem späteren Zeitpunkt kaschiert werden, wenn der Schaumstoff bereits auf

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eine wesentlich niederere Temperatur abgekühlt ist. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wird der Schaum verdichtet, während die Temperatur in dem gesamten Schaumstoff noch so hoch ist, daß der Schaumstoff biegsam ist» Dies ermöglicht ein starkes Verdichten ohne Zerdrücken der Zellen oder falls doch zu Beginn der Verdichtung Zellen zerdrückt worden sind, wird die Schaumstoffstruktur offensichtlich während der weiteren Verdichtung wieder hergestellt, da das Endprodukt keine zerstörte Zellenstruktur aufweist,, Häufig ist die Schaumstoffbahn nach dem Kaschiervorgang stärker als zuvor infolge einer weiteren Ausdehnung des Extrudates durch die auf den Schaumstoff während dem Kaschieren einwirkende Wärme» Die Erfindung ist in dieser Hinsicht von besonderer Bedeutung, da die Schaumstoffzellen kurz nach dem Austritt aus der Strangpresse noch viel verdampftes Treibmittel enthalten, das unter der äusseren Wärmeeinwirkung während dem Kaschiervorgang noch weiter' expandierte Hierdurch erhält man, wie im allgemeinen gewünscht, einen Schaumstoff geringer Dichte. Es ist ebenfalls einleuchtend, daß die von dem aus der Strangpresse ausgetretenen Schaumstoff zurückgehaltene Wärmemenge die Wärmemenge verringert, die während des Kaschiervorganges zugeführt werden muß_e Es wurden auf die Folien außerordentlich hohe Verdichtungsverhältnisse mit sehr guten Ergebnissen angewandt. Die hohe Verdichtung hat zwei wichtige Polgeni

1 ο Zunächst bewirkt die intensive und extensive Berührung der Druckwalzen mit den Materialien, die zwischen ihnen miteinander verbunden werden, daß eine große Wärmemenge von den Druckwalzen auf das geschäumte Material übertragen wird und

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2. wird die Kaschierfolie sehr fest an die Schaumstoffbahn gepresst und dadurch eine feste Haftung beweirkt. Infolgedessen sind Bahngeschwindigkeiten bis zu 6-8 m/min und darüber möglich. Die der Kaschierfolie benachbarte Schaumstoffoberfläche braucht im ersten Augenblick, in dem die beiden Materialten sich berühren, noch nicht ihre Erweichungstemperatur erreicht zu haben, da die erforderliche Wärme zum Teil durch das erwärmte Papier geliefert werden kann, das den Schaumstoff erwärmt, während es mit ihm in Berührung steht.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher beschrieben.

Beispiel 1

Mit Hilfe einer Spritzform mit ringförmigem Mundstück vom Durchmesser 125 mm und der lichten Weite 2,1 mm wurde ein Polystyrolschaumstoffschlauch erzeugt. Die Beschickung der Spritzform hatte folgende Zusammensetzungt 93»4 Gew.-9ε Polystyrol, 4,8 Gew.-# n-Butan, 1,6 Gew.-^ Isobutan, 0,1 Gew.-# Natriumbioarbonat und 0,1 Gew.-?£ Citronensäure. Das als Treibmittel dienende Butan wurde als Flüssigkeit unmittelbar in die Strangpresse an einem beliebigen Punkt zwischen Einfülltrichter, durch den die anderen Komponenten aufgegeben wurden, und Mundstück injiziert« Die Temperatur des austretenden Schaumstoffs betrug 106°0, seine Dichte in der Nähe der Sp¹ItZform vor dem Gestrecktwerden, 39 g/l· Das geschäumte, schlauehförmige Extrudat wurde als flacher Schlauch oder doppelte Bahn zwischen einem Paar beheizter Druckwalzen hindurchgeführt. Die Verwendung von Walzen für das verdichten beim Kaschiervorgang hat u.a. den Vorteil, da3 sie infolge einer

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Zugwirkung auf die zugeführte Schaumstoffbahn gleichzeitig zum Längsstrecken des Schaumstoffs verwendet werden können„ Die Anordnung wird in ligur 1 der beigefügten Zeichnung wiedergegeben. 1 bedeutet die Strangpresse, 2 den Polystyrolschaumstoff schlauch, 5 und 6 sind die Druckwalzen_β Der Schaumstoffschlauchteil zwischen den Druckwalzen 5 und 6 und der Spritzform 1 wurde mit durch eine Leitung innerhalb der Spritzform zugeführter Luft, leicht aufgeblasen, um das Schaumstoffmaterial zu strecken. Eine obere Bahn 3 und eine untere Bahn 4 Kraftpapier wurden über beheizte Leitwalzen 7 und 8 und dann zusammen mit dem Schaumstoffmaterial zwischen den Druckwalzen 5 und 6 hindurch.geführt· Jede Papierbahn war 0,25 mm dick und

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wog 180 g/m · Unmittelbar vor den'Walzen 5 und 6 war die durch den flachen Schlauch gebildete Schaumstoffbahn 77,3 cm breit und insgesamt 7,0 mm dicke Die Oberflächentemperatur des Schaumstoffs betrug hier etwa 60⁰C und seine Dichte 47 g/l» Die Laufgeschwindigkeit der Schaumstoffbahn und der Papierbahnen zwischen den Druckwalzen, betrug 5,2 m/min. Die Temperatur der Druckwalzen 5 und 6 betrug 160⁰C, ihr Abstand von der Spritzform 120 cm. Die Temperatur der Leitwalzen 7 und 8 betrug ebenfalls 160⁰C. Die Walzen hatten einen Durchmesser von 30 cm.

Zwischen den Druckwalzen 5 und 6 wurden die Papierbahnen mit der Schaumstoffoberfläche fest verbunden und gleichzeitig die beiden flachen Hälften des verdichteten Schaumstoffschlauches 2 miteinander verschmolzen. Einen Querschnitt durch das erhaltene kaschierte Produkt zeigt lig, 2 der beigefügten Zeichnung·

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Der Abstand der Druckwalzen 5 und 6 voneinander ist verstellbar, um die Wirkung verschiedener Kompressionsverhältnisse auf die Qualität des erhaltenen Produktes zu bestimmen· Die Verdichtung wird mit Hilfe der Gleichung

G = 100 - I χ 100

berechnet, in der C die prozentuale Verdichtung des Schaumstoffs, s den Walzenabstand abzüglich der öesamtdicke der Papierbahnen in mm und d die Dicke des Schaumstoffs unmittelbar vor dem Eintritt in den Spalt zwischen den Druckwalzen 5 und 6 in mm bedeutet.

Die dem Schaumstoff durch die Druckwalzen 5 und 6 zugeführte Wärme hatte zur Folge, daß bei den meisten Versuchen die Schaumstoffbahn nach dem Passieren der Walzen 5 und 6 dicker war «ls zuvor.

Die bei verschiedenen Abständen der Druckwalzen erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt. Eine gute Bindung zwischen Papier und Schaumstoff bedeutet, daß das Papier nicht ohne zu Reißen vom Schaumstoff entfernt werden konnte.

Walzenabstand

mm

Verdichtung des Schaumstoffes

Dicke des Schaumstoffs im kaschierten Produkt mm

Bindung Papier Schaumstoff

2,5 1,9 1,5 1,3

71,4 80,0 .85,7 88,6

8,9 8,2 7,6 6,7

gering massig gut gut

Bei allen Versuchen war die Bindung zwischen beiden Schaumstofflagen sehr gut«

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Beispiel 2

Die Bedingungen und Ausgangsstoffe in diesem Beispiel waren die-selben wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme, daß die Temperatur der Druckwalzen 5 und 6 und der Leitwalzen und 8 auf 15O⁰G verringert, die Laufgeschwindigkeit aber auf 6,0 m/min erhöht wurde. Die Gesamtdicke der Schaumstoff bahn unmittelbar vor dem Kaschiern betrug 6,0 mm.

Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt.

Walzenab- Verdichtung des Bindung stand Schaumstoffes Papier - Schaumstoff mm ^c/o

gering gering

massig gut

Diese Tabelle zeigt, daß unter den gegenüber Beispiel 1 strengeren Kaschierbedingungen - verminderte Walzentemperatur und erhöhte Laufgeschwindigkeit - durch Erhöhen des Druckes zwischen Papier und Schaumstoff, was außerordentlich hohe Verdichtungen des Schaumstoffs zwischen den Druckwalzen zur Folge hatte, auch noch eine gute Bindung erzielt werden konnte. Es wurde festgestellt, daß unter den vorliegenden Bedingungen die maximal zulässige Verdichtung etwa 98 # betrug, da oberhalb dieser

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1,0	91,7
0,9	93,3
0,8	95,0
0,7	96,7

Grenze das thermoplastische Material in eine dichte plastische Masse überging, die nicht länger zu einem richtigen Schaumstoff expandiert werden konnte. Bei diesen außerordentlichen hohen Verdichtungsverhältnissen ist die tatsächliche Schaumstoffverdichtung warscheinlich etwas geringer, als die aus der gegebenen Gleichung berechnete, unter Berücksichtigung der Kompressibilität des kaschierenden Papieres auf dem Schaumstoff, die bei den oben angeführten hohen Verdichtungen des Schaumstoffs Bedeutung erhalten kann«

Es wurde festgestellt, daß, wenn die Temperatur der Druckwalzen zum Beispiel auf 160⁰C erhöht wurde, die maximal zulässige Verdichtung auf weniger als 98$ absank.

Beispiel 3

Die Versuche dieses Beispiels wurden mit denselben Stoffen und unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 angegeben mit folgenden Abänderungen durchgeführt.

1. Die Papierbahnen waren jeweils 0,27 mm dick und wogen 210 g/m²!

2. die Dichte des aufgeblasenen Schaumstoffschlauche betrug 63 g/l$ als Treibmittel wurden nur Isopentan verwendet (7,2 Gew.-$)|

3. die Bahngeschwindigkeit betrug 6,2 m/minj

4. die Breite der Schaumstoffbahn unmittelbar vor den Druckwalzen betrug 82 cm|

5. die Gesamtdicke der Schaumstoffbahn unmittelbar vor den Druckwalzen betrug 4,1 mm;

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6. die Temperatur der Druckwalzen betrug 17O⁰G.

Walzenab- Verdichtung des Bindung stand Schaumstoffes Papier - Schaumstoff mm io

1,6 74,1 gering

0,9 91,2 gut

Patentansprüche

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Claims

Sd£ 1A-34 190 Patentansprüche

1. Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen von kaschierten thermoplastischen Schaumstoffbahnen durch. Verbinden von Schaumstoff und Kaschiermaterial unter der Einwirkung von Druck und Wärme, dadurch gekennzeichnet , daß man auf eine frisch erzeugte thermoplastische Schaumstoffbahn ein gegebenenfalls vorerwärmtes Kaschiermaterial aufbringt und durch Zusammenpressen beider Materialien die Schaumstoffbahn um mehr als 75 i° verdichtet, wobei die dem Kaschiermaterial anliegende Schaumstoffoberfläche auf eine Temperatur oberhalb des Erweichungspunktes des Schaumstoffes erhitzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumstoffbahn unmittelbar vor dem Anpressen des Kaschiermaterlals eine Temperatur aufweist» die nicht mehr als 60⁰C unter der Temperatur des Schaumstoffs beim Austritt aus der Spritzform liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den Schaumstoff beim Kaschieren um mehr als 85 #» insbesondere mehr als 90 # verdichtet.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet ι daß man das Kaschiermaterial auf die Schaumstoffbahn aufpresst, indem man das Kaschiermaterial und die Schaurastoffbahn miteinander zwischen beheizten Druckwalzen hindurch führt.

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5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet t daß man eine Bahngeschwindigkeit von mindestens 5 m/min einhält.

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