DE1729023C - Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen von kaschierten thermo plastischen Schaumstoffbahnen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Her- drückt werden.

stellen von kaschierten thermoplastischen Schaumstoff- 35 Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß man auf

bahnen durch Verbindung von Schaumstoff und die mit einer Strangpresse erzeugte thermoplastische

Kaschiermatcrial in ununterbrochenem Arbeitsgang Schaumstoffbahn beim Austreten aus der Strangpresse

unter der Einwirkung von Druck und Wärme, wobei das Kaschiermaterial aufbringt und durch Zusammen-

die dem Kaschiermaterial anliegende Schaumstoff- pressen beider Materialien die Schaumstoffbahn um

oberfläche auf eine Temperatur oberhalb des Er- 40 mehr als 75% verdichtet.

weichungspunktes des Schaumstoffes erhitzt wird. Vorteilhafterweise soll die Schaumstoffbahn un-Aus der deutschen Patentschrift 1 220 592 ist be- mittelbar vor dem Anpressen des Kaschiermaterials kannt, Bahnen aus thermoplastischen Schaumstoffen eine Temperatur aufweisen, die nicht mehr als 60 C mit einem Kaschiermaterial, wie einer Papierbahn unter der Temperatur des Schaumstoffes beim Ausoder Textilbahn, in ununterbrochenem Arbeitsgang 45 tritt aus der Strangpresse liegt. Ferner soll i;i weiterer unter der Einwirkung von Druck und Wärme, wobei Ausgestaltung der Erfindung der Schaumstoff beim die dem Kaschiermaterial anliegende Schaumstoff- Kaschieren um mehr als 85%, insbesondere mehr als oberfläche auf eine Temperatur oberhalb des Er- 90%, verdichtet werden.

weichungspunktes des; Schaumstoffes erhitzt wird, zu Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen kaschieren. Es hat sich gezeigt, daß bei der kontinu- 50 insbesondere darin, daß das Kaschieren kontinuierlich ierlichen Durchführung dieses Verfahrens die Tem- mit dem Schaumstoffspritzen in einem Reihenverperaturbedingungen kritisch sind. Läßt man zuviel fahren erfolgt, wobei der aus der Strangpresse aus-Wärme auf die Schaumstoffbahn einwirken, so fällt tretende Schaumstoff unmittelbar darauf kaschiert ein relativ großer Teil der Zellen des Schaumstoffes wird. Auf diese Weise braucht die Bahngeschwindigzusammen, wodurch die Dicke der Schaumstoffbahn 55 keit beim Kaschieren nicht geringer zu sein als die stark vermindert und die Oberfläche der Bahn mit Geschwindigkeit, mit der die Schaumstoffbahn ereinem spröden hauta.rtigen überzug versehen wird. ?eugt wird. Häufig ist die Bahngeschwindigkeit auch Andererseits muß aber genügend Wärme angewandt höher als die Austrittsgeschwindigkeit des Schaumwerden, um eine feste dauerhafte Bindung zwischen stoffes aus der Strangpresse, da die Schaumstoffbahn Schaumstoff und Kasichiermaterial zu bewirken. Das 60 vor oder während dem Kaschieren gestreckt werden Verkleben erfolgt kontinuierlich derart, daß man die kann.

Schaumstoffbahn und das Kaschierma^rial zusammen Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht auch

zwischen zwei beheizten Walzen hindurchführt, die eine sehr viel einfachere Anordnung, als sie erforderlich

die für das Verkleben des Kaschiermaterials mit dem wäre, wenn die Schaumstoffbahn zunächst in einzelne

Schaumstoff erforderliche Wärme und den Druck 65 Abschnitte zerschnitten werden müßte, die zu einem

liefern. Die Walzen sollen aber nur einen leichten späteren Zeitpunkt kaschiert werden, wenn der

Druck auf die Bahnen ausüben, damit die Schaum- Schaumstoff bereits auf eine wesentlich niedere Tem-

stoffzellen nicht zerdrückt werden. Hierbei wird keine peratur 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. Häufig ist die Schaumstoffbahn nach dem Kaschiervorgang stärker als zuvor (infolge einer weiteren Ausdehnung des Extrudates durch die auf den Schaumstoff während des Kaschierens einwirkende Wärme), denn die Schaumstoffzellen enthalten kurz nach dem Austritt aus der Strangpresse noch viel verdampftes Treibmittel, das infolge der während des Kaschiervorganges von außen erfjlgenden Wärmeeinwirkung noch weiter expandiert. Hierdurch erhält man. wie im allgemeinen gewünscht, einen Schaumstoff geringer Dichte. Auf die Folien kann ein außerordentlich hoher Verdichtungsdruck ausgeübt werden. Die hohe Verdichtung hat zwei wichtige Folgen.

Zunächst bewirkt die intensive Berührung der Druckwalzen mn den Materialien, die /wischen ihnen miteinander verbunden werden.daß eine große Wärmemenge von den Druckwalzen auf das geschäumte Material übertragen wird, und zum anderen wird die Kaschierfolie sehr fest an die Schaumstoffbahn geprebt und dadurch eine feste Haftung bewirkt. Infolgedessen sind Bahngeschwindigkeiten bis zu 6 bis 8 m min und darüber möglich. Die der Kaschierfolie benachbarte Schaumstoffoberfläche braucht im ersten Augenblick, in dem die beiden Materialien 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 erwän.it. wahrend es mit ihm in Berührung steht.

Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele näher beschrieben.

Beispiel 1

Mit Hilfe einer Strangpresse n.it ringförmigem Mundstück vom Durchmesser 125 mm und der lichten Weite 2.1 mm wurde ein Polystyrolschaumstoffschlauch erzeugt Die Besclvckung der Strangpresse hatte folgende Zusammensetzung:

93.4 Gewichtsprozent Polystyrol.
4.8 Gewichtsprozent n-Butan.
1.6 Gewichtsprozent Isobutan.
0.1 Gewichtsprozent Natriumbicarbonat und 0,1 Gewichtsprozent Citronensäure.

Das als Treibmittel dienende Butan wurde ats 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 C. seine Dichte in der Nahe der Strangpresse (vor dem Gestrecktwerden) 39 g 1. Das geschäumte, schlauchförmige Extrudat wurde als flacher Schlauch oder doppelte Bahn zwischen einem Paar beheizter Druckwalzen hindurchgeführt. Die Verwendung von Walzen Tür das Verdichten beim Kaschiervorgang hat unter anderem den Vorteil, daß sie infolge eine Zugvvirkung auf die zugeführte Schaumstoffbahn gleichzeitig zum Längsstrecken des Schaumstoffs verwendet werden können.

Die Anordnung wird ir. F i g. 1 der Zeichnung in schematischer Darstellung wiedergegeben. 1 bedeutet die Strangpresse, 2 den Polystyrolschaumstoffschlauch. 5 und 6 sind die Druckwalzen. Der Schaumstoffschlauchteil zwischen den Druckwalzen 5 und 6 und der Strangpresse 1 wurde mit durch eine Leitung innerhalb "der Strangpresse 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 Schaumstoffmateriai zwischen den Druckwalzen 5 und 6 hindurchgcfuhri. Jede Papierbahn war 0,25 mm dick und wog ISO girr. Unmittelbar vor den Walzen 5 und 6 war die durch

ίο den flachen Schlauch gebildete Schaumstoffbahn 77.3 cm breit und insgesamt 7,0 mm dick. Die Oberflächeniemperatur des Schaumstoffs betrug hier etwa 60^; C und seine Dichte 47 g 1. Die Laufgeschw indigkeit der Schaumsioffbahn und der Papierbahnen zw ischen

κ den Druckwalzen betrug 5,2 m min. Die Temperatur der Druckwalzen 5 und 6 betrug 160 C. ihr Absland von der Spritzform 120 cm Die Temperatur der Leitwalzen 7 und 8 betrug eh.*.falls 160 C. Die Walzen hatten einen Durchmesser von 30cm

Zwischen den Druckwalzen 5 und 6 wurden die Papierbahnen mit der Schaumstoff berfläehc fest • erbunden und gleichzeitig die beiden flachen H.elften des verdichteten Schaumstoffschlauches 2 miteinander verschmolzen. Einen Querschnitt durch das erhaltene kaschierte Produkt zeigt F 1 g. 2 der Zeichnung

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

^ 100 -

HK)

berechnet, in der C die prozentuale Verdichtung des Schaumstoffs, ν den Walzenabstano abzüglich der Gesamtdicke der Papierbahnen in Millimeter und d die Dicke des Schaumstoffs unmittelbar vor dem Eintritt in den Spalt zwischen den Druckwalzen 5 und 6 in Millimeter bedeutet.

Die dem Schaumstoff durch ciic Druckwalzen 5

und 6 zugeführte Wärme hatte zur Folge, daß bei den meisten Versuchen die Schaumsioffbahn nach dem Passieren der Walzen 5 und 6 dicker war als 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.

	Verdichtung des j S	IVVe des	Bindung
WdUlMl-	Schaumstoffe-.	chaums.offs im	Papier
abstand		k.i schienen	Schaumstoff
		Produkt	..... . ._.
mm -		mm	gering
2.5	·.	8.9	mäßig
1.9	71.4	8.2	gu;
1.5	80.0	7.6	cut
1.3	85.7	6.7
	88.6

Bei allen Versuchen war die Bindung zwischen beiden Schaumstofflagen sehr gui.

Beispiel 2

Die Bedingungen und Ausgangsstoffe in diesem Beispiel waren dieselben wie im Beispiel 1 mil der Ausnahme, daß die Temperatur der Druckwalzen 5 und ί und der Lcitwalzen 7 und 8 auf 150' C vcr-

ringert, die Laufgeschwindigkeit aber auf 6,0 m/min erhöht wurde. Die Gesamtdicke der Schaumstoffbahn unmittelbar vor dem Kaschieren betrug 6,0 mm.

Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt.

Walzcnabstand mm	Verdichtung des Schaumstoffes %	Bindung Papier Schaumstoff
1,0 0,9 0,8 0,7	91,7 93,3 95,0 °J,7	gering gering mäßig 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 Grenze das thermoplastische Material in eine dichte plastische Masse überging, die nicht langer zu einem richtigen Schaumstoff expandiert werden konnte. Bei diesen außerordentlichen hohen Verdichtungsverhältnissen ist die tatsächliche Schaumstoffverdichtung wahrscheinlich 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 z. B. auf 160⁰C erhöht wurde, die maximal zulässige Verdichtung auf weniger als 98% absank.

Beispiel 3

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

1. Die Papierbahnen waren jeweils 0,27 mm dicli

und wogen 210g/m²;
2. die Dichte des aufgeblasenen Schaumstoff schlauchs betrug 63g/l; als Treibmittel wurder

nur Isopentan verwendet (7,2 Gewichtsprozent) 3. die Bahngeschwindigkeit betrug 6,2m/min;
4. die Breite der Schaumstoffbahn unmittelbar voi

den Druckwalzen betrug 82 cm;
5 die Gesamtdicke der Schaumstoffbahn unmittcl

bar vor den Druckwalzen betrug 4,1 mm;
6. die Temperatur der Druckwalzen betrug 170⁰C

Walzcnabstand
mm

1,6
0,9

Verdichtung
des Schaumstoffes

74.1
91,2

Bindung
Papier Schaumstoff

gering
gut

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 ausreichende Wärmemenge durch das Kaschierma- Patentansprüche: terial, wie Papier, auf die daran angrenzende Schaurn- stofffiäche übertragen, insbesondere bei den erwunsch-

1. Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen ten hohen Bahngeschwindigkeiten. Einer Verbesserung von kaschierten thermoplastischen Schaumstoff- 5 der Wärmeübertragung durch Erhöhen der Walzenbahnen durch Verbindung von Schaumstoff und temperatur oder durch Vorwärmen des Pupieis, bevor Kaschiermaterial in ununterbrochenem Arbeits- es auf den Schaumstoff aufgebracht wird, ist bei Angang unter der Einwirkung von Druck und Wärme, nähervag an die Maximaltemperatur, die das Papier wobei die dem Kaschiermaterial anliegende oder andere Kaschiermaterial noch ohne Schaden Schaumstoffoberfläche auf eine Temperatur ober- 10 aushalten kann, seh" bald eine Grenze gesetzt. Außerhalb des Erweichungspunktes des Schaumstoffes dem führt die in dem Papier aufgestaute Wärme dazu, erhitzt wird, da durchgekennzeichnet.. daß zuviel Schaumstoff an der Oberfläche wahrend daß man auf die mit ein^r Strangpresse erzeugte oder unmittelbar nach dem Verklebevorgang schmilzt, thermoplastische Schaumstoffbahn beim Austreten Wird dagegen die Schaumstoffoberfläche vor dem aus der Strangpresse das Kaschiermaterial auf- 15 Kaschieren erwärmt, so ergibt sich die Schwierigkeit, bringt unii durch Zusammenpressen beider Ma- dem Oberflächenbereich des Schaumstoffes ununtctterialien die Schaumstoffbahn um mehr als 75% brochcn und gleichmäßig Wärme zuzuführen, da der verdichtet. Schauristoff auf leichte Temperatui^.wankungen an

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- seiner Oberfläche sehr empfindlich reagiert und infolge zeichnet, daß die Schaumstoffbahn unmittelbar 20 der ungleichmäßigen Ausdehnung unter der Einvor dem Anpressen des Ka.chiermateriais eine wirkung der Wärme Unebenheiten ausbildet. Darüber Tempera":r aufweist, die :n'cht mehr als 60 C hinaus ist die Verwendung von strahlenden Wärmeunter der Temperatur des Schaumstoffes beim quellen gefährlich in einer Atmosphäre, die brennbare Austritt aus der Strangpresse liegt. Dämpfe d:s verflüchtigten Treibmittels enthält, wie

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2. dadurch 25 sie im allgemeinen gerade erzeugte Schaumstoflgekennzeicbnet, daß man den Schaumstoff beim bahnen umgib:.

Kaschieren um mehr ais 85",.. insbesondere mehr Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde.

als 90%, verdichtet. ein Verfahren der eingangs genannten Gattung so zu

verbessern, daß eine hohe Produktionsgescrnundij.-

30 keit und gleichzeitig eine gute Haftung zwischen der

Sch? umstoffbahn und dem Kcschiermaterial erreicht

wird, ohne daß dabei die Schaumstoffob:rfläche Unebenheiten aufweist odei die Schaumstofizellen zer-