DE1957276C3

DE1957276C3 - Verfahren zur Herstellung eines heiß verklebten Schichtstoffes aus mindestens drei Schichten

Info

Publication number: DE1957276C3
Application number: DE1957276A
Authority: DE
Inventors: Robert Joseph Birmingham Mich. Williams (V.St.A.)
Original assignee: Cadillac Products Inc
Current assignee: Cadillac Products Inc
Priority date: 1968-11-18
Filing date: 1969-11-14
Publication date: 1973-10-31
Also published as: FR2023563B1; DE1957276B2; CH507086A; FR2023563A1; DE1957276A1; US3526000A; GB1237490A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines heiß verklebten Schichtstoffes aus mindestens drei Schichten, die in einem einzigen Walzenspalt vereinigt werden und von denen die außen liegende erste Schicht ein thermoplastischer Film ist, wobei jede Schicht aus einem anderen Material besteht als die ihr benachbarte und die für das heiße Verkleben aller Schichten erforderliche Wärme allein aus dem Wärmeinhalt einer der Schichten geliefert wird.

Ein bekanntes Verfahren der angegebenen Art ist als Sonderfall eines Verfahrensprinzips beschrieben, nach welchem eine Polyolefinfolie, deren zu verklebende Seite durch bekannte Oberflächenbehandlung polar gemacht ist, auf eine über die Schmelz- oder Heißverklebungstemperatur der Polyolefinfolie erwärmte Substratbahn aufgepreßt wird. In dem genannten Sonderfall erfolgt dies gleichzeitig auf beiden Seiten der Substratbahn mit je einer Polyolefinfolie, und zum Zweck der erforderlichen Erwärmung wird die Substratbahn vor dem Eintritt in den Walzenspalt, in welchem die Heißverklebung erfolgt, durch ein verhältnismäßig langes gasbeheiztes Rohr geleitet und darin auch der polarisierenden Oberflächenbehandlung unterzogen.

Das beschriebene bekannte Verfahren bietet den Vorteil, daß die thermoplastische Folie bis zum Augenblick des Aufsiegeins auf das ,Substrat formstabil bleibt, so daß man frei laufende Folienbahnen verwenden kann. Sollen nach dem beschriebe;,en Verfahren weitere Schichten vorgesehen werden, so wird das beim ersten Heißverkleben erhaltene Zweischicht-Laminat als Ganzes über die Heißsiegel- oder Schmelztemneratui der thermoplastischen Folie erwärmt, und eine weitere Substratbahn wird auf die freie Oberfläche der erweichten thermoplastischen Beschichtung aufgepreßt. In weiterer Fortsetzung des Verfahrens kann als nächste Schicht wieder eine thermoplastische Folie auf die freie Oberfläche der zweiten Substratbahn aufgepreßt werden, wozu das vorliegende Dreischicht-Laminat als Ganzes über die Schmelz- oder Heißverklebungstemperatur der aufzubringenden thermoplastischen Folie erwärmt und die Folie in einem

ίο weiteren Walzvorgang aufgepreßt wird.

Zur Ausführung des beschriebenen bekannten Verfahrens ist für jeden Heißverklebungsschritt ein eigener Walzenspalt mit den zugehörigen Gegendruckwalzen, Führungs- und Vorratsrollen erforderlich. Die Einrichtung ist also verhältnismäßig kompliziert und aufwendig. Der Energieaufwand für die Erwärmung ist beträchtlich, und durch das fortgesetzte Erwärmen der im ersten Heißverklebungsschritt aufgesiegelten thermoplastischen Folie während anschließender weiterer Heißvcrklebungsvorgänge zum Aufbringen weiterer Schichten wird das thermoplastische Material thermisch stark beansprucht und unter Umständen durch teilweise Zersetzung in seinen Eigenschaften ungünstig beeinflußt.

Nach einem anderen bekannten Verfahren, dem sogenannten Extrusionsbeschichten, wird ein thermoplastisches Material, insbesondere ein Polyolefin, direkt aus dem Extruder auf ein Substrat aufgebracht; nach diesem Verfahren wurden allenfalls durch Extrusions-Beschichtung beider Seiten des Substrats Dreischicht-Laminate hergestellt. Ebenso wie bei dem weiter vorn beschriebenen bekannten Verfahren war die einleuchtende Vorstellung grundlegend, daß in einem Arbeitsschritt nur jeweils eine Substratseite mit

einer thermoplastischen Schicht belegbar ist, weil nur auf diese Weise die Arbeitsbedingungen optimal einstellbar waren. Den bei der Herstellung von Mehrschicht-Laminaten dementsprechend erforderlichen Mehraufwand an Bauteilen, Kosten und Energie nahm man als unvermeidlich in Kauf.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs angegebenen Art so auszugestalten, daß der Aufwand, insbesondere für

* die zum Verkleben erforderliche Wärmezufuhr, verringen wird. Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren der eingangs angegebenen Art, das dadurch gekennzeichnet ist, daß bei Ausbildung der zweiten Schicht mit geringem Wärmewiderstand die erste Schicht als die die Wärme liefernde eingesetzt und mit entsprechendem Wärmeinhalt unmittelbar aus dem Extruder in heißem plastischem Zustand angeliefert wird.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden somit auf einer Seite der die Wärme liefernden Schicht gleichzeitig zwei weitere übereinanderliegende Schichten durch Heißverkleben aufgesiegelt, ohne daß eine zusätzliche Wärmezufuhr erforderlich ist. Vielmehr wird ausschließlich der vom Extrudieren stammende Wärmeinhalt des thermoplastischen Materials ausgenutzt, und dadurch entfallen auch besondere Heizcinrichtungen, und zwar auch dann, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung mit der der zweiten und dritten Schicht abgewandten Seite der ersten Schicht eine vierte Schicht in demselben Walzenspalt heiß verklebt wird. Man kommt so in einem einzigen Arbeitsgang, mit einem einzigen Walzenspalt und ohne Verwendung besonderer Heizeinrichtungen zu einem heiß verklebten Vierschicht-Laminat.

Das erfindungsgemäße Verfahren stellt sich in Gegensatz zu dem den bekannten Verfahren gemeinsamen einleuchtenden Prinzip, daß die Klebestelle direkt an der wärmeliefernden Schicht liegt. Diese Abkehr von einleuchtenden Grundsätzen des Standes der Technik, verbunden mit einer Auswahlregel hinsichtlich des Wärmewiderstandes, dem in dieser Hinsicht bei dem bekannten Verfahren keine besondere Beachtung geschenkt wird, führt überraschenderweise zu den beschriebenen Vorteilen.

Im Hinblick auf den erwünschten niedrigen Wärmewiderstand ist eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders vorteilhaft, die dadurch gekennzeichnet ist, daß für den extrudierten thermoplastischen Film ein Polyolefin, als zweite Scnicht eine Metallfolie und als dritte Schicht eine Polyolefinfolie eingesetzt werden. Da die Metallfolie ein guter Wärmeleiter ist, wird die von der ersten Schicht gelieferte Wärme sehr schnell und mit geringen Verlusten an die dritte Schicht weitergeleitet. Die erste Schicht wird in der Regel mit einer Temperatur zwischen 93 und 37O°C, vorzugsweise zwischen 121 und 332° C, in den Walzenspalt eingeführt. Die tatsächlich gewählte Temperatur hängt in erster Linie von dem Material ab, das für die zweite Schicht verwendet wird, aber auch von der Art der die übrigen Schichten bildenden Materialien.

Wie aus den vorstehenden Ausführungen hervorgehl, beruht die erfinderische Leistung in der vereinigten Anwendung der angegebenen Merkmale; sinngemäß wird auch nur für die Vereinigung dieser Merkmale Schutz begehrt.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichrtung näher beschrieben.

Zunächst wird eine bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung beschrieben. Die Vorrichtung ist in der Zeichnung zu sehen.

Die Zeichnung zeigt eine Grundebene oder einen Boden 10, auf dem ein Tragrahmen oder Stützgefüge 12 angebracht ist. An dem Stützgefüge ist eine Kühlwalze 14 drehbar befestigt, ferner eine Haltewalze 16 und eine Stützwalze 18. Die Haltewalze 16 ist so befestigt, daß sie in Druckberührung mit der Kühlwalze an dem Punkt, der mit 20 bezeichnet ist, steht, wobei der Punkt 20 die Hauptstelle zwischen der Haltewalze und der Kühlwalze ist, wo die Schichten des Schichtstoffes in feste Berührung miteinander gepreßt werden. Der Abstand zwischen den Waben 14 und 16 ist in der Zeichnung ~ur Veranschaulichung übertrieben gezeigt. Es ist so zu verstehen, daß diese beiden Walzen im wesentlichen in dichter Berührung miteinander stehen und daß die verschiedenen Schichten dazwischen in feste Berührung miteinander gepreßt werden. Die Haltewalze 16 hat normalerweise eine Gummioberfläche, was später noch näher beschrieben wird.

Die Substratschicht mit 22 bezeichnet, wird von einer nicht gezeigten Vorratsrolle zum Walzenspalt geführt. Außerdem wird ein extrudierter Plastikfilm 30 2:ur Haltewalze 16 geführt; der Film 30 wird von dem Extruder 32, aus dessen Strangpreßwerkzeug er austritt, zugeführt. Wie bei Extrudern üblich, ist das Werkzeug 34 beheizt, und der cxlrudierte Film tritt in heißem, plastischen Zustand aus, wie später noch beschrieben wird.

Außerdem wird noch ein die zweite Schicht bildendes Material 40 dem Walzenspalt 20 zugeführt. Diese Schicht kommt ebenfalls von einer Vorratsrolle (nicht gezeigt). Schließlich wird noch ein eine dritte Schicht 44 bildendes Material von einer Vorratsrolle (nicht gezeigt) zum Walzenspalt 20 geführt. Das aus Substrat und drei Schichten bestehende, also vierlagige fertige Produkt läuft nach Passieren des Walzenspaltes 20 rund um die Außenfläche der Kühlwalze 14 und dann über Führungsrollen, wie die hier mit 50 und 52 gezeigten, und wird von einer Aufnahmewalze 60 aufgenommen.

Wie in der Zeichnung gezeigt, wird die Kühlwalze 14 mit Wasser gekühlt, jedoch können auch andere Strömungsmittel zum Kühlen dieser Walze verwendet werden. Die gekühlte Oberfläche der Walze 14 erleichtert die Abnahme des fertigen Schichtstoffes von der Kühlwalze (zu welcher Zeit das Produkt beschnitten oder sonstwie bearbeitet werden kann). Dann läuft es über die Führungswalzen 50 und 52 auf die Aufnahmewalze 60, wo der fertige Schichtstoff gebammelt wird.

Es ist noch zu bemerken, daß auch die Stützwalze 18 mit Wasser oder einem anderen Stiömungsmittel gekühlt wird, so daß sie in der Lage ist, die Entfernung von im Walzenspalt gebildeter Wärme zu erleichtern. Das Substrat kann aus irgendeinem geeigneten Material sein, wie Papier, Gewebe, Metallblech, Polyester, Cellophan, Kraftpapier, Pappe sowie verschiedene Metallfolien, Plastikfilme oder andere Filme oder Verpackungsmaterialien. Das Substrat kann auch irgendeine mit einem Träger versehene Filmtype sein. So kann z. B. ein filmbildendes Harz aus einer Polymerisatlösung, z. B. einer Lösung von Zelluloseacetat, Polyester, Polyvinylchlorid-Polyvinylacetat-Copolymerisat, Polyvinylbutyral, auf einer Trägerfolie, die Gleiteigenschaften hat, vorgegossen werden. Der so gebildete, mit Träger versehene Film kann dann in befriedigender Weise als Substrat benutzt werden, und nach Bildung des Schichtstoffes kann, wenn gewünscht, die Trägerfolie vom Produkt abgezogen werden, z. B. mittels einer Aufwickelmaschine. Bei Benutzung dieses mit Träger versehenen Filmes sollte der Film zu einer Dicke unter 0,00254 mm gegossen werden.

Die erste Schicht, der extrudierte thermoplastische Film, ist vorzugsweise ein Polyäthylenfilm. Jedoch können zahlreiche andere zu Filmen extrudierbare Plastikmaterialien für den zweiten schichtbildenden Film verwendet werden, z. B. filmbildende Polyolefine, Vinylharze, extrudierbare Heißschmelzkleber und andere extrudierbare Polymerisate und Copolymerisate. Für den Fachmann ergibt sich von selbst, welche Materialien dafür geeignet sind, so daß hier nicht näher darauf eingegangen zu werden braucht.

Die zweite Schicht kann ebenfalls von verschiedensten Materialien, wie Metallfolien, Metallblechen, Papier, Polyester, Gewebebahnen, bestimmten Arten von Gummibahnen und zahlreichen anderen Plastik- und/oder Metallfolien gebildet werden. Das Hauptkriterium, das die Wahl des die zweite Schicht bilden-60 den Material bestimmt, ist, daß es relativ dünn ist und die Wärme leitet, die von dem extrudierten Thermoplastfilm abgegeben wird, so daß die Wärme, die durch die zweite Schicht geleitet wird, ausreicht, eine Heißverklebung zwischen der zweiten und dritten 65 Schicht zu bewirken. Bevorzugte Materialien für diese zweite Schicht sind Metallfolien, Papier oder Polyester. Heutzutage ist das beste Material für die zweite Schicht eine Metallfolie.

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Die dritte Schicht ist vorzugsweise ein Polyolefin- Schicht eine Dicke von 0,0086 bis 0,127 mm hatte,

film, der oberflächenbehandelt werden kann, d. h. Wenn z. B. das extrudierte filmbildende Plastik-

daß er einer elektronischen oder einer Flammbehand- material ein Treibmittel od. dgl. enthält, kann die

lung zum Oxydieren der Oberfläche, die mit der extrudierte Schicht im expandierten Zustand eine

zweiten Schicht in Kontakt kommt, in an sich be- 5 Dicke von 2,54 bis sogar 6,35 mm haben,

kannter Weise unterworfen werden kann; besonders Die Dicke der zweiten Schicht sollte im Bereich

bevorzugt ist oberfiächenbehandeltes Polyäthylen. von 0,00254 bis 1,27 mm, vorzugsweise von 0,0063

Obwohl die dritte Schicht vorzugsweise oberflächen- bis 0,127 mm liegen. Die besten Ergebnisse wurden

behandelt ist, ist dies doch nicht unbedingt erforder- erhalten, wenn die zweite Schicht eine Dicke von

lieh, da PVC-Filme, Polyvinylacetat-Polyvinylchlorid- io 0,0063 bis 0,0508 mm hatte.

Copolymerisatfilme, Äthylen-Vinylacetat-Copolymeri- Die Dicke der dritten Schicht, vorzugsweise ein

satfilme und zahlreiche andere filmbildende Poly- oberflächenbehandelter Polyolefinfilm, sollte im Be-

merisate eine Heißverklebung zwischen den beiden reich von 0,00254 bis 1,27 mm, vorzugsweise von

Filmen, die der heißen ersten extrudierten Schicht 0,0127 bis 0,508 mm, liegen. Beste Ergebnisse wurden

benachbart sind, auch ohne Oberflächenbehandlung 15 erzielt, wenn die dritte Schicht eine Dicke von 0,0254

eingehen. bis 0,254 mm hatte. Die dritte Schicht könnte auch

Die Oberflächenbehandlungen des die dritte Schicht eine mit Träger versehene Folie oder selbst ein

bildenden Films kann entweder direkt vor der Lami- Schichtstoff sein, dann kann sie eine Dicke von über

nierung vorgenommen werden oder in einem geson- 1,27 mm haben. Ferner könnte die dritte Schicht auch

derten Arbeitsgang, nach welchem der Film aufgerollt 20 eine geschäumte Plastikfolie od. dgl. sein, dann

und für die Verwendung bei dem Verfahren nach der könnte ihre Dicke auch erheblich über 1,27 mm liegen.

Erfindung bereitgestellt wird. Die vorstehend angegebenen Dicken hängen selbst-

Wenn beide Seiten der dritten Schicht oberflächen- verständlich von dem besonderen Material ab, das

behandelt sind, dann kann diese nicht nur mit der für jede Schicht gewählt wird. Allgemein können

zweiten Schicht, sondern auch auf der anderen Seite 25 diese Dicken über oder unter den oben angegebenen

mit einer oder mehreren weiteren Schicht oder Werten liegen, abhängig vom besonderen Material,

Schichten heiß verklebt werden, so daß ein Produkt das für jede der Schichten eingesetzt wird. Die kleinsten

von mehr als vier Schichten entsteht, solange die und größten Dicken können durch die Verwendung

Wärme des die erste Schicht bildenden thermoplasti- von Trägerfilmen für jede der verschiedenen Schichten

sehen Films ausreicht, eine Heißverklebung über die 3° ausgeglichen werden.

vierte Schicht hinaus zu bewirken. Ein Polyolefinfilm Die Extruderausstoßkapazität ist für die Durchwird ^rr·- die dritte Schicht bevorzugt, doch können führung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht auch zahlreiche' andere Materialien benutzt werden, besonders kritisch, da (abhängig von der Breite des z. B. solche, wie sie in der USA.-Patentschrift 3081214 herzustellenden Schichtstoffs und der linearen Gebeschrieben sind. Besonders geeignet sind Polyester, 35 schwindigkfn pro Minute, mit der das Produkt her-Äthylenglykolterephthalat, Zelluloseester, Viskose, Vi- gestellt wird) die günstigsten Arbeitsbedingungen, die nylharze, und allgemein Polymerisate und Copoly- Wahl des Extruders, seine Größe u. dgl. sie bestimmen merisate können, wo geeignet, ebenfalls eingesetzt werden,
werden. Die lineare Geschwindigkeit, mit der der Schicht-

Die Dicken der verschiedenen Schichten, die den 40 stoff nach dem Verfahren der Erfindung hergestellt Schichtstoff ausmachen, müssen unter einem Maximum wird, kann im Bereich zwischen etwa 7,62 bis etwa liegen, über welchem die Schichten nicht genügend 762 m/Min, liegen. Im unteren Geschwindigkcitsflexibel wären, um das Verfahren in befriedigender bereich wird gearbeitet, wenn ein schweres oder Weise ausführen zu können. Die Schichten können dichtes Extrudatmaterial für die erste Schicht verextrem dünn sein, die untere Grenze ist nur durch die 45 wendet wird. Vorzugsweise wird das Verfahren mit Festigkeit des Materials, das verwendet wird, und wie einer Geschwindigkeit im Bereich von 30,48 bis es im Handel zur Verfügung steht, gegeben. Alle 356,76 m/Min, durchgeführt. Die besten Ergebnisse nachstehend für das Substrat und die übrigen Schichten wurden im Bereich von 54,86 bis 106,67 m/Min, ergebrachten Zahlenangaben sind nur Richtwerte oder halten.

bevorzugte Dicken; die Erfindung ist jedoch nicht 5° Die lineare Geschwindigkeit des Substrats oder des

auf diese Werte beschränkt. Schichtstoffes, was praktisch das Gleiche ist, wird als

Es ist als zweckmäßig befunden worden, daß die bestimmendes Kriterium für die Durchlaufgeschwin- Dicke der Substratiage zwischen 0,00254 mm und digkeit der verschiedenen Schichten durch die Vor-

2,54mm liegt; die bevorzugte Dicke ist 0,0127 bis richtung benutzt, nicht z.B. die Spannung in den

1,27 mm. Beste Ergebnisse wurden mit Substraten 55 verschiedenen Filmen, welche die Schichten bilden,

einer Dicke von 0,0127 bis 0,0508 mm erhalten. Es ist Dem Fachmann sind die notwendigen Techniken zui

auch möglich, Materialien, wie z. B. auf einer Seite Regelung der Spannung der verschiedenen die Schien

gewellte Behälterauskleidungen, Schaumstoffolien od. ten bildenden Filme, welche zum Walzenspalt 2(

dgi. als Substrat zu verwenden. In diesem Fall kann geführt werden, bekannt. Die Spannungsregulieruni

das Substrat ohne weiteres eine Dicke über 1,27 mm 60 kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren am bestei

haben. durch Regulierung der Drehgeschwindigkeit der vei

Die Dicke der ersten Schicht, die in heißem pla- schied^nen Zuführwalzen mittels Friktionsbremsen au süschen Zustand direkt vom Extruder kommend als den Achsen dieser Walzen vorgenommen werden.

Schicht zwischen dem Substrat und der zweiten Die Temperatur des extrudierten thermoplastische Schicht durch den Walzenspalt 20 hindurchgeführt 65 Films nach Verlassen der Extruderdüse und unmilte

wird, sollte im Bereich von 0,00254 und 1,27 mm, bar vor Auflegen auf die Oberfläche der zweite

vorzugsweise zwischen 0,0127 und 0,254 mm liegen. Schicht 40 an dem in der Zeichnung mit 40a bezeiel Beste Ergebnisse wurden erreicht, wenn die erste neten Punkt sollte im allgemeinen innerhalb di

Bereiches von 93 bis 370°C, vorzugsweise im Bereich 1957, und den Aufsatz »New Developments in Exvon 121 bis 332⁰C liegen; beste Ergebnisse sind er- trusion Coating« in der Zeitschrift »Plastics Technohalten worden, wenn der thermoplastische Film eine logy«, September 1966, verwiesen. Es wird nochmals Temperatur von 310 bis 327°C unmittelbar nach betont, daß, obwohl Polyäthylen das bester Material Verlassen des Extruders aufwies. 5 für die erste Schicht darstellt, zahlreiche andere Ma-

Das übergeordnete und sehr wichtige bestimmende terialien ebenfalls verwendet werden können.
Kriterium, welches zwangläufig die Temperatur des Die Oberflächenbehandlung des Materials für die extrudierten Films festlegt, ist, daß die Temperatur dritte Schicht kann nach zwei Methoden vorgenommen des Extrudates genügend hoch sein muß, um Wärme werden, nämlich durch Flammbehandlung und elekabzugeben, so daß die dritte Schicht 44 mit der zweiten io tronische Behandlung; jede dieser Behandlungen oxy-Schicht heiß verklebt wird, d. h. daß die vorzugsweise dtert die Oberfläche des Polyolefins und macht die behandelte oder oxydierte Oberfläche 44a der dritten Oberfläche so für die Bindung oder die Heißvere Schicht in geeigneter Weise mit der zweiten Schicht 40 klebung mit der zweiten Schicht geeigneter. Diheiß verklebt wird. elektronische Oberflächenbehandlung ist in der USA.-

Die Temperatur der Kühlwalze ist ebenfalls wichtig, 15 Patentschrift 3 018 189, und die Flammbehandlung

die Kühlwalzenoberfläche sollte ausreichend kalt sein, eines Polyolefinmaterials ist in der USA.-Patentschrift

so daß der fertige Schichtstoff Seicht von ihr entfernbar 3 075 868 beschrieben.

oder abnehmbar ist und dann über die notwendigen Wie oben beschrieben, sollte die Temperatur des

Führungsrollen geführt werden kann, um besäumt zu extrudierten Films unmittelbar vor Inkontaktkommen

werden u. dgl., bevor er auf der Aufnahmewalze 20 mit der zweiten Schicht an dem in der Zeichnung mit

60 gesammelt wird. Wenn die Oberfläche der Kühl- 40a bezeichneten Punkt im Bereich von 93 bis 371°C

walze zu warm wird, ist es schwer, den fertigen liegen. Für die Durchführung der Erfindung ist es

Schichtstoff von der Kühlwalze abzunehmen. wichtig, daß die Wärme, die von der ersten Schicht

Die Kühlwalze dient auch zur Reduzierung der abgegeben wird, ausreichend groß, ist, so daß die

Temperatur des fertigen Schichtstoffes, welcher den 25 behandelte oxydierte Oberfläche der dritten Schicht

Walzenspalt 20 verläßt, so daß das fertige Produkt auf eine Temperatur gebracht wird, die nicht unter

wenigstens etwas abgekühlt ist, bevor es auf die 66°C, vorzugsweise auf eine Temperatur von 93°C

Aufnahmevalze kommt. gebracht wird. Beste Ergebnisse sind erhalten worden.

Allgemein gesagt, sollte die Kühlwalze eine Tem- wenn die oxydierte Oberfläche der dritten Schicht

peratur unter etwa 49° C im Bereich von 32 bis 49°C 30 durch die von der ersten Schicht abgegebene Wärme

haben. Dieser Temperaturbereich stellt jedoch keine auf eine Temperatur von mindestens 121°C oder

Begrenzung bezüglich der Ausführung des Verfahrens darüber gebracht worden ist. Diese Wärme, die vom

nach der Erfindung dar. extrudierten Material abgegeben wird, ist wesentlich

Ein weiterer wichtiger Aspekt des hierin beschrie- zur Erhaltung einer geeigneten Bindung oder Heiß-

benen Verfahrens ist die Aufbringung eines extru- 35 verklebung der dritten mit der zweiten Schicht, so

dierten, die erste Schicht bildenden Films, wobei der daß das ganze Verfahren, das hier beschrieben ist, in

Film gleichzeitig das Substrat mit der zweiten Schicht einer einzigen Stufe durch Hindurchführen des Sub-

verklebt. Der Film wird durch Extrudieren eines ge- strats und der drei Schichten durch den Walzenspalt

schmolzenen filmbildenden Materials durch eine 20, der zwischen den zwei Walzen 14 und 16 gebildet

Breitschlitzdüse hergestellt und dann von der Düse in 40 ist, hindurchgeführt werden kann. Es ist gefunden

den Spalt der Walzen 14 und 16, der direkt unter der worden, daß ohne geeignete Einstellung und Aufrecht-

Düse 34 liegt, gezogen. Das Substrat 22 wird über erhaltung der von der ersten Schicht abgegebenen

die Gummiwalze oder Druckwalze 16 eingeführt und Wärme das Verfahren nicht in befriedigender Weise

gegen den heißen extrudierten Film in dem Kontakt- ausgeführt werden kann.

gebiet 20 gepreßt. Gleichzeitig verfestigt sich der 45 Bei der Herstellung des Vierschichtstoffes, im allextrudierte thermoplastische Film und kühlt sich gemeinen vorstehend beschrieben, wird als Haltedurch die Kühlwalze 14 ab. Wenn das extrusions- walze 16 eine solche verwendet, die mit Gummi oder beschichtete Substrat in indirektem Kontakt oder einem anderen federnden Material oberflächenberelativer Nähe zur Kühlwalze 14 weiterläuft, kühlt schichtet ist. Allgemein gesagt, kann diese Gummisich das Extrudat weiter ab und verfestigt sich unter 50 oberfläche eine Härte im Bereich von etwa 60 bis Bildung der ersten Schicht des Schichtstoffes, bevor etwa 90 Durometer-Härtegrade haben. Die untere es auf die Aufnahmewalze 60 aufläuft. Die Extrusions- Grenze von 60 Durometer-Härtegraden ist nicht ge· beschichtung bildet einen Teil des sehr komplexen eignet, wenn z. B. ein weiches geschäumtes Materia; Verfahrens, das aus vielen Veränderlichen besteht, als erste Schicht oder als Substrat verwendet wird. Ir von denen jedes die Qualität des fertigen Stoffes mit- 55 diesem Fall sollte die Halte- oder Druckwabe wesent· bestimmt. Diese einzelnen Variablen sind weiter oben lieh weicher sein, die Härte sollte zwischen der vor in gewissem Umfang näher betrachtet worden, jedoch Schaumgummi bis zu 60 Durometer liegen. Vorzugsist gefunden worden, daß das sehr komplexe Ver- weise sollte bei der Herstellung eines Vterschicht fahren ausgeführt werden kann mit dem Ergebnis, stoffes, wie das eben beschriebene, eine Walze mi¹ daß es ein außerordentlich zufriedenstellendes Fertig- 60 einer Gummioberfläche oder einem anderen federnder produkt wird, solange das feine Aufeinander-Einwirken Material als Oberfläche mit einer Härte von etwa 6( der obenangegebenen Variablen in geeigneter Weise ge- bis etwa 70 Durometer-Härte haben; die bester regelt wird. So läßt sich vielseitig verwendbarer und Ergebnisse wurden mit Oberflächenhärten von 65 bii wirtschaftlicher Schichtstoff durch einen einzigen 70 Durometer-Härtegraden erhalten. Es ist gefundet Arbeitsgang herstellen. 65 worden, daß eine mit Gummi oder einem federndei

Zur weiteren Beschreibung der Extrusionsbeschich- Material überzogene Walze, wie oben beschrieben

tungstechnik wird hier auf den Aufsatz »Polyethylene wenn sie, abhängig von den verschiedenen Materialien

Extrusion Coatings« in »Modern Packaging«, April welche als die verschiedenen Schichten des Produkte

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verwendet werden, ausgewählt ist, einen Kontakt- relativ klebrige extrudierte Film 30 direkt mit der dauer oder Verweilzeit zwischen den zwei Walzen Haltewalze 16 in Kontakt kommt. Um der Haltewalze im Walzenspaltabschnitt 20 von etwa 2,54 bis etwa 16 eine Oberfläche mit guten Gleiteigenschaften zu 3,81 cm, vorzugsweise und im allgemeinen zwischen verleihen, wird ihre Oberfläche mit einem Streifen etwa 1,27 und 5,08 cm, schafft. Bei höheren Bahn- 5 aus Polytetrafluoräthylen (Teflon) od. dgl. überzogen, geschwindigkeiten oder höheren Geschwindigkeiten, soweit die Oberfläche der Hallewalze mit dem heißen mit denen der Schichtstoff nach der Erfindung her- extrudierten Film 39 in Kontakt kommt. Selbstvergestellt wird, kann eine einzige Haltewalze nicht aus- ständlich muß, wenn ein Material mit guten Gleitreichen, um die notwendige Druckkontaktzeit zwischen eigenschaften zum Überziehen der Haltewalze 16 verden Schichten des Produktes zu erhalten, weshalb es io wendet wird, dieses Material normalerweise auch auszweckmäßig sein kann, ein oder mehrere zusätzliche reichend flexibel sein, so daß die Haltewalze 16 die Haltewalzen (nicht gezeigt) nach dem ersten Kontakt, oben beschriebenen R "ckfederungs- oder Härteeigenweicher zwischen der Haltewalze 16 und der Walze 14 schäften aufweist.

stattfindet, aber bevor das fertige Produkt von der Eine andere Art zur Bildung eines Produktes aus

Walze 14 abgenommen wird, einzusetzen. Hiermit ist 15 drei oder mehr Schichten als vorstehend beschrieben,

gemeint, daß allgemein eine bestimmte Zeit erforder- besteht darin, daß eine Plastikfolie direkt über die

lieh ist, damit die Wärme der ersten Schicht die im Haltewalze geführt wird und eine Schicht aus z. B.

Walzenspalt benachbarte Schicht durchdringt und ein Papier, Metallfolie, Cellophan usw. ebenfalls über die

Heißverkleben zwischen dieser benachbarten Schicht Hakewalze geführt wird, so daß sie in Kontakt mit

und der Schicht, mit welcher diese in Kontakt ist, zu 20 der behandelten Oberflächenseite der Plastikfolie

bewirken. Bei hohen Bahngeschwindigkeiten kann die (wenn sie eine behandelte Oberfläche hat) gebracht

Zeit nicht ausreichen, daß die benachbarte Schicht in wird und dann diese beiden Schichten in Kontakt mit

der Walzenspaltspanne von der Wärme durchdrungen dem extrudierten Film gebracht werden, so daß der

wird, und was zusätzliche Haltewalzen notwendig Dreischichtstoff derart gebildet wird, daß der extru-

werden läßt. »5 dierte Film Kontakt mit der Stützwalze 18 und nicht

Das Verfahren, das hier beschrieben ist, wird all- mit der Haltewalze 16 hat.

gemein zur Bildung eines Schichtstoffes aus vier oder Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zur

mehr Schichten verwendet. Nachstehend wird eine Bildung eines Produktes aus drei oder mehr Schichten

Beschreibung einer anderen Ausführungsform des besteht darin, ein Substrat, z. B. ein wärmeempfind-

Verfahrens der Erfindung gegeben, nämlich die Her- 30 liches Material, direkt über die Haltewalze zu führen,

stellung eines aus drei Schichten bestehenden Schicht- während gleichzeitig oder im wesentlichen gleichzeitig

stoffes. ein Plastikfilm über die Haltewalze läuft (wobei die

Wie in der beigefügten Figur zu sehen, wird, wenn Plastikfolie das Substrat überlagert), und dann die das Substrat 22 beim Durchgang durch den Walzen- dritte Schicht von dem heißen extrudierten Film gebilspaltabschnitt weggelassen wird, d. h. wenn das Sub- 35 det wird, welcher mit der Plastikfolie auf der einen strat 22 überhaupt weggelassen wird, ein Dreischicht- Seite und mit der Kühlwalze oder der anderen Schicht stoff entstehen, bestehend aus der Schicht 40 und der bzw. Schichten Kontakt hat. Der Zweck dieser beson-Schicht, welche durch den extrudierten Film 30 ge- deren Ausführungsform besteht darin, extrem tempebildet wird. Solch ein Dreischichtprodukt macht von raturempfindliche Materialien als Substrate verwenden der Erfindung Gebrauch dadurch, daß der heiße 40 zu können. Beispiele sind bestimmte Typen von Celloextrudierte Film 30, welcher eine wesentliche Menge phan, Polyester, Vinylfilme, Polyester-Filme. Wenn z.B. Wärme (wie weiter oben geschildert) abgibt und ein gewünscht wird, eine 0,0508 bis 0,0782 mm dicke Polyausreichendes Erhitzen der Schicht 40 verui sacht, so olefinschicht auf eine Seite eines solchen temperaturdaß die Wärme durch die Schicht 40 hindurchgeht empfindlichen Substrates aufzubringen, könnte, um und ausreicht, ein Heißverkleben oder Heißversicgdn 45 eine zufriedenstellende Verklebung des Polyolefinfilmes zwischen der behandelten Oberfläche 44a der Schicht mit dem Substrat zu erreichen, dies in folgender Weise 44 zu bewirken, so daß die behandelte Oberfläche 44a ausgeführt werden. Zuerst wird ein Polyolefinfilm einer mit der Schicht 40 verbunden wird. Das Verfahren Dicke von etwa 0,0127 bis 0,254 mm bei einer Schmelzzur Herstellung eines Dreischichtstoffes ist im wesent- temperatur von etwa 177 bis 232° C extrudiert. Dieser liehen das gleiche, wie oben beschrieben, ausgenommen, 5° extrudierte Film wird dann in Kontakt mit mindestens daß das Substrat 22 weggelassen wird. Die Herstellung zwei anderen Filmen zwischen rotierenden Obersolch eines Dreischichtstoffes nach der Erfindung flächen gebracht. Diese beiden anderen Filme sind bringt viele Vorteile, wie weiter unten noch beschrieben z. B. ein temperaturempfindliches Substrat einer Dicke werden wird. In einer einzigen Stufe und auf wirt- von mindestens 0,0063 mm, welches direkt über die schaftliche Weise wird ein Produkt erhalten, welches 55 Haltewalze läuft und z. B. ein Polyolefinfilm, der auf bei geeigneter Wahl der Materialien für die Schichten der Seite, welche mit dem Substrat Kontakt hat 30 und 44 auf seinen beiden Außenseiten heiß verkleb- stark oberflächenbehandelt ist; diese zweite Schien' bar ist. Ferner ist diese Art von Dreischichtstoff hat eine Dicke von etwa 0,0127 bis etwa 0,172 mm wesentlich verschieden von den üblichen, durch Das Substrat und die zweite Schicht werden direk Extrusionsbeschichtung hergestellten Drei-Schichtstoff, 60 über die Haltewalze geführt, wobei das Substrat mi indem erfindungsgemäß die Wärme des extrudierten der Haltewalze Kontakt hat. Die erste Schicht (ode Films zum Heißverkleben einer,zweiten und dritten weitere Schichten, wenn gewünscht), die extrudiert» Schicht verwendet wird, während der extrudierte Polyolefinschicht, welche mit der zweiten Polyolefin Film gleichzeitig die erste Schicht des Produktes bildet. schicht Kontakt hat und genügend Wärme überträgi

Wesentlich bei der Bildung eines Dreischichtstoffes, 65 so daß die entgegengesetzte oberflächenbehandelt

wie eben beschrieben, ist, daß die Oberfläche der Seite der zweiten Schicht mit dem temperaturempfind

Haltewalze ausgezeichnete Gleiteigenschaften besitzt, liehen Substrat heiß verklebt wird. Bei Durchführun

da infolge Fehlens des Substrates 22 der heiße und dieser besonderen Ausführungsform der Herstellun

eines Dreischichtstoffes ist zu bemerken, daß der extrudierte Polyolefinfilm, die erste Schicht, und der Polyolefinfilm, die zweite Schicht, von gleichem Material sein können, z. B. aus Polyäthylen, so daß eine Bindung zwischen beiden Schichten entstehen würde, selbst wenn die Schmelztemperatur des extrudieren Polyäthylens beträchtlich unter 310⁰C, der üblichen Temperatur, bei welcher extrudiertes Polyäthylen mit einer anderen Schicht heiß verklebt wird, wenn diese eine oxydierte oder behandelte Oberfläche hat, liegt. Bei diesem Beispiel ist es die oxydierte oder oberflächenbehandelte Seite der zweiten Schicht, welche mit dem Substrat verklebt wird, und dieses besondere Verkleben zwischen dem Substrat und der zweiten Schicht findet bei Temperaturen zwischen 93 und 149°C statt, was wesentlich unter dem Erweichungsoder Schmelzpunkt vieler temperaturempfindlicher Substrate ist. Ein Vorteil dieser Ausführungsform der Erfindung ist der, daß beim Extrudieren bestimmter thermoplastischer Polymerisate, die die hohen Extrusionstemperaturen nicht ohne Verschlechterung oder Zersetzung aushalten, wie ÄthylenVinylacetat-

Copolymerisate, Vinylchlorid, Vinylchlor-Acetat-Copolymerisate, Styrol, Acrylate u. dgl., auf ein Substrat, gleichgültig, ob es wärmeempfindlich ist oder nicht, eine gute Bindung oder Verklebung mit dem Substrat bei den bei Anwendung der oben beschriebenen oberflächenbehandelten Polyolefinfilmen erforderlich niedrigen Temperaturen stattfindet, während gleichzeitig die Temperaturen wesentlich unter dei Zersetzungstemperatur des Extrudates liegen.

ο Für das Verfahren und die danach erhaltenen Produkte gemäß der Erfindung ergeben sich zahlreiche und verschiedenartige Anwendungsmöglichkeiten. Das Verfahren kann z. B. zur Herstellung von Verpackungsmaterialien für Lebensmittel oder zur Erzeugung vor Materialien, aus welchen Päckchen, z. B. für Zigaretten, Streichhölzer, Kaugummi und zahlreiche andere Gegenstände gefertigt werden, angewandt werden. Ferner ist das Verfahren zur Herstellung vor Sperrschichten für luftdichte und/oder wasserun

o durchlässige Verpackungen u. dgl. geeignet. Weiten Anwendungsgebiete für das erfindungsgemäße Ver fahren ergaben sich für den Fachmann von selbst

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines heiß verklebten Schichtstoffes aus mindestens drei Schichten, die in einem einzigen Walzenspalt vereinigt werden und von denen die außen liegende erste Schicht ein thermoplastischer Film ist, wobei jede Schicht aus einem anderen Material besteht als die ihr benachbarte und die für das heiße Verkleben aller Schichten erforderliche Wärme allein aus dem Wärmeinhalt einei der Schichten geliefert wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung der zweiten Schicht mit geringem Wärmewiderstand die erste Schicht als die die Wärme liefernde Schicht eingesetzt und mit entsprechendem Wärmeinhalt unmittelbar aus dem Extruder in heißem plastischem Zustand angeliefert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der der zweiten und dritten Schicht abgewandten Seite der ersten Schicht eine vierte Schicht in demselben Walzenspalt heiß verklebt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für den extrudierten thermoplastischen Film ein Polyolefin, als zweite Schicht eine Metallfolie und als dritte Schicht eine PoIyolefinfolie eingesetzt werden.