DE2008607A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden thermoplastischer Materialien sowie hiernach hergestellte Produkte - Google Patents

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Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden thermoplastischer thermoplastischer Materialien sowie hiernach hergestellte

Produkte

Die !Erfindung betrifft das Verbinden thermoplastischer Materialien. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein verbessertes Verfahren zum Verbinden thermoplastischer Materialien bei hoher Geschwindigkeit. Die Erfindung richtet sich auch auf die Herstellung von Produkten, beispielsweise von "Zeilpappe, die mit einem thermoplastischen Material überzogen werden und nach dem /erfahren der Erfindung verbunden werden und hat auch eine Vorrichtung zur Durchführung des /erfahrene zum Gegenstand.

Folien aaa thermoplastischem Material wurden bisher laminiert, indem die Bahnen zwischen beheizten Rollen durchgeführt wurden und indem Druck zur Bildung des Laminars aufgebracht wurde. Bei diesem bekannten Verfahren übertragen die Heizrollen .'/arme auf die Oberfläche des thermoplastischen zu bindenden Materials durch Leitung durch das thermoplastische Material anstatt durch direkte

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Aufbringung von V/arme auf "die Oberflächen, die an- bzw. miteinander verbunden werden sollen. Die indirekte Aufbringung von '"/arme auf diese 'Yeise erfordert es, daß der Laminierungsvorgang bei relativ niedriger Geschwindigkeit abläuft, um sicherzustellen, daß ausreichend 'Värme verfügbar ist, um eine vollständige Bindung herbeizuführen. Die Geschwindigkeit der bekannten Larainierungsverfahren können nicht gesteigert werden, indem die Temperatur der Heizrollen bis über Schmelztemperatur des thermoplastischen Materials erhöht wird, ohne daß die Gefahr eines häufigen Stillstands in der Vorrichtung in Kauf zu nehmen wäre, die aus geringeren Stillsetzungen und dem Aufbau thermoplastischen Materials auf den Rollen resultiert.

/ellpanpe wird in großem Umfang beim Verpacken einer großen Anzahl von Materialien eingesetzt und zahlreiche Versuche wurden bereits unternommen, um die Festigkeit von ,VeIlpappe durch Aufbringung eines thermoplastischen Films bzw. einer thermoplastischen Folie auf wenigstens einer Oberfläche der Mittel- oder Decklage zu verstärken. Zusätzlich zur Verstärkung der Trockenfestigkeit von Pappe kann ein thermoplastischer Film verwendet werden, um in beachtlicher V/eise die Naßfestigkeit von Pappe zu steigern. Es ist auch bereits bekannt, ein thermoplastisches Oolymeres Material zur Formung einer Bindung zwischen einer Mittelschicht und einer Deckschicht zu benutzen. Der tatsächliche Einsatz des Materials wurde durch die hoihen Produktionskosten der bekannten Verfahren und die Kosten für den thermoplastischen Film begrenzt.

Ein großer Teil der hohen Produktionskosten resultiert aus der niedrigen Arbeitsgeschwindigkeit, die erforderlich ist, um eine richtige Bindung zwischen der gewellten Mittellage und den Deckschichten sicherzustellen. Es ist bei den bekann-

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ten Produktionsverfahren wichtig, den Bindungsvorgang bei langsamer Geschwindigkeit ablaufen zu lassen, um ausreichende Zeit zu haben, die Lage aus thermoplastischem Materia] in ausreichendem Maße zu erwärmen, um sicherzustellen, daß sie eine Klebstoffschicht bildet.

Nach einem bekannten Verfahren zum Herstellen von VeIlpappe mit thermoplastischem Überzug wird die Decklage mit einer Schicht thermoplastischen Materials überzogen und dann in Kontakt mit der gewellten Mittellage gebracht. Decklage und Kittellage werden dann in Kontakt miteinander gehalten und über eine Vielzahl von Heizelementen geleitet. Beidiesem Verfahren erfolgt die' Erwärmung, nachdem Jas Laminat gebildet wurde. Somit muß das Laminat fest über einen wesentlichen Teil seiner Länge zusammengehalten werden, während die Tarme aufgebracht wird. Es hat sich herausgestellt, daß mit diesem Verfahren Unterbrechungen in der Adhäsion oft aufgrund von Schwierigkeiten auftreten, die darin zu finden sind, die Decklage und die Mittellage in der geforderten innigen Zuordnung zum Bindevorgang zu halten. Zusätzlich muß bei diesem Verfahren die Tärme durch den '.Yellpappenkörper geführt werden, um das thermoplastische Material zu erwärmen und, aufgrund der thermischen Isoliereigenschaften von Pappe, ist dieses Verfahren unwirksam und zeitraubend.

Nach einem anderen bekannten Verfahren zur Bildung von Wellpappe unter Verwendung thermoplastischer I'ilme als Bindematerial läuft eine ...it i'cer.-a^ vorcehene rar^e über die beheizte "olle und wird aaf eine "ausreichend hohe Temperatur er.:^:.r.^i, x:\ das therxiorlastisci:·= "ateriaL .:lel:- fähig zu machen. CiWiⁱf*ich^J ZL Ί. icx Lei dieser Art Värmeleitxig es -.vichtig, da.? die !"Lirre i-- i-o:".ta Λ ".it de.; Rollen

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über einen Zeitraum verbleibt, der ausreichend ist„ um sicherzustellen, daß das thermoplastische Material -in adäquater '.','eise erwärmt wird. Soll die Produktionsg^schwindigkeit gesteigert werden, dann muß die Temperatur der beheizten Rollen erhöht werden. Eine weitere Schwierigkeit bei der Verwendung beheizter Rollen liegt in der Tatsache* daß die Rollen nicht in Kontakt mit dem thermoplastischen Film gebracht werden können, der die Oberfläche des Überzugs der Pappe bildet, da die beheizten Rollen den Überzug bis zu einem Punkt erwärmen wurden, wo er klebfähig würde und dazu neigen würde, gegen die Oberfläche der Rolle zu verkleben.

Im Hinblick auf die Tatsache, daß bei jedem der vorstehend diskutierten Verfahren die zum Erwärmen des thermoplastischen üe4 IJaterials notwendige Värrne indirekt aufgebracht wird, ist es bisher nicht möglich gewesen, in durchschlagender "/eise eine wasserfeste Pappe herzustellen» die einen thermoplastischen Überzug, beispielsweise aus Polyäthylen ■an allen Oberflächen von Decklage und Mittelschicht aufweist.

Bei den beiden oben diskutierten Verfahren wird ein thermoplastischer Überzug durch indirekte Erwärmung erwärmt* mit dem Ergebnis, daß eine beachtliche Zeit vergehen muß, damit der thermoclastische Überzug in einen klebf&feigen Zuetand erwärmt wird, wodurch auf diese /eise die Arbeitsgeschwindigkeit der Verfahren begrenzt wird. Zusätzlich erfordern diese Verfahren eine längere KühlpeFiode, üb» ausreichend Värme vom Laminat zu entfernen, damit das thermoplastische iiaterial unter Bildung einer steifen Verbindung zwischen Mttellage und Deckschicht sich verfestigt. Beide dieser Maßnahmen neigen dazu, die wirksame Verwendung eines thermoplastischen Überzugs bei der Herstellung von Yellpappe zu begrenzen«

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Erfindungsgemäß sollen die Schwierigkeiten nach dem obenbeschriebenen Stand der Technik überwunden werden, indem ein verbessertes Verfahren zum Binden thermoplastischen Materials unter Bildung eines Laminats zu schaffen. Insbesondere wird durch die Erfindung ein verbessertes Verfahren vorgeschlagen, nach dem ",ITärme direkt auf die Oberflächender Laminate, die aneinandergebunden werden sollen, aufgebracht wird. Vorzugsweise wird 7/ärme mittels einer offenen Flamme aufgebracht, die direkt auf wenigstens eine der aneinander zu bindenden Oberflächen einwirkt.

Erfindungsgemäß wird auch eine verbesserte 'Vellpappe vorgeschlagen, bei der die Bindung zwischen Deckschicht und Mittellage durch direkte Anwendung von .Tärme auf den thermoplastischen Überzug herbeigeführt wird, der an wenigstens eine Oberfläche von Deckschicht oder Mittellage gebunden ist. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte V/ellpappe hat eine verbesserte Strukturfestigkeit und Naßfestigkeit. Die Wellpappe hat auch eine ausreichende Bindefestigkeit, um sie ausreichend flexibel zu machen, damit sie in der Paltschachteliridustrie verwendet werden kann.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt ein verbessertes Verfahren zum Binden thermoplastischen Materials unter Bildung eines Laminates die Schritte des Aufbringens von '"/arme direkt auf die Oberfläche des thermoplastischen Überzugs, wodurch die beheizte Oberfläche bindbar an eine daneben befindliche Oberfläche des zweiten Elementes oder Beatandteils des Laminats wird, bei dem es sich um ein zweites bhermoplastisches Material oder Pappe oder dergleichen handeln kann, wobei sich als weiterer Schritt dann das Treffen der beheizten Oberfläche in Kontakt mit dem anderen Element zur Formung eines Laminats anschließt.

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Nach einer wichtigen Ausführungsform der Erfindung kann ein Laminat in äußerst wirksamer Weise hergestellt werden, indem zwei Elemente oder Komponententeile aneinander gebunden werden, von denen wenigstens eine eine Oberfläche aus thermoplastischem Material hat, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

Wärme wird direkt auf die Oberfläche des thermoplastischen Materials durch direkte Anwendung einer offenen Flamme aufgebracht, wodurch die beheizte Oberfläche bindbar an 'eine unmittelbar daneben befindliche Oberfläche des zweiten Elementes oder Komponententeils des Laminats wirkt, bei dem es sich um ein zweites thermoplastisches Material oder Pappe oder dergleichen handeln kann und die beheizte Oberfläche in Kontakt mit dem anderen Element zur Eildung eines Laminats gepreßt wird.

Nach einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein verbessertes Verfahren vorgeschlagen, um wenigstens zwei Pappenelemente aneinander unter Bildung eines Laminats zu binden, wobei ,jedes der Elemente wenigstens eine mit einem Film aus thermoplastischem Material überzogene Oberfläche aufweist, wobei das Verfahren in folgenden Stufen besteht: '/arme wird direkt auf die thermoplastische mit Überzug versehene Oberfläche wenigstens eines dieser Elemente aufgebracht, um die Oberfläche bindbar an die thermoplastische mit Überzug versehene Oberfläche des anderen dieser Elemente zu machen und Pressen dieser mit "überzug versehenen Oberfläche in Kontakt miteinander zur Bildung eines Verbundlaminats.

Erfindungsgemäß wird auch ein Verfahren zur Herstellung wasserdichter Wellpappen vorgeschlagen, das aus wenigstens einem

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Deckschichtelement und einer '.Vellpappenmittellage besteht, wobei sowohl die Innen- wie die Außenflächen der Dec-kschit 'laid die gewellte Mittellage mit einem Film aus thermoplastischem Material überzogen werden. Dieses Verfahren umfaßt
die folgenden Schritte: Kontinuierliches Aufbringen von
Wärme direkt auf eine mit thermoplastischem Überzug versehene Oberfläche wenigstens eines dieser Elemente durch direkte Anwendung einer offenen Flamme, wodurch die beheizte Oberfläche bindbar oder verklebbar mit der unmittelbar daneben befindlichen Oberfläche des anderen Elementes gemacht wird und Preeßen der beheizten Oberfläche in Kontakt mit der anderen unmittelbar daneben befindlichen Oberfläche unter Bildung einee Verbund-Vellpappenlaminats. f

Die Erfindung soll nun anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens unter Erzeugung von
Wellpappe nach einer Ausführungsform der Erfindung ist;

Fig. 2 ist eine vergrößerte Detailansicht und zeigt , wie die Tärme direkt auf den thermoplastischen überzug aufgebracht wird; g

Fig. -3 ist ein Querschnitt durch eine wasserdicht gemachte Wellpappe nach einer Ausführungsform der Erfindung.

Während die folgende Detailbeschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sich auf die Herstellung von Wellpappe bezieht, ist die Erfindung nicht auf die Herstellung von VellOappe beschränkt. Vie vorher erwähnt, kann

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die Erfindung auf die Produktion einer beliebigen Laminateform angewendet werden, wobei die Bindung zwischen den Elementen, die das Laminat bilden, durch das thermoplastische Material herbeigeführt wird. Beispielsweise kann die Erfindung angewendet werden, um zwei Bahnen aus thermoplastischem Material aneinander zu binden oder eine thermoplastische Materialbahn an übliches Kraftpapier oder Aluminiumfolie oder andere ähnliche Materialien zu laminieren. Geeignete thermoplastische Materialien, wie Polyäthylen, Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat, Celluloseacetat, Nylon, Teflon (Warenzeichen) oder Polypropylen können nach dem Verfahren der Erfindung verbunden werden.

Nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Pappe, die für die Deckschichten und die Mittellage der Wellpappe verwendet wird, zunächst laminiert oder überzogen mit einem Film aus thermoplastischem Material, z. B. Polyäthylen oder einer Aufschmelzmischung aus Paraffin und/ oder Mikrokristallinen Wachsen mit Mischpolymerisaten des Athylenvxnylacetats oder Äthylenäthylacrylats oder Athylenieobutylacrylats zusammen mit synthetischem Wasserstoff oder Terpenharzen, Butylkautschuk, Polyisobutylen und synthetischen Vachsen.

Der Polyäthylen- oder Aufschmelzfilm kann im kontinuierlichen Verfahren der weiter unten beschriebenen Vorrichtung aufgebracht werden oder kann auf die Oberfläche der Pappe aufgebracht werden, bevor sie in die V/ellvorrichtung nach der Erfindung einläuft.

Nach Fig. 1 der Zeichnungen wird eine Deckschicht 2, die, wie voter erwähnt, mit einem Überzug aus einem Film thermoplastischen Materials überzogen oder thermoplastisches Auf-

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schmelzmaterial wird von einer Abwickeltrommel 4 über Führungsrollen 6 und 8 geleitet. Die Führungsrolle 6 ist vorzugsweise eine Spannrolle und dazu bestimmt, das Durchhängen in der sich abwickelnden Deckschichtbahn zu kompensieren und eine gleichmäßige Spannung in der Deckschichtbahn hervorzurufen. Die gewellte Mittellage 12 wird von einer Abwickeltrommel 14 abgewickelt und über eine Losrolle 16 und dann zwischen die Y/elluiigawalzen 18 und 20 geführt. Die Riffelwalzen 18 und 20 werden vorzugsweise durch Zirkulation von Dampf oder durch die Anordnung anderer geeigneter Heizeinrichtungen innerhalb jeder Walze vorgewärmt. Gehen wir zurück zur Decklage 12, so zeigt sich , daß nach Passieren der Rolle 8 ein Brenner 22 mit offener Flamme seine Strahlen direkt gegen die mit Überzug versehene Oberfläche der Deckschicht vor einer Stelle richtet, wo die Decklage 2 und die Wellmittellage in Kontakt miteinander zwischen den Riffelwalzen 20 und der verstellbaren Spaltrolle 24 gebracht werden. Die Spaltrolle 24 ist vorzugsweise hohl und wird durch die Zirkulation von Dampf oder heißer Luft oder dergleichen erwärmt. Der Brenner 22 kann ein Propan-Luft- oder Acezylen-Sauerstoff-Brenner oder ein ähnlicher Kraftstoffbrenner sein, der eine Flamme liefert, die gegen die mit thermoplastischem Material überzogene Oberfläche der Deckschicht 2 gerichtet ist. Bei der in den Zeichnungen dar- " gestellten Vorrichtung wird die Flamme an einer Stelle ausreichend nahe am Walzenspalt aufgebracht, um sicherzustellen, daß das thermoplastische Material ausreichend warm am Spalt für den Bindevorgang ist, während die Flamme vorzugsweise unter einem ausreichenden Abstand vom Spalt sich befindet, um sicherzustellen, daß die Rollen 20 und 24 nicht übermäßig erwärmt werden und die Flamme nicht zurückgeblasen wird, indem sie in dem Smltbereich der Rollen begrenzt wird, von der Art der thermoplastischen Oberfläche, der

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Größe der geforderten Flamme und der Auslegung der Flammendüse etc. jedoch kann die Flamme in bestimmten Fällen mit Vorteil direkt in den Spalt der Rollen 20 und 24 gerichtet werden. Vorzugsweise wird der reduzierende Teil der Flamme gegen die mit Überzug versehene Oberfläche gerichtet, da es sich herausgestellt hat, daß die Bindefestigkeit wesentlich erhöht wird, wenn der reduzierende Teil der Flamme bei der Erwärmung des thermoplastischen Überzuges herangezogen wird. Es hat sich herausgestellt, daß die Oxydierung des Oberfläohenüberzuges dazu neigt, die Oberflächenfestigkeit der Bindung zu reduzieren, die durch Laminieren von thermoplastischer Deckschicht und Mittellage gebildet wurde. In manchen Anwendungsfällen jedoch ist es von praktischem Vorteil, einen bestimmten Anteil der Bindefestigkeit zu opfern und mit Vorteil den oxydierenden Teil der Flamme auszunutzen, der, da er der heißeste Teil der Flamme ist, eine Vergrößerung der Arbeitsgeschwindigkeit ermöglicht. Die beheizten Rollen 18, 20 und 24 erwärmen die Decklage und die Mittelschicht 12 auf eine Temperatur, die niedriger ist als der tatsächliche Schmelzpunkt des thermoplastischen Überzugs, während die offene durch den Brenner 22 gelieferte Flamme dazu dient, die Oberfläche des thermoplastischen Überzuges vor dem Eintritt in den Spalte zwischen Führungsfolle'und Riffelrolle bihdbar bzw. verbindbar zu machen.

Während die direkte Anwendung von Wärme auf die zu verbindende Oberfläche durch die Anwendung von Heizeinrichtungen außer der beschriebenen direkten Flamme erreicht werden kann, so hat es sich doch herausgestellt, daß die Anwendung der direkten Flamme viele zusätzliche Vorteile mit sich bringt, die durch andere Heizeinrichtungen sich nicht erreichen lassen. Beispielsweise ist die Zeit, die erforderlich ist, um die Oberflächen mittels eines zur Zeit erhält-

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lichen Strahlungsheizelementes zu erwärmen, zu groß ist,$ als daS der LaminierungsVorgang bei den geforderten hohen Geschwindigkeiten abliefe. Die Kosten zum Betreiben dieser Art¹von heutzutage verfügbarer Strahlungsheizeinrichtung ist im allgemeinen wesentlich größer als die Kosten zum Betreiben eines Brenners mit offener Flamme. Wird Warmluft verwendet, um das Schmelzen des thermoplastischen Materials zu erreichen, so tritt die Oxydierung der Oberfläche wieder ein, während, wird ein inertes Gas verwendet, die Kosten zur Erzeugung und Erwärmung des inerten-Gases in beachtlicher Weise zu den Produktionskosten bei- j tragen. Während es zunächst so scheinen mag, daß es wün- " sehenswert wäre, die Verwendung'einer offenen Flamme bei der Bildung eines Laminats aus thermoplastischem Material zu vermeiden, insbesondere da Pappe ein Verbundteil des Laminats ist, wurde gefunden, daß die aus der Verwendung einer offenen Flamme resultierenden Vorteile wesentlich sind) um die Produktionskosten zu vermindern und ein Laminat zu schaffen, welches eine sehr gute Binde- oder Klebfestigkeit aufweist. Die durch den Brenner gelieferte Wärme reicht aus, um die erwärmte thermoplastische Oberfläche der Deckschicht 2 bindbar an die thermoplastische Oberfläche der Mittellage zu machen, wenn diese in Kontakt miteinander zwischen der verstellbaren Spaltrolle 24 und ' deg Salsa, 20 gepreÄt werden· Nach Verlassen der Riffel» walze 20 läuft das durch die Wellmittellage 12 und die Deckschicht 2 gebildete Laminat über eine Kühlrolle 26, die für einen raschen Kühlvorgang der Bindung zwischen Deckschicht und Mittellage sorgt. Die Kühlwalze 26 kann durch Zirkulation von Kühlwasser oder dergleichen hindurch gekühlt werden. Die Wellmittellage 12 wird in Kontakt mit der Riffelwalze durch eine Vielzahl von Fingern 30 gehalten, die auch gekühlt werden, um eine Überhitzung als Ergebnis

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der Nähe an die Heizflainme und die beheizte Riffelwalze zu vermeiden. Es soll darauf hingewiesen werden, daß die Deoklage 2 sich über einen Bogen wenigstens 90° der Riffelwalze erstreckt und daß Spannung auf diesem Teil der Deoklage 2 mittels der Spaltrolle 24 und der Kühlwalze 26 aufgebracht wird, die in Zuordnung zum Bandförderer 45 arbeitet, derart, daß die Decklage 2 fest gegen die Kämme der gewellten Mittellage gepreßt wird· Dies unterscheidet sich von der üblichen Praxis, wo der Bindevo-rgang allein zwischen dem Spalt der Walzen mit dem Ergebnis erfolgt, daß die Adhäsion dazu neigt, diskontinuierlich zu werden, da Deoklage und Mittellage nicht in Kontakt miteinander über eine ausreichend lange Zeitperiode gehalten werden. Die verbesserte Vorrichtung eliminiert das Problem, das in der Industrie als die Erzeugung von "hoch und tief" bekannt ist. Das Problem war darin zu sehen, daß in der Industrie die Neigung bestand, Wellpappe zu erzeugen, wo die Höhe der '.Vellung inkonsistent ist. Dies wird nun durch die vorbeschriebene Verbesserung überwunden, indem die Decklage und die Mittellage in Kontakt mit der Rolle 20 gehalten werden, bis die Bindung vollständig ist, derart, daß keinerlei Relativbewegung zwischen Deckschicht und Mittellage eintritt. In manchen Fällen kann es wünschenswert sein, zusätzliche Heizeinrichtungen zwischen den Rollen 24 und 26 an-t zuordnen, um die Decklage zu erwärmen, während diese durch diesen Bereich geführt wird und um eine gleichförmige Bindung sicherzustellen, bevor die Kühlung an der Rolle 26 stattfindet.

Die einseitige Wellpappe, die das Produkt dieses ersten Bindevorgangs ist, kann auf eine geeignete Wickelvorrichtung aufgebracht werden, um ein Endprodukt zu schaffen, wo die einseitige Yellpappe das geforderte Endprodukt ist.

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Alternativ läuft die allgemein mit dem Bezugszeichen 28 bezeichnete Wellpappe zur zweiten Laminierstation, die im folgenden zur Bildung einer doppelseitigen Wellpappe beschrieben werden soll. Die einseitige Pappe läuft unter einer weiteren verstellbaren Druckrolle 36 am Eintritt zur Laminierungsstation durch. Eine zweite Decklage 38 aus dem gleichen Material wie die Decklage 2 wird von einer Abwickeltrommel 40 abgezogen und über eine Reihe vorgewärmter Rollen 42, 44 und 46 zugeführt, welche die Deckschicht 38 vor dem Formen der Bindung vorwärmen. Ein Brenner 48 ähnlich dem Brenner 22 richtet seine, offene Flamme gegen die Oberfläche f der Deckschicht 38, die mit der einseitigen Wellpappe 28 zwischen den Rollen 36 und 46 laminiert werden soll. Die Rolle 36 wird vorzugsweise durch die Zirkulation einer Kühlflüssigkeit gekühlt, um eine vVi ed er erwärmung der geformten Bindung zwischen der .Vellmittellage und der Deckschicht beim vorgeschriebenen Vorgang zu verhindern. Das doppelseitige laminat, welches aus den Rollen 36 und 46 austritt, tfird von einem Tisch 50 am Austritt aus den Rollen abgestützt und einer Reihe von drei freifliegend gelagerten Rollen 52 drücken auf die Oberfläche der Deckschicht nach unten. Der Tisch 50 wird wieder vorzugsweise durch Zirkulation einer Kühlflüssigkeit derart gekühlt, daß j die Bindung zwischen der Mittellage und der Deckschicht 3G schnell nach Verlassen der Druckrollen 36 und 46 gekühlt wird. Die doppelseitige Wellpappe läuft dann zwischen einem Doppelbandförderer durch, der allgemein mit dem Bezugszeichen 45 bezeichnet ist. Der Förderer 45 zieht das '.'teilprodukt durch das Rollensystem. Abhangig von der besonderen Situation jedoch, 2. B. der linearen Geschwindigkeit der Pappe» der Größe der Rolle etc. sind natürlich ein Teil der

Rollen oder Trommeln frei drehbar, andere werden leicht ab-

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gebremst, um Durchhängespahnungen zu vermeiden und, um in gewissen Fällen eine übermäßige Dehnung oder Beanspru- . chung der Pappe zu vermeiden, können einige gesondert angetrieben sein, wobei ihre Geschwindigkeiten richtig synchronisiert werden, so daß die richtigen Spannungen aufrechterhalten werden, insbesondere im Bogenkontaktbereich um die Riffelrolle 20.

In Fig. 2 der Zeichnungen ist genauer dargestellt, wie die Bindung oder Verbindung mittels einer offenen Flamme geformt wird. Fig. 2 erläutert das Binden der ersten Deckschicht 2 an das gewellte Medium 12. Es soll jedoch darauf hingewiesen werden, daß im Prinzip ein Bindeverfahren erläutert wird, welches gleich dem ist, das verwendet wird, um die Vellpappe 28 an die Deckschicht 38 zu binden. Der Brenner 22 läßt seine Flamme direkt gegen die thermoplastische mit Überzug versehene Oberfläche der Deeksehddit 2 aus« treten, um die Oberflächenschicht des thermoplastischen Materials verbindbar mit dem Medium 12 zu machen* Deckschicht 2, Vellmittellage 12 und Deckschicht 36 laufen zwischen den Rollen 36 und 46, duroh und werden Über tine bestimmte zeitliche Period·, wie vorher beschrieben, zusammengehalten .

Während die Bindung durch direkte Anwendung von '.Värme aus einer Wärmequelle, beispielsweise einem Strahlungsheizer oder heißer Luft gebildet werden kann, hat eich herausgestellt, daß die Festigkeit der Bindung wesentlich durch direkte Anwendung dee reduzierenden Teils einer offenen Flammt auf die thermoplastische mit Überzug versehene oben bt-80hriebene Oberfläche verbessert wird. Durch Anwendung dee oxydierenden Teile der Flamme hergestellte Laminate haben gezeigt, daß sie eine schlechtere Grenzschichtverbindung ale diejenigen abgeben, die geformt werden, wenn der reduzierende

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Teil einer Flamme verwendet wird. Die Anwendung einer offenen Flamme beim Formen der Bindung ermöglicht es, daß die Vorrichtung bei hohen Geschwindigkeiten aufgrund der größeren Werte ie Wärmeübergang läuft. Eine geeignete Flamme für den Bindevorgang kann durch verschiedene bekannte Kraftstoffgemische geliefert werden, beispielsweise durch Verbrennen von Propan-Luft oder Acetylen-Sauerstoff. Noch höhere Werte der Wärmeübertragung sowie eine wirksamere Anwendung der erzeugten Wärme kann durch die richtige Auslegung der Flajemendttse (des Brenners) und unter Verwendung höherer ■ Geschwindigkeiten für die Verbrennungsgase erreicht werden, während diese über die thermoplastischen Oberflächen streichen.

Verschiedene an Laminaten durchgeführte Versuche, die mit Polyäthylenfilmen überzogen waren und nach dem Verfahren der Erfindung sowie nach dem üblichen Verfahren mit beheizter Rolle hergestellt waren, wurden durchgeführt und die folgende Tabelle gibt den prozentualen Anteil der ursprünglichen Charakteristiken an, die beibehalten wurden.

Verfahren Flamaenverschweißung Wärmever-

echweißüng

e ß

Versuch Scherung Abziehen Scherung Abziehen

Beibehaltene Zug- 102-107 78-83 83-95 81-89

festigkeit £'

Verbleibende 65-70 18-23 31-49 41-56

Dehnung ?t

Die Festigkeit einer Flammenverschweißung unter Scherkräften ist höher als die Festigkeit eines wärmeverschweißten Laminats. Fla—onverschweiBungen behalten auch den höchsten Anteil des ursprünglichen Dehnungsvermögens bei und zeitigen

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- 16 fast unveränderte Material- oder Kompressions-Eigenschaften.

Ersetzt man eine der Polyäthylenbahnen durch Kraftpapier und wendet man die gleiche Zufühurungs- und benutzt man die gleiche Zuführungs- und Heizanordnung, so werden gute Polyäthylen-Papierlaminate erhalten. Bei manueller Trennung der Bindung blieb der gebundene Bereich mit einer Lage aus Papierfasern bedeckt. Keinerlei Probleme, wie etwa Verbrennen oder Verknittern des Papiere traten auf.

Die verschweißten Filme bestanden aus Teflon (Warenzeichen) gegen Teflon, Polyvinylalkohol gegen Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat gegen Polyvinylacetat, Celluloseacetat gegen Celluloseacetat und Nylon gegen Nylon. Ungleiche Materialien, wie z. B. Aluminiumfolie an Polyäthylen wurden ebenfalls mit Erfolg flammehver8chweißt und zeigten, daß auch nicht-thermoplastische Materialien gegen thermoplaetische Materialien flammenverschweißt werden können. Dies ist jedoch begrenzt auf ihre gegenseitige Kompatibilität und Benetzbarkeit der nicht-thermoplastischen Oberfläche durch die geschmolzene thermoplastische Oberfläche. 3 ■;

Ausgezeichnete Bindungen des Polyäthylens gegen Polyäthylen und Kraftpapier wurden mit einer Acetylen-Sauerstofflamme bei Geschwindigkeiten von 30 - 60 m/Min. (100-200 ft./min)

■3 erhalten. Polyäthylen von 15,6 bzw. 7,8 und2£.1O ^J cm Dicke (6,3 und 1 mil) können Flammen gesiegelt werden, ohne daß der Film durchbrennt oder verformt würde. Flammensie gelungen des Polyäthylens sind so fest wi/der Ausgangsfilm, wenn er unter Scherkräften getestet wird und erreicht 83 $ der ursprünglichen Filmfestigkeit bei unter 90° aufgebrachten Abziehkräften.

Sin Produkt nach einer Ausfuhrungsform der Erfindung ist in

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Fig. 3 dargestellt. Es handelt sich um eine doppelseitige Wellpappe bestehend aus einer Deckbahn 2, einer Zwischenlage 12 und einer Unterbahn 38. Jede Oberfläche von Deckbahn 2, ,Zwischenlage 12 und Unterbahn 38 ist mit einem Überzug oder Film aus thermoplastischem Material 56 überdeckt und die Deckbahnen werden an die Mittellage durch die Bindung geklebt, die durch Wärmeverschweißen der beiden aneinander anliegenden Lagen aus thermoplastischem Material gebildet sind. Während es bereits bekannt war, eine V/ellpappe herzustellen, wo die Deckbahn die Mittellage aneinander mittels einer Schicht aus thermoplastischem Material gebunden waren, war es bisher i nicht möglich, 7/ellpappen herzustellen, bei denen sämtliche der Oberflächen mit thermoplastischem Material überdeckt waren. Die Unmöglichkeit; solch ein Material herzustellen, resultierte aus der Tatsache, daß nach dem früheren Verfahren das Verkleben mittels erwärmter Rollen erreicht wurde, die nicht 7/ärme direkt auf die Oberfläche, die zu verkleben war, aufbrachten, sondern vielmehr die Tärme auf eine Fläche übertrugen, die von der zu verbindenden Fläche entfernt war, wobei die 7/ärmeleitung durch die Papierbahn ausgenutzt werden mußte, um vYärme auf die Bindeflächen zu bringen, ''jährend nach der Erfindung die erwärmten Rollen verwendet werden können, um die Deckbahnen und die Mittellage vorzuwärmen, erwärmen diese Rollen doch zu keinem Zeitpunkt die mit thermoplasti- f schem Überzug versehenen Flächen auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des thermoplastischen Materials; somit stellt, sich keinerlei Tend ens ein", daß das thermoplastische Material an den Rollen haften würde. Durch die srfindungsgemäße Maßnahme wird es also möglich, eine -Vellpapis-rbahn mit thermoplastischer Deckschicht oder thermoplastischem Überzug auf jeder Oberfläche herzustellen. Der thermoplastische Überzug auf .jeder Oberfläche der Vellpappe schafft eine 'Vellpappe, die eine ganz erheblich verbesserte Naßfestigkeit gegenüber

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der vorher bekannten und eine Verbesserte Flexibilität derart aufweist, daß sie d4« in zweckmäßig "/eise in der Faltschachtelindustrie eingesetzt werden kann.

Das Verfahren nach der Erfindung sorgt auch für eine wesentliche Einsparung an plastischem Material, da Filme von 10" "^ cm (1 mil) oder weniger Dicke verwendet werden können, um als Deckschicht für diese Papprodukte zu dienen. Bei den bekannten Verfahren führte eine übermäßige lirwärmung der Materialien dazu, daß die thermoplastischen Filme schmolzen und in die poröse Struktur des Papierproduktes eindrangen, mit der hieraus resultierenden Zerstörung des Films, wodurch gewisse Materialien ausgeschlossen waren. Abgesehen von hohen Bahngeschwindigkeiten hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die mit Iberzig versehene Papierbahn nicht vorzuwärmen oder wenigstens nur sehr vorsichtig vorzu.värrnen, wenn sehr dünne Filuie aus thermoplastischem material verwendet //erden. Auch wenn man feinere Pilmdicken benutzt, nimmt das Auftreten von Gasporen oder beschädigten Bereichen auf der Oberfläche des Filmes zu und dies wiederum verschlechtert die Dichtheit gegen Yasser oder die Naßfestigkeit des Papierprqduktes. Um diese Situation zu umgehen, hat es sich herausgestellt, daß vor dem Überdecken der Oberfläche mit einem thermoplastischen Material das Papier richtig mit Schlichte oder Untergrund behandelt werden soll, wie dies üblicherweise auf dem Zellstoff- und Papiergebiet geschieht.

Vorstehend wurde die Verwendung der Erfindung für lüaterialien, beispielsweise Pappe erwähnt, auf deren Oberflächen spezifi- _t sehe thermoplastische Filme laminiert .vurden oder deren Oberflächen mit thermoplastischen materialien, z. B. Paraffinwachs oiler aiii schlingen aus Paraffinwachs und mikrokristallinen "achsen oder Mischungen dieser /achse rr.it einem oder

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mehreren plastischen Materialien, ζ. Β. Polyolefinen etc. als Überzug aufgebracht wurden (wobei diese Materialmischungen gewöhnlich als Aufschmelzungen bekannt sind).» Da diese beiden Gruppen aus thermoplastischen Materialien und Kunststoff ilaen auf der einen Seite und ",Vachsmischungen auf der anderen Seite im allgemeinen in gesonderte unterschiedliche Gruppen zerfallen, wobei die Kunststoffilme die schwierigere Gruppe darstellen, was die Verbindung entweder mit sich selbst oder mit einem nicht-thermoplastischen Materiaüyoetrifft, so wird klar, daß durch die Erfindung es nunmehr möglich wird, diese beiden schwierigeren thermoplastischen Materialien aneinander zu binden. Da auch diese Filme zäher sind, weniger leicht zerbröckeln und eine höhere Feuchtigkeits- und Temperaturbeständigkeit an den mit diesen- Filmen so überdeckten Oberflächen aufweisen und dazu neigen, auf der Oberfläche, wo sie erforderlich sind, zu bleiben (und nicht in die Oberfläche einzudringen) wird durch die Erfindung die Möglichkeit geschaffen, bei minimalen Kosten Produkte mit solchen Eigenschaften zu erzeugen.

Patentansprüche:

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Claims (1)

1. Patentansprüche :

   1.\ Verfahren zum Binden oder Verkleben zweier Elemente eines Laminate aneinander, wobei wenigstens eine Oberfläche eines Elementes aus einem thermoplastischen Material gebildet ist, dadurch gekennzeich.net , daß Wärme direkt auf die dünne Kunststoffoberfläche dieses einen Elementes aufgebracht wird, um das thermoplastische Material an das zweite dieser Elemente bindbar oder klebfähig, zu machen, und daß die erwärmte Oberfläche in Kontakt mit einer Oberfläche dieses zweiten Elementes gepreßt und dieses Laminat gekühlt wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß wenigstens die laminierte Oberfläche jedes dieser Elemente aus einem thermoplastischen Material gebildet ist und daß diese thermoplastischen Oberflächen wter Bildung des Laminats zusammengepreßt werden.

   3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß dieses thermoplastische Material· Surch direkte Anwendung einer offenen Flamme auf dessen Oberfläche bindungsfähig gemacht wird.

   4. Verfahren zum Binden zweier Elementes eines Laminats aneinander, wobei jedes Element aus einem Substrat besteht, von dem wenigstens eine Oberfläche durch einen thermoplastischen Überzug abgedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, daß Tärme direkt auf die thermoplastische mit Überzug versehene Oberfläche eines dieser KLemen- te durch direkte Anwendung einer offenen Flamme auf dessen Oberfläche aufgebracht wird, derart, daß das thermoplastische Material bindungsfähig an das zweite dieser Elemente

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   wird und diese "beheizte Oberfläche in Kontakt mit einer Oberfläche dieses zweiten Elementes gepreßt und dieses Laminat gekühlt wird.

   5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichn e t.t daß jedes dieser Elemente ein Substrat aus Pappe umfaßt.

   6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichn e t , daß sowohl die Innen- wie die Außenfläche des Pappesubstrats mit einem Überzug aus thermoplastischem a Material überdeckt wird.

   7. Verfahren nach Ansprach 5, dadurch gekennzeichnet, daß eines dieser Elemente eines Laminats eine Wellpappemittellage ist und das andere dieser Elemente eine Pappdeeklage bildet.

   8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn ζ ei ch-

   ne t , daß das thermoplastische Material in Form eines thermoplastischen Filmes verwendet wird.

   9. Verfvahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß dieses thermoplastische Material f in Form eines Polyäthylenfilmes verwendet wird.

   10. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch g e k e η u ζ β 1 c hn e t , daß der thermoplastische Überzug in Form 6,-in es Polyäthylenfilmesnit einer Dicke von weniger als 2,54.10 cm (1 mil) verwendet wird.

   11. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dieser thermoplastische Überzug in Form einer

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   - 22 AufSchmelzung aufgebracht- wird.

   12. Verfahren nach An-spruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dieses thermoplastische Material gebildet wird aus einer Aufschmelzung, die aus einer Mischung aus Schmelzen gewählt ist, welche bestehen aus Paraffin und/oder mikrokristallinen Wachsen mit Mischpolymerisaten des Äthylenvinylacetats, Äthylenäth-

   ylacrylats, Äthylenisobutylacrylats und synthetischen Kohlenwasserstoffharzen, Terpenharien, Butylkautschuk, Polyisobutylen und synthetischen Wachsen.

   13. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß diese '.'/arme durch Anwendung des reduzierenden Teils der offenen Flamme angewendet wird.

   14. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch g e k e η η zeichnet , daß dieses Pappesubstrat mit einer Schlichte oder einem Untergrund behandelt wird, bevor es mit thermoplastischem Material überzogen wird.

   15. Verfahren zum Herstellen von Wellpappe, bestehend aus wenigstens zwei Deckbahnen, von denen jede auf ihren inneren laminierenden Flächen mit thermoplastischem Material überzogen ist und ein gewelltes Medium bezw. eine gewellte Mittellage auf beiden zu laminierenden Flächen mit einem thermoplastischen Material überzogen ist, dadurch gekennzeichnet , daß dieses Medium gewellt wird, diese innere laminierende Fläche dieser ersten Deckbahn durch direkte Aufbringung einer offenen Flamme erwärmt wird, derart, daß der thermoplastische Überzug bindefähig an dieses gewellte Medium wird, und daß diese beheizte Oberfläche in Kontakt mit den

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   Kämmen dieses gewellten Mediums gepreßt wird und das einseitig geformte Laminat abgekühlt wird und diese innere laainierende Oberfläche dieser zweiten Deckbahn durch direktes Aufbringen einer offenen Flamme erwärmt wird, derart, daß der thermoplastische Überzug bindefähig an dieses gewellte Medium wird,und daß diese beheizte Ober» fläche der zweiten Deckbahn in kontakt mit den Kämmen dieses gewellten Mediums gepreßt und das geformte doppelseitige Laminat gekühlt wird.

   16· Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekenn- J

   zeichnet , daß dieses thermoplastische Material ' in Fora eines Polyäthylenfilmtes verwendet wird.

   17· Verfahren nach Anspruch 13, dadurch g e k e η η - zeichnet , daß dieses thermoplastische Material aus einer AufSchmelzung gebildet wird, die aus einer Mischung aus Schmelzen besteht, welche ihrerseits aus Paraffin und/oder mikrokristallinen Wachsen mit Misch-' polymerisaten des Äthylenvinylacetats, Athylenäthylacrylats, Xthylenisobutylacrylats und synthetischen Kohlenwaseerstoffharzen, Terpenharzen, Batylkautsch.uk, Polyisobutylen und synthetischen Wachsen bestehen.

   18. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Material dieser ersten Oberfläche aus einem der folgenden Materialien gewählt wird: Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat, Celluloseacetat und Nylon.

   19« Vorrichtung zum Herstellen eines Laminats aus bestimmten Elementen, von denen wenigstens eines eine thermoplastische Oberfläche derartiger Ausbildung aufweist, daß

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   sie sich gegen das andere dieser Elemente laminieren läßt, gekennzeichnet durch Heizeinrichtungen zur Aufbringung von Wärme direkt auf die thermoplastische Oberfläche dieses Elementes derart, daß die Oberfläche mit diesem anderen Element bindefähig wird.

   20. Vorrichtung zur Erzeugung eines Laminate aus vorgewählten Elementen, von denen wenigstens eines mit einer thermoplastischen Oberfläche zur !aminierung gegen das andere dieser Elemente angeordnet ist, gekennzeichnet durch Flammen-Heizeinrichtungen, die eine Flamme gegen 'diese thermoplastische Oberfläche richten und dieses thermoplastische Material bindefähig an dieses andere Element machen«

   21. Vorrichtung zum Herstellen von Wellpappe mit wenigstens einer Deckbahn und einem gewellten Medium, wobei eine Oberfläche dieser Deckbahn oder dieses Mediums einen thermoplastischen Überzug hierauf aufweist, , _ ./.,... gekennzeichnet durch Flammen -isJ^-ig !einrichtungen, die eine Flamme gegen diese thermoplastische Oberfläche richten und dieses thermoplastische Material bindefähig machen, derart, daß Deckbahn und Medium aneinander bindbar oder Klebbar werden.

   22. Vorrichtung zur Herstellung doppelseitiger .Vellpappe aus einer ersten Deckbahn, deren Innenseite mit einem thermoplastischen Material überzogen ist, einem gewellten Medium, einer zweiten Deckbahn, deren Innenfläche mit einem thermoplastischen Material überzogen ist, gekennzeichnet durch Flammen-Heizeinrichtungen derartiger Ausbildung, dai2 eine 71anune gegen diese

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   mit thermoplastischem Material überzogene Oberfläche dieser ersten Deckbahn gerichtet wird, um diese erste Deckbahn bindefähig an dieses gewellte Medium zu machen und durch Flammen-Heizeinrichtungen, die so ausgebildet sind, daß sie eine Flamme gegen diese mit thermoplastischem Überzug versehene Oberfläche dieser zweiten Deckbahn richten und diese zweite Deckbahn bindefähig an dieses gewellte Medium machen, derart, daß der thermoplastische Überzug die Bindung zwischen diesen Deckbahnen und diesem Medium formt.

   23. Vorrichtung nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch 3panneinrichtungen und Riffelwalzen zum fellen dieses Mediums und Druckwalzen, die so ausgebildet sind, daß sie diese Deckbahn in^leichförmigem Kontakt mit diesem gewellten Medium oder wenigstens einen Rotationsbogen dieser Riffelwalze halten, der wesentlich größer als der des Linienkontaktes ist.

   24. Vorrichtung nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch Riffelwalzen zum Teilen dieses Mediums und durch Druckrollen, die die Deckbahn in Kontakt mit

   dem gewellten Tuedium über eine Drehung von wenigstens ^

   90 dieser Riffelwalze halten. ™

   mit

   25. 7asserdichte 'Tellpappe mit einer ersten Deekbahn/Äußen-

   und Innenfläche, einer zweiten Deckbahn mit Außen- und Innenfläche, gekennzeichnet durch einen thermoplastischen Überzug auf diesen Außen- und Innenflächen dieser ersten und zweiten Deckbahnen; eine gewelltes Medium mit einer ersten und einer zweiten Oberfläche? einen· thermoplastischen Überzug auf dieser ersten Fläche und dieser zweiten Oberfläche dieses Mediums, wobei der

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   thermoplastische Überzug dieser Innenfläche dieser ersten Deckbahn durch Wärme an den thermoplastischen Überzug der ersten Oberfläche dieses Mediums geschweißt wird, um die erste Deckbahn an diesem Medium zu befestigen, wobei der thermoplastische Überzug dieser Innenfläche der zweiten Deckbahn durch Wärme an den thermoplastischen Überzug der zweiten Oberfläche dieses Mediums verschweißt wird, derart, daß die zweite Deckbahn an diesem Medium befestigt wird.

   26. 7/asserdichte Wellpappe nach Anspruch 25* dadurch g e -*· kennzeichnet , daß dieser thermoplastische Überzug eine Dicke von weniger als 2,54·10 cm (1 mil) aufweist.

   27* Wasserdichte Wellpappe nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet , daß dieser thermoplastische Überzug aus Polyäthylen besteht.

   2ß..Wasserdichte Wellpappe nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet , daß dieser thermoplastische Überzug aus einer Aufschmelze besteht, die wiederum aus einer Mischung aus Schmelzen besteht, die durch Paraffin und/oder mikrokristalline /Vachse mit Mischpolymerisaten des Äthylenvinylacetats, Äthylenäthylacrylats, Äthylenisobutylacrylats und synthetischen Kohlenwasserstoff harzen, Terpenharzen, Butylkautschuk, Polyisobutylen vmä synthetischen Wachsen gebildet werden.

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