DE2109653A1 - Verfahren zur kontinuierlichen Beschichtung einer wärmeschmelzbaren Schaumfolie - Google Patents

Verfahren zur kontinuierlichen Beschichtung einer wärmeschmelzbaren Schaumfolie

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DE2109653A1 DE19712109653 DE2109653A DE2109653A1 DE 2109653 A1 DE2109653 A1 DE 2109653A1 DE 19712109653 DE19712109653 DE 19712109653 DE 2109653 A DE2109653 A DE 2109653A DE 2109653 A1 DE2109653 A1 DE 2109653A1
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Description

BATENTA H WÄtITE
DR. !.MAAS
DR. V/. PFEFFER
PR1F-VOITSiENLElTNM; 79I 393
8 MUMCH = H 23 UNÄERERSTR. 25 -m.39 0?. ι '5
Standard Oil Company 910, South Michigan Avenue, Chicago, Illinois, V.St.A,
Verfahren zur kontinuierlichen Beschichtung einer viärmeschmelzbaren Schaumfolie
In den Anfängen der Herstellung von extrudierten Polystyrol-Schaumfolien kam man darauf, daß Platten, Teller und dergleichen aus der eine erwünschte porzellanartige Oberfläche besitzenden Folie durch Wärmeanwendung geformt und ausgeschnitten v/erden konnten, wenn einer Oberfläche der Folie die Eigenschaften hohen Glanzes und hoher Festigkeit erteilt werden konnten. Es hat sich herausgestellt, daß die Beschichtung des Polystyrolschaums mit einem harzartigen polymeren Material die erwünschten Feütlgkeits- und Glänzeigenschaften ergibt . Die physika-
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lischen Eigenschaften des Produktes der Beschichtung .von Polystyrol-Schaumfolien mit harzartigem polymerem Material sind den Eigenschaften sowohl der Polystyrol-Schaumfolie als auch des haizartlgen polymeren Materials allein überlegen. Glanz, Steifheit, Abriebfestigkeit und Schneidfestigkeit von extrudierten Polystyrol-Schaumfolien sind mit einem überzug aus harzartigem polymerem Material v/esentlich verbessert und umgekehrt wird eine Folie aus harzartigem polymerem Material In Ihren Isoliereigenschaften, ihrer Festigkeit und Zähigkeit wesentlich verbessert, wenn sie mit einer extrudierten Unterlage aus Polystyrolschaum zu einem Produkt mit weißem Aussehen zusammengefaßt wird.
Die Erfindung besteht in einem kontinuierlichen Verfahren zur Beschichtung von Polystyrol-Schaumfolien mit einem polymeren harzartigen Material. Das Verfahren umfaßt das Erhitzen des harzartigen Materials In einem Extruder, wobei dieser Extruder von irgendeinem in der KunststoffIndustrie allgemein verwendeten- Typ mit einer Heizeinrichtung und einer Druckeinrichtung sein kann. Das harzartige polymere Material wird in einem Extruder geschmolzen, worauf es aus dem Zylinder und durch eine flache Folienpreßform unter einem Druck im Bereich von etwa 70 bis 351 at (1000 bis 5000 psi) ausgepreßt wird. Der Ausdruck "geschmolzen" soll im folgenden "durch Wärme bis zur Extrudlerbarkeit plastifiziert" bedeuten. Die flache Folienpreßform weist zweckmäßigerweise einen Spalt oder eine öffnung von 0,051 bis 2,5^ Millimeter (2 bis 100 tausendstel inch) und eine effektive Breite auf, welche etwa gleich der Breite der zu beschichtenden Polystyrol-Schaumfolie ist. Die Preßform kann mit
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einer üblichen Heizeinrichtung versehen sein.
Das geschmolzene harzartige polymere Material wird kontinuierlich durch die Strangpreßform und auf die PoIystyrolschaumschicht ausgepreßt, welche sich an der Preßform vorbeibewegen soll. Der beschichtete Polystyrolschaum wird sodann zwischen zwei Rollen, einer Klemmrol-Ie und einer Kühlrolle, zusammengepreßt. Die Klemmrolle wird vorzugsweise auf eine Temperatur zwischen 38 und
93° C (100 und 200° F) erhitzt und die Kühlrolle wird vorzugsweise auf eine Temperatur zwischen M und 27° C (iJO und 80° F) abgekühlt. Die Temperatur der Rollen soll so gesteuert werden, daß das polymere Harzmaterial sich nicht so stark abkühlt, daß es nicht .mehr eine dünne Schicht
des Polystyrolschaums schmelzen und mit diesem verschmelzen kann. Der Zwischenraum zwischen diesen zwei Rollen, welcher das Zusammenpressen der aus dem beschichteten Polystyrolschaum bestehenden Schichtung bewirkt, wird gewähnlich als die Klemmstelle bezeichnet. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens muß der Klemmstellendruck je 2,51J cm (linear inch) ausreichen, um die Beschichtung in die Schaumunterlage zu pressen. Ein solcher Klemnistellendruck ist derjenige, v/elcher im allgemeinen ausreicht, um die beschichtete Schaumfolie auf
etwa die Hälfte ihrer normalen Dicke zusammenzupressen. Da der Schaum elastisch ist, gewinnt er den größeren Teil seiner ursprünglichen Dicke nach dem Zusammenpressen
wieder zurück. Nach dem Zusammenpressen wird die Schichtung In Berührung mit der Kühlrclle gehalten, welche
dieselbe abkühlt und außerdem der polymeren harzartigen Schicht gewünschte Oberflächeneigenschaften erteilen kann.
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Wenn beispielsweise eine Spiegelfläche gewünscht wird, sollte eine hochpolierte Kühlrolle verwendet werden.
Die polymeren harzartigen Stoffe, die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens brauchbar sind, sind vorzugsweise Acrylnitril-Butadien-Styrol-Polymere, Polyvinylchlorid, kristallines Polystyrol, mit Kautschuk modifiziertes Polystyrol, Acrylnitril-Polystyrol, Polypropylen, Polyäthylen und dergleichen. Die Temperatur des die Strangpreßform verlassenden Polymers soll etwa 232° C (450° P) betragen, da es bei dieser Temperatur lange genug heiß bleibt, um eine dünne Schicht der Polystyrol-Schaumfolie zu schmelzen und dadurch ein Anhaften an derselben zu ermöglichen.
Das geschichtete Produkt gemäß der Erfindung kann für Tafeln oder Platten in Eigenheimen, Gebäuden, Lastanhängern und Wohnwagen verwendet werden. Es kann für Teller, Platten und Verpackungsbehälter verwendet werden. Es kann auch als Material zur Herstellung solcher Gegenstände wie Kühlschränke, Tiefkühltruhen und sogar Spielzeuge und Erholungsgeräte verwendet werden.
Anhand der Figuren werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt
Figur 1 einen horizontalen Extruder 13 zum Strangpressen von polymerem harzartigem Material auf eine wärmeschmelzbare Schaumfolie und
Figur 2 einen vertikalen Extruder 13a.
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In Figur 1 läuft die wärmeschmelzbare Schaumfolie JD von einer Abwickelstation 11 durch eine Spannungssteuereinrichtung 12 und auf eine Klemmrplle 1^, welche mit einer zweiten Rolle eine Klemm- oder Kompressionseinrichtung bildet. Die wärmeschmelzbare Schaumfolie 10 wird sodann mit einem polymeren harzartigen Material beschichtet, welches durch eine flache Folienpreßform 15 ausgepreßt wird, die am Extruder 13 befestigt ist. Die beschichtete Folie 16 wird sodann zu einer Kühlrolle 17 geführt, welche aus einer der Klemmrolle gegenüberliegenden gekühlten Rolle besteht, einen Teil der Kompressionseinrichtung bildet Und außerdem der Beschichtung gewünschte Oberfläeheneigenschaften erteilt. Die beschichtete wärmeschmelzbare Schaumfolie 16 wird sodann zu einer dritten Rolle 18 geführt, welche ermöglicht, daß die Folie in Berührung mit der Kühlrolle 17 über etwa die Hälfte von deren Umfang verbleibt. Die beschichtete Seite, welche unmittelbar vorher beschichtet worden ist, berührt nicht die Oberfläche der dritten Rolle 18. Die drei erwähnten Rollen werden von außen angetrieben, um der wärmeschmelzbaren Schaumfolie 10 eine Bewegung zu erteilen. Die beschichtete Folie l6 wird sodann durch eine weitere Spannungssteuereinrichtung 19 geleitet und auf eine Aufwickelrolle in der Aufwickelstation 20 aufgewickelt. Die Aufwickelrolle in der Aufwickelstation 20 wird ebenfalls durch einen äusseren Antrieb betrieben, so daß der beschichteten wärmeschmelzbaren Schaumfolie 16 eine Bewegung erteilt und das fertige Produkt aufgewickelt wird.
In Figur 2 bewegt sich die wärmeschmelzbare Schaumfolie 10a von einer Abwickelstation 11a durch eine Spannungs-
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steuereinrichtung 12a und zu einer Klemmrolle l4a, welche eine Klemm- oder Kompressionseinrichtung zusammen mit einer zweiten Rolle bildet. Die wärmeschmelzbare Schaumfolie 10a wird sodann mit einem polymeren harzartigen Material beschichtet, welches durch eine flache Folienpreßform 15a stranggepreßt wird, die am Extruder 13a befestigt ist. Die beschichtete Folie wird sodann zu einer Kühlrolle 17a geführt, welche aus einer gegenüber der Klemmrolle angeordneten gekühlten Rolle besteht, einen Teil der Kompressionseinrichtung bildet und der Beschichtung ebenfalls gewünschte Oberflächeneigenschaften erteilt. Die beschichtete wärmeschmelzbare Schaumfolie l6a wird sodann zu einer dritten Rolle l8a geführt, welche ermöglicht, daß dieselbe in Berührung mit der Kühlrolle 17a über etwa die Hälfte von deren Umfang verbleibt. Die beschichtete Seite, welche unmittelbar vorher beschichtet worden ist, kommt nicht in Berührung mit der Oberfläche der dritten Rolle l8a. Die drei erwähnten Rollen werden von außen angetrieben, um der wärmeschmelzbaren Schaumfolie 10a eine Bewegung zu erteilen. Die beschichtete Folie 16a wird sodann durch eine weitere Spannungssteuereinrichtung 19a geführt und auf eine Aufwickelrolle in der Aufwickelstation 20a aufgewickelt. Die Aufwickelrolle in der Aufwickelstation 20a wird ebenfalls durch einen äußeren Antrieb angetrieben, so daß der beschichteten wärmeschmelzbaren Schaumfolie l6a eine Bewegung erteilt und das fertige Produkt aufgewickelt wird.
Der bevorzugte Extruder weist einen Zylinder, eine Heizeinrichtung und eine Kompressionseinrichtung auf. Die Kompressionseinrichtung des Extruders besteht aus einer
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Schnecke, welche innerhalb des Zylinders angeordnet ist und zwischen 18 und 30 Gewindegänge (Umdrehungen der schraubenförmig geneigten Ebene entlang der Längserstrekkung des Zylinders) aufweist. Die Heizeinrichtung ist entweder ein elektrisches oder ölheizelement, welches außerhalb und längs des Zylinders angeordnet ist, so daß unabhängig gesteuerte Heizzonen innerhalb des Zylinders erzeugt werden. Eine gewisse Wärmemenge wird auch durch Bearbeitung des Materials in der Schneckenkompressionseinrichtung erzeugt. Die Zylindertemperatur soll zwischen 204 und 246° C (400 und 475° P) liegen, wobei der Zylinder einen Innendurchmesser zwischen 2,5 und 31 cm (1 und 12,5 inches) besitzt. Das polymere harzartige Material kann daher in einem kontinuierlichen Vorgang stranggepreßt werden.
Es wird bevorzugt, daß das Strangpressen durch eine erhitzte flache Folienpreßform oder Spritzdüse erfolgt. Die Temperatur der Spritzdüse wird zwischen 190 und 26o° C (375 und 500° F) gehalten, und zwar entweder durch ein elektrisches oder ein ölheizelement. Der Druck innerhalb der Düse liegt im allgemeinen im Bereich von 70 bis 351,5 at (1000 bis 5000 psi) und hängt von dem verwendeten polymeren harzartigen Material ab. Der Spritzdüsendruck liegt vorzugsweise bei 105 at (1500 psi). Der Spalt oder die öffnung in der Spritzdüse.beträgt etwa 51 bis 25*10 tausendstel Millimeter (2 bis 100 tausendstel inch), vorzugsweise 254 tausendstel Millimeter (10 tausendstel inch), wobei sich die Breite der Spritzdüse mit der Breite der zu beschichtenden Polystyrol-Schaumfolie ändert.
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Zur Erzielung der besten Ergebnisse ist es wichtig, daß das geschmolzene harzartige Beschichtungsmaterial die Polystyrol-Schaumfolie berührt, während sie sich noch auf der Klemmrolle befindet. Die beiden Stoffe an dieser Stelle in Berührung zu bringen, gewährleistet, daß das harzartige polymere Material die Schaumfolie berührt, während sie glatt und frei von Runzeln gehalten wird. Das Produkt ist dann frei von Runzeln und Unvollkommenheiten der Oberfläche. Es hat sich weiter gezeigt, daß ein zwischen O und 10 % langsameres Drehen der Klemmrolle (bezogen auf die Oberflächengeschwindigkeit der Rolle) als die Kühlrolle und ein zwischen 0 und 10 % schnelleres Drehen der dritten Rolle (bezogen auf die Oberflächengeschwindigkeit der -Rolle) als die Kühlrolle zu einem glatteren und gleichförmigeren Produkt führt. Es hat sich herausgestellt, daß etwa 2 % Spielraum der Geschwindigkeit (bezogen auf die Oberflächengeschwindigkeit der Rolle) optimal ist. Zusätzlich wird die Spannung der Polystyrol-Schaumfolie durch zwei in den Figuren gezeigte Spannungssteuereinrichtungen gesteuert. Die bevorzugte Spannung der von den Rollen ablaufenden beschichteten Folie liegt zwischen 0,357 und 3,572 kg/cm (2 und 20 lb/inch).
Die Lineargeschwindigkeit der Polystyrol-Schaumfolie bei ihrer Bewegung von der Abwickelstation zur Aufwickelsta-' tion hängt von der Dicke des anzubringenden polymeren harzartigen Materials, der Leistung des Extruders für das polymere harzartige Material und der Leistungsfähigkeit der in den Figuren gezeigten Abwickelstation und Aufwickelstation ab. Die Geschwindigkeiten können zwischen
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30,5.. und 609 m (100 und 2000 feet) in der Minute liegen und hängen von diesen Veränderlichen ab.
Verschiedene wärmeschmelzbare Schaumfolien können als Unterlage für das Beschichtungsverfahren gemäß der Erfindung dienen. Die folgenden Stoffe sind Beispiele für die wichtigeren Schäume, welche beschichtet werden können: Polystyrol, Styrol-Mischpolymerisate, Polyäthylen, Polypropylen und Polyvinylchlorid. Es wird jedoch bemerkt, daß Polyäthylen-und Polypropylen-Schaumfolien als Unterlagen nur dann wirkungsvoll sind, wenn sie mit Polyäthylen bzw- Polypropylen beschichtet werden. In gleicher VJeise sind Polyäthylen und Polypropylen nur dann als Beschichtungsstoffe wirkungsvoll-, wenn Polyäthylen- bzw. Polypropylen-Schaumfolien jeweils als Unterlagen verwendet werden.
Das Zusammenpressen des polymeren harzartigen Materials auf die Unterlage aus Polystyrol-Schaumfolie kann ohne Klemmstellen-Kompression durch Erhöhung der linearen Spannung der Schaumunterlage bewirkt werden, wodurch das polymere Material leicht zusammengepreßt wird, wenn es zwischen die Klemmrolle und die Schaumunterlage gewickelt wird.
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Claims (1)

  1. - ίο -
    Patentansprüche
    l.\Verfahren zum kontinuierlichen Beschichten einer wärme-Jschmelzbaren Schaumfolie, dadurch gekennzeichnet, daß
    (1) ein harzartiges polymeres Material geschmolzen wird,
    (2) das harzartige polymere Material durch eine flache Folienpreßform stranggepreßt wird, (3) eine wärmeschmelzbare Schaumfolie und das harzartige polymere Material in Berührung miteinander gebracht werden und (4) die wärmeschmelzbare Schaumfolie und das damit in Berührung gebrachte harzartige polymere Material in einer Kompressions-Rolleneinrichtung zusammengepreßt werden, wobei die Kompressions-Rolleneinriehtung und eine Aufwickelrolle der wärmeschmelzbaren Schaumfolie eine Bewegung erteilt, während sie sich durch die Rolleneinrichtung und sodann auf die Aufwickelrolle bewegt, daß die Berührung des harzartigen polymeren Materials und der wärmeschmelzbaren Schaumfolie nach dem Durchlaufen der wärmeschmelzbaren Schaumfolie durch die Rolleneinrichtung erfolgt, in welcher eine Schichtung gebildet wird, daß die Kompressions-Rolleneinriehtung (l) eine Klemmrolle, (2) eine Kühlrolle und (3) eine dritte Rolle aufweist, daß die Klemmrolle bis zu 10 % langsamer angetrieben wird als die Kühlrolle, bezogen auf die Oberflächengeschwindigkeit der Kühlrolle, und daß die dritte Rolle bis zu 10 % schneller angetrieben wird als die Kühlrolle, bezogen auf die Oberflächengeschwindigkeit der Kühlrolle.
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    - li -
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmrolle etwa 2 % langsamer angetrieben wird als die Kühlrolle, bezogen auf die Oberflächengeschwindigkeit der Kühlrolle und daß die dritte Rolle etwa 2 % schneller angetrieben wird als die Kühlrolle, bezogen auf die Oberflächengeschwindigkeit der Kühlrolle.
    3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als wärmeschmelzbare Schaumfolie Polystyrol, Styrol-Mischpolymerisate oder Polyvinylchlorid verwendet wird.
    h. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als harzartiges polymeres Material Acrylnitril-Butadien-Styrol, Polyvinylchlorid, kristallines Polystyrol, mit Kautschuk modifiziertes Polystyrol oder Acrylnitril-Polystyrol verwendet wird.
    5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das harzartige polymere Material bei einer Temperatur von etwa 232° C (450° F) extrudiert wird.
    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
    )1
    (100 und 200° F) gehalten wird.
    die Klemmrolle auf einer Temperatur zwischen 38 und 93° C
    7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere harzartige Material durch eine flache Folienpreßform unter" einem Druck zwischen 70 und 351,5 at (1000 und 5000 psi) extrudiert wird.
    8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
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    das polymere harzartige Material durch die flache Folienpreßform unter einem Druck von etwa 105 at (1500 psi) extrudiert wird.
    9. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß als wärmeschmelzbare Schaumfolie Polyäthylen und als harzartiges polymeres Material Polyäthylen verwendet wird.
    10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als wärmeschmelzbare Schaumfolie Polypropylen und als harzartiges polymeres Material Polypropylen verwendet wird.
    11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrolle zusätzlich die beschichtete wärmeschmelzbare Schaumfolie kühlt und der beschichteten Seite gewünschte Oberflächeneigenschaften erteilt.
    12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
    l
    (40 und 80° F) gehalten wird.
    die Kühlrolle auf einer Temperatur zwischen 4 und 27° C
    13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lineargeschwindigkeit der wärmeschmelzbaren Schaumfolie etwa 30,5 bis'6O9 m (100 bis 2000 feet) in der Minute beträgt.
    14. Verfahren nach Anspruch-13, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung in der Folie zwischen 0,357 und 3,572 kg/cm (2 und 20 Ib/inch) beträgt.
    15·. Verfahren nach Anspruch .1, dadurch gekennzeichnet, daß
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    das harzartige polymere Material und die wärmeschmelzbare Schaumfolie ausreichend komprimiert werden, so daß das harzartige polymere Material in die wärmeschmelzbare Schaumfolie gepreßt wird.
    16. Verfahren zur kontinuierlichen Beschichtung einer wärmeschmelzbaren Schaumfolie, dadurch gekennzeichnet, daß
    (1) ein harzartiges polymeres Material geschmolzen wird,
    (2) das harzartige polymere Material durch eine flache Folienpreßform extrudiert wird, (3) die wärmeschmelzbare Schaumfolie und das harzartige polymere Material in Berührung gebracht werden und (4) die wärmeschmelzbare Schaumfolie und das damit in Berührung gebrachte harzartige polymere Material zusammengepreßt werden, wobei das Verfahren durch die Verwendung von außen angetriebener Rolleneinrichtungen und einer von außen angetriebenen Aufwickelrolle kontinuierlich gemacht wird, die Rolleneinrichtungen und die Aufwickelrolle der wärmeschmelzbaren Schaumfolie eine Bewegung erteilen, während sie sich durch die Rolleneinrichtung und sodann auf die Aufwickelrolle bewegt, daß die Berührung der wärmeschmelzbaren Schaumfolie und des harzartigen polymeren Materials nach dem Durchlaufen der wärmeschmelzbaren Schaumfolie durch die Rolleneinrichtung bewirkt wird, in welcher dieselbe durch gleichzeitige Berührung durch die Rolleneinrichtung auf beiden Seiten komprimiert wird, wobei die Rolleneinrichtung aufweist: eine Klemmrolle, eine Kühlrolle und eine dritte Rolle, daß die wärmeschmelzbare Schaumfolie flach und glatt auf der Oberfläche der·Klemmrolle gehalten wird, be^/or sie durch die Rolleneinrichtung zusammengepreßt wird, und daß das polymere harzartige Material mit der wilrmeschmelzbaren Schaumfolie verschmolzen wird, wenn sie mit derselben in Berührung gebracht und sodann zusammengepreßt wird»
    209837/0981 BAD original
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