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Materialbahn aus zwei oder mehr be#üglich Art und bzw. oder Eigenschaften
verschiedenen thermoplastischem Kunststoffmaterialien, beispielsweise in Folienform
für Verpackungszwekke oder für die Herstellung von Formlingen sowie Verfahren und
Vorrichtung zur Herstellung solcher Materialbahnen Die Erfindung bezieht sich auf
eine Materialbahn aus zwei oder mehr bezUglich Art und bzw. oder Eigenschaften verschiedenen
thermoplastischen Kunststoffmaterialien, beispielsweise in Folienform für Verpackungszwecke
oder für die Herstellung von vorzugsweise zwei- oder mehrteiligen Sormlingen.
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Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Herstellen solcher Materialbahnen.
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Es sind Itaterialbahnen aus zwei oder mehr bezüglich Art und bzw.
oder Eigenschaften verschiedenen thermoplastischen Kunststoffniaterialien bekannt,
bei denen die verschiedenen Kunststoffmaterialien
in Form von sich
über die gesamte Breite der Materialbahn erstreckenden Schichten mehr oder weniger
gleichmässiger Dicke angeordnet sind. Bezüglich verschiedener Eigenschaften von
Kunststoffmaterialien sind beispielsweise Verbund-Materialbahnen bekannt, bei denen
auf eine sich über die gesamte Breite der Materialbahn erstreckende Trägerschicht
aus schlagfestem Polystyrol eine dünne Schicht aus Standardpolystyrol mit einpolymerisierten
Mitteln gegen elektrostatische Aufladung aufgelegt ist. Es sind auch Materialbahnen
bekannt, bei denen eine sich über die Gesamtbreite der Materialbahn erstreckenden
Trägerschicht einseitig oder zweiseitig eingefärbte Schichten trägt. Es sind schliesslich
auch Materialbahnen bekannt, bei denen sich über die Gesamtbreite der Materialbahn
erstreckende Schichten aus verschiedenen Kunststoffen vorgesehen sind, beispielsweise
Polystyrol-Schichten, Polyätylen-Schichten usw.. Bei allen diesen bekannten Materialbahnen
ist aber nur eine sich über die gesamte Materialbahnbreite erstreckende Schichtung
vorgesehen.
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Für manche Anwendungsfälle, für Verpackung oder Herstellung von Formlingen
wäre aber die streifenförmige Nebeneinanderanordnung von sich bezüglich Art und
bzw. oder Eigenschaften
unterscheidender thermoplastischer Kunststoffmaterialien
vorteilhaft. Beispielsweise für die Herstellung von Verpackungsbeuteln, die an einer
Seite durchsichtig und an der anderen Seite weiss pigmentiert oder eingefärbt sind.
Für die Herstellung solcher Verpackungen war es bisher notwendig, die sich hinsichtlich
des tIaterials unterscheidenden Teile aneinander zu schweissen, zu siegeln oder
zu kleben.
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Es liegt daher der Erfindung die aufgabe zugrunde eine SE-terialbahn
zu schaffen, die die Nebeneinanderanordnung von sich hinsichtlich Art und bzw. oder
Eigenschaften unterscheidenden thermoplastischen Xunststoffen vorsieht.
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Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass die MateriaLbahn
auf ihre länge aus mindestens zwei nebeneinander angeordneten, einstückig miteinander
verbundenen Streifen aus verschiedenem thermoplastischem Material und bzw. oder
M aterial verschiedener Eigenschaft, beispielsweise verschiedener Einfärbung besteht.
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Durch die Materialbahn gemäss der Erfindung können die für Verpackungszwecke
auftretenden besonderen Anfordernisse verschiedenster Art besonders günstig erfüllt
werden. Auch bei der Herstellung von Formlingen sind Mateflalbahnen gemäss
der
Erfindung besonders vorteilhaft. Beispielsweise lassen sich doppelwandige Behälter
mit Ilaterialbahnen gemäss der Erfindung besonders einfach dadurch herstellen, dass
der Innenwand der Behälter entsprechende Formlinge in dem einen streifenförmigen
Bereich der IWIaterialbahn und der Aussenwand der Behälter entsprechende Formlinge
im anderen Bereich der Materialbahn geformt werden. Diese Formlinge lassen sich
beim bzw. nach dem Ausschneiden aus der Materialbahn durch einfaches, seitliches
Verschieben leicht miteinander vereinigen. Ähnliche Vorteile ergeben sich, wenn
Verpackungsbehälter o.dgl. hergestellt werden sollen, deren Behälterteil sich hinsichtlich
Material oder Materialeigenschaften vom Behälterdeckel unterscheiden soll. Man kann
in solchem Fall die Behälterteile im einen streifenförmigen Teil und die Deckel
im zweiten streifenförmigen Teil derselben Materialbahn formen. Im Rahmen der Erfindung
ist es auch mögliche Gegenstände entsprechend aus sich hinsichtlich Material bzw.
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Eigenschaften unterscheidenden Kunststoff herzustellen, die mehr als
zwei Teile aufweisen. Man wird dann von einer SE-terialbahn gemäss der Erfindung
ausgehen, die entsprechend mehr streifenförmige, untereinander verbundene Bereichehat.
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Im Rahmen der Erfindung kann die Materialbahn auf mindestens einer
ihrer Oberflächen mit gewünschte Oberflächeneigenschaften erzeugendem Material beschichtet
sein. Die Oberflächenbeschichtung kann im Rahmen der Erfindung in den verschiedenen
Bahnstreifen verschieden ausgebildet sein. Beispielsweise kann im Rahmen der Erfindung
eine Materialbahn gebildet werden, die zwei verschiedene Bahnstreifen aufweist,
von denen der eine auf der einen Oberfläche der Materialbahn und der andere auf
der anderen Oberfläche mit einer Oberflächenbeschichtung belegt ist. Eine solche
Materialbahn ist für die Herstellung doppelwandiger Gegenstände, beispielsweise
doppelwandiger Becher o.dgl., von Vorteil, Man kann in solchem Fall die Äussenfläche
des die Aussenwand bildenden Formling und die Innenfläche des die Innenwand bildenden
Formling mit einer vergütenden Oberflächenbelegung versehen.
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Für die Herstellung der Materialbahn gemäss der Erfindung eignet sich
ein neuartiges Verfahren, bei dem die Materialbahn aus verschiedenartigem, verschieden
eingefärbtem oder mit verschiedenen Beimischungen oder Zusätzen versehene Material
durch Koextrudieren in einer Breitschlitzdüse mit mindestens einer rechtwinlrlig
zur Pliessebene eingestellten, aber sich in Fliessrichtung erstreckenden Trennebene
spritzgegossen wird. Die Trennebene wird dabei vorzugsweise bereits in dem der Breitschlitzdüse
zugeführten Materialstrang
eingerichtet.
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Eine entsprechende Herstellungsweise ist auch in Verbindung mit Ringdüsen,
also dem Spritzen von Schlauchmaterial denkbar.
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Das Verfahren gemäss der Erfindung lässt sich besonders günstig mit
einer Vorrichtung mit Extrudern und Breitschlitzdüse durchführen, bei der für jeden
gewünschten Materialbahnstreifen Je ein Extruder vorgesehen ist, wobei die Extruder
so angeordnet sind, dass sie gleichzeitig die gemeinsame Breitschlitzdüse bespeisen
und die Materialeinführungen in einen Zuführungshals der Breitschlitzdüse derart
einmünden, dass die Iiaten alströme unter Ausbildung im wesentlichen rechtwinklig
zur Fliessebene der Düse stehender Brennebenen aufeinandertreffen.
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Es hat sich überraschend herausgestellt, dass sich tatsächlich die
Drennebenezwischen den Materialströmen in der Düse erhält und die Düse dadurch eine
Materialbahn abgibt, die scharf getrennte streifenförmige Bereiche aufweist.
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Bei der Vorrichtung gemäss der Erfindung kann die seitliche Lage der
Trennebene bzw. der Trennebenen durch gegenseitige Abstimmung der Förderleistung
der Extruder eingestellt
werden. Da sich auf diese Weise die gegenseitigen
Breitenverhältnisse der verschiedenen Maeerialstreifen der Materialbahn in überraschend
weitem Umfang variieren lassen, können mit ein und demselben Werk#eug Materialbahnen
in grosser Variation hergestellt werden.
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Besonders vorteilhaft ist es für die Erzeugung scharfer Trennebenen
zwischen den streifenförmigen Bereichen der Materialbahn, am Hals der Breitschlitzdüse
einen ### der Düse zuströmenden l'#terialstrang parallel zur Fliessebene der Breitschlitzdüse
abflachenden l#terialführungskanal vorzusehen, in den #umindest an einer Schmalseite
eines Querschnitts eine mit abdeckung gegenüber dem in der Materialführung strömenden
Strang versehene Einlassführung für einen zweiten ##terialstrang hineinragt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der
Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Abschnitt eines Bandmaterials
gemass der Erfindung, das zur Weiterverarbeitung zur Herstellung von zusammenzusetzenden
Formlingsteilen durch Thermoformen
gedacht ist; Fig. 2 einen Abschnitt
von bandförmigem Material gemäss der Erfindung, das zum Herstellen von Formlingen
mit Bereichen verschiedener Farbgebung oder Materialeigenschaften durch Thermoformen
gedacht ist; Fig. 3 einen Abschnitt eines folienförmigen Bandmaterials, das zur
Benutzung als Verpackungsmaterial oder zur Herstellung von Verpackungsbeuteln gedacht
ist; Fig. 4 ein Schema für den Aufbau einer Breitschlitzdüse zur Herstellung von
bandförmigem Material gemäss der Erfindung; Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie
V-V der Figur 4 und Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI der Figur 4.
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Im Beispiel der Figur 1 ist ein relativ dickes bahnförmiges Material
gezeigt, das eine Stärke von etwa o,5 bis 2 mm aufweist und dazu gedacht ist, aus
zwei Formlingteilen zusammengesetzte Gegenstände, beispielsweise doppelwandige Becher
u.dgl. mehr herzustellen. Hierzu hat die Materialbahn 1 eine
Teilbahn
ia und eine Teilbahn ib, die beide im mittleren Bahnbereich 2 auf die gesamte Länge
der Materialbahn einstückig miteinander verbunden sind. Die beiden Teilbahnen ia
und Ib können sich beispielsweise hinsichtlich Einfärbung oder Materialeigenschaften
unterscheiden. So kann beispielsweise für die Herstellung für Doppelwandbecher die
Teilbahn la für die Herstellung der Aussenbecher gedacht sein und hierzu aus hochschlagfestem
Polystyrol bestehen, während die zweite Teilbahn 1b für die Herstellung der Innenbecher
dienen soll und daher beispielsweise aus auf erhöhte Wärmefestigkeit abgestimmtem
Polystyrol besteht.
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Im Beispiel der Figur 1 ist die Materialbahn 1 an der Unterseite mit
einer dünnen Lage 3a aus Standard-Polystyrol mit Mitteln zur Verhinderung elektrostatischer
Aufladung belegt, die ausser der Vermeidung elektrostatischer Aufladung dem fertigen
Artikel auch erhöhten Glanz an der Aussenfläche verleiht. Der zweite Bahnteil Ib
ist in der Darstellung der Figur 1 an der Oberseite mit einer dünnen Auflageschicht
3b belegt, die beim fertigen Artikel an der Innenfläche des inneren Bechers liegt,
und beispielsweise zur Erhöhung der Wärmefestigkeit und Verbesserung der physiologischen
Eigenschaften dienen kann. Diese Schicht 3b kann beispielsweise aus Polyätylen bestehen.
Es ist auch bei der Materialbahn
nach Figur 1 durchaus denkbar
und evtl. auch leichter herstellbar, jedoch nicht notwendig, dass sich die beiden
Belagschichten 3a und 3b über die gesamte untere bzw. obere Fläche der Materialbahn
1 erstrecken.
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Im Beispiel der Figur 1 liegt der Verbindungsbereich 2 der beiden
Teilbahnen 1a und ib etwa in der Mitte der Materialbahn 1. Im Rahmen der Erfindung
kann jedoch diese sich über die Länge der Materialbahn 1 erstreckende Verbindungsstelle
2 aussermittig, und zwar um ein# dem jeweiligen Verwendungszweck der Materialbahn
1 entsprechendes Maß verlagert sein.
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Zur Herstellung doppelwandiger Becher wird eine Materialbahn 1 gemäss
Fig. 1 auf Verformungstemperatur gebracht, und schrittweise einer Thermoformmaschine
zugeführt, deren Werkzeug in seiner einen, der Teilbahn la zugeordneten Hälfte für
die Herstellung von Aussenbechern und in der zweiten, der Materialbahn Ib zugeordneten
Hälfte zur Herstellung in Innenbechern in gleicher Anordnung wie die Aussenbecher
ausgebildet ist. Nach dem Thermoformen werden dann die Innenbecher und die Aussenbecher
aus der restlichen Materialbahn ausgestanzt und miteinander vereinigt. Hierzu können
beispielsweise die aus einem Schuss ausgestanzten Innenbecher seitlich in den Bereich
der Teilbahn 1a verschoben werden, so dass beim Ausstanzen des nächsten Schusses
die Aussenbecher direkt anschliessend
an das Ausstanzen über die
bereitgestellten Innenbecher gesteckt werden bei diesem die Innenbecher wieder für
die Aufnahme der Aussenbecher des folgenden Schusses bereitgestellt werden.
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Im Beispiel der Figur 2 handelt es sich um eine Materialbahn ii, die
zur Herstellung von Artikeln mit Bereichen verschiedener Einfärbung oder Materialeigenschaften
gedacht ist. In diesem Beispiel hat die Materialbahn 11 drei Teilbahnen liga, lib
und 11c. Dabei können sich alle drei Teilbahnen hinsichtlich Farbgebung und bzw.
oder Materialeigenschaften unterscheiden. Für die Materialeigenschaften kommen beispielsweise
in Betracht: Festigkeit, Temperaturbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Strahlenfilter-Eigens
chaften, Schutz gegen elektrostatische Aufladung u.dgl. mehr. Es ist auch denkbar,
die beiden äusseren Teilbahnen iia und iic gleich auszubilden, so dass zwei Artikel
mit zusammenhängenden Teilen aus verschiedenem Material nebeneinander hergestellt
werden können. Aus einer Materialbahn nach Figur 2 könnten beispielsweise klappbare
Verpackungen wie Obstverpackungen, Eierverpackungen und dergleichen mehr hergestellt
werden.
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blan kann dann beispielsweise die äusseren Teilbahnen iia und ilc
zur Herstellung von Packungsunterteilen und die im dargestellten Beispiel entsprechend
breiter ausgebildete mittlere Teilbahn lib für die Herstellung von Packungsoberteilen
benutzen.
Die Gelenkverbindung zwischen den Packungsunterteilen und den Packungsoberteilen
wird dann in den jeweiligen Verbindungsbereich 12a bzw. 12b gelegt.
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Auch eine Materialbahn 11 bzw. ihre Teile lla, leib, 11c nach Figur
2 können in entsprechender Weise, wie in Verbindung mit Figur 1 erläutert, mit Auflageschichten
auf einer oder beiden Seiten belegt sein.
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Figur 5 zeigt eine dünne, folienartige Materialbahn 21, die einstückig
aus einer Teilbahn 21a und einer Teilbahn 21b besteht. Eine solche folienförmige
Materialbahn 21 eignet sich dazu, als Verpackungsmaterial in Abschnitte unterteilt
zu werden. Dabei kann beispielsweise die Teilbahn 21a zur direkten Berührung mit
der zu verpackenden Ware, beispielsweise Lebensmittel, gedacht sein und dazu mit
dünnen Oberflächenbelägen zur Verbesserung der physiologischen Eigenschaften versehen
sein. Die Teilbahn 21b kann dann zum nochmaligen Umhüllen der Packung dienen, und
dazu Feuchtigkeit abweisend ausgebildet und ggf. mit das Aussehen der Packung verbessernde
und ggf. oder den Inhalt gegen Strahlung schützender Einfärbung versehen sein.
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Eine Folienbahn 21 nach Figur 3 kann auch zur Herstellung von Verpackungsbeuteln
benutzt werden. Man kann hierzu die
Folienbahn 21 längs der Verbindungsstelle
22 zu einer Halbschlauchfolie falten und dann durch Anbringen sich quer über die
Halbschlauchfolie erstreckende Trennschweissnähten in Folienbeutel unterteilen.
Die Trennstelle 22 wird in solchem Fall vorzugsweise aussermittig liegen, damit
an dem längeren Schenkel des Halbschlauches eine Schliesslasche für den Beutel angeformt
werden kann. Beispielsweise kann zu diesem Anwendungszweck die Teilbahn 21a etwas
schmaler und aus pigmentiertem Material gebildet sein, während die etwas breitere
Teilbahn 21b aus Klarsichtmaterial gebildet wird.
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Die in Figur 1 und 2 gezeigten Matejalbahnen werden in einem Verfahren
gemäss der Erfindung hergestellt, bei welchem die jeweilige Materialbahn 1 bzw.
11 einstückig aus verschiedenartigen, verschieden eingefärbten oder mit verschiedenen
Beimischungenoder Zusätzen versehenem Material durch Koextrudieren aus einer Breitschlitzdüse
spritzgegossen wird. Gleichzeitig werden auch die dünnen Auflage schichten 3a und
3b bei diesem Koextrudieren aus einer Breitschlitzdüse gebildet.
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Im Fall der Figur 1 wird in der Materialbahn 1 eine rechtwinklig zur
Fliessebene der Materialbahn 1 eingestellte, aber sich in Fliessrichtung erstreckende
Trennebene gebildet, in der die verschiedenen Materialien zusammentreffen und zu
einer einstückigen Verbindungsstelle 2 verschmolzen werden.
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Im Fall der Figur 2 sind zwei rechtwinklig zur Fliessebene der Materialbahn
11 eingestellte Trennebenen gebildet, in welchen die verschiedenen Materialien zusammentreffen
und zu den beiden einstückigen Verbindungsstellen 12a und 12b verschmolzen werden.
Wie die Figuren 4 bis 6 zeigen, werden die verschiedenen Materialien bereits in
dem der 3reitschlitzdüse zugeführten Materialstrang unter Bildung einer oder mehrerer
Trenn- und Verschmelzungsebenen zusammengeführt.
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Das Schema der Figur 4 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung einer
Materialbahn 1 nach Figur 1 mit einer Teilbahn 1a und einer Teilbahn 1b aus verschiedenen
bzw. durch Einfärbung oder Beimischung oder Zusätze verschieden gemachter IIaterialien,
die an einer sich längs der Materialbahn 1 erstreckenden Verbindungsstelle,# in
einer Trennebene miteinander verschmolzen sind. Die Vorrichtung weist eine Breitschlitzdüse
31 auf, in deren Zuführungshals 32 Koextrusionseinsätze eingefügt sind, von denen
der Einfachheit halber nur der Koextrusionseinsatz 33 gezeigt ist. An den Zufu#hrungshals
32 der 3reitschlitzdüse 31 ist axial ein Extruder 34 für das den Bahnteil 1b bildende
Material angeschlossen, während der Koextrusionseinsatz 33 einen seitlichen Anschluss
für einen Extruder 35 aufweist, von welchem das den Bahnteil 1a bildende Material
zugeführt wird.
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Im Koextrusionseinsatz 33 wird zunächst der aus dem Extruder 34 kommende
Materialstrang in einem Materialführungskanal 36 parallel zum Auslass-Schlitz der
Breitschlitzdüse 31 abgeflacht. In den Materialführungskanal ragt an einer Schmalseite
seines Querschnittes eine Abdeckung 37, die den vom Extruder 34 kommenden Materialstrang
seitlich praktisch in die eine Hälfte des Materialführungskanals 36 verdrängt gem.
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Schnitt V - V der Fig. 5. In Fliessrichtung des Materialstranges vor
der Abdeckung 37 mündet die an den Extruder 35 angeschlossene seitliche Materialzuführung
38, so dass sich der vom Extruder 35 kommende Materialstrang vor dem Eintritt in
die Breitschlitzdüse 31 seitlich an den vom Extruder 34 kommenden Materialstrang
ansetzt, und zusammen mit diesem den abgeflachten und vor dem Eintritt in die Breitschlitzdüse
31 wieder völlig freien Einführungskanal 36 füllt gem. Schnitt VI - VI nach Fig.
6. Die Trenn- und Verschmelzungsebene zwischen den beiden Materialien kann durch
Regeln der Durchsatzleistung bzw. der Zuführungsmenge der Extruder 34 und 35 verschoben
werden. Figur 4 zeigt den Fall, dass die Extruder 34 und 35 in ihrer Durchsatzleistung
so aufeinander eingestellt sind, dass die Trenn- und Verschmelzungsebene 2 in der
Mitte der Materialbahn 1 liegt. Würde die Durchsatzleistung des Extruder 35 etwas
herabgedrosselt und dafür die Durchsatzleistung des Extruder 34 etwas erhöht, so
würde der vom Extruder 34 kommende Materialstrang am vorderen Ende der Abdeckung
37 in der Darstellung
der Figur 4 etwas nach rechts quellen und
so nicht für die Hälfte, sondern beispielsweise zweidrittel des Materialführungskanales
36 am Eingang in die #reitschlitzdüse 31 einnehmen. Hierdurch würde entsprechend
dem Übersetzungsverhältnis zwischen Breite des Materialzuführungskanals und 3reite
des Düsenschlitzes auch die Trenn- und Verschmelzungsebene 2 weit nach rechts verschoben
werden. Würde man umgekehrt die Durchsatzleistung des Extruder 35 erhöhen und diejenige
des Extruders 34 etwas drosseln, dann würde der vom Extruder 35 kommende Materialstrang
den bereits im SIaterialführungskanal 36 strömenden Materialstrang noch weiter nach
links verdrängen, wodurch dann die Trenn- und Verschmelzungsebene 2 ebenfalls entsprechend
dem U#bersetzungsverhältnis zwischen Breite des Zuführungskanals 36 und Schlitzbreite
der Düse 31 nach links verschoben würde.
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Ausser den in Figur 4 angedeuteten Extruder 35 und 34 und dem Koextrusionseinsatz
33 wären für die Herstellung von zusätzlichen Auflage schichten 3a, 3b noch weitere
Koextrusionseinsätze und weitere Extruder vorzusehen.
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Für die Herstellung dünner b#terialbahnen, beispielsweise Folien wie
in Figur 3 gezeigt, lässt sich die Erfindung auch auf das Extrudieren von Schläuchen
mittels Ringdüse und Dehnen des Schlauches durch eingeblasene Druckluft anwenden,
Itn wird
auch in diesem Fall die gewünschte Vereinigung von Materialsträngen
und die Bildung der Trenn- und Verschmelzungsebenen in den Materialsträngen vorzugsweise
im Zuführungshals der Düse vornehmen.
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Alle in der Beschreibung, den Patentansprüchen und der Zeichnung wiedergegebenen
Merkmale können für sich allein oder in jeder denkbaren Kombination von wesentlicher
Bedeutung für die Erfindung sein.
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-Patentanspru#che-