DE2616537A1 - Verstaerkte platten aus thermoplastischem schaum - Google Patents

Verstaerkte platten aus thermoplastischem schaum

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DE2616537A1
DE2616537A1 DE19762616537 DE2616537A DE2616537A1 DE 2616537 A1 DE2616537 A1 DE 2616537A1 DE 19762616537 DE19762616537 DE 19762616537 DE 2616537 A DE2616537 A DE 2616537A DE 2616537 A1 DE2616537 A1 DE 2616537A1
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thermoplastic foam
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Description

betreffend
Verstärkte Platten aus thermoplastischem Schaum
Die Erfindung betrifft verstärkte Platten aus thermoplastischem Schaum geringer Dichte und insbesondere Polyäthylenschaumplatten von geringer Dichte.
Schaum mit geringer Dichte hat bei einer Anzahl von Industriezweigen weitverbreitete Anwendung gefunden. Jedoch gibt es wegen seiner ihm eigenen, geringen Reißfestigkeit und seiner Neigung, unter einer Zugspannung sich zu dehnen, zahlreiche Anwendungen, wo es vorteilhaft wäre, eine Verstärkung für die Polyäthylenschaumplatten zu haben. Typische Produkte für solche Gebiete einer Endverarbeitung sind Auflagen bzw. Isolationen für Matratzen, Matratzenkanten, Kissen zum Schlafen, Umschläge für den Postversand und eine große Anzahl von anderen Anwendungen zum Polstern bzw. Wattieren sowie zum
6098U/1083
" z " / ö I b D J /
Schützen, wo Festigkeit oder Beständigkeit gegenüber Strekken oder Dehnen notwendig oder erwünscht sind.
Selbstverständlich wäre es möglich, einer Schaumplatte geringer Dichte eine gewisse Verstärkung mittels einer Platte oder Folie aus Kunststoffmaterial zu erteilen, da Kunststoff-Folien jedoch nicht übermäßig fest sind, müßte die Kunststoff-Folie oder -Platte sehr stark sein, um der Schaumplatte eine wesentliche, zusätzliche Festigkeit zu erteilen, und dies ist sowohl vom wirtschaftlichen Standpunkt als auch wegen der Tatsache, daß eine dicke Verstärkungsplatte viele der erwünschten Eigenschaften, insbesondere Flexibilität und Polsterung der Schaumplatte mit niedriger Dichte zunichtemacht, nicht erwünscht. Die Verwendung eines Verstärkungsmaterials, wie eines Kunststoffnetzes oder eines netzähnlichen Produktes aus einem stärkeren Material, wie Nylon, orientiertem Propylen, Draht od. dgl., wäre beträchtlich vorteilhafter, jedoch treten beim Befestigen eines solchen Netzes an einer Schaumplatte Probleme auf. Klebstoffmaterialien, welche Schäume mit anderen Materialien verkleben, sind in ihrer Anzahl sehr beschränkt, und selbst die vorhandenen Produkte sind im allgemeinen ziemlich kostspielig. Darüber hinaus sind solche Klebstoffe Flüssigkeiten, die Probleme bei der Herstellung aufwerfen, da sie schädliche Lösungsmitteldämpfe erzeugen könnten und darüber hinaus Flüssigkeiten sind, die nur schwierig anzuwenden sind.
60 984Ä / 1083
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der vorbekannten Produkte zu vermeiden bzw. ihre Herstellung zu erleichtern.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein netzähnliches Verstärkungsteil an einer Schaumplatte geringer Dichte aus Polyäthylen oder einem anderen thermoplastischen Material unter Verwendung einer dünnen Folie aus Polyäthylen oder einem anderen thermoplastischen Folienmaterial befestigt wird, wobei dieses eine Temperatur des Klebrigwerdens besitzt, die etwa gleich derjenigen des Schaumes ist, d.h. innerhalb von t 5,60C (± 100F). Das Netz wird zwischen die Schaumplatte und die Folie gelegt,und dann werden Schaumplatte und Folie miteinander hitzeversiegelt, wodurch das verstärkende, netzähnliche Teil eingefaßt wird.
Das erfindungsgemäße Produkt ist daher eine Platte aus thermoplastischem Schaum mit geringer Dichte, wobei die Platte ein Schichtkörper oder Laminat ist, das äußere Schichten aus thermoplastischem Schaum niedriger Dichte und einer thermoplastischen Folie, welche etwa die gleiche Klebrigkeitstemperatür wie der Schaum besitzt, sowie eine zentrale Schicht oder Mittelschicht, welche ein verstärkendes Netz oder eine verstärkende, netzähnliche Struktur enthält, aufweist.
Thermoplastische Schäume mit geringer Dichte und insbesondere
60984A/1083
2616637
Polyäthylenschäume mit geringer Dichte sind auf dem Fachgebiet wohlbekannt. Schäume mit geringer Dichte besitzen normalerweise eine Dichte von weniger als etwa 160 g/l (10 lbs/ft ), und gemäß der Erfindung besitzen sie vorzugsweise eine Dichte von weniger als 96,1 g/l (6 lbs/ft ) und besonders bevorzugt eine Dichte von weniger als 64,1 g/l (4 lbs/ft ). Die besten Ergebnisse gemäß der Erfindung wurden mit Polyäthylenschäumen von etwa 35,2 g/l (2,2 lbs/ft ) erhalten, es wurde jedoch gefunden, daß selbst Schäume mit einer so geringen Dichte wie 24,0 g/l (1,5 lbs/ft ) vorteilhaft sind.
Die verstärkenden, netzähnlichen Strukturen gemäß der Erfindung sind vorzugsweise thermoplastische Netze mit Strängen, die an den Verbindungsstellen integral extrudiert bzw. stranggepreßt sind. Das wesentliche Merkmal ist, daß sie eine Temperatur des Klebrigwerdens besitzen, die wenigstens 27,8 C (500F) oberhalb derjenigen des Schaumes und der Folie liegt. Der Grund hierfür ist, daß es vorteilhaft ist, das verstärkende Netz an dem Schaum zu befestigen, ohne es bis zu einem Punkt zu erhitzen, wo seine vorteilhaften Eigenschaften, wie die Festigkeit, negativ beeinflußt werden. Geeignete Arbeitsweisen zur Herstellung solcher Netze sind beispielsweise in den US-Patentschriften 3 384 692, 3 252 181, 3 112 526, 3 089 804, 3 178 328, 3 019 147, 3 118 180, 2 919 467 und 3 700 521 beschrieben. Die am meisten bevorzugten verstärkenden Netze, die gemäß der Erfindung verwendet wurden, wurden
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J ~
nach der Arbeitsweise der US-Patentschriften 3 252 181 und 3 384 692 hergestellt, wobei eine Vielzahl von parallelen, in Längsrichtung verlaufenden Strängen extrudiert worden waren und eine Vielzahl von parallelen, in Querrichtung verlaufenden Strängen hiermit integral in voneinander getrennten Intervallen vorlagen.
Gegebenenfalls kann vorzugsweise ein thermoplastisches, verstärkendes Netz nach seiner Extrusion orientiert worden sein. Unter "Orientierung" ist zu verstehen, daß das verstärkende Netz auf einer Temperatur oberhalb seines Einfrierbereiches erhitzt und dort gereckt wurde, wodurch das Netz eine permanente Reckung annimmt. Vorrichtungen und Methoden zum Orientieren von netzähnlichen Materialien sind auf dem Fachgebiet an sich bekannt und z.B. in den GB-Patentschriften 1 235 901 und 905 252 beschrieben.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung gibt es zwei Reihen von parallelen Strängen, die integral miteinander stranggepreßt worden sind. Jedoch sei darauf hingewiesen, daß die gemäß der Erfindung verwendeten, verstärkenden Netze mehr als zwei Reihen von Strängen umfassen können.
Die Folie, die zur Befestigung des Netzes oder der netzähnlichen Struktur mit der Schaumplatte geringer Dichte verwendet wird, ist vorzugsweise eine extrudierte Folie aus thermoplastischem Material mit etwa der gleichen Klebrigkeitstempe-
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ratur wie die Schaumplatte. Obwohl der reine Schaum und die Folie daher aus verschiedenen Harzen oder Kunststoffen bestehen können, wird es bevorzugt, daß sie aus dem gleichen flarz bzw. Kunststoff bestehen. Wie das Netz kann auch die Folie biaxial orientiert sein, wobei dies bevorzugt ist, da es die Kosten reduziert, die Festigkeit erhöht und die Verwendung einer dünneren Folie aus dem Material ermöglicht. Die Folie besitzt geeigneter Weise eine Stärke von 0.013 mm (1/2 mil) bis etwa 0,076 mm (3 mils) und vorzugsweise von etwa 0,019 mm (3/4 mil) bis 0,051 mm (2 mils). Solche Folien sind im Handel ohne weiteres erhältlich.
Das Verfahren zur Befestigung der netzähnlichen Struktur an der Schaumplatte geringer Dichte mittels der Folie erfolgt vorzugsweise durch Hitzesiegeln. Eine andere geeignete Methode, um dies durchzuführen, besteht in einem Kalandriervorgang, wie er in der Zeichnung, Fig. 1, dargestellt ist.
Wie in der Fig. 1 der Zeichnung dargestellt, werden ein Polyäthylenschaum 10 von einer Rolle 12, ein orientiertes Polypropylennetz 14 von einer Rolle 16 und eine Polyäthylenfolie 18 von einer Rolle 20 zwischen Haltewalzen 22 und 24 durchgeführt. Die Haltewalze 24, d.h. die Haltewalze auf der Seite des Laminates, wo die Polyäthylenfolie eingeführt wird, wird erhitzt, um die Polyäthylenfolie zu erweichen und klebrig zu machen. Die Temperatur dieser Walze beträgt
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geeigneterweise 87,8 bis 121,5°C (190 bis 2500F). Insbesondere zwischen den Haltewalzen 22 und 24 ist ein ausreichender Druck vorhanden, um das Netz 14 in den Polyäthylenschaum 10 einzubetten, so daß die Oberfläche 26 der Polyäthylenfolie in Kontakt mit der Oberfläche 28 des Polyäthylenschaumes durch die Zwischenräume in dem Netz kommen kann, um eine gute Hitzesiegelung zwischen beiden auszubilden. Die Temperatur der Walzen und ihre Umdrehungsgeschwindigkeit wird so gesteuert, daß kein schädliches Erhitzen des Polyäthylenschaumes 28 auftritt, das sonst ein Zusammenfallen der Zellen od. dgl. hervorrufen könnte. Eine solche Steuerung bzw. Kontrolle ist für den Fachmann ohne weiteres möglich. Nach dem Durchlaufen durch die Haltewalzen 22 und 24 wird die Laminatstruktur gekühlt, z.B. durch Durchführen durch die Kühlhaltewalzen 30 und 32. Alternative Methoden zum Abkühlen, wie in einem Wasserbad, Abkühlen durch Luftumwälzung oder auch Abkühlen in der Umgebung können gegebenenfalls angewandt werden. Jedoch wird es bevorzugt, daß das Abkühlen so bald wie möglich durchgeführt wird, nachdem die Schichten durch die Haltewalzen 22 und 24 durchtreten, so daß die Haftung zwischen dem Polyäthylenschaum und der Polyäthylenfolie nicht wesentlich geschwächt oder zerstört wird, indem die Polyäthylenfolie 18 als Folge des gegen sie durch das verstärkende Netz 14 ausgeübten Druckes als Folge der Entspannung des Druckes auf den elastischen bzw. rückfedernden Polyäthylenschaum 10 abgehoben wird. Selbstverständlich ist darauf hinzuweisen, daß selbst bei einer sofortigen Abkühlung
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üblicherweise ein gewisses Aufsteigen des Netzes als Folge der elastischen Erholung des Schaumes auftrifft. Da dies jedoch insgesamt eine gespannte oder straffe Struktur ergibt, wird es als vorteilhaft angesehen.
Eine andere Methode zur Befestigung der drei Komponenten ist in der Fig. 2 der Zeichnung dargestellt. In diesem Fall wird der Polyäthylenschaum 10, der Perforationen 34 vorteilhafterweise bei Mittelpunkten von 25,4 mm (1 inch) x 25,4 mm (1 inch) aufweist, über ein Sieb 36 mit einem darunter angeordneten Vakuumkasten 38 gezogen. Das Netz 14 aus orientiertem Polypropylen und die Polyäthylenfolie 18 werden in Kontakt mit dem Polyäthylenschaum 10 gebracht und in einen engen Kontakt als Folge der Saugwirkung in der Vakuumkammer 38 nach unten gezogen. Die Polyäthylenfolie 18 wird beispielsweise mit einer Strahlungswärmequelle 40 erhitzt. Ebenso wie bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1 -wird die zusammengesetzte Struktur oder Verbundstruktur in Bewegungsrichtung abwärts von der Hitzesiegelungsstufe abgekühlt.
Die Stärke der Schaumplatte und des verstärkenden Netzes sind nicht kritisch. Beispielsweise kann die Schaumplatte geeigneterweise von etwa 1,59 mm (1/16 inch) bis etwa 101,6 mm (4 inch) stark sein, und vorzugsweise besitzt sie eine Stärke von etwa 3,18 mm (1/8 inch) bis etwa 25,4 mm (1 inch). Das verstärkende Netz kann eine Stärke von etwa 0,203 mm (8 mils) bis
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etwa 1,52 mm (60 mils) besitzen. Da jedoch die beste Siegelung zwischen der Polyäthylenfolie und dem Polyäthylenschaum erreicht wird, wenn das Netz in den Schaum während der Hitzesiegelungsstufe untergedrückt wird, wird es bevorzugt, daß der Polyäthylenschaum eine Stärke,besitzt, die wenigstens ebenso groß und vorzugsweise größer ist als der dickste Teil des Netzes. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß bestimmte, verstärkende Netze ihre größte Stärke an den Verbindungspunkten besitzen, z.B. die gemäß den Arbeitsweisen der US-Patentschriften 3 384 692 oder 2 919 467 hergestellten Netze.
Bei einem spezifischen Beispiel wurde eine verstärkte Polyäthylenschaumplatte gemäß der Erfindung hergestellt, indem eine Polyäthylenschaumplatte von 6,35 mm (1/4 inch) Stärke und einer Dichte von 35,4 g/l (2,2 lbs/ft ) verwendet wurde. Ein Kunststoffnetz mit etwa 4 Strängen pro 25,4 mm (1 inch) in sowohl der waagerechten wie auch der senkrechten Richtung
2
und mit einem Gewicht von annähernd 14,6 g/m (3 lbs/1000 ft ) wurde verwendet. Die verwendete Polyäthylenfolie besaß eine Stärke von etwa 0,0254 mm (1 mil). Die verstärkte Polyäthylenschaumplatte gemäß der Erfindung wurde mit der Vorrichtung gemäß Fig.1 unter Anwendung einer Temperatur in der Walze von annähernd 98,90C (210°F) hergestellt. Nach seiner Bildung wurde das Laminat sofort in einem Wasserbad bei Umgebungstemperatur, etwa 21,1°C (700F),abgeschreckt. Es wurde eine
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Struktur bzw. ein Laminat enthalten, bei welchem das verstärkende Netz sehr fest an der Polyäthylenschaumplatte durch die Polyäthylenfolie befestigt war.
Alle in den Unterlagen offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die räumliche Ausgestaltung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie gegenüber dem Stand der Technik einzeln oder in Kombination neu sind.
- Ansprüche -
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Claims (13)

  1. ANSPRÜCHE
    (deutsche Form) 1. .' Verstärkte Platte aus thermoplastischem Schaum geringer Dichte, gekennzeichnet durch eine erste Schicht (10) aus thermoplastischem Schaum geringer Dichte oberhalb von etwa 160 g/l (10 lbs/ft ), vorzugsweise etwa 150 g/l, eine zweite Schicht in Form einer thermoplastischen Folie (18) mit einer Temperatur des Klebrigwerdens, die etwa mit derjenigen der Schaumschicht (10) übereinstimmt und vorzugsweise innerhalb von etwa t 70C, insbesondere etwa t 5°C, vorteilhaft + 5,60C (t 100F) derjenigen der Schaumplatte liegt, und eine dritte Schicht zwischen der ersten und der zweiten Schicht, die eine netzähnliche Struktur (14) mit einer Temperatur des Klebrigwerdens aufweist von wenigstens etwa 2O0C, insbesondere wenigstens etwa 300C, vorteilhaft wenigstens etwa 280C (50°F) höher als die Temperatur des Klebrigwerdens der Schaumschicht (10) und der Folie (18), wobei die zweite Schicht mit der ersten Schicht verbunden ist.
  2. 2. Verstärkte Platte aus thermoplastischem Schaum ge-
    /Es wird gebeten, diese Ansprüche der ersten Neuheitsprüfung zugrundezulegen.
    6 0 9 8 4 k I 1 Π 8 3
    ringer Dichte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der thermoplastische Schaum (10) geringer Dichte eine Dichte von nicht größer als etwa 100 g/l, insbesondere et\m 96 g/l (6 lbs/ft3) besitzt.
  3. 3. Verstärkte Platte aus thermoplastischem Schaum geringer Dichte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der thermoplastische Schaum (10) geringer Dichte eine Dichte von nicht größer als etwa 60 g/l, insbesondere etwa 65 g/l (4 lbs/ft ) besitzt.
  4. 4. Verstärkte Platte aus thermoplastischem Schaum geringer Dichte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die thermoplastische Folie (18) eine Stärke zwischen etwa 0,01 mm und etwa 0,1 mm (3 mils), vorzugsweise zwischen etwa 0,013 mm (1/2 mil) und etwa 0,08 mm (3 mils) besitzt.
  5. 5. Verstärkte Platte aus thermoplastischem Schaum geringer Dichte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die thermoplastische Folie (18) eine Stärke von etwa 0,02 mm (3/4 mil) bis etwa 0,05 mm (2 mils) besitzt.
  6. 6. Verstärkte Platte aus thermoplastischem Schaum ge-
    609844/ 1 083
    ringer Dichte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Platte (TO) aus thermoplastischem Schaum eine Stärke besitzt, welche wenigstens ebenso groß wie der dickste Teil der verstärkenden, netzähnlichen Struktur (14) ist.
  7. 7. Verstärkte Platte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Schicht (10) aus einem Polyäthylenschaum geringer Dichte besteht.
  8. 8. Verfahren zum Herstellen einer verstärkten Platte aus thermoplastischem Schaum geringer Dichte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch die Schritte, daß eine Platte aus thermoplastischem Schaum geringer Dichte nicht oberhalb von etwa 160 g/l (10 lbs/ft ) in Druckkontakt mit einer thermoplastischen Folie, deren Temperatur des Klebrigwerdens innerhalb von etwa t 70C, insbesondere etwa ί 50C, vorteilhaft t 5,60C (ΐ 10°F) von derjenigen der Platte aus thermoplastischem Schaum liegt, wobei z\tfischen Platte und Folie eine verstärkende, netzähnliche Struktur gebracht wird, deren Temperatur des Klebrigwerdens von wenigstens etwa 200C, insbesondere wenigstens etwa 300C, insbesondere etwa 280C (500F) höher als diejenige der Schaumplatte und der Folie liegt, daß die thermoplastische Folie erhitzt
    ft f. UU I 1 Π 8 3
    wird, bis sie klebrig wird, daß eine Laminat- bzw. Schichtstoffstruktur gebildet wird, die eine Platte aus thermoplastischem Schaum geringer Dichte und eine thermoplastische Folie mit einer verstärkenden, netzähnlichen Struktur zwischen diesen umfaßt, und daß die Laminat- bzw. Schichtstoff struktur abgekühlt wird.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkontakt durch Haltewalzen herbeigeführt wird.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß eine der Haltewalzen erhitzt wird.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Druckkontakt durch Vakuum herbeigeführt wird.
  12. 12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Platte aus thermoplastischem Schaum eine Platte aus Polyäthylenschaum geringer Dichte und als Folie eine Polyäthylenfolie verwendet werden.
  13. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyäthylenfolie auf eine Tempe-
    8 Π 9 H L L ! 1 Γ] 8 3
    ratur von etwa 900C (1900F) bis et\«i 120°C (2500F) erhitzt wird.
    R09iU4/ 1 Π83
    Leerseite
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