DE2658738A1 - Laminat sowie verfahren und vorrichtung zu seiner herstellung - Google Patents

Laminat sowie verfahren und vorrichtung zu seiner herstellung

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    • Y10T428/249992—Linear or thermoplastic

Description

PATENTANWÄLTE
Ε»
MITSUI PETROCHEMICAL INDUSTRIES, LTD.
2-5 Easumigaseki, 3-Chome", Chiyoda-ku, Tokyo, JÄPM
.- · ΪΜ
A. GRÜNECKER
DIPL.-ING
H. KINKELDEY
DR-IMG
W. STOCKMAIR
DFl-INa ■ AeE(CALTECH)
K. SCHUMANN
DR. BER NAT.-D)PL-PHVS.
P. H. JAKOB
DIPL-ING
Θ. BEZOLD
DH BER NAT· aPL-CHEM.
8 MÜNCHEN 22
MAXIMILIANSTRASSE 4.3
23- Dezember 1976 PH 11 122-6Vku
Laminat sowie Verfahren und Vorrichtung zu seiner
Herstellung
Die Erfindung betrifft ein Laminat, das aus einer Trägerplatte aus synthetischem Harz, die wenigstens zwei Vorsprünge in Querrichtung aufweist, und einer geschäumten Platte oder Folie zusammengesetzt ist, sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zu seiner Herstellung, insbesondere ein Verfahren zur Bildung zahlreicher feiner durchgehender Löcher in der geschäumten Folie oder Platte aus synthetischem Harz.
Solche Laminate werden in den offengelegten japanischen Gebrauchsmusteranmeldungen Sho 50-97208 und Sho 50-111109 (1975 offengelegt) beschrieben und können als Teile für die Dränage und" Entwässerung verwendet werden.
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Ein Zweck der Erfindung ist es, Laminate aus Kunstharz herzustellen, die aus einer geschäumten Platte mit relativ kreisförmigen feinen durchgehenden öffnungen und einer Trägerplatte mit Torsprüngen bestehen und zum Durchleiten von Wasser geeignet sind.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Laminats, das aus einer Trägerplatte aus synthetischem Harz, die wenigstens zwei Vorsprünge in Querrichtung aufweist, und einer geschäumten Folie oder Platte aus synthetischem Harz, die feine durchgehende Löcher aufweist und an den Vorsprüngen der Trägerplatte aus synthetischem Harz schmelzbefestigt ist, zusammengesetzt ist, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine Trägerplatte aus synthetischem Harz, die wenigstens zwei Vorsprünge in Querrichtung besitzt, auf eine zur Schmelzverklebung geeignete Temperatur erhitzt, eine extrudierte geschäumte Folie oder Platte aus synthetischem Harz auf die Vorsprünge aufbringt und auf die Trägerplatte aus synthetischem Harz eine Zugkraft mit einer Geschwindigkeit, die über der Geschwindigkeit der geschäumten Folie oder Platte aus synthetischem Harz liegt, jedoch die 5-fache Geschwindigkeit der geschäumten Folie oder Platte aus synthetischem Harz nicht überschreitet, angreifen läßt, und so zahlreiche feine durchgehende Löcher in der geschäumten Folie oder Platte aus synthetischem Harz erzeugt.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Laminat aus einer Trägerplatte aus Kunstharz und einer geschäumten Folie Dder Platte aus Kunstharz, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Trägerplatte wenigstens zwei Vorsprünge in Querrichtung aufweist, die geschäumte Folie oder Platte aus Kunstharz mit feinen durchgehenden Löchern versehen ist und die geschäumte Folie oder Platte auf den Vorsprüngen der Trägerplatte schmelzfixiert ist.
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Gegenstand der Erfindung ist schließlich eine Vorrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens, die gekennzeichnet ist durch einen Extruder zum Extrudieren der Trägerplatte, eine Vorrichtung zum Erzeugen der Vorsprünge auf der Trägerplatte, eine11 zweiten Extruder zum Extrudieren der geschäumten Folie oder Platte, eine Kühl- und Preßvorrichtung für die geschäumte Folie oder Platte sowie ein Walzenpaar, das auf die Trägerplatte mit der daraufliegenden geschäumten Folie oder Platte eine Zugkraft ausübt.
Wenn das geschäumte synthetische Harz aus einer T-Düse in Form einer Folie oder Platte extrudiert wird, wird durch Anwendung einer schnelleren Zuggeschwindigkeit als der Extrusionsgeschwindigkeit eine Zugkraft ausgeübt, um dadurch die geschäumte Folie oder Platte zu längen. Dadurch werden zahlreiche sphärische Schaumblasen, die beim Schäumen hergestellt
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wurden, in die Länge gezogen, nehmen eine ellipsenähnliche Form an und die Zellenwände werden so dünn, daß sie leicht zerbrechlich sind. Wenn andererseits eine solche geschäumte Folie oder Platte auf die zahlreichen Vorsprünge der Trägerplatte geklebt wird, wird die geschäumte Folie oder Platte an der Einschnürung in Querrichtung und an der Schrumpfung nach dem Abkühlen durch die benachbarten Vorsprünge gehindert. Deshalb werden die ellipsenähnlichen Schäume so in Querrichtung gezogen, daß feine kreisförmige durchgehende Löcher erzeugt werden, die von der Oberfläche der geschäumten Folie oder Platte bis zur Bückseite reichen.
Wenn dagegen eine solche geschäumte Folie oder Platte nach üblichen Verfahren an die Vorsprünge angeklebt wird, werden die durch das Schäumen gebildeten unabhängigen Schaumzellen einfach in gewissem Ausmaß deformiert, jedoch nicht aufgerissen, so daß keine durchgehenden Löcher erzeugt werden. Das so hergestellte Laminat kann nicht als Entwässerungs- oder Dränagematerial verwendet werden, da es nicht wasserdurchlässig ist.
T-emäß der vorliegenden Erfindung wird ein geschäumtes Harz, das in Folien- oder Plattenform hergestellt wurde, von der Oberfläche durch eine Luftschlitzdüse gekühlt und auf di· erhitzten vorspringenden Teile der Trägerplatte gepresst, wodurch sie integriert werden. Zu diesem Zeitpunkt ist die Geschwindigkeit der Abzugwalze höher als die Exbrusionsgeschwindigkeit, überschreitet jedoch das 5-fache der Extrusionsgeschwindigkeit nicht, und beträgt vorzugsweise das 1,1 bis 2-fache der Extrusionsgeschwindigkeit. Das geschäumte Harz wird nach dem Extrudieren gekühlt, jedoch auf die vorspringenden Teile der Trägerplatte aufgebracht, während das geschäumte Harz noch weich ist, und durch die Schlitzdüse auf die Vorsprünge aufgepreßt und so aufgeklebt.
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Das Aufkleben unter Pressen kann die geschäumte Folie oder Platte am Schrumpfen in Querrichtung, d.h. am Einschnüroder Thermalschrumpfen, hindern. Deshalb weisen die nach dem Extrudieren der geschäumten Folie oder Platte erzeugten Schaumstoffe eine dünne Wand auf und werden zu eine· ellipsenartigen Form deformiert, ferner werden an den vorspringenden Teilen Einschnürung und thermisches Schrumpfen verhindert und aus diesem Grund werden die Schäume selbst gerissen und bilden zahlreiche feine öffnungen, die durdi die geschäumte Folie oder Platte hindurchgehen.
Die Trägerplatte und die geschäumte Folie werden durch Abzugwalzen miteinander zu einem Laminat gepresst.
Das erhaltene Laminat wird vorerhitzt, um getempert zu sein, von den Zugwalzen abgezogen und dann durch eine Aufwickelwalze aufgewickelt. Die Zuggeschwindigkeit der Zugwalzen wird so eingestellt, daß sie um z.B. 3 % schneller ist als die Geschwindigkeit der Preßwalzen, um ein Durchhängen oder Schlaffwerden in der Vorerwärmungsstufe zu verhindern.
Das entstehende Laminat ist als ganzes gleichmäßig und die erhaltenen feinen öffnungen vom Typ eines durchgehenden Loches sind relativ kreisförmig und gleichförmig über die ganze Querrichtung.
Die Torsprünge auf der Trägerplatte können eine beliebige Form annehmen. Repräsentative Beispiele sind zylindrische oder wellenähnliche Vorsprünge und zackenartige Hippen, die durch Prägen mit einem Vakuumwalzenwerkzeug, Bearbeiten mit einem wellenerzeugenden Valzenwerkzeug bew. Aufbringen von zackenartigen Rippen unter Verwendung eines integralen Extru-
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•V
sionsverfahrens hergestellt werden können. Diese vorspringenden Teile können gegebenenfalls in einer kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Form bis zur ebenen Anordnung hergestellt werden, Falls nötig, kann die Trägerplatte so besehaffen sein, daß sie wasserdurchlässig ist.
Erfindungsgemäß können wahlweise verschiedene thermoplastische Kunstharze als Trägerplatte verwendet werden, von denen Polypropylen eins der bevorzugten Harze ist. Ferner kann die geschäumte Folie oder Platte wahlweise aus verschiedenen thermoplastischen Kunstharzen, wie z.B. Polypropylen, das ein Schäummittel und ein Schäumhilfsmittel enthält, hergestellt sein, so lange das geschäumte Folien- oder Plattenmaterial so an dem Material der Trägerplatte haften kann, daß die geschäumte Folie oder Platte und die Trägerplatte eine integrale Einheit bilden. Gegebenenfalls können Farbstoffe oder Pigmente in die Thermoplasten eingearbeitet werden.
In den anliegenden Zeichnungen bedeutet
Fig. 1 die schematische .Anordnung einer erfindungsgemäßen Torrichtung, die zur Herstellung eines Laminats gemäß der Erfindung verwendet werden kann und
Fig. % die schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Laminats im Querschnitt.
In Fig. 1 bedeutet die Platte 2, die aus dem Extruder 1 extrudiert wurde, eine nichtgeschäumte Platte oder Folie aus synthetischem Harz, der mit der Vakuumformungswalze 3 Vorsprünge
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aufgeprägt werden, wodurch eine Trägerplatte 4 aus Kunstharz erzeugt wird. Die erhaltene Trägerplatte aus Kunstharz weist Vorsprünge 4a auf, wie in Fig. 2 dargestellt. Die Trägerplatte aus Kunstharz wird über Führungsrollen 5 und 6 geleitet und dann durch die Heizwalze 7 und den Infrarotheizer 8 erwärmt. Jeder dieser Schritte kann nach einem bekannten Verfahren durchgeführt werden. Die so auf einen Zustand, in dem sie zum Verkleben bereit ist, erhitzte Trägerplatte 4 aus synthetischem Kunststoff wird über die Tragwalze 9 geführt, während eine geschäumte Folie oder Platte 12 aus einem anderen Extruder 11 extrudiert wird, durch eine Kühlvorrichtung, wie ein Luftrakel oder eine Schlitzdüse 13, gekühlt wird und so in einen Zustand gebracht wird, der das Verkleben unter Pressen erlaubt, dann auf die Vorsprünge 4a der Tragplatte 4 aus Kunstharz 4 aufgebracht \ri.rd und durch ein Paar Abzugswalzen 10 und 10 auf den Vorsprüngen unter Pressen befestigt wird.
In der Ausführungsform der Fig. 1 ist die untere Abzugswalze 10 mit der unteren Treibrolle 10' verbunden, die mittels eines Gummiriemens angetrieben wird. Zwischen den Abzugswalzen 10, 10 und den Treibrollen 10', 10c sind mehrere Paare von Führungsrollen angebracht.
Erfindungsgemäß liegt das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeit der Abzugswalze 10 zu der Extrudiergeschwindigkeit der geschäumten Folie oder Platte 12 über 1, gedoch nicht über 5· Diese Geschwindigkeitsdifferenz erzeugt eine Zugkraft an der geschäumten Folie oder Platte 12 und verursacht eine Verformung des Schaums in der geschäumten Platte 12, wobei die Schaumblasen jedoch nicht reissen. Da die geschäumte Platte 12 auf den Vorsprüngen 4a aufgebracht und mit diesen verbunden ist, wird das Schrumpfen in Querrichtung vermieden.
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Wenn die Umfangsgeschwindigkeit der Abzugswalze 10 nicht höher ist als die Extrudiergeschwindigkeit für die geschäumte Platte 12, können die Schaumzellen nicht reissen, so daß keine öffnungen erzeugt werden, obwohl das Schrumpfen in Querrichtung vermieden wird. Wenn andererseits die Umfangsgeschwindigkeit der Abzugswalze 10 die .5-fache Ebctrusionsgeschwindigkeit für die geschäumte Platte 12 überschreitet, ist die Zugkraft so stark, daß die Schaumzellen nadelartig werden und nicht reissen, oder, selbst wenn sie reissen, die entstehenden öffnungen sehr schmal werden.
Nach dem Aufbringen der geschäumten Platte 12 auf der Trägerplatte 4 aus Kunstharz wird die geschäumte Folie oder Platte 12 im wesentlichen mit der Trägerplatte 4 aus Kunstharz zusammengezogen und mittels eines Paares Abzugswalzen vollständig unter Druck miteinander verbunden. Fig. 2 zeigt ein so hergestelltes Laminat S, bei dem die geschäumte Platte oder Folie 12 mit den oberen Teilen der Vorsprünge 4a der Trägerplatte aus synthetischem Harz 4 befestigt ist.
Das so entstandene laminat S wird in einem Vorheizschritt 14 vorerhitzt und getempert und dann mittels eines Paares von Zugwalzen 15 gezogen und auf die Aufwickelwalze 16 aufgewickelt. Die Umfangsgeschwindigkeit der Zugwalzen 15 ist ungefähr 2 bis 10 % höher als diejenige der Abzugswalzen 10, so daß die im vorangehenden Schritt erzeugte Spannungslosigkeit oder Schlaffheit beseitigt wird.
Erfindungsgemäß wird also die geschäumte Folie oder Platte extrudiert und auf einen Zustand abgekühlt, in dem ein Verbinden unter Druck möglich ist und anschließend auf eine Trägerplatte aus Kunstharz gebracht, die sich mit einer höheren
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-Αχ-
Geschwindigkeit als der Extrusionsgeschwindigkeit fortbewegt, wobei jedoch die 5-fache Extrusionsgeschwindigkeit nicht überschritten wird, und die geschäumte Folie oder Platte wird so auf den Vorsprüngen gehalten, daß das Wärme schrumpf en relativ gering ist und feine öffnungen in geeigneten Größen gebildet werden. Wenn z.B. das erhaltene Laminat als Dränageoder Entwässerungsmaterial verwendet wird, kann Regenwasser hindurchlaufen, Erde und Sand jedoch kaum durchdringen.
Beispiel
Als Eohstoff für die Trägerplatte aus Kunstharz und die geschäumte Platte wurde Polypropylen (Handelsbezeichnung J-430, vertrieben von der Mitsui Petrochemical Industries, Ltd.,, Schmelzindex (MI) 2,5? spezifische Dichte 0,9O verwendet. Die Trägerplatte aus Kunstharz bestand aus 25 kg des genannten Polypropylens und 0,415 kg Titandioxid als Weißpigment, und die zu schäumende Folie oder Platte war aus 25 kg des genannten Polypropylens, 0,415 kg Büß als Pigment, 0,15 kg Azodicarbonamid als Schäummittel und 0,045 kg Calciumstearat als Schäumhilfsmittel zusammengesetzt.
Unter Verwendung der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung wurde die Trägerplatte aus synthetischem Harz durch eine T-Düse von 700 mm Breite mittels eines Extruders von 65 mm Durchmesser extrudiert.
Die Temperatur betrug etwa 2400C. Dann wurde die Trägerplatte mittels einer Vakuumwalze geprägt, wobei Vorsprünge in Kegelstumpfform eines Kegels von 7 mm Höhe, 10 mm Durchmesser am Fuß und 5 mm Durchmesser am oberen Ende in einem regelmäßigen Abstand von 17 mm zwischen den Vorsprungsmittelpunkten in Zick-Zack-Form hergestellt wurden. Die erhaltene Trägerplatte
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wurde mit einer Heizwalze auf 11O0C erhitzt und mit einer Abzugswalze bei einer Geschwindigkeit von 1,37 m/min abgezogen.
Andererseits wurde eine geschäumte Folie oder Platte von 700 mm Breite und 1,2 mm Dicke mit einem Extruder von 50 mm Durchmesser bei einer Geschwindigkeit von 19 kg/h und einer Extrusionstemperatur von 240 C extrudiert. Die geschäumte Platte wurde auf die Trägerplatte aufgebracht und durch Luftdruck aus einer Schlitzdüse aufgepreßt und gleichzeitig auf etwa 20Q°C gekühlt. In der Yorerhitzungs-Stufe wurden die vereinigte Trägerplatte und die geschäumte Folie oder Platte auf eine Temperatur von 125 bis 1400C erhitzt, um ihre Abmessung zu stabilisieren, was zu einer Festigkeitserhöhung führte ,und dann bei einer Geschwindigkeit von 1,46 m/min, mit einer Aufwickelwalze aufgewickelt. Das so erhaltene Laminat besaß eine Fläche an öffnungen von 4 bis 5 % und die größte Weite der Schaumöffnung betrug in der Hauptachse x^eniger als 5 mm.
Die Wasserdurchlässigkeit an der durchlöcherten Oberfläche
■2 p
betrug 14000 bis 26000 cnr/sec/m und selbst nach langdauernder Benutzung des Laminats zur Entwässerung waren die öffnungen kaum verstopft; deshalb war das Laminat als Entwässerungs- oder Dränagematerial hochgeeignet.
Erfindungsgemäß beträgt die Dicke der extrudierten geschäumten Folie oder Platte normalerweise 0,6 bis 3,5 mm, vorzugsweise 1,0 bis 2,0 mm. Die durchgehenden Löcher besitzen vorzugsweise Durchmesser von 1 bis 2,5 mm (äquivalenter Durchmesser) und die gesamte Querschnittsfläche der durchgehenden Löcher beträgt vorzugsweise 3 bis 5 % der Oberfläche der geschäumten Platte. Die Dichte der geschäumten Folie oder Platte ist
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λν
gewöhnlich 0,2 bis 0,8 g/cm , vorzugsweise 0,45 bis 0,6 g/cm-5
Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Kunstharz1aminat, das aus einer Trägerplatte mit Vorsprüngen und einer geschäumten Folie oder Platte mit feinen durchgehenden Löchern, die auf den Vorsprüngen befestigt ist, zusammengesetzt ist und dadurch hergestellt wird, daß man eine exfcrudierte geschäumte Folie oder Platte auf die Vorsprünge einer Trägerplatte aufbringt, die auf eine zum Schmelzverbinden geeignete Temperatur erhitzt ist, und auf die Trägerplatte mit einer Geschwindigkeit, die diejenige der geschäumten Folie oder Platte um nicht mehr als das 5-fache übertrifft, eine Zugkraft ausübt.
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Claims (12)

  1. Pat entansprüche
    T.j Verfahren zur Herstellung eines Laminats, das aus dner Trägerplatte aus Kunstharz mit wenigstens !zwei Vorsprüngen in Querrichtung und einer geschäumten Folie oder Platte aus Kunstharz mit feinen durchgehenden Löchern, die auf die Vorsprünge der Trägerplatte aus Kunstharz schmelzfixiert ist, zusammengesetzt ist, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß man eine Trägerplatte aus Kunstharz, die wenigstens zwei Vorsprünge in Querrichtung aufweist, auf eine zur Schmelzfisierung geeignete Temperatur erhitzt, eine extrudierte geschäumte Folie oder Platte aus Kunstharz auf die Vorsprünge aufbringt und an die Trägerplatte aus Kunstharz mit einer Geschwindigkeit, die die Geschwindigkeit der geschäumten Folie oder Platte aus Kunstharz übertrifft, jedoch nicht höher als das 5-fache der Geschwindigkeit der geschäumten Folie oder Platte aus Kunstharz ist, eine Zugkraft ausübt und so zahlreiche feine durchgehende Löcher in der geschäumten Folie oder Platte aus Kunstharz erzeugt.
  2. 2. Verfahren nach .Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Kunstharz ein thermoplastisches Kunstharz verwendet.
  3. 3- Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η ζ e i c h net , daß man als thermoplastisches Kunstharz Polypropylen verwendet.
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    •I
  4. 4·. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß man die Zugkraft auf die Trägerplatte aus Kunstharz mit einer Geschwindigkeit ausübt, die das 1,1- bis 2-fache der Geschwindigkeit der geschäumten Folie oder Platte aus Kunstharz beträgt.
  5. 5· Laminat aus einer Trägerplatte aus Kunstharz und einer geschäumten Folie oder Platte aus Kunstharz, dadurch g e kennz eic hn e t , daß die Trägerplatte wenigstens zwei Vorsprünge in Querrichtung aufweist, die geschäumte Folie oder Platte aus Kunstharz mit feinen durchgehenden Löchern versehen ist und die geschäumte Folie oder Platte auf den VorSprüngen der Trägerplatte schmelzfixiert ist.
  6. 6. Laminat nach Anspruch 5} dadurch gekennzeichn e t , daß die Vorsprünge eine zylindrische, wellenähnliche oder zackenartige Form aufweisen.
  7. 7- Laminat nach Anspruch 5 und/oder 6, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Dicke der geschäumten Folie oder Platte 0,6 bis 3» 5 mm und ihre Dichte 0,2 bis 0,8 g/cm-5 betragen.
  8. 8. Laminat nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der geschäumten Folie oder Platte 1,0 bis 2,0 mm und ihre Dichte 0,4-5 bis 0,6 g/cnr betragen.
  9. 9. Laminat nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 8,
    'dadurch gekennzeichnet, daß die durchgehenden Löcher Durchmesser von 1 bis 2,5 ram aufweisen und die gesamte Querschnittsfläche der durchgehenden Löcher 3 bis 5 % der Oberfläche der geschäumten Platte beträgt.
    709828/09B7
  10. 10» · Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4-, ge kennzeich net durch einen Extruder (2) zum Extrudieren der Trägerplatte (4-), eine Vorrichtung (2, 3) zum Erzeugen der Vorsprünge (4-a) auf der Trägerplatte, einen zweiten Extruder (11) zum Extrudieren der geschäumten Folie oder Platte (12), eine Kühl- und Preßvorrichtung (13) für die geschäumte Folie oder Platte sowie ein Walzenpaar (10), das auf die Trägerplatte mit der darauf liegenden geschäumten Folie oder Platte eine Zugkraft ausübt.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Erzeugen der Vor-r Sprünge (4-a) ein Vakuumwalzenwerkzeug (3) ist.
  12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 10 und/oder 11, dadurch g e kennz ei chnet, daß die Kühl- und Preßvorrichtung für die geschäumte Folie oder Platte eine Luftdüse (13) mit einer gegenüberliegenden Tragwalze (9) ist.
    709828/0967
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