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Tiefziehfähiges thermoplastisches Schichtgebilde mit
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in der Wärme aufschäumbarer Schicht
Die vorliegende
Erfindung betrifft ein tiefziehfähiges thermoplastisches Schichtgebilde, das auf
wenigstens einer Seite eine Schicht trägt, die bei Wärmebehandlung aufschäumt.
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Schaumkunststoffe, die u.a. auch zur Verpackung von Waren dienen,
sind hinreichend bekannt und werden als Weich-oder Hartschaumstoffe in großem Umfang
hergestellt (vgl.
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z.B. KUNSTSTOFFE, 62, 1972, S. 687 bis 690).
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Es gehört weiterhin zum Stand der Technik, schäumbare Kunststoffe
partiell mit einer Bedruckung oder mit einem Metallpulver zu versehen, die einen
sogenannten Kicker enthalten, der bewirkt, daß an den bedruckten oder mit Metallpulver
belegten Stellen bei Wärmebehandlung der Kunststoff stärker aufgeschäutmt wird wie
an den nicht behandelten Stellen (GB-PS 14 58 297; DT-OS 27 10 250).
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Durch die unterschiedliche Aufschäumung wird so eine Dekorationswirkung
erzeugt, die beispielsweise in Form von Wandbelägen bestimmte optische Effekte vermittelt.
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Aus der US-PS 38 64 181 ist eine schäumbare Kunststoffzusammensetzung
bekannt, die das Treibmittel in Form von Mikrokapseln enthält. Diese Kunststoffzusammensetzung
kann z.B. auf Papier oder Vliesstoffe aufgebracht und anschließend aufgeschäumt
werden und eignet sich zum Einpacken von stoßempfindlichen Gütern, wie z.B. Eiern.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein tiefziehfähiges thermoplastisches
Schichtgebilde zu schaffen, das
wenigstens einseitig eine in der
Wärme aufschäumbare Schicht aufweist.
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Es war weiterhin als Aufgabe anzusehen, daß die aus dem Schichtgebilde
hergestellten Behältnisse rutschfest und/oder stoßabsorbierend sind.
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Gelöst wird die vorstehend genannte Aufgabe durch ein Schichtgebilde,
bestehend aus einem Substrat und einer auf diesem vollflächig aufgebrachten in der
Wärme schäumbaren Schicht aus einem thermoplastischen Polymeren, dessen kennzeichnendes
Merkmal darin besteht, daß das Substrat aus einer tiefziehfähigen thermoplastischen
Folie besteht.
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Ausgehend vom Stand der Technik war es besonders überraschend, daß
sich die in der Wärme schäumbaren Kunststoffe als Lösungen oder Dispersionen haftfest
auf den nicht saugfähigen tiefziehfähigen Folien aufbringen lassen, ohne daß eine
zusätzliche Klebstoffschicht aufgebracht werden muß.
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Es war auch nicht vorherzusehen, daß beim Tiefziehvorgang die Folie
und die schäumbare Schicht nicht delaminieren bzw. das aufgeschäumte Material keine
Risse aufweist.
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Weiterhin war es auch überraschend, daß bei einem Tiefziehvorgang,
bei dem die schäumbare Schicht am Werkzeug anliegt, eine gute Schäumung stattfindet.
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Als tiefziehfähige Substratfolien können grundsätzlich alle die verwendet
werden, die üblicherweise als thermo-
plastische Tiefziehfolien
hergestellt werden. Es handelt sich dabei vor allem um Folien aus Polypropylen,
Niederdruckpolyäthylen, Polycarbonate, Polyamide, Acrylbutadienstyrol und bestimmte
Acetate.
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Bevorzugt werden jedoch Tiefziehfolien aus Polyvinylchlorid, Polystyrol
und Polyestern eingesetzt, wobei auch Copolymere in Betracht kommen Die Schichtstärke
der tiefziehfähigen Folien liegt bevorzugt im Bereich zwischen 0,1 mm und 2,5 mm.
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Die Folien können klar sein, sie können jedoch auch Zusätze, z.B.
in Form von Farbpigmenten aufweisen.
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Die tiefziehfähigen Folien können je nach Verwendungszweck ein- oder
beidseitig beschichtet sein.
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Bei einseitiger Beschichtung kann je nach Tiefziehvorgang die Schicht
innen oder aussen am Behältnis vorhanden sein.
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Eine außenliegende Schicht wird dann bevorzugt, wenn das Behältnis
erwünschtermaßen rutschfest sein soll.
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Die innenliegende Schicht wird dann bevorzugt, wenn empfindliche Gegenstände
gegen Stoß gesichert werden sollen. Bei beidseitiger Beschichtung ist die Rutschfestigkeit
mit der Stoßabsorption kombiniert, wobei die schäumbaren Schichten auch unterschiedliche
Zusammensetzung und/oder Stärke aufweisen können.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung kann auf der(n) schäumbare(n)
Schicht(en) eine weitere tiefziehfähige Folie vorhanden sein. Diese Folie ist bevorzugt
aus dem
gleichen Polymeren wie die erste Folie.
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Ein solches Schichtgebilde wird vorzugsweise zu Behältnissen verarbeitet,
die thermisch isolierend sein sollen.
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Die thermoplastische schaumfähige Schicht besteht z.B. aus Polystyrol,
Polyacryl- und Polymethylmethacrylverbindungen, Polyvinyläther, Polyvinylester von
organischen Säuren, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyisobutylen, Polymeren
von a -Alkylderivaten von Styrol, ringsubsticuierten Derivaten von Styrol, wie z.B.
die Chlorstyrole, Acryl- und Methacrylester, wie z.B. Athylacrylat und Propylmethacrylat,
Acrylnitril, Methacrylnitril, ; -, ß-äthylenisch ungesättigte dibasische Säuren
und deren Derivate, Polyolefine, wie z.B. Polyäthylene, Polypropylene, Polybutene,
Polyvinylacetat und Polyamide.
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Es können jedoch auch Copolymere, wie z.B. von Vinylchlorid mit anderen
copolymerisierbaren Monomeren, wie Vinylacetat oder Acryl- bzw. Methacrylmonomere
zum Einsatz gebracht werden.
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Je nach angestrebtem Verwendungszweck können auch Mischungen aufgebracht
werden.
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Die schäumbaren thermoplastischen Polymere enthalten entweder physikalische
oder chemische Treibmittel, die z.B. aus KUNSTSTOFFE, 62, 1972, S. 687 bis 690 bekannt
sind.
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Die Menge des Treibmittels liegt üblicherweise im Bereich bis zu etwa
35 Gewichtsprozent.
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Die in der Wärme aufschäumbare Schicht wird bevorzugt als
wäßrige
Suspension aufgebracht und anschließend bei einer Temperatur getrocknet, bei der
die Schicht noch nicht aufschäumt.
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Zum Aufbringen auf der tiefziehfähigen Schicht bedient man sich der
bekannten Beschichtungsvorrichtungen, z.B.
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Antragswalzen.
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Die Stärke der Schichten ist an sich nicht begrenzt und hängt weitgehend
davon ab, welchem Anwendungszweck die zu formenden Behältnisse zugeführt werden
sollen. Oblicherweise liegt die Stärke der ungeschäumten Schicht jedoch zwiscnen
0,01 mm bis 2 mm.
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Die Erfindung wird nunmehr anhand einiger ausgewählter Beispiele näher
erläutert, ohne daß jedoch eine Einschränkung hierauf bestehen soll.
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Beispiel 1 Eine wäßrige Suspension (Feststoffgehalt 55%) eines Mischpolymers
aus 95 Gewichtsprozent Methylmethacrylat und 5 Gewichtsprozent an Acrylnitril mit
einem Gehalt von 25 Gewichtsprozent bezogen auf das Polymere an Neopentan, wurde
mittels einer Antragswalze in einer Schicht von 0,1 mm auf eine tiefziehfähige 1,4
mm starke Polyvinylchloridfolie aufgebracht. Die Schicht wurde bei 700C getrocknet.
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Die Folie wurde zu einem rechteckigen Behälter tiefgezogen und zwar
derart, daß die schäumbare Schicht an der Außenseite des Bchlltnlrrcr lag. Die nach
dem Tieftiehvorgang aufgeschäumte Schicht besaß eine Stärke von 0,4 mm
und
verlieh dem Behältnis eine sehr hohe Rutschfestigkeit.
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Beispiel 2 Beispiel 1 wurde wiederholt mit dem Unterschied, daß die
schäumbare Schicht beidseitig auf die Polyvinylchloridfolie aufgebracht wurde.
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Nach dem Tiefziehen betrug die Stärke der innenliegenden aufgeschäumten
Schicht des Behältnisses 0,7 mm. Neben der Rutschfestigkeit besaß das Behältnis
eine gute Stoßabsorptionswirkung.
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Beispiel 3 bis 6 Die Beispiele 1 und 2 wurden wiederholt mit dem Unterschied,
daß in den Beispielen 3 und 4 eine 1 mm starke tiefziehfähige Polystyrolfolie und
in den Beispielen 5 und 6 eine 0,8 mm starke Polyäthylenterephthalatfolie eingesetzt
wurde.
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Die Ergebnisse der Beispiele 1 und 2 wurden bestätigt.
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Beispiel 7 bis 12 Die Beispiele 1 bis 6 wurden wiederholt mit dem
Unterschied, daß ein Athylen-Vinylacetatcopolymer (Elvax~40 der Fa. DuPont) eingesetzt
wurde, als Treibmittel wurden 15 Gewichtsprozent Azodicarbonamid verwendet.
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Die Ergebnisse der Beispiele 1 bis 6 wurden bestätigt, nur betrug
die außenliegende Schaumschicht 0,5 mm und die innenliegende 0,8 mm.
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Es wurde zusätzlich zu den bereits beschriebenen Eigenschaften festgestellt,
daß die aufgeschäumten Schichten eine sehr gute Annahmefähigkeit für Farben aufwiesen,
wobei
die Farben auch dann sehr gut hafteten, wenn sie ohne organisches Lösungsmittel
aufgebracht wurden. Die Schichten eigneten sich hervorragend für Bedruckungen oder
Beschriftungen.
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Die beigefügten Zeichnungen sollen die Erfindung weiterhin erläutern,
ohne daß auch hier eine Beschränkung bestehen soll. Aus zeichentechnischen Gründen
sind die Figuren nicht maßstabgetreu ausgeführt.
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Figur 1 zeigt im Schnitt in Seitenansicht eine tiefziehfähige Folie
1 mit der ungeschäumten Schicht 2.
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Figur 2 zeigt im Schnitt in Seitenansicht eine tiefziehfähige Folie
mit den ungeschäumten Schichten 2 und 3.
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Figur 3 zeigt im Schnitt in Seitenansicht eine tiefziehfähige Folie
1, die ungeschäumte Schicht 2, auf die eine weitere tiefziehfähige Folie 4 aufgebracht
ist.
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Figur 4 zeigt im Schnitt in Seitenansicht ein aus dem Schichtgebilde
gemäß Figur 1 tiefgezogenes Behältnis. Die Schicht 2a ist nun durch den Tiefziehvorgang
aufgeschäumt.
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Figur 5 zeigt im Schnitt in Seitenansicht einen aus dem Schichtgebilde
gemäß Figur 2 tiefgezogenen Becher. Die Schichten 2a und 3a sind nun durch
den
Tiefziehvorgang aufgeschäumt.
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Figur 6 zeigt im Schnitt in Seitenansicht einen aus dem Schichtgebilde
gemäß Figur 3 tiefgezogenen Becher. Die Schicht 2a ist nun durch den Tiefziehvorgang
aufgeschäumt.
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