DE2951449C2

DE2951449C2 - Verfahren zum Herstellen einer Polsterfolie aus zwei Bahnen aus Kunststoff

Info

Publication number: DE2951449C2
Application number: DE2951449A
Authority: DE
Inventors: William New York N.Y. Gaffney
Original assignee: Mintz Charlotte New York Ny Us
Current assignee: Mintz Charlotte New York Ny Us
Priority date: 1977-11-08
Filing date: 1979-12-20
Publication date: 1984-09-27
Also published as: CA1115914A; SE431625B; GB2065028A; JPS5692025A; SE7910253L; GB2065028B; US4184904A; DE2951449A1; JPS5932294B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Polsterfolie gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Für die Herstellung von Polsterfolien gleichmäßiger Dicke mit geschlossenen Taschen, Blisters oder Blasen ist bisher eine Vielfalt von verhältnismäßig verwickelt aufgebauten Maschinen und Vorrichtungen sowie verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden. Diese herkömmlichen Verfahren und Vorrichtungen sind im allgemeinen von verwickelter und komplizierter Natur und führen zu übermäßig hohen Kosten für die Herstellung des Fertigproduktes.

Bei einem gattungsgemäßen Verfahren (DE-OS 10 445) ergibt sich ein besonderes Problem aus der mangelnden Gleichmäßigkeit der Dicke des Bahnmaterials, Dies rührt daher, daß, wenn ein Schlauch mit einer Ringschlitzdüse gespritzt und anschließend durch den Walzenspalt zwischen zwei übereinander angeordneten parallelen zylindrischen Walzen hindurchgeleitet wird, der Mittelabschnitt des auf diese Weise erhaltenen plattgedrückten zweischichtigen Bahnmaterials dünner ist als die Randabschnitte. Diese Querschnittsverkleinerung des Mittelabschnittes ist bedingt durch innere Spannungen, die auf den geschmolzenen schiauchförmigen Spritzling ausgeübt werden, wenn er durch das Einziehen in den Walzenspalt der Walzen plattgedrückt wird. Es leuchtet ein, daß der dünnere Mittelabschnitt ebenso wie in ihm ausgebildete erhabene Taschen die Bahn beträchtlich schwächt; es ergibt sich daraus eine schwerwiegende Verringerung der Dämpfungseigenschaften des Produktes.

ίο Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik weitgehend zu überwinden und für die Herstellung von Polsterfolien von im wesentlichen gleichmäßiger Dicke mit eiiiabenen Taschen ein Verfahren zu schaffen, das verhältnismäßig einfach und mit niedrigen Betriebskosten auskommt.

Die Lösung der Aufgabe ist den kennzeichnenden Maßnahmendes Anspruchs i entnehmbar.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Nach der DE-OS 21 40 194 ist zwar bererts eine Ringschlitzdüse mit getrennt regelbaren Heizzonen bekannt; dafür allein jedoch wird kein Patentschutz begehrt, sondern nur für diese Maßnahme im Zusammenhang mit den weiteren Maßnahmen des Anspruches 1.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht die Herstellung einer Polsterfolie, also einer endlosen, zweischichtigen, ebenen Bahn mit ein Gas enthaltenden geschlossenen Taschen, die von einer oder beiden Seiten des Bahnmaterials wegragen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind unter »geschlossenen Taschen« Blasen, Blisters ο. dgl. ebenso wie Taschen an sich zu verstehen.

Nach einem Merkmal der Erfindung ist ein Schlitz-Spritzwerkzeug, beispielsweise eine zylindrische Spritzdüse, mit einem Ringschlitz und einer Vielzahl von Heizelementen vorgesehen, die am Umfang der Spritzdüse angeordnet und in der Lage sind, die Temperatur des Spritzlings an verschiedenen über den Umfang des Ringschlitzes verteilten Stellen während des Austretens des Spritzlings aus dem Ringschütz auf verschiedenen Werten zu halten.

Fließfähige Stoffe, wie z. B. geschmolzener Kunststoff, Harz, künstlicher Kautschuk o. dgl., werden durch den Ringschlitz im Spritzwerkzeug so gespritzt, daß das Ausgangsmaterial fest wird und sich ein schlauchförmiger, hohler Folien-Spritzling mit Wandabschnitten ungleicher Dicke ergibt. Gleichzeitig wird ein unter geringem Überdruck stehendes Gas in das Schlitz-Spritzwerkzeug meistens zentral oder axial in der Spritzrichtung so eingeleitet, dpß es den schlauchförmigen hohlen Spritzling füllt und aufbläht.

Der nächste Arbeitsschritt besteht darin, den das Gas enthaltenden schlauchförmigen hohlen Spritzling, der noch ausreichend warm ist, um verformbar und durch Druckeinwirkung verschweißbar zu sein, zwischen zwei übereinander angeordneten parallelen, zylindrischen Walzen hindurchzuleiten, die sich gegenläufig drehen, also die eine im und die andere gegen den Uhrzeigersinn, so daß der Spritzling in den Walzenspalt zwischen den beiden Walzen eingezogen wird. Der schlauchförmige hohle Spritzling wird dadurch zu einer endlosen, zweischichtigen, ebenen Bahn plattgedrückt, die über ihrer gesamten Flächenausdehnung von gleichmäßiger Dicke ist. Beim Plattdrücken des Schlauches werden die einander zugewandten Flächen des plattgedrückten Schlauches unter Einwirkung von Wärme und Druck miteinander verschweißt. Wenigstens eine der Walzen hat an ihrer Außenfläche eine Vielzahl von mit Zwi-

schenabstand angeordneten Ausnehmungen, die mit beliebiger zweckdienlicher Konfiguration, z. B. als wendeiförmige Nuten, diskrete Vertiefungen, Aussparungen in einer hohlen Walze etc, ausgebildet sein können. Daraus ergibt sich beim Plattdrücken des schlauchförmigen Spritzlings mit den Walzen, daß das in ihm enthaltene Gas in einer Vielzahl von mit Zwischenabstand angeordneten Taschen eingeschlossen wird, die an der Oberfläche der zweischichtiger, ebenen Bahn in situ ausgebildet werden. Das erhaltene Bahnmaterial weist somit eine Vielzahl von mit Gas gefüllten Taschen auf, die von einer oder beiden Seiten wegragen.

Das Verfahren gemäß der Erfindung besitzt mehrere wichtige Vorteile. Die Herstellung des gewünschten Bahnmateriais wird mit einem Verfahren von verhältnismäßig großer Einfachheit bewerkstelligt. Daraus ergibt sich eine Senkung der Investitionskosten für eine entsprechende Fertigungseinrichtung. Im Vergleich mit Einrichtungen nach dem Stand der Technik sind auch die Betriebs- und Stückfertigungskosten gesenkt. Das in den Spritzling eingeleitete Gas kann Luft oder ein leichteres Gas, also von geringerer Dichte als Luft, sein. Im letzteren Fall ist das Bahnmaterial besonders gut als Hüll- oder Packmaterial geeignet, wenn, beispielsweise beim Luftversand von Gütern oder Paketen, das Gewicht des Verpackungsmaterials ein wichtiger Kostenfaktor ist.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sich die Taschen abhängig von der Marktnachfrage hinsichtlich Gestalt, Abmessungen und Anordnungsmuster beliebig ausbilden lassen, und zwar durch Verändern der Anordnung und der Konfiguration der Ausnehmungen an den eingesetzten Walzen, d. h. es lassen sich in einer bestimmten Fertigungseinrichtung Walzen verschiedener Abmessungen mit hinsichtlich Abmessungen, Gestalt und Anordnungsmuster verschiedenen Ausnehmungen wechselweise einsetzen, um unabhängig von der Marktnachfrage jede gewünschte Art von Bahnmaterial mit erhabenen Taschen herzustellen.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Herstellen einer Polsterfolie,

Fig.2 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig.l,

F i g. 3 den Querschnitt 3-3 in F i g. 2 durch das Spritzwerkzeug,

F i g. 4 den Schnitt 4-4 in F i g. 2,

F i g. 5 den Schnitt 5-5 in F i g. 2 und

F i g. 6 den Schnitt 3-3 in F i g. 2 durch das Spritzwerkzeug mit Heizelementen f?emäß der bevorzugten Ausführungsform.

Gemäß Fig. 1 liefert ein Extruder 10 einen heißen, geschmolzenen thermoplastischen Kunststoff an ein Spritzwerkzeug 12 in Form einer waagerecht angeordneten Ringschlitzdüse. Ein Gasstrom 14 strömt mit einem geringen Überdruck durch ein Rohr 16 zu einer zentralen Auslaßöffnung 18, die in der Mittelachse des Spritzwerkzeuges 12 angeordnet ist. Durch Spritzen tritt am Spritzwerkzeug 12 ein heißer, schlauchförmiger, hohler Folien-Spritzling 20 aus, der sich entsprechend einem Pfeil 22 vom Spritzwerkzeug 12 weg nach rechts bewegt. Unmittelbar vor dem Einlaufen in den Walzenspalt zwischen einer sich drehenden, zylindrischen Walze 26 und einer nich*. gezeichneten darunter angeordneten weiteren Walze wird der Folien-Spritzling 20 von einem mit strichpunktierten Linien gezeichneten Strahlungsheizelement 24 erwärmt.

Das Strahlungsheizelement 24 kann beliebig ausgebildet sein, beispielsweise als Infrarot- oder als elekfisches Widerstands-Heizelement, oder es können im Abstand entlang des Umfanges des Folien-Spritzlings 20 mehrere Warmluftdüsen oder Wasserdampfmäntel etc. vorgesehen sein, um den Folien-Spritzling 20 vor dem Einziehen in den Walzenspalt zu erweichen und auf eine

ίο Temperatur zu bringen, bei der eine Verschweißung unter Druck eintritt.

In der Außenfläche der Walze 26 ist eine Vielzahl von Ausnehmungen 28 regelmäßig und mit Zwischenabstand angeordnet. Beim gezeigten Beispiel sind die Ausnehmungen 28 halbkugelige Vertiefungen, von denen jede einen zentralen Kanal oder ein zentrales Loch 30 aufweist, das sich über eine kurze Strecke nach innen zum hohlen Innenraum der Walze 26 erstreckt. Im Innern der Walze 26 wird von einem Vakuumerzeuger 32 ein Unterdruck erzeugt, mit dem die Walze 26 über abgeschlossene Rohre 34 und 36 beaufschlagt wird. Der Vakuumerzeuger32 ist in den meist,. < Fällen eine Vakuumpumpe, ein Sauggebläse o. dgl. Da d's Rohr 34 still steht und das Rohr 36 sich gleichachsig mit der Walze 26 dreht, sind die Rohre 34 und 36 durch ein Gelenk 38 miteinander verbunden, das als entsprechender Rutschdrehve binder oder als Verbinder mit Dichtglied ausgebildet ist und in der der Fachwelt bekannten Weise Bewegungen zwischen den Rohren 34 und 36 ermöglicht.

Die vom Vakuumerzeuger 32 erzeugte Vakuumwirkung wird somit zu den sich unmittelbar am Walzenspalt befindenden Löchern 30 über entsprechende Abspe/rorgane, wie z. B. auf die Schwerkraftwirkung ansprechenden gewichtsbetätigte Klappenventile, im Haiiptteil der Walze 26 übertragen; mit anderen Worten, es sind nicht gezeichnete Absperr- oder andere zweckdienliche Organe vorgesehen, die dafür sorgen, daß die Vakuumwirkung nicht dadurch verloren geht oder verringert wird, daß sie durch die Löcher 30 geleitet wird, die zu einem bestimmten Zeitpunkt während der Drehung der Walze 26 um ihre waagerechte Mittelachse zur Atmosphäre hin offen sind. Somit sind die in Fig. 1 gezeichneten Löcher 30 gegen Lufteintritt gesperrt, da sie eine Stellung an der Oberseite der Walze 26 fern vom Walzenspalt einnehmen. Für den Drehantrieb der Walze 26 sorgen ein Motor 40, eine Antriebswelle 42 und ein entsprechendes Zwischengetriebe.

Wenn sich der Folien-Spritzling 20 durch den Walzenspalt hindurchbewegt, entsteht daraus eine endlose, zweischichtige, ebene Bahn 44. die sich entsprechend einem Pfeil 46 nach rechts und von den Walzen 26 weg bewegt. Wenn die einander zugewandten, aneinander anliegenden Flächen des plattgedrückten Folien-Spritzlings 20 am Walzenspalt aneinandergepreßt werden, s^nd ,ie noch ausreichend warm, um miteinander verschweißt zu werden. Die Bahn 44 weist an ihrer Oberseite eine Vielzahl iun mit regelmäßigem Z'.vischeniibstand angeordneten Halbkugeligen Taschen 48 auf, die das Gas 14 enthalten. Die Bahn 44 wird dann gewöhnlieh zu einer nicht gezeichneten entsprechenden Aufwickelrolle geleitet und daran versandfertig aufgewikkelt, Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Bahn 44 in regelmäßigen Zeitabständen mit einer fliegenden Schere o. dgl. in Stücke geeigneter Länge zu schneiden, diese Bahnstücke zu stapeln, in Behälter zu packen und zu versenden.

Als für die Durchführung der Erfindung geeignete Ausgangswerkstoffe kommen Thermoplaste in Frage,

darunter Polyäthylen. Polypropylen. Polystyrol. Polyurethan. Polyvinylchlorid etc. Das in den .schlauchförmigen hohlen Folien-Sprit/.ling 20 meistens zentral in bezug auf das Schlitzspritzwerkzeug 12 eingeleitete Gas kann Luft oder ein Gas leichter als Luft sein, beispielsweise Wasserstoff, Helium. Neon oder Stickstoff.

Fig. 2 zeigt das Spritzwerkzeug 12 an einem üblichen Schneckenextruder 10 mit einem beheizten Zylinder 50. in dem ein thermoplastischer Kunststoff 52 geschmolzen wird, bevor er mittels einer Schnecke 54 aus eiern Ringschlitz-Spritzwerkzeug 12 ausgetrieben wird. Der Extruder 10 hat ein Heizelement 56, welches das in Form von Feststoffteilchen aufgegebene thermoplastische Ausgangsmaterial 52 unmittelbar vor dem Austreiben aus dem Spritzwerkzeug 12 während einer kurzen Zeitspanne erwärmt, so daß das Ausgangsmaterial 52 geschmolzen wird, ohne daß eine weitere Polymerisation stattfindet.

Gemäß F i g. 2 ist unter der Walze 26 eine untere Walze 64 angeordnet, die mit einer axialen Antriebswelle 66 verbunden und durch sie drehanireibbar ist. Die Antriebswelle 66 wird entgegengesetzt zur Antriebswelle 42 im Verhältnis I : 1 angetrieben. Durch die Verwendung entsprechender Wellen und Zahnräder besteht selbstverständlich die Möglichkeit, beide Walzen 26 und 64 mit ein und demselben Motor ¹O gleichzeitig anzutreiben und zu drehen. Gemäß F i g. 2 hat die Walze 64 eine glatte, ununterbrochene Oberfläche, so daß nur an der Oberseite der Bahn 44 Taschen 48 ausgebildet werden.

In F i g. 3 sind Einzelheiten des Spritzwerkzeuges 12 zu erkennen, das einen Dorn 68 hat. der im Abstand von und im Innern eines Außenmantels oder Verteilerkopfes

69 so angeordnet ist, daß zum Spritzen des geschmolzenen thermoplastischen Kunststoffes 52 ein Ringschlitz

70 zur Verfugung steht.

Die in F i g. 4 dargestellte Einzelheit zeigt die Ausbil-

Walzen 26 und 64. Die taschenfreien Bereiche sind von zwei Schichten miteinander verschmolzenen, ebenen Bahnmaterials gebildet. Das grundsätzlich hohle Innere der oberen Walze 26. in der ein Vakuum erzeugt wird, das aus den schon genannten Gründen durch die Löcher 30 angelegt wird, ist in F i g. 4 deutlich zu erkennen.

Fig. 5 verdeutlicht das Zusammenfallen oder Plattdrücken des schlauchförmigen hohlen Folien-Spritzlings 20 beim Einlaufen in den Walzenspalt zwischen den Walzen 26 und 64.

Bei der Ausführungsform, die in F i g. 6 dargestellt ist, ist das Spritzwerkzeug 12 mit Heizelementen 110, 111, 112 und 113 ausgestattet, die in der Seitenansicht gemäß F i g. 2 nicht gezeichnet sind. Die Heizelemente 110,111, 112 und 113 sind am Umfang des Verteilerkopfes 69 so angeordnet, daß der durch den Ringschlitz 70 gespritzte Kunststoff beim Verlassen desselben erwärmt wird. Die Heizelemente 110, 111, 112 und 113 können in beliebiger herkömmlicher Weise ausgebildet sein, beispielsweise als elektrische Widerstands-Heizelemente, und mit beliebigen zweckdienlichen Hilfsmitteln steuerbar sein. Sie können außerdem so ausgelegt sein, daß sich ihre Temperatur für alle gemeinsam paarweise oder einzeln verändern läßt.

Um für eine gleichmäßige Bahndicke zu sorgen, ist es notwendig, daß die Abschnitte des Foüen-Spritzlings 20, die den Mittelteil der Bahn 44 bilden sollen, stärker erwärmt werden als die Schlauchabschnitte, aus denen die Ränder der Bahn 44 gebildet werden. Gemäß Fie. 16 sind die Heizelemente 110 und 111 auf eine höhere Temperatur eingestellt als die Heizelemente 112 und 113. so daß der Ringschlitz 70 in der Nähe der Heizelemente 110 und 111 eine größere Menge geschmolzenen Ausgangsmatcrials extrudiert. Aufgrund > dieses Materialüberschusses sind beim Austreten des gespritzten Schlauches aus dem Spritzwerkzeug 12 die im Bereich der Heizelemente HO und 111 gespritzten Seitenwandabschnitte des schlauchförmigen Spritzlings anfänglich dicker als die den Heizelementen 112 und 113

ίο entsprechenden Seitenwandabschnitte. Wenn der schlauchförmige Folien-Spritzling 20 in den Walzenspalt einlauft, fließt von dem geschmolzenen Material in den dickeren Schlauchabschnitten etwas zu den dünneren Abschnitten des Schlauches und erzeugt dadurch nach dem Plattdrücken des Schlauches zwischen den Walzen eine zweischichtige Bahn von gleichmäßiger Dicke.

Es wurde festgestellt, daß sich mit einem Ringschlitz von etwa 200 bis etwa 380 mm Durchmesser und einer

_!<) SctiMi/weiie von eiwa 0,5 nun eine zweischichtige- Bahn von gleichmäßiger Dicke von etwa 0,025 bis etwa 0,05 mm herstellen läßt, wenn die Heizelemente für die Schlauchabschnitte, aus denen der Mittelteil des Bahnmaterials gebildet wird, auf etwa 150 bis etwa 17O⁰C, vorzugsweise auf etwa 160°C aufgeheizt werden, und die Heizelemente für die den Randabschnitten des Bahnmaterials entsprechenden Schlauchabschnitte auf etwa 132 bis etwa 154°C, vorzugsweise auf etwa 143° C.

Statt c.:i· vier Heizelemente beim gezeigten Beispiel können mehr oder weniger Heizelemente verwendet werden, sofern es möglich ist, die dem Mittelteil der zweischichtigen Baiin entsprechenden Schlauchabschnitte stärker zu erwärmen als die Abschnitte, aus denen die Bahnränder gebildet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer Polsterfolie aus zwei Bahnen aus Kunststoff, mit einseitig oder beidseitig vorstehenden gasgefüllten Taschen, bei dem ein thermoplastischer Kunststoff mit einem Extruder und mittels einer Heizzonen aufweisenden Ringschlitzdüse mit ringförmigem Querschnitt zu einem Schlauch extrudiert wird, bei dem in den Schlauch das Füllgas mit leichtem Überdruck eingeleitet wird, bei dem dann der Schlauch zwischen zwei parallelen zylindrischen Walzen zusammengedrückt wird, bei dem dabei mittels taschenförmiger Vertiefungen in wenigstens einer der Walzen in wenigstens einer der Bahnen die Taschen ausgebildet werden und bei dem die aufeinanderliegenden Bereiche der Bahnen im Walzenspalt miteinander verschweißt werden, dadurch gekennzeichnet,daC die Heizzonen so geregelt werden, daß die zwei sich in Richtung des Zusammendrückens gegenüberliegenden Umfangszonen, die dem Mittelbereich der Bahn entsprechen, stärker als die restlichen Umfangszonen, die den Randbereichen der Bahn entsprechen, erwärmt werden, wodurch der Mitteibereich mit größerer Wandstärke als die Randbereiche extrudiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der thermoplastische Werkstoff in den sich in Richtung des Zusammendrückens gegenüberliegenden Umfangszonen auf eine Temperatur zwischen etwa 150 und 170° C und in den restlichen Umfangszone:. auf eine Temperatur zwischen etwa 132 und 154°C erwärm» wird, "'obei ein Temperaturunterschied von wenigstens etwa 5° C eingehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der thermoplastische Werkstoff in den sich in Richtung des Zusammendrückens gegenüberliegenden Umfangszonen auf etwa 160°C und in den restlichen Umfangszonen auf etwa 143°C erwärmt wird.