DE3153049T1 - Verfahren zur herstellung einer laminierten platte - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer laminierten platte

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DE3153049T1 DE813153049T DE3153049T DE3153049T1 DE 3153049 T1 DE3153049 T1 DE 3153049T1 DE 813153049 T DE813153049 T DE 813153049T DE 3153049 T DE3153049 T DE 3153049T DE 3153049 T1 DE3153049 T1 DE 3153049T1
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Description

1A-PCT-4278
(MC-X-160PCT)
MITSUBISHI LIGHT METAL INDUSTRIES LIMITED Tokyo, Japan
Verfahren zur Herstellung einer laminierten Platte
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer laminierten Platte. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer laminierten Platte durch Laminierung von Metallblechen auf beide Oberflächen eines thermoplastischen Kunstharzes.
Eine laminierte Platte, welche hergestellt wurde durch Laminierung von Metallblechen auf beide Oberflächen einer thermoplastischen Kunstharzfolie, ist beispielsweise aus der US-PS 3 382 136 bekannt und hat bei ver-
schiedenen Verwendungszwecken Anwendung gefunden als ein laminiertes Produkt, welches sowohl die Eigenschaften eines Metalls als auch die eines thermoplastischen Kunstharzes (im folgenden als HKunstharz" bezeichnet) aufweist. Eine derartig© laminiert© Platte wurde kontinuierlich hergestellt nach Verfahren, welche die folgenden, aus der US-PS 3 616 019 bekannten Verfahrensstufen umfassen. Das heißt, das Verfahren umfaßt (a) eine Heizstufe zur Erhitzung zweier Metallblechstreifen, die mit einer konstanten Spannung gezogen werden; (b) eine Laminierungsstuf© zur Ausbildung einer laminierten Platte durch Einspeisung vorerhitzter Metallbleche und einer geschmolzenen Kunstharzfolie zwischen Heißpreßwalzen zur Placierung der Kunstharzfolie zwischen die Metallbleche; und (c) ein© Kühlstufe zum Abkühlen der resultierenden, laminierten Platte.
Ein Nachteil d@s Verfahrens besteht darin, daß auf der Metallblechoberfläche d®r laminierten Platt® Runzeln und Wellen gebildet werden. Eine derartige Unzulänglichkeit der Metallblechoberflach® verursacht ein schlechtes Aussehen im Falle der Verwendung der laminierten Platte, z.B. als Brett eines Möbelstücks* Die Ausbildung von Runzeln oder Wellen wird umso signifikanter, je dünner da® Metallblech oder J© dicker die Kunstharzschicht ist.
Folglich wurde durch bestimmte Verfahren die Ausbildung von Runzeln auf der Metallblechoberfläche vermieden. Eine auf der Metallblechoberfläche ausgebildete Transversalwelle in der Richtung senkrecht zu der Zugrichtung der laminierten Platte konnte ebenfalls vermieden werden. Es ist jedoch kein wirksames Verfahren
bekannt, Longitudinalwellen zu vermeiden, die auf dem Metallblech in der Abzugsrichtung der laminierten Platte gebildet werden.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine laminierte Platte zu schaffen, welche keine Longitudinalwelle auf der Metallblechoberfläche aufweist. Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren auf einfache Weise gelöst.
Die vorliegende Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer laminierten Platte durch Laminierung von Metallblechen auf beide Oberfläche einer thermoplastischen Kunstharzfolie zu schaffen, sowie darin, ein Verfahren zur Herstellung einer laminierten Platte zu schaffen, welches folgende Verfahrensstufen umfaßt:
(a) eine Vorheizstufe zur Vorerhitzung von zwei Metallblechstreifen, die mit einer konstanten Spannung gezogen werden;
(b) eine Laminierungsstufe zur Ausbildung einer laminierten Platte durch Einspeisung der vorerhitzten Metallbleche und einer geschmolzenen Kunstharzfolie zwischen Heißpreßwalzen zur Placierung der Kunstharzfolie zwischen die Metallbleche;
(c) eine Biegestufe, bei der die laminierte Platte zwischen einer Vielzahl von Walzen, welche in Zickzackpositionen angeordnet sind, durchgeleitet wird, um Biegungen der laminierten Platte in einem Grad zu bilden, der kleiner ist als ihre Biegungselastizitätsgrenze; und
(d) eine Kühlstufe zum Abkühlen der laminierten Platte, um die Temperatur des Kunstharzes auf einen Erweichungepunkt oder darunter auf den Walzen in der Biegestufe abzusenken.
Unter Bezugnahm© auf die Zeichnung wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert; es zeigen:
Fig. 1 ©ine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht d©r Anordnungen der Walzen in der Biegestuf®.
Zunächst werden die Metallblech®- 1, 1{ und ©in© bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet© Kunstharzfoli© 2 erläutert.
Die Metallbleche 1,1* können Blech© sein, di© aus Aluminium, Stahl, Edelstahl, Eisen, Kupfer» Zinn oder Nickel oder einer Legierung derselben bestehen. Die Dicke der Metallbleche 1,1' beträgt 0,5 mm oder weniger und liegt gewöhnlich in einem Bereich von 0,05 bis 0,5 mm.
Die Kunstharzfolie 2 besteht aus einem Material, das für ein herkömmliches Extrusionsfοrmverfahren verwendet wird, welches nicht kritisch ist, beispielsweise Polyethylen, Polypropylen, Polybuten9 Polyvinylchlorid, Polystyrol, Polyamid und Polycarbonat. Im Hinblick auf die Extrusionsformbarkeit wird die Verwendung eines Kunstharzes vom Polyolefin-Typ, wie Polyethylen Polypropylen und Polybuten, bevorzugt. Die Dicke der Kunstharzfoli© 2 ist nicht kritisch und wird in Abhängigkeit von der Dicke d@r laminierten Platt® gewählt. Di© Dicke liegt gewöhnlich in einem Bereich von 0s3 bis 10 mm.
Die Metallblech© 1, 1· werden im Spannungszustand mit einer konstanten Spannung von Abwickelhaspeln 3,3' durch Abzugswalzen 4, 4' abgezogen. Die Spannungsbe-
aufschlagung der Metallbleche 1, 1f kann je nach Wunsch variiert werden durch Steuerung der Bremskraft der Abwickelhaspeln 3» 3' und wird im allgemeinen eingestellt auf eine konstante Spannung in einem Bereich von 0,2 bis 1,5 kg/mm .
Die gespannten Metallbleche 1,1* werden zunächst in die Oberflächenbehandlungsstufen 5, 5! eingespeist, um die gewünschte Oberflächenbehandlung, wie Entölung, Vaschen mit Wasser und Trocknen, nach herkömmlichen Verfahren durchzuführen. Anschließend werden die Metallbleche 1 , 1' in Vorheizstufen 6, 61 vorerhitzt. Die Temperatur der Vorerhitzung ist eine Temperatur nahe der Temperatur der Heißpreßwalzen 8, 8·. Die vorerhitzten Metallbleche 1, 1' werden zusammen mit der geschmolzenen Kunstharzfolie 2, die aus einem Extruder 7 extrudiert wird, zwischen Heißpreßwalzen 8, 8' in der Laminierungsstufe eingespeist, um die Laminierung durchzuführen. Falls die Temperatur der Kunstharzfolie 2 zu gering ist, kann keine zufriedenstellende Haftung an das Metallblech erreicht werden. Die Temperatur Sollte in Abhängigkeit von der Benetzbarkeit zwischen Harz und Metall gewählt werden. Im Falle der Verwendung eines Kunstharzes vom Polyolefin-Typ wird sie in einem Bereich von etwa 180 bis 2400C gewählt. Die Temperatur der Heißpreßwalzen 8, 81 hängt ab von der Art des Kunstharzes und der Einspeisungsgeschwindigkeit der Metallbleche 1,1' und ist nicht kritisch. Im Falle der Verwendung eines Kunstharzes vom Polyolefin-Typ liegt die Temperatur an der Oberfläche der Walze in einem Bereich von etwa 180 bis 2300C.
345 3049
Die durch einen Spalt zwischen den H©ißpr©ßwaiz®n 8, 8' austretend©, laminierte Platte wird, falls erforderlich, einer Hitzealterung in einer Heizstufe''9. unterworfen. Die Hitzealterung ist im Falle der Verwendung eines Bindemittels für die !aminierung der Metallblech© und der Kunstharzfolie effektiv. Dabei verursacht di© Hitzealterung hauptsächlich einen Alterungseffekt in Form einer chemischen Reaktion des Bindemittels»
Das erfindungsgemäße Verfahren ist gekennzeichnet durch das Einspeisen der in der Laminierungsstufe gebildeten, laminierten Platte in die spezielle Biegestufe« In der Biegestufe ist eine Vielzahl von Walzen 11, 11 f f .... in Zickzackpositionen angeordnet. Die Walzen haben vorzugsweise Jeweils einen Durchmesser im Bereich von 50 mm bis 200 mm. Die Walzen warden im allgemeinen in der Weise angeordnet, daß Jeweils ein Abstand zwischen den Achswellen benachbarter Walzen in einem Bereich von 0,5 bis 2 d, bezogen auf einen Durchmesser der Walze (d), vorliegt. Die Walzen werden, wie in Fig. 2 gezeigt, in der Weise angeordnet, daß sie in vertikaler Richtung Jeweils geringfügig Intervenieren und auf diese Weise die laminierte Platte beim Durchgang zwischen den Walzen verbiegen, und zwar in einem Grad, der geringer ist als die Biegeelastizitätsgrenze. Das Ausmaß des geringfügigen Intervenierens der Walzen wird entschieden mittels des Verfahrens der Bestimmung der Biegeelastizitätsgrenzen der laminierten Platte in der Kälte im praktischen Betrieb unter verschiedenen Tiefen der Intervention. Beispielsweise wird im Falle der laminierten Platte, welch© hergestellt wurde durch Laminierung von Aluminiumblechen mit einer Dicke von 0,2 min auf beide Oberflächen einer Polyethylenfolie mit einer Dicke von 1,6 mm* di® Tiefe der Intervention (l)
gemäß Flg. 2 Im Bereich von etwa 1 bis 10 mm ausgewählt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es wichtig, die laminierte Platte abzukühlen, um die Temperatur des Kunstharzes auf einen Erweichungspunkt oder darunter abzusenken, und zwar auf den Walzen 11, 11', ... während der Biegestufe. Das Abkühlen der laminierten Platte wird in der Kühlstufe durchgeführt unter Verwendung einer Kühlkammer 10, die vor der ersten Walze 11 der Biegestufe angeordnet ist, und unter Verwendung eines Gebläses, das der Gruppe der Walzen zugewandt angeordnet ist. Die Kühlkammer 10 wird zur Vorkühlung der durch die Kammer hindurchtretenden, laminierten Platte verwendet. Das Abkühlen wird durchgeführt mittels Luft, die in die Kühlkammer 10 durch ein (nichtgezeigtes) Gebläse eingespeist wird. Das Kühlluftgebläse 12 wird verwendet, um die Temperatur des Kunstharzes in der laminierten Platte auf einen Erweichungspunkt oder darunter auf den Walzen 11, 11', ... abzusenken. Ein (nichtgezeigtes) Luftverteilungsrohr, welches eine für eine Breite der laminierten Platte zweckentsprechende Länge aufweist, ist mit dem Auslaß des Gebläses verbunden. Es ist möglich, ein Kühlwasser durch die Walzen 11, 11·, ... durchzuleiten.
Bei der praktischen Steuerung der Temperatur in der Kühlstufe wird die Temperatur des Metallblechs bei einem Erweichungepunkt des Kunstharzes oder darunter zuvor gemessen und in Abhängigkeit von der angezeigten Temperatur des Metallblechs wird die Steuerung durchgeführt. Beispielsweise kann im Falle der Aluminiumniedrichdichtes Polyethylen-laminierten Platte mit der oben erwähnten Struktur der Zustand in der erfin-
dungsgemäßen Kühlstufe geschaffen werden, indem man abkühlt, bis die Temperatur der Aluminiumbleche*berfläehe etwa 90 bis 11O0C auf den Walzen nahe des Einlasses der Biegestufe liegt und bei etwa 60 bis 900C auf den Walzen nah© des Auslasses der Biegestufe.
Der Erweichungspunkt des Kunstharzes wird bestimmt gemäß ASTM D-155. Der Erweichungspunkt von niedrigdichtem Polyethylen beträgt etwa 99°C.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Ausbildung der longitudinalen Well© auf der Metalloberfläche im wesentlichen verhindert werden» wodurch die laminierte Platte mit einem ausgezeichneten Aussehen hergestellt wird, was bisher als schwierig angesehen wurde.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht der Anordnung der Walzen in der Biegestufa j
Fig. 3(a) und (b) graphisch© Darstellungen von Oberflächenzuständen der laminierten Platten? Fig. 3(a) für die nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellte, laminiert® Platte und Fig. 3(b) für die nach dem Vergleichsverfahren hergestellt, laminierte Platte.
1,1· Metallbleche
2 thermoplastische Kunstharzfolie 3, 3' Abwickelhaspöln
-ar-
4,4' Abzugswalzen
8, 81 Heißpreßwalzen
11, 11· Gruppe von Walzen in der Biegestufe
12 Ktlhlluftgebläse.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.
Beispiel
Eine laminierte Platte mit laminierten Aluminiumblechen mit einer Dicke von 0,15 mm auf beiden Oberflächen einer Folie aus niedrigdichtem Polyethylen mit einer Dicke von 1,7 mm wird kontinuierlich mittels einer in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung hergestellt.
Eine Mischung eines im Handel erhältlichen Bindemittels und Polyethylen (Erweichungspunkt etwa 99°C) wird mittels eines Extruders 7 mit einer Rate von 470 kg/h in Form einer Folie mit einer Dicke von 1,7 mm und einer Breite von 1000 mm extrudiert. Die Temperatur der Folie beträgt etwa 220°C. Aluminiumbleche mit einer Dicke von 0,15 mm werden von Abwickelhaspeln 3, 3f durch die Abzugsrollen 4, 41 abgezogen. Die auf das Aluminiumblech ausgeübte Zugkraft beträgt etwa 0,8 kg/mm .
Die Aluminiumbleche werden entölt, mit Wasser gewaschen, chemisch behandelt und getrocknet, und zwar nach herkömmlichen Verfahren in der Oberflächenbehandlungsstufe 5.
Die oberflächenbehandelten Aluminiumbleche werden durch die Vorheizstufe 6, 61 hindurchgeführt, um sie auf etwa 20O0C vorzuerhitzen, und werden nachfolgend zusammen
mit der aus dem Extruder 7 extrudierten Polyethylenfolie zwischen die Heißpreßwalzen 8, 8' eingespeist, wobei die Laminierung stattfindet. Die Temperatur der Heißpreßwalzen beträgt etwa 2100C. Die laminierte Platte, die aus den Heißpreßwalzen austritt, wird durch die Kühlkammer 10 geleitet f um sie vorzukühlen unter Schaffung einer Temperatur der Aluminiumblechoberfläche von etwa 1050C.
Die vorgekühlte, laminierte Platte wird zwischen den Walzen 11, 11J, ... in der Biegestufe durchgeleitet, wobei sie durch das KUhlluftgebläse 12 gekühlt wird. Die Temperatur der Aluminiumblechoberfläche der laminierten Platte beträgt etwa 1050C bei der Position der Einlaßwalzen und etwa 85°C bei der Position der Auslaßwalzen.
Die Größe und die Anordnung der Walzen in der Biegestufe sind wie folgti
Anzahl der Walzen 11 Walzen
Durchmesser der Walzen 100 mm
Abstand zwischen den Achswellen der Walzen 65 mm
Tiefe der Intervention der
Walzen 3 mm.
Die Bildung von Longitudinalwellen d©r laminierten Platte wird gemessen mittels eines Longitudinalwellen-Testgeräts, das mit einem Differentialtransformator ausgerüstet ist. Das Ergebnis ist in der graphischen Darstellung von Fig. 3(a) dargestellt.
Als Vergleich wird ©ine laminierte Platt© hergestellt nach dem gleichen Verfahrens, jedoch ohne Verwendung der Gruppen der Walzen in der Blegsstuf®«,
- η-
Die Bildung der Longitudinalwelle der laminierten Platte wird gemessen. Das Ergebnis ist in der graphischen Darstellung von Fig. 3(b) dargestellt.
Bei dem Longitudinalwellen-Testgerät handelt es sich im Prinzip um ein Testgerät, bei dem eine Walze frei an einem Ende einer variablen Spindel des Differentialtransformators gehalten wird und eine feste Walze derart placiert ist, daß sie der freigetragenen Walze zugewandt ist. Ein Platten-Probekörper wird zwischen den Walzen hindurchgeführt, um vertikale Bewegungen der variablen Spindel aufzuzeichnen, welche der Unebenheit der Oberfläche des Probekörpers entsprechen.
In dem Beispiel wird der in einer zweckentsprechenden Größe ausgeschnittene Platten-Probekörper zwischen den Walzen in transversaler Richtung (senkrecht zu der Abzugsrichtung im Verfahrensverlauf) durchgeführt, um Unebenheiten der Oberfläche (Langitudinalwellen, gebildet in der Abzugsrichtung des Verfahrensverlaufs) zu messen. Die Fig. 3(a), (b) zeigen die Oberflächenzustände, die für die Abzugsrichtung der laminierten Platte beobachtet wurden.
In den Fig. 3(a), (b) ist die Ordinatenachse gegenüber der Abszissenachse um das 50Ofache vergrößert eingeteilt.
Aus den Fig. 3(a), (b) geht hervor, daß auf der Oberfläche der laminierten Platte des Vergleichsbeispiels, bei dem die Biegestufe nicht eingeschlossen war, vier Longitudinalwellen ausgebildet wurden, wohingegen bei
- lodern erfindungsgemäßen Verfahren keine Longitudinalwelle ausgebildet wurde«.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders brauchbar als Verfahren zur Herstellung einer laminierten Platte mit ausgezeichnetem Aussehen.

Claims (6)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer laminierten Platte durch !aminierung von Metallblechen auf beide Oberflächen einer thermoplastischen Kunstharzfolie, umfassend:
(a) eine Vorheizstufe zur Vorerhitzung der beiden Metallbleche, die unter einer konstanten Spannung gezogen werden;
(b) eine Laminierungsstufe, bei der die vorerhitzten Metallbleche und die geschmolzene
Kunstharzfolie unter Placierung der Kunstharzfolie zwischen die Metallbleche zwischen Heißpreßwalzen eingespeist werden;
(c) eine Biegestufe, bei der die laminierte Platte zwischen einer Vielzahl von Walzen hindurchgeführt wird, welche in Zickzackpositionen angeordnet sind, zur Ausbildung von Verbiegungen der laminierten Platte in einem Grad, der geringer ist als ihre Biegungselastizitätsgrenze; und
(d) eine Kühlstufe, bei der die laminierte Platte abgekühlt wird, unter Absenkung der Temperatur des Kunstharzes auf einen Erweichungspunkt oder darunter auf den Walzen in der Biegestufe.
2. Verfahren zur Herstellung einer laminierten Platte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kühlstufe ein Kühlluftgebläse verwendet wird, welches den Walzen in der Biegestufe zugewandt angeordnet ist.
3. Verfahren zur Herstellung einer laminierten Platte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
β · ■
daß die in der Bieg©stu£e verwendeten Walzen ©inen Durchmesser im Bereich von 50 bis 200 mm aufweisen»
4. Verfahren zur Herstellung ©in@r laminierten Platte nach einem ,der Ansprüche 1 bis 3» dadurch ge™ kennzeichnet» daß ein Abstand zwischen den Achswellen benachbarter Walzen in der Bi©g@stufe in einem Bereich von 0,5 bis 2 d» bezogen auf ©inen Walzendurchmesser (d).f vorliegt.
5. Verfahren zur Herstellung einer laminierten Platte nach einem der Anspruch® 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die thermoplastisch® Kunstharzfolie eine Kunstharzfolie vom Polyolefin-Typ oder ein© Kunstharzfoll© vom Polyamid-Typ mit einer Dicke im Bereich von 0,3 bis 10 mm ist.
6. Verfahren zur Herstellung einer laminierten Platte nach einem der Anspruch® 1 bis 5$ dadurch gekennzeichnet, daß das Metallblech ein Aluminiumblech, ein Stahlblech oder ein Edelstahlblech mit einer Dipke im Bereich von 0,05 bis 0,5 mm ist.
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