DE3214568A1

DE3214568A1 - Gepraegte kunstharzfolie und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE3214568A1
Application number: DE19823214568
Authority: DE
Inventors: Katshusi Niihama Ehime Jinno; Kenichi Takatsuki Osaka Maemoto
Original assignee: Nissan Chemical Corp
Current assignee: Nissan Chemical Corp
Priority date: 1981-04-20
Filing date: 1982-04-20
Publication date: 1982-11-18
Also published as: KR830009915A; FR2504055A1; FR2504055B1; PH20242A; GB2100660B; GB2100660A; KR870000229B1

Description

32U568

Henkel, Kern, Feiler & Hänzel Patentanwälte

* 4 ' Registered Representatives

before the European Patent Office

Möhlstraße 37 NISSEN CHEMICAL INDUSTRIES CO., LTD. D-8000 München 80

Niihama-shi, Japan Tel.: 089/962085-87

^ Telex: 0529802 hnkl d

Telegramme: ellipsoid

K36-28102M/YO

Geprägte Kunstharzfolie und Verfahren zu ihrer Herstellung

Die Erfindung betrifft ein verbessertes, einfaches Verfahren zur Herstellung von geprägter Kunststoff- bzw. Kunstharzfolie eines hohen Nutzwerts, wobei ein thermoplastischer Film oder eine Folie dauerhaft geprägt wird. Die Erfindung bezieht sich auch auf die nach diesem Verfahren hergestellte, vielseitig verwendbare geprägten Kunsharzfolie.

Beim Prägen (Tiefziehen) von Kunstharzfolien wird im allgemeinen ein aus der Düse eines T-, Schrauben- oder Kreis-Spritzkopfes in Lagen- oder Zylinderform extrudiertes thermoplastisches Material durch den Spalt zwischen zwei Prägewalzen, wie Reliefwalzen, geleitet und dabei verpreßt, während es entweder erwärmt, in erwärmtem Zustand gehalten oder gekühlt wird. Insbesondere bei der Herstellung einer wellenförmig konturierten Folie muß diese geprägt

32H568

werden, während ihr Kern noch weich ist. Im Fall einer dünnen Folie muß daher deren Temperatur vor dem Prägen genauestens geregelt werden. Bei einer dicken Folie müssen andererseits zwei gegensätzliche Bedingungen erfüllt sein: Während zum einen das Erweichen der Folie bis zum Kern ziemlich lange dauert, muß die Folie andererseits schnell auf eine Temperatur abgekühlt werden, bei der sie sich nicht verformt. Das Prägen dicker Folie ist daher schwieriger als das Prägen dünner Folie. Beim Prägen dicker Folie muß mithin die Prägegeschwindigkeit auf einen unwirtschaftlich niedrigen Wert verringert werden, oder es müssen zusätzliche Einrichtungen, wie spezielle Kühlrollen bzw. -walzen vorgesehen werden, die wiederum mit hoher Präzision gefertigt sein müssen. Dabei ergibt sich ein neues mechanisches Problem, z.B. die Synchronisation der Teilungsabstände (pitch) der Cberflächenunregelmäßigkeiten der Kühlwalzen.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, die vorstehend geschilderten Mängel des Standes der Technik durch Schaffung eines verbesserten Verfahrens zur Herstellung von geprägter Kunstharzfolie auszuschalten, bei dem eine Folie in einem einzigen Arbeitsgang geformt und geprägt werden kann. Mit diesem Verfahren soll ohne weiteres eine dicke kristalline Kunststoffolie gleichbleibender Güter herstellbar sein. Die Erfindung bezweckt auch die Schaffung einer ausgezeichnet stoßaufnehmenden bzw. -dämpfenden Folie mit spezieller Konfiguration und Struktur.

Die genannte Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Herstellung einer geprägten Kunststoff- bzw. Kunstharzfolie erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein filmförmiges thermoplastisches Material im Schmelzezustand zwei in

einem flüssigen Kühlmittel angeordneten Prägewalzen zugeführt und mit deren Hilfe vor seiner Erstarrung bis zum Kern geprägt wird.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine geprägte Folie

aus einem flexiblen thermoplastischen Material, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie in regelmäßigen Abständen angeordnete und in einer vorgegebenen Rich_in tung verlaufende Rippen aufweist, die jeweils durch Mittel- bzw. Stegteile unterteilt sind, welche von der Oberseite der betreffenden Rippe abwärts verlaufende Flanken aufweisen und dabei einzelne bzw. getrennte Spitzenteile festlegen.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird das thermoplastische Material durch die Prägewälzen kontinuierlich geprägt, während der Kern des Materials noch weich ist, sich an seiner Oberfläche aber (bereits) eine erstarrte Haut oder Oberflächenschicht gebildet hat.

Beispiele für erfindungsgemäß einsetzbare Thermoplaste sind Polyester, wie Polyethylenterephthalat, Polyamide, wie Nylon 6, Polyolefine, wie Polyethylen, Polypropylen und Polystyrol sowie deren Mischpolymerisate, und Polyvinylhalogenide, wie Polyvinylchlorid und Polyvinylidenchlorid. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich speziell für kristalline Polymerisate.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte geprägte Folie kann eine massive, nicht geschäumte Folie oder aber eine Schaumstoff-Folie sein, die dadurch hergestellt wird, daß die oben genannten thermoplastischen Materialien bei hoher Temperatur mit zugesetztem Blähmittel extrudiert werden. Das erfindungsgemäße Verfahren

32U568

ist weiterhin auf mit Glasfasern oder Kohlenstoffasern verstärkte Kunstharzfolien anwendbar. Im letzteren Fall besitzt die geschäumte Folie selbst eine niedrige Wärmeleitfähigkeit. Das Prägen läßt sich jedoch einfach durchführen, weil beim erfindungsgemäßen Verfahren das Aufschäumen und die Folienbildung praktisch gleichzeitig stattfinden. Beim bisherigen Verfahren ist es schwierig, die faserverstärkte Folie nach dem Abkühlen und Erstar-

2Q ren zu prägen. Dagegen ist dies beim erfindungsgemäßen Verfahren ohne weiteres möglich. Dem Ausgangsmaterial kann gewünschtenfalls ein Pigment, wie Titandioxid, ein Füllstoff, wie Talkum, ein Weichmacher, ein wetterbeständig machendes Mittel und/oder ein eine thermische Zersetzung verhinderndes Mittel zugemischt werden.

Das aufgeschmolzene Kunstharz wird vorzugsweise unmittelbar aus einem Strangpreßspritzkopf, etwa einem T-, Schrauben- oder Kreis-Spritzkopf, den Prägewalzen zugeführt, doch kann es auch mittels Rollen oder Walzen zugeführt werden, die das zu prägende Folienmaterial in geschmolzenem Zustand halten. Die Prägewalzen sind im allgemeinen bis zu ihrer Angriffslinie im flüssigen Kühlmittel angeordnet, vorzugsweise jedoch in dieses Kühlmittel eingetaucht. Das flüssige Kühlmittel ist im allgemeinen Wasser. Es können hierfür aber auch niedrige aliphatische Alkohole oder hydrophile Lösungsmittel, wie Polyethylenglycol, oder Gemische solcher Alkohole und Lösungsmittel verwendet werden.

Das geschmolzene Kunstharz kann unmittelbar oder nach Führung über die Mantelfläche einer Trommel in das flüssige Kühlmittel eingeführt werden. Die letztere Möglichkeit wird bevorzugt, weil dabei der "Einschnürungs"-Grad herabgesetzt wird. Selbst wenn das geschmolzene

Kunstharz unmittelbar in das flüssige Kühlmittel eingeführt wird, treten kaum Schwierigkeiten, wie Aufschäumen oder Schaumbildung, auf. Die das Prägen beeinflussenden Bedingungen, wie Temperatur des flüssigen Kühlmittels, Zeitspanne zwischen Extrudieren und Prägen sowie Anordnung der Prägewalzen, müssen sorgfältig eingestellt werden. Diese Bedingungen lassen sich jedoch nicht ohne weiteres festlegen, weil sie von der Art des verwende-

jQ ten Kunstharzes, der Foliendicke, der Atmosphären- oder Umgebungstemperatur usw. abhängen.Beispielsweise liegt die Temperatur des flüssigen Kühlmittels im Bereich von 0. - 100° C, vorzugsweise unter 60° C. Je niedriger die Temperatur des flüssigen Kühlmittels ist, um so größer

Iβ ist die Kühlwirkung. Mit abnehmender Kühlmitteltemperatur muß aber die Prägegeschwindigkeit erhöht werden. In diesem Fall müssen daher die Anordnung der Prägewalzen und die Folienfördergeschwindigkeit entsprechend berücksichtigt werden. Bei hoher Kühlmitteltemperatur ist andererseits die Kühlgeschwindigkeit niedrig. Dementspre-* chend vergrößert sich mithin der Freiheitsgrad bezüglich der Wahl der FolienfÖrdergeschwindigkeit. Bei einem kristallinen Kunstharz schreitet (dabei) jedoch die Kristallisation fort, so daß das Prägen entsprechend schwieriger wird.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann je nach den den Folien zu erteilenden Konfigurationen oder Mustern eine Vielfalt unterschiedlicher Prägewalzen verwendet werden.

Normalerweise wird ein Prägewalzenpaar verwendet, dessen Mantelflächen mit den gewünschten Konfigurationen und/oder Mustern versehen sind. Eine der beiden Prägewalzen kann jedoch aus einer Walze mit einer glatten, aus einem elastischen Gummi- oder Kautschukwerkstoff bestehenden Mantelfläche sein. Die verwendbaren Muster sind

Zeichen, Ziffern, Symbole und/oder Bilder bzw. Figuren. Die Prägewalzen können zwei Laufrollen (runners), zwei ineinandergreifende Walzen oder zwei unitäre bzw. einstückige Walzen sein.

Bei Verwendung zweier herkömmlicher Prägewalzen muß die konturierte Mantelfläche der einen Prägewalze vollständig in die Mantelfläche der anderen Prägewalze eingrei-

2Q fen. Andererseits brauchen erfindungsgemäß die konturierten Mantelflächen eines Prägewalzenpaars nicht notwendigerweise vollständig in gegenseitigem Eingriff zu stehen. Wie erwähnt, wird beim erfindungsgemäßen Formvorgang das Prägen durchgeführt, nachdem sich auf der Oberfläche des aufgeschmolzenen folienförmigen Kunststoffes bzw. Kunstharzes aufgrund der Kühlung durch das Kühlmittel eine Haut oder Oberflächenschicht gebildet hat. Die zu prägende Kunstharzfolie verhält sich daher ähnlich wie festes Kunstharz. Obgleich das geschmolzene film- oder folienförmige Kunstharz im wesentlichen plastisch ist, bilden sich in ihm in keinem Fall Löcher, wenn es unter seinem Eigengewicht herabhängt, durch Antriebskraft oder Fliehkräfte verformt wird oder mit scharfkantigen Abschnitten der Rollen oder Walzen in Berührung gelangt. Außerdem wickelt sich dieses Kunstharz kaum um die Prägewalze(n) herum.

Ein besonderes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß es nicht nötig ist, die konvexen und konkaven Bereiche der einen Prägewalze mit den konkaven und konvexen Bereichen der anderen Prägewalze in einem erheblichen Maß in gegenseitigen Eingriff zu bringen. Dies bedeutet, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geeignet geprägte Folien auch dann hergestellt werden können, wenn spezielle Prägewalzen, deren Verwendung bisher noch nie

ins Auge gefaßt worden ist, eingesetzt werden. Erfindungsgemäß kann eine ganz spezielle Prägefolie durch Verwendung einer Kombination aus einer Walze mit regelmäßig gewellten Rippen und einer Walze, die mit an den Rippen entsprechenden und mit letzteren in Eingriff stehenden Stellen vorgesehenen Vertiefungen versehen ist, hergestellt werden. Die mittels dieser Prägewalzen hergestellte Prägefolie eignet sich zur Verwendung als stoßdämpfende Folie.

Wenn das Prägen mit den beschriebenen Prägewalzen unter der Voraussetzung, daß die jeweiligen konturlerten Mantelflächen nicht vollständig in gegenseitiger Berührung stehen, durchgeführt wird, wird die Folie infolge Vorhandenseins einer hautartigen Oberflächenschicht· aut dem den Prägewalzen zugeführten, aufgeschmolzenen Kunstharz durch die konvexen Bereiche der betreffenden Prägewalze erfaßt bzw. gequetscht. Wenn hierbei die Prägewalze durchwegs in den gewellten Rippen Vertiefungen aufweist, wird die Folie durch die erhabenen Bereiche auf beiden Seiten der jeweiligen Vertiefung geprägt, so daß eine speziell geformte Prägefolie erhalten wird, die an den Vertiefungen geschwächt bzw. entspannt ist. DIese Prägemechanismen unterscheiden sich völlig von den bisher für thermoplastisches Material verwendeten Mechanismen. Beim Spritzgießen erfolgt das Prägen durch den Druck des den Formraum zwischen zwei Metallformteilen ausfüllenden Kunstharzes. Beim Kalandrieren erfolgt das Prägen durch Verpressen des Kunstharzes zwischen zwei Walzen. Beim Warmformen geschieht das Prägen dadurch, daß eine Kunstharzfolie mittels eines Druckunterschiedes an der Unterdruckseite in Berührung mit der innenfläche einer Metallform gebracht wird, während bei einem PIa-

3^ nier- oder Kalibriersystem das Prägen unter einem Parti-

alpreßdruck im Zwischenraum einer Planierplatte oder eines Planierdorns erfolgt.Diese bekannten Verfahren und Mechanismen unterscheiden sich somit grundsätzlich von dem erfindungsgemäßen Prägen, bei dem eine Quetschwirkung angewandt wird.

Der Grund für die erfindungsgemäße Anwendung dieses speziellen Prägemechanismus liegt darin, daß wegen der Q Kühlwirkung durch das Kühlmittel die Entstehung der Haut bzw. Oberflächenschicht auf dem geschmolzenen Kunststoff bzw. Kunstharz und die Erstarrung seines Kerns innerhalb einer kurzen Zeitspanne nacheinander auftreten.

Bevorzugt wird beim erfindungsgemäßen Verfahren die Folie von den Prägewalzen in das Kühlmittel längs einer Tangente eingeführt, welche von den Prägewalzen am Prägepunkt (wo die Prägewalzen ineinandergreifen) ausgeht. Auf diese Weise kann selbst eine steife oder starre Prägefolie mit in ihrer Bewegungsrichtung verlaufenden Rippen praktisch ohne jede Verwerfung oder Verdrehung geformt werden. Die Verlaufsrichtung der Tangente ist nicht besonders kritisch. Genauer gesagt: Wenn sich die Folie unter einem Winkel von weniger als 30°, vorzugsweise weniger als 10°, relativ zur Tangente bewegt, können ausgezeichnete Ergebnisse erwartet werden.

Von besonderem Interesse ist eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Prägefolie, deren Rippen durch die genannte Quetschwirkung ausgebildet worden und fortlaufend unterteilt sind.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a eine Aufsicht auf eine stoßaufnehmende

oder -dämpfende geprägte Folie gemäß der Erfindung,

Fig. 1b eine Rückseitenansicht der Folie nach

Fig. 1a,

Fig. 1c und 1d Schnitte längs der Linien A-A bzw. B-B in Fig. 1a,

Fig. 2a und 2b den Fig. 1a und 1b ähnelnde Darstellungen einer anderen Ausführungsform der stoßdämpfenden geprägten Folie gemäß der Erfindung,

Fig. 2c und 2d Schnitte längs der Linien C-C bzw.

D-D in Fig. 2a,

Fig. 3a und 3b den Fig. 1a und 1b ähnelnde Darstellungen einer weiteren Ausführungsform der stoßdämpfenden geprägten Folie gemäß der Erfindung,

Fig. 3c bis 3e Schnitte längs der Linien E-E, F-F

bzw. G-G in Fig. 3a,

Fig, 4 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene

Ansicht des Schnitts gemäß Fig. 3e, 30

Fig. 5 und 6 schematische Darstellungen von Vorrichtungen zur Durchführung zweier Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von geprägter Folie,

Fig. 7 und 8 Seitenansichten verschiedener Prägewalzenpaare zur Verwendung bei den Vorrichtungen nach Fig. 5 bzw. 6,

Fig. 9 eine Aufsicht auf noch eine weitere

Ausführungsform einer stoßdämpfenden geprägten Folie gemäß der Erfindung,

Fig. 10 und 11 Schnitte längs der Linien A-A bzw.

B-B in Fig. 9,

Fig. 12 eine Stirnseitenansicht zweier Prägewalzen zur Herstellung der Folie nach Fig. 1a bis 1d,

Fig. 13a und 13b Teilansichten der Mantelflächen der

beiden Prägewalzen gemäß Fig. 12, und

Fig. 14 und 15 eine Stirnseitenansicht bzw. eine Teilansicht von abgewandelten Prägewalzenpaaren zur Herstellung der erfindungsgemäßen geprägten Folie.

Die Fig. 1 bis 3 veranschaulichen typische Beispiele für die konturierten Oberflächenmuster und die Struktur verschiedener geprägter Folien gemäß der Erfindung. Gemäß den Fig. 1 bis 2 bestehen diese Muster aus verschiedenen Bereichen unterschielicher Konfiguration und Höhe. In den Fig. 1a, 1b bis 3a, 3b bezeichnen die Symbole O, X und Δ die höchsten und tiefsten Bereiche bzw. die Bereiche mit einer mittleren Höhe zwischen den höchsten und tiefsten Stellen, so daß sich ein Spitzenteil (oder Kantenteil), ein Bodenteil und ein Mittel- oder Stegteil

³^ ohne weiteres voneinander unterscheiden lassen. In den

Fig. 1a, 1b bis 3a, 3b ist weiterhin die Richtung der Folienbreite durch die Doppelpfeile angedeutet.

Bei dem in den Fig. 1a und 1b dargestellten Ausführungsbeispiel sind Rippen 1 und 1' einander abwechselnd und in gleich großen Abständen so angeordnet, daß sie parallel zur Richtung der Folienbreite verlaufen. An der Vorderseite der Folie ist jede Rippe 1 durch mehrere

JO Stegteile 2 unterteilt, die vergleichsweise klein und in gleich großen Abständen angeordnet sind und dabei getrennte Spitzenteile 3 längs der Rippe 1 festlegen. Die Folie weist eine Anzahl von Bodenteilen 4 auf, die in Form langgestreckter Rillen vorliegen und die Randteile 1a¹ der Rückseite bilden. Die Oberfläche jedes Randteils ist im wesentlichen flach.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2a und 2b weist die Folie eine Anzahl von Rippen 1 und 1^f auf, die in gleichmäßigen Abständen parallel zueinander angeordnet sind.

Die Rippen bilden einen Winkel von etwa 15° zur Richtung der Folienbreite. An der Vorderseite ist jede Rippe 1 unter Bildung einzelner Spitzenteile 3 durch vergleichsweise breite Stegteile 2 unterteilt. Die Folie ist mit Bodenteilen 4 versehen, die - ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel Fig. 1a und 1b - in Form langgestreckter Rillen vorliegen und die Randteile 11' der Rückseite bilden. Ähnlich wie in Fig. 1a und 1b ist die Oberfläche jedes Randteils im wesentlichen flach. Die Ausführungsform gemäß Fig. 2a und 2b ähnelt derjenigen gemäß Fig. 1a und 1b mit dem Unterschied, daß die Rippen zur Richtung der Folienbreite schräg verlaufen. In beiden Ausführungsformen weist die Folie auf beiden Seiten Rippen auf, die unter Bildung der Spitzenteile durch Stegteile unterteilt sind.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3a und 3b ist die Folie mit Rippen 1 und 1' versehen, die unter Winkeln von 45° bzw. 135° zur Richtung der Folienbreite verlaufen. Die Spitzenteile sind an den Schnittpunkten der Rippen 1 und 1· festgelegt. Ein Bodenteil ist von vier an einander angrenzenden Rippen umgeben. Jeder Spitzenteil 3 erhebt sich an der Vorderseite unter Bildung eines Bodenteils 4 an der Rückseite. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ebenfalls die Oberfläche jedes Spitzenteils 3, ebenso wie die Bodenfläche jedes Bodenteils, im wesentlichen flach.

Bei den drei beschriebenen Ausführungsbeispielen ist jeder Bodenteil zwischen zwei benachbarten Spitzenteilen konkav geformt, so daß er einen auf die flachen Spitzenteile einwirkenden Druck aufzunehmen und zu verteilen vermag. Wenn sich, wie im Fall von Fig. la und 1b, die die Spitzenteile 3 trennenden Stegteile senkrecht zur Verlaufsrichtung der Rippen erstrecken, bilden die Stegteile, von der Rückseite (Fig. 1b) her gesehen, zusätzliche bzw. Hilfsrippen, die die Rippen 1 und 1'a verbinden. Jede Verlängerung bzw. Erstreckung senkrecht zu den Rippen 1 und 1' ist daher stark begrenzt, so daß die Stoßfestigkeitscharakteristik wesentlich verbessert ist. Da die Rippen beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3a und 3b einander schneiden, ist ihre Erstreckung in allen Richtungen begrenzt, so daß diese Folie eine wesentlich bessere Druckfestigkeit besitzt als die Folie gemäß Fig. 1a und 1b.

Bei den erfindungsgemäßen geprägten Folien sollten die Oberseiten der Rippen und/oder der Spitzenteile möglichst flach sein. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, bewirkt eine durch den Pfeil P angedeutete Druckkraft eine Verformung der

Oberseite 3a des Spitzenteils 3 auf die durch die gestrichelte Linie angedeutete Weise. Die Druckkraft wird jedoch über die Bodenteile 4 und zwei Spitzenteile 3Ί und 3'2 auf der gegenüberliegenden Seite auf eine Fläche oder Unterlage A übertragen. Wie eine einfache Rechnung ergibt, wird demzufolge die Druckkraft P bei der Übertragung auf die Fläche bzw. Unterlage A auf ein Viertel ihrer Größe verringert, weil an dieser Seite vier Spitzenteile (einschließlich zweier weiterer, nicht dargestellter Spitzenteile) vorgesehen sind. In der Praxis ist die flache Oberseite 3a, auf welche die Kraft einwirkt, unmittelbar einem Sprödbruch unterworfen, wodurch ein großer Teil der Energie absorbiert wird. Die auf die Spitzenteile 3'1 und 3*2 einwirkende Kraft verringert sich dadurch weiter. Während die Oberseite 3a des Spitzenteils 3 die Druckkraft P vollständig aufnimmt, wird der Grenzbereich zwischen der Oberseite und dem Mittelteil 3b einer spitzwinkeligen Verbiegung bzw. Auslenkung unterworfen, so daß ein Sprödbruch noch leichter eintreten kann. Da der Stegteil 2 zwischen den Spitzenteilen, wie erwähnt, konkav ist, wird der Spitzenteil durch die Druckkraft nicht vollständig aufgebrochen. Dies bedeutet, daß ein Teil der Druckkraft über den Stegteil 2 und den Bodenteil 4 auf die anderen, anschließenden Spitzenteile, Stegteile und Bodenteile fortlaufend übertragen wird. Die geprägte Folie besitzt somit ausgezeichnete Stoßaufnahme- bzw. Stoßdämpfungseigenschaften.

Das verhalten der geprägten Folie ist vorstehend anhand eines Falls beschrieben, in welchem eine Druckkraft auf eine (einzige) Stelle der Folie einwirkt. Ersichtlicherweise wird jedoch dieselbe Wirkung dann erzielt, wenn eine Druckkraft auf eine Linie der Folie oder auf einen

^ Flächenbereich derselben ausgeübt wird. Im letzteren Fall

32U568

- 17 1

vergrößert sich die Stoßaufnahmewirkung, weil die Druckkraft von mehreren Spitzenteilen aufgenommen wird. Die geprägte Folie gemäß Fig. 3a und 3b ist in jeder Richtung zufriedenstellend biegsam, so daß sie sich ausgezeichnet zur Verwendung als Stoßaufnahmefolie eignet.

Die stoßaufnehmende, geprägte Folie gemäß Fig. 1a und 1b eignet sich z.B. für das Verpacken eines vergleichsweise langen Gegenstands, etwa einer Leuchtstoffröhre, weil sie in Längsrichtung flexibel bzw. biegsam ist. Die Folie dehnt sich kaum in Längsrichtung, und eine Vielzahl von Spitzenteilen vermögen eine etwaige Druckkraft aufzunehmen. Die Stoßaufnahmewirkung dieser geprägten Folie ist daher wesentlich größer als bei dem herkömmlichen, gewellten Stoßdämpfungsmaterial.

Die stoßaufnehmende, geprägte Folie gemäß Fig. 2a und 2b ist ebenfalls in Längsrichtung äußerst flexibel bzw. biegsam, wobei insbesondere ihre Spitzenteile in Richtung der Folienbreite (Querrichtung) biegsam sind. Ein etwaiger Stoß oder Aufprall wird daher durch Sprödbruch und Flexibilität weitestgehend aufgefangen.

Neben den drei beschriebenen Ausführungsbeispielen sind innerhalb des Erfindungsrahmens verschiedene andere Ausführungsformen der geprägten Folie möglich. Allen diesen Ausfuhrungsformen ist gemeinsam, daß die Rippen regelmäßig in vorbestimmten Verlaufsrichtungen an einer Seite oder beiden Seiten angeordnet sind und daß dann, wenn die Rippen nur an einer Seite vorgesehen sind, diese Rippen durch eine Vielzahl vertiefter Teile unterteilt sind, während bei Anordnung der Rippen an beiden Seiten die Rippen zumindest einer Seite durch eine Vielzahl vertiefter Teile unterteilt sind, wobei die einzelnen, durch

die Unterteilung mittels der vertieften Teile gebildeten Spitzenteile über die konkaven Mittel- bzw. Stegteile miteinander verbunden sind.

Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die

Oberseiten der einzelnen Spitzenteile jeweils flach, obgleich diese Ausbildung nicht immer erforderlich ist. Beispeilsweise kann auch dann eine zufriedenstellende ₁₍-) Stoßaufnahmewirkung infolge von Verformung und Sprödbruch erwartet werden, wenn die Oberseite jedes Spitzenteils gemäß Fig. 3a und 3b halbkugelförmig ausgebildet ist.

Die Verlaufsrichtung der Rippen sollte je nach dem Verwendungszweck der geprägten Folie zweckmäßig bestimmt werden. Wenn die geprägte Folie für die Verpackung eines langgestreckten, zylindrischen Gegenstands vorgesehen ist, sollten im allgemeinen die Rippen in Richtung der Breite oder in Längsrichtung der Folie verlaufen, oder die Rippen sollten sich gegebenenfalls unter einem Winkel von 10° zur Quer- oder Längsrichtung erstrecken, so daß sie also etwas schräg verlaufen. Wenn dagegen die geprägte Folie für das Verpacken eines Gegenstandes sowohl (durch Einschlagen) in Längs- als auch in Querrichtung vorgesehen ist, werden in zweckmäßigster Weise gemäß Fig. 3a und 3b einander unter einem rechten Winkel schneidende Rippen oder aber Rippen vorgesehen, die einander unter Winkel von 45° und 135° zur Querrichtung oder Längsrichtung der Folie schneiden. Eine geprägte Folie mit Rippen, die sich sowohl in Quer- als auch in Längsrichtung erstrecken, besitzt in beiden Richtungen eine etwas niedrigere Flexibilität bzw. Biegsamkeit als die oben beschriebene geprägte Folie. Bei der in Fig.

1a und 1b dargestellten Folie, die in Querrichtung eine

geringe Flexibilität oder Biegsamkeit besitzt, läßt sich jedoch die Flexibilität ebenfalls wesentlich verbessern, wenn gemäß den Fig. 9 bis 11 Biegerippen 6 vorgesehen werden, die in vorbestimmten gegenseitigen Abständen in Längsrichtung der geprägten Folie verlaufen.

Wenn die geprägte Folie mittels einer noch zu beschreibenden Einrichtung zur kontinuierlichen Prägefolienher-

2Q Stellung geformt wird, ist der Teilungsabstand (pitch) der Rippen praktisch durch die gewünschte Rippenhöhe begrenzt, d.h. durch die Dicke der Folie (welche nicht der Dicke des zur Herstellung der Folie verwendeten Materials entspricht). Mit zunehmender Rippenhöhe vergrößert sich notwendigerweise auch der Teilungsabstand der Rippen. Bei größerer Rippenhöhe erhöht sich auch bis zu einem gewissen Grad das Stoßaufnahmevermögen. Hierbei vergrößert sich jedoch nicht nur die (Gesamt-)Dicke der geprägten Folie, sondern die Folie wird auch in bezug auf eine punktförmige oder linienförmige, auf einen Zwischenbereich zwischen benachbarten Rippen einwirkende Druckkraft geschwächt. In der Praxis wird daher die Höhe der Rippen bevorzugt mit 5mm oder weniger, vorteilhaft mit 1 bis 3 mm gewählt, wobei entsprechend Dicke und Härte des Folienmaterials zur Erzielung der gewünschten Steifigkeit der Folie gewählt werden. Die eigentliche Dicke der Folie liegt im allgemeinen im Bereich von etwa 0,05 bis 0,3 mm. Der vorliegend benutzte Ausdruck "Folie" soll nicht in seinem eigentlichen Sinn verstanden werden, sondem auch dünnere Filme oder Folien einschließen, sofern diese dieselben Wirkungen zu gewährleisten vermögen.

Die Konfiguration der Spitzenteile der erfindungsgemäßen geprägten Folie unterliegt keinen besonderen Einschränkungen. Im allgemeinen besitzt der Spitzenteil jedoch

32H568

die Form eines stumpfen Kegels mit kreisförmigem Querschnitt, eines vierseitigen Pyramidenstumpfes, einer Halbkugel, eines Prismas oder eines Zylinders. Weiteren hin können die Spitzenteile die Form eines Trapezoids besitzen, das im Schnitt im wesentlichen parallelogrammförmig ist.

Fig. 5 veranschaulicht ein Beispiel für ein erfindungs-

J0 gemäßes Verfahren zur Herstellung von geprägter Folie. Eine schlitzförmige Düse η eines Spritzkopfes d extrudiert geschmolzenen Kunststoff bzw. geschmolzenes Kunstharz m, das in Form einer Lage oder Folie in ein flüssiges Kühlmittel W in einem Kühlmittelbad ν eingeführt wird. Diese Kunstharschmelze m wird beim Durchlauf durch den Spalt zwischen zwei Prägewalzen r und r¹ geformt. Auf der Mantelfläche mindestens einer der Prägewalzen r und r' ist ein ungleichmäßig konturiertes Muster, etwa ein geometrisches Muster oder ein Bild bzw. Figurenmuster ausgebildet, das beim Durchlauf der Kunstharzschmelze m durch den Spalt zwischen den Prägewalzen in die Folienoberfläche eingeprägt wird. Die so geprägte Folie wird im wesentlichen ohne jeden Zug in Richtung einer Tangente bewegt, die von der Prägestelle im Spalt C zwisehen den Prägewalzen r und r¹ lotrecht verläuft. Nach dem Kühlen und Erstarren bis zum Kern wird die geprägte Folie aus dem Kühlmittelbad ν herausgezogen, wobei ihre Bewegungsrichtung durch eine Leitrolle r", deren Mantelfläche auf der genannten Tangente liegt, sowie eine weitere Leitrolle r¹" umgelenkt wird. Die geprägte Folie wird anschließend Nachbehandlungen, wie thermisches Aushärten und Trocknen auf herkömmliche Weise unterworfen.

Beim beschriebenen Verfahren erfolgt das Prägen bevor die Kunstharzschmelze bis zum Kern, d.h. durchgehend er-

32U568

- 21 -

starrt ist. Der Prägevorgang findet daher augenblicklich bzw. in kurzer Zeit statt, so daß sich das strukturierte Muster mit Bereichen stark unterschiedlicher Höhe ohne weiteres in der Folie ausbilden läßt. Die geprägte Folie wird danach längs der Tangente von der Prägestelle aus praktisch ohne jede Zugkraft abwärts bewegt. Infolgedessen wird keine nennenswerte Kraft auf die geprägte Folie ausgeübt, so daß das in die Folie eingeprägte strukturierte Muster unverändert bleibt.

Fig. 6 veranschaulicht ein anderes Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung der erfindungsgemäßen geprägten Folie. Ähnlich wie beim Verfahren nach Fig. 5 wird Kunststoff- oder Kunstharzschmelze m über eine schlitzförmige Düse η eines Spritzkopfes d so extrudiert, daß sie in Folienform unmittelbar auf eine Trommel r' mit glatter Mantelfläche fällt. Die Folie tritt sodann in Berührung mit der Mantelfläche der Trommel r¹ in das flüssige Kühlmittel W ein und durchläuft den Spalt zwischen der Trommel r¹ und einer Prägewalze r, auf welcher ein (unregelmäßig) konturiertes Muster ausgebildet ist, welches dabei auf die Folie übertragen wird. Sodann wird die geprägte Folie längs einer Tangente abgezogen, welche am Prägepunkt an der Prägewalze r anliegt. Während dieser (Abzieh-)Bewegung wird die geprägte Folie ausreichend gekühlt und zum Erstarren gebracht, um dann aus dem Kühlmittelbad ν herausgeführt zu werden.

Bei dem in Fig. 6 veranschaulichten Verfahren kontaktiert die Kunstharzschmelze m die Mantelfläche der Trommel r¹ vor ihrem Eintritt in das Kühlmittel W. Vorteilhaft an diesem Verfahren ist daher, daß sich die Folienbreite kaum verringern kann. Wesentlich bei diesem Verfahren ist allerdings, daß das geschmolzene Kunstharz unmittelbar

bei bzw. nach der Berührung der Walzen-Mantelfläche in das Kühlmittel D einläuft.

Fig. 7 zeigt in Seitenansicht eine Abwandlung der Prägewalzen r und r¹ gemäß Fig. 5 und 6. Die Prägewalzen gemäß Fig. 7 dienen zur Formung einer wellig geprägten Folie mit in Längsrichtung (d.h. parallel zur Extrudierrichtung der Kunstharzschmelze) verlaufenden Stegen bzw.

IQ Erhebungen. An drehbaren Wellen a und a¹ der Prägewalzen r bzw. r' sind jeweils Scheiben ο bzw. o¹ in gleich großen gegenseitigen Abständen so befestigt, daß sie miteinander verschachtelt sind. Die Folie aus der Kunststoff schmelze m wird daher beim Durchlauf durch den Spalt zwischen den Prägewalzen r und r¹ wellenförmig geprägt.

Fig. 8 veranschaulicht eine andere Abwandlung der Prägewalzen r und r¹ gemäß Fig. 5 oder 6. Dabei sind die Mantelflächen der Prägewalzen r und r¹ (im Längsschnitt) wellenförmig ausgebildet. Der Folie aus der Kunstharzschmelze m wird daher beim Durchgang durch den Spalt zwischen den Prägewalzen r und r¹ eine wellenförmige Konfiguration erteilt.

Die Verfahren gemäß Fig. 7 und 8 eignen sich speziell für die Herstellung einer geprägten Folie mit einer langsverlaufenden Wellen- oder Rippenstruktur. Eine derartige Folie mit längsverlaufenden Wellen oder Rippen ist bei der Umlenkung durch eine Rolle oder eine Stange bruchanfällig. Diese Erscheinung tritt noch deutlicher zu Tage, wenn die Folie vor ausreichender Erstarrung mit einer Rolle oder Stange in Berührung gebracht wird. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird jedoch keine übermäßig große Kraft auf die Folie ausgeübt, bevor sie ausreichend gekühlt und erstarrt ist, so daß die Folie einwandfrei

-":::.: i . .-V."": 32H568

auf erforderliche Weise geprägt werden kann.

Fig. 9 veranschaulicht eine geprägte Folie, die mittels zweier Prägewalzen hergestellt worden ist, die auf ihren Mantelflächen längsverlaufende Wellungen sowie umlaufende Rippen und Vertiefungen aufweisen. Die Fig. 10 und 11 veranschaulichen die geprägte Folie im Schnitt längs der Linie A-A bzw. B-B in Fig. 9. Die geprägte Folie weist jQ dabei quer verlaufende Rippen 1 sowie längsverlaufende Rippen 6 auf, die auf beschriebene Weise die Flexibilität der geprägten Folie erhöhen.

Fig. 12 veranschaulicht ein Beispiel für zwei Prägewalzen zur Herstellung einer Folie mit einem speziellen konturierten Muster unter Ausnutzung der vorher genannten Quetschwirkung. Die Prägewalzen gemäß Fig. 12 dienen insbesondere zur Herstellung der geprägten Folie gemäß Fig. 1a und 1b. Die beiden Prägewalzen r und r¹ sind roit Zähnen t bzw. t¹ versehen, die bei der Drehung der Prägewalzen r und r¹ ineinandergreifen. In den Spalt zwischen den Prägewalzen r und r¹ wird aus einem Spritzkopf d eine Kunstharzschmelze m eingeführt, wobei eine geprägte Folie F mit einem wellig strukturierten Muster entsprechend der Form der Zähne hergestellt wird. Für die Herstellung der Folie gemäß Fig. 1a und 1b ist die Prägewalze r eine gewöhnliche, mit Längswellen bzw. -Rillen versehene Walze gemäß Fig. 13a, während in die Zähne t¹ der anderen Prägewalze r¹ (Fig. 13b) in regelmäßigen Abständen flache Vertiefungen oder Ausnehmungen g eingestochen sind. Beim Angriff der Spitzen und Sohlen der Zähne der beiden Prägewalzen wird daher die Folie an diesen Vertiefungen ohne jede Einwirkung einer Zugkraft auf natürliche Weise, d.h. unter der Eigenspannung, bogenförmig gekrümmt. Die Folie erhält dabei die in Fig. 1a

und 1b veranschaulichte Form. Diese Wirkung wird gewährleistet, solange zwischen den Flanken der gegenüberstehenden (zusammengreifenden) Zähnen der Prägewalzen ein Spalt vorhanden ist. Auf dieselbe Weise können nicht nur die geprägten Folien gemäß Fig. 2a, 2b und 3a, 3b, sondern auch andere Folien mit komplizierteren Strukturmustern hergestellt werden.

^q Im folgenden ist die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.

Mit Hilfe eines Extruders, dessen Schnecke eines Durchmessers von 40 mm mit einer Drehzahl von 100 U/min angetrieben wird, werden verschiedene Arten thermplastischer Materialien mittels eines T-Spritzkopfes mit einer 210 mm breiten schlitzförmigen Düse extrudiert. Die thermoplastischen Materialien werden in geschmolzener Folienform zu Prägewalzen (vgl Fig. 14 und 15) überführt, die in einem Wasserbad von etwa 20° bis 30° C angeordnet sind. Dabei werden gewählte Folien unter den nachstehend angegebenen Bedingungen hergestellt:

Abmessungen der Prägewalzen:
25

TYP A (Fig. 14)

Zahnkreisfläche (dk) 62 mm 0

Zahnform Modul m = 1

Fußkreisdurchmesser (dr) 57,50 mm 0

Zahnhöhe (h) 2,25 mm

Zähnezahl (z) 60

TYP B (Fig. 15)

Spindelaußendurchmesser (r..) 30 mm effektive Rippenlänge (h) 25 mm

Rippenzahl 10 (in gleich großen

Abständen) Überlappungslänge der Rippen (h_Q) 15 mm

BEISPIEL 1

Zur Herstellung einer gewellten Folie mittels der Vorrichtung gemäß Fig. 15 wird Polyäthylenterephthalatharz in Form eines Films bzw. einer Folie mit einer Kunstharztemperatur von 270° C aus einem T-Spritzkopf (Schlitzbreite 20 mm) extrudiert. Als flüssiges Kühlmittel wird Wasser von 30° C verwendet. Die Zeitspanne vom Eintritt der Kunstharzschmelze in das Wasser bis zum maximalen bzw. vollständigen Prägen der Folie beträgt etwa 1 Sekunde; die Verweilzeit der Folie im Wasserbad beträgt insgesamt etwa 25 Sekunden. Die hergestelle gewellte Folie (mit einer Dicke von etwa 1 mm) ist einwandfrei geprägt und besitzt eine höchst stabile bzw. gleichmäßige Konfiguration.

BEISPIEL 2

Anstelle des Polyethylenterephthalatharzes gemäß Beispiel 1 wird Polypropylenharz mit 50 Gew.-% eines handeslübliehen anorganischen Füllmittels bei einer Kunstharztemperatur von 250° C aus einem T-Spritzkopf (Schlitzbreite 0,6 mm) unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 film- oder folienförmig extrudiert, wobei mittels der Prägewalzen gemäß Fig. 14 eine gewellte Folie hergestellt wird. Die so geformte Folie besitzt eine stabile, d.h.

32U568

- 26 -

d.h. regelmäßige Konfiguration ihres Prägemusters.

BEISPIEL

Beispiel 1 wird mit der Abwandlung wiederholt, daß ein Ethylen-Vinylacetat-Mischpolymerisat (mit 10 Gew.-% Vinylacetat, ML = 1,5) mit einem zugesetzten Azo-Blähmittel in Form eines aufgeschäumten Films bei 190° C 0 aus einem T-Spritzkopf (Schlitzbreite 0,6 mm) extrudiert wird. Mittels der Prägewalzen gemäß Fig. 14 wird dabei eine gewellte Folie hergestellt. Die so hergestellte Folie besitzt eine stabile, d.h. regelmäßige Konfiguration ihres Prägemusters.

Leerseite

Claims

Henkel, Kern, Feiler & Hänzel Patentanwälte

Registered Representatives

before the

European Patent Office

Möhlstraße 37 NISSEN CHEMICAL INDUSTRIES CO., LTD. D-8000 München 80

Niihama-shi , Japan Tel · 089/982085-87

Telex: 0529802 hnki d

Telegramme: ellipsoid

K36-281O2M/YO

Geprägte Kunstharzfolie und Verfahren zu ihrer Herstellung

PATENTANSPRÜCHE :

Verfahren zur Herstellung einer geprägten Kunststoffbzw. Kunsharzfolie,
dadurch gekennzeichnet , daß ein filmförmiges thermoplastisches Material im Schmelzezustand zwei in einem flüssigen Kühlmittel angeordneten Prägewalzen zugeführt und mit deren Hilfe vor seiner Erstarrung bis zum Kern geprägt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß die Angriffstelle der Prägewalzen an dem filmförmigen thermoplastischen Material im wesentlichen in Spiegelhöhe des flüssigen Kühlmittels liegt.

32H568
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet , daß jede Prägewalze eine (unregelmäßig) konturierte Mantelfläche entsprechend der bzw. dem auf das filmförmige thermoplastische Material zu übertragenden Konfiguration und/oder Muster in Form von Zeichen, Ziffern, Symbolen, Bildern bzw. Figuren oder dergleichen aufweist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Prägewalzen zwei Laufwalzen (runners) oder zwei ineinandergreifende Walzen sind. 15
5. Verfahren nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet , daß das thermoplastische Material nach dem Durchlauf durch die Angriffstelle der Prägewalzen ,im wesentlichen längs einer Tangente, die von den Prägewalzen an deren Angriffstelle ausgeht, bewegt wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Prägewalzen zwei unitäre bzw. einstückige Walzen mit wellig konturierter Mantelfläche sind und daß mindestens eine dieser Walzen in den konvexen Teilen ihrer Mantelfläche überall mit Vertiefungen oder Ausnehmungen versehen ist.
7. Geprägte Folie aus einem flexiblen thermoplastischen Material,

dadurch gekennzeichnet , daß sie in regelmäßigen Abständen angeordnete und in einer vor-

32U568

gegebenen Richtung verlaufende Rippen aufweist, die jeweils durch Mittel- bzw. Stegteile unterteilt sind, welche von der Oberseite der betreffenden Rippe abwärts verlaufende Flanken aufweisen und dabei einzelne bzw. getrennte Spitzenteile festlegen.
8. Geprägte Folie nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet , daß die _in Oberseite jedes Spitzenteils im wesentlichen flach ist.
9. Geprägte Folie nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß die

j5 Spitzenteile an beiden Seiten der geprägten Folie ausgebildet sind.
10. Geprägte Folie nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Spitzenteile nur an einer Seite der geprägten Folie ausgebildet sind.