DE69807630T2

DE69807630T2 - Dichtungsverfahren von hohlen strukturierten Schichten

Info

Publication number: DE69807630T2
Application number: DE69807630T
Authority: DE
Inventors: Flemming Hansen; Joergen Jensen
Original assignee: ANDERSEN IRMA
Current assignee: ANDERSEN IRMA
Priority date: 1997-12-02
Filing date: 1998-11-30
Publication date: 2003-07-31
Anticipated expiration: 2018-12-01
Also published as: EP0919358B1; ATE223298T1; DK0919358T3; EP0919358A1; DE69807630D1; GB9725488D0; ES2182233T3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Abdichtung von Öffnungen in oder in Verbindung mit einer hohlen strukturierten Schicht von der Art, die eine Vielzahl voneinander beabstandeter paralleler Wandungen und eine Vielzahl voneinander beabstandeter Rippen aufweist, die dazu dienen, die räumliche Beziehung zwischen den Wandungen aufrechtzuerhalten, wobei die voneinander beabstandeten Rippen und die Innenflächen der Wandungen Leerräume definieren. Schichten dieser Art werden normalerweise aus Polypropylen oder Polyethylen oder aus einem dieser Stoffe vermischt mit einem Talkumfüllstoff oder aus PVC oder Polycarbonat hergestellt und im Allgemeinen als integraler Körper extrudiert. Die Rippen weisen normalerweise die Form von Stegen auf, die im allgemeinen in Ebenen verlaufen, die senkrecht zu den Ebenen der Wandungen angeordnet sind, doch kann sich mindestens ein Steg in einer Ebene erstrecken, die, sofern gewünscht, unter einem spitzen Winkel zu den Ebenen geneigt sind.
Merkmale derartiger hohler strukturierter Schichten sind Festigkeit und geringes Gewicht, weshalb diese für viele Anwendungsbereiche, zum Beispiel die Verpackungstechnik und Dacheindeckungen für Wintergärten, attraktiv werden.
Bisher wiesen jedoch derartige hohle strukturierte Schichten den Nachteil auf, dass es schwierig war, die Öffnungen, welche in die Leerräume führen, um den Rand der strukturierten Schicht bzw. Lage abzudichten. Dieser Vorgang der Abdichtung der Leerräume spielt eine wichtige Rolle, wenn das hohle Schichtmaterial in der Lebensmittelindustrie verwendet werden soll, weil das Material zum Sauberwaschen geeignet sein muss. Wenn die Öffnungen nicht vollständig abgedichtet sind, kann mit dem Waschvorgang unter Umständen ein Auswaschen verschmutzter Leerräume in angemessener Form nicht erreicht werden.
Wenn eine strukturierte Schicht aus Polycarbonat für eine Dacheindeckung bei einem Wintergarten verwendet wird, so ist es wünschenswert, dass mindestens ein Ende der Leerräume so abgedichtet wird, dass ein Eindringen von Staub und/oder Wasser verhindert wird, das zu unansehnlichen Leerräumen führt, die Schmutz enthalten, oder zu Leerräumen, die mit Algen besetzt sind.
Aufzuschiebende Kunststoffkappen oder die Verwendung von Klebebändern über den Öffnungen sind bekannt, doch reißen diese häufig infolge von Witterungsbedingungen, denen die Schutzelemente ausgesetzt sind, im Laufe der Zeit auf.
In der US-Patentschrift 4515648 wird ein Verfahren zum Abdichten hohler strukturierter Schichten der vorgenannten Art beschrieben, welches die folgenden Schritte umfasst: als erstes Erwärmen einer Endfläche einer hohlen strukturierten Schicht und eines Bandes bzw. Streifens aus Kunststoff bis zu der Temperatur, in der sie in den thermoplastischen Zustand übergeht, und anschließend Verbinden der Schicht und des Bandes unter Druck. Ein solches Verfahren führt zu mehreren ernsten Problemen, unter anderem dazu, dass das schmelzflüssig gewordene Band aus Kunststoff vor dem Aufbringen gehandhabt werden muss und dass der schmelzflüssig gemachte Streifen aus Kunststoff so aufgebracht werden muss, dass eine gute Abdichtung der Öffnungen sichergestellt ist. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden diese Probleme überwunden.
Wir haben nun ein Verfahren entwickelt, mit welchem eine Abdichtung von Öffnungen in oder in Verbindung mit solchen hohlen strukturierten Schichten auf mikroskopischer Ebene sichergestellt werden kann.
Entsprechend einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Abdichten von Öffnungen in oder in Verbindung mit einer hohlen strukturierten Schicht der Art vorgesehen, welche eine Vielzahl voneinander beabstandeter paralleler Wandungen und eine Vielzahl voneinander beabstandeter Rippen aufweist, die dazu dienen, die räumliche Beziehung zwischen den Wandungen, den voneinander beabstandeten Rippen und den Innenflächen der Wandungen aufrechtzuerhalten, welche Leerräume definieren, wobei sich das Verfahren dadurch auszeichnet, dass die Öffnungen dadurch dicht verschlossen werden, dass gleichzeitig ein Abschnitt des Dichtungsmaterials erwärmt und der Abschnitt des Dichtungsmaterials und die Schicht relativ zueinander gedrückt werden.
Wenn die Öffnungen sich zum Rand der strukturierten Schicht hin öffnen, werden das Dichtungsmaterial und die strukturierte Schicht relativ zueinander durch eine Haltekraft gedrückt, die im Wesentlichen senkrecht zum Rand wirksam ist.
Vorzugsweise werden die Öffnungen durch eine umlaufende Mündungsfläche definiert. Das Dichtungsmaterial wird dabei vorzugsweise auf die Mündungsfläche der Öffnung aufgeschweißt oder in die Öffnung eingeschweißt oder in Kombination aus beidem angebracht. Vorzugsweise umfasst das Verfahren dabei die folgenden Schritte:
Positionieren der strukturierten Schicht oder des Dichtungsmaterials oder von beidem in der Weise, dass die Öffnungen im Wesentlichen von dem Material abgedeckt werden, und
Aktivieren der Schweißeinrichtung in der Weise, dass das Dichtungsmaterial erwärmt und das Dichtungsmaterial quer zu den Öffnungen und/oder in die Öffnungen geschweißt wird.
Vorzugsweise besitzen die abzudichtenden Öffnungen jene Öffnungen, die an den außen liegenden Enden der Leerräume liegen.
Vorzugsweise werden mehrere strukturierte Schichten gleichzeitig abgedichtet.
Vorzugsweise werden die strukturierten Schichten in Deckung miteinander positioniert.
Vorzugsweise weisen die Leerräume benachbarter Schichten unterschiedliche Ausrichtungen auf.
Vorzugsweise wird eine erwärmte Walze zum Abdichten der Öffnungen verwendet. Alternativ weist die Einrichtung zum Abdichten der Öffnungen gegebenenfalls ein erwärmtes Rad auf.
Zum raschen Abkühlen der Schweißnaht nach dem Schweißen kann eine Kühleinrichtung vorgesehen werden. Die Kühleinrichtung kann eine Kaltluftquelle umfassen.
Wenn eine erwärmte Walze verwendet wird, ist vorzugsweise zwischen dem Dichtungsmaterial und der erwärmten Walze ein Abschnitt aus einem Schutzmaterial positioniert, welcher sicherstellt, dass das schmelzflüssig gemachte Dichtungsmaterial nicht mit der Walze in Berührung kommt, wobei das Schutzmaterial aus einem geeigneten Werkstoff besteht, der bei der Betriebstemperatur der erwärmten Walze nicht schmelzflüssig wird.
Vorzugsweise wird das Schutzmaterial über einen vorgegebenen Zeitraum in seiner Position in Anlage gegen die strukturierte Schicht belassen, während das Dichtungsmaterial sich verfestigt, nachdem die erwärmte Walze entfernt wurde.
Alternativ kann die Walze mit einem geeigneten und nicht klebenden Material, vorzugsweise Polytetrafluorethylen (PTFE) beschichtet werden.
Vorzugsweise weist das Dichtungsmaterial im Wesentlichen die gleiche chemische Zusammensetzung wie die strukturierte Schicht auf.
Vorzugsweise wird die Walze auf mindestens 165ºC erwärmt, wenn die strukturierte Schicht aus Polypropylen besteht, und bei Polycarbonat auf mindestens 250ºC.
Bei dem Schutzmaterial handelt es sich vorzugsweise um Polyimid, wenn das Schutzmaterial eine selbständige Lage darstellt.
Nachstehend wird die Erfindung nun in rein beispielhafter Form anhand der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben, in welcher:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Stücks der hohlen strukturierten Schicht der hier beschriebenen Art ist;
Fig. 2 eine Vorderansicht der hohlen strukturierten Schicht im Schnitt zeigt;
Fig. 3 bis 6 die wichtigsten Stufen bei dem Abdichtverfahren gemäß der Erfindung darstellen:
Fig. 7 einen Längsquerschnitt durch einen ersten abgedichteten Hohlraum zeigt;
Fig. 8 einen Längsquerschnitt durch einen zweiten abgedichteten Hohlraum darstellt, und
Fig. 9 ein Längsquerschnitt durch eine Platte ist, welche eine Trennlage aufweist.
Fig. 1 stellt eine perspektivische Ansicht eines Teils der hohlen strukturierten Schicht 1 der hier beschriebenen Art dar. Dabei weist die Schicht 1 von einander beabstandete parallele Wandungen 2 und von einander beabstandete, parallele und in Querrichtung verlaufende Rippen 3 in Form von Stegen auf, die sich senkrecht zu den Wandungen 2 erstrecken und diese integral miteinander verbinden, wobei die Rippen 3 während des Extrudierens der Schicht 1 integral mit den Wandungen 2 ausgebildet werden. Die Innenflächen der Wandungen 2 und der von einander beabstandeten Rippen 3 definieren zwischen sich parallel verlaufende Leerräume 4. In der Schicht 1 verlaufen die von einander beabstandeten Rippen 3 parallel zu einander und sind auch in gleichen Abständen von einander angeordnet. An den außen liegenden Enden der Leerräume 4 sind Öffnungen 5 definiert (vgl. Fig. 2). Genauer gesagt, werden die Öffnungen 5 von einer umlaufenden Mündungsfläche 6 definiert.
Die wichtigsten Stufen beim Abdichten der Öffnungen unter Heranziehung des beispielhaft beschriebenen Verfahrens gemäß der Erfindung sind in den Fig. 3 bis 6 dargestellt. Dabei zeigt Fig. 3 eine Schweißeinrichtung 43, einen Abschnitt eines Materials 45 für eine Schutzschicht, einen Abschnitt des Dichtungsmaterials 47 und einen Teil der strukturierten Schicht 1. Hierbei ist die Schweißeinrichtung in Form einer Heizwalze 43 vorgesehen. Gemäß der Darstellung in Fig. 3 ist das Schutzmaterial 45 zwischen das Dichtungsmaterial 47 und die Heizwalze 43 eingesetzt. Dabei handelt es sich bei dem Schutzmaterial 45 um einen Werkstoff, der Wärme ertragen kann, wodurch sichergestellt ist, dass während des Schweißvorgangs kein schmelzflüssiges Dichtungsmaterial mit der Heizwalze 43 in Berührung kommt. Das Dichtungsmaterial 47 ist Polypropylen, wenn die strukturierte Schicht 47 aus Polypropylen besteht.
Gemäß den Fig. 4 und 5 werden die Öffnungen folgendermaßen abgedichtet. Zunächst wird die Heizwalze 43 auf eine Temperatur von mindestens 165ºC erwärmt, zum Beispiel mit Hilfe einer elektrischen Widerstandsheizung, die im Inneren der Walze 43 untergebracht ist. Es ist günstig, wenn die Walze 43 dabei thermostatisch gesteuert wird.
Das Dichtungsmaterial 47 wird dann zwischen das Schutzmaterial 45 und die Heizwalze 43 auf einer Seite und die Mündungen der Öffnungen auf der anderen Seite eingelegt. Dabei wird das Dichtungsmaterial 47 über eine vorgegebene Zeit fest in dieser Position gehalten, wobei eine Haltekraft aufgebracht wird, die durch den Pfeil F in Fig. 4 angegeben ist. Mit anderen Worten wird eine Haltekraft aufgebracht, um so das Dichtungsmaterial 47 und die strukturierte Schicht relativ zu einander in einer Richtung anzudrücken, die senkrecht zum Rand der strukturierten Schicht verläuft. Die dafür benötigte Zeit ist teilweise von der Stärke des Dichtungsmaterials 47 abhängig. Nach Ablauf dieser Zeit ist das Dichtungsmaterial 47 auf die umlaufende Mündungsfläche der Öffnungen und/oder in die Öffnungen selbst hinein geschmolzen. Die Heizwalze 43 wird dann von der Schicht 1 und dem Schutzmaterial 47 entfernt, um abzukühlen.
Um den Prozess der Abkühlung zu beschleunigen, könnte eine hier nicht dargestellte kalte Walze mit dem Material 45 in Berührung gebracht werden oder könnte mit Kaltluftstrahlen oder anderen geeigneten Kühlmitteln gearbeitet werden.
Wie in Fig. 6 dargestellt, wird das Schutzmaterial 45 von der Schicht 1 abgezogen, sobald sich das Dichtungsmaterial verfestigt hat.
Bei Bedarf wird dann die Abfolge der in den Fig. 3 bis 6 dargestellten Arbeitsschritte in der Weise wiederholt, dass alle noch verbliebenen benachbarten Öffnungen abgedichtet werden.
Um sicherzustellen, dass die Öffnungen vollständig abgedichtet sind, kann ein Streifen des Dichtungsmaterials 47 breiter als die Gesamtbreite der Schicht 1 ausgelegt und kann der Streifen aus dem Material 47 so positioniert werden, dass er die gegenüber liegenden Flächen der Schicht 1 überdeckt. Die überdeckenden Abschnitte des Materials 47 können dann nach dem Verfestigen des Dichtungsmaterials 47 entfernt werden. Dabei können im Falle von Polycarbonat die überdeckenden Abschnitte einfach abgerissen werden, doch im Falle von Polypropylen müssen sie abgeschnitten werden.
Zum Beispiel kann ein Dichtungsstreifen 47 mit einer Breite von 670 mm in Verbindung mit einer strukturierten Schicht mit einer Gesamtdicke von 650 mm verwendet werden.
Fig. 7 zeigt einen Teil eines Leerraums, der dadurch abgedichtet wurde, dass das Dichtungsmaterial 47 auf die umlaufende Mündungsfläche 6 aufgeschweißt wird. Fig. 8 stellt einen Abschnitt eines Leerraums dar, bei welchem das Dichtungsmaterial 47 auch in die Öffnung hinein gedrückt wurde.
Es ist gut verständlich, dass die Vorrichtung so angeordnet sein kann, dass sie die Öffnungen an einem Stapel solcher strukturierten Schichten gleichzeitig abdichtet. Dabei würden die einzelnen strukturierten Schichten oder Gruppen von strukturierten Schichten durch Trennschichten in dem Stapel von einander getrennt und anschließend mit einem einzigen Streifen aus Dichtungsmaterial abgedichtet, der groß genug ist, damit er sich über die Höhe des Stapels erstrecken kann. Dabei würden die Trennschichten den Arbeitsgang zum Trennen jeder Platte von dem Plattenstapel vereinfachen. (Auch wenn hier der Begriff "Stapel" verwendet wurde, versteht sich doch von selbst, dass der Stapel während des Abdichtvorgangs nicht unbedingt vertikal ausgerichtet sein muss.)
In den Fällen, in denen die Platte eine Vielzahl von Schichten umfasst, wurde festgestellt, dass dann, wenn die Schichten während des Abdichtvorgangs in Deckung miteinander angeordnet sind, nicht nur die Öffnungen im mikroskopisch kleinen Rahmen abgedichtet werden, sondern die Schichten auch umlaufend um die Kanten starr und fest miteinander verbunden werden. Die Festigkeit solcher Platten wird dadurch noch verbessert, dass die Rippen 3 benachbarter Platten mit unterschiedlichen Ausrichtungen versetzt angeordnet sind; wenn, beispielsweise die Platte aus zwei strukturierten Schichten besteht, dann sind die Rippen in jeder Schicht um 90º zueinander versetzt. Werden zwei Schichten auf diese Weise abgedichtet, dann kann die sich dabei ergebende Platte als Tragplattform einer Palette verwendet werden. Dabei ist vorgesehen, dass für eine derartige Palette Füße mit Hilfe eines Verfahrens angebracht werden können, das eine Anpassung an den vorstehend beschriebenen Abdichtvorgang darstellt.
Eine noch weitere Anwendungsmöglichkeit der Erfindung besteht in der Abdichtung strukturierter Schichten, wobei mindestens zwei Lagen 49 aus strukturierten Schichten mittels einer Trennlage 48 von einander getrennt werden, wie dies in Fig. 9 zu erkennen ist, um so eine vergleichsweise dicke Platte zu bilden. Dabei kann es sich bei der Trennlage 48 um eine Schicht mit gutem Isolierverhalten handeln, beispielsweise um eine Lage aus geschäumtem Polystyrol (EPS). Die Breite des Dichtstreifens 47 entspricht dabei im wesentlichen der Gesamtsumme aus der jeweiligen Dicke der Lagen 49 und der Trennlage 48. Somit wird eine Isolierplatte hergestellt, die stark ist, ein geringes Gewicht besitzt und hygienisch ist. Um die Festigkeit noch zu erhöhen, kann jede der Lagen 49 eine Vielzahl strukturierter Schichten umfassen, die alle mit dem Streifen 47 zusammengehalten werden.
Dachplatten aus Polycarbonat, die für Dächer auf Wintergärten verwendet werden, umfassen häufig drei oder vier parallele Wandungen 2 mit von einander beabstandeten Rippen in der Form von Stegen, welche benachbarte Wandungen verbinden. Dabei kann zum Abdichten des Randes solcher Dachplatten der Abdichtvorgang eingesetzt werden, der unter Bezugnahme auf Fig. 3 bis 5 beschrieben wurde. Das dabei eingesetzte Dichtungsmaterial dient dabei zur gleichzeitigen Abdichtung, wobei die Mündungsöffnungen alle Öffnungen umgeben, welche sich zu einem Stück des Plattenrandes hin öffnen. Ganz allgemein kann es ausreichen, den Rand der Dachplatte abzudichten, der auf einem geneigten Wintergartendach zuoberst liegt (wobei die Platte so ausgerichtet ist, dass die Leerräume entlang der Neigung nach unten verlaufen), doch ist es bei Bedarf auch möglich, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowohl den oberen als auch den unteren Rand abzudichten.

Claims

1. Verfahren zum Abdichten von Öffnungen in oder in Verbindung mit einer hohlen strukturierten Schicht (1) von der Art, die eine Vielzahl voneinander beabstandeter paralleler Wandungen (2) und eine Vielzahl voneinander beabstandeter Rippen (3) aufweist die dazu dienen, die räumliche Beziehung zwischen den Wandungen aufrechtzuerhalten, wobei die voneinander beabstandeten Rippen und die Innenflächen der Wandungen Leerräume (4) definieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (5) dadurch dicht verschlossen werden, dass gleichzeitig ein Abschnitt des Dichtungsmaterials erwärmt und der Abschnitt des Dichtungsmaterials und die Schicht relativ zueinander gedrückt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (5) sich zum Rand der strukturierten Schicht hin öffnen, und dass das Dichtungsmaterial sowie die strukturierte Schicht relativ zueinander mit einer Haltekraft (F) gedrückt werden, die im wesentlichen senkrecht zum Rand wirksam ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl strukturierter Schichten gleichzeitig abgedichtet wird, wobei die strukturierten Schichten in Deckung zueinander positioniert werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leerräume benachbarter Schichten unterschiedliche Ausrichtungen besitzen.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erwärmte Walze (43) verwendet wird, um die Öffnungen dicht zu verschließen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Abschnitt des Dichtungsmaterials und der erwärmten Walze ein Abschnitt eines Schutzmaterials (45) positioniert wird, welches sicherstellt, dass schmelzflüssig gemachtes Dichtungsmaterial nicht mit der Walze in Berührung kommt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem das Schutzmaterial (45) über eine vorgegebene Zeit nach Entfernung der erwärmten Walze in seiner Position belassen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze mit einem geeigneten und nicht klebenden Material beschichtet ist.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungsmaterial (47) im Wesentlichen die gleiche chemische Zusammensetzung wie die strukturierte Schicht besitzt.