NO137142B - Fremgangsm}te til p} en overlappende m}te } sammenf¦ye termoplastiske skumark eller filmer - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til

på en overlappende måte å sammenføye termoplastiske skumark eller filmer, hvor minst to ark med en tetthet under 250 kg/m og med en jevn tykkelse skal sammenføyes uten noe bindemiddel, ved å legge minst en del av et av arkene på det andre, sammenpressing av i hvertfall de motsatte sider av de overlappende deler av arkene i former, oppvarming av dem ved en temperatur over mykningspunktet for skummet og frigivning av de sammenføyde ark fra formene etter avkjøling.

Det er av betydning å kunne forene skumplastfilmer

ved hjelp av varmesammenføyning når det fremstilles beholdere, slik som bokser, kopper og flasker for håndtering og transport av forskjellige stoffer og produkter, herunder også håndtering av varme eller nedkjølte stoffer. Når det gjelder flasker og andre beholdere med en størrelse på en liter eller mer, har anvendelsen av skumplast også betydning når det gjelder lave omkostnin-ger. Som et eksempel trenges 2 5 g ikke-skummet polystyren for å gi en tilstrekkelig stiv en-liters flaske laget av den nevnte plasttype. Da er imidlertid denne flaske ennå ikke slagfast eller støtsikker. En en-liters flaske laget av polystyrenskum behøver bare å veie 10 g for å være tilstrekkelig stiv, slagfast og støtsikker.

Det er kjent å føye sammen plastfilmer ved- hjelp av et bindemiddel. Bruken av bindemidler har imidlertid forskjellige ulemper. Først og fremst er tørketiden vanligvis for lang slik at det er nødvendig med lagringsplass for å tørke produktet. Dessuten gjør tilstedeværelsen av et vått bindemiddel på de deler som skal føyes sammen, håndteringen under fremstillingen mindre lettvint. Dessuten går en sammenklebet søm ofte i oppløsning når den kommer i kontakt med spesielle væsker. Tilstedeværelsen av et bindemiddel eller et oppløsningsmiddel for bindemidlet, som absorberes i beholderen, er ofte uønsket. For eksempel når flytende matvarer skal pakkes i en slik beholder. Til sist er forskjellige plasttyper, slik som f.eks. polyetylen, vanskelige å føye sammen ved hjelp av et bindemiddel.

Fra US-patent nr. 3.315.018 er det kjent å fremstille en beholder hvor beholderveggen dannes av et ekspanderbart termoplastisk skum/ark-materiale og er sammensatt av forskjellige deler, såvel flerlagsseksjoner som enkeltlagseksjoner.

Flerlagsseksjonen er sammensatt av overlappende deler av arket som er blitt redusert i tykkelse i en viss grad, dvs. ca. 80 % av dets opprinnelige tykkelse i hulrommet til formen. Ved denne begrensede tykkelse tilføres det varmede materiale som bevirker at materialets enkeltlagseksjoner ekspanderer og fyller hulrommet og oppnår tykkelsen til flerlagsseksjonene. På grunn av at hulrommet tillater mindre enn fri ekspansjon for materialet, utvikler flatene til formen en jevn flate for å oppnå den ferdige behandling av begeret. Det skal bemerkes at flerlagsseksjonene ikke kan ekspandere, men står sammentrykket slik de er ut i avstandsplaserte seksjoner med større styrke.

I US-patentet er det videre anført at hvis det var nødvendig å lukke en søm ville det være nødvendig å holde hul-rommene i formen avtettet for å oppnå høyere-trykk og temperaturer. Således er formene lukket og avtettet. .Ved fremgangsmåten ifølge det ovennevnte US-patent unngås riktignok bruken av bindemidler, men fremgangsmåten er relativt komplisert og vil også i det vesentlige bare være egnet til begerformede beholdere. Hensikten med foreliggende oppfinnelse har til hensikt å tilveiebringe en fremgangsmåte hvor ulempene ved de tidligere kjente metoder unngås og med hvilken det på en overlappende måte kan sammenføyes termoplastiske skumark eller filmer på enkel måte slik at det oppnås sammenhengende ark med i det vesentlige den opprinnelige tykkelse for det ene ark.

Dette oppnås ved en fremgangsmåte av den innlednings-vis nevnte type som er kjennetegnet ved at i hvertfall de overlappende deler av arkene sammenpresses mellom bevegelige formdeler til deres tykkelse er mindre enn ca. 20 % av den opprinnelige tykkelse for et ark, og at trykket på minst 2 kg/cm<o >reduseres ved tilbaketrekking av formene en forut bestemt strekning hvorved det sammenpressede produkt igjen oppskummes til et sammenhengende ark med i det vesentlige den opprinnelige tykkelse for det ene ark.

Ved anvendelsen av termoplastskumfilm eller skumplastark som består av polystyrenskum foretas fortrinnsvis sammenføyningen ved en temperatur på mellom 12 0 og 130°C.

Det har overraskende vist seg at skumplastfilmer og skumplastark kan bli sammenføyet på meget kort tid ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, samtidig som en skumstruktur fullstendig beholdes uten vesentlig fortykkede partier ved de sammenføyde sømmer. Dessuten er de sammenføyde sømmer som oppnås fullstendig fluidtette, og skumplastfilmene og skumplastarkene beholder i alt vesentlig sine egenskaper.

For eksempel, to ark med en tykkelse på 3 mm av kryssbundet polypropylenskum med en. tetthet på 7 0 kg/m 3 kan på en overlappende måte sammenføyes i løpet av 4 sek. ved hjelp av et trykk på 20 kg/cm^ ved en formtemperatur på 185°C. Under prosessen presses polypropylenskummet midlertidig sammen til omtrent 20 % av sin opprinnelige tykkelse.

To ark med en tykkelse på 2,5 mm av polystyrenskum med en tetthet på 4 0 kg/rn"^ kan på en overlappende måte sammen-føyes i løpet av 6 sek. ved hjelp av et trykk på 4 kg/cm 2og en formtemperatur på 128°C.

Det trykk som skal utøves kan på den ene side tilpas-ses egenskapene og tettheten til skumplasten og på den annen side sammenføyningstiden. Ved trykk under 2 kg/cm 2 kan riktig sammenføyning også bli oppnådd, men sammenføyningstiden blir ofte for lang. Vanligvis er trykk på over 50 kg/cm 2 unødven* -^*'.'' dige. Høyere trykk er ofte uønsket av økonomiske grunner.

Det er vanligvis også mulig å sammenføye skumplastfilmer uten at de lukkes inne på alle sider eller i alt vesentlig på alle sider. Hvis f.eks. imidlertid bare en flate av samme størrelsesorden som den sammenføyde søm er innelukket, med relativt liten bredde ved overlappingen,, tapes skumstrukturen og derved også stivheten i materialet, og med brede sømmer oppnås dessuten en uregelmessig sammenføyning med et mindre tiltalende utseende. Sammenføyningssømmer med liten overlapping kan anvendes uten innelukking på alle sider ved sammenføyning etter fylling av f.eks. beholdere fremstilt ifølge oppfinnelsen.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er særlig velegnet for fremstilling av beholdere fra et råemne laget av skumplast. Råemnet foldes i den ønskede form og plaseres over en egnet oppvarmet dor. Så omsluttes yttersiden av det foldede råemne på alle sider ved hjelp av en eller flere oppvarmede formseksjoner og presses mot doren ved en temperatur over mykningspunktet for plasten. Etter sammenpressingen reduseres trykket, og avstanden mellom doren og de ytre formseksjoner økes til den på forhånd bestemte skumplasttykkelse. Samtidig ekspanderer skumplasten igjen og kan så bli avkjølt. Avkjølingen kan utføres ved å avkjøle den oppvarmede dor og/eller formseksjonene ved å erstatte de utvendige varme formseksjoner med kalde formseksjoner eller ved å plasere den formede beholder på en kald dor, hvorpå beholderen kjøles i den ønskede form ved hjelp av kalde formseksjoner.

Vanligvis brettes et enkelt ark til en kantet beholder. Kantene kan imidlertid bli avrudet, hvis ønsket, ved å presse råemnet mot en dor og mot utvendige formseksjoner med avrundede hjørner. Den dannede beholder kan adskille seg fra det foldede råemne på andre punkter også, for det er mulig å profilere de utvendige formseksjoner og/eller, doren for at beholderen skal bli utstyrt med ribber, spor, pregede partier og lignende.

En spesiell fordel ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, dvs. ved å sammenføye de overlappende deler av bunnen på et foldet råemne, er at det er mulig å oppnå et lag med jevn tykkelse til tross for at det på noen steder bare er et lag skum, mens det på andre steder kan være fire eller flere lag av skum som ligger på hverandre før sammenføyningen.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan også anvendes ved fremstilling av, f.eks., sylindriske beholdere eller beholdere med form av en avkortet kjegle. De to plastark som f.eks. skal danne sylinderveggen .og bunnen av beholderen kan bli sammen-føyet på de riktige steder mens de er anbragt på en dor, og så kan de overlappende partier sveises, sammen på den samme måte som tidligere beskrevet for et enkelt råemne. Da kan arket som må danne bunnen allerede på forhånd være formete Ved f.eks. å anvende en bunn med flensformede sider kan en beholder med en

såkalt tyvebunn oppnås.

Det er også mulig å omhylle en enkelt film om en dor og på en overlappende måte å føye sammen foldene slik at den sylindriske, koniske eller rektangulære vegg i beholderen som skal formes, dannes.

Egnede materialer til å sette fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ut i livet er skumplastfilmer og skumplastark av termoplastiske harpikser som i seg selv kan føyes sammen ved varme og trykk. Om ønsket kan disse skumplastark være utstyrt med et skinn.

Spesielt velegnede er bl.a. skumplastfilmer og skumplastark av polystyren, polystyren-gummisammensetninger (støt-sikker polystyren), polyvinylklorid, kopolymerer av vinylderiva-ter, polyolefiner slik som polyetylen, polypropylen og deres kopolymerer enten de er kryssbundet eller ikke, og akrylonitril-butadien-styren-blandinger (såkalte ABS-polymerer). Fortrinnsvis anvendes imidlertid polystyrenskum.

Den mest velegnede sammenføyningstemperatur som er over plastens mykgjøringspunkt kan bl.a. oppnås ved å sammenføye polystyren eller kryssbundet polyetylen ved å varme opp formseksjonene til 120-130°C. Den best egnede formtemperatur for sammenføyning av polypropylenskum er 185°C. Forskjellige skum-plaster, slik som f.eks. kryssbundet polyetylenskum og kryssbundet polypropylenskum kan også bli sammenføyet ved en vesentlig høyere temperatur. Dette er som regel lite brukt av økonomiske grunner. Det kan imidlertid i enkelte tilfeller være fordel-aktig å velge en høyere temperatur for å oppnå en korrekt sammenføyning ved et noe lavere trykk på kort tid. Polystyrenskum kan ikke føyes sammen ved en meget høyere temperatur fordi dets skumstruktur da blir dårligere. På tross av alle prognoser viste det seg at polystyrenskum på en overlappende måte kan føyes sammen på meget kort tid ved temperaturer mellom 120 og 130°C.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere ved hjelp av utførelseseksempler som er fremstilt på tegningene, hvor: Fig. 1 viser en utførelsesform for en innretning til fremstilling av en en-liters beholder, idet delene i innretningen er vist trukket fra hverandre. Fig. 2 viser en bunndel på beholderen snudd opp-ned, slik som den kan bli fremstilt i innretningen på fig. 1. Fig. 3 viser et tverrsnitt langs linjen III-III av den nedre del av beholderen på fig. 2, der de forskjellige lag er tegnet foldet, men fremdeles løse, og tverrsnitt av innretningen er antydet skjematisk. Fig. 4 viser et tverrsnitt som det på fig. 3, men etter sammenføyningen til en lukket bunn har blitt utført. Fig. 5 viser et tverrsnitt langs linjen V-V på fig. 2.

For å anvende fremgangsmåten kan en innretning ifølge fig. 1 benyttes. Denne innretning består av en dor 1 med et rektangulært tverrsnitt og så høy at volumet er større enn 1 liter.

Over doren 1 er det anordnet et stempel 2 hvis nedre del er konstruert som en firkantet pyramide 3. I den øvre del av doren 1 er det anordnet en fordypning 4, som tilsvarer pyra-miden .

Ved siden av doren 1 er det montert to formhalvdeler 7 og 8 ved to motstående kanter 5 og 6. Formhalvdelene 7 og 8 består hver av to plater 7' og 8" og 8' og 8", som tilsvarer sideflatene i doren 1, hvilke sideflater tilstøter henholdsvis kantene 5 og 6.

Såvel som formhalvdelene 7 og 8 er doren 1 og stemplet 2 utstyrt med innretninger til å varme dem opp til en bestemt temperatur. -

Dessuten er det mulig å utstyre stemplet 2 og platene 7 og 8 med kjøleinnretninger for å gjøre det mulig raskt å kjøle av et enkelt råemne av skumplast etter at dette råemne er blitt varmet opp ved at det har blitt plasert i innretningen, og etter at det har blitt formet til en beholder.

Det er imidlertid også mulig å flytte doren 1 til en annen stilling i utførelsesformen for oppfinnelsen der det også er montert et stempel 2 og formhalvdeler 7 og 8, som ikke er oppvarmet, men som er kolde eller kan bli avkjølt. Det oppvarmede stempel 2 og formhalvdelene 7 og 8 er såvel som et kaldt stempel og kalde formhalvdeler forflyttbare mot doren 1. Derved er det mulig, når et enkelt råemne er viklet om doren 1, å sette stemplet i noen avstand fra doren i en posisjon for fremstilling av en beholder, hvorved det blir mulig å presse råemnet sammen, og så å sette opp en større avstand til doren, slik at den endelige tykkelse i det skummede råemnet kan fikseres.

Det er selvsagt at avstandene mellom stemplet og formhalvdelene kan gjøres så store at det er mulig å legge inn råemnet og å ta ut den formede beholder.

På tegningen har et antall fingre og føreinnretninger til å brette et enkelt råemne til den rette form for en bunn-beholder blitt utelatt, fordi disse innretninger er vanlig kjente i emballasjeindustrien for bretting og lukking av beholdere eller bokser utformet av et enkelt råemne.

Eksempel I

Av en pooystyrenskumfolie med 3 mm tykkelse og med en tetthet på 40 kg/m 3 ble det tilveiebragt et enkelt råemne på 10 g, tilveiebragt ved utstansing og rilling. Dette råemne 9 ble brettet til en rektangulær beholder og med den bunn som skal fremstilles vendt opp, plasert på en vertikalt montert rektangulær dor 1 med et volum pa godt over 1 dm 3.

Råemnet 9 gis en vertikal overlappende søm 10 nær en ribbe 6 på doren, og den øvre del av råemnet foldes på kjent måte med fingre og føreinnretninger som ikke er vist. Resultatet er forskjellige klaffer 11, 12, 13 og 14 hvis tverrsnitt er vist på fig. 3 og 5.

Når bunnen brettes på en annen måte kan resultatet

bli annerledes'formede klaffer, men kjernepunktet ved sammenføy-ningen er at en fullstendig lukket og integrert bunn blir formet.

Doren 1 ble varmet'opp til 122°C. De utvendige flater på råemnet 9 ble omsluttet av et stempel 2 og formhalvdeler 7 og 8, som var blitt varmet til 128°C. Råemnet 9 ble presset sammen i fire sekunder med et trykk på 16 kg/cm . Deretter ble trykket redusert og avstanden mellom de ytre formseksjoner (stemplet 2

og formhalvdelene 7 og 8) og doren 1 øket til 3' mm. Etter noen sek. ble de ytre formseksjoner 2, 7 og 8 fjernet og erstattet av kalde formseksjoner med samme fasong som også ble plasert i en avstand på 3 mm fra doren 1. Etter kjøling under mykningstemperaturen ble de ytre kalde formseksjoner og stemplet fjernet og beholderen tatt av doren 1. Ved å presse de forskjellige lag av klaffene mot hverandre var det blitt dannet en beholder med en. form som omfatter en fullstendig lukket og integrert bunn som

vist i tverrsnitt på fig. 4. Den 10 g tunge beholder som var tilveiebragt hadde ensartet veggtykkelse, var tilstrekkelig stiv og støtsikker til å forpakke en liter væske og hadde fullstendig fluidtette forseglede sømmer og et tiltalende utseende.

Eksempel II

Av et polystyrenskumark med en tykkelse på 4 mm og en tetthet på 30 kg/m 3 ble det fremskaffet et enkelt råemne på 10 g ved utstansing og rilling. Dette råemne ble brettet på samme måte som råemnet 9 i eksempel I og plasert på doren 1 som har et volum på godt over 1 dm^, og som var blitt varmet opp til 12 2°C.

De utvendige flater på råemnet ble omsluttet av fire formseksjoner som på forhånd var blitt varmet opp til 128°C.

To formhalvdeler 7 og 8 besto hver av to plater montert perpen-dikulært på hverandre, hvilke plater var innrettet til å omslutte de fire sidevegger på beholderen. Stemplet 2, for å lukke bunnen 15, besto av en kvadratisk plate utstyrt med en sirkel-formet forhøyning i stedet for en pyramide 3. I dette tilfelle var den øvre del av doren 1 plan uten fordypning. Råemnet ble presset sammen i 5 sek. under et trykk pa 8 kg/cm 2. Trykket ble så redusert og avstanden fra de ytre formseksjoner til doren 1 ble øket. Avstanden fra doren 1 til den ringformede seksjon rundt forhøyningen ble øket til 4 mm. Avstandene fra doren 1 til den sirkelformede forhøyning og til formhalvdelene 7 og 8 rundt sideveggene ble øket til 3 mm. Alle formseksjonene ble holdt i denne avstand 3 sek. De utvendige formseksjoner ble så fjernet og erstattet av kalde formseksjoner med samme fasong, hvilke formseksjoner ble plasert i de samme avstander fra doren.

Etter avkjøling til under mykningstemperaturen ble de utvendige formseksjoner og doren 1 fjernet. Den tilveiebragte 10 g tunge beholder hadde ensartet veggtykkelse med en ringformet forhøyning på 1 mm i bunnen. Beholderen var mer enn tilstrekkelig stiv og støtsikker til å forpakke 1 liter væske og hadde fullstendig fluidtett sammenføyde sømmer og et godt utseende.

Eksempel III

Av et polystyrenskumark med en tykkelse på 2 mm og en tetthet på 35 kg/m 3 ble et enkelt råemne pa 7 g fremskaffet ved utstansing og rilling. Dette råemne ble brettet på samme måte som råemnet 9 i eksempel 1 og plasert på en dor 1 som hadde blitt varmet opp til 90°C.

De utvendige flater på råemnet ble omsluttet av de tre utvendige formseksjoner som var blitt varmet opp til 140°C.

Stemplet 2 og formhalvdelene 7 og 8 hadde samme fasong som de i eksempel I. Råemnet ble presset sammen i 1 sek. under et trykk på 16 kg/cm o. Trykket ble så redusert og de varme ytre formseksjoner ble fjernet. Beholderen ble avkjølt med luft på doren 1 og deretter fjernet fra den varme dor 1. En beholder på 7 g med en korrekt sammenføyning ble oppnådd, hvilken beholder var fullstendig fluidtett og tilstrekkelig stiv til å forpakke en liter væske.

Til tross for skrammene på utsiden på grunn av foldene i klaffene og på grunn av ujevn veggtykkelse ble tross alt et teknisk brukbart produkt oppnådd, hvis veggtykkelse over foldene stort sett var ulik tykkelsen for et enkelt lag.

Eksempel IV

Av et polystyrenskumark på 2 mm med en tetthet på 3 5 kg/m 3 ble det fremskaffet et råemne på 7 g ved utstansing og rilling. Dette råemne ble brettet på samme måte som i eksempel I og plasert på doren 1 som var blitt varmet opp til 126°C. De ytre formseksjoner var også blitt varmet opp til 126°C. Det ■ brettede råemne ble presset sammen i 4 sek. på en slik måte at trykket var 12 kg/cm 2 på de steder der en sammenføyning skulle dannes. Trykket ble så redusert og de varme ytre formseksjoner ble erstattet av kalde formseksjoner som var blitt utstyrt med en bokstavprofil i et høyt relieff på -1,2 mm. De kalde seksjoner ble plasert mot den skummede beholder på en slik måte at doroverflaten ble holdt i en avstand på 1,9 mm fra doren 1.

Derved hadde bokstavprofilen blitt presset inn i beholderen opptil en skumtykkelse på 0,7 mm. Etter noen sekunder ble de kalde formseksjoner fjernet og en beholder på 7 g med korrekt sammenføyning ble oppnådd, hvilken beholder var fullstendig fluidtett og tilstrekkelig stiv til å inneholde 1 liter væske. I den glatte overflate på beholderen var et bokstav-avtrykk klart synlig i dyp relieff.

I eksemplene er det nevnt polystyrenskum med heller liten tetthet. Dette kan f.eks. oppnås ved å klemme en poly-styrenfilm av "Aphrolan" med en tykkelse på 0,4 mm og en tetthet på 17 5 kg/m 3 i en ramme og å dyppe filmen i 3 min. i et bad med kokende vann.

Et skumplastark med en tykkelse på 2 mm og en tetthet pa 35 kg/m 3 ble oppnådd. Etter avkjøling og aldring i 24 timer kan råemner stanses eller rilles ut av dette skumark.

Skumplastfilmer med andre tettheter kan skummes på tilsvarende måte før de bearbeides til råemner.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte til på en overlappende måte å sammen-føye termoplastiske skumark eller filmer, hvor minst to ark med en tetthet under 250 kg/m 3 og med en jevn tykkelse skal sammen-føyes uten noe bindemiddel, ved å legge minst en del av et av arkene på det andre, sammenpressing av i hvertfall de motsatte sider av de overlappende deler av arkene i former, oppvarming av dem ved en temperatur over mykningspunktet for skummet og frigivning av de sammenføyde ark fra formene etter avkjøling, karakterisert ved at i hvertfall de overlappende deler av arkene sammenpresses mellom bevegelige formdeler til deres tykkelse er mindre enn ca. 20 % av den opprinnelige tykkelse for et ark og at trykket på minst 2 kg/cm oreduseres ved tilbaketrekking av formene en forut bestemt strekning, hvorved det sammenpressede produkt igjen oppskummes til et sammenhengende ark med i det vesentlige den opprinnelige tykkelse for det ene ark.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der det anvendes termoplastskumfilm eller skumplastark som består av polystyrenskum, karakterisert ved at sammenføyningen foretas ved en temperatur på mellom 12 0 og 130°C.