DE1909158B2 - Verfahren zur Herstellung von Pappe oder dergleichen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Pappe od. dgl., bei welchem ein Gemisch von Faser- und Füllteilchen und Teilchen eines thermoplastischen Polymeres miteinander verbunden und unter Anwendung von Wärme und Druck in die gewünschte Form gebracht werden.

Bisher bereitete die Herstellung von Pappe aus wiederaufbereitetem Papp- und thermoplastischem Material erhebliche Schwierigkeiten, insbesondere der mechanische Teil des Verfahrens, wie z. B. die Mischung und Verteilung sowie das Walzen des Materials. Außerdem war es nicht immer leicht, die Materialschicht gleichmäßig auf die richtige Temperatur zu bringen und sauber vom Förderband abzuheben und aufzurollen.

Es ist zwar ein Verfahren zum Herstellen von Formstücken aus zellulosehaltigem Material und einem in der Wärme klebrig werdenden Bindemittel, insbesondere einem pulverisierten Kunstharz, bekannt (CH-PS 922), dabei handelt es sich jedoch nicht um ein thermoplastisches Material, sondern um ein Harz, das durch Erwärmung in einen klebrigen Zustand gebracht und dann ausgehärtet wird. Für dieses Verfahren ist ein thermoplastisches Polymer nicht verwendbar. Wenn ein thermoplastisches Polymer in diesem Verfahren verwendet würde, so würden die Formstücke an den Preßplatten kleben bleiben. Daraus ergibt sich, daß das Erwärmen und Aufbringen von Druck, wie es in dieser Druckschrift beschrieben wird, dazu dient, das Kunstharz durch Wärme auszuhärten, so daß es nicht länger an den Preßplatten anhaftet.

Ferner ist ein Verfahren zur Herstellung von Verbundkörpern aus Spänen, Fasern oder Fäden mittels eines Bindemittels bekannt (OE-PS 257 139). Bei diesem Verfahren werden die Materialteilchen mit geschnitzeltem thermoplastischem Film vermischt und verarbeitet. Dieses Verfahren erfordert ein gründliches Vermischen, damit die geschnitzelten thermoplastischen Filmteilchen gleichmäßig verteilt sind. Außerdem müssen die thermoplastischen Filmschnitzel vollständig geschmolzen werden, um sie mit dem anderen Material zu verbinden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Pappe od. dgl. aus wiederaufbereitetem Papp- und thermoplastischen Material zu schaffen, wobei verschiedene Formen und Stücke aus mit thermoplastischem Material belegtem Papier und anderen Abfallstoffen verwendet werden, um es zu Pappe, Papiersäcken oder ähnlichem weiter zu verarbeiten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mit thermoplastischem Kunststoff beschichteter Papierabfall zerrissen wird und das sich ergebende Teilchenmaterial in an sich bekannter Weise im trockenen Zustand auf einem sich bewegenden Förderband zu einer Schicht geformt, die Schicht zum Plastifizieren erwärmt und zusammengepreßt wird.

Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens besteht darin, daß eine Schicht von Teilchen aus thermoplastischem Material und Papier oder eine eine thermoplastische Schicht aufweisende Papierbahn erwärmt und einem Druck unterworfen werden, und daß das Erzeugnis mittels Pressen verformt wird. Die Verformung des erfindungsgemäßen Produkts kann mittels Hitze und Druck erfolgen und kann viele verschiedene Formen aufweisen. Das Material kann zur Verschmelzung des thermoplastischen Anteils in einem Ofen erhitzt und unmittelbar kalt verformt werden, um dem Erzeugnis eine wesentlich starre, thermoplastisch gebundene Form zu geben. In diesem Fall weist das Material thermoplastische Eigenschaften auf. Auf diese Weise kann die Herstellung und Verformung des Materials in einem schnellen Arbeitszyklus erfolgen.

Die Eigenschaften des thermoplastischen Materials können je nach den gewünschten Ansprüchen mittels Zugabe von Granulat aus thermoplastischem Material variiert werden. Eine Schicht eines Kunststoffmaterials kann mittels eines Vakuums direkt auf das wiederaufbereitete Pappmaterial verformt werden. Wenn der dabei verwendete Kunststoff einen gewissen Anteil übersteigt, entsteht ein wasserundurchlässiges und wasserabstoßendes Material.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Beförderung der Papier- und thermoplastischen Materialschichten mittels eines Förderbandes, das aus einem endlosen Metallband hergestellt und während des Betriebes erhitzt werden kann. Außerdem können die Materialschichten auf eine auf dem Förderband vorgesehene Papierbahn gelegt werden, so daß

die Entfernung der gepreßten Materialschichten vom Förderband erleichtert und die Oberflächengüte des aus den' Materialschichten erzeugten Produkts verbessert werden.

Die sich fortbewegende Materialschicht kann durch mehr als eine Erwärmungszone geführt werden, wobei sie nach jeder Erwärmungszone mittels Walzen auf das Förderband gedrückt wird, wobei der letzte 'Walzvorgang mit oder ohne einem unterliegenden Papierbogen und je nach Bedarf mit einem weiteren Papierbogen auf der Oberfläche der Schicht ausgeführt werden kann.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens werden die Schichten aus Papier oder thermoplastischem Material auf der unterliegenden Papierbahn vom Förderband über eine Erwärmte Metallplatte, ein perforiertes Blech oder ein Drahtgitterförderband gehoben, bevor sie den Spalt der Walzen passieren.

Die Erwärmung der Schichten in den Erwärmungszonen kann z. B. mittels Wärmestrahlern, dielektrischen Heizvorrichtungen, mit Gasbrennern betätigten öfen oder durch Induktionserwärmung erfolgen.

Wenn die Herstellung von Pappe nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ohne unterliegende oder deckende Papierbahnen erfolgt, können die Bahnen zu einem aus vielen Schichten bestehenden Pappkarton geformt werden. Ein Verfahren, verschiedene Bahnen zu einer aus mehreren Schichten bestehenden Bahn zu verformen, besteht darin, daß die Bahnen in einer Form oder einem Gesenk Hitze und Druck unterworfen werden. Ein anderes Verfahren besteht darin, daß die Bahnen zusammen durch eine oder mehrere erwärmte Walzspalten oder durch dielektrisch oder infrarot betriebene öfen geführt werden. Weitere Alternativverfahren zur Zusammenfügung von Bahnen sind die Wiederverschmelzung von thermoplastischem Material auf die Schichtoberfläche mittels Flammenerwärmung oder Aufschmelzung, d. h. unter Verwendung von heißem klebefähigen Material, z. B. Bitumen oder Äthylenverbindungen auf Azetatbasis. Die Bahnen werden dann mittels einer oder mehreren kalten oder erwärmten Preßwalzen zusammengepreßt.

Der hohe Isolierwert der über etwa 25 mm dicken Bahnen des vorliegenden Materials erschwert die Herstellung desselben in einem Arbeitsvorgang mittels Wärmestrahlen, daher werden die dicken Bahnen vorzugsweise mittels Verbindung einer Anzahl von dünneren Platten hergestellt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und

F i g. 2 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung für ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren.

Beim vorliegenden Verfahren wird der Füllschacht 1 mit zerkleinerten, eine Schicht aus Polyäthylen aufweisenden Papierteilchen beschickt, die mittels einer Schnecke 2 auf ein sich hin- und herbewegendes Drahtnetz oder Sieb 3 befördert werden. Die Maschenweite des Siebes 3 beträgt etwa 4 mm. Die gesiebten Teilchen fallen auf ein mit einem Lösungsmittel beschichtetes Förderband aus Stahl, wobei das Lösungsmittel ein für die verwendeten Materialien geeignetes Silikon sein kann. Die Teilchen bilden eine sich über die Breite des sich in Richtung des Pfeiles A weiterbewegenden Förderbandes 4 erstreckende Schicht 5.

Das Stahl-Förderband bewegt die Schicht 5 über eine Heizvorrichtung 6, sowie unter einer Reihe von fünf Heizvorrichtungen 7. In dieser Ausführungsform sind die dabei verwendeten Heizvorrichtungen Infrarotheizer, welche die Schicht 5 mittels Strahlung erhitzen, oder dielektrische öfen.

Das Polyäthylen wird bis auf seinen Schmelzpunkt erhitzt, wobei die Teilchen aus Papierschnitzeln zusammengepreßt und miteinander verbunden werden. Die

ίο Schicht der Teilchen wird dann zwischen einer Gegenwalze 8 und einer wassergekühlten Druckwalze 9 zusammengepreßt, so daß, wenn die Teilchen zu einer zusammenhängenden Masse gesintert werden, eine Bahn 10 mit einer pappkartonartigen Konsistenz entsteht.

Die noch in einem weichen Zustand befindliche Bahn 10 wird auf eine Aufwickelrolle 11 gewickelt und zur weiteren Verarbeitung abgenommen. Nach der Aufwickelrolle 11 kann eine das Förderband reinigende Bürste angebracht werden. Die Teilchen werden so auf dem Förderband angeordnet, daß vor dem Spalt der Walzen keine Anhäufung von Teilchen entsteht.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung können die Infrarotstrahler durch eine dielektrische Heizvorrichtung ersetzt werden. Die dielektrische Heizvorrichtung erzeugt Wärme mittels intermolekularer Reibung, daher erfolgt eine gleichmäßige Erhitzung des Materials. Die Zellulosemoleküle des Papiers wirken als Dielektrikum und erhitzen sich, wenn sich der dielektrischen Heizquelle unterworfen werden, wobei die Erwärmung der übrigen Teile mittels Wärmeleitung erfolgt.

Die dielektrische Heizvorrichtung weist gegenüber der Strahlungsheizung einen großen Vorteil auf, weil bei der letzteren die oberen Schichten der Materialbahn isolierend gegenüber den darunterliegenden Schichten wirken (darum die Anordnung einer Heizvorrichtung 6 unterhalb des Förderbandes), so daß eine relativ dicke Schicht nicht gleichmäßig erhitzt wird. Bei der Verwendung von dielektrischen Heizvorrichtungen können ziemlich dicke Schichten von 25 bis 50 mm Dikke gleichmäßig erwärmt werden, während Schichten von mehr als etwa 6 mm von Wärmestrahlern nicht gleichmäßig erhitzt werden können. In einer dicken Schicht von mit Polyäthylenüberzug versehenen Papierschnitzeln weisen die mittleren Lagen jedoch eine höhere Temperatur als die äußeren Lagen auf, weil die letzteren Wärme an die Atmosphäre abgeben.

Das nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellte Material kann zur Herstellung von verformten Erzeugnissen verwendet werden. Ein Stück des Plattenmaterials kann z. B. über eine die gewünschten Ausbildungen aufweisende Patrizenform gelegt werden, und eine Matrizenform kann darauf abgesenkt werden. Diese Umkehrung der üblichen Anordnung erzielt mittels der Anordnung des Plattenmaterials über der vorstehenden Patrizenform eine bessere Spannung und Formanordnung, als wenn das Plattenmaterial über eine schalenartigen Matrizenform angeordnet wird. Auf diese Weise können muldenförmige Tabletts für die Verpackungsindustrie hergestellt werden.

Bei einem alternativen Verfahren wird das granulierte Material gemäß F i g. 2 durch ein vibrierendes Sieb 20 aus Drahtgewebe bei 21a in die Matrizenform 21 gebracht. Die gefüllte Matrizenform 21 wird mittels eines Förderbandes 22 durch einen dielektrischen Ofen 23 bei 216 zur Erweichung des thermoplastischen Materials befördert. Die die erweichten Teilchen 24 des Materials enthaltende Matrizenform 21 wird dann auf

eine Kaltpresse 25 gelegt, wobei das Material mittels Niederpressen einer Patrizenform 26 geformt wird. Bei diesem Verfahren erfolgt die Verformung des wiederaufbereiteten Pappmaterials sowie des Fertigprodukts in einem Arbeitsgang. Die Matrizenform besteht aus einem Material, das sich nicht auf dielektrischem Wege erhitzt, z. B. aus keramischem Material oder Polytetrafluoräthylen.

Bei einem anderen Verfahren zur Verwendung des Plattenmaterials werden mehrere Schichten (bis zu 27) in einem tellerförmigen Behälter aufeinandergelegt und mittels einer dielektrischen Heizvorrichtung erhitzt, so daß sie schmelzen. Der Behälter ist mit Papier ausgelegt, das sich mit dem Material verbindet. Das erweichte Material wird unmittelbar darauf auf eine erwärmte Form gebracht und gepreßt, wobei sich die Matrizenform unten und die Patrizenform oben befindet.

Die wärmeabstrahlenden Heizvorrichtungen sind in Verschalungen oberhalb des Förderbandes angebracht und so angeordnet, daß die Hitze auf das Band und auf die darauf befindlichen Gegenstände gestrahlt wird. Die Heizvorrichtungen sind so ausgebildet, daß die Wärmestrahlung in die Schichten dringt und die Wärme gleichmäßig aufgebracht wird.

Bei der Verwendung einer dielektrischen Heizvorrichtung besteht das Förderband aus einem Stahlband, das mit einem Material, wie z. B. Polytetrafluoräthylen, einem Polyester mit hohem Schmelzpunkt, wie z. B. Polyterephtalat, oder einem harzgebundenen Fiberglasbogen beschichtet ist.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Papierstreifen von einer Rolle auf das obere Trum des Förderbandes geführt, so daß sich der Papierstreifen beim Betrieb des Förderbandes weiter von der Spule abwickelt und mittels des Förderbandes unter den Heizvorrichtungen entlang und durch die Druckwalzen gezogen wird.

Im Betrieb lagert das unterhalb des Füllschachtes angebrachte Sieb eine gleichmäßige Lage von Papierteilchen und thermoplastischem Material auf dem unterhalb des Füllschachtes weiterbewegten Papierstreifen ab. Die unterhalb der Wärmestrahlung erzeugenden Heizvorrichtungen weiterbewegte Schicht wird durch die ersten Druckwalzen zusammengepreßt. Darauf passiert sie eine zweite strahlende Heizvorrichtung und wird von einer zweiten Druckwalze weiter zusammengepreßt. Zum Schluß wird die Schicht auf und über eine erhitzte Metallplatte unterhalb einer dritten strahlenden Heizvorrichtung geführt und wird zusammen mit einem zweiten endlosen Papierstreifen, der entfernt vom ersten Papierstreifen auf die Oberfläche des Belages angebracht wird, durch den Spalt der Walzen geführt.

Die aus den Walzen austretende Schicht aus Papier und thermoplastischem Material ist zu einer zusammengepreßten Bahn verformt, die auf jeder Oberfläche eine glatte Papierfläche aufweist.

Das Plattenmaterial kann in einer Presse weiter erhitzt und gepreßt werden. Die Eigenschaften des Erzeugnisses sind denjenigen von Pappkarton ähnlich und in einigen Fällen sogar überlegen, insbesondere, da es wasserdicht ist, was auf die Anwesenheit von thermoplastischem Material in der Platte zurückzuführen ist. Daher befaßt sich das Verfahren mit der Imprägnierung von Papier mit thermoplastischem Material, wobei das Papier dem thermoplastischen Material eine beträchtliche, höhere Festigkeit gibt.

Polyäthylen ist ein geeignetes Thermoplast für die Verwendung im vorliegenden Verfahren, und das thermoplastische Material kann mit den Papierteilchen verbunden werden, wenn die Teilchen zur Bildung der Schicht auf das Förderband gebracht werden. Bei dem vorliegenden Verfahren zur Erzeugung eines Pappkartonaustauschstoffes können mit einer Polyäthylenschicht versehene Papierabfälle verwendet werden. Andere, für das Verfahren geeignete thermoplastische Stoffe sind Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Nylon, Polyvinylazetat, Zelluloseazetat und andere thermoplastische Materialien.

Die Erhitzung der Schicht aus Papier und thermoplastischem Material in mehreren Stufen, zwischen denen Preßabschnitte liegen, verhindert eine Überhitzung von besonders hochgelegenen Stellen der Schicht. Die Schicht wird zu einer ebenen Bahn mit einer glatten Oberfläche verformt, von der keine Teilchen abstehen, wenn sie der stärksten Strahlungswärme ausgesetzt wird.

Bei dem oben beschriebenen Verfahren kann fast jedes thermoplastische Material verwendet werden, wobei es mittels Hitze geschmolzen und mit den Papierteilchen zusammengepreßt wird, wobei die Papierteilchen und das Material mittels Sintern zusammengefügt und mit den Papierstreifen auf der Oberfläche der Schicht zur Bildung einer Bahn verbunden werden, in welchen die Papierteilchen nach einer entsprechenden Kühlung in einer Matrix aus thermoplastischem Material zusammengehalten werden. Die Dichte des Materials kann durch Begrenzen des auf die erwärmte Schicht einwirkenden Druckes und das Gewicht pro Flächeneinheit kann bei der Bildung der Schicht aus den Papierteilchen gesteuert werden.

Wenn die verlangte Materialbahn keine Papieroberfläche aufweisen soll, wird die Oberfläche des Förderbandes vorteilhaft mit einem Lösungsmittel geschmiert.

Dabei soll im Zusammenhang mit Polyäthylen kein Wachslösungsmittel verwendet werden, da sich solche Lösungsmittel mit dem Polyäthylen vermischen.

Alle Quetschwalzen sollen genau bearbeitet, genau eingestellt und zum Pressen genau ausgerichtet sein.

Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren können mehrere Füllschächte mit zusammenwirkenden Drahtnetzen längs des Förderbandes angeordnet sein, wobei zwischen aufeinanderfolgenden Füllschächten eine Heizvorrichtung (entweder ein dielektrischer Ofen oder ein Infrarot-Heizstrahler) und eine Druckwalze angeordnet sind. Auf diese Weise kann eine dicke Struktur von aufeinanderfolgenden Lagen aufgebaut werden. Außerdem ist es möglich, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der die Schicht mehrere Male am Füllschacht vorbeigeführt wird, so daß eine vielschichtige Struktur entsteht, die aus dem Zyklus herausgenommen werden kann, wenn die gewünschte Dicke erreicht wird.

Aus einer aus vielen Schichten oder aus einem Stück bestehenden dicken Materialbahn kann eine gewellte Palette hergestellt werden, deren Gewicht, verglichen mit einer metallenen oder einer hölzernen Palette, sehr leicht ist und die eine genügend hohe Festigkeit aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Pappe od. dgl., bei welchem ein Gemisch von Faser- und Füllteilchen und Teilchen eines thermoplastischen Polymeren miteinander verbunden und unter Anwendung von Wärme und Druck in die gewünschte Form gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß mit thermoplastischem Kunststoff beschichteter Papierabfall zerrissen wird und das sich ergebende Teilchenmaterial in an sich bekannter Weise im trockenen Zustand auf einem sich bewegenden Förderband zu einer Schicht (5) geformt, die Schicht zum Plastifizieren erwärmt und zusammengepreßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit thermoplastischem Kunststoff beschichtete Papierabfall zu einer maximalen Teilchengröße von 6,4 mm oder kleiner zerrissen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilchenmaterial auch Teilchen aus thermoplastischem Kunststoff enthält.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das plastifizierte Material gepreßt wird, indem es auf dem Förderband (4) zwischen einem oder mehreren Paaren von Preßwalzen (8,9) hindurchgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Blatt aus Papier oder Kunststoffilm auf eine oder beide Oberflächen der Schicht (5) des Teilchenmaterials aufgebracht und mit dem Teilchenmaterial durch das Erwärmen und Pressen verbunden wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erhaltene Plattenmaterial unter Erwärmung und Druck zu einem räumlichen Gebilde geformt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr der erhaltenen Platten einander überlagert werden, um einen Zusammenbau zu bilden, und der Zusammenbau unter Wärme und Druck laminiert wird.