DE2951449C2 - Verfahren zum Herstellen einer Polsterfolie aus zwei Bahnen aus Kunststoff - Google Patents
Verfahren zum Herstellen einer Polsterfolie aus zwei Bahnen aus KunststoffInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Polsterfolie gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
Für die Herstellung von Polsterfolien gleichmäßiger Dicke mit geschlossenen Taschen, Blisters oder Blasen
ist bisher eine Vielfalt von verhältnismäßig verwickelt aufgebauten Maschinen und Vorrichtungen sowie verschiedene
Verfahren vorgeschlagen worden. Diese herkömmlichen Verfahren und Vorrichtungen sind im allgemeinen
von verwickelter und komplizierter Natur und führen zu übermäßig hohen Kosten für die Herstellung
des Fertigproduktes.
Bei einem gattungsgemäßen Verfahren (DE-OS 10 445) ergibt sich ein besonderes Problem aus der
mangelnden Gleichmäßigkeit der Dicke des Bahnmaterials, Dies rührt daher, daß, wenn ein Schlauch mit einer
Ringschlitzdüse gespritzt und anschließend durch den Walzenspalt zwischen zwei übereinander angeordneten
parallelen zylindrischen Walzen hindurchgeleitet wird, der Mittelabschnitt des auf diese Weise erhaltenen
plattgedrückten zweischichtigen Bahnmaterials dünner ist als die Randabschnitte. Diese Querschnittsverkleinerung
des Mittelabschnittes ist bedingt durch innere Spannungen, die auf den geschmolzenen schiauchförmigen
Spritzling ausgeübt werden, wenn er durch das Einziehen in den Walzenspalt der Walzen plattgedrückt
wird. Es leuchtet ein, daß der dünnere Mittelabschnitt ebenso wie in ihm ausgebildete erhabene Taschen die
Bahn beträchtlich schwächt; es ergibt sich daraus eine schwerwiegende Verringerung der Dämpfungseigenschaften
des Produktes.
ίο Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile
des Standes der Technik weitgehend zu überwinden und für die Herstellung von Polsterfolien von im
wesentlichen gleichmäßiger Dicke mit eiiiabenen Taschen
ein Verfahren zu schaffen, das verhältnismäßig einfach und mit niedrigen Betriebskosten auskommt.
Die Lösung der Aufgabe ist den kennzeichnenden Maßnahmendes Anspruchs i entnehmbar.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Nach der DE-OS 21 40 194 ist zwar bererts eine Ringschlitzdüse mit getrennt regelbaren Heizzonen bekannt;
dafür allein jedoch wird kein Patentschutz begehrt, sondern nur für diese Maßnahme im Zusammenhang
mit den weiteren Maßnahmen des Anspruches 1.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht die Herstellung einer Polsterfolie, also einer endlosen, zweischichtigen,
ebenen Bahn mit ein Gas enthaltenden geschlossenen Taschen, die von einer oder beiden Seiten
des Bahnmaterials wegragen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind unter »geschlossenen Taschen« Blasen,
Blisters ο. dgl. ebenso wie Taschen an sich zu verstehen.
Nach einem Merkmal der Erfindung ist ein Schlitz-Spritzwerkzeug, beispielsweise eine zylindrische Spritzdüse,
mit einem Ringschlitz und einer Vielzahl von Heizelementen vorgesehen, die am Umfang der Spritzdüse
angeordnet und in der Lage sind, die Temperatur des Spritzlings an verschiedenen über den Umfang des
Ringschlitzes verteilten Stellen während des Austretens des Spritzlings aus dem Ringschütz auf verschiedenen
Werten zu halten.
Fließfähige Stoffe, wie z. B. geschmolzener Kunststoff, Harz, künstlicher Kautschuk o. dgl., werden durch
den Ringschlitz im Spritzwerkzeug so gespritzt, daß das Ausgangsmaterial fest wird und sich ein schlauchförmiger,
hohler Folien-Spritzling mit Wandabschnitten ungleicher Dicke ergibt. Gleichzeitig wird ein unter geringem
Überdruck stehendes Gas in das Schlitz-Spritzwerkzeug meistens zentral oder axial in der Spritzrichtung
so eingeleitet, dpß es den schlauchförmigen hohlen Spritzling füllt und aufbläht.
Der nächste Arbeitsschritt besteht darin, den das Gas
enthaltenden schlauchförmigen hohlen Spritzling, der noch ausreichend warm ist, um verformbar und durch
Druckeinwirkung verschweißbar zu sein, zwischen zwei übereinander angeordneten parallelen, zylindrischen
Walzen hindurchzuleiten, die sich gegenläufig drehen, also die eine im und die andere gegen den Uhrzeigersinn,
so daß der Spritzling in den Walzenspalt zwischen den beiden Walzen eingezogen wird. Der schlauchförmige
hohle Spritzling wird dadurch zu einer endlosen, zweischichtigen, ebenen Bahn plattgedrückt, die über
ihrer gesamten Flächenausdehnung von gleichmäßiger Dicke ist. Beim Plattdrücken des Schlauches werden die
einander zugewandten Flächen des plattgedrückten Schlauches unter Einwirkung von Wärme und Druck
miteinander verschweißt. Wenigstens eine der Walzen hat an ihrer Außenfläche eine Vielzahl von mit Zwi-
schenabstand angeordneten Ausnehmungen, die mit beliebiger
zweckdienlicher Konfiguration, z. B. als wendeiförmige Nuten, diskrete Vertiefungen, Aussparungen in
einer hohlen Walze etc, ausgebildet sein können. Daraus ergibt sich beim Plattdrücken des schlauchförmigen
Spritzlings mit den Walzen, daß das in ihm enthaltene Gas in einer Vielzahl von mit Zwischenabstand angeordneten
Taschen eingeschlossen wird, die an der Oberfläche der zweischichtiger, ebenen Bahn in situ ausgebildet
werden. Das erhaltene Bahnmaterial weist somit eine Vielzahl von mit Gas gefüllten Taschen auf, die von
einer oder beiden Seiten wegragen.
Das Verfahren gemäß der Erfindung besitzt mehrere wichtige Vorteile. Die Herstellung des gewünschten
Bahnmateriais wird mit einem Verfahren von verhältnismäßig großer Einfachheit bewerkstelligt. Daraus ergibt
sich eine Senkung der Investitionskosten für eine entsprechende Fertigungseinrichtung. Im Vergleich mit
Einrichtungen nach dem Stand der Technik sind auch die Betriebs- und Stückfertigungskosten gesenkt. Das in
den Spritzling eingeleitete Gas kann Luft oder ein leichteres Gas, also von geringerer Dichte als Luft, sein. Im
letzteren Fall ist das Bahnmaterial besonders gut als Hüll- oder Packmaterial geeignet, wenn, beispielsweise
beim Luftversand von Gütern oder Paketen, das Gewicht des Verpackungsmaterials ein wichtiger Kostenfaktor
ist.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sich die Taschen abhängig von der Marktnachfrage hinsichtlich
Gestalt, Abmessungen und Anordnungsmuster beliebig ausbilden lassen, und zwar durch Verändern
der Anordnung und der Konfiguration der Ausnehmungen an den eingesetzten Walzen, d. h. es lassen sich in
einer bestimmten Fertigungseinrichtung Walzen verschiedener Abmessungen mit hinsichtlich Abmessungen,
Gestalt und Anordnungsmuster verschiedenen Ausnehmungen wechselweise einsetzen, um unabhängig
von der Marktnachfrage jede gewünschte Art von Bahnmaterial mit erhabenen Taschen herzustellen.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Herstellen einer Polsterfolie,
Fig.2 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig.l,
F i g. 3 den Querschnitt 3-3 in F i g. 2 durch das Spritzwerkzeug,
F i g. 4 den Schnitt 4-4 in F i g. 2,
F i g. 5 den Schnitt 5-5 in F i g. 2 und
F i g. 6 den Schnitt 3-3 in F i g. 2 durch das Spritzwerkzeug mit Heizelementen f?emäß der bevorzugten Ausführungsform.
Gemäß Fig. 1 liefert ein Extruder 10 einen heißen, geschmolzenen thermoplastischen Kunststoff an ein
Spritzwerkzeug 12 in Form einer waagerecht angeordneten Ringschlitzdüse. Ein Gasstrom 14 strömt mit einem
geringen Überdruck durch ein Rohr 16 zu einer zentralen Auslaßöffnung 18, die in der Mittelachse des
Spritzwerkzeuges 12 angeordnet ist. Durch Spritzen tritt am Spritzwerkzeug 12 ein heißer, schlauchförmiger,
hohler Folien-Spritzling 20 aus, der sich entsprechend einem Pfeil 22 vom Spritzwerkzeug 12 weg nach rechts
bewegt. Unmittelbar vor dem Einlaufen in den Walzenspalt zwischen einer sich drehenden, zylindrischen Walze
26 und einer nich*. gezeichneten darunter angeordneten weiteren Walze wird der Folien-Spritzling 20 von
einem mit strichpunktierten Linien gezeichneten Strahlungsheizelement 24 erwärmt.
Das Strahlungsheizelement 24 kann beliebig ausgebildet sein, beispielsweise als Infrarot- oder als elekfisches
Widerstands-Heizelement, oder es können im Abstand entlang des Umfanges des Folien-Spritzlings 20
mehrere Warmluftdüsen oder Wasserdampfmäntel etc. vorgesehen sein, um den Folien-Spritzling 20 vor dem
Einziehen in den Walzenspalt zu erweichen und auf eine
ίο Temperatur zu bringen, bei der eine Verschweißung
unter Druck eintritt.
In der Außenfläche der Walze 26 ist eine Vielzahl von Ausnehmungen 28 regelmäßig und mit Zwischenabstand
angeordnet. Beim gezeigten Beispiel sind die Ausnehmungen 28 halbkugelige Vertiefungen, von denen
jede einen zentralen Kanal oder ein zentrales Loch 30 aufweist, das sich über eine kurze Strecke nach innen
zum hohlen Innenraum der Walze 26 erstreckt. Im Innern der Walze 26 wird von einem Vakuumerzeuger 32
ein Unterdruck erzeugt, mit dem die Walze 26 über abgeschlossene Rohre 34 und 36 beaufschlagt wird. Der
Vakuumerzeuger32 ist in den meist,. <
Fällen eine Vakuumpumpe, ein Sauggebläse o. dgl. Da d's Rohr 34 still
steht und das Rohr 36 sich gleichachsig mit der Walze 26 dreht, sind die Rohre 34 und 36 durch ein Gelenk 38
miteinander verbunden, das als entsprechender Rutschdrehve binder oder als Verbinder mit Dichtglied ausgebildet
ist und in der der Fachwelt bekannten Weise Bewegungen zwischen den Rohren 34 und 36 ermöglicht.
Die vom Vakuumerzeuger 32 erzeugte Vakuumwirkung wird somit zu den sich unmittelbar am Walzenspalt
befindenden Löchern 30 über entsprechende Abspe/rorgane, wie z. B. auf die Schwerkraftwirkung ansprechenden
gewichtsbetätigte Klappenventile, im Haiiptteil der Walze 26 übertragen; mit anderen Worten,
es sind nicht gezeichnete Absperr- oder andere zweckdienliche Organe vorgesehen, die dafür sorgen,
daß die Vakuumwirkung nicht dadurch verloren geht oder verringert wird, daß sie durch die Löcher 30 geleitet
wird, die zu einem bestimmten Zeitpunkt während der Drehung der Walze 26 um ihre waagerechte Mittelachse
zur Atmosphäre hin offen sind. Somit sind die in Fig. 1 gezeichneten Löcher 30 gegen Lufteintritt gesperrt,
da sie eine Stellung an der Oberseite der Walze 26 fern vom Walzenspalt einnehmen. Für den Drehantrieb
der Walze 26 sorgen ein Motor 40, eine Antriebswelle 42 und ein entsprechendes Zwischengetriebe.
Wenn sich der Folien-Spritzling 20 durch den Walzenspalt hindurchbewegt, entsteht daraus eine endlose,
zweischichtige, ebene Bahn 44. die sich entsprechend
einem Pfeil 46 nach rechts und von den Walzen 26 weg bewegt. Wenn die einander zugewandten, aneinander
anliegenden Flächen des plattgedrückten Folien-Spritzlings 20 am Walzenspalt aneinandergepreßt werden,
s^nd ,ie noch ausreichend warm, um miteinander verschweißt
zu werden. Die Bahn 44 weist an ihrer Oberseite eine Vielzahl iun mit regelmäßigem Z'.vischeniibstand
angeordneten Halbkugeligen Taschen 48 auf, die das Gas 14 enthalten. Die Bahn 44 wird dann gewöhnlieh
zu einer nicht gezeichneten entsprechenden Aufwickelrolle geleitet und daran versandfertig aufgewikkelt,
Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Bahn 44 in regelmäßigen Zeitabständen mit einer fliegenden
Schere o. dgl. in Stücke geeigneter Länge zu schneiden, diese Bahnstücke zu stapeln, in Behälter zu packen und
zu versenden.
Als für die Durchführung der Erfindung geeignete Ausgangswerkstoffe kommen Thermoplaste in Frage,
darunter Polyäthylen. Polypropylen. Polystyrol. Polyurethan.
Polyvinylchlorid etc. Das in den .schlauchförmigen hohlen Folien-Sprit/.ling 20 meistens zentral in bezug
auf das Schlitzspritzwerkzeug 12 eingeleitete Gas kann Luft oder ein Gas leichter als Luft sein, beispielsweise
Wasserstoff, Helium. Neon oder Stickstoff.
Fig. 2 zeigt das Spritzwerkzeug 12 an einem üblichen
Schneckenextruder 10 mit einem beheizten Zylinder 50. in dem ein thermoplastischer Kunststoff 52 geschmolzen
wird, bevor er mittels einer Schnecke 54 aus eiern Ringschlitz-Spritzwerkzeug 12 ausgetrieben wird.
Der Extruder 10 hat ein Heizelement 56, welches das in Form von Feststoffteilchen aufgegebene thermoplastische
Ausgangsmaterial 52 unmittelbar vor dem Austreiben aus dem Spritzwerkzeug 12 während einer kurzen
Zeitspanne erwärmt, so daß das Ausgangsmaterial 52 geschmolzen wird, ohne daß eine weitere Polymerisation
stattfindet.
Gemäß F i g. 2 ist unter der Walze 26 eine untere Walze 64 angeordnet, die mit einer axialen Antriebswelle
66 verbunden und durch sie drehanireibbar ist. Die Antriebswelle 66 wird entgegengesetzt zur Antriebswelle
42 im Verhältnis I : 1 angetrieben. Durch die Verwendung entsprechender Wellen und Zahnräder besteht
selbstverständlich die Möglichkeit, beide Walzen 26 und 64 mit ein und demselben Motor 1O gleichzeitig
anzutreiben und zu drehen. Gemäß F i g. 2 hat die Walze 64 eine glatte, ununterbrochene Oberfläche, so daß nur
an der Oberseite der Bahn 44 Taschen 48 ausgebildet werden.
In F i g. 3 sind Einzelheiten des Spritzwerkzeuges 12
zu erkennen, das einen Dorn 68 hat. der im Abstand von und im Innern eines Außenmantels oder Verteilerkopfes
69 so angeordnet ist, daß zum Spritzen des geschmolzenen thermoplastischen Kunststoffes 52 ein Ringschlitz
70 zur Verfugung steht.
Die in F i g. 4 dargestellte Einzelheit zeigt die Ausbil-
Walzen 26 und 64. Die taschenfreien Bereiche sind von zwei Schichten miteinander verschmolzenen, ebenen
Bahnmaterials gebildet. Das grundsätzlich hohle Innere der oberen Walze 26. in der ein Vakuum erzeugt wird,
das aus den schon genannten Gründen durch die Löcher 30 angelegt wird, ist in F i g. 4 deutlich zu erkennen.
Fig. 5 verdeutlicht das Zusammenfallen oder Plattdrücken
des schlauchförmigen hohlen Folien-Spritzlings 20 beim Einlaufen in den Walzenspalt zwischen
den Walzen 26 und 64.
Bei der Ausführungsform, die in F i g. 6 dargestellt ist, ist das Spritzwerkzeug 12 mit Heizelementen 110, 111,
112 und 113 ausgestattet, die in der Seitenansicht gemäß
F i g. 2 nicht gezeichnet sind. Die Heizelemente 110,111,
112 und 113 sind am Umfang des Verteilerkopfes 69 so
angeordnet, daß der durch den Ringschlitz 70 gespritzte Kunststoff beim Verlassen desselben erwärmt wird. Die
Heizelemente 110, 111, 112 und 113 können in beliebiger
herkömmlicher Weise ausgebildet sein, beispielsweise als elektrische Widerstands-Heizelemente, und
mit beliebigen zweckdienlichen Hilfsmitteln steuerbar sein. Sie können außerdem so ausgelegt sein, daß sich
ihre Temperatur für alle gemeinsam paarweise oder einzeln verändern läßt.
Um für eine gleichmäßige Bahndicke zu sorgen, ist es notwendig, daß die Abschnitte des Foüen-Spritzlings 20,
die den Mittelteil der Bahn 44 bilden sollen, stärker erwärmt werden als die Schlauchabschnitte, aus denen
die Ränder der Bahn 44 gebildet werden. Gemäß Fie. 16 sind die Heizelemente 110 und 111 auf eine
höhere Temperatur eingestellt als die Heizelemente 112
und 113. so daß der Ringschlitz 70 in der Nähe der
Heizelemente 110 und 111 eine größere Menge geschmolzenen
Ausgangsmatcrials extrudiert. Aufgrund > dieses Materialüberschusses sind beim Austreten des
gespritzten Schlauches aus dem Spritzwerkzeug 12 die im Bereich der Heizelemente HO und 111 gespritzten
Seitenwandabschnitte des schlauchförmigen Spritzlings anfänglich dicker als die den Heizelementen 112 und 113
ίο entsprechenden Seitenwandabschnitte. Wenn der
schlauchförmige Folien-Spritzling 20 in den Walzenspalt einlauft, fließt von dem geschmolzenen Material in
den dickeren Schlauchabschnitten etwas zu den dünneren Abschnitten des Schlauches und erzeugt dadurch
nach dem Plattdrücken des Schlauches zwischen den Walzen eine zweischichtige Bahn von gleichmäßiger
Dicke.
Es wurde festgestellt, daß sich mit einem Ringschlitz von etwa 200 bis etwa 380 mm Durchmesser und einer
_!<) SctiMi/weiie von eiwa 0,5 nun eine zweischichtige- Bahn
von gleichmäßiger Dicke von etwa 0,025 bis etwa 0,05 mm herstellen läßt, wenn die Heizelemente für die
Schlauchabschnitte, aus denen der Mittelteil des Bahnmaterials gebildet wird, auf etwa 150 bis etwa 17O0C,
vorzugsweise auf etwa 160°C aufgeheizt werden, und die Heizelemente für die den Randabschnitten des
Bahnmaterials entsprechenden Schlauchabschnitte auf etwa 132 bis etwa 154°C, vorzugsweise auf etwa 143° C.
Statt c.:i· vier Heizelemente beim gezeigten Beispiel
können mehr oder weniger Heizelemente verwendet werden, sofern es möglich ist, die dem Mittelteil der
zweischichtigen Baiin entsprechenden Schlauchabschnitte stärker zu erwärmen als die Abschnitte, aus
denen die Bahnränder gebildet werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Verfahren zum Herstellen einer Polsterfolie aus zwei Bahnen aus Kunststoff, mit einseitig oder beidseitig
vorstehenden gasgefüllten Taschen, bei dem ein thermoplastischer Kunststoff mit einem Extruder
und mittels einer Heizzonen aufweisenden Ringschlitzdüse mit ringförmigem Querschnitt zu einem
Schlauch extrudiert wird, bei dem in den Schlauch das Füllgas mit leichtem Überdruck eingeleitet
wird, bei dem dann der Schlauch zwischen zwei parallelen zylindrischen Walzen zusammengedrückt
wird, bei dem dabei mittels taschenförmiger Vertiefungen in wenigstens einer der Walzen in wenigstens
einer der Bahnen die Taschen ausgebildet werden und bei dem die aufeinanderliegenden Bereiche der
Bahnen im Walzenspalt miteinander verschweißt werden, dadurch gekennzeichnet,daC die
Heizzonen so geregelt werden, daß die zwei sich in Richtung des Zusammendrückens gegenüberliegenden
Umfangszonen, die dem Mittelbereich der Bahn entsprechen, stärker als die restlichen Umfangszonen,
die den Randbereichen der Bahn entsprechen, erwärmt werden, wodurch der Mitteibereich mit
größerer Wandstärke als die Randbereiche extrudiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der thermoplastische Werkstoff in den
sich in Richtung des Zusammendrückens gegenüberliegenden Umfangszonen auf eine Temperatur zwischen
etwa 150 und 170° C und in den restlichen
Umfangszone:. auf eine Temperatur zwischen etwa 132 und 154°C erwärm» wird, "'obei ein Temperaturunterschied
von wenigstens etwa 5° C eingehalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der thermoplastische Werkstoff in den
sich in Richtung des Zusammendrückens gegenüberliegenden Umfangszonen auf etwa 160°C und in den
restlichen Umfangszonen auf etwa 143°C erwärmt wird.
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