DE2166968A1

DE2166968A1 - Verfahren zur herstellung eines laminats

Info

Publication number: DE2166968A1
Application number: DE19712166968
Authority: DE
Inventors: Andre Leonard Henri Depuydt; Rudiger Frans Paul De Keyser
Original assignee: UCB SA
Current assignee: UCB SA
Priority date: 1970-12-21
Filing date: 1971-12-18
Publication date: 1977-07-14
Also published as: US3840419A; NL7117194A; AU3708571A; LU64482A1; CH565034A5; NL154153B; GB1331627A; MY7400272A; DE2163013B2; FR2118934A1; DE2166968B2; JPS5549988B1; DE2163013A1; FR2118934B1; CH575827A5; BE776938A; IT945492B; ES398122A1

Description

PATENTANWÄLTE

DR.A.VAN DERWERTH DR. FRANZ LEDERER REINER RMEYER

DH¹L-ING. (1934-1974) DIPL-CHEM. DIPL-ING.

8000 MÜNCHEN LUCILE-GRAHN-STRASSE.22

TELEFON: (089) 472947 TELEX: 524624 LEDER D TELEGR.: LEDERERPATENT

9,- September 1976 L/hu

UCB, S.A.

4, Chaussee de Charleroi Saint-Gilles-lez-Bruxelles Belgien

Verfahren zur Herstellung eines Laminats

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Laminats von einer Breite von mindestens 30 cm, bei welchem man in an sich bekannter Weise auf eine rotierende übertragungswalze eine Klebstoffschicht aufträgt, diese Klebstoffschicht auf eine erste sich bewegende Folie überträgt und die so beschichtete Folie mit einer zweiten, sich bewegenden Folie unter Bildung eines Laminats verklebt.

Solche· ) Laminate· swerden z.B. als Verpackungsmaterial gebraucht. Sie bestehen aus zwei oder mehreren Folien aus Kunststoff/ Metall, Papier oder Textil, die gegeneinander verklebt sind.

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Es ist bekannt Laminate von einer Breite von mindestens 30 cm unter Verwendung von konventionellen Klebstoffen herzustellen, die aus einer Mischung aus mindestens einem haftenden Polymer mit mindestens einem Lösungsmittel. bestehtn., wobei das Lösungsmittel dazu dient, die "Vis- · kosität des Klebemittels zu regeln, damit dieses auf eine Schicht des Laminats in einer geringen Schichtdicke von Bruchteilen eines Mikrons bis zu wenigen Mikron aufgetrager· werden kann, worauf die so mit Klebstoff beschichtete Folie mit einer anderen Folie zur Bildung eines Laminats verklebt werden kann. Das Arbeiten mit Lösungsmitteln hat schwerwiegende Nachteile. Zunächst sind aus gesundheitlichen Gründen kostspielige Einrichtungen vorzusehen, um eine GesundheitsschSdigung des Personals durch die Lösungsmitteldämpfe und jealiche Feuersgefahr zu verhindern. Außerdem erfordert die Benutzung eines Lösungsmittels für die Klebstoff herstellung mehrere Arbeitsstufen, wie die Auflösung des Klebstoffs in dem Lösungsmittel, die innige Vermischung der Bestandteile und schließlich die Beseitigung des Lösungsmittels_r vorzugsweise in einem Ofen, bevor sich die Bindung des Laminats ergibt. Bei diesen Maßnahmen geht das Lösungsmittel entweder verloren, oder es muß so weit wie möglich wiedergewonnen werden, was ebenfalls kostspielige Einrichtungen voraussetzt. Ein anderer Nachteil besteht darin, daß die aktive Lebensdauer des Klebstoffs in seiner einsatzfertigen Form beschränkt ist, wobei diese Dauer umgekehrt proportional der Reaktionsfähigkeit seiner Bestandteile ist. Beim Anhalten der Maschine zur Herstellung der Laminate ist der Klebstoff, welcher sich noch in den tiberzugswannen befindet, verloren , weil seine Reaktivitätsdauer oder seine "Topfzeit" zu beschränkt sind.

Es gibt Klebstoffe ohne inerte Lösungsmittel, die einfach aus bei erhöhter Temperatur geschmolzenen thermoplastischen Kunststoffen bestehen und so in flüssiger Form aufgetragen werden können. Die Viskosität solcher Kunststoffe im geschmol-

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zenen Zustand ist aber so hoch, daß es nicht möglich ist sie in der für die Laminathersteilung erforderlichen niedrigen'Schichtdicke aufzutragen.

Es gibt auch lösungsmittelfreie Reaktivklebstoffe/ die mindestens zwei reaktionsfähige Bestandteile enthalten, die miteinander in situ in Reaktion treten und in der Kälte aushärten. Obwohl diese lösungsmittelfreien Klebstoffe nicht die geschilderten Nachteile der Lösungsmittel enthaltenden Klebstoffe aufweisen, konnten sie bislang nicht für die Herstellung breiter Laminate verwendet werden, teils wegen ihrer Viskosität, teils wegen ihrer hohen Reaktionsfähigkeit und damit verbundenen schnellen Aushärtung. Wegen dieser hohen Reaktionsfähig-. keit müssen diese Klebstoffe vollständig von der Maschine auf die eine Folienbahn des Laminats übertragen werden, ohne daß Klebstoff auf der'Maschine zurückbleibt und dort aushärtet.

Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gesetzt, solche,lösungsmittelfreie Reaktivklebstoffe einzusetzen und die mit ihrem Einsatz verbundenen Probleme zu überwinden. - .

Aus der GB-PS 1 158 740 ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein Klebstoff ohne Lösungsmittel mittels einer stereotypen Walze (Rasterwalze) auf eine Kunststoffolie aufgetragen wird, aber mit diesem Verfahren werden insbesondere Klebstoffstreifen auf die Kunststoffolie zwecks Herstellung von Beuteln aufgetragen, dieses Verfahren ermöglicht jedoch nicht die Herstellung von breiten Laminaten. Auftragswalze und Gegenwalze in der Vorrichtung gemäß GB-PS 1 158 740 müssen aus Metall sein, weil jede von ihnen eine innere Heizung besitzt und daher gute Wärmeleitfähigkeit besitzen muß. Da die Stereotypwalze eine andere Umlaufgeschwindigkeit haben soll als die Auftragswalze und diese eine andere Umlauf geschv/indigkeit als die Gegenwalze, um durch'Scherkräfte alten Klebstoff von

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den Walzen abzunehmen, wären bei einer Dimensionsvergrößerung der Vorrichtung gemäß GB-PS 1 158 740 zur Herstellung breiter Laminate und Annäherung der Auftragswalze an die Gegenwalze zur Erzielung eines dünnen Klebstoff ilms erhebliche Reibungen zu befü rchten. Außerdem, hat der Umstand, daß die Vorrichtung gemäß der GB-PS notwendigerweise eine stereotype Walze umfaßt, zur Folge, daß es dort immer eine Mischung aus frischem und altem) Klebstoff geben wird, weil allmählich die Vertiefungen in der stereotypen Walze sich mit erhärtetem Klebstoff füllen werden, was nach Ablauf einer gewissen Betriebszeit das Ankleben des Kunststoffilms an der stereotypen Walze hervorrufen wird.

Im Gegensatz hierzu gelingt es gemäß der Erfindung, im wesentlichen die Gesamtheit des auf das Klebstoffauftragssystem gespeisten Klebstoffs zu entfernen und ihn in seiner Gesamtheit auf die zu überziehende Folie in dünner Schicht zu übertragen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man als Klebstoff einen lösungsmittelfreien, aushärtbaren Klebstoff, der wenigstens zwei reaktionsfähige Bestandteile enthält, verwendet und diesen Klebstoff auf die +) rotierende Übertragungswalze in einer Schichtdicke von 5 bis 50 Mikron, vorzugsweise" 10 bis 25 Mikron, aufträgt, und daß man die Verschiebungsgeschwindigkeit der ersten Folie 10 bis 50 Mal höher als die Geschwindigkeit der rotierenden übertragungswalze einstellt, derart, daß die erste Folie den Klebstoff vollständig von der rotierenden Übertragungswalze abhebt und auf diese Weise eine Klebstoffschicht von einer Dicke von 0,5 bis 5 Mikron, vorzugsweise 1 bis 2,5 Mikron aufnimmt.

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+) mit einer elastischen Oberfläche ausgestattete -5-

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Eine Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß der Klebstoff von der übertragungswalze von einer Zwischenwalze mit starrer," glatter Oberfläche abgenommen wird, deren Umfangsgeschwindigkeit 10 bis 50 Mal höher ist als die Umfangsgeschwindigkeit der übertragungswalze und die Klebstoffschicht von der Zwischenwalze auf die erste Folie übertragen wird, deren Verschiebungsgeschwindigkeit der Umfangsgeschwindigkeit der Zwischenwaize entspricht oder etwas höher als diese ist.

Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren zu verwendenden lösungsmittelfreien Klebstoffe schließen insbesondere die wässrigen Leime in Dispersion, Lösung oder Emulsion aus, ebenso wie die Leime, welche von einem natürlichen oder synthetischen Harz in Dispersion, Lösung oder Emulsion in mindestens einem flüchtigen organischen Lösungsmittel gebildet werden. Ein typischer Vertreter eines Klebstoffs ohne Lösungsmittel, welchen man vorzugsweise benutzt, ist derjenige, v/elcher aus zwei oder mehreren reagierenden Bestandteilen besteht, wobei die Bestandteile untereinander in situ unter Bildung eines vernetzten polymeren Klebstoffs reagieren. Beispiele dieser Klebstoffart sind ein hydroxylierter Polyester oder Polyäther, welchen man mit einem Di- oder Polyisocyanat umsetzer^ läßt, ein Epoxyharz, welches man mit einer Verbindung umsetzen läßt, welche mindestens zwei aktive Wasserstoffatome enthält, usw.

Die kontinuierliche innige Mischung aus den? Bestandteilen des Klebstoffs ohne Lösungsmittel wird in einem an sich bekannten Verteilerkopf erzeugt. Der Verteilerkopf liefert den Klebstoff auf die Auftragungsvorrichtung zwischen einem Vordosierelement und der Übertragungswalze mit elastischer Oberfläche. Gemäß der Breite der Bahn aus zu überziehender Folie kann man einen oder mehrere Verteilerköpfe, verteilt über die ganze Breite des Vordosierelements, vorsehen, oder

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aber auch einen einzigen schwingenden Verteilerkopf, welcher periodisch den Klebstoff über die ganze Breite des Vordosierers ablagert.

Der Vordosierer besteht aus starrem Material, vorzugsweise aus Metall. Er kann fest oder drehbar sein. Wenn fest, kann er aus einer Rakel, einem fest,angeordneten Zylinder oder einer ähnlichen Einrichtung bestehen. Wenn drehbar, besteht er aus einer Walze, deren Rotationsgeschwindigkeit verschieden von der Rotationsgeschwindigkeit der übertragungswalze mit elastischer Oberfläche ist. Ob fest oder rotierend, der Vordosierer stützt sich auf die übertragungswalze mit elastischer Oberfläche derart ab, daß eine Klebstoffschicht von 5 bis 50, vorzugsweise 10 bis 25 Mikron Dicke auf der Oberfläche der letzteren gebildet wird.

Die übertragungswalze mit elastischer Oberfläche wird von einem metallischen Zylinder gebildet, dessen Oberfläche mit einem überzug aus natürlichem oder synthetischem Kautschuk versehen ist, welcher der gegebenenfalls korrodierenden Einwirkung des angewendeten Klebstoffs ohne Lösungsmittel widersteht. Die Dicke der elastischen Schicht soll ausreichend sein, um eine weiche Berührung mit dem Vordosierer sicherzustellen. ·

Die Schicht aus Klebstoff ,ohne Lösungsmittel, welche sich " auf der übertragungswalze mit elastischer Oberfläche befindet, kann indirekt öder direkt auf die Folie übertragen werden.

Wenn die Schicht aus Klebstoff ohne Lösungsmittel, welche sich auf der übertragungswalze mit elastischer Oberfläche befindet, indirekt auf die zu überziehende Folienbahn übertragen wird, wird sie mittels einer rotierenden Zwischenwalze aus starrem Material mit. glatter Oberfläche, beispielsweise aus Metall, welche zwischen der übertragungswalze mit elastischer Oberfläche und der zu überziehenden Folienbahn angeordnet ist und deren Umlaufgeschwindigkeit

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mindestens zehnmal größer als diejenige der Übertragungswalze mit elastischer Oberfläche ist,' übertragen. Infolge dieses großen Unterschieds in den Geschwindigkeiten nimmt' die Zwischenwalze vollständig den Klebstoff von der Oberfläche der übertragungswalze mit elastischer Oberfläche ab. Ebenso besitzt die zu überziehende Folienbahn, welche in Berührung mit dieser Zwischenwalze gelangt, eine gleiche oder etwas höhere Verschiebegeschwindigkeit als die Umlaufgeschwindigkeit der rotierenden Zwischenwalze, um hierdurch vollständig den sich auf deren Oberfläche befindlichen Klebstoff abzunehmen. Man kann eine Gegenwalze vorsehen, vorzugsweise mit elastischer Oberfläche, um·die Berührung der Kunststoffolie mit der rotierenden Zwischenwalze zu verstärken.

Wenn die Schicht aus Klebstoff ohne Lösungsmittel, welche sich auf der übertragungswalze mit elastischer Oberfläche befindet, direkt auf die zu überziehende Folie übertragen, wird, kann diese letztere einfach auf die übertragungswalze in der Art eines Teibriemens gespannt sefn, oder sie kann auch gegen die übertragungswalze mittels einer Gegenwalze gedrückt v/erden, weiche vorzugsweise eine elastische Oberfläche besitzt von der Art, wie im vorstehenden Absatz angegeben.

Im Falle einer indirekten übertragung des Klebstoffs v/erden die Gegenwalzen eine Umlaufgeschwindigkeit gleich oder vorzugsweise ein wenig höher als diejenige der rotierenden Zwischenwalze ; besitzen.

Bei einer direkten übertragung des Klebstoffes werden dagegen die Umlaufgeschwindigkeit der Gegenwalze und diejenige der Übertragungswalze mit elastischer Oberfläche in einem Verhältnis von mindestens 10/1 bis 50/1, vorzugsweise von 10/1 bis 15/1 sein.

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Die Folienbahn, welche erfindungsgemäß, mit dem Klebstoff, ohne Lösungsmittel überzogen wurde, geht dann in einen zweiten Teil der Vorrichtung, worin sie in an· sich be- ; kannter Weise mit einer zweiten Folie zu einem Laminat verklebt wird, beispielsweise indem die beiden Folien zwischen einer Walze mit elastischer Oberfläche und einer starren Walze, z.B. aus Metall, hindurchgehen. Die starre Walze kann mit einer Heizeinrichtung ausgestattet. sein.

Wenn ein Laminat aus mehr als zwei Folien erzeugt v/erden soll, kann man dies bewirken entweder auf mehreren Durchgängen, indem man jedesmal eine zusätzliche Folie hinzufügt, oder durch Anordnung mehrerer erfindungsgemäßer Systeir.e hintereinander. Auch kann man diese Herstellung von Laminaten aus mehr als zwei Folien bewirken, indem man entweder ein Laminat anstelle einer Einzelfolie durch den ersten Abschnitt der Apparatur hindurchgehen läßt, oder indem man ein Laminat anstelle einer Folie in den Verleimungsabschnitt hineingehen läßt, oder auch indem man gleichzeitig diese beiden Arbeitsweisen anwendet, wobei diese Laminate selbstverständlich gemäß der Erfindung oder nicht gemäß der Erfindung hergestellt sein können.'

Wesentlich für den Erfolg _tdes erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, daß das Verhältnis zwischen der Umlaufgeschwindigkeit der Übertragungswalze mit elastischer Oberfläche und der linearen Verschiebegeschwindigkeit der zu überziehenden Kunststoffolie mindestens 1:10 (bei direkter Übertragung) ist, oder dieses gleiche Verhältnis von mindestens 1:10 muß zwischen der Umlaufgeschwindigkeit der Übertragungswalze mit elastischer Oberfläche und der Geschwindigkeit der rotierenden Zwischenwalze bestehen, welche den Klebstoff auf die zu überziehende Folie überträgt, wenn diese Folie eine Verschieb egeschwindigkeit gleich oder etwas höher als diejenige der rotierenden Zwischenwalze {bei indirekter übertragung) besitzt.

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In den Zeichnungen ist die Erfindung näher erläutert. Diese stellen dar:

Fig. 1 in schematischer Weise eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 eine Ausführungsform der Vorrichtung mit einem fest angeordneten Vordosierer,

Fig. 3 eine andere Ausführungsform des Vordosierers, wenn dieser rotiert,

Fig'. 4 eine Abwandlung der Fig. 2, worin eine Gegenwalze vorgesehen ist,

Fig. 5 eine andere Abwandlung von Fig. 2, worin eine Zwischenwalze mit glatter Oberfläche zwischen der übertragungswalze mit elastischer Oberfläche und der zu überziehenden Folienbahn vorgesehen ist,

Fig. 6 in perspektivischer Ansicht eine Abwandlung der in Fig. 5 gezeigten Vorrichtung, welche eine Gegenwalze und seitlich verstellbare Seitenränder umfaßt.

In Fig. 1 ist der sich auf den Überzugssektor beziehende Teil mit I und der sich auf den Verleimungssektor beziehende Teil mit II bezeichnet. In Abschnitt I wird eine Kunststoffolie i mittels einer Walze 2 und einer Walze 3 derart geführt, um sich auf der rotierenden übertragungswalze 4 mit elastischer Oberfläche abzustützen. Der Klebstoff ohne Lösungsmittel wird eingespeist (Pfeil 10) über eine Leitung 5, welche über die ganze Breite des Vordosierers 6 mündet, dessen Abstand in Bezug auf die übertragungswalze 4 mit elastischer Oberfläche ein solcher ist, daß sich auf der letzteren eine Klebstoffschicht von einer Dicke von 5 bis 50 Mikron , vorzugsweise von 10 bis 25 Mikron, ablagert. Die Verschiebegeschwindigkeit der Folie 1 und die Umlaufgeschwindigkeit der übertragungswalze mit elastischer Oberfläche stehen in einem Verhältnis von

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mindestens 10:1. Die Kunststoffolie, welche auf diese Weise mit einer Klebstoffschicht von 0,5 bis 5 Mikron, vorzugsweise von 1 bis 2,5 Mikron (ungefähr 0,5 bis 5 g/m ,

vorzugsweise 1 bis 2,5 g/m Klebstoff ohne Lösungsmittel) überzogen wird, geht nach der Führungswalze 3 in .den Abschnitt II für die Verleimung, worin die Folie 1 in an sich bekannter Weise an eine Folie 7 auf dem Durchgang zwischen den Walzen 8 und 9 verklebt wird.

In Fig. 2 besteht der Vordosierer aus einer ferst angeordneten Walze 6, welche durch eine fest angeordnete Rakelklinge ersetzt werden kann. Die Speisung mit Klebstoff erfolgt an der mit einem Pfeil 10 markierten Stelle, welche den Kopf eines Verteilers bezeichnen soll, welcher " den Klebstoff über die ganze Breite der übertragungswalze mit elastischer Oberfläche' verteilt.

In Fig. 3 besteht der Vordosierer aus einer rotierenden Walze mit glatter Oberfläche, vorzugsweise aus Metall, deren Umfangsgeschwindigkeit verschieden von derjenigen der'übertragungswalze 4 mit elastischer Oberfläche ist.

Fig. 4 ist ähnlich Fig. 2 mit dem Unterschied, daß eine Gegenwalze 11 vorgesehen ist, welche die Kunststoffolie gegen die übertragungswalze 4 mit elastischer Oberfläche drückt. Die Pfeile zeigen an, daß die Kunststoffolie sich in gleichem Sinn oder in umgekehrtem Sinn zur übertragungswalze 4 mit elastischer Oberfläche verschieben kann, wobei das

Verhältnis zwischen den Geschwindigkeiten der Folie und der übertragungswalze 4 mit elastischer Oberfläche hier gleich mindestens 1O:1 ist.

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Fig. 5 besitzt eine Einrichtung, in welcher eine rotierende Walze 12 zwischen der übertragungswalze 4 mit elastischer ' Oberfläche und der Kunststoffolie 1 angeordnet ist. Das Verhältnis zwischen der Umfangsgeschwindigkeit der übertragungswalze 4 und der Umfangsgeschwindigkeit der Zwischenwalze 12 ist wenigstens 1:10, während die Verschiebegeschwindigkeit der. Folie 1 in Bezug auf die Geschwindigkeit der Zwischenwalze 12 gleich oder etwas höher ist.

In Fig. 6 sind Seitenränder 13 vorgesehen, um das überfliessen des Klebstoffs über den Vordosierer 6 und die übertragungswalze 4 mit elastischer Oberfläche zu verhindern, überdies ist eine"Gegenwaise 11 v/ie in Fig. 4 vorhanden.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Laminats von einer Breite von mindestens 30 cm, bei welchem man in an sich bekannter Weise auf eine rotierende übertragungswalze eine Klebstoff schicht aufträgt, diese Klebstoffschicht auf eine erste sich bewegende Folie überträgt und die so beschichtete Folie mit einer zweiten, sich bewegenden Folie unter Bildung eines Laminats verklebt, dadurch gekennzeichnet, daß man als Klebstoff einen lösungsmittelfreien, aus-' härtbaren Klebstoff, der wenigstens zwei reaktionsfähige Bestandteile enthält, verwendet und diesen Klebstoff auf die mit einer elastischen Oberfläche ausgestattete rotierende

■ Übertragungswalze in einer Schichtdicke von 5 bis 50 Mikron, vorzugsweise 10-bis 25 Mikron, aufträgt, und daß nian die Verschiebungsgeschwindiqkeit der ersten Folie 10 bis 50 mal höher als die Geschwindigkeit der rotierenden Übertragungswalze einstellt, derart, daß die erste Folie den Klebstoff vollständig von der rotierenden übertragungswalze abhebt und auf diese Weise eine Klebstoffschicht von einer Dicke von 0,5 bis 5 Mikron, vorzugsweise 1 bis 2,5 Mikron aufnimmt.

2. Abwandlung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Klebstoff von der ÜbertragungswaIze von einer Zwischenwalze mit starrer, glatter Oberfläche abgenommen wird, deren Umfangsgeschwindigkeit 10 bis 50 mal höher ist als die Umfangsgeschwindigkeit der Übertragungswalze und die Klebstoffschicht von der Zw.isnhenwalze auf die erste Folie übertragen wird, deren Verschiebungsgeschwindigkeit der Umfangsgeschwindigkeit der Zwischenwalze entspricht oder etwas höher als diese ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zu überziehende Folienbahn bereits ein Laminat ist.

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