DE4037018A1

DE4037018A1 - Materialbahn und verfahren zur herstellung derselben

Info

Publication number: DE4037018A1
Application number: DE4037018A
Authority: DE
Inventors: Horst-Ditmar Groene
Original assignee: LIN TEC Verpackungstechnik GmbH
Current assignee: Linpac Technologie GmbH
Priority date: 1990-11-20
Filing date: 1990-11-20
Publication date: 1992-05-21
Also published as: DE69131906D1; CA2061658A1; EP0558620B1; CA2061658C; WO1992008610A1; EP0558620A1; KR930007636A; DE69131906T2; EP0558620A4; KR100231110B1; ATE188646T1; JPH06507124A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbundmaterial, insbesondere aus Schaumkunststoff, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 8 und 13.

Vor allem für Verpackungszwecke werden in großem Umfange Kunststoffe, und zwar insbesondere Schaumkunststoffe, einge setzt. Aus umweltpolitischen Gesichtspunkten ist man in zu nehmendem Maße bemüht, diese Materialien wiederzuverwenden, also zu recyceln. Gerade Kunststoffe eignen sich an sich gut zur Wiederverwendung. Doch stößt der Einsatz von recyceltem Kunststoff bzw. Schaumkunststoff auf mehrere Probleme: Zum einen besitzt ein recyceltes Kunststoffmate rial eine schwer beeinflußbare, vielfach nicht den Bedürf nissen entsprechende Farbe. Zum anderen bestehen vor allem bei Lebensmittelverpackungen psychologische und hygienische Bedenken, die zu verpackenden Lebensmittel mit dem recycelten Kunststoffmaterial in Kontakt zu bringen.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine den Anforderungen gerecht werdende Materialbahn und ein Verfahren zur einfachen Herstellung derselben unter Ver wendung von recyceltem Kunststoff zu schaffen.

Eine Materialbahn zur Lösung dieser Aufgabe weist die Merk male des Anspruchs 1 auf. Durch den mehrschichtigen Aufbau ist es möglich, die Recyclingschicht je nach Anforderungen mindestens einseitig mit einer Abdeckschicht aus einem anderen Material zu verdecken. Diese Abdeckschicht elimi niert somit die nicht gewünschten Eigenschaften der Recyclingschicht. Bei Verwendung von neuem Kunststoff für die Abdeckschicht hat die erfindungsgemäße Materialbahn zu mindest auf der Seite, auf der sich die Abdeckschicht be findet, ein Aussehen und die Eigenschaften einer voll ständig aus frischem Kunststoff bzw. Schaumkunststoff gebil deten Materialbahn.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsge mäßen Materialbahn ist die Recyclingschicht beidseitig mit einer Abdeckschicht aus vorzugsweise nicht-recyceltem Kunst stoff beschichtet. Die Recyclingschicht ist somit in neuem Kunststoff bzw. Schaumkunststoff eingebettet. Eine solche Materialbahn eignet sich besonders zur Bildung von Ver packungen für Lebensmittel. Durch die (innere) Abdeck schicht wird dabei verhindert, daß vor allem uneingehüllte Lebensmittel nicht mit der Recyclingschicht in Berührung kommen. Die (zweite) Abdeckschicht gibt der Verpackung ein Äußeres, das mit vollständig aus neuem Kunststoff gebil deten Verpackungen vergleichbar ist. Vor allem eignet sich die äußere Abdeckschicht aus frischem Kunststoff bzw. Schaumkunststoff zum problemlosen Bedrucken der Verpackung.

Zweckmäßigerweise weist die Recyclingschicht oder die Summe mehrerer Recyclingschichten eine Dicke auf, die deutlich größer als die Dicke jeder Abdeckschicht, vorzugsweise größer als die Gesamtdicke beider Abdeckschichten, ist. Da durch läßt sich die erfindungsgemäße Materialbahn unter Ver wendung eines relativ großen Anteils an recyceltem Kunst stoffmaterial bilden. Demgegenüber ist der Einsatz von neuem Kunststoffmaterial relativ gering. Der Neumaterialan teil liegt vorzugsweise im Bereich von 10 bis 40% des Ge samtmaterials für die erfindungsgemäße Materialbahn.

Ein Verfahren zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegen den Aufgabe weist die Merkmale des Anspruchs 8 auf. Durch die Verwendung zweier Extruder ist es möglich, die Recyclingschicht bzw. -schichten und die Abdeckschicht bzw. -schichten gleichzeitig kontinuierlich herzustellen. Daraus entsteht durch einfaches Zusammenführen sämtlicher Schich ten aus beiden Extrudern die erfindungsgemäße Materialbahn. Der Aufwand für den Einsatz zweier Extruder wird kompen siert durch die doppelte Fertigungskapazität. Diese ent spricht der gleichen Fertigungskapazität, die beim Her stellen herkömmlicher Materialbahnen aus reinem Frischmate rial auf zwei Extruderstraßen sich ergeben würde. Insofern ist - ausreichenden Fertigungsbedarf vorausgesetzt - der Mehraufwand zur Herstellung der erfindungsgemäßen Material bahn im Vergleich zu einer Materialbahn aus ausschließlich Neumaterial nicht größer.

Ein weiteres Verfahren zur Lösung der der Erfindung zu grundeliegenden Aufgabe weist die Merkmale des Anspruchs 13 auf. Dieses Verfahren eignet sich besonders für geringere Fertigungskapazitäten. Zwischen die beiden extrudierten Ab deckschichten wird die mittige Recyclingschicht fortlaufend zugeführt. Dieses Verfahren ermöglicht die kontinuierliche Herstellung der erfindungsgemäßen Materialbahn mit einem einzigen Extruder. Es ist auch denkbar, von mehreren Mate rialrollen eine größere Anzahl von Recyclingschichten zwischen den Abdeckschichten zuzuführen. Vor allem bei einer Materialbahn mit nur einer (einseitigen) Abdeck schicht ist es auch denkbar, die Abdeckschicht von der Rolle zuzuführen und eine oder mehrere Recyclingschichten fortlaufend zu extrudieren.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Mate rialbahn und das Verfahren zur Herstellung derselben werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Materialbahn in einem vergrößerten, teilweisen Querschnitt,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Materialbahn in einer Ansicht gemäß der Fig. 1,

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel der Materialbahn in einer Ansicht gemäß der Fig. 2,

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Herstellungs verfahrens für insbesondere der Materialbahn ge mäß der Fig. 2,

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines alternativen Herstellungsverfahrens für eine Materialbahn ge mäß der Fig. 3, und

Fig. 6 eine vergrößert dargestellte, teilweise entlang der Linie VI-VI geschnittene Darstellung der Führung der Schichten vor dem Zusammenführen zur Materialbahn.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen verschiedene erfindungsgemäß ausge bildete, mehrlagige Materialbahnen. Diese eignen sich zur Herstellung beliebiger Verpackungen, und zwar auch für Lebensmittel. Vor allem lassen sich aus den erfindungsge mäßen Materialbahnen außen bedruckte Verpackungen für frische, unumhüllte Lebensmittel bilden. Sämtliche Schichten der Materialbahn bestehen aus Schaumkunststoff, nämlich insbesondere Polystyrolschaum.

Aus der Fig. 1 geht eine Materialbahn 10 hervor, die über einen zweischichtigen Aufbau verfügt. Die beiden Schichten verfügen über unterschiedliche Stärken. Bei der dickeren Schicht handelt es sich um eine Recyclingschicht 11 aus wiederaufbereitetem Kunststoff. Zur Wiederaufbereitung dieses Kunststoffes finden in erster Linie alte Ver packungen Verwendung. Es ist aber auch denkbar, bei der Herstellung von Verpackungen anfallende Kunststoffabfälle oder anderweitig angefallenes Alt-Kunststoffmaterial oder Gemische aus Kunststoffabfällen und Altverpackungen zur Bil dung der Recyclingschicht 11 zu verwenden. Bei der dünneren Schicht der Materialbahn 10 handelt es sich um eine Abdeck schicht 12. Diese ist fest mit einer Seite der Recycling schicht 11 verbunden, vorzugsweise durch Schweißen, Siegeln oder dergleichen. Die Abdeckschicht 12 besteht vorzugsweise aus Neumaterial, also nicht recyceltem Kunststoff. Auf diese Weise hat die mit der Abdeckschicht 12 versehene Seite der Materialbahn 10 die Eigenschaften einer voll ständig aus Neumaterial gebildeten Materialbahn. Die mit der Abdeckschicht 12 versehene Seite der Materialbahn 10 kann dadurch in beliebigen Farben hergestellt und bedruckt werden. Da die Abdeckschicht 12 aus Neumaterial besteht, kann sie ohne hygienische Bedenken mit den zu verpackenden Lebensmitteln in Kontakt gebracht werden.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt das Dickenverhält nis zwischen der dickeren Recyclingschicht 11 und der dünneren Abdeckschicht 12 etwa 1 : 2,5. Alternativ kann das Dickenverhältnis zugunsten des Anteils von recyceltem Schaumkunststoff größer gewählt werden, beispielsweise 1 : 5.

Die Fig. 2 betrifft eine dreilagige Materialbahn 13. Hier ist die Recyclingschicht 14 mit zwei dünneren Abdeck schichten 15 und 16 versehen. Die Abdeckschichten 15 und 16 sind gegenüberliegenden Seiten der Recyclingschicht 14 zuge ordnet, so daß diese hierin eingebettet ist. Die Abdeck schichten 15 und 16 sind wiederum aus neuem Schaumkunst stoff gebildet, während die erheblich dickere Recycling schicht 14 aus recyceltem Schaumkunststoff besteht. Durch die beidseitige Abdeckung der Recyclingschicht 14 durch die aus Neumaterial gebildeten Abdeckschichten 15 und 16 ver fügt die Materialbahn 13 trotz der Verwendung von recyceltem Kunststoff über insbesondere optische und hygienische Eigenschaften, die mit vollständig aus frischem Kunststoff gebildeten Materialbahnen vergleichbar sind. Die (äußere) Abdeckschicht 15 kann beliebig farblich gestaltet und bedruckt werden, während die (innere) Abdeckschicht 16 ohne hygienische Bedenken mit den zu verpackenden Lebens mitteln in Kontakt bringbar ist.

Bei der Materialbahn 13 sind die Abdeckschichten 15 und 16 gleich dick ausgebildet. Jede Abdeckschicht 15 und 16 ver fügt über etwa ein Fünftel der Dicke der Recyclingschicht 14. Diese Dickenverhältnisse können bei Bedarf sowohl über als auch unterschritten werden. Auch ist es denkbar, für besondere Anwendungsfälle die Abdeckschichten mit unter schiedlichen Dicken zu versehen.

Eine vierschichtige Materialbahn 17 ist in der Fig. 3 darge stellt. Diese Materialbahn 17 verfügt über zwei zusammen liegende Recyclingschichten 18 und 19, die eingebettet sind von wiederum zwei Abdeckschichten 20 und 21. Die beiden Recyclingschichten 18 und 19 sind mit ihren zueinander ge richteten Flächen fest verbunden. Die jeweils gegenüber liegende, außenliegende Fläche jeder Recyclingschicht 18 und 19 ist von einer der Abdeckschichten 20 bzw. 21 über deckt und hiermit ebenfalls dauerhaft verbunden.

Aufgrund des vierschichtigen Aufbaus verfügt die Material bahn 17 über ein Dickenverhältnis zwischen den dickeren Recyclingschichten 18 und 19 einerseits und den dünneren Ab deckschichten 20 und 21 andererseits von 1 : 2,5. Bei Be darf kann die Materialbahn 17 auch mit anderen geeigneten Dickenverhältnissen versehen sein. Auch ist es denkbar, die hier gleich dicken Recyclingschichten 18 und 19 mit unter schiedlichen Dicken zu versehen. Auch die Abdeckschichten 20 und 21 können hier unterschiedliche Stärken aufweisen.

Aus der Fig. 4 geht die Herstellungsweise der Materialbahn 13 (Fig. 2) hervor. Die beiden Abdeckschichten 15 und 16 werden gleichzeitig fortlaufend durch Extrusion gebildet. Dazu wird von einem Extruder 22 ein Materialschlauch 23 her gestellt, der zum Abkühlen über ein Kühldorn 24 geleitet und anschließend zertrennt wird in zwei Hälften. Diese zu nächst noch gewölbten Hälften werden in jeweils eine Ebene gebracht zur Bildung der beiden flachen Abdeckschichten 15 und 16.

Die Recyclingschicht 14 wird dem Herstellungsprozeß der Materialbahn 13 von einer Materialrolle 25 zugeführt. Von dieser Materialrolle 25 wird die anderweitig (gegebenen falls auch durch Extrusion) vorgefertigte Recyclingschicht 14 fortlaufend während der Extrusion des Materialschlauchs 23 zwischen die daraus gebildeten Abdeckschichten 15 und 16 geleitet. Im Bereich zweier ein Walzenpaar bildenden Ver bindungswalzen 26 erfolgt die Verbindung der Abdeck schichten 15 und 16 mit der Recyclingschicht 14. Dieses geschieht durch Siegeln, Schweißen oder dergleichen. Dazu ist zwischen den Verbindungswalzen 26 ein entsprechender Walzspalt 27 gebildet. Vor dem Walzspalt 27 erfolgt zweck mäßigerweise eine Aufwärmung mindestens der von der Mate rialrolle 25 abgezogenen Recyclingschicht 14. Dieses kann sowohl durch Heizstrahler, also Wärmestrahlung, oder die Recyclingschicht 14 beidseitig berührende Heizbacken, also durch Wärmeleitung, erfolgen. Zusätzlich können gegebenen falls mindestens die der Recyclingschicht 14 zugeordneten Flächen der Abdeckschichten 15 bzw. 16 durch Wärmestrahlung oder Wärmeleitung erwärmt werden, wenn die noch vom Extrusionsprozeß in den Abdeckschichten 15 und 16 vor handene Wärme nicht zu einer ausreichenden Verschweißung oder Versiegelung der Abdeckschichten 15 und 16 mit der Recyclingschicht 14 ausreichen sollte.

Die Fig. 5 und 6 zeigen die Herstellung der vierlagigen Materialbahn 17 (Fig. 3). Hierzu werden auf zwei parallelen Extrudern 28 und 29 zwei Materialschläuche 30 und 31 fort laufend hergestellt. Der Materialschlauch 30 ist aus neuem Schaumkunststoff gebildet. Dazu wird der Extruder 28 mit neuem Kunststoff versehen. Demgegenüber ist der Material schlauch 31 aus recyceltem Schaumkunststoff gebildet. Dem Extruder 29 wird dazu recyceltes Kunststoffmaterial zuge führt.

Wie vorstehend im Zusammenhang mit der Fig. 4 beschrieben, wird jeder Materialschlauch 30 und 31 mittig zerteilt und flächig ausgewalzt. Dadurch entstehen aus dem Material schlauch 30 die beiden Abdeckschichten 20 und 21 und aus dem Materialschlauch 31 die beiden Recyclingschichten 18 und 19. Die vom Extruder 28 gebildeten Abdeckschichten 20 und 21 werden in Extrusionsrichtung (geradlinig) zu einem Walzenpaar aus zwei Verbindungswalzen 32 geführt, und zwar derart, daß sie an jeweils einer Verbindungswalze 32 an liegend in einen Walzenspalt 33 zwischen den Verbindungs walzen 32 einlaufen. Dieses geht anschaulich aus der Fig. 6 hervor.

Die vom Extruder 29 hergestellten Recyclingschichten 18 und 19 werden durch zweimalige rechtwinklige Umlenkung an schräggerichteten Umlenkwalzen 34 derart zwischen die beiden Abdeckschichten 20 und 21 geführt, daß sie in Extrusionsrichtung der Abdeckschichten 20 und 21 in den Walzenspalt 33 einlaufen und dabei untereinander und mit den Abdeckschichten 20 und 21 verbunden werden. Dieses zeigt wiederum die Fig. 6.

Zur Versiegelung bzw. Verschweißung der Recyclingschichten 18 und 19 und der Abdeckschichten 20 und 21 sind dem Walzen spalt 33 entsprechende Heizorgane vorgeordnet. Diese er wärmen die miteinander zu verbindenen Flächen der Recycling schichten 18 und 19 und der Abdeckschichten 20 und 21 durch Wärmestrahlung oder Wärmeleitung.

Die zweilagige Materialbahn 10 (Fig. 1) läßt sich nach jedem der beiden vorstehend geschilderten Verfahren her stellen. Dem Extruder 22 bzw. den Extrudern 28 und 29 sind dann zwei parallele Walzenpaare aus jeweils zwei Ver bindungswalzen 26 bzw. 32 zugeordnet, die zwei in unter schiedlichen Ebenen liegende Walzenspalte 27 bzw. 33 bilden. Es werden dadurch gleichzeitig zwei Materialbahnen 10 hergestellt. Das in der Fig. 4 gezeigte Herstellungsver fahren muß zur Bildung zweier Materialbahnen 10 darüber hinaus so modifiziert sein, daß zwei Materialrollen 25 zur Bildung jeweils einer Recyclingschicht 11 vorhanden sind, derart, daß jede Materialrolle 25 in einen Walzenspalt 27 einläuft. Auch dabei entstehen gleichzeitig zwei Material bahnen.

Bezugszeichenliste:

10 Materialbahn
11 Recyclingschicht
12 Abdeckschicht
13 Materialbahn
14 Recyclingschicht
15 Abdeckschicht
16 Abdeckschicht
17 Materialbahn
18 Recyclingschicht
19 Recyclingschicht
20 Abdeckschicht
21 Abdeckschicht
22 Extruder
23 Materialschlauch
24 Kühldorn
25 Materialrolle
26 Verbindungswalze
27 Walzspalt
28 Extruder
29 Extruder
30 Materialschlauch
31 Materialschlauch
32 Verbindungswalze
33 Walzenspalt
34 Umlenkwalze

Claims

1. Materialbahn, insbesondere aus Schaumkunststoff, mit mehreren miteinander verbundenen Schichten, gekenn zeichnet durch mindestens eine Schicht aus recyceltem Altmaterial (Recyclingschicht 11; 14; 18, 19), die wenigstens einseitig durch eine andere Schicht (Ab deckschicht 12; 15, 16; 20, 21) abgedeckt ist.

2. Materialbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Abdeckschicht (12) bzw. die Abdeckschichten (15, 16; 20, 21) aus Neumaterial bestehen.

3. Materialbahn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Recyclingschicht (14) bzw. die Recycling schichten (18, 19) beidseitig mit einer Abdeckschicht (15, 16; 20, 21) versehen sind.

4. Materialbahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Recyclingschicht (11; 14) bzw. alle Recyclingschichten (18, 19) dicker als die Abdeckschicht (12) bzw. die Abdeckschichten (15, 16; 20, 21) sind.

5. Materialbahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckschichten (15, 16; 20, 21) etwa gleich dick sind.

6. Materialbahn nach Anspruch 1 sowie einem oder mehreren der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Recyclingschicht (11; 14) bzw. die Recycling schichten (18, 19) und die Abdeckschicht (12) bzw. Abdeck schichten (15, 16; 20, 21) durch Siegeln bzw. Schweißen mit einander verbunden sind.

7. Materialbahn nach Anspruch 1 sowie einem oder mehreren der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Abdeckschicht (12; 15, 16; 20, 21) be druckt ist.

8. Verfahren zur Herstellung einer Materialbahn aus mehreren Schichten, insbesondere einer Materialbahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß alle Recyclingschichten (11; 14; 18, 19) einerseits und alle Abdeckschichten (12; 15, 16; 20, 21) andererseits auf jeweils einem separaten Extruder (28 oder 29) extrudiert werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Recyclingschichten (11; 14; 18, 19) und die Abdeck schichten (12; 15, 16; 20, 21) gleichzeitig (synchron) auf den beiden Extrudern (28, 29) extrudiert werden.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn zeichnet, daß die Recyclingschichten (11; 14; 18, 19) und die Abdeckschichten (12; 15, 16; 20, 21) aus unterschied lichen Materialschläuchen (23; 30) gebildet werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß aus jedem Materialschlauch (23; 30) zwei ebene Bahnen für je zwei Recyclingschichten (11; 14; 18, 19) bzw. zwei Abdeckschichten (12; 15, 16; 20, 21) gebildet werden.

12. Verfahren nach Anspruch 8 sowie einem oder mehreren der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Recyclingschichten (11; 14; 18, 19) und Abdeckschichten (12; 15, 16; 20, 21) zusammengeführt und beim Zusammen führen dauerhaft miteinander verbunden werden, vorzugsweise durch Schweißen, Siegeln etc.

13. Verfahren zur Herstellung einer Materialbahn, insbe sondere einer Materialbahn nach einem oder mehreren der An sprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß während der laufenden Herstellung mindestens einer Schicht (Abdeck schicht 12; 15, 16; 20, 21) wenigstens eine andere vorge fertigte Schicht (Recyclingschicht 11; 14; 18, 19) mit der laufend hergestellten Schicht (Abdeckschicht 12; 15, 16; 20, 21) zusammengeführt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgefertigte Schicht (Recyclingschicht 11; 14; 18, 19) von mindestens einer Materialrolle (25) während der Extrusion der anderen Schichten (Abdeckschichten 12; 15, 16; 20, 21) abgezogen und mit den extrudierten Schichten (Abdeckschichten 12; 15, 16; 20, 21) zusammengeführt wird.

15. Verwendung einer Materialbahn (10, 13, 17) mit mindestens einer Schicht aus recyceltem Altmaterial (Recyclingschicht 11; 14; 18, 19), die wenigstens einseitig mit einer Abdeckschicht (12; 15, 16; 20, 21) versehen ist zur Herstellung einer Lebensmittelverpackung.

16. Verwendung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Lebensmittelverpackung zur Aufnahme von uneinge hüllten Lebensmitteln dient.

17. Verwendung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekenn zeichnet, daß die Lebensmittelverpackung zur Aufnahme roher Lebensmittel dient.

18. Verwendung nach Anspruch 15 sowie einem oder mehreren der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lebensmittelverpackung eine tiefgezogene Schaum kunststoffverpackung ist.