DE69701487T2

DE69701487T2 - Einlagige, rutschfeste Platte für Zwischenlagen oder Verpackungen

Info

Publication number: DE69701487T2
Application number: DE1997601487
Authority: DE
Inventors: Jean-Philippe Coste; Laurent Porret
Original assignee: Kaysersberg Packaging SA
Current assignee: DS Smith Kaysersberg SAS
Priority date: 1996-04-23
Filing date: 1997-04-22
Publication date: 2000-07-27
Anticipated expiration: 2017-04-23
Also published as: ES2145560T3; DE69701487D1; EP0803536B1; FR2747651A1; EP0803536A1; FR2747651B1

Description

Die Erfindung betrifft rutschfeste Platten auf Polyolefinbasis. Diese Platten werden insbesondere als Zwischenlagen beim Palettieren oder als Verpackungen, die zum Transport oder zum Speichern von Behältnissen dienen, verwendet. Sie dienen beispielsweise zum Abstützen von Behältern durch Trennen mehrerer Flaschenlagen.
Es gibt bereits rutschfeste Platten auf Polyolefinbasis für Zwischenlagen oder Verpackungen. Diese Platten haben jedoch sämtlich mindestens zwei Lagen, eine Kernlage und eine Außenlage, die allein rutschfest ist.
Das französische Patent Nr. 2683 790 beschreibt Platten, die eine Kernlage aus Polyolefin und eine coextrudierte Außenlage aus einer thermoplastischen Substanz haben, die mit den Polyolefinen kompatibel ist und rutschfeste Eigenschaften hat. Die Dicke der Außenlage liegt im Bereich von 5 bis 150 um. Die Herstellung einer derartigen Platte, bei der eine Coextrusion erforderlich ist, bleibt schwierig und kostspielig. Sie hat manchmal Ablagerungen zur Folge, die sichtbare Streifen an der Oberfläche der Außenschicht bilden.
Das französische Patent Nr. 2 690 141 offenbart seinerseits rutschfeste Platten, die aus einer Kernlage auf Polyolefinbasis und einer wabenförmigen Außenlage, welche vorher hergestellt wurde, bestehen. Diese Außenlage ist an der Kernlage durch Ultraschallschweißen, Kleben oder Nähen fest angebracht. Die wabenförmige Außenlage ist biegsam, hat ein geringes Außengewicht und zeigt einen geringen Bruchwiderstand. Es ist die Kernlage, die der die Platte bildenden Einheit die Festigkeit verleiht.
Auch hier bleibt die Herstellung einer derartigen Platte kompliziert und kostspielig.
Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, die gesamten Nachteile, die bisher bei den bekannten, rutschfesten Platten anzutreffen sind, zu überwinden.
Die Erfindung hat zum Ziel, eine rutschfeste Platte zu schaffen, die in der Herstellung einfach und wenig kostspielig ist.
Die Erfindung hat ferner zum Ziel, eine rutschfeste Platte zu schaffen, die mindestens genauso gute mechanische Eigenschaften wie die rutschfesten Platten des Standes der Technik hat.
Die Erfindung hat ferner noch zum Ziel, eine rutschfeste Platte zu schaffen, die unter ästhetischen Gesichtspunkten genauso gut wie die rutschfesten Platten des Standes der Technik ist und keine sichtbaren Streifen an der Oberfläche der Platte hat.
Die Lösung gemäß der Erfindung ist eine durch Extrusion hergestellte rutschfeste, einlagige Platte, deren Zusammensetzung auf einem Gemisch aus speziellen Polyolefinen und einer thermoplastischen Komponente beruht, die mit den Polyolefinen kompatibel ist und rutschfeste Eigenschaften besitzt und deren Abmessungen ebenfalls speziell gewählt sind.
Gemäß einem wesentlichen Merkmal der Erfindung ist die Zusammensetzung der Platte wie folgt:
- zwischen ungefähr 20 und ungefähr 50 Gew.-% einer thermoplastischen Komponente, die mit den Polyolefinen kompatibel ist und rutschfeste Eigenschaften besitzt und
- zwischen ungefähr 50 und ungefähr 80 Gew.-% eines Gemisches aus einer Polypropylen-Homopolymer-Komponente und einer heterophasischen Polypropylen-Copolymer-Komponente, und
die Dicke der Platte variiert in einem Bereich von ungefähr 0,3 bis ungefähr 10 mm und das Flächengewicht in einem Bereich von ungefähr 200 bis 2000 g/m².
Gemäß einer vorteilhaften Eigenschaft der Erfindung weist die Zusammensetzung der Platte auf:
- zwischen ungefähr 20 und ungefähr 50 Gew.-% einer thermoplastischen Komponente, die mit den Polyolefinen kompatibel ist und rutschfeste Eigenschaften besitzt,
- zwischen ungefähr 20 und ungefähr 40 Gew.-% einer Polypropylen-Homopolymer-Komponente und
- zwischen ungefähr 20 und ungefähr 40 Gew.-% einer heterophasischen Polypropylen-Komponente.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Eigenschaft der Erfindung ist vorgesehen, daß die Zusammensetzung vorzugsweise 40 Gew.-% der thermoplastischen und rutschfeste Eigenschaften besitzenden Komponente aufweist.
Gemäß einer weiteren wichtigen Eigenschaft der erfindungsgemäßen Platte ist vorgesehen, daß sie wabenförmig ist, eine Dicke hat, die in einem Bereich von ungefähr 2 bis ungefähr 10 mm variiert, und ein Flächengewicht in einem Bereich von ungefähr 200 bis ungefähr 2000 g/m² hat.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung hervor.
Gegenstand der Erfindung sind massive oder wabenförmige einlagige Platten, die durch Extrusion hergestellt sind. Sie werden auf der Basis eines Gemisches spezieller Polyolefine und einer thermoplastischen Komponente hergestellt, die mit den Polyolefinen kompatibel ist und rutschfeste Eigenschaften hat. Die letztere Komponente ist in der Masse verteilt.
Bisher wurden die Platten aus zwei Lagen hergestellt, von denen die eine (die Kernlage) für die Festigkeit, und die andere (die Außenlage) für die rutschfesten Eigenschaften sorgte. Die Wahl einer rutschfesten einlagigen Platte war nicht offensichtlich und trägt indessen zu einer starken Vereinfachung im Bereich der Herstellung bei. Die Platte gemäß der Erfindung hat überdies vorteilhafte Eigenschaften, die nicht zu erwarten waren. Zwei Kategorien von Parametern sind für die Erfindung von Bedeutung.
Die erste Kategorie betrifft die chemische Zusammensetzung der Platte:
einerseits die chemische Natur des Gemisches aus Polyolefinen und seine gewichtsmäßige Verteilung und andererseits den Gewichtsanteil der Komponenten, die rutschfeste Eigenschaften hat. Das Gemisch der im folgenden beschriebenen speziellen Polyolefine erlaubt es, daß die Platte die mechanischen Eigenschaften, wie Festigkeit und Bruchwiderstand, welche zu ihrem Einsatz als Zwischenlagen oder Verpackungen erforderlich sind, beibehält. Tatsächlich hat die thermoplastische Komponente, die die rutschfesten Eigenschaften hat, einen negativen Einfluß auf die mechanischen Eigenschaften der Platte, im vorliegenden Fall den Bruchwiderstand.
Die zweite Kategorie betrifft die Abmessungen der Platte wie z. B. die Dicke und das Flächengewicht.
Die Zusammensetzung der Platte beträgt zwischen ungefähr 20 und 50 Gew.-% einer thermoplastischen Komponente, die mit den Polyolefinen kompatibel ist und rutschfeste Eigenschaften hat, zwischen ungefähr 50 und 80 Gew.-% eines Gemisches aus einem Polypropylen-Homopolymer und einer heterophasischen Polypropylen-Copolymer-Komponente. Vorzugsweise enthält die Platte zwischen ungefähr 20 und 40 Gew.-% der Polypropylen-Homopolymer-Komponente und zwischen ungefähr 20 und ungefähr 40 Gew.-% der heterophasischen Polypropylen- Copolymer-Komponente, was das spezielle Gemisch der Polyolefine betrifft. Besonders bevorzugt enthält die Platte ungefähr 40 Gew.-% der Komponente, die rutschfeste Eigenschaften hat.
Die Komponente, die rutschfeste Eigenschaften hat, kann ein thermoplastischer Kautschuk wie z. B. Santopren 201-55 sein, der von ADVANCED d'ELASTOMER SYSTEMS vertrieben wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die thermoplastische Komponente ein Polyolefin. Man kann beispielsweise das Polyolefin nennen, das unter dem Namen ADFLEX Q 100 F von der Firma MONTELL vertrieben wird oder auch Polyolefine, wie sie unter dem Namen HIFAX FX 7036 XCP oder HIFAX FX 7042 XCP von der Firma HIMONT vertrieben werden.
Das Polypropylen-Homopolymer ist beispielsweise ein Produkt, das unter der Bezeichnung GRN oder PHN 75 von der Firma BOLLORE vertrieben wird.
Das heterophasische Polypropylen-Copolymer ist beispielsweise ein Produkt, wie es unter der Bezeichnung EPS 31 HP von der Firma MONTELL vertrieben wird.
In der folgenden Beschreibung werden wabenförmige Platten ausgehend von den oben erwähnten Verbindungen in herkömmlicher Weise hergestellt. Diese Platten haben eine Dicke, die in dem Bereich von ungefähr 2 bis 10 mm liegen kann, und ein Flächengewicht, das in dem Bereich von ungefähr 200 bis ungefähr 2000 gm² liegen kann.
Die mechanischen Eigenschaften der gemäß den folgenden Beispielen hergestellten Platten werden durch verschiedene Versuche gemessen, von denen der erste, der ein Dreipunkt-Biegetest ist, Festigkeits- und Bruchwerte liefert und der zweite ein Versuch zum Messen des Gleitwinkels ist.

Messung der Festigkeit

Diese Messung erfolgt gemäß der internationalen Norm ISO 178-1975 (F) "Kunststoffe - Bestimmung der Biegeeigenschaften fester Kunststoffe".
Genauer gesagt, erfolgt diese Messung mit einem Dreipunkt-Biegefestigkeitsversuch, der darin besteht, die Neigung der Verformungskurve einer auf zwei Auflagen ruhenden rechteckigen Platte zu messen.
Man verformt die Platte mittels eines Verformungsteils, das mit gleichem Abstand zu den Auflagen angreift und sich mit konstanter Geschwindigkeit verschiebt.
Der Durchmesser der Auflagen beträgt 10 mm. Die beiden Auflagen haben einen Abstand von 10 cm, und das Verformungsteil hat einen Abstand von 5 cm von der Projektion jeder der Auflagen auf die Oberseite der Platte.
Man verwendet eine Traktionsmaschine des Modells INSTRON 4301, das mit einem Kraftaufnehmer einer Kraft von 100 kgf (980,7 Newton) versehen ist.
Das Meßprotokoll ist wie folgt:
Zwei Messungen werden durchgeführt: die eine in Maschinenrichtung (SM) und die andere in Querrichtung (ST) an Proben vorgegebener Abmessungen.
Man entnimmt jeder zu untersuchenden Platte fünf Proben von 4 · 20 cm² für die SM Messung und fünf Proben von 4 · 20 cm² für die ST Messung. Die Messung wird wie folgt durchgeführt.
In einem ersten Durchgang bewegt man die Traverse mit einer konstanten Geschwindigkeit von 5 mm/min nach oben; man bestimmt die optimalen Bedingungen für die Berechnung der Neigung (Geschwindigkeit des Papiers und Wahl des Maßstabes der Kräfte der Aufzeichnungsvorrichtung); es werden die gewählten Bedingungen für jede Probe aufgezeichnet; dann wird die Neigung (in kgf/mm) gemessen, die für jede Kurve aufgezeichnet wird.
Die Neigung wird wie folgt berechnet:
NeigungP = FxVp/XxVt inkgf/mm
F (in kfg) und X (in mm) werden an der Kurve gemessen.
Vp ist die Geschwindigkeit des Papiers (in mm/min) und
Vt ist die Geschwindigkeit der Traverse (in mm/min).
Die Ergebnisse werden als Mittelwerte aus fünf SM und ST-Messungen der untersuchten Proben berechnet und in Newton pro Millimeter (N/mm) aufgetragen.
Man führt diese Messungen bei 20ºC durch.

Bruchmessung

Das Prinzip ist das gleiche wie bei der Festigkeitsmessung; die Anstieggeschwindigkeit der Traverse beträgt jedoch 300 mm/min.

Messung des Gleitwinkels

Man stellt einen Probenbehälter auf eine Probe der zu untersuchenden Platte, die auf einer horizontalen Ebene ruht. Die Anordnung wird langsam geneigt. Man mißt den maximalen Winkel vor dem Gleiten des Probenbehälters.
Der Probenbehälter wird an dem von der Drehachse am weitesten entfernten Ende angeordnet.
Die Ebene wird mit der Geschwindigkeit αº/s geneigt. Ein Relais, das in der Nähe der Drehachse angeordnet ist, hält die Uhr an, wenn der Probenbehälter gleitet.
Die Messung der Zeit, die zum Gleiten des Probenbehälters erforderlich ist, ergibt seinen Gleitwinkel auf der untersuchten Platte.

Meßprotokoll des Gleitwinkels für eine leere Glasflasche von 100 cl.

Der Boden der Flasche wird vorher (mit metallischen Teilen) beschwert, um ein Gewicht von 559 g zu erzielen, damit ihr Schwerpunkt abgesenkt wird.
- Zuschneiden von Proben von 12 cm · 12 cm auf der Breite der Platte.
- Anordnen der zu untersuchenden Probe auf der neigbaren Ebene.
- Aufsetzen der Flasche am Ende der Probe (am Ende, das von der Drehachse des Tisches am weitesten entfernt ist, auf dem sich das Relais befindet).
- Durchführen einer Messung für die Rückseite und die Vorderseite (parallel oder senkrecht zu gegebenenfalls vorhandenen Rillen).
- Messen des maximalen Winkels vor Gleiten der Flasche. Zu diesem Zweck wird die für das Gleiten der Flasche erforderliche Zeit gemessen, wobei man weiß, daß die Neigungsgeschwindigkeit 1º/sec beträgt.
- Verifizieren der horizontalen Ausrichtung der neigbaren Ebene (mit einem Kugelnivelierer) vor jeder Messung.
- Berechnen des mittleren Winkels für jede der Seiten (Vorderseite-Rückseite) und der Ausrichtung (parallel oder senkrecht zu gegebenenfalls vorhandenen Rillen).
- Das Winkelergebnis wird in Grad ausgedrückt.
Eine andere Messung des Gleitwinkels wird nach der Norm T815 om-85 durchgeführt, welche ausschließlich auf Kartonprodukte angewendet wird.
Die Meßvorrichtung ist ebenfalls eine neigbare Ebene. Sie wird mittels eines Hebels geneigt, der angehoben oder abgesenkt wird. Genauer gesagt, besteht diese Vorrichtung aus einem metallischen rechteckigen Plateau oder Schlitten mit einer ebenen Oberfläche und einer neigbaren Ebene einer ebenen Oberfläche mit Scharnieren, die somit geneigt werden kann. Die letztere ist mit einer inkompressiblen Beschichtung versehen, die aus Metall, hartem Holz, Kunststoff oder Glas bestehen kann. Diese Ebene hat an ihrem oberen Ende Befestigungsmittel zum Befestigen der zu untersuchenden Probe und einen Anschlag an ihrem unteren Ende.
Jede Probe besteht aus zwei Platten, von denen die eine, die kleinere, in dem Schlitten anzuordnen ist und die andere größer (als der Schlitten) und ausreichend lang ist, damit der Schlitten sich um 15 mm verschieben kann.
Die Messung des Winkels erfolgt mittels eines Winkelmessers, der auf der Seite der neigbaren Ebene vorgesehen ist. Die Ebene ist zu Beginn horizontal. Die größte Platte wird auf der Ebene so angebracht, daß die zu untersuchende Oberfläche nach oben gewendet ist. Die andere Platte wird an dem Schlitten so befestigt oder angeordnet, daß die zu untersuchende Oberfläche nach unten gewendet ist, wobei der Schlitten seinerseits auf der größeren Platte angeordnet wird.
Die Ebene wird mit einer bestimmten Geschwindigkeit geneigt. Wenn der Schlitten sich zu bewegen beginnt, wird die Neigung der Ebene sofort angehalten, und man läßt den Schlitten zu dem Anschlag gleiten. Der Schlitten wird wieder nach oben bewegt, und die gesamte Anordnung wird wieder in ihrer horizontalen Ausgangslage angeordnet. Dies wird zwei weitere Male wiederholt, und der Gleitwinkel wird in dem Augenblick gemessen, in dem der Schlitten bei dem dritten Neigungsvorgang der Ebene sich zu bewegen beginnt.

Vergleichsbeispiel

Man stellt durch Extrudieren eine standardmäßige, einlagige, wabenförmige Platte her, die eine Dicke von 2 mm und ein Gewicht von 320 g/m² hat und deren gewichtsmäßige Zusammensetzung wie folgt ist:
EPS 31 HP (heterophasisches Polypropylen-Copolymer) 43,2%
PHN75 (Polypropylen-Homopolymer) 50%
MB 475 U* (mit Talg versehenes Polypropylen-Copolymer) 5%
Färbemittel weiß 1,8%
* vertrieben von der Firma BOREALIS
Diese Platte hat zufriedenstellende Festigkeitseigenschaften.

Beispiel 1

Man stellt durch Extrudieren eine einlagige wabenförmige Platte her, die eine Dicke von 2 mm und ein Gewicht von 320 g/m² (bei gleichen Abmessungen wie das Vergleichsbeispiel) hat und die 20% Polyolefin enthält, das rutschfeste Eigenschaften hat und unter der Bezeichnung ADFLEX von der Firma MONTELL vertrieben wird.

Beispiel 2

Es wird eine einlagige, wabenförmige Platte hergestellt, die die gleichen Abmessungen wie das Vergleichsbeispiel und die Platte des Beispiels 1 hat. Allein ihre Zusammensetzung ist unterschiedlich: sie enthält 40 Gew.-% des rutschfeste Eigenschaften aufweisenden Polyolefins, das unter der Bezeichnung ADFLEX von der Firma MONTELL vertrieben wird.

Beispiel 3

Es wird eine wabenförmige Platte hergestellt, die die gleiche Zusammensetzung wie die Platte des Beispiels 2, jedoch andere Abmessungen hat: eine Dicke von 2,5 mm und ein Flächengewicht von 400 g/m².
An diesen unterschiedlichen Platten werden die Festigkeits- und Brucheigenschaften sowie der Gleitwinkel gemäß den oben beschriebenen Versuchen gemessen. Eine zweite Messung des Gleitwinkels wurde nach der Norm T 815 durchgeführt.
Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle angegeben:
Die besten Ergebnisse wurden bei dem Beispiel 3 erhalten, d. h. bei einer Platte, die 40% eines rutschfeste Eigenschaften aufweisenden Polyolefins enthält und eine Dicke von 2,5 mm und ein Flächengewicht von 400 g/m² hat. Je mehr man - bei gleicher Dicke und gleichem Flächengewicht einer Platte - die Konzentration an einem rutschfeste Eigenschaften aufweisenden Polyolefin erhöht, desto stärker nehmen die mechanischen Eigenschaften (Festigkeit und Bruch) ab. Ein Gleichgewicht zwischen den Abmessungen (Dicke und Flächengewicht) und der chemischen Zusammensetzung der Platte, insbesondere der Konzentration an der rutschfeste Eigenschaften aufweisenden Komponente, muß gefunden werden, um gute mechanische Eigenschaften zu erzielen, während gleichzeitig die erforderlichen Eigenschaften vorhanden sind, was die vorliegende Erfindung vorschlägt.

Claims

1. Einlagige, rutschfeste Platte für Zwischenlagen oder Verpackungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte eine Zusammensetzung wie folgt hat:

- zwischen ungefähr 20 und ungefähr 50 Gew.-% einer thermoplastischen Komponente, die mit den Polyolefinen kompatibel ist und rutschfeste Eigenschaften besitzt und

- zwischen ungefähr 50 und ungefähr 80 Gew.-% eines Gemisches aus einer Polypropylen-Homopolymer-Komponente und einer heterophasischen Polypropylen-Copolymer-Komponente, und

daß die Dicke der Platte in einem Bereich von ungefähr 0,3 bis ungefähr 10 mm variiert und das Flächengewicht in einem Bereich von ungefähr 200 bis 2000 g/m².

2. Platte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung aufweist:

- zwischen ungefähr 20 und ungefähr 50 Gew.-% einer thermoplastischen Komponente, die mit den Polyolefinen kompatibel ist und rutschfeste Eigenschaften besitzt,

- zwischen ungefähr 20 und ungefähr 40 Gew.-% einer Polypropylen-Homopolymer-Komponente und

- zwischen ungefähr 20 und ungefähr 40 Gew.-% einer heterophasischen Polypropylen-Komponente.

3. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung vorzugsweise 40 Gew.-% der thermoplastischen und rutschfeste Eigenschaften besitzenden Komponente aufweist.

4. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die thermoplastische Komponente, die rutschfeste Eigenschaften hat, ein Polyolefin ist.

5. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie wabenförmig ist, eine Dicke hat, die in einem Bereich von ungefähr 2 bis ungefähr 10 mm variiert, und ein Flächengewicht in einem Bereich von ungefähr 200 bis ungefähr 2000 g/m² hat.

6. Platte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Dicke von ungefähr 2,5 mm und ein Flächengewicht von ungefähr 400 g/m² hat.