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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Zellen enthaltenden Schichtstoffes durch
Verbinden zweier Folienbahnen aus thermoplastischem Kunststoff unter Druck-und Wärmeeinwirkung, von denen eine mit einer zellenförmigen Prägung versehen und mit der zweiten, glatten Folienbahn an den
Berührungsflächen verschweisst wird, und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Mit bekannten Verfahren dieser Art (Schweizer Patentschrift Nr. 377527, USA-Patentschrift Nr. 3, 026, 231) lassen sich nur solche Schichtstoffe herstellen, deren abgeschlossene, Luft enthaltende Zellen in erheblichen
Abständen voneinander angeordnet sind, so dass sich zwischen den Zellen Schmutz oder Fremdkörper ansammeln können, und die wegen der verhältnismässig grossen, nicht von Zellen abgestützten Bereiche des Schichtstoffes eine nur recht begrenzte Festigkeit aufweisen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine zu seiner Durchführung geeignete Vorrichtung anzugeben, die die Herstellung eines Schichtstoffes ermöglichen, der die vorerwähnten Mängel der nach den bekannten Verfahren hergestellten Schichtstoffe zu vermeiden gestattet, insbesondere Ansammlungen von Schmutz oder Fremdkörpern zwischen den Zellen nicht mehr aufweist und eine erhöhte Festigkeit besitzt.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die zu prägende Folienbahn mit eng beieinanderliegenden, zellenförmigen Vertiefungen versehen wird und dass nach der Verschweissung dieser geprägten Folienbahn mit der zweiten glatten Folienbahn die Seitenwände jeweils benachbarter Vertiefungen durch Ausübung eines gleichmässigen Druckes auf den bis zum Schmelzpunkt mindestens der geprägten Folienbahn erhitzten Schichtstoff mindestens teilweise zur gegenseitigen Berührung gebracht und miteinander verschweisst werden, worauf der Schichtstoff gekühlt wird.
Infolge der auf diese Weise erzielten, eng beieinanderliegenden Anordnung der Zellen entfallen in dem so hergestellten Schichtstoff die Zwischenräume zwischen den Zellen, die zur Ansammlung von Schmutz oder Fremdkörpern führen können, und wegen des durch die Beieinander-Anordnung der Zellen bedingten Fortfalls nicht abgestützter Flächenbereiche des Schichtstoffes sowie wegen der durch das Zusammenschweissen und - stauchen der Zellwände bedingten Verstärkung der letzteren erhöht sich die Festigkeit des Schichtstoffes beträchtlich.
Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung, die Heizeinrichtungen vor einer Prägewalze mit an eine Unterdruckquelle anschliessbaren Vertiefungen sowie Leitrollen am Umfang der Prägewalze zum voneinander getrennten Zuführen zweier Folienbahnen übereinander auf den Umfang der Prägewalze und zum Abführen des gebildeten Schichtstoffes von dieser aufweist, ist erfindungsgemäss in der Weise ausgebildet, dass die Vertiefungen der Prägewalze dicht beieinanderliegend angeordnet sind und hinter der Prägewalze eine Heizvorrichtung für das Schichtmaterial sowie eine Kühlvorrichtung mit einer Trommel vorgesehen sind, über deren Umfang das Schichtmaterial führbar und von einem mindestens über einen Teil ihres Umfanges und mindestens über drei Rollen führbarer endloser Riemen gegen den Trommelumfang pressbar ist.
Wenn es wünschenswert ist, den Schichtstoff auf dem Umfang der Trommel besonders gut festzuhalten, wird die Oberfläche der Trommel in dem mit dem Riemen in Berührung gelangenden Bereich mit Vertiefungen oder Riffelungen versehen, die in dem von dem Riemen überdeckbaren Bereich über Kanäle an eine Unterdruckquelle anschliessbar sind.
Im Interesse der Aufrechterhaltung der Temperatur der Prägungen auf dem Umfang der Trommel zur Gewährleistung einer zuverlässigen Verschweissung der Zellwände unter der Einwirkung der entsprechenden Heizeinrichtungen wird der endlose Riemen vorzugsweise perforiert ausgebildet.
Zwecks beschleunigter Fertigstellung des Schichtstoffes in einem sein Aufwickeln bzw. seine Weiterverarbeitung gestattenden Zustand kann mindestens eine der Rollen kühlbar ausgebildet werden.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen : Fig. l eine schematische Ansicht einer Ausführungsform der Vorrichtung, Fig. 2 einen vergrösserten Teilschnitt der Prägewalze nach Fig. l mit einem darauf befindlichen Abschnitt der geprägten und glatten Folienbahn, Fig. 3 einen vergrösserten Teilschnitt durch die Trommel und den Riemen der Vorrichtung nach Fig. l, Fig. 4 eine Draufsicht auf den Schichtstoff mit voneinander getrennt angeordneten Prägungen, wie er auf die Trommel geleitet wird, Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in Fig. 4, Fig. 6 eine Draufsicht auf den verbesserten Schichtstoff nach der Erfindung, Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie 7-7 in Fig. 6 und Fig. 8 und 9 Schnitte längs der Linie 7-7 in Fig.
6 für abgewandelte Ausführungsformen des verbesserten Schichtstoffes nach der Erfindung.
Der nach der Erfindung hergestellte Schichtstoff umfasst wenigstens zwei aneinandergeschweisste Folienbahnen eines Kunststoffmaterials, von denen mindestens die eine voneinander getrennte Prägungen aufweist, die sich von seiner einen Seite aus erstrecken und eng beieinander liegen. Die Seitenwände jeder Prägung sind an die Seitenwände der anstossenden Prägungen angeschweisst, so dass das fertige Material die Wirkung eines Paares auseinanderliegender Folienbahnen bietet, die eine Luftzellenwabe zwischen sich einschliessen. Bei dieser Anordnung wird jede Luftzelle oder Prägung seitlich von den umgebenden Prägungen abgestützt und infolgedessen ein wesentlich festerer, dauerhafter Schichtstoff erhalten.
Ferner werden durch die Beseitigung der Räume zwischen den benachbarten Prägungen die Isolationseigenschaften des Materials wesentlich verbessert, und es gibt keine Spalten oder Vertiefungen mehr für die Ansammlung von Fremdkörpern.
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Obzwar dieser Schichtstoff auf die verschiedenste Weise hergestellt werden kann, wird ein Verfahren und eine Vorrichtung beispielsweise in den Fig. l bis 3 schematisch veranschaulicht. Hier sind die beiden Folienbahnen oder-bögen, die aus homogenem Material oder auch aus vorher zusammengesetzten Bahnen oder Bögen von verschiedenen Eigenschaften bestehen können, allgemein mit --10 und 11--bezeichnet. Ein Verfahren zum Vorheizen der Folienbahnen--10 und 11--vor der erfindungsgemässen Behandlung ist in der deutschen Auslegeschrift 1237294 beschrieben.
Falls die Folienbahnen unmittelbar vor der erfindungsgemäss durchgeführten Prägung und Vereinigung miteinander aus Düsen gespritzt werden sollen, kann es wünschenswert sein, ihre Temperatur zu senken, so dass sie die zur Erzielung des gewünschten Ergebnisses geeignete Präge- und Vereinigungstemperatur haben.
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Vereinigung mit andern Folienbahnen geeigneten Wert zu halten. Die Folienbahn --10-- wird durch die Prägewalze--12--geprägt, die vorzugsweise mit einer Vakuumeinrichtung für eine Mehrzahl nahe beieinander angeordneter Vertiefungen versehen ist.
Die zweite Folienbahn --11-- wird der Oberfläche der Prägewalze - -12--, die Folienbahn--10--überdeckend, durch die Leitrolle--15--zugeführt, die ähnlich wie die
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angeordnet sein, dass sie einen leichten Druck auf die beiden Folienbahnen--10 und 11--, wie diese bei - zum Aufeinanderliegen gebracht werden, ausübt, obwohl für die meisten Anwendungen dünner Kunststoffolien die Leitrolle --15-- nicht in Druckberührung mit den Folienbahnen--10 und 11--zu stehen braucht.
Die Folienbahn --11-- wird hermetisch dicht mit den ungeprägten Teilen der Folienbahn - verschweisst, wobei sie die Prägungen --17-- hermetisch abdichtend verschliesst, die auf dem Schichtstoff --18-- nach seinem Abheben von der Prägewalze --12-- durch die Leitrolle--19--deutlich sichtbar sind.
Ein vergrösserter Teilschnitt der Prägewalze mit einem Stück des Schichtstoffes--18--darauf ist in Fig. 2
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angeordneten Mitteln für Unterdruckzufuhr versehen, von denen eine Mehzahl von Kanälen --22-- zu allen Vertiefungen --20-- führt. Unter der Wirkung dieses Unterdruckes wird beim Prägevorgang die weiche Folienbahn --10-- in die Vertiefungen gezogen. Die diese umgebenden Oberflächenteile der Prägewalze - können eine nichthaftende Schicht--23--aus Silicon oder einem andern ähnlichen Werkstoff tragen.
Die mit einem solchen überzug versehenen Oberflächen verhindern ein Ankleben der erhitzten Folienbahn --10-- an der Prägewalze --12--, wenn die Folienbahn verformt und anschliessend bei --16-mit der Folienbahn --11-- verschweisst wird.
Die Leitrolle--19--entfernt den geprägten Schichtstoff--18--von der Prägewalze--12--, nachdem er zur Vollendung des Versiegelungsvorganges abgekühlt worden ist. Er wird dann durch einen Ofen - geleitet, der eine Strahlungsheizvorrichtung--25--zum Erhitzen wenigstens der Oberfläche der Prägungen --17-- auf eine Temperatur in der Nähe des Schmelzpunktes des Kunststoffes aufweist. Durch Verwendung von Wärmestrahlen ausgewählter Wellenlänge lässt sich erreichen, dass der grössere Teil der Wärme
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werden, um die gewünschte Temperatur des Riemens, gleichgültig ob dieser aus einem Metall oder einem Isoliermaterial besteht, aufrechzuerhalten, damit ein einheitliches Erzeugnis erzielt werden kann.
Die Rollen-28, 28'und 28"--werden mit einer solchen Drehzahl angetrieben, dass der Riemen - eine der Umfangsgeschwindigkeit der Trommel --26-- entsprechende Geschwindigkeit hat. Da die mit Prägungen versehene Seite des Schichtstoffes--18--durch den Ofen --24-- erhitzt ist, wenn der Schichtstoff unter Druck steht, werden die Zellen zusammengedrückt, und die Seitenwände jeder Zelle werden zur Berührung mit den Seitenwänden benachbarter Zellen gezwungen und so gehalten, bis der Schichtstoff abgekühlt und die Siegelung bewirkt ist. Für diesen Zweck ist es ratsam, die den Druckzylinder bildende Trommel--26--zu kühlen.
In manchen Fällen kann es wünschenswert sein, Mittel zum kräftigen Festhalten des Schichtstoffes
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--18-- auf der Trommel --26-- vorzusehen, Zu diesem Zweck kann ein Unterdrucksystem verwendet werden. Ein solches ist in Fig. 3 gezeigt, die einen vergrösserten Ausschnitt aus der Trommel --26-- und dem mit ihr zusammenwirkenden Riemen --27--veranschaulicht. Die Trommel --26-- kann mit einem
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Trommel angebracht. Auf diese Weise kann dafür gesorgt werden, dass der Unterdruck von den getrennt voneinander angeordneten Kanälen --30-- aus über die Oberfläche der Trommel verteilt wird. Wenn der Schichtstoff --18-- mit dieser Oberfläche in Eingriff gelangt, wird er durch den Unterdruck kräftig darauf festgehalten, bis der Kompressionsvorgang beendet ist.
Durch Anbringung geeigneter Ventileinrichtungen, wie sie z. B. in der deutschen Auslegeschrift 1242354 beschrieben sind, kann die Unterdruckwirkung unmittelbar vor dem Punkt des Abzuges des fertigen Erzeugnisses von der Trommel--26--mittels der Rolle-28'-beendet werden.
Gemäss Fig. 3 sind die Prägungen in der Folienbahn --10-- in der Weise zusammengedrückt, dass die Seitenwände --10'-- benachbarter Prägungen einander kräftig berühren und an der Vereinigungsstelle der Folienbahn --10-- mit der Folienbahn --11-- ein umgekehrtes T bilden. Die Aussenoberfläche der Folienbahn --10-- wird im wesentlichen gleichmässig und, abgesehen von geringfügigen Diskontinuitäten an der Stossstelle jeder Gruppe von drei Zellen, ununterbrochen.
Die Fig. 4 bis 7 zeigen die Verfahrensschritte zur Herstellung des erfindungsgemässen Schichtstoffes etwas deutlicher. In Fig. 4, die eine Draufsicht auf den geprägten Schichtstoff zeigt, sieht man, dass die Prägungen --17-- eng benachbart über die Oberfläche des Schichtstoffes--18--verteilt sind. Sie sind zwar in Kreisoder Zylinderform dargestellt, können aber natürlich auch rechteckige, sechseckige oder jede andere geeignete Form haben. Ein Querschnitt durch das in Fig. 4 dargestellte Gebilde ist in Fig. 5 gezeigt.
Sie gibt eine vergrösserte Darstellung, die die allgemeine Gestalt der Prägungen-17-und das Verschweissen der Flächen zwischen diesen mit der Folienbahn --11-- zeigt. Wenn das in Fig. 4 und 5 dargestellte Gebilde einer Druckbeanspruchung unterworfen wird, wie oben erläutert, wird eine wie in Fig. 6 und 7 gezeigte Gestaltung erhalten. Die Prägungen-17-nehmen eine im wesentlichen sechseckige Form an, da die Seitenwände jeder Prägung mit den benachbarten Seitenwänden der sie umgebenden Prägungen verbunden sind. Während also alle Prägungen fest mit den sie umgebenden Prägungen verbunden sind, werden kleine Vertiefungen an den Ecken - jedes Sechsecks gebildet, was dem fertigen Erzeugnis ein leicht geriffeltes Aussehen auf seiner geprägten Oberfläche verleiht.
Diese Riffelung ist jedoch sehr schwach ausgebildet. Für alle praktischen Zwecke hat das fertige Erzeugnis das Aussehen eines Paares von Kunststoffolien mit zwischen ihnen angeordneten Zellenstrukturen.
Ein vergrössert dargestellter Querschnitt des Gebildes nach Fig. 6 ist in Fig. 7 gezeigt. Man erkennt, dass die Seitenwände--10'--benachbarter Prägungen--17--mit lediglich einer geringen Vertiefung an dem Punkt --17'-- fest miteinander verschweisst sind.
Der verbesserte, vorstehend beschriebene Schichtstoff stellt deswegen ein festeres und dauerhafteres Erzeugnis dar, weil jede der Luftzellen oder Prägungen --17-- radial von den sie umgebenden Prägungen abgestützt ist, wobei kein Platz mehr bleibt für die Ansammlung von Schmutz oder andern Fremdstoffen. Ferner werden infolge der Vereinigung der Seitenwände der Zellen verbesserte Isolationseigenschaften erhalten. Der erfindungsgemässe zellenhaltige Schichtstoff kann auch weiteren Prägevorgängen unterzogen werden, wodurch er besonders geeignet für Verpackung-un andere Zwecke wird.
Abgewandelte Ausführungsformen des erfindungsgemäss hergestellten Schichtstoffes sind in Fig. 8 und 9
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--7-7-- nach Fig. 7Fig. 7 war bereits darauf hingewiesen worden, dass die Seitenwände --10'-- der Prägungen, wie in den Zeichnungen gezeigt, im wesentlichen über ihre ganze Ausdehnung miteinander versiegelt sind. In manchen Fällen kann es wünschenswert sein, nur einen Teil der Seitenwände --10'-- zu versiegeln. Dieses teilweise
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Berührung miteinander gebracht werden. Unter gewissen Umständen kann es wünschenswert sein, eine Gestaltung des Schichtstoffes vorzusehen, bei der die Seitenwände der Prägungen-17-zwar in dichter Nachbarschaft zueinander angeordnet, jedoch effektiv nicht miteinander verschweisst sind.
Ein etwas weicherer Schichtstoff wird bei den anfänglichen Kompressionsgraden erhalten, obwohl bei erheblicher Kompression die Wände sich bis zur gegenseitigen Berührung verformen. Die erwähnte Ausbildungsform des Schichtstoffes ist in Fig. 9 gezeigt, aus der ersichtlich ist, dass zwischen den Seitenwänden --10'-- der Prägungen --17-- eine kleinere Lücke vorhanden ist. Wie bei der in Fig. 8 gezeigten Ausführungsform wird das Gebilde nach Fig. 9 durch weitere Verminderung des von dem Riemen-27-ausgeübten Druckes erhalten.
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Der nach der Erfindung hergestellte Schichtstoff kann in laufenden Bahnen beliebiger Breite hergestellt werden und eignet sich für eine grosse Zahl von Anwendungsmöglichkeiten, wie z. B. zum Verpacken, Polstern und Isolieren. Im letzteren Fall ist ein 1220 mm breites Material besonders geeignet zur Isolierung von Wänden, da die vertikalen Befestigungsnägel gewöhnlich auf 300 mm Teilung angebracht sind. Jedenfalls braucht das Material nur mit einer zum Vermeiden seines Durchhängens oder Verschiebens beim Anbringen an der inneren Wandoberfläche ausreichenden Anzahl von Befestigungsmitteln angebracht zu werden. In gewissen Fällen kann es wünschenswert sein, die Zellen, die über jedem Befestigungsnagel liegen, aufzustechen, um eine etwaige Deformation der Wandfläche beim Gebrauch dünner Wandverkleidungen zu vermeiden.
Es hat sich gezeigt, dass, obwohl eine Isolierung zwischen den Nägeln wichtig ist, eine erhebliche Wärmemenge auch durch die Nägel selbst abgeleitet wird, so dass die Verwendung einer Kunststoff-Abdeckung derselben eine wesentliche Verbesserung hinsichtlich der Vermeidung der Wärmeableitung ermöglicht. Dies verhindert Wärmeverluste im Winter und macht die Übertragung von Wärme von den Aussenwänden des Bauwerkes auf seine Innenwände im Sommer unmöglich.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung eines Zellen enthaltenden Schichtstoffes durch Verbinden zweier Folienbahnen aus thermoplastischem Kunststoff unter Druck-und Wärmeeinwirkung, von denen eine mit einer zellenförmigen Prägung versehen und mit der zweiten, glatten Folienbahn an den Berührungsflächen verschweisst
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zellenförmigen Vertiefungen (20,17) versehen wird, und dass nach der Verschweissung dieser geprägten Folienbahn (10) mit der zweiten glatten Folienbahn (11) die Seitenwände (10) jeweils benachbarter Vertiefungen (17) durch Ausübung eines gleichmässigen Druckes auf den bis zum Schmelzpunkt mindestens der geprägten Folienbahn erhitzten Schichtstoff (18) mindestens teilweise zur gegenseitigen Berührung gebracht und miteinander verschweisst werden, worauf der Schichtstoff gekühlt wird.