Verfahren und Matrize zur Herstellung von : Kunststofferzeugnissen mit borstiger
Oberfläche
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kunststofferzeugnissen mit einer borstigen Oberfläche sowie eine Matrize zur Durchführung dieses Verfahrens. Die im vorliegenden Zusammenhang verwendbaren Kunststoffe können verschiedensten Kategorien angehören und insbesondere thermoplastische Kunststoffe sein, wie Polyvinylchlorid, Polyäthylen, Polyamide und Superpolyamide aber es können auch unter Wärme oder kalt aushärtende sowie gelierende Kunststoffe verwendet werden.
Bekannt ist die Erzeugung solcher Oberflächen durch Aufbringen von Textilfasern in oder auf eine Kunststoffgrundlage, das Aufsintern von krümeligem Material auf eine solche Unterlage, das Schleifen der Oberfläche einer Kunststoffbahn zwecks Aufrauhens derselben, das Einmischen oder Eindrücken von organischen oder anorganischen Stoffen in die Kunststoffgrundlage mit nachträglichem Herauslösen dieser Stoffe, wobei dann in der Kunststoffbasis entsprechende Hohlräume verbleiben.
Die vorliegende Erfindung geht dem gegenüber einen grundsätzlich anderen Weg, und sie besteht darin, dass der Kunststoff in plastischem bis flüssigem Zustande auf eine Matrize, welche zahlreiche, engstehende, zu ihrer Oberfläche senkrecht oder winkelig verlaufende feine Löcher aufweist, aufgebracht und zum Eintreten in diese Löcher veranlasst wird, wobei man an der Eintrittsseite der Löcher zwischen den einzelnen die Löcher füllenden Stoffmengen ein verbindendes Gebilde aus Kunststoff vorsieht, worauf nach ausreichender Verfestigung des Kunststoffes das entstandene Erzeugnis von der Matrize abgezogen wird. Dieses verbindende Gebilde kann aus demselben Kunststoff wie die Borsten bestehen und gleichzeitig mit diesen erzeugt werden. Die Matrize kann ein Band, eine Platte oder ein Zylinder sein und' besteht zweckmässig aus Metall oder einem Kunststoff, wie Kunstkautschuk.
Die Matrize ist mit zahllosen senkrechten oder schrägen, z. B. kreisförmig oder sonstwie profilierten Löchern versehen.
Diese können am Austrittsende entweder ganz offen oder mit einer porösen Schicht abgedeckt, in besonderen Fällen auch geschlossen sein. Das Eintreten des Kunststoffes in diese Löcher kann dadurch unterstützt werden, dass man auf der Unterseite der Matrize einen niedrigeren Druck wirken lässt als auf ihrer die Locheintritte tragenden Seite; man kann auf diese Seite auch einen Pressdruck, z. B. durch eine Walze erzeugt, wirken lassen.
Das die Borsten verbindende Gebilde, das auf der Eintrittsseite der Matrizenlöcher entsteht, kann verschiedenartiger Beschaffenheit sein. Es kann eine Lage aus demselben Kunststoff vorstellen, aus dem auch die Borsten bestehen, oder man verwendet zu seiner Bildung einen anderen Kunststoff, insbesondere auch einen anders gefärbten, der sich natürlich mit den Borsten gut verbinden muss. Es kommt auch eine Gewebelage mit entsprechender Tränkung als verbindendes Gebilde in Frage.
Entsprechend der besonders gewünschten Farbe oder Weichheit des Fertigproduktes wird entweder Schmelze od'er Paste auf die Matrize aufgebracht.
Durch Ansetzen von Vakuum von unten oder Druck durch Pressluft oder Pressdruck von oben kann das fliessfähige Kunststoffmaterial in die Löcher der Matrize gefüllt werden. Die Matrize wird zu diesem Zweck mit Vorteil erhitzt, ebenso das Material, um dessen Fliessfähigkeit zu steigern bzw. zu erreichen, falls andere als härtbare oder gelierbare Pasten verwendet werden. Etwa an das Vorderende der borstenbildenden Matrizenlöcher durchgetretenes heissem Material ist eine weitere Möglichkeit gegeben, verschiedene Effekte zu erzielen.
Die schematische Zeichnung dient der Erläuterung der Erfindung und zeigt verschiedene Möglichkeiten zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens:
In Fig. 1 ist 1 eine Matrize mit den Löchern 2, die mit der Oberfläche 3 einen rechten Winkel einschliessen, obgleich dies durchaus nicht Bedingung ist. Die Löcher könnten auch schräg zur Oberfläche liegen. Kunststoff 4 wird mittels einer in der Pfeilrichtung bewegten Rakel 5 in die Löcher 2 eingestrichen, wobei das Eintreten der Masse in diese durch eine an der Unterseite vorbeibewegte, an einer Vakuumquelle (nicht dargestellt) angeschlossene Saugglocke 6 unterstützt wird.
Die Matrize 1 kann dabei, wie Fig. 2 im Grundriss darstellt, nur in den schraffiert dargestellten Bereichen mit Löchern versehen sein und besitzt beispielsweise kreisringförmige Bereiche 8, welche frei von Löchern sind; es entsteht dadurch eine Musterung des Enderzeugnisses.
Gemäss Fig. 3, die einen Teilquerschnitt durch das Enderzeugnis in starker Vergrösserung darstellt, bestehen die Spitzen 10 der Borsten aus einem weicheren Material als die Schäfte 11; das Erzeugnis hat dadurch eine gewisse Steifheit, fühlt sich aber weich an. Die Rückseite ist mit einer in die gelierende Kunststoffmasse eindoublierten Folie oder Platte 12 aus einem anderen, beispielsweise gemusterten Material versehen. Wenn z. B. die Borsten 10, 11 und die sie verbindende Lage 13 aus glasklarem Kunststoff bestehen, die Abdeckung 12 hingegen gefärbt ist, so erscheinen die Borsten in der Farbe der Abdeckung 12.
Fig. 4 zeigt, wie man durch gelindes Hindurchpressen von Kunststoff durch die Löcher der Matrize 14 erreichen kann, dass die Borsten 15 mit abgerundeten Kuppen 1 5a entstehen. Dieses Ergebnis lässt sich auch dadurch erzielen, dass man eine Matrize 14 aus elastisch-dehnbarem Material verwendet, den Kunststoff in die gedehnte Matrize glatt einstreicht und die Matrize entspannt, wodurch etwas Kunststoff aus den Lochenden, wie gezeichnet, austreten wird. Die dehnbare Matrize erleichtert auch das Entformen des fertigen Erzeugnisses.
Fig. 5 ist der schematische Querschnitt durch ein Erzeugnis, dessen Borsten nicht alle die gleiche Länge besitzen, sondern nach Art von Cordsamt rippenbildend sind.
Die Borsten sind als sich gegen die Spitze verjüngend dargestellt, doch ist dies keineswegs Bedingung; auch konstant bleibende Querschnittsflächen können vorteilhaft sein.
Die Matrizen können, falls sie aus Metall bestehen, durch Giessen auf galvanischem Wege oder durch mechanische Bearbeitung eines Rohkörpers hergestellt werden. Matrizen aus nichtmetallischen Werkstoffen können durch Abformen an einem Positiv hergestellt werden. Aus Kunstharzen oder Silikon Kunststoffmaterial wird zweckmässig glatt abgestreift, um das Abziehen des Endproduktes durch Abziehen des verbindenden Gebildes von der gelochten Matrize zu ermöglichen. Das Material, das sich an der Eintrittsseite der Borstenlöcher befindet, wird vorteilhaft so abgestreift, dass an dieser Seite entweder eine durchgehende Schicht verbleibt, die als Träger dient, oder die Matrize besitzt ein die einzelnen Löcher verbindendes System von Nuten, die ein Gitter ergeben, an dem dann die einzelnen Borsten sitzen. In diesem Fall besteht dieses Gitter aus demselben Material wie die Borsten.
Soll eine bedruckte Folie oder Textil-oder ein anderes Material als die Borsten verbindendes Gebilde verwendet werden, wird die alsdann zweckmässig mit glatter, ungenuteter Oberfläche ausgeführte, mit dem borstenbildenden Material bestrichene Matrize sauber abgestreift und dann das erhitzte Trägermaterial aufgebracht, wodurch die Verheftung der Borsten, die dann zweckmässig mit einem verdickten Ende ausgeführt werden, mit dem Trägermaterial gegeben ist. Nunmehr wird entweder ausgekühlt oder geliert, entsprechend den Erfordernissen des Materials. Hierbei kann die Rückseite des Erzeugnisses vor dem Entformen noch geprägt werden.
Das vorliegende Verfahren erlaubt durch die Möglichkeit, die verschiedensten Stoffe zu verarbeiten, zahlreiche Variationsmöglichkeiten seiner Durchführung und damit des erhaltenen Endproduktes. Wenn man gelierende Kunststoffe verwendet, so besteht beispielsweise die Möglichkeit, die Borsten in der Matrize zuerst zu gelieren und erst dann auf das gelierte Material das Trägermaterial in der Matrize aufzudoublieren und zu prägen. Bei Verwendung von zwei Matrizen kann das Trägermaterial auch beidseitig mit Borsten versehen werden, und zwar verschiedenfarbig.
Ferner besteht die Möglichkeit, dass zuerst eine geringe, nur die äussersten Enden der borstenbildenden Löcher füllende Kunststoffmenge in die Matrizenlöcher eingebracht und anschliessend das Erzeugnis unter Verwendung eines Kunststoffes anderer Farbe oder Beschaffenheit fertiggestellt wird.
Ferner ist es durch Wahl der Lochform (rund, kantig), des Lochdurchmessers, der Höhe der Einzelborste sowie der Dichte des Besatzes möglich, eine sehr grosse Vielfalt an Endeffekten zu erreichen.
Durch Verwendung von Farbzusammenstellungen können mehrfarbige Musterungen erzielt werden.
Grosse Variationsmöglichkeiten bestehen bei Verwendung von heiss in die Matrize zu pressendem Material. Dabei kann man zum Einpressen des heissen Materials in die Matrize ausser Pressplatten auch eine kontinuierliche Presse (speziell bei endlosen Matrizen), oder ein Prägekalander (bei Verwendung von zylindrischen Matrizen) verwenden.
Durch Niederprägen von Teilbereichen der borstenbestandenen Fläche mit kalter Dessinwalze auf gummi bestehende Matrizen werden zweckmässig in grosser Länge oder auch als Zylinder hergestellt.
Matrizen aus Silikongummi empfehlen sich ihrer günstigen Entformbarkeit wegen.
Zum Durchmesser der Borsten ist zu sagen, dass dieser nach oben überhaupt nicht und nach unten praktisch nur durch die Fähigkeit des Kunststoffes, dünne Fäden von ausreichender Entformbarkeit zu bilden, begrenzt ist. Eine gewisse Begrenzung des unteren Borstendurchmetssers ergibt sich auch aus der Matrize, die aus festigkeitstechnischen Gründen Begrenzungen auferlegt.
Method and die for the production of: Plastic products with bristly
surface
The present invention relates to a method for producing plastic products with a bristle surface and a die for carrying out this method. The plastics that can be used in the present context can belong to a wide variety of categories and, in particular, be thermoplastic plastics, such as polyvinyl chloride, polyethylene, polyamides and superpolyamides, but plastics that cure under heat or cold and gelling plastics can also be used.
It is known to produce such surfaces by applying textile fibers in or on a plastic base, sintering crumbly material onto such a base, sanding the surface of a plastic sheet for the purpose of roughening it, mixing or pressing organic or inorganic substances into the plastic base with subsequent Dissolving these substances, whereby corresponding cavities then remain in the plastic base.
The present invention takes a fundamentally different approach, and it consists in applying the plastic in a plastic to liquid state to a die, which has numerous, narrow fine holes that run perpendicular or at an angle to its surface, and for entering it Holes is caused, with a connecting structure of plastic being provided on the entry side of the holes between the individual quantities of substance filling the holes, whereupon the resulting product is pulled off the die after sufficient solidification of the plastic. This connecting structure can consist of the same plastic as the bristles and can be produced simultaneously with them. The die can be a band, a plate or a cylinder and is expediently made of metal or a plastic such as synthetic rubber.
The die is available with countless vertical or inclined, z. B. circular or otherwise profiled holes.
These can either be completely open at the outlet end or covered with a porous layer, and in special cases they can also be closed. The entry of the plastic into these holes can be assisted by allowing a lower pressure to act on the underside of the die than on its side carrying the hole entrances; you can also apply pressure to this side, e.g. B. generated by a roller, let it act.
The structure that connects the bristles and that is created on the entry side of the die holes can be of various types. It can represent a layer made of the same plastic that the bristles are made of, or a different plastic can be used to form it, in particular one with a different color, which of course has to bond well with the bristles. A fabric layer with a corresponding impregnation is also possible as a connecting structure.
Depending on the particularly desired color or softness of the finished product, either melt or paste is applied to the die.
By applying a vacuum from below or pressure from compressed air or pressure from above, the flowable plastic material can be filled into the holes in the die. For this purpose, the die is advantageously heated, as is the material in order to increase or achieve its flowability, if pastes other than curable or gellable pastes are used. For example, hot material that has passed through to the front end of the bristle-forming die holes is another way of achieving different effects.
The schematic drawing serves to explain the invention and shows various options for carrying out the present method:
In Fig. 1, 1 is a die with the holes 2 which form a right angle with the surface 3, although this is by no means a requirement. The holes could also be inclined to the surface. Plastic 4 is smeared into the holes 2 by means of a squeegee 5 moved in the direction of the arrow, the entry of the mass into these being assisted by a suction bell 6 connected to a vacuum source (not shown) that moves past the underside.
The die 1 can, as FIG. 2 shows in plan, be provided with holes only in the hatched areas and has, for example, annular areas 8 which are free of holes; this creates a pattern of the end product.
According to FIG. 3, which shows a partial cross-section through the end product in a greatly enlarged, the tips 10 of the bristles are made of a softer material than the shafts 11; this gives the product a certain stiffness, but feels soft. The rear side is provided with a foil or plate 12 made of a different, for example patterned material, which is laminated into the gelling plastic compound. If z. For example, if the bristles 10, 11 and the layer 13 connecting them are made of clear plastic, while the cover 12 is colored, the bristles appear in the color of the cover 12.
FIG. 4 shows how, by gently pressing plastic through the holes in the die 14, the bristles 15 with rounded tips 15a are produced. This result can also be achieved by using a die 14 made of elastic-stretchable material, smoothing the plastic into the stretched die and relaxing the die, whereby some plastic will emerge from the hole ends, as shown. The expandable die also makes it easier to demold the finished product.
5 is a schematic cross-section through a product, the bristles of which are not all of the same length, but are rib-forming in the manner of corduroy.
The bristles are shown tapering towards the tip, but this is by no means a requirement; Cross-sectional areas that remain constant can also be advantageous.
If they are made of metal, the matrices can be produced by galvanic casting or by machining a blank. Matrices made of non-metallic materials can be produced by molding on a positive. Synthetic resin or silicone plastic material is expediently stripped smoothly in order to enable the end product to be pulled off by pulling the connecting structure off the perforated die. The material that is located on the entry side of the bristle holes is advantageously stripped off in such a way that either a continuous layer remains on this side, which serves as a carrier, or the die has a system of grooves connecting the individual holes that result in a grid, on which the individual bristles then sit. In this case, this grid is made of the same material as the bristles.
If a printed film or textile or another material is to be used as a structure connecting the bristles, the die, which is then expediently designed with a smooth, ungrown surface and coated with the bristle-forming material, is neatly stripped off and the heated carrier material is then applied, which causes the bristles to stick , which are then expediently carried out with a thickened end, is given with the carrier material. Now it is either cooled or gelled, depending on the requirements of the material. Here, the back of the product can still be embossed before demolding.
Due to the possibility of processing a wide variety of substances, the present method allows numerous possible variations of its implementation and thus of the end product obtained. If gelling plastics are used, there is, for example, the possibility of first gelling the bristles in the die and only then of doubling and embossing the carrier material in the die onto the gelled material. When using two matrices, the carrier material can also be provided with bristles on both sides, in different colors.
There is also the possibility that first a small amount of plastic, which only fills the outermost ends of the bristle-forming holes, is introduced into the die holes and then the product is finished using a plastic of a different color or texture.
Furthermore, by choosing the shape of the hole (round, angular), the hole diameter, the height of the individual bristles and the density of the trim, it is possible to achieve a very large variety of end effects.
By using color combinations, multi-colored patterns can be achieved.
There are great possibilities for variation when using hot material to be pressed into the die. In addition to pressing plates, a continuous press (especially with endless matrices) or an embossing calender (when using cylindrical matrices) can be used to press the hot material into the die.
By embossing partial areas of the bristle surface with a cold design roller on rubber existing matrices are expediently produced in a great length or as a cylinder.
Silicone rubber matrices are recommended because of their ease of demolding.
Regarding the diameter of the bristles, it should be said that this is not limited at all upwards and downwards practically only by the ability of the plastic to form thin threads of sufficient demoldability. A certain limitation of the lower bristle diameter also results from the die, which imposes limitations for reasons of strength.