CH415534A - Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von thermoplastischem, flächenhaftem Material - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von thermoplastischem, flächenhaftem Material
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von thermoplastischem, flächenhaftem Material, bei dem das Material über einen ausgedehnten Bereich zwischen einer beweglichen, unnachgiebigen erhitzten Prägefläche und einer nachgiebigen, biegsamen Fläche hindurchgeleitet wird, wobei die letztere Fläche starr abgestützt ist und durch ein Druckmedium gegen die Prägefläche gepresst wird.



   Zur Behandlung von Kunststoffbahnen mit Druck sind schon verschiedene Verfahren und Vorrichtungen bekannt. So werden z. B. zum Prägen von flächigenom Kunststoffmaterial Druckplatten oder -walzen verwendet, von denen eine auf ihrer Oberfläche ein Muster eingraviert hat. Auch glatte Rollen und Platten sind schon zum Polieren solcher Materialien verwendet worden. Eine als  Rotocure  bekannte Vorrichtung ist in den US. Patentschriften 1 956 545, 2039258, 2039271   Reissue    19660 und 20037 beschrieben. In diesen Patentschriften ist ein kontinuierliches Verfahren zur Ausübung eines Druckes während einer gewissen Zeitspanne auf flächiges Kunststoffmaterial mittels eines Stahlbandes und geheizter Trommeln mit hochpolierten Oberflächen beschrieben. Die US.

   Patentschrift 2 970 345 beschreibt ein kontinuierliches Verfahren zum Prägen und Entlüften von mit Harz beschichteten Geweben unter Verwendung eines Drahtgürtels zusammen mit einem Stahlband und einer geheizten Trommel.



   Das Verfahren und die Vorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung sollen es nun ermöglichen, Hitze und den gleichmässigen Druck eines fliessfähigen Mediums auf flächiges Material zur Einwirkung zu bringen. Insbesondere soll die Erfindung eine Vorrichtung und ein kontinuierliches Verfahren zum Prägen, Perforieren, Laminieren oder Polieren von durch Wärme formbarem flächigem Material unter Anwendung des Druckes eines fliessfähigen Mediums und mit einer verlängerten Verweilzeit ermöglichen.



  Die Erfindung soll auch eine Vorrichtung und ein kontinuierliches Verfahren zum Härten von unter Wärmeeinwirkung unwandelbarem   flächigem    Material unter dem Druck eines fliessfähigen Mediums ermöglichen.



   Das Verfahren gemäss dieser Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zum gleichmässigen Prägen des Materials über seine gesamte Länge dieses zwischen den beiden Flächen hindurchgeführt und dabei zum Anpressen ein konstanter Gasdruck angewendet wird, und ferner zwischen dem behandelten Material und der nachgiebigen biegsamen Fläche eine Gleitfolie liegt.



   Die Vorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine nachgiebige biegsame Fläche, die durch einen konstanten Gasdruck unter Zwischenschaltung einer Gleitfolie gegen das Prägeelement gepresst wird, vorhanden ist.



   Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist das Gleitblatt stationär aus einem Material mit niedrigem Reibungskoeffizienten zwischen dem beweglichen, starren Teil und einer aufblasbaren, bzw. blähbaren stationären Einlage, die mit dem beweglichen, starren Teil einen in der Länge und Breite sich erstreckenden Spalt bildet, angeordnet. Das der Wärme- und/oder Druckbehandlung zu unterziehende Material wird zwischen dem bewegten, starren Teil und dem durch die aufgeblähte Einlage unterstützten, bzw. betragenen Gleitblatt hindurchgeführt. Die blähbare Einlage ist ihrerseits durch den starren, stationären Abdämmungsteil unterstützt, bzw. festgehalten.

   Das Gleitblatt besteht vorzugsweise aus hochzugfestem Gewebe, das minde  stens einseitig mit einem schmierfähigen Fluorkoh lenstoffharz, wie einem Polymeren oder Copolymeren von Tetrafluoräthylen, Monochlortrifluoräthylen oder Vinylidenfluorid beschichtet ist.



   Der bewegliche, nicht-nachgebende Teil kann entweder eine glatte oder gemusterte Oberfläche aufweisen. Die mit dem nicht-nachgebenden Teil einen sich in der Länge und Breite erstreckenden Spalt bil dende aufgeblähte Einlage besteht vorzugsweise aus einem hochfesten Gewebe, das einseitig mit einer undurchlässigen Schicht versehen ist.



   Der bewegliche, nicht-nachgebende Teil kann ein endloses Stahlband sein, wie es in der oben erwähnten    Rotocure -Anlage    verwendet ist, oder ein endloses Drahtband, das um die Führungswalzen herumgeführt wird, die auseinandergepresst werden, so dass der Gürtel oder das Band eine praktisch nicht-nachgebende Oberfläche aufweist. Da die aufgeblähte Einlage eine flexible Oberfläche aufweist, die mittels eines in der Einlage unter Druck gehaltenen flüssigen Mediums gegen den nicht-nachgebenden Teil gepresst wird, wirkt auf das Material, das durch den vom beweglichen Teil und der stationären Einlage gebildeten Walzenspalt durchlaufende Material ein   gleichmässiger    Druck ausgeübt wird.



   Vorrichtung und Verfahren gemäss der Erfindung sollen anhand der beiliegenden Zeichnungen beispielsweise näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung mit weggebrochenen Teilen zur Darstellung der relativen Lage und Beziehung der verschiedenen Teile,
Fig. 2 eine seitliche Ansicht, teilweise vergrössert, welche die relativen Stellungen der beweglichen nicht-nachgebenden Walze 1, des behandelten Materials 6, des Gleitblattes 5, beider Seiten der aufblähbaren Hülle 3a und 3b, des starren Abdämmungsteiles 2 und der mit einem Ventil (nicht gezeigt) versehenen Schleuse 4, für das fliessfähige Medium darstellt, ehe die verschiedenen Teile zusammengepresst werden,
Fig. 3 eine seitliche Ansicht, ähnlich wie Fig.

   2, welche das Material vor und nach der Behandlung und die relativen Stellungen der Vorrichtungsteile beim Betrieb der Vorrichtung unter Druck zeigt,
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des starren Abdämmungsteiles 2, und    Fig. 5    eine seitliche Ansicht einer abgeänderten Ausführungsform der Erfindung mit Darstellung der relativen Stellungen der verschiedenen Teile, wobei der bewegliche, nicht-nachgebende Teil 1, ein Gürtel und die mittels eines flachen Bettes 2 unterstützte stationäre aufblähbare Einlage 3 und eine zwischen dem Gürtel und der Einlage 3 angeordnete Gleitfolie dargestellt ist.



   Die bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens besitzt eine Prägewalze 1, die auf einer im Rahmen Ib gelagerten Achse la befestigt ist, und die aufgeblähte Einlage 3, die durch einen starren Abdämmungsschuh oder eine Stützschale 2 gehalten ist, welcher in entgegen gesetzter Stellung zu einem Teil der Umfangsoberflä che der Prägewalze 1 befestigt ist. Der Abdäm mungsschuh 2 wird von den Stützrippen 2a getragen, die ihrerseits auf einem hydraulischen Stempel 10 aufliegen. Bei der bevorzugten Ausführungsform um schliesst der Abdämmungsschuh 2 oder die Stützschale ungefähr eine Hälfte der Aussenfläche der Prägewalze 1, was eine leichte Auf- und Abmontage der Schale 2 ermöglicht. Die Schale kann jedoch bis
90   O/o    der Aussenfläche der Prägewalze 1 umfassen.



  In diesem Fall wird die Vorrichtung dadurch zusammengebaut, dass ein zylinderförmiger Teil in den anderen eingeführt wird.



   Zwischen der Prägewalze 1 und dem starren Abdämmungsschuh 2 ist eine aufblähbare flexible Hülle 3 mit Seitenteilen 3a und 3b angeordnet. Sie besteht z. B. aus mit synthetischem Kautschuk beschichtetem Gewebe. Die Hülle 3 ist mittels der Bolzen 11 über die Öffnungen 12 an dem Abdämmungsteil 2 befestigt. Wie in Fig. 4 dargestellt, sind die Grenzkanten des Abdämmungsteils 2 mit Ausnehmungen versehen, so dass ein Zwischenraum für die Nuten und Bolzen 11 bleibt, welche die Hülle 3 in ihrer Lage halten. Die Hülle 3 besitzt eine Schleuse für ein fliessfähiges Medium. Die Schleuse ist mit einem Ventil (nicht gezeigt) ausgerüstet, so dass das als Druckübertragungsmittel dienende fliessfähige Medium eingefüllt werden kann.

   Das fliessfähige Medium ist vorzugsweise Luft, obwohl Flüssigkeiten wie Wasser, Öle und dergleichen ebenfalls zum Aufblähen der Hülle 3 und als Druckübertragungsmittel dienen können. Gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Gleitblatt aus mit Fluorkohlenstoff-Polymerisat beschichtetem Glasgewebe, z. B. ein mit Polytetrafluoräthylen beschichtetes Glasgewebe 5, zwischen der Prägewalze 1 und der aufgeblähten Hülle 3 angebracht. Das Gleitblatt 5 muss an der Eintrittsseite des Spaltes, z. B. wie in Fig. 2, 3 und 5 gezeigt, befestigt werden. Das mit Fluorkohlenstoff-Polymerisat beschichtete Glasgewebe besitzt eine Oberfläche geringer Reibung.

   Ein durch Wärme verformbares flächiges Material 6, das einer Wärme- und/oder Druckbehandlung unterzogen werden soll, wird von der Vorratsrolle 7 abgewickelt und über die Führungswalze 8a durch den von der Prägewalze 1 und den Abdämmungsschuh 2 gebildeten Spalt und über die Führungsrolle 8b auf die Aufnahmerolle 8 geführt. Zwischen dem Abdämmungsschuh 2 und dem durch Wärme formbaren flächigen Material 6 ist eine aufgeblähte Hülle 3 angeordnet.



  Das Gleitblatt, welches einen sehr geringen Reibungskoeffizienten besitzt, ist zwischen der aufgeblähten Hülle 3 und dem durch Wärme verformbaren flächigen Material 6 angeordnet. Ein mit Polytetra  fluoräthylen    beschichtetes Gewebe besitzt einen niedrigen Reibungskoeffizienten und hat sich als besonders geeignet für das Gleitblatt 5 erwiesen.



   Ein auf beiden Seiten mit einer undurchlässigen synthetischen Kautschukmasse dick beschichtetes   Segeltuch aus Baumwolle hat sich als besonders geeignet für die blähbare Hülle 3 erwiesen. Die Hülle 3 wird vorzugsweise mit Luft aufgeblasen, die durch die Schleuse 4 eingeführt wird. Der Druck in der Hülle beträgt z. B. ungefähr 0,7 bis 1,05 kg/cm2. Dadurch wird das warmformbare flächige Material 6 gegen die Prägewalze 1 gepresst, weil der starre Abdämmungsschuh 2 mittels des hydraulischen Stempels 10 gegen die Hülle 3 gepresst wird. Bei der Durchführung des Verfahrens und beim Betrieb der Vorrichtung kann mit einem Druck in der Hülle 3 von nur 0,035 km/cm2 gearbeitet werden. Eine besondere obere Grenze für den Druck im Innern der Hülle besteht nicht und der Druck kann 1,4 kg/cm2 oder grösser sein.

   Der Abdämmungsschuh 2 wirkt als Begrenzung für die Ausdehnung der aufgeblähten Hülle 3. Der Abdämmungsschuh 2 kann auch als eine Aussenseite der Hülle 3 dienen, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Während des Betriebes der Vorrichtung und der Durchführung des Verfahrens wird der Abdämmungsteil 2 und das Prägeelement 1 so angeordnet, dass zwischen ihnen ein bestimmter Abstand besteht.



   Die aufgeblähte Hülle 3 kann Abschnitte oder Abteile aufweisen, so dass in die Abteile fliessfähige Medien unterschiedlicher Temperatur eingeführt werden können, d. h. z. B. erster Abschnitt heiss, zweiter Abschnitt kalt, so dass die geprägte Oberfläche vor ihrer Abtrennung vom Prägeelement zur Erstarrung gebracht werden kann.



   Man kann auch eine polierte flexible Metallfolie, wie Aluminiumfolie, verwenden und diese zwischen dem Gleitblatt 5 und der aufgeblähten Hülle oder anstelle des Gleitblattes 5 anordnen, um die Hülle 3 gegen übermässigen Abrieb und Lochbildung zu schützen. Wenn als Gleitblatt eine flexible Metallfolie oder ein flexibles Metallblech dient, kann die Seite des behandelten formbaren Blattmaterials 6, welche mit dem stationären flexiblen Metallblech, bzw. der Folie in Berührung steht, poliert werden, während die entgegengesetzte Seite, die mit dem beweglichen nicht-nachgebenden Teil 1 in Berührung steht, dessen Oberfläche mit einer Formgebung versehen ist, geprägt wird.



   Eine andere Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung verwendet eine unter Druck setzbare Hülle 3, die mit dem behandelten Material 6 in der Art eines endlosen Bandes mitbewegt wird.



   Die Hülle 3 kann ein zusammenhängendes Stück aus einem undurchlässigen Rohr sein, das auf einer Spule aufgewickelt ist, in den Spalt der Vorrichtung eingeführt und nach dem Verlassen des Spaltes auf einer anderen Spule aufgewickelt wird. Bei dieser Ausführungsform sind am Eingang und Ausgang des Walzenspaltes Quetschwalzenpaare vorgesehen, um das unter Druck stehende fliessfähige Medium innerhalb des Teiles des Schlauches zu begrenzen, der durch den langgestreckten Schlitz durchgeführt wird.



  Der Abdämmungsteil 2 für den aufgeblähten Schlauch kann entweder ein stationärer Schuh sein, wie dies in den Fig. 1 - 4 dargestellt ist, oder ein Bett aus naheaneinander angeordneten Walzen, die entgegengesetzt zu dem beweglichen, nicht-nachgebenden Teil 1 angeordnet sind.



   Das in die Hülle 3 eingeführte fliessfähige Medium kann erhitzt oder gekühlt werden. Um die aufgeblähte Hülle 3 und das Gleitblatt 5 zur Reibungsverminderung und zur Verlängerung der Lebensdauer der Hülle 3 und des Gleitblattes 5 zu kühlen, kann das in die Hülle 3 eingeführte fliessfähige Medium zur Temperaturregelung rezirkuliert werden.



   Flächige Materialien, die erfindungsgemäss behandelt werden können, umfassen warmformbare Blattmaterialien oder Folien, die z. B. als Filmbildner thermoplastische Harze enthalten, wie Polyvinylchlorid, Copolymerisate von Vinylchlorid und anderen damit copolymerisierbaren äthylenisch ungesättigten Monomeren, Nylon und andere thermoplastische Polyamide, Cellulosederivate, wie Cellulosenitrat, Celluloseacetat und Celluloseacetobutyrat, Polyuretane wie die Reaktionsprodukte eines Polyätherglycols oder eines endständige Hydroxylgruppen aufweisenden Polyesters mit einem Diisocyanat, sowie Mischungen thermoplastischer Harze. Das wärmeformbare flächige Material kann entweder ein freitragender Film, d. h. eine Folie oder ein Überzug auf einem flexiblen Substrat wie Papier oder Metall sein.



   Vorrichtung und Verfahren gemäss der Erfindung sind insbesondere zum Prägen von lederartigem flächigem Material geeignet, das eine warmformbare Beschichtung auf einem Gewebe- oder Fasersubstrat aufweist, wie dies z. B. in dem US. Patent 3 000 757 beschrieben ist. Vorrichtung und Verfahren gemäss der Erfindung sind auch zur Härtung von durch Wärme unwandelbaren Schichten oder Beschichtungen geeignet, wie Folien oder beschichteten Substraten mit bzw. aus synthetischem oder natürlichem Kautschuk oder mit bzw. aus durch Wärme unwandelbaren Harzen (Duroplaste), wie Harnstoff-Aldehyd-, Melamin-Aldehyd- und Phenol-Aldehyd-Harzen.



   Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass sie ein kontinuierliches Verfahren für die   Wärme- und    Druckbehandlung mittels einer vereinfachten und billigen Apparatur mit verlängerter Verweilzeit ermöglicht.



   Ein weiterer Vorteil ist die sehr genaue Druckregelung, insbesondere im Bereich niedriger Drucke, wie 0,0035 bis 1,4 kg/cm2 oder mehr.



   Ein weiterer Vorteil ist die Anwendung oder Einwirkung eines gleichmässigen Druckes in der gesamten Druckzone, wodurch irgendwelche Unregelmässigkeiten im Prägeteil 1 und/oder im Abdämmungsteil 2 ausgeglichen werden.



   Mit der Vorrichtung und dem Verfahren der Erfindung können flächige Materialien in einem weiten Dickenbereich geprägt werden.



   Bei Verarbeitung von Materialien, die nicht die genügende Scherfestigkeit aufweisen, um den durch  die zwischen dem stationären Gleitblatt und der Rückseite des behandelten, warmformbaren Materials erzeugte Reibungs- und Scherbeanspruchungen zu widerstehen, kann ein bewegtes fortlaufendes Zwischenblatt, das im gleichen Masse wandert, wie die Oberfläche des Prägezylinders, zwischen die Rückseite des behandelten Materials und die Oberfläche des Gleitbleches eingeführt werden. Für diesen Zweck ist ein einseitig mit Polytetrafluoräthylen beschichtetes Glasgewebe besonders geeignet, wobei die unbeschichtete Seite des Glasgewebes dem der   Wärme- und    Druckbehandlung unterworfenen Materials, die mit Polytetrafluoräthylen beschichtete Seite der aufgeblähten Hülle zugewendet ist.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur Behandlung von thermoplastischem, flächenhaftem, nicht textilem Material, bei dem das Material über einen ausgedehnten Bereich, zwischen einer beweglichen, unnachgiebigen erhitzten Prägefläche und einer nachgiebigen, biegsamen Fläche hindurchgeleitet wird, wobei die letztere Fläche starr abgestützt ist und durch ein Druckmedium gegen die Prägefläche gepresst wird, dadurch gekenne zeichnet, dass zum gleichmässigen Prägen des Materials über seine gesamte Länge dieses zwischen den beiden Flächen hin durchgeführt und dabei zum Anpressen ein konstanter Gasdruck angewendet wird, und ferner zwischen dem behandelten Material und der nachgiebigen biegsamen Fläche eine Gleitfolie liegt.

   II. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch eine nachgiebige biegsame Fläche, die durch einen konstanten Gasdruck unter Zwischenschaltung einer Gleitfolie gegen das Präge element gepresst wird.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man das thermoplastische flächenhafte Material durch einen bogenförmigen Spalt führt, welcher von einer geheizten nichtnachgebenden drehenden Walze mit einer Formgebung auf ihrer Oberfläche und einer stationären nachgebenden aufgeblähten Fläche gebildet wird, die durch einen starren Abdämmungsteil gehalten ist.

   2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man das thermoplastische flächenhafte Material durch einen Spalt führt, welcher von dem beweglichen nichtnachgebenden Teil und der Gleitfolie gebildet wird, die durch eine aufgeblähte Fläche gehalten wird, die ihrerseits durch einen starren Abdämmungsteil gehalten wird.

   3. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitfolie aus einem schmierfähigen fluorkohlenstoffharzgetränkten Glasgewebe besteht.

   4. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche nichtnachgebende Teil eine drehbare Walze ist, und dass die nachgiebige biegsame l : Fläche von einem starren Ab- dämmungsteil gehalten ist, welcher mindestens einen Teil des Umfangs der Walze umfasst.

   5. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche, nichtnachge bende Teil ein endloses Band ist.

   6. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die nachgiebige biegsame Fläche eine undurchlässige Hülle ist.