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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung geschichteten
Folienmaterials aus einer fasrigen Trägerfolie und einer darüberliegenden Schicht
feinporigen gesinterten Plastikmaterials, bei dem eine gleichmäßige Schicht eines
körnigen, thermoplastischen Harzes auf der Trägerfolie verteilt und zusammen mit
der Trägerfolie erhitzt wird und bei dem auf die Harzschicht während der Behandlung
eine Abdeckschicht aufgebracht wird.
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Bei der Herstellung der Schichtung von feinporigen Plastik- und fasrigen
Trägerfolien ist man bislang so vorgegangen, indem man eine Folie herstellte, bei
welcher Plastikmaterial zusammengesintert wurde und dann dieses Produkt mit einer
Trägerfolie, etwa einer harz- oder gummiverstärkten gefilzten Faserfolie, kombinierte,
wobei dieser Vorgang ständig fortgesetzt wurde.
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Bei den bekannten Verfahren zur Herstellung gesinterter Plastikfolien
wird das Zusammenpressen der erhitzten Harzkörnchen mittels einer metallischen Fläche,
beispielsweise mittels eines Streifen rostfreien Stahles, vorgenommen. Diese Methode
ist wohl für die Herstellung gleichmäßiger, fortlaufender Längen gesinterter Plastikharzfolien
geeignet; für gewisse Zwecke ist jedoch die Porosität des Folienmaterials nicht
vollkommen zufriedenstellend. Bei zu Folien gesinterten Harzkörnchen, wobei Druck
gegen erhitzte Körnchen durch harte unnachgiebige Flächen von Metallgußteilen oder
von einem Metallstreifen ausgeübt wird, erhalten diese Körnchen ein glasiges Aussehen
und einen unerwünscht reduzierten Grad an Porosität auf der Oberfläche. Außerdem
war es erforderlich, gesinterte Folien, sowohl vorgeformte als auch gänzlich gepreßte
Folien, einer aufeinanderfolgenden Schichtungsbehandlung zu unterziehen, bei welcher
Hitze und verringerter Druck angewandt wird, um das geschichtete Folienmaterial
zu erhalten, welches sich für die Verwendung beispielsweise von Schuhbrandsohlen
als besonders geeignet erwiesen hat. Diese zusätzliche Hitze- und Druckeinwirkung
wirkt sich auf die Feuchtigkeitsdurchlässigkeit der gesinterten Plastikschicht weiterhin
reduzierend aus.
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Bei einem weiteren bekannten Verfahren werden die Harzkörper auf
ein endloses Stahlband aufgeschüttet und mit diesem Band durch eine Heizvorrichtung
geführt, in der die Körner zu einer Schicht zusammengesintert werden. Erst nachdem
in dieser Weise eine zusammenhängende Harzschicht gebildet worden ist, wird die
Trägerfolie mit dem Harz in Berührung gebracht und mittels beheizter Preßplatten
die Verbundfolie gebildet.
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Weiterhin ist eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung einer
mikroporösen Kunststoffbahn durch Sinterung einer Kunststoffpulverschicht bekanntgeworden,
wobei das Kunststoffpulver auf eine drehbare, beheizte Trommel aufgetragen wird.
Obwohl hierbei die Harzkörper sofort auf die Trommel bzw. eine Unterlage aufgeschüttet
und zu einer Schicht zusammengesintert werden, wird während des Sinterns überhaupt
kein Druck zum Zusammenpressen der Schicht angewandt. Im Endergebnis ist daher der
Zusammenhang der Harzkörper untereinander und gegebenenfalls mit der Unterlage sehr
locker, was aber vermieden werden soll. Dies macht sich insbesondere bei Verbundschichten
aus Harzkörpern und Trägerfolie als nachteilig bemerkbar. Die bei der vorerwähnten
bekannten Vorrichtung aufgebrachte und später wieder abgezogene Abdeckschicht dient
lediglich
dazu, das Herunterfallen der Harzschicht von der Trommel zu verhindern. Hierbei
ist besonders darauf zu achten, daß die Abdeckschicht erst aufgebracht wird, nachdem
die Harzkörper bereits zu einer Schicht zusammengesintert sind. Die Abdeckschicht
hat somit hierbei nicht den geringsten Einfluß auf die Beschaffenheit des Endproduktes,
weil kein Zusammenpressen der Sinterschicht stattfindet.
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Hier Abhilfe zu schaffen, ist das Ziel der Erfindung. Dies wird dadurch
erreicht, daß die aus elastischem, zusammenpreßbarem, fasrigem Material bestehende
Abdeckschicht vor der Erhitzung auf die Harzkörnerschicht aufgebracht wird und daß
das aus der Trägerfolie, den Harzkörnern und der Abdeckschicht bestehende Gebilde
zwischen an sich bekannten erhitzten Platten durchgeführt wird, deren Abstand, wie
an sich bekannt, an der Eintrittsstelle im wesentlichen der Dicke des Schichtmaterials
entspricht und sich nach der Außenseite hin erheblich verringert.
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Dabei ist es von Vorteil, daß die Abdeckschicht nach dem Durchlauf
des Schichtmaterials zwischen den erhitzten Platten von der fasrigen Trägerfolie
und der gesinterten Harzschicht abgezogen wird.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung
wird darin gesehen, daß das gesinterte Schichtmaterial nach dem Durchlauf zwischen
den erhitzten Platten, jedoch noch vor dem Abziehen der Abdeckschicht abgekühlt
wird. Dabei ist es zweckmäßig, daß die Platten auf eine Temperatur von 150 bis 2000
C erhitzt werden. Ebenfalls kann es von Vorteil sein, daß die untere Platte höher
erhitzt wird als die obere Platte.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung wird darin gesehen, daß die fasrige
Trägerfolie noch vor dem Aufbringen der Schicht aus thermoplastischen Harzkörnchen
mit einem Bindemittel überzogen wird.
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Hierbei kann das Bindemittel unzusammenhängend auf die Trägerfolie
aufgebracht werden.
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Eine weitere vorteilhafte Verfahrensweise nach der Erfindung wird
darin gesehen, daß auf die Schicht aus Harzkörnchen noch vor dem Einführen zwischen
die erhitzten Platten ein Druck ausgeübt wird.
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Gemäß der Erfindung werden somit Körnchen eines thermoplastischen
Harzes in Form einer fortlaufenden Schicht auf die Oberfläche einer nachgiebigen,
gefilzten, porösen Faserfolie aufgebracht, und eine zweite zusammenpreßbare Faserfolie
wird auf die Schicht der Harzteilchen aufgelegt. Dieses Schichtmaterial wird sodann
zwischen erhitzten Platten hindurchgeführt, welche einen Durchlaß mit abnehmender
Dicke darstellen und so erhitzt sind, daß die Temperaturen dieser Platten durch
die fasrige Folie hindurch bis zu den Harzpartikeln dringt und diese auf Sintertemperatur
bringt. Dieses erfolgt innerhalb der erforderlichen Zeitspanne, welche für eine
bestimmte Menge Schichtmaterial notwendig ist, um zwischen den Platten hindurchzulaufen.
Die erhitzten Platten haben an der Eintrittsstelle einen Abstand, welcher im wesentlichen
der Dicke des Schichtmaterials entspricht, während der Abstand an der Austrittsstelle
kleiner ist, um außer der Hitze auch einen Druck auszuüben, damit die Harzkörnchen
zusammengesintert werden.
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Durch den wärmeisolierenden Charakter der fasrigen Folie und der
dadurch bedingten Reduktion der auf die Harzkörnchen einwirkenden Hitze wird ein
steiles
Temperaturgefälle vermieden, welches ansonsten zwischen der Temperatur der Harzkörnchen
am erhitzten Metall und der Temperatur der vom Metall weiter entfernt liegenden
Harzkörnchen vorherrschen würde. Somit haben die Körnchen der Harzschicht nahezu
eine einheitliche Temperatur, so daß durch den Sinterdruck eine sehr gleichmäßig
gesinterte Folie entsteht.
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Da außerdem die Oberflächenkörnchen nicht überhitzt werden und die
fasrige Folie abschirmend wirkt, werden Oberflächenkörnchen nicht flach gedrückt,
wodurch eine größere Porosität der Oberfläche der gesinterten Harzfolie erreicht
wird.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung wird an Hand einer Zeichnung, die
ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in rein
schematischer Ansicht darstellt, näher erläutert.
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Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform einer möglichen
Vorrichtung zur Herstellung von Folien nach dem Verfahren gemäß der Erfindung wirkt
die nachgiebige gefilzte Trägerfolie 10 als Transportband, um die thermoplastischen
Harzkörnchen 12 durch die aufeinanderfolgenden Herstellungsstufen zu transportieren,
in welchen die Körnchen zu einer festen feinporigen Schicht 14 umgewandelt werden,
innerhalb welcher sie zu einem festen Körper zusammengesintert sind. Brauchbare
fasrige Folien für diesen Zweck stellen poröse nachgiebige und zusammenpreßbare
fasrige Pappe, insbesondere gummi- und/oder harzimprägnierte Pappe, gewebte und
ungewebte Stoffe dar.
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Es ist jedoch wichtig, daß die fasrigen Folien genügend Festigkeit
aufweisen, und dort, wo diese Folien als Trägerfolien des Endproduktes dienen, müssen
sie sich fest mit der feinporigen Plastikfolie binden lassen.
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Weiterhin ist es wichtig, daß die fasrigen Folien den Temperatur-
und Druckeinwirkungen während des Sinterns der Plastikkörnchen und des Verbindens
mit der Folie mit der gesinterten Folie aus Plastikkörnchen standhalten.
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Handelsübliches fasriges Folienmaterial, welches mit synthetischem
Gummi imprägniert ist und wie es für billige Brandsohlen Verwendung findet, hat
sich in den Stärken von 0,51 bis 0,53 mm zufriedenstellend bewährt.
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Vorteilhafterweise wird auf der Oberfläche der fasrigen Folie ein
Binder aufgebracht, welcher aus einer Schicht Harzmaterial bestehen kann, welche
Wasserdampf und/oder Luft zwischen der feinporigen Folie und der fasrigen Folie
hindurchläßt. Demzufolge sollte dieser Binder in Form eines dünnen, nicht gleichmäßig
fortlaufenden Filmes auf das fasrige Material aufgebracht werden, oder er sollte
entsprechende chemische Eigenschaften aufweisen, damit der Wasserdampf hindurchdringen
kann.
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Nicht gleichmäßig fortlaufende Filme oder Schichten des Binders können
so hergestellt werden, indem der Binder mit Zwischenräumen z. B. als Streifen, Punkte
oder in Partikelform aufgebracht wird.
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Eine bevorzugte Methode zum Aufbringen der Binderschicht ist das
Besprühen der fasrigen Folie mit einer wässerigen Lösung des Binders, vorteilhafterweise
mit einem Latex, aus welcher anschließend das Wasser verdampft wird, so daß eine
unzusammenhängende Schicht des Binders auf der Oberfläche der fasrigen Folie entsteht.
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Eine mit 40 O/o festem Vinyl-Chlorid versetzte wäs-
senge Emulsion
von Latex hat sich für diesen Zweck zufriedenstellend bewährt, doch können auch
andere Lösungen thermoplastischer Harze, welche Verbindungen mit Harzpartikeln eingehen,
Verwendung finden.
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Wasserdampfdurchlässige Binder enthalten Polyamidharze und die verschiedenen
Polyelektrolytharze, beispielsweise Polyacrylate.
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Der hier verwendete und geeignete Binder kann thermoaktiv oder druckempfindlich
sein, und bei einem in unzusammenhängender Form aufgetragenem Binder kann dieser
entweder aus wasserdampfdurchlässigem Material oder irgendeinem der bekannten Harz-
oder Gummimaterialien bestehen, welche durch die Bedingungen, denen sie während
des Sinter- und Binderprozesses unterworfen werden, Haftfähigkeit erhalten. Geeignete
Binder sind demzufolge Naturgummizusammensetzungen, synthetische Harze, wie etwa
Polystyrol, Polyvinyl-Chlorid und Copolymere des Vinylchlorids und beispielsweise
Vinylazetats. Die Auswahl des jeweils geeigneten Binders für ein bestimmtes Anwendungsgebiet
ist Sache des Fachmannes.
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Eine Trägerfolie 10 geeigneter fasriger Art wird von der Rolle 16
abgewickelt und durch die aufeinanderfolgenden Herstellungsstufen mittels Transportrollen
18 und 20 gezogen, welche gegenläufig angetrieben und am Ende der Sinterungs- und
Bindestufe angeordnet sind.
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Von der Rolle 16 läuft die Folie zuerst über einen Tisch 22 unter
einer Auftragsvorrichtung 24 hindurch, in welcher die Plastikkörnchen verteilt und
zum erstenmal verdichtet werden. Diese Auftragsvorrichtung 24 besteht aus einem
bodenlosen Kasten 26, dessen seitliche Unterkanten am Tisch 22 anfliegen. Die Unterkante
28 jedoch, welche am Eintrittsende liegt, weist vom Tisch 22 einen Abstand auf,
so daß ein Schlitz entsteht, durch welchen die Trägerfolie 10 hindurchlaufen kann.
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Ein Trichter30 enthält die Plastikkörnchen und ist oberhalb des Kastens
26 angeordnet. Am Ende des Trichters 30 befindet sich eine Zubringervorrichtung
32, welche Plastikkörnchen in regelbaren Mengen in den Kasten 26 und auf die durchlaufende
Trägerfolie 10 innerhalb des Kastens 26 fördert.
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Die Körnchen auf der Trägerfolie werden durch die Folie vorwärts
bewegt und schichtförmig mit gewünschter Dicke durch eine Barre 34 verteilt. Die
Barre 34 wird durch einen Träger 36 gehalten und kann mit einer Gewindestange 38
und einer Rändelmutter 40 senkrecht justiert werden.
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Die Barre 34 regelt die Dicke der Schicht der darunter hindurchlaufenden
Körnchen, und die Zubringervorrichtung32 wird so eingestellt, daß eine geringe Anhäufung
von Körnchen vor der Barre 34 erfolgt, damit die Trägerfolie 10 gleichmäßig mit
gewünschter Tiefe von Körnchen bedeckt ist.
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Die Dicke der unterhalb der Barre 34 hindurchlaufenden Schicht wird
so eingeregelt, daß eine leichte Anhäufung von Körnchen am Austrittsende des Kastens
26 erfolgt, bevor diese Plastikkörnchen der ersten Druckeinwirkung unterworfen werden.
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Thermoplastische Harze, welche für diese Zwecke geeignet erscheinen,
sind Vinylharze, Polyäthylen, Naturgummi und/oder die verschiedenen synthetischen
Gummiarten, die verschiedenen Acrylharze oder andere in Wasser unlösliche thermoplastische
Harze, sowohl natürlicher als auch synthetischer Zusammensetzung,
welche
entweder von Natur aus flexibel sind oder durch geeignete Beigaben flexibel gemacht
werden.
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Diese Materialien können entweder untereinander vermischt oder mit
Füllstoffen, Weichmachern, Pigmenten oder Farbstoffen versetzt werden, wie dies
zum Erhalt geeigneter elastischer Zusammensetzungen bekannt ist.
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Verschiedene dieser Materialien, z. B. die Vinyl-Chlorid-Polymere,
sind in Form sehr feiner Partikelchen erhältlich und für Sinterprozesse geeignet.
Ein verfügbarer Kunststoff in körniger Form, welcher für die Herstellung eines feinporigen
gesinterten Materials geeignet ist, besteht aus 66,53 Gewichtsteilen eines Copolymers
von Vinylchlorid und Vinylacetat im Verhältnis von 95 : 5, 32,25 Gewichtsteilen
seines verflüchtigenden Weichmachers, 0,64 Gewichtsteilen eines Farb- und Füllstoffes,
0,22 Gewichtsteilen eines handelsüblichen Netzmittels und 0,36 Gewichtsteilen eines
Biphenol-Epichlorhydrin-Kondensats. Dieses Kondensat wirkt wie ein Wärmestabilisator
für die Copolymere, und das Netzmittel soll das Hindurchdringen von Feuchtigkeit
durch die feinporige gesinterte Folie begünstigen.
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Wenn Harze in dieser Form nicht zur Verfügung stehen, ist es möglich,
die Massen zum Erhalt der gewünschten Partikeln zu zerkleinern. Die an das Endprodukt
gestellten Anforderungen bestimmen die Partikelgröße der zu sinternden Partikelchen.
Bei Verwendung der beschriebenen plastischen Stoffe haben Teilchen von der Größenordnung
den Vorzug, die ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,59 noch passieren.
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Die Schicht mit den Harzkörnchen wird durch die Trägerfolie 10 des
formenden ersten Preßteiles 42 hindurchgeführt, welches sich quer über das Austrittsende
des Kastens 26 erstreckt. Dieses Preßteil 42 ist ein starres Metallteil mit einer
glatten Unterfläche 44, die mit einer leichten Neigung, beispielsweise von 100,
gegenüber der Trägerfolie 10 angeordnet ist und gemeinsam eine Durchlaßöffnung mit
sich ständig verringerndem Querschnitt bildet. Die Unterfläche 44 ist beispielsweise
etwa 50 mm breit, so daß die an dem Kasten 26 anliegende Kante um etwa 11,3 mm weiter
von der Trägerfolie entfernt ist als die entgegengesetzte Kante.
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Entsprechend dem Abstand der Unterfläche 44 von der Trägerfolie kann
die Dicke der Körnchen schicht an der Kante am Kasten 26 drei- bis achtmal größer
sein als an der entgegengesetzten Kante. Die Verminderung der Dicke entspricht in
weitem Umfang der Verminderung der Harzmenge, welche durch das Teil hindurchbewegt
wird. Die Körnchenschicht wird jedoch etwas zusammengepreßt und dadurch vorhandene
Hohlräume innerhalb der Schicht während des Durchganges unterhalb des Preßteiles
42 ausgefüllt. Das Preßteil 42 wird durch die Stange 46 gehalten, welche mittels
einer Einstellmutter 50 am Träger 48 auf- und abbewegt werden kann.
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Eine Deckfolie 52, für welche sich das gleiche Material eignet wie
für die Trägerfolie 10, jedoch vorteilhafterweise an ihrer Oberfläche keinen Binder
aufgetragen hat, wird von der Rolle 54 abgewickelt, läuft über die Rollen 56 und
58 und wird durch die Führungskante 60 einer Platte 62 gegen die obere Fläche der
Schicht aus Harzkörnchen gepreßt.
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Das aus der Trägerfolie 10, den Plastikkörnchen und der Deckfolie
52 bestehende Schichtmaterial
wird zwischen den Platten 62 und 64 hindurchgezogen.
Die Platten 62 und 64 werden mittels elektrischer Heizkörper 66 auf eine Temperatur
zwischen 150 und 2050 C erhitzt, damit die erforderliche Hitze für das Sintern der
Plastikkörnchen vorhanden ist. Die Platte 62 hat gegenüber der unteren Platte 64
an den beiden Führungskanten 60 und 68 einen größeren Abstand, als dies an den Auslaufkanten
70 und 72 der Platten 62 und 64 der Fall ist, damit die anfängliche Dicke der Schicht
von Plastikkörnchen bis zur Dicke am Ende im Verhältnis 4 : 1 reduziert wird.
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Je größer der Prozentsatz der Zusammenpressung ist, um so größer
ist die Zunahme der Dicke und um so kleiner die Porosität.
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Die Hitze der Heizplatten 62 und 64 muß durch die Folien 52 und 10
hindurchdringen, bevor die Temperatur der Plastikkörnchen so hoch ansteigt, daß
die Körnchen unter dem einwirkenden Druck zu einer feinporigen Schicht zusammengesintert
werden.
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Da die Wärmemenge, welche durch die fasrige Deck- und Trägerfolie
hindurchdringt, mit der Wärmemenge verglichen werden kann, welche in die Körnchenschicht
eindringt, läßt sich eine örtliche Üb erhitzung der Körnchen an den Berührungsstellen
der Deck- und Trägerfolie mit der Körnchenschicht verhindern. Außerdem sind die
Deck- und Trägerfolien im Gegensatz zu Metallflächen etwas zusammenpreßbar. Diese
Faktoren bewirken gemeinsam, daß eine übermäßige Abflachung und Verbreiterung der
Körnchen auf der Oberfläche der Schicht aus Plastikkörnchen vermieden wird, wodurch
die Porosität der Oberfläche der Plastikschicht erhalten bleibt.
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Die Länge der erhitzten Platten 62 und 64 hängt ab vom Vorschub des
Schichtmaterials, von der Temperatur der Platten, von der Dicke der Harzschicht,
von der Dicke der Trägerfolie 10 und der Deckfolie 52 und von der Sintertemperatur
des Harzes.
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Bei Verwendung von Partikelchen eines copolymeren Vinylchlorids und
Vinylacetats mit einer Schichtdicke von anfänglich 2,16 mm und einer Enddicke von
0,76 mm, wobei die Platten ungefähr auf 1750 C erhitzt waren, wurden ausgezeichnete
Ergebnisse erzielt.
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Trägt gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Trägerfolie
einen Binder auf der Oberfläche, so vereinigt die Erhitzung des Schichtmaterials
zwischen den Heizplatten die gesinterte feinporige Schicht 14 aus Plastikmaterial
mit der Trägerfolie 10 in fester Bindung.
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Es wurde festgestellt, daß eine bessere Bindung im Zusammenhang mit
der gewünschten Aufrechterhaltung der Porosität in der feinporigen Schicht 14 erreicht
werden kann, wenn die Temperatur der unteren Platte 64, d. h. der Platte direkt
unterhalb der Trägerfolie 10, welche den Binder trägt, etwas, und zwar um 8,5 bis
110 C, gegenüber der oberen Platte 62 erhöht wird.
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Beispielsweise wird die untere Platte 64 auf ungefähr 1800 C erhitzt,
während die obere Platte 62 nur auf etwa 1700 C aufgeheizt wird. Sind die Platten
auf diese Temperaturen erhitzt, erreicht die Temperatur der unteren fasrigen Folie
unterhalb des Harzes 120 bis 1450 C, während die Oberfläche der oberen fasrigen
Folie über dem Harz etwa eine um 5,50 C niedrigere Temperatur aufweisen wird.
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Das Schichtmaterial, bestehend aus der Trägerfolie 10, der feinporigen,
gesinterten Plastikschicht 14 und der Deckfolie 52, wird sodann abgekühlt.
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Dies erfolgt am besten zwischen kalten Platten 74, welche entsprechend
der Dicke der Verbundmasse einen gegenseitigen Abstand aufweisen. Bei der gezeigten
Vorrichtung werden beispielsweise die beiden Platten mittels hindurchgeführten Kühlwassers
auf einer Temperatur von etwa 10 bis 180 C gehalten.
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Nach den Kühlplatten 74 läuft das Schichtmaterial über die entgegengesetzt
angetriebenen Rollen 18 und 20, welche das Schichtmaterial durch die verschiedenen
Fabrikationsstufen ziehen. Nach dem Ablaufen von der zweiten Rolle 20 wird die Deckfolie
52 von der feinporigen Plastikschicht 14 abgezogen und auf einer Rolle 76 aufgewickelt.
Die Trägerfolie 10 und die feinporige Harzschicht 14 haften fest aneinander und
können gelagert werden.
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Wenn bei der bevorzugten Ausführungsform die Deckfolie 52 aus dem
gleichen Material hergestellt ist wie die Trägerfolie 10, kann die verwendete Deckfolie
52 auf einer Seite mit einem Binder versehen und anschließend bei der Herstellung
weiterer Produkte als Trägerfolie verwendet werden.