EP0949991A2 - Armierte kunststoffolie - Google Patents
Armierte kunststoffolieInfo
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- EP0949991A2 EP0949991A2 EP97954698A EP97954698A EP0949991A2 EP 0949991 A2 EP0949991 A2 EP 0949991A2 EP 97954698 A EP97954698 A EP 97954698A EP 97954698 A EP97954698 A EP 97954698A EP 0949991 A2 EP0949991 A2 EP 0949991A2
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Definitions
- the invention relates to a process for the production of reinforced plastic films in particular.
- Plastic films of all kinds are produced, for example, on extruders with a slot die and processed on calender rolling mills.
- the film thickness is adjusted by the slit size and the train speed or the gap width of the calender rolling mills.
- extrusion is usually carried out directly onto the support material.
- the manufacturing process is particularly critical if the support material is to be in the middle of the finished film. In the prior art, this is achieved in that the support material is guided between two slot nozzles and the plastic material is extruded on both sides. Care must be taken to ensure an exceptionally uniform flow of material from the two slot nozzles.
- the invention has for its object to provide a simplified method for the production of plastic films, in particular reinforced plastic films.
- Reinforced foils can be produced particularly easily with the methods according to the invention. This is done in such a way that an envelope is extruded onto the core material. Such covered threads are then woven and the fabric is processed in a calender. The sheath material of the threads is brought to close by physical and / or chemical softening processes, whereby the reinforcing fabric is surrounded on both sides by closed plastic material. By adjusting the tensile force in the calender, it can also be ensured that the core material runs straight in the tensile direction, so that there is no subsequent stretching during later use.
- the reinforcement threads z. B. only make up about 10% of the area of the film, the optical property is impaired to a very small extent.
- the reinforcement is enveloped in an airtight and water vapor-tight manner by the fluoropolymer, so that the reinforcement is absolutely corrosion-resistant, for example when using metals.
- the use of stainless steel or quartz reinforcements can give the film such strength that very long distances can be covered. Due to the absolute UV stability of the fluoropolymer, such a material can be used particularly well for roof structures. But it can also replace the translucent walls of a greenhouse. Since the fluoropolymers in particular are also UV-transparent, the use of the reinforced fluoropolymer films also ensures optimal, UV-rich light in greenhouses and other buildings. The use in amusement parks is also very holiday-compliant, because in spite of the airtight roof construction, the natural sun radiation is fully used.
- ultrafine titanium dioxide can be used as an additive, whereby z. B. harmful UV components are absorbed.
- luminescent pigments can also be used in the sheathing plastic. These can then be excited using appropriate UVC radiation.
- fluoropolymer films do not weather, it is useful wherever other plastic covers become brittle and yellow.
- the high gas tightness of the fluoropolymer also allows that a double-walled film is used and the space z. B. is filled with helium.
- the gas volume can be adjusted so that the weight of the entire roof structure is compensated for by the buoyancy of the filling gas. Since helium in particular can diffuse more easily through plastics, a very thin layer can be applied on the inner surfaces to ensure that helium does not diffuse. This can e.g. B. be a very thin aluminum layer, the optical properties are only slightly affected.
- core materials can also be used in addition to steel threads.
- high-strength plastic threads, glass or quartz fibers or other metal wires can be used.
- Reinforcing fabrics can be used in the production methods according to the invention, which result in a restoring force which counteracts a flow of the elastomer. With such a reinforcement fabric, for. B. when weaving the warp thread very tight and the weft thread very loose, so that there is a very straight core wire in the direction of travel and a wave-shaped cross-wire when formed into the film.
- this can also be achieved by weaving the construction fabric in such a way that one or more yarns of pure jacket material lie between the jacketed threads and thereby one Any distance from the core material thread to the next can be set.
- the distance between the core threads results from the sheath volume and any intermediate threads made from sheath material and the desired film thickness.
- the covering material can be glued either by heat radiation, by contact heat or pressure or, in the case of some plastics, also by dissolving the covering material with suitable solvents.
- the heating of the reinforcement can be carried out in a simple manner by connecting it to a power source, so that it heats up uniformly by the flow of electrons and sinks into the plastic film, for example due to its own weight .
- the heated film can be pressed in or pressed in. The same applies to the production of a reinforced plastic film from a composite material consisting of film-reinforcement-film.
- Such a composite can also be produced in a membrane press, with all materials being brought above the flow temperature of the plastic material and then being able to be pressed together.
- starting threads 1 are shown, the core 2, which consists, for example, of a glass fiber, being encased by the plastic material 3.
- the film 4 shown in FIG. 2, in which the reinforcing threads 1 run in the longitudinal direction parallel to one another, can be produced therefrom by a method according to the invention.
- the plastic sleeves 3 were pressed apart laterally during manufacture and have joined to form the closed film 4.
- a fabric in which the warp thread 5, which in turn consists of a core 6 and a plastic jacket 7, is tightly tensioned and the weft thread 8, also consisting of core and jacket, loosely connects the warp threads 5. 4, in which the jacket material 7 has become a closed film 9.
- the cores of the warp threads 5 are straight, while the cores of the weft threads 8 are arranged in a wave shape. The restoring force in the direction of the weft threads 8 results from this waveform.
- a fabric of covered threads with core and sheath is shown alternating with threads 11 made of pure sheath material.
- the film 12 according to FIG. 6 results, in which the tissue made of the core material is at a large distance from one another.
- FIG. 7 shows schematically how two foils 13, 14 lying one above the other are welded in a gas-tight manner and form a cushion structure which are filled with a light gas 15. Due to the resulting buoyancy, the film is carried.
- the upper film 13 in turn has a reinforcement.
- FIG. 8 A device for producing the armored foils is shown in FIG. 8.
- the fabric 16 runs through the braking device 17.
- the Braking force is set by the brake shoe 18.
- the fabric then runs past the first softening station 19, which emits thermal radiation. If necessary, a solvent or a solvent could also be applied there to the surface of the fabric.
- the fabric web then runs over a plurality of rollers 20 which press the shell material of the fabric together to form a closed film.
- rollers 20 which press the shell material of the fabric together to form a closed film.
- several softening stations or rollers can be provided.
- the finished film 21 is drawn through the calender with the help of the driver rollers 22.
- a support fabric 25 is inserted between two finished films 23, 24 and then pressed under heat to form the finished film composite 26 (FIG. 10).
- a hot support fabric 28 is placed over a finished sheet 27.
- the film material softens at the contact points and the fabric sinks into the liquefied plastic. This process can be mechanically supported if necessary.
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Abstract
Zur Herstellung von armierten Kunststoffolien wird vorgeschlagen, ein Gewebe zu verwenden, dessen Ausgangsfäden (1) aus einem Kern (2) und einem Kunststoffmantel (3) bestehen. Durch Verarbeitung in einem Kalanderwerk werden die Kunststoffmäntel (3) seitlich ausgeweitet und bilden anschliessend eine geschlossene, armierte Folie (4).
Description
Armierte Kunststoffolie
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von ins- besondere armierten Kunststoffolien.
Kunststoffolien aller Art werden beispielsweise auf Extrudern mit Schlitzdüse hergestellt und auf Kalanderwalzwerken verarbeitet. Dabei wird die Folienstärke durch die Schlitzgröße und die Zuggeschwindigkeit bzw. die Spaltweite der Kalanderwalzwerke eingestellt.
Bei Folien mit einem Stütz- bzw. Armierungsmaterial wird üblicherweise direkt auf das Stützmaterial extrudiert .
Besonders kritisch ist der Fertigungsprozeß, wenn sich das Stützmaterial in der Mitte der fertigen Folie befinden soll. Dies wird beim Stand der Technik dadurch erreicht, daß das Stützmaterial zwischen zwei Schlitzdüsen geführt wird und beidseitig das Kunststoffmaterial aufextrudiert wird. Dabei ist auf einen außerordentlich gleichförmigen Materialfluß aus den beiden Schlitzdüsen zu achten.
Bei Folien, die eine Armierung aus Kunststoff aufweisen, des- sen Erweichungstemperaturen im Bereich des die Armierung umgebenden Kunststoffmaterials liegt, ist die Herstellung dann besonders problematisch, wenn es sich bei der Armierung um ein Gewebe handelt. Dieses verzieht sich nämlich sehr leicht, wenn das heiße Folienmaterial auf das Stützmaterial fließt. eiter- hin besteht die Gefahr, daß das unter Spannung gehaltene Gewebe so heiß wird, daß es nach der Auftragefläche aufweicht und dann reißt .
Ein weiteres Problem kann dadurch auftreten, daß die Folie aufgrund der Fertigungsweise in Ziehrichtung orientiert ist und sich bei höheren Temperaturen unterschiedlich zur Richtung verhält .
Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung von Kunststoffolien, insbesondere armierten Kunststoffolien zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gem. einem der Patentansprüche 1 bis 3 gelöst. Hierbei werden entsprechend gefertigte Kunststoffäden zunächst verwebt und dann über einen Kalander so verpreßt, daß die Fäden zusammengeschweißt werden und eine homogene, geschlossene Folie entsteht.
Da die Oberfläche der Folie erst durch das Kalandrieren geschaffen wird, ist die Oberflächenqualität des Fadens von untergeordneter Bedeutung. Auch bedarf es keines teuren oder großen Extruders, sondern nur einer kleinen Maschine, die es ermöglicht, Fäden von geringem Durchmesser zu ziehen.
Besonders einfach sind mit den erfindungsgemäßen Verfahren armierte Folien herzustellen. Dies geschieht in der Weise, daß auf das Kernmaterial eine Umhüllung extrudiert wird. Solche ummantelten Fäden werden dann verwebt und das Gewebe in einem Kalanderwerk verarbeitet. Durch physikalische und/oder chemische Aufweichungsverfahren wird das Mantelmaterial der Fäden zum Schließen gebracht, womit das Armierungsgewebe beidseitig von geschlossenem Kunststoffmaterial umgeben ist. Durch Ein- Stellung der Zugkraft im Kalanderwerk kann auch sichergestellt werden, daß das Kernmaterial in Zugrichtung gerade verläuft, so daß sich beim späteren Einsatz keine Nachdehnung ergibt.
Da besonders elastische Fluorpolymere schwer zu Folien gezogen werden können, sind die Verfahren für derartige Materialien besonders geeignet.
Für eine Vielzahl von Anwendungen ist die Transparenz und Beständigkeit von Fluorpolymerfolien erwünscht. Da aber gleichzeitig die Belastbarkeit der bekannten Folien begrenzt ist, können sie für die gewünschten Zwecke häufig nicht eingesetzt werden.
Werden dagegen z. B. Armierungen aus Metall, Glas oder Quarzgewebe in die Folie eingearbeitet, ergibt sich eine hochfeste Fluorpolymerfolie mit ausgezeichneten chemischen, optischen und mechanischen Eigenschaften.
Da die Armierungsfäden z. B. nur ca. 10 % der Fläche der Folie ausmachen, wird nur in einem sehr geringen Umfang die optische Eigenschaft beeinträchtigt. Durch das Fluorpolymer wird die Armierung luft- und wasserdampfdicht umhüllt, so daß bei- spielsweise bei der Verwendung von Metallen die Armierung absolut korrosionsfest ist.
Beispielsweise kann der Einsatz von Edelstahl oder Quarzarmierungen der Folie eine solche Festigkeit verleihen, daß sehr große Strecken überspannt werden können. Durch die absolute UV-Stabilität des Fluorpolymers kann ein solches Material besonders gut für Dachkonstruktionen eingesetzt werden. Aber auch die lichtdurchlässigen Wände eines Gewächshauses können hierdurch ersetzt werden. Da speziell die Fluorpolymere auch UV-transparent sind, kann durch den Einsatz der armierten Fluorpolymerfolien auch ein optimales, UV-reiches Licht in Gewächshäusern und anderen Gebäuden sichergestellt werden. Auch ist die Verwendung in Freizeitparks sehr urlaubskonform, da trotz der luftdichten Dachkonstruktion die natürliche Son- nenstrahlung in vollem Umfang zur Nutzung kommt.
Es ist für derartige Zwecke auch möglich, den Fluorpolymeren durch bestimmte Inhaltsstoffe lichtabsorbierende oder -streuende oder andere optische Eigenschaften zu verleihen.
Beispielsweise kann als Zusatzstoff ultrafeines Titandioxyd verwendet werden, wodurch z. B. schädliche UV-Anteile absorbiert werden.
Auch farbliche Effekte je nach Einfallswinkel des Lichtes können damit erzielt werden.
Es ist jedoch auch möglich, z. B. Glimmerplättchen oder Alumi-
niumfolienstuckchen einzuarbeiten, die ansprechende optische Effekte erzeugen.
Bei den armierten Fluorpolymerfolien können jedoch auch Leuchtpigmente in den Ummantelungskunststoff eingesetzt werden. Diese können dann mittels entsprechender UVC-Strahlung zur Anregung gebracht werden.
Da Fluorpolymerfolien nicht verwittern, ist der Einsatz über- all dort sinnvoll, wo andere Kunststoffabdeckungen verspröden und vergilben.
Die hohe Gasdichtigkeit des Fluorpolymers läßt es auch zu, daß eine doppelwandige Folie eingesetzt wird und der Zwischenraum z. B. mit Helium gefüllt wird. Durch die richtige Einstellung der Kissengröße kann das Gasvolumen so eingestellt werden, daß das Gewicht der gesamten Dachkonstruktion durch den Auftrieb des Füllgases kompensiert wird. Da gerade das Helium leichter durch Kunststoffe diffundieren kann, kann zur Absicherung auf den inneren Oberflächen eine sehr dünne Schicht aufgetragen werden, die keine Diffusion von Helium zuläßt. Dies kann z. B. eine sehr dünne Aluminiumschicht sein, wobei die optischen Eigenschaften nur unwesentlich beeinträchtigt werden.
Wie bereits erwähnt, können neben Stahlfäden auch andere Kernmaterialien eingesetzt werden. Insbesondere können hochfeste Kunststoffäden, Glas- oder Quarzfasern oder sonstige Metalldrähte verwendet werden. Bei den erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren können Armierungsgewebe verwendet werden, durch die sich eine Rückstellkraft ergibt, die einem Fließen des Elastomers entgegenwirkt. Bei einem derartigen Armierungsgewebe kann z. B. beim Weben der Kettfaden sehr stramm und der Schußfaden sehr locker sein, so daß sich bei der Umformung zur Folie ein sehr gerader Kerndraht in Laufrichtung und ein wel- lenförmiger Querdraht ergibt.
Auf diese Weise läßt sich eine flexible, aber auch elastische armierte Kunststoffolie herstellen, die z. B. als UV-trans-
parente Folie für Solarienliegen verwendet werden kann.
Wird ein größerer Abstand zwischen dem Kerngewebe gewünscht und läßt sich dies durch die Manteldicke nicht mehr einstellen, dann kann dies auch dadurch erreicht werden, daß das Aufbaugewebe so gewebt wird, daß zwischen den ummantelten Fäden ein oder mehrere Fäden aus reinem Mantelmaterial liegen und hierdurch ein beliebiger Abstand von Faden aus Kernmaterial zum nächsten eingestellt werden kann.
Der Abstand zwischen den Kernfäden ergibt sich aus dem Mantelvolumen und eventuellen Zwischenfäden aus Mantelmaterial und gewünschter Folienstärke.
Zur Umwandlung des Gewebes in den Folien kann die Verklebung des Mantelmaterials entweder durch Hitzestrahlung, durch Kontakthitze bzw. Druck oder bei einigen Kunststoffen auch durch Anlösen des Mantelmaterials durch geeignete Lösemittel erfolgen.
Bei einem Herstellungsverfahren gem. Anspruch 2 oder 3, bei dem eine Metallarmierung eingebracht werden soll, kann die Erwärmung der Armierung in einfacher Weise dadurch erfolgen, daß sie an eine Stromquelle angeschlossen wird, so daß sie sich durch den Elektronenfluß gleichmäßig erwärmt und beispielsweise aufgrund ihres Eigengewichtes in die Kunststoffolie einsinkt. Darüber hinaus kann die erwärmte Folie eingedrückt oder eingepreßt werden. Gleiches gilt für die Herstellung einer armierten Kunststoffolie aus einem aus Folie-Armie- rung-Folie bestehendem Verbundmaterial.
Schließlich läßt sich ein solcher Verbund auch in einer Membranpresse herstellen, wobei alle Materialien über die Fließtemperatur des Kunststoffmaterials gebracht werden und dann miteinander verpreßt werden können.
Die erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren bzw. armierten Folien werden im einzelnen anhand der Zeichnungsfiguren 1 bis
12 veranschaulicht.
In Fig. 1 werden Ausgangsfäden 1 dargestellt, wobei der beispielsweise aus einer Glasfaser bestehende Kern 2 durch das Kunststoffmaterial 3 ummantelt ist. Durch ein erfindungsgemäßes Verfahren gemäß Patentanspruch 1 kann daraus die in Fig. 2 gezeigte Folie 4 hergestellt werden, in denen die Armierungsfäden 1 parallel zueinander in Längsrichtung verlaufen. Die Kunststoffmäntel 3 sind bei der Herstellung seitlich aus- einandergedrückt worden und haben sich zu der geschlossenen Folie 4 verbunden.
In Fig. 3 wird ein Gewebe gezeigt, bei dem der Kettfaden 5, der wiederum aus einem Kern 6 und einem Kunststoffmantel 7 besteht, stramm gespannt ist und der Schußfaden 8, ebenfalls aus Kern und Mantel bestehend, die Kettfäden 5 locker verbindet. Bei der erfindungsgemäßen Verpressung des Gewebes ergibt sich eine Folie nach Fig. 4, bei der das Mantelmaterial 7 zur geschlossenen Folie 9 geworden ist. Die Kerne der Kettfäden 5 sind gerade, während die Kerne der Schußfäden 8 wellenförmig angeordnet sind. Aus dieser Wellenform ergibt sich die Rückstellkraft in Richtung der Schußfäden 8.
In Fig. 5 ist ein Gewebe aus ummantelten Fäden mit Kern und Mantel im Wechsel mit Fäden 11 aus reinem Mantelmaterial dargestellt. Nach der Verarbeitung ergibt sich die Folie 12 nach Fig. 6, bei der das Gewebe aus dem Kernmaterial im großen Abstand zueinander vorliegt.
In Fig. 7 ist schematisch dargestellt, wie zwei übereinander- liegende Folien 13, 14 gasdicht verschweißt werden und eine Kissenstruktur bilden, die mit einem leichten Gas 15 gefüllt sind. Durch den hierdurch entstehenden Auftrieb wird die Folie getragen. Die obere Folie 13 weist wiederum eine Armierung auf.
Eine Vorrichtung zur Herstellung der armierten Folien zeigt Fig. 8. Das Gewebe 16 läuft durch die Bremsvorrichtung 17. Die
Bremskraft wird durch die Bremsbacke 18 eingestellt. Anschließend läuft das Gewebe an der ersten Aufweichstation 19 vorbei, die eine Wärmestrahlung emittiert. Gegebenenfalls könnte dort auch ein Lösungsmittel ein Lösungsmittel auf die Oberfläche des Gewebes aufgebracht werden.
Anschließend läuft die Gewebebahn über mehrere Rollen 20, die das Mantelmaterial des Gewebes zur geschlossenen Folie zusammenpressen. Je nach den vorgegebenen Verfahrensparametern können mehrere Aufweichstationen bzw. -Rollen vorgesehen sein.
Die fertige Folie 21 wird mit Hilfe der Treiberrollen 22 durch das Kalanderwerk gezogen.
In Fig. 9 wird zwischen zwei fertigen Folien 23, 24 ein Stützgewebe 25 eingelegt und dann zum fertigen Folienverbund 26 unter Hitze verpreßt (Fig. 10).
In Fig. 11 wird über eine fertige Folie 27 ein heißes Stützge- webe 28 gelegt. Dadurch weicht das Folienmaterial an den Kontaktstellen auf und das Gewebe sinkt in den verflüssigten Kunststoff. Dieser Vorgang kann ggfs. mechanisch unterstützt werden .
Auf diese Weise entsteht die armierte Folie 29 gem. Fig. 12.
Bezugszeichenliste
Ausgangsfaden Kern Kunststoffmantel Folie Kettfaden Kern Kunststoffmantel Schußfaden Folie Faden Faden Folie Folie Folie Gas Gewebe Bremsvorrichtung Bremsbacke Aufweichstation Rolle Folie Treiberrolle Folie Folie Stützgewebe Folienverbund Folie Stützgewebe Folie
Claims
1. Verfahren zur Herstellung von insbesondere armierten Kunststoffolien, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein zumindest teilweise aus Kunststoffäden oder kunststoffummantelten Fäden (1) bestehendes Gewebe che- misch und/oder physikalisch erweicht wird und mittels Pressen, Rollen, Walzen oder Kalandrieren derart verformt wird, daß sich benachbarte Fäden unter seitlicher Ausweitung des Kunststoffmantels (3) in der späteren Folienebene zur Bildung einer geschlossenen Folie (4) verbinden.
2. Verfahren zur Herstellung von armierten Kunststoffolien, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Armierung (28) in Form von Fäden oder Geweben über den Erweichungspunkt des Kunststoffes erwärmt und in erwärmten Zustand in die Folie eingedrückt oder eingepreßt wird.
3. Verfahren zur Herstellung von armierten Kunststoffolien, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein aus Folie (23), Armierung (25), Folie (24) bestehendes Ver- bundmaterial zumindest im Bereich der einander zugewandten Folienseiten erweicht und die Folien unter Einschluß der Armierung (28) miteinander verklebt bzw. verbunden werden.
4. Nach einem der Verfahren gem. Anspruch 1 bis 3 hergestell- te Kunststoffolie, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die kunststoffumantelten Fäden (1) bzw. die Armierung aus Metall, Glas oder Quarz bestehen.
5. Nach einem der Verfahren gem. Anspruch 1 hergestellte Kunststoffolie, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Kunststoff (3) aus einem UV-beständigen Fluorpolymer besteht. Kunststoffolie nach einem der Ansprüche 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Fluorpolymer lichtabsorbierende oder streuende Inhaltsstoffe wie Titandioxyd oder Pigmente enthält .
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