EP2123826A2

EP2123826A2 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Flächenproduktes sowie das Flächenprodukt selbst

Info

Publication number: EP2123826A2
Application number: EP09006429A
Authority: EP
Inventors: Jan Dipl.-Ing Tuma
Original assignee: Gottlieb Binder GmbH and Co KG
Current assignee: Gottlieb Binder GmbH and Co KG
Priority date: 2008-05-21
Filing date: 2009-05-13
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2029-05-13
Also published as: EP2123826A3; DE102008024528A1; EP2123826B1

Abstract

1. Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Flächenproduktes sowie Flächenprodukt selbst 2. Ein Verfahren zum Herstellen eines Flächenproduktes, das zumindest teilweise zellulosehaltige Bestandteile aufweist, insbesondere aus Papier oder Pappe besteht und ein Trägerteil aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Formgebungswerkzeug (14) mit einer Vielzahl an Formkavitäten (16) versehen wird, in denen die Formelemente (36) durch Einbringen einer zellulosehaltigen Suspension in die jeweilige Kavität (16) einzeln derart gebildet werden, dass das jeweilige Formelement (36) pilzartig mit einem im Durchmesser verbreiterten Kopfteil gegenüber einem, zumindest im Fußübergangsbereich zum Trägerteil (34) verjüngten Durchmesser eines zugeordneten Stielteils versehen ist, und dass die jeweiligen Formelemente (36) zeitlich erst nach zumindest teilweisem Erstarren oder Erhärten in der Formkavität (36) durch Trocknen aus dieser entfernt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Flächenproduktes sowie das Flächenprodukt selbst.
Im Stand der Technik sind eine Vielzahl von dahingehenden Lösungen betreffend Flächenprodukte bekannt.
So ist beispielsweise durch die WO 02/13647 A2 ein Verfahren zum Herstellen eines Flächenproduktes als Haftverschlußteil bekannt, mit einer Vielzahl von einstückig mit einem Träger verbundenen und symmetrisch aufgebauten Formelementen in Form von Verhakungsmitteln in der Art jeweils eines mit einem Kopfteil versehenen Stieles, bei dem ein formbarer Werkstoff in eine Formgebungszone zwischen einem Druckwerkzeug und einem Formwerkzeug zugeführt wird.
Bei dem bekannten Verfahren werden zumindest in einem Längsschnitt des jeweiligen Formhohlraumes gesehen die einander gegenüberliegenden Begrenzungswände durchgehend mit einem konvexen Bahnverlauf ausgestattet, so dass ein stetig verlaufender Übergang zwischen den Querschnittsformen von Stiel- und Kopfteil für ein Verhakungsmittel des Trägerteils erreicht ist, so dass es insoweit zu einem hemmfreien Entformungsprozeß für das Flächenprodukt aus der Herstellvorrichtung kommt.
Durch die EP 1 028 639 B1 ist ein Verfahren zum Herstellen einer Trägerbahn aus Kunststoffmaterial mit mehreren Stielen als Flächenprodukt bekannt, die sich von mindestens einer Seite der Bahn aus erstrecken, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

Auswählen mindestens eines ersten Materials für eine erste Materialschicht,
Auswählen mindestens eines zweiten Materials für eine zweite Materialschicht,
Schmelzformen der ersten Schicht mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche aus dem ersten Material,
Schmelzformen der zweiten Schicht mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche aus dem zweiten Material,
Verbinden der ersten Oberflächen der ersten und zweiten Materialschicht, während sich die Schichten im geschmolzenen Zustand befinden, zur Ausbildung einer mehrlagigen Folie als Trägerteil und
Ausbilden mehrere Stiele auf mindestens der zweiten Oberfläche der zweiten Materialschicht,
wobei dieser Formschritt das Formen der mehreren Stiele aus mindestens dem ersten Material und/oder dem zweiten Material und das Verfahren weiterhin den Schritt des Steuerns der Verarbeitungsbedingungen und der Dicke, Viskosität und relativer Größen des ersten und zweiten Materials umfaßt, derart, dass das erste Material, das die erste Schicht bildet, in oder durch die auf der zweiten Oberfläche der zweiten Schicht ausgebildeten Stiele hindurch ragt und Teil der Stiele bildet.

Ferner ist durch diese Europäische Schrift eine Bahn als Flächenproduktlösung bekannt, die nach diesem Verfahren hergestellt ist. Mit dieser bekannten Lösung wird mindestens eine der beiden Materialschichten durch Coextrusion des Kunststoffmaterials hergestellt, wobei in einem weiteren Verfahrensschritt die Stielenden mit einer weiteren Formgebungswalze kalandriert werden, um dergestalt ein pilzförmiges Hakenverschlußmaterial als Endprodukt zu erhalten.
Mit den bekannten Verfahren lassen sich eine Vielzahl von verschiedenen Ausführungsformen eines Haftverschlußteiles als Flächenprodukt mit vorzugsweise pilzförmigen Haftverschlußteilen als Formelementen auf einem bandförmigen Trägerteil erhalten, die dadurch charakterisiert sind, dass das jeweilige Form- oder Verschlußelement (Stiel und Kopf) massiv ausgebildet aus einem Kunststoffmaterial besteht. Obwohl die hier zum Einsatz kommenden Kunststoffmaterialien recycelbar und sogar zumindest teilweise biologisch abbaubar sind, läßt der Einsatz dahingehender Materialien, insbesondere betreffend die Verpackungstechnik und unter Einbezug einer erhöhten Umweltverträglichkeit noch Wünsche offen. Auch kommt es zusehends auf den Märkten zu einer Rohstoffverknappung, was die Kunststoffpreise in die Höhe schnellen läßt, so dass die hieraus erstellten Endprodukte entsprechend teuer werden.
Des weiteren sind im Stand der Technik als Flächenprodukte eine Vielzahl von Papier- oder Papp-Schachtelerzeugnissen bekannt, die auch als sogenannte Display-Verpackungen eingesetzt der modernen Konsumgüterindustrie die Möglichkeit eröffnen, eine Vielzahl von Produkten am Ort des Verkaufs direkt zu plazieren und aufzuständern. In der Regel wird die dahingehende Display-Verpackung in der Art einer Display-Palette ausgebildet und dergestalt, wie bei sonstigen Palettensystemen auch üblich, transportiert, wobei dann aber regelmäßig am Ort der Aufstellung und des Verkaufs für die jeweilige Aufstell- oder Verkaufsmannschaft eine Vielzahl von Handhabungsschritten notwendig ist, um den Inhalt der Display-Paletten verkaufsfähig zu machen.
Um diesem Nachteil zu begegnen ist in der WO 2007/059862 A1 zwar bereits ein Ständerteil, insbesondere aus Wellpappe, Vollpappe oder ähnlichem Material bestehend, aufgezeigt, dessen einzelne Teilflächen entlang von Faltlinien umgelegt in zeitsparender Weise einen raschen Schachtel- oder Display-Aufbau ergeben; allein der dahingehende Aufbau setzt bei der Entwicklung einen hohen Erfahrungsmaßstab voraus, den nicht jeder Hersteller von Papp- oder Papiererzeugnissen hat.
Des weiteren kennt der Verbraucher aus dem täglichen Leben auch Flächenprodukte aus Papier, wie Toilettenpapier, Taschentücher, Handtücher, Wischtücher etc., die teilweise mehrlagig aufgebaut, modernen Produktanforderungen Genüge tun.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Flächenproduktes zur Verfügung zu stellen, mit dem sich in vorteilhafter, prozesssicherer und kostengünstiger Weise die Einsatzmöglichkeiten für dahingehende Flächenprodukte erhöhen lassen. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der sich das Herstellverfahren prozeßtechnisch sicher verwirklichen läßt, sowie eine Flächenprodukt dem Markt anzubieten, das kostengünstig ist sowie erhöhten Umweltanforderungen Rechnung trägt. Die dahingehenden Aufgabenstellungen löst ein Verfahren gemäß der Merkmalsausgestaltung des Patentanspruches 1, eine Vorrichtung mit der Merkmalsausgestaltung des Anspruches 7 sowie ein Flächenprodukt gemäß der Merkmalsausgestaltung des Anspruches 9.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient dem Herstellen eines Flächenproduktes, das zumindest teilweise zellulosehaltige Bestandteile aufweist, insbesondere aus Papier oder Pappe besteht und ein Trägerteil aufweist, wobei mittels mindestens eines Formgebungswerkzeuges einzelne pilzartige Formelemente gebildet werden, die einstückig oder separat Bestandteil des zuordenbaren Trägerteils sind und über dieses zumindest teilweise vorstehend ausgebildet werden.
So kann beispielsweise das Trägerteil aus zellulosehaltigen Bestandteilen aufgebaut sein, beispielsweise ganz aus Papier bestehen, das in hohem Maße saugfähig sein soll und mittels des Formgebungswerkzeuges lassen sich einzelne pilzartige Formelemente als einstückiger Bestandteil des Trägerteils auf dieses vorstehend aufsetzen. Insoweit sind die einzelnen Formelemente in der Art von pilzartigen Vorsprüngen gleichfalls aus zellulosehaltigem Material, insbesondere aus Papiermaterial, gebildet. Durch die einzelnen Formelemente, insbesondere im Hinblick auf die im Durchmesser vergrößerten Kopfteile, tritt nun zum einen eine Oberflächenvergrößerung für das Trägerteil auf und zum anderen erlauben die Formelemente eine Art Kratzeffekt, was das Abreinigungsergebnis verbessert, insbesondere wenn das dahingehend aufgebaute Flächenprodukt als Wischtuch im Haushalt eingesetzt wird oder als Toilettenpapier seinen Bestimmungszweck erfährt.
Um die Saugfähigkeit noch weiter zu verbessern, ist insofern das Trägerteil des angesprochenen Flächenproduktes mehrlagig aufgebaut, wobei ein Teil der Lagen sich als besonders saugfähig erweisen kann und der andere Teil dient überwiegend der Stabilität des Gesamtproduktes. Zwar ist bei dahingehenden Haushaltsprodukten auch üblich, durch Einprägen einer reliefartigen Struktur in das Papiermaterial die angesprochene Oberflächenvergrößerung mit Kratzeffekt zu erreichen; allein die angeformten, einzeln vorstehenden Formelemente, die ansonsten die Oberfläche des Trägerteils unberührt lassen, erweisen sich als die bessere Lösung.
Der Kratzeffekt läßt sich noch verbessern, wenn man das Trägerteil wiederum aus Papier aufbaut; die Formelemente jedoch als separaten Bestandteil, beispielsweise aus Zellulosematerial mit Kunststoffanteilen bestehend, auf das Trägerteil aus Papier aufbringt. Die Zellulose-Kunststoff-Formelemente lassen sich beispielsweise in der Art von vergrößerten Tropfen mit verbreiterten Kopfdurchmessern auf das Trägerteil aufsprühen, wobei die Sprüheinrichtung insoweit dann das Formgebungswerkzeug bildet. Die aufgesprühten oder sonst aufgetragenen Tröpfchen behalten aufgrund der Oberflächenspannung des Kunststoffmaterials trotz der Zellulosebasis ihre Tröpfenchenform bei und können auf dem Trägerteil entsprechend ausgehärtet und getrocknet werden, beispielsweise unter Einsatz einer Wärmequelle. Das papierförmige, gegebenenfalls mehrlagige Trägerteil bleibt dann nach wie vor saugfähig und die aufgebrachten, auf dem Trägerteil verfestigten pilzartigen Tröpfchen, erhöhen wiederum den Kratzeffekt zum verbesserten Abreinigen von Flächen jedweder Art.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden jedoch die einzelnen Formelemente als pilzförmige Verschlusselemente ausgebildet, so dass sich unter Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Haftverschlussteil aus Papier oder Pappe erzeugen läßt. Die Haftverschlußelemente lassen sich unmittelbar an Papier- oder Papperzeugnissen wie Schachteln, gegebenenfalls einstückig anbringen, so dass sich die Schachteln zur Aufnahme eines Packgutes verläßlich schließen lassen, ohne dass zusätzliche Verschlußsysteme notwendig wären, wie Klebebänder, Umreifungsbänder, Paketschnüre und dergleichen mehr. Um den Formelementen eine erhöhte Steifigkeit zu verleihen, ist es bevorzugt vorgesehen, die zellulosehaltige Suspension, aus der die Form- elemente erzeugbar sind, mit einem Kunststoffmaterial zu versetzen, beispielsweise mit einem vorgebbaren prozentualen Anteil an üblichem Polymermaterial.
Der insoweit überwiegend aus Papiermaterial aufgebaute Flächenhaftverschluß erweist sich als besonders gut recycelbar und biologisch abbaubar. Im übrigen läßt er sich in großtechnischem Maßstab herstellen, was sich kostengünstig auf seinen Herstellpreis auswirkt. Es ist für einen Durchschnittsfachmann überraschend, dass er unter Einsatz von zellulosehaltigem Material Flächenhaftverschlüsse in der Art von Kletten^®-Haftverschlüssen aufbauen kann, die funktionssicher im Gebrauch sind und lang andauernd verwendbar sind.
Die pilzförmigen Verschlußelemente eines Haftverschlußteils lassen sich mit pilzförmigen Verschlußelementen eines anderen Haftverschlußteils unter Bildung eines wiederholt öffenbaren und schließbaren Haftverschlusses miteinander kombinieren; es ist aber auch denkbar ein übliches Schlingen- oder Schlaufenmaterial des einen Verschlußteiles mit dem Verschlußteil mit den haken- oder pilzförmigen Formelementen aus Papier zu verbinden. Um hier eine besondere Sicherheit in der Verschlußgeometrie zu erreichen, ist vorzugsweise vorgesehen, dass auf die freie Kopfseite des jeweiligen Formelementes eine duroplastische aushärtbare Formmasse aufgebracht wird, die dergestalt den Papierkopf aussteift, um eine sichere Unterhakungsmöglichkeit gewährleisten zu können. Der derart hergestellte Verschluß aus Papierformelementen nebst Papierträgerteil baut besonders leicht auf und das eingesetzte Zellulosematerial läßt sich kostengünstig in sehr großen Mengen auf dem Weltmarkt erhalten, was bei manchen Kunststoffsorten schon heute nicht mehr der Fall ist.
Sofern es auf eine weitere Gewichtsreduzierung ankommt, lassen sich die einzelnen Formelemente auch als Hohlelement erhalten, d. h. das Stielinnere des Formelementes bildet einen Hohlraum aus, der bei Bedarf wiederum befüllt werden kann, beispielsweise mit flammhemmende oder flammresistenten Materialien, um derart auch in sicherheitsrelevanten Bereichen eine erhöhte Feuersicherheit gewährleisten zu können. Insoweit kann das Löschmittel direkt in den Flächenhaftverschluß eingebracht sein.
Da bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zellulosehaltige Suspensionen eingesetzt werden, die sehr wasserhaltig sind; so kann beispielsweise 1 % Feststoff auf 99% Wasseranteil kommen, trägt diesem Umstand die Herstellvorrichtung insoweit Rechnung, als das Formgebungswerkzeug aus einem Formsieb besteht. Dabei kann die jeweils eingesetzte Siebstruktur auch mehrlagig sein, so dass ein Teil der Siebstruktur überwiegend der Formgebung der Formelemente dient und das jeweils andere Siebelement vorrangig der Entwässerungsaufgabe nachkommt. Sofern bevorzugt Edelstahlsiebe zur Anwendung kommen, ist der Korrosion wirksam begegnet, auch wenn gegebenenfalls durch weitere Additive der Suspension diese einen gewissen Säureanteil aufweisen sollte.
Das mit dem Verfahren und der Vorrichtung hergestellte Flächenprodukt läßt sich, wie vorstehend dargelegt, für eine Vielzahl von Anwendungsfällen zum Einsatz bringen, wobei die dahingehende Auflistung nicht vollständig ist. Weitere Anwendungsfälle sind denkbar im Bereich der Bekleidung; es sind aber auch technische Anwendungen vorstellbar, beispielsweise im Bereich der Luft- und Raumfahrttechnik, Schienentechnik, Maschinenwesen, Kraftfahrzeugbau etc..
Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Lösung anhand verschiedener Ausführungsformen nach der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die

Fig.1: eine schematische Darstellung einer Herstellvorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig.2: eine gegenüber der Fig. 1 geänderte Ausführungsform der Herstellvorrichtung;
Fig. 3: in stark vergrößertem Maßstab einzelne Formelemente eines Flächenproduktes, hergestellt mit einer Herstellvorrichtung nach den Fig. 1 und 2;
Fig. 4 bis 6: einen Teilausschnitt betreffend verschiedene Flächenprodukte auf der Grundlage des Flächenproduktes nach der Fig. 3.

Die Herstellvorrichtung nach der Fig. 1 zeigt deren prinzipiellen Aufbau in horizontaler Fertigungsausrichtung. Zwischen zwei walzenförmigen Führungskörpern 10, von denen mindestens einer antreibbar ist, erstreckt sich ein bandförmiges Formsieb 12, das Bestandteil eines als Ganzes mit 14 bezeichneten Formgebungswerkzeuges ist. Das Formsieb 12 weist eine Vielzahl von einzelnen Formkavitäten 16 auf, die vollständig das Formsieb 12 durchgreifen und die jeweilige Kavität 16 hat von der Seite her gesehen gemäß der Schnittdarstellung nach der Fig. 1 die Form eines Rotationshyperboloids. Andere Kavitätsformen sind hier jedoch gleichfalls möglich. Die Herstellvorrichtung nach der Fig. 1 weist darüber hinaus noch ein zusätzlich umlaufendes Entwässerungsband 18 auf, das in flächiger Unterlage mit dem Formsieb 12 zwischen diesem und den beiden Führungskörpern 10 angeordnet ist. Das Entwässerungsband 18 ist mit einer durchgehenden Perforation 20 versehen, wobei die Öffnungen in der Art einer Feinperforation ausgebildet weit mehr Durchlässe mit kleinerer Querschnittsfläche bilden, als die die durch die Formkavitäten 16 des Formsiebes 12 gebildet sind.
Die in der Art von Obertrum und Untertrum unterteilten Bänder 12 und 18 weisen in die Zeichenebene hineinragend eine gewisse Breite auf und die in der Fig. 1 in nur einer Ebene gezeigten Kavitäten 16 erstrecken sich ebenso wie die Perforation 20 in die Zeichenebene über eine vorgebbare Wegstrecke hinein. Die insoweit ausgebildeten Siebbänder 12 und 18 können jeweils mehrere 100 oder 1000 durchgehende Öffnungen auf 1cm² Bandmaterialfläche aufweisen. Des besseren Verständnisses wegen sind aber in der Darstellung nach der Fig. 1 die Größenverhältnisse insoweit nicht zutreffend wiedergegeben. Die Perforation 20 ist jedenfalls derart ausgeführt, dass das Zellstoffmaterial im wesentlichen in den Formkavitäten 16 verbleibt und nicht ungewollt austreten kann.
Die Antriebsrichtung der Führungskörper 10 ist in der Fig. 1 mit Pfeilen wiedergegeben, so das bei der gewählten Antriebsrichtung sich die beiden Bänder 12 und 18, in Blickrichtung auf die Fig. 1 gesehen, bezogen auf die Obertrumlage von links nach rechts bewegen, und zwar beide Bänder mit derselben axialen Verfahrgeschwindigkeit. Des weiteren weist die Vorrichtung nach der Fig. 1 eine Auftrageinrichtung 22 auf, die an ihrer Unterseite mit Einzeldüsen versehen, den Sprühauftrag, einer noch näher vorzustellenden Suspension ermöglicht. Gleichfalls auf der Oberseite des Obertrums ist in Verfahrrichtung der beiden Bänder 12 und 14 hinter der Auftrageinrichtung 22 eine Trockeneinrichtung 24 angeordnet, die mittels Heißluft oder sonstiger Wärmestrahlung (UV, IR, Ultraschall) über eine gewisse Trocknungszone hinweg die Abtrocknung des Suspensionsmateriales vornimmt. Auf der darunterliegenden Oberseite des Obertrums ist eine Auffangeinrichtung 26 angeordnet, die überschüssiges Wasser der Suspension auffängt und aus der Herstellvorrichtung abführt.
Ferner können Kühleinrichtungen (nicht dargestellt) vorhanden sein, die das fertige Flächenprodukt abkühlen, was insoweit auch die Entformung erleichtern kann. Zusätzlich kann noch auf der Oberseite des Untertrums eine Blaseinrichtung 28 vorgesehen sein, die beim Entformen des herzustellenden Flächenproduktes hilft, wobei der dahingehende Entformungsprozeß noch durch eine Entnahmewalze 30 unterstützt werden kann, die das fertig erzeugte Flächenprodukt der Herstellvorrichtung aus derselben zum Abtransport und zur weiteren Bearbeitung oder Versand entnimmt. Des weiteren kann die Herstellvorrichtung noch über eine Kalandrierwalze 32 verfügen für einen Nachformungsvorgang, was im Folgenden noch näher erläutert werden wird.
Für den Erhalt des gewünschten Flächenproduktes wird eine zellulosehaltige Suspension über die Auftrageinrichtung 22 auf die Oberseite des Obertrums des Formsiebes 12 aufgebracht und die wässrige Suspension oder Zelluslosebrei dringt in die Formkavitäten 16 des Formsiebes 12 ein. Bei dem dahingehenden Formgebungsvorgang verbleibt auf der Oberseite des Obertrums des Formsiebes 12 ein bandartiges Trägerteil 34 mit dem die einzelnen Formelemente 36 einstückig verbunden sind. Um den Eintrag der Suspension, vorzugsweise in Form des Zellulosebreis in die Formkavitäten 16 zu erleichtern, dient eine Eintraghilfseinrichtung 38, beispielsweise bestehend aus zwei gegenüberliegend angeordneten Drückwalzen, die mit einer entsprechenden Anpresskraft den beschriebenen Eintrag unterstützen und die Dichte des Trägerteils 34 mit vorgeben.
Es können hier mehrere Drückwalzen vorgesehen sein, die der Einfachheit halber in der Darstellung weggelassen sind. Alternativ oder zusätzlich zu den angesprochenen Drückwalzen kann die Eintraghilfseinrichtung 38 auch eine nicht näher dargestellte Luftrakelanordnung aufweisen, mit der in der Art eines Luftvorhanges und unter Überdruck der Eintrag im beschriebenen Umfang unterstützt wird. Der Formprozeß wird derart mit einer Geschwindigkeit gefahren, dass jedenfalls überschüssiges Wasser aus der Suspension austreten und die Perforation 20 des Entwässerungsbandes 18 durchdringen kann, um dann von der wannenartigen Auffangeinrichtung 26 gesammelt aus der Herstellvorrichtung abgeführt werden zu können. Die bereits aufgezeigte Trockeneinrichtung 24 dient darüber hinaus von der anderen Seite her dem Abtrocknen des zu verfestigenden Zellstoffs, der die Papierstruktur für das Flächenprodukt bildet.
Ist der Zellstoffbrei, insbesondere im Bereich des Untertrums der Herstellvorrichtung soweit abgetrocknet, läßt sich das bandförmige Trägerteil 34 von der Oberseite des Formsiebes 12, vorzugsweise unter Einsatz der Entnahmewalze 30 abziehen und die fertigen Formelemente 36 werden aus den zuordenbaren Formkavitäten 16 herausgezogen, was durch die aufgezeigte Blaseinrichtung 28 noch mit unterstützt werden kann, indem diese Druckluft durch die Perforation 20 des Entwässerungsbandes 18 bläst, sowie durch die Formkavitäten 16 des Formsiebes 12 von dessen rückwärtigem Bereich her. Die derart ausgeformten Formelemente 36 nebst dem Trägerteil 34 haben einen grundsätzlich geometrischen Aufbau, wie in der Fig. 3 sowie in der Fig. 4 dargestellt. Um demgemäß zu planen Kopfoberseiten zu gelangen, wie in der Fig. 5 dargestellt, drückt die Kalandrierwalze 32 von oben her auf die kopfseitigen Überstände des stirnseitigen Endes eines jeden Formelementes 36 mit der Folge, dass sich eine verflachte Kopfgeometrie gemäß der idealisierten Darstellung nach der Fig. 5 einstellt.
Wie bereits aufgezeigt, eignet sich zur Bildung des Flächenproduktes eine zellulosehaltige Suspension, bei der etwa 1 % Feststoff auf 99% Wasseranteil fällt. Zur Bildung der Zellulosesuspension werden vorzugsweise Fasern eingesetzt mit einem Durchmesser zwischen 1µm und 100µm, vorzugsweise in der Größenordnung von 10µm und die Länge der jeweiligen Zellstofffaser soll im Bereich von 10µm bis 2mm liegen, vorzugsweise etwa 100µm betragen. Als besonders günstig hat sich erwiesen Zellstofffasern aus pflanzlichen Rohmaterialien zu gewinnen, wobei vorzugsweise Kiefer und Fichte als Einsatzmaterial einen langfaserigen Zellstoff ergeben, der besonders gut im Rahmen der beschriebenen Herstellvorrichtung einsetzbar ist.
Es hat sich jedoch in der Praxis gezeigt, dass eine reine Zellstoffsuspension je nach Anwendungsfall für das fertige Flächenerzeugniss als Papierprodukt sich als zuwenig stabil erweisen kann, so dass der Einsatz von Kunststoffmaterialien, wie Polymermischungen, Sinn macht, wobei es sich als besonders günstig erwiesen hat 10 bis 15,5% Polymermaterial in der Suspension zum Einsatz zu bringen. Ferner können Additive der zellulosehaltigen Suspension zugesetzt werden, wie beispielsweise Nassfestmittel in Form von Melaminharz oder in Form von Epichlorhydrinharz. Um ein verstärktes Anhaften des Zellulosebreis auf dem Formsieb 12 verhindern zu helfen, kann ein Antihaftmittel, beispielsweise in Form von Talkumpuder über eine geeignete Einrichtung (nicht dargestellt) auf das Formsieb 12 mit seinen Kavitäten 16 aufgetragen werden. Weitere Zusätze können dazu vorgesehen sein, aus der Zellstoffsuspension Formaldehyd abzuspalten oder Verunreinigungen, die den Prozeß behindern könnten, zu beseitigen.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen als Zelluloseeinsatzmaterial auf gleichlange Stapelfasern zurückzugreifen, wobei auch sogenannte Bikomponentenfasern zum Einsatz kommen können, die jeweils einen Zellulosekern aufweisen, der von einer Polymerhülle umfasst ist. Das dahingehende Zelluloseeintragmaterial ist auf dem Markt frei erhältlich, so dass hier nicht mehr näher auf Einzelheiten eingegangen wird. Da das Papier-Flächenprodukt erfahrungsgemäß leicht brennbar ist, können Zusatzmaterialien eingesetzt werden, um flammhemmend oder als aktives Löschmedium zu wirken. Hierfür geeignet sind insbesondere folgende Stoffgruppen:

Ammonium Phosphat (AP)
Ammonium Polyphosphat (APP)
Resorcinol bis-Diphenylphosphat (PDP)
Roter Phosphor (RP)
Tri-n-butyl Phosphat (TBP)
Tricresyl Phosphat (TCP)
Triphenyl Phosphat (TPP).

Als aktives Löschmedium kann bevorzugt ein Löschgas wie Stickstoff vorgesehen sein, wobei als Stickstoffträger insbesondere Melamin in Frage kommt aber auch Magnesium Hydroxid (MDH). Vorzugsweise kann ferner vorgesehen sein, dass zumindest in das Trägerteil 34 Nano-Partikel wie Silicate oder Graphit eingebracht oder aufgetragen werden, die gleichfalls sehr gute Löscheigenschaften besitzen und darüber hinaus das papierne Trägerteil 34 bei Bedarf aussteifen können.
Besonders vorteilhaft ist es jedoch auf die Unterseite des Obertrums der Bänder 12 und 18 eine nicht näher dargestellte Vakuumeinrichtung zu setzen, die beispielsweise im Bereich der Auffangeinrichtung 26 angeordnet, die Entwässerung der Fasersuspension begünstigt, und Zellstoffmaterial solange aus den einzelnen Formkavitäten 16 mit absaugt, bis ein hohler Stielquerschnitt (nicht dargestellt) für das einzelne Formelement 36 geschaffen ist, das sich im übrigen mit seinem randseitigen Material an der jeweils zuordenbaren Formkavität 16 anlegt. Der insoweit hergestellte hohle Stielteil kann dann mit einem flammhemmenden Mittel versehen werden oder aber dem Eintrag eines sonstigen Aussteifungsmittels dienen, beispielsweise in Form eines einzuspritzenden Polymer-Kunststoffmateriales. Vorzugsweise wird jedoch daran festgehalten, im wesentlichen ein als Ganzes aus Papier- oder Pappmaterial bestehendes Flächenprodukt als Enderzeugniss zu erhalten, das von der Gewichtsseite her betrachtet sehr leicht aufbaut und insoweit dort immer Verwendung finden kann, wo es auf eine Gewichtsreduktion ankommt, beispielsweise im technischen Bereich des Flugzeugbaus, wo der Einsatz solcher flexiblen Flächenprodukte auch als Kabelbinder oder dergleichen möglich wäre. Auch ließen sich Polsterbezugstoffe, Wandverkleidungen oder dergleichen mit dem aufgezeigten Papierverschlußmaterial in Leichtbauweise sicher festlegen.
Als Verarbeitungstemperaturen für die aufzutragende wässrige Zellstoffsuspension haben sich Temperaturen um die 60°C als günstig erwiesen, sowie eine Verweilzeit von 10 bis 15 Min bei einer Temperatur von 70°C für die Trockungszone mittels der Trockeneinrichtung 24. Um das fertige Flächenprodukt möglichst wenig zu schädigen, ist bevorzugt eine Teflonauflage für die Kalandrierwalze 32 vorgesehen. Ferner können, nicht näher aufgezeigte, Binder- und Vernetzermaterialien zum Einsatz kommen, um eine Verfestigung des Zellstoffmaterials zu begünstigen.
Sofern eine Kalandrierwalze 32 gemäß der Darstellung nach der Fig. 1 zum Einsatz kommt, lassen sich plane Kopfseiten für die Formelemente 36 erreichen wie in der Fig. 5 aufgezeigt. Diese können dann als Ausgangsmaterial von der freien Kopfseite her mit einer duroplastischen Formmasse als jeweiliges Kopfteil 40 versehen werden, das eine Art Schutz- oder Verhakungskappe in Halbkugelform ausbildet. Die dahingehend duroplastische Formmasse kann über eine übliche Auftrageinrichtung, wie Sprüh- oder Rakeleinrichtung auf die freien Stirnseiten der Formelemente 36 aufgetragen werden und im ausgehärteten Zustand ist das derart ausgestaltete Kopfteil 40 zusammen mit dem darunterliegenden Formelement 36 als pilzförmiges Verhakungselement ausgestaltet, so dass insoweit ein verhakungsfähiges Haftverschlußteil geschaffen ist, das mit korrespondierenden Elementen eines anderen Haftverschlußteils (nicht dargestellt) einen immer wieder öffenbaren und schließbaren Haftverschluß ausbildet.
Wird hingegen eine Struktur beibehalten, wie sie in den Fig. 3 und 4 beispielhaft aufgezeigt ist, ist die dahingehende Lösung eines Flächenproduktes insbesondere geeignet, für die Anwendung in den Bereichen Papiertaschentuch, Toilettenpapier und Wischtücher. Da das Zellstoffmaterial für das Trägerteil 34 sehr dünn ausfallen kann, ist bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Flächenproduktes gemäß den Darstellungen nach den Fig. 4 bis 6 unterhalb des Trägerteiles 34 unter Bildung eines Mehrlagensystems eine Stützlage 42 vorhanden, beispielsweise gebildet aus einem dünnwandigen Polymermaterial oder dergleichen. Die dahingehende Stützlage 42 kann auch elastisch ausgebildet sein, so dass bei Dehnung das demgegenüber starre Papier-Trägerteil 34 zwischen den Formelementen 36 aufreißen kann, mit der Folge, dass je nach aufgebrachter Dehnung die Formelemente 36 sich voneinander weg bewegen und in einer Ausgangslage gemäß den Darstellungen nach den Fig. 4 bis 6 über das Trägerteil 34 wiederum in ihre gezeigte Ausgangsstellung gelangen.
Nachfolgend wird noch eine modifizierte Herstellvorrichtung nach der Fig. 2 näher erläutert. Bei der Lösung nach der Fig. 2 wird wiederum ein walzenförmiger Antriebskörper 10 eingesetzt, der in der gezeigten Pfeilrichtung drehen soll. Auf den Führungskörper 10 ist ein Formsieb 12 angeordnet, das dem Formsieb 12 gemäß der Lösung der Herstellvorrichtung nach der Fig. 1 entspricht. Auch hier läßt sich das Formsieb 12 im Verschleißfall leicht gegen ein neues Austauschen, ohne dass man den Führungskörper 12 wechseln müßte. Auch sind die vorzugsweise aus Edelstahl bestehenden Formsiebe 12 von Zeit zu Zeit abzureinigen, so dass es von Vorteil ist, wenn man diese von dem Führungskörper 12 ohne Probleme entfernen kann. Grundsätzlich wäre es aber auch denkbar die Formkavitäten 16 direkt in den Führungskörper 10 als Bestandteil desselben einzubringen. Im vorliegenden Fall ist der gezeigte Führungskörper 10 jedoch entlang seiner Oberseite mit einer nicht näher dargestellten Perforation ausgestattet, über die die Entwässerung stattfinden kann, so dass insoweit Parallelen bestehen zu der Perforation 20 des Entwässerungsbandes 18 nach der Lösung gemäß Fig. 1.
Auch die Lösung nach der Fig. 2 weist eine Auffangeinrichtung 26 für Wasser auf, die im vorliegenden Fall bevorzugt als Vakuumeinrichtung ausgebildet ist. In Pfeilrichtung nachfolgend ist die Trockeneinrichtung 24 angeordnet, an die sich wiederum die Blaseinrichtung 28 anschließt. Die Einrichtungen 24, 26 und 28 sind stationär angeordnet und die Führungskörperwalze 10 dreht zusammen mit dem Formsieb 12 um die Schwenkachse 44 der Gesamtvorrichtung. Die Lösung nach der Fig. 2 verfügt wiederum über die Abzieh- oder Entnahmewalze 30 und die Eintragshilfseinrichtung 38 ist diesmal aus einem umlaufenden, einstückigen Band gebildet, das um Umlenkwalzen 56 herumgeführt ist und im übrigen gemäß der Pfeildarstellung eine Antriebsrichtung hat, die der Antriebsrichtung der Formsiebwalze 10, 12 entspricht.
Das Band der Eintraghilfseinrichtung 38 kann vorzugsweise aus einem flexiblen, elastisch nachgiebigen Material bestehen; es ist hier aber auch der Einsatz von Metallfolienwerkstoffen, wie einer Aluminiumfolie oder dergleichen möglich. Das Band der Eintraghilfseinrichtung 38 kann selbständig angetrieben werden oder aber bevorzugt durch die Reibung bei der Rotationsbewegung des Führungskörpers 10 mitgenommen werden. Ferner weist die Lösung nach der Fig. 2 eine Rakeleinrichtung 48 auf, mit der sich die zellstoffhaltige Suspension auf das Formsieb 12 aufbringen läßt. Die bandförmige Eintraghilfseinrichtung 38 hilft dann wiederum unter Bildung des bandförmigen Trägerteiles 34 die Zellstoffsuspension in die Formkavitäten 16 des Formsiebes 12 einzubringen. Das fertige Flächenprodukt, das der Darstellung nach der Fig. 3 entspricht, wird dann auf der Unterseite aus der Herstellvorrichtung abgeführt. Auch hier hat es sich als günstig erwiesen, mittels einer nicht näher spezifizierten Auftrageinrichtung Talkum auf das Formsieb 12 mit seinen Formkavitäten 16 aufzubringen. Sofern die Entnahmewalze 30 über eine Kühlstrecke verfügt, kann dies dazu führen, dass die Formelemente 36 in den Formkavitäten 16 etwas schrumpfen, was den Entnahmevorgang deutlich erleichtern hilft.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Flächenproduktes, das zumindest teilweise zellulosehaltige Bestandteile aufweist, insbesondere aus Papier oder Pappe besteht, und ein Trägerteil (34) aufweist, wobei mittels mindestens eines Formgebungswerkzeuges (14) einzelne Formelemente (36) gebildet werden, die einstückig oder separat Bestandteil des zuordenbaren Trägerteils (34) sind und über dieses zumindest teilweise vorstehend ausgebildet werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Formgebungswerkzeug (14) mit einer Vielzahl an Formkavitäten (16) versehen wird, in denen die Formelemente (36) durch Einbringen einer zellulosehaltigen Suspension in die jeweilige Kavität (16) einzeln derart gebildet werden, dass das jeweilige Formelement (36) pilzartig mit einem im Durchmesser verbreiterten Kopfteil gegenüber einem, zumindest im Fußübergangsbereich zum Trägerteil (34) verjüngten Durchmesser des zugeordneten Stielteils versehen ist, und dass die jeweiligen Formelemente (36) zeitlich erst nach zumindest teilweisem Erstarren oder Erhärten in der Formkavität (36) durch Trocknen aus dieser entfernt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerteil (34) und/oder die Formelemente (36) aus einer zellulosehaltige Suspension, insbesondere aus einem Zellulosebrei, gebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Suspension Zusatzstoffe hinzugefügt werden, wie
- Kunststoffmaterialien,

- Naßfestmittel,

- Binder- und Vernetzermaterialien,

- flammhemmende Mittel.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Trägerteil (34) des Flächenproduktes mehrlagig ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf die freie Kopfseite zumindest eines Teils der Formelemente (36) eine duroplastische Formmasse als Kopfteil (40) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Formelemente (36) als Hohlkörper ausgebildet werden.
Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Formgebungswerkzeug (14) in der Art eines Formsiebes (12) ausgebildet ist, dessen Kavitäten (16) die Formelemente (36) bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem jeweiligen Formsieb (12) noch perforierte Entwässerungseinrichtungen (18, 20) vorhanden sind, die in Anlage mit dem Formsieb (12) sind.
Flächenprodukt hergestellt nach einem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 6 und mit einer Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest teilweise einzelne Formelemente (36) über ein Trägerteil (34) vorstehen, die jeweils aus zellulosehaltigem Material bestehen, und dass das jeweilige Formelement (36) pilzartig mit einem im Durchmesser verbreiterten Kopfteil gegenüber einem, zumindest im Fußübergangsbereich zum Trägerteil (34) verjüngten Durchmesser des zugeordneten Stielteils versehen ist.