DE19534704A1

DE19534704A1 - Verfahren zur Herstellung einer Verbundbahn aus einer Faserbahn und einer einseitigen Beschichtung aus einer Kunststoff-Folie

Info

Publication number: DE19534704A1
Application number: DE1995134704
Authority: DE
Inventors: Hans Dieter Ott; Bernd Dr Kunze
Original assignee: Reifenhaeuser GmbH and Co KG Maschinenenfabrik
Current assignee: Reifenhaeuser GmbH and Co KG Maschinenenfabrik
Priority date: 1995-09-19
Filing date: 1995-09-19
Publication date: 1997-03-20

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundbahn aus einer Faserbahn und einer einseitigen Beschichtung aus Kunststoff-Folie aus thermoplastischem Kunststoff im Durchlauf. Die Faserbahn kann ein- oder mehrschichtig aufgebaut sein. Der Ausdruck Faserbahn bezeichnet eine endlose Bahn, die aus einem Fasern aufweisenden Werkstoff besteht, dessen Fasern in die Oberfläche eingebunden oder vorstehend erkennbar sind. Die Erkennung kann per Augeninspektion oder mikroskopisch erfolgen. Faserbahnen sind z. B. Bahnen aus Papier, Karton, Pappe, Gewirke, Gewebe u. dgl.

Verbundbahnen des eingangs beschriebenen Aufbaues sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Zu ihrer Herstellung werden die Faserbahn und die Kunststoff-Folie als Bahn unter Anwendung von mechanischem Druck und Wärme vereinigt, entweder stoffschlüssig oder auch unter Zwischenschaltung eines Klebers. Zur Vereinigung wird z. B. mit entsprechenden Kalandern gearbeitet, die eine soge nannte Presseur-Einheit bilden. Das ist aufwendig und in bezug auf den Verbund verbesserungsfähig.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundbahn aus einer Faserbahn und einer einseitigen Beschichtung aus Kunst stoff-Folie aus thermoplastischem Kunststoff anzugeben, bei dem ein wesentlich verbesserter Verbund erreicht wird.

Zur Lösung dieses technischen Problems ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundbahn aus einer Faserbahn und einer einseitigen Beschichtung aus Kunststoff-Folie aus thermoplastischem Kunststoff im Durchlauf mit den Verfahrensschritten :

1.1) die Faserbahn wird auf eine Verbundtemperatur erwärmt,
1.2) die auf Verbundtemperatur erwärmte Faserbahn wird dem Auflaufbereich einer Verbundwalze zugeführt, die entsprechend der Durchlauf geschwindigkeit rotiert und zumindest die Breite der Faserbahn aufweist,
1.3) die Kunststoff-Folie wird mit Hilfe einer Breitschlitzdüse aus einer Schmelze des thermoplastischen Kunststoffes erzeugt, wobei der Schlitzmund der Breitschlitzdüse im Auflaufbereich der Verbundwalze angeordnet ist, und wobei die Kunststoff-Folie im jung fräulichen, plastischen Zustand im wesent lichen tangential mit der auf der Verbundwalze aufliegenden Faserbahn in Berührungskontakt gebracht wird,
1.4) in dem Bereich, in dem die im plastischen Zustand befindliche Kunststoff-Folie mit der Faserbahn in Berührungskontakt kommt, wird die Kunststoff-Folie mit Hilfe von zumindest einer Elektronen-Sprühelektrode, die sich quer zur Durchlaufrichtung erstreckt, elek trostatisch aufgeladen,

wobei die dadurch gebildete Verbundbahn mit elektro statischem Verbund auf der Verbundwalze und/oder danach abgekühlt wird. - Im Rahmen der Erfindung wird von einer Kunststoff-Folienbahn gesprochen, weil diese sich letztenendes ausbildet, obgleich der thermoplastifizierte Kunststoff beim Austreten aus der Breitschlitzdüse noch nicht zur Folie im klassischen Sinne erstarrt ist. Es tritt aus der Breitschlitzdüse eher eine bahnförmige Schmelzefahne aus, die sich auf der Faserbahn ablegt. Erfindungsgemäß wird mechanischer Druck zum Zwecke der Vereinigung der Faserbahn und der Kunststoff-Folie nicht mehr angewendet. Überraschenderweise gelingt es, den Verbund mit Hilfe der elektrostatischen Kräfte herbeizuführen, die dadurch entstehen, daß in dem Bereich, in dem die im plastischen Zustand befindliche Kunst stoff-Folie mit der Faserbahn in Berührungskontakt kommt, die Kunststoff-Folie mit Hilfe von zumindest einer Elek tronen-Sprühelektrode, die sich quer zur Durchlaufrichtung erstreckt, elektrisch aufgeladen wird. Die elektro statischen Kräfte sind sehr erheblich. Soll eine besondere Verbundbahn des eingangs beschriebenen Aufbaues herge stellt werden, so können durch einige Versuche, die leicht auszuführen sind, die Temperaturen, die Durchlaufgeschwin digkeit, die Extrusionsgeschwindigkeit der Kunststoff-Folie aus der Breitschlitzdüse und die elektrostatische Aufladung so gewählt werden, daß die Kunststoff-Folie im Bereich der Berührungskontakte die Fasern der Faserbahn mit einem Umschlingungswinkel im Bereich von 90° und mehr umschlingt. Im übrigen entsteht in diesem Umschlingungs bereich eine ausreichend stoffschlüssige Verbindung, so daß über diesen Formschluß und den Stoffschluß der Verbund beachtlich verbessert wird. Die Erfindung arbeitet beim Verbund gleichsam mit einer elektrostatisch erzeugten Flächenpressung. Mit dieser gelingt es überraschen derweise, den beschriebenen Formschluß bei gleichzeitig auch ausreichend stoffschlüssiger Verbindung herzustellen.

Elektronen-Sprühelektroden sind in verschiedenen Ausfüh rungsformen bekannt und im Rahmen der Erfindung einsetzbar. Sie werden in der technischen Praxis für die verschiedensten Zwecke verwendet, beispielsweise im Rahmen von Elektrofiltern und auch zur Herstellung von elektro statischen Haftungskräften. Bisher ist nicht erkannt worden, daß bei Verwirklichung der Lehre der Erfindung ein intensiver formschlüssiger und stoffschlüssiger Verbund zwischen der Faserbahn und der Kunststoff-Folie erreicht werden kann. Die Geschwindigkeit der Faserbahn einerseits und die Geschwindigkeit, mit der die Kunststoff-Folie aus der Breitschlitzdüse andererseits austritt, können mehr oder weniger gleich gewählt werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Kunststoff-Folie beim Auftreffen auf die Faserbahn gleichsam zu stauchen oder einer Verstreckung zu unterwerfen.

Im einzelnen bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Möglichkeiten der weiteren Ausbildung und Gestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens. So wird nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung mit einer Kunststoff-Folie gearbeitet, wie sie im Patentanspruch 3 spezifiziert ist. Es versteht sich, daß die betriebsmäßigen Parameter des erfindungsgemäßen Verfahrens dem herzustellenden Produkt und den eingesetzten Werkstoffen anzupassen ist.

In bezug auf die elektrostatische Aufladung der Kunststoff-Folie ist zu bemerken, daß diese ausreichend stark sein muß, damit eine ausreichend starke elektrostatische Flächenpressung erreicht wird. Vorteilhaft ist es, wenn die metallische oder mit einer metallischen Oberfläche versehene Verbundwalze geerdet wird. Man kann aber auch die metallische oder mit metallischer Oberfläche versehene Verbundwalze gegenüber der Elektronen-Sprühelektrode als Anode schalten. Nach einem anderen Vorschlag der Erfindung besteht zumindest die Oberfläche der Verbundwalze aus einem dielektrischen Werkstoff. Lädt sie sich auf, so wird man bei ihrer Umbrechung die Ladung abnehmen, z. B. mit Hilfe einer Ladeabstreifung. Im Rahmen der Erfindung liegt es, zwischen der Elektronen-Sprühelektrode und der Kunststoff-Folienbahn zusätzlich eine weitere Faserbahn zuzuführen, die auf diese Weise mit der Verbundbahn zusätzlich in elektrostatischen Verbund gebracht wird und sich mit der Verbundbahn zusätzlich vereinigt.

Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verzicht auf eine sogenannte Presseur-Einrichtung nicht nur der Verbund zwischen der Faserbahn und der Kunststoff-Folie hergestellt, sondern gar verbessert werden kann. Das ist von großer Bedeutung, weil es sich bei der Herstellung von solchen Verbundbahnen um die Herstellung von ausge sprochenen Massenprodukten handelt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 ein Schema einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes nach Fig. 1 und

Fig. 3 eine nochmals andere Ausführungsform,

Fig. 4 in starker Vergrößerung einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäß hergestellten Verbundbahn.

In den Figuren erkennt man zunächst eine Einrichtung 1, von der eine Faserbahn 2 abgezogen werden kann, und eine Kunststoff-Folie 3, die mit Hilfe einer Breitschlitzdüse 4 aus einer Schmelze des thermoplastifizierten Kunststoffes erzeugt wird. Man erkennt fernerhin zumindest eine Elektronen-Sprühelektrode 5, die sich quer zur Durch laufrichtung erstreckt und dazu dient, die Kunst stoff-Folie 3 elektrostatisch aufzuladen. Mit den einge tragenen Temperaturen erkennt man, daß die Faserbahn 2 auf eine Verbundtemperatur erwärmt wird, die beachtlich niedriger liegt als die Schmelztemperatur, die beispiels weise etwa 250°C beträgt. Die auf Verbundtemperatur erwärmte Faserbahn 2 wird dem Auflaufbereich 6 einer Verbundwalze 7 zugeführt. Die Verbundwalze 7 rotiert entsprechend der Durchlaufgeschwindigkeit und weist zumindest die Breite der Faserbahn 2 auf. Die Rotation der Verbundwalze 7 wurde durch einen Bogenpfeil angedeutet. Im Ausführungsbeispiel wird die Faserbahn 2 von einem Coil abgezogen, über eine Temperierwalze 8 geführt und danach auf die Verbundwalze 7 aufgeleitet. Die Kunststoff-Folie 3 wird mit Hilfe der bereits erwähnten Breitschlitzdüse 4 aus einer Schmelze des thermoplastischen Kunststoffes erzeugt, wobei der Schlitzmund 9 der Breitschlitzdüse 4 im Auflaufbereich 6 der Verbundwalze 7 angeordnet ist. Die Kunststoff-Folie 3 wird im jungfräulichen, plastischen Zustand, im wesentlichen tangential mit der auf der Verbundwalze 7 aufliegenden Faserbahn 2 in Berüh rungskontakt gebracht. Die Kunststoff-Folie 3 hat hier noch den Charakter einer Schmelzefahne. In dem Bereich, in dem die im plastischen, schmelzefahnenähnlichen Zustand befindliche Kunststoff-Folie 3 mit der Faserbahn 2 in Berührungskontakt kommt, wird die Kunststoff-Folie 3 mit Hilfe von zumindest einer Elektronen-Sprühelektrode 5, die sich quer zur Durchlaufrichtung erstreckt, elektrostatisch aufgeladen. Die dadurch gebildete Verbundbahn 2, 3 mit elektrostatischem Verbund wird auf der Verbundwalze 7 und/oder danach abgekühlt. Im übrigen wird in bezug auf die erfindungsgemäßen Maßnahmen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung verwiesen.

Die Fig. 2 und 3 sind mit den schon erläuterten Bezugs zeichen ohne weiteres verständlich. Die Anordnung ist hier so getroffen, daß zwischen der Elektronen-Sprühelektrode 5 und der Kunststoff-Folienbahn 3 zusätzlich eine Faserbahn 10 zugeführt wird, die in der beschriebenen Art und Weise mit der Verbundbahn 2, 3 zusätzlich in elektrostatischen Verbund gebracht wird. Überraschenderweise ist auch dieser Verbund hohen Beanspruchungen gewachsen. Auf diese Weise kann als zusätzliche Faserbahn 10 auch eine Nonwoven-Vliesbahn aufgebracht werden.

In der Fig. 4 ist schematisch ein Ausschnitt aus einer erfindungsgemäß hergestellten Verbundbahn 2, 3 im Schnitt dargestellt. Drei Fasern 11 wurden herausgezeichnet. Man erkennt, daß die Kunststoff-Folienbahn 3 Umschlingungs ausformungen 12, 13 gebildet hat, die die Fasern um etwa 90° bis 180° umschlingen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Verbundbahn aus einer Faserbahn und einer einseitigen Beschichtung aus Kunst stoff-Folie aus thermoplastischem Kunststoff im Durchlauf mit den Verfahrensschritten:

1.1) die Faserbahn wird auf eine Verbundtemperatur erwärmt,
1.2) die auf Verbundtemperatur erwärmte Faserbahn wird dem Auflaufbereich einer Verbundwalze zugeführt, die entsprechend der Durch laufgeschwindigkeit rotiert und zumindest die Breite der Faserbahn aufweist,
1.3) die Kunststoff-Folie wird mit Hilfe einer Breitschlitzdüse aus einer Schmelze des thermoplastischen Kunststoffes erzeugt, wobei der Schlitzmund der Breitschlitzdüse im Auflaufbereich der Verbundwalze angeordnet ist, und wobei die Kunststoff-Folie im jung fräulichen, plastischen Zustand im wesent lichen tangential mit der auf der Verbund walze aufliegenden Faserbahn in Berührungs kontakt gebracht wird,
1.4) in dem Bereich, in dem die im plastischen Zustand befindliche Kunststoff-Folie mit der Faserbahn in Berührungskontakt kommt, wird die Kunststoff-Folie mit Hilfe von zumindest einer Elektronen-Sprühelektrode, die sich quer zur Durchlaufrichtung erstreckt, elek trostatisch aufgeladen,

wobei die dadurch gebildete Verbundbahn auf der Verbund walze und/oder danach abgekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Temperaturen, die Durchlaufgeschwindigkeit, die Extrusionsgeschwindigkeit der Kunststoff-Folie aus der Breitschlitzdüse und die elektrostatische Aufladung so gewählt werden, daß die Kunststoff-Folie im Bereich des Berührungskontaktes die Fasern der Faserbahn mit einem Umschlingungswinkel im Bereich von 90° bis 180° oder mehr umschlingt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei mit einer Kunststoff-Folie gearbeitet wird, die aus einem Kunststoff der Gruppe Polyolefine oder Mischungen davon besteht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei mit einer Kunststoff-Folie aus einem Äthylen-Acrylsäureester gearbeitet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die metallische oder mit metallischer Oberfläche versehene Verbundwalze geerdet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die metallische oder mit metallischer Oberfläche versehene Verbundwalze gegenüber der Elektronen-Sprühelektrode als Anode geschaltet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei zumindest die Oberfläche der Verbundwalze aus einem dielektrischen Werkstoff besteht.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei zwischen der Elektronen-Sprühelektrode und der Kunst stoff-Folie zusätzlich eine weitere Faserbahn zugeführt und mit der Verbundbahn in elektrostatischen Verbund gebracht wird.