DE19827524A1 - Verfahren zur Produktion von Gewebe-Polymer-Verbunden - Google Patents

Verfahren zur Produktion von Gewebe-Polymer-Verbunden

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Description

Stand der Technik
Bekannt sind Kombinationen von z. B. Polyester/PVC oder Glas/PTFE, die als geschlosse­ ne Gewebe für Zelte und Dachkonstruktionen im Einsatz sind. Diese werden hergestellt in dem zuerst die jeweiligen Gewebe hergestellt werden und diese dann mit Kunststoff-Folien oder Polymer-Pasten zu einer Einheit verdichtet werden. Dies kann ein Laminierverfahren sein oder eine Beschichtung mittels Emulsionen, wobei diese durch Erhitzung mit dem Gewebe verbunden werden.
Probleme
Die herkömmlichen Verfahren sind kostspielig und kompliziert. Bei allen Produktionsgän­ gen entstehen Probleme und Ausschuß. Der Webvorgang ist aufwendig, insbesondere wenn Fäden von geringem Durchmesser eingesetzt werden.
Problemlösungen
Die einfachste und preiswerteste Produktion wäre dann gegeben, wenn die Beschichtung einfacher durchführbar wäre und das Weben schneller vonstatten gehen würde.
Das Faser-Kunststoff-Band
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird dies dadurch erreicht, daß flächige Faserbündel mit dem gewünschten Polymer ummantelt wird und dadurch ein Band entsteht. Dieses Band wird dann verwebt und anschließend in einem Bügelprozeß verdichtet und geschlos­ sen.
Je nach gewünschter Festigkeit werden eine Anzahl von Fasern parallel verlaufend durch einen Extruder geführt. Diese Fasern werden so mit einem Polymer verbunden, daß eine Streifen entsteht.
Die Fasern werden mit dem Streifen komplett umhüllt. Selbst bei schwer zu extrudierenden Polymeren lassen sich solche Streifen gut herstellen, wenn die Fäden entsprechen präpa­ riert werden.
Dies geschieht in idealer Weise dadurch, daß die eingesetzten Fasern vor der Extrusion mit einer Emulsion des gleichen Kunststoffs getränkt werden. Nach der Trocknung werden die so vorbereiteten getrocknet und dann vor der Ummantelung auf eine Temperatur er­ hitzt, die ungefähr dem aus der Extruderdüse austretendem Kunststoff entspricht.
Hierdurch wird nicht nur der Verbund zum Kunststoff verbessert und sondern auch der im Inneren der Faser befindliche Kunststoff geschmolzen. Hierdurch kann ein Verbund zwi­ schen der Ummantelung und dem im inneren der Faser befindlichen Kunststoff geschehen, wodurch die Haftung optimiert wird.
Um eine komplett Ummantelung aller Fasern sicherzustellen, sollten einerseits alle Fasern streng nebeneinander verlaufen und andererseits die Düse des Extruders so konstruiert sein, daß eine komplette Ummantelung sichergestellt ist.
Die einzelnen Fasern werden nur dann sicher umhüllt, wenn der Kunststoff auch zwischen die Fasern gelangen kann. Auch sollten die Fasern nicht übereinander verlaufen.
Durch den Einbau von Mineralplättchen können die physikalischen Eigenschaften des Sandes und damit später auch des Endproduktes in gewissen Grenzen verändert werden. Da in dem entstehenden Band diese Plättchen bei der Extrusion gut orientiert werden kön­ nen und dann auf der Bandoberfläche gut zur Wirkung kommen, ist hierdurch sicherge­ stellt, daß die gewünschte Eigenschaft auch erzielt wird.
Durch eine Coextrusion kann auch noch ein Schutzbelag mit aufgetragen werden. Je nach Erfordernis kann das Hauptpolymer anders gefüllt werden, wie der Schutzbelag. So wäre es im Falle von PVC möglich, dieses mit einem Brandschutzpigment zu versehen und dann die Schutzschicht mit Farb- oder/und Reflexionsplättchen. Hierbei sollte die Schutzschicht auch dazu dienen den Austritt des Weichmachers zu verhindern.
Durch die Extrusion eines Bandes werden große Flächen mit nur einem Extruder erstellt. Bei einem Durchsatz von ca. 20 km/Stunde und einer Bandbreite von 1 cm entstehen so 200 m2 pro Stunde. Dabei können maximal weit über 1 Mio. m2 pro Jahr produziert werden.
Das Band wird in einem weiteren Produktionsschritt verwebt. Wegen der Bandbreite sind sowohl im Kettbereich als auch im Schuß sehr viel weniger Arbeitsschritte notwendig. Bei einem 2 m breiten Material und einem 1 cm Band sind maximal 20 Ketten möglich und pro 1 cm Gewebe ist maximal ein Schuß notwendig. Hierdurch steigt die Produktionskapazität eines normalen Webstuhls um mehr als das Zwanzigfache. Werden üblicher Weise auf einem Webstuhl mit 2 m Webbreite nur 6 m2 pro Stunde gefertigt, steigt dies mit 1 cm- Bändern auf auch etwa 200 m2 pro Stunde. Damit kann auf einem entsprechend für Band­ weben vorgesehenen Webstuhl auch über 1 Mio. m2 pro Jahr hergestellt werden.
Auf einem Flachbettkalander, der zumindest für Polymere mit einer Verarbeitungstempe­ ratur von bis zu 240°C sehr geeignet ist, können weit über 200 m2 pro Stunde verdichtet und gebügelt werden.
Da die Bänder bereits mit dem gewünschten Polymer umgeben sind, reicht das Bügeln mit diesem Flachbettkalander aus, um das fertige Produkt eines Gewebe/Polymer-Verbundes zu erzielen.
Mit nur drei Maschinen lassen sich daher weit über 1 Mio. m2 pro Jahr dieses Materials fertigen.
Durch die entsprechende Vorbereitung der Faser und die geeignete Ummantelung des Bandes sogar mit mehr als einer Schicht lassen sich die physikalischen Eigenschaften des Endproduktes einrichten. Auch bei der abschließenden Verdichtung durch den Bügelvor­ gang bleibt eine eventuelle Schutzschicht erhalten und wird sogar zur geschlossenen Schutzschicht des gesamten Verbundes.
Beschreibung
In den Fig. 1 bis 7 wird das erfindungsgemäße Verfahren erläutert, wobei die folgenden Einzelheiten dargestellt werden:
In der seitlichen Ansicht gemäß Fig. 1 wird die Faser 2 durch die Pinole 1 hindurch geführt und verläßt durch den Dorn 3 die Pinole. Der Kunststoff 4 wird durch die Düse heraus ge­ führt und umgibt die Faser als Verbund 6.
Die Aufsicht gemäß Fig. 2 zeigt das bandförmige Faserbündel 7.
Das fertige Band zeigt die Fig. 3, wobei die Fasern 2 mit dem Kunststoff 8 umhüllt sind.
Eine Coextrusion wird schematisch in Fig. 4 dargestellt, wobei wiederum die Faser 2 durch die Coextrusionspinole 9 geführt. Neben dem Kunststoff 4 wird durch eine entsprechend gestaltetet Düse 11 auch der Kunststoffbelag 10 mit aufgetragen und ergibt so den Ver­ bund 12.
Das fertige Band zeigt die Fig. 5, wobei die Fasern 2 durch den Kunststoff 8 umhüllt sind und der Verbund nochmals von dem Belag 13 umgeben ist.
Werden die Bänder verwoben ergibt sich das in Fig. 6 dargestellte Geflecht 14 mit dem Schnitt durch einen Teil der Kettbänder 15.
Nach dem Bügelvorgang entsteht der geschlossene Faser/Polymer Verbund 16, bei dem der überschüssige Kunststoff 17 zur Seite verläuft.

Claims (14)

1. Verfahren zur Produktion eines Faser/Polymer Verbundes dadurch gekennzeichnet, daß ein bandförmiges Faserbündel mit einem Polymer umgeben wird, dieses Kunststoffband mit inneliegenden Fasern zu einem Gewebe verarbeitet wird und dieses Gewebe durch einen Bügelvorgang erhitzt, verbunden und verpreßt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Polymeren um Thermoplaste handelt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Thermoplast mittels eines Extruders zum faserverstärkten Band verarbeitet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern streng nebeneinander verlaufen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Fasern um Polyesterfäden, Glasfasern oder andere Materialien handelt, die durch die Extrusion der Ummantelung nicht beeinträchtigt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Thermoplasten um PVC, Polyamide, Fluorpolymere oder andere geeignete Materia­ lien handelt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß die band­ förmigen Faserbündel nicht nur mit einem Polymermantel umgeben werden, sondern mit einer Coextrusion zusätzlich noch mit einem oder mehrere weitere Schichten.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Polymer mit geeigneten Pigmenten gefüllt werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß bei mehrfa­ cher Umhüllung der Fasern, die Polymere unterschiedlich mit Pigmenten gefüllt werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß bei einer PVC Umhüllung die äußere Schicht den Weichmacher des PVC's schützt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Faser vor der Extrusion mit dem darauf aufextrudierten Polymer in Form einer Emulsion ge­ tränkt werden, damit die Polymerumhüllung mit dem im Inneren der Fasern enthaltenen Polymer einen starken Verbund bildet.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern vor dem Durchgang durch die Pinole so erhitzt werden, daß es nur wenig Temperatur­ unterschied zwischen den Fasern und dem darauf extrudierten Polymer gibt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Poly­ mere oder die äußere Polymerschicht mit Mineralplättchen versehen werden, die die op­ tischen Eigenschaften der Bänder und damit auch des daraus entstehenden Verbundes verändern.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Bügel­ vorgang in jedem Fall einen geschlossenen Faser/Polymer Verbund ergibt.
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