DE3825644C2

DE3825644C2 - Verfahren zur Herstellung faserhaltiger Kunststoffoberflächen

Info

Publication number: DE3825644C2
Application number: DE3825644A
Authority: DE
Inventors: Roland Dipl Ing Fink; Heinrich Dipl Ing Dr Heitz
Original assignee: Alkor GmbH Kunstoffverkauf
Current assignee: Alkor GmbH Kunstoffverkauf
Priority date: 1988-07-28
Filing date: 1988-07-28
Publication date: 1996-10-31
Anticipated expiration: 2008-07-29
Also published as: DE3825644A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung faserhaltiger Kunst stoffoberflächen durch Zerfasern oder durch Fadenzie hen einer unzerfaserten erhitzten oder bereichsweise erhitzten Kunststoffolie oder Kunstoffbahn, wobei durch Kunststoffolien oder -bahnen bestimmter Zusam mensetzung und/oder Form sowie bestimmter Verfahrens merkmale die zerfaserte Oberflächenschicht erzielt wird.

Aus der DE 30 45 691 C2 ist bereits ein Verfahren bekannt, bei dem ein Laminat aus einer Folie und einer Papierfaserschicht zunächst hergestellt wird. Nach diesem Verfahren wird auf die Ober- und Unterseite des Papiers jeweils eine Folie adhäsiv, insbesondere unter Mitverwendung eines Klebstoffes aufgebracht und der Verbund wird in der Papierfläche nachfolgend so getrennt, daß auf jeder getrennten Folie eine Papierschicht verbleibt. Diese nunmehr getrennte Papierschicht, die auf jeder der beiden Folien angeordnet ist, ermöglicht dann ein leichteres Bedrucken des Papiers. Mit diesem Verfahren gelingt es jedoch nicht, Kunststoffolien mit vorspringenden, aus der Folienschicht stammenden Kunststoffaser herzustellen, die beispielsweise für Schalldämmungen, als Tropfkühlkörper, Tropfschutz, als Fußbodenmatten und dgl. geeignet sind.

Aus der DE-PS 35 11 126 sind bereits eine behandelte Kunststoffoberfläche, die eine faserige Struktur be sitzt, sowie ein Herstellungsverfahren und eine Vor richtung bekannt, wobei die Herstellung durch Zerfa sern einer unzerfaserten Kunststoffoberfläche erfolgt und die behandelte Kunststoffoberfläche, die wenig stens 100 bis 1000 Fasern, vorzugsweise mehr als 10 000 Fasern, pro mm² aufweist, zum Verkleben, Lackieren oder Beschichten benutzt wird.

Gemäß diesem Verfahren wird die Kunststoffoberfläche in einen viskoelastischen oder plastischen Zustand versetzt, eine Matrize mit einer Vielzahl von Vor sprüngen und Vertiefungen auf die viskoelastische oder plastische Kunststoffoberfläche gebracht und weggezo gen.

Nachteilig bei dem Verfahren nach der DE 35 11 126 C2 ist, daß mit einer Matrize gearbeitet werden muß.

Dabei besteht die Gefahr, daß bei einer Unterbrechung des Verfahrens eine Verklebung der Vorsprünge oder Vertiefungen durch Anhaften von Polymeren erfolgt. Weiterhin ist die nach dem Verfahren erzielte Ober fläche dazu vorgesehen, daß noch eine weitere Be schichtung auf der faserigen Kunststoffoberfläche durch Verkleben, Lackieren oder Beschichten erfolgen muß und die Faseroberfläche (ohne diese Beschichtungen) möglichst keinen Belastungen ausgesetzt werden sollte.

Ziel und Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, eine Vereinfachung oder Verbesserung des Zerfaserungs verfahrens zu finden und eine Verbesserung der Vor richtung zu erzielen und/oder die mit Fasern versehe nen Kunststoffolien oder -bahnen zu verbessern. Insbe sondere sollten die Folien mit faseriger Oberfläche für technische Anwendungen wie z.B. Schalldämpfung oder Tropfschutz eingesetzt werden, bei denen eine gleichmäßige feinfaserige Oberfläche unwesentlich ist.

Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß diesen Zielen und Aufgaben ein Verfahren zur Herstellung faserhalti ger Kunststoffoberflächen durch Zerfasern oder durch Fadenziehen einer unzerfaserten erhitzten oder be reichsweise erhitzten Kunststoffolie oder Kunstoffbahn gerecht wird. Gemäß der Erfindung wird als Kunststoff folie oder Kunststoffbahn eine Verbundfolienbahn ver wendet, bestehend aus mindestens zwei Außenschichten oder Oberflächenfolien, die mindestens eine Kunststoffkernschicht als Zwischenschicht ein schließen. Die Verbundfolienbahn und/oder die Kunst stoffkernschicht wird bei Temperaturen, die innerhalb eines Temperaturbereiches von 1°C oberhalb des Schmelzbereiches oder des Schmelzpunktes und 100°C oberhalb des Schmelzbereiches oder des Schmelzpunktes des Polymeren der Kernschicht liegen, durch Auseinan derziehen oder ähnliche mechanische Trennung der Kunststoffkernschicht oder eines Bereiches der Kunst stoffkernschicht oder einer Zwischenschicht zerfasert und dabei in mindestens zwei Kunststoffolien oder Kunststoffbahnen, die mindestens eine Außenschicht und eine faserhaltige Kunststoffteilschicht aufweisen, geteilt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungs gemäßen Verfahrens weisen die Außenschichten eine mittlere Dicke von 40 bis 3500 µm, vorzugsweise 50 bis 3000 µm, auf. Die mittlere Dicke der Kernschicht beträgt vor dem Fadenziehen oder Zerfasern 40 bis 1000 µm, vorzugsweise 50 bis 500 µm.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungs gemäßen Verfahrens wird die Kunststoffkernschicht bei Temperaturen zwischen 5°C und 80°C (oberhalb des Schmelzbereiches oder Schmelzpunktes des Polymeren der Kunststoffkernschicht) durch Auseinanderziehen oder ähnliche mechanische Trennung zerfasert. Die Zugfe stigkeit der Kernschicht nach DIN 53 455 liegt bevor zugt bei der Ausziehtemperatur oder den Ausziehtempe raturen zwischen 0,01 bis 10 N/mm², vorzugsweise 0,1 bis 8 N/mm².

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Außenschichten der Verbundfolie einen mehr als 10°C höheren Schmelzbereich oder Schmelzpunkt auf und/oder sind nicht schmelzend und/oder weisen eine mehr als zweifache Zugfestigkeit, vorzugsweise eine mehr als dreifache Zugfestigkeit, gegenüber der Kunst stoffkernschicht bei der Ausziehtemperatur bzw. den Ausziehtemperaturen auf. Die Kunststoffkernschicht wird vorzugsweise zwischen der bzw. den Abzugswalzen oder kurz nach dem Durchtritt durch die Abzugswalzen getrennt und in einen Winkel zur Einlaufebene der Ver bundfolie auseinandergezogen, der nach einer bevorzug ten Ausführungsform (gemessen nach dem Durchtritt durch die Abzugswalzen) von 3° bis 120°, vorzugswei se 5° bis 90°, beträgt.

Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver fahrens erfolgt bei dem Auseinanderziehen der Kunst stoffkernschicht die Trennung zusätzlich unter Mitver wendung einer Trenn- oder Schneidevorrichtung, vor zugsweise durch auf die Kernschicht gerichtete Strah len und/oder die Trennung der Kunststoffkernschicht wird unter Mitverwendung oder unter Verwendung auf die Kernschicht gerichteter Luft- oder anderer Gasstrah len, Wasser- oder Laserstrahlen durchgeführt.

Das Auseinanderziehen der mehrschichtigen Verbundfo lienbahn erfolgt zwischen zwei Abzugswalzen, wobei bevorzugt ein Walzendurchmesser von größer als 50 mm eingehalten wird und besonders zweckmäßig eingestellt wird ein Umschlingungswinkel (Winkel der ersten Auf trittsstelle der Folie zum Walzenzentrum und der letz ten Berührungsstelle der Folie zum Walzenzentrum), der größer als 1° und kleiner als 70°, vorzugsweise größer als 5° und kleiner als 60°, ist.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Kernschicht (2) einen in der Hitze fadenziehenden Thermoplasten, vorzugsweise ein Olefinhomo-, -co- und/ oder -terpolymerisat, ein Polyamid und/oder Polyester homo- und/oder -copolymerisat.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform liegt die An zahl der Fasern bei dem erfindungsgemäßen Verfahren pro mm² unter 30, vorzugsweise unter 10, und/oder es wird eine uneinheitliche Faseroberfläche nach dem Aus einanderziehen erhalten, enthaltend etwas längere und kürzere Fasern und/oder dickere und dünnere Fasern.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Herstellung faserhaltiger Kunststoffoberflächen durch Zerfaserung oder durch Fadenziehen einer unzerfaser ten, erhitzten oder bereichsweise erhitzten Kunst stoffolie oder Kunststoffbahn, wobei die Vorrichtung aus mindestens zwei Abzugswalzen und einer Trennvor richtung, vorzugsweise einem Luft- und/oder Gasrakel oder einer Vorrichtung zur Abgabe von Laserstrahlen besteht und für jede der beiden nach dem Zerfasern gebildeten Folien einen seperaten Abzug bzw. eine se parate Abzugsvorrichtung aufweist.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vor richtung zwei oder mehrere Zugwalzenpaare auf, die oberhalb und/oder unterhalb der Abzugswalzen angeord net sind. Der Walzendurchmesser der Abzugs- und/oder Durchgangswalze bei der Trennung der Verbundfolie ist dabei größer als 50 mm, vorzugsweise größer als 70 mm.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind die Zug walzen oder Umlenkwalzen oder -paare, in einen Winkel zur Durchlaufebene der Verbundfolie angeordnet, der 3° bis 120°, vorzugsweise 5 bis 90°, beträgt. Der Winkel zwischen den Durchgangswalzen, in oder in der Nähe deren die Trennung der Verbundfolien stattfindet, und den Zugwalzen oder Umlenkwalzen oder -paaren, die vorzugsweise ober- und unterhalb der (theoretisch ver längerten) Durchlaufebene der Verbundfolie oder seitlich daran, angeordnet wird, beträgt dann 6° bis 240°, vorzugsweise 10° bis 180°.

Beispiele

1. Zwischen zwei Papierbahnen mit einer Dicke von 60 µm als wärmestandfesten Träger (Außenschichten) wurde ein mit 10 Gew.-% Treibmittel versehenes Polyethylen mit einem Schmelzindex (190°C/2,16 kg) von 4 g/10 min bei 160°C extrudiert, so daß nach der Extrusion die Kernschicht eine Dicke von 200 µm aufwies. Nach dem Kalibrieren dieses Verbundes durch die direkt nachgeschalteten Anpreßwalzen wurde das Extrudat in der Mitte der Kernschicht (Polyethylenschicht) durch Auseinanderziehen bei einer Temperatur von 140° wieder getrennt. Der Walzendurchmesser der Abzugswalze betrug 70 mm und die Kunststoffkernschicht wurde in einem Winkel zur Einlaufebene der Verbundfolie von 7° auseinandergezogen. Die eingestellte Spaltweite der Glättwalzen war ca. 10% kleiner als der Schichtaufbau. Mittels eines Luftmessers wurde die Schichtentrennung (die Trennung der Kernschicht) untertützt. Das erhaltene Produkt weist eine Oberfläche mit fadenförmiger (velourartiger) Struktur auf. Die mittlere Faserlänge betrug 15 mm, die Faserdichte ca. 100/cm².
2. Zwischen zwei Polypropylenfolien mit einer Dicke von 70 µm als wärmestandfesten Träger (Außenschichten) wurde ein mit 3 Gew.-% Treibmittel versehenes Polyethylen mit einem Schmelzindex von (190°C/2,16 kg) von 4 g/k/10 min bei 160°C extrudiert, so daß nach der Extrusion die Kernschicht eine Dicke von 120 µm aufwies. Nach dem Kalibrieren dieses Verbundes durch die direkt nachgeschalteten Anpreßwalzen wurde das Extrudat in der Mitte der Kernschicht (Polyethylenschicht) durch Auseinanderziehen bei einer Temperatur von 140° wieder getrennt. Der Walzendurchmesser der Abzugswalze betrug 75 mm und die Kunststoffkernschicht wurde in einem Winkel zur Einlaufebene der Verbundfolie von 8° auseinandergezogen. Die eingestellte Spaltweite der Glättwalzen war ca. 10% kleiner als der Schichtaufbau. Mittels eines Luftmessers wurde die Schichtentrennung (die Trennung der Kernschicht) untertützt. Das erhaltene Produkt weist eine rauhe genarbte Struktur auf.
3. Zwischen zwei Papierbahnen mit einer Dicke von 80 µm als wärmestandfesten Träger (Außenschichten) wurde ein mit 10 Gew.-% Treibmittel versehenes Ethylen- Vinylacetat-Copolymerisat (als Kernschicht) extrudiert, so daß nach der Extrusion die Kernschicht eine Dicke von 180 µm aufwies. Nach dem Kalibrieren dieses Verbundes durch die direkt nachgeschalteten Anpreßwalzen wurde das Extrudat in der Mitte der Kernschicht durch Auseinanderziehen bei einer Temperatur von 130° wieder getrennt. Der Walzendurchmesser der Abzugswalze betrug 70 mm und die Kunststoffkernschicht wurde in einem Winkel zur Einlaufebene der Verbundfolie von 7° auseinandergezogen. Die eingestellte Spaltweite der Glättwalzen war ca. 10% kleiner als der Schichtaufbau. Mittels eines Luftmessers wurde die Schichtentrennung (die Trennung der Kernschicht) untertützt. Das erhaltene Produkt ist gegenüber dem nach Beispiel 1 erhaltenen Produkt flexibel.
4. Zwischen zwei Papierbahnen mit einer Dicke von 60 µm als wärmestandfesten Träger (Außenschichten) wurde eine mit 5 Gew.-% Treibmittel versehene Polyethylenmischung oder -legierung, bestehend aus 60 Gew.-Teile LDPE mit einem Schmelzindex (190°C/2,16 kg) von 4 g/10 min und 40 Gew.-Teilen Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisat extrudiert, so daß nach der Extrusion die Kernschicht eine Dicke von 170 µm aufwies. Nach dem Kalibrieren dieses Verbundes durch die direkt nachgeschalteten Anpreßwalzen wurde das Extrudat in der Mitte der Kernschicht durch Auseinanderziehen bei einer Temperatur von 145° wieder getrennt. Der Walzendurchmesser der Abzugswalze betrug 70 mm und die Kunststoffkernschicht wurde in einem Winkel zur Einlaufebene der Verbundfolie von 9° auseinandergezogen. Die eingestellte Spaltweite der Glättwalzen war ca. 10% kleiner als der Schichtaufbau. Mittels eines Luftmessers wurde die Schichtentrennung (die Trennung der Kernschicht) untertützt. Die Faserdichte beträgt ca. 100/cm².
5. Zwischen zwei Papierbahnen mit einer Dicke von 60 µm als wärmestandfesten Träger (Außenschichten) wurde ein mit 5 Gew.-% Treibmittel versehenes Polyethylengemisch aus 50 Gew.-Teilen LDPE mit einem Schmelzindex (190°C/2,16 kg) von 4 g/10 min und 50 Gew.-Teilen Ethylen-Propylen-Dien-Copolymerisat (EPDM) sowie 3 Gew.- Teilen Pigment (schwarz) extrudiert, so daß nach der Extrusion die Kernschicht eine Dicke von 190 µm aufwies. Nach dem Kalibrieren dieses Verbundes durch die direkt nachgeschalteten Anpreßwalzen wurde das Extrudat in der Mitte der Kernschicht durch Auseinanderziehen bei einer Temperatur von ca. 140° wieder getrennt. Der Walzendurchmesser der Abzugswalze betrug 70 mm und die Kunststoffkernschicht wurde in einem Winkel zur Einlaufebene der Verbundfolie von 7° auseinandergezogen. Die eingestellte Spaltweite der Glättwalzen war ca. 10% kleiner als der Schichtaufbau. Mittels eines Luftmessers wurde die Schichtentrennung (die Trennung der Kernschicht) untertützt. Das erhaltene Produkt weist eine Oberfläche mit einer wildlederartigen Struktur auf.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung faserhaltiger Kunststoff oberflächen durch Zerfasern oder durch Fadenziehen einer unzerfaserten erhitzten oder bereichsweise erhitzten Kunststoffolie oder Kunstoffbahn, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunststoffolie oder Kunst stoffbahn eine Verbundfolienbahn, bestehend aus mindestens zwei Außenschichten oder Oberflä chenfolien, die mindestens eine Kunststoffkern schicht als Zwischenschicht einschließen, ver wendet wird, daß die Verbundfolienbahn und/oder die Kunststoffkernschicht bei Temperaturen, die inner halb eines Temperaturbereiches von 1°C oberhalb des Schmelzbereiches oder des Schmelzpunktes und 100°C oberhalb des Schmelzbereiches oder des Schmelzpunktes des Polymeren der Kernschicht liegen, durch Ausein anderziehen oder ähnliche mechanische Trennung der Kunststoffkernschicht oder eines Bereiches der Kunststoffkernschicht oder einer Zwischenschicht zerfasert und dabei in mindestens zwei Kunststoff olien oder Kunststoffbahnen, die mindestens eine Außenschicht oder und eine faserhaltige Kunststoffteilschicht aufweisen, geteilt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschichten eine mittlere Dicke von 40 bis 3500 µm, vorzugsweise 50 bis 3000 µm, aufweisen.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die mittlere Dicke der Kernschicht vor dem Fadenziehen 40 bis 1000 µm, vorzugsweise 50 bis 500 µm, beträgt.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunst stoffkernschicht bei Temperaturen zwischen 5°C und 80°C oberhalb des Schmelzbereiches oder Schmelzpunktes des Polymeren der Kunststoffkern schicht durch Auseinanderziehen oder ähnliche me chanische Trennung zerfasert wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugfestig keit der Kernschicht nach DIN 53 455 bei der Aus ziehtemperatur oder den Ausziehtemperaturen zwi schen 0,01 bis 10 N/mm², vorzugsweise 0,1 bis 8 N/mm², liegt.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Außen schichten der Verbundfolie einen mehr als 10°C höheren Schmelzbereich oder Schmelzpunkt aufweisen und/oder nicht schmelzend sind und/oder eine mehr als zweifache Zugfestigkeit, vorzugsweise eine mehr als dreifache Zugfestigkeit, gegenüber der Kunst stoffkernschicht bei der Ausziehtemperatur bzw. den Ausziehtemperaturen aufweisen.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunst stoffkernschicht zwischen der bzw. den Abzugswalzen oder kurz nach dem Durchtritt durch die Abzugswal zen getrennt und in einen Winkel zur Einlaufebene der Verbundfolie (gemessen nach dem Durchtritt durch die Abzugswalzen) von 3° bis 120°, vorzugsweise 5° bis 90°, auseinandergezogen wird.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Aus einanderziehen der Kunststoffkernschicht die Tren nung zusätzlich unter Mitverwendung einer Trenn- oder Schneidevorrichtung, vorzugsweise durch auf die Kernschicht gerichtete Strahlen, erfolgt.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennung der Kunststoffkernschicht unter Mitverwendung oder unter Verwendung auf die Kernschicht gerichteter Luft- oder anderer Gasstrahlen, Wasser- oder Laser strahlen durchgeführt wird.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Auseinan derziehen zwischen zwei Abzugswalzen erfolgt, wobei ein Walzendurchmesser von größer als 50 mm einge halten wird und ein Umschlingungswinkel (Winkel der ersten Auftrittsstelle der Folie zum Walzenzentrum und der letzten Berührungsstelle der Folie zum Wal zenzentrum) größer als 1° und kleiner als 70°, vorzugsweise größer als 5° und kleiner als 60°, ist.

11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kern schicht einen in der Hitze fadenziehenden Ther moplasten, vorzugsweise ein Olefinhomo-,-co- und/ oder -terpolymerisat, ein Polyamid und/oder Poly esterhomo- und/oder -copolymerisat, enthält oder daraus besteht.

12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Fasern pro mm² unter 30, vorzugsweise unter 10, liegt und/oder eine uneinheitliche Faseroberfläche nach dem Auseinanderziehen erhalten wird.

13. Vorrichtung zur Herstellung faserhaltiger Kunst stoffoberflächen durch Zerfaserung oder durch Fadenziehen einer unzerfaserten, erhitzten oder be reichsweise erhitzten Kunststoffolie oder Kunst stoffbahn, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrich tung aus mindestens zwei Abzugswalzen und einer Trennvorrichtung, vorzugsweise einem Luft- und/oder Gasrakel oder einer Vorrichtung zur Abgabe von Laserstrahlen, besteht und für jede der beiden nach dem Zerfasern gebildeten Folien einen seperaten Abzug aufweist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei oder mehrere Zugwalzenpaare, die oberhalb und/oder unterhalb der Abzugswalzen angeordnet sind, auf weist.

15. Vorrichtung nach Ansprüchen 13 und 14, dadurch ge kennzeichnet, daß der Walzendurchmesser der Abzugs walzen größer als 50 mm, vorzugsweise größer als 70 mm, ist.