WO1999054106A2 - Verfahren zur herstellung einer mit kavitäten besetzten matrix und vorrichtung mit einer deartigen - Google Patents

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WO1999054106A2
WO1999054106A2 PCT/EP1999/002532 EP9902532W WO9954106A2 WO 1999054106 A2 WO1999054106 A2 WO 1999054106A2 EP 9902532 W EP9902532 W EP 9902532W WO 9954106 A2 WO9954106 A2 WO 9954106A2
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Werner Wagner
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Hcd Hygienic Composites Development Gmbh
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    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C39/00—Shaping by casting, i.e. introducing the moulding material into a mould or between confining surfaces without significant moulding pressure; Apparatus therefor
    • B29C39/14—Shaping by casting, i.e. introducing the moulding material into a mould or between confining surfaces without significant moulding pressure; Apparatus therefor for making articles of indefinite length
    • B29C39/148—Shaping by casting, i.e. introducing the moulding material into a mould or between confining surfaces without significant moulding pressure; Apparatus therefor for making articles of indefinite length characterised by the shape of the surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
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    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
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    • B29C2791/004—Shaping under special conditions
    • B29C2791/009—Using laser

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a matrix filled with capillary-like cavities in high density on a surface for forming thermoplastic semi-finished products, in which cavities are produced in a solid substrate with the aid of electromagnetic beams of high power density, in particular laser beams. wherein the substrate is made in the form of an open or closed jacket made of a metal which is then to be brought into contact with a deformable thermoplastic composition.
  • DE 195 24 076 Cl describes a method for producing a surface-structured, sheet-like semi-finished product from a thermoplastic.
  • a roll surface with a negative structure (matrix) is used, which has an outer layer made of a plastic.
  • the cladding layer is suitable for producing semi-finished products provided with a velor-like surface and comprises hair-fine pores which are introduced into the cladding layer with the aid of an energy beam, preferably a laser beam.
  • the plastic mentioned in the prior art as a solid substrate is preferably polytetrafluoroethylene (TEFLON or VITON, trademarks of DuPont, USA). It has shows that the production of matrices with such plastics is indeed possible, but has the particular disadvantage that the exhaust gases produced during laser drilling contain highly corrosive HF (hydrogen fluoride gas or hydrofluoric acid), which entail considerable technological effort, especially the need for exhausters and the like.
  • TEFLON or VITON trademarks of DuPont, USA
  • WO 94/29070 a method for introducing a geometric structure into different substances, such as aluminum, lead, wood, ceramic, glass, copper or steel, using laser radiation.
  • the cited document shows various patterns and the possibility of applying the method to flat substrates, but does not describe how a cavity structure can be introduced into the surface in a simple manner in the case of a metal-coated or metal roller.
  • This object is achieved by a method in which, in order to produce a matrix filled with cavities, a metal jacket is produced by electroplating as a metal deposit on a core, is removed from the core and with the cavities with the aid of electromagnetic rays of high power density, in particular laser beams is provided, which are formed in the form of blind holes or continuous perforations, and is then placed on a new roller core.
  • the coat be provided with a grained structure before perforation.
  • a CO? High-power laser or another high-power laser is preferably used in the process.
  • a device for carrying out the method can work with a matrix which is formed by a jacket which is placed around the core cylinder and which is to be brought into contact with a deformable thermoplastic composition.
  • the core cylinder is seamlessly shaped using the aforementioned galvanoplastic process.
  • the core cylinder or the band is underlaid with a vacuum-producing device in the case of continuous bores.
  • the core cylinder can also have a central cavity which is formed by a jacket made of sintered, air-permeable material, on which the perforated metal jacket is placed.
  • the device equipped with the matrix can also be connected directly to the outlet nozzle of an extruder from which a thermoplastic can be brought out in the molten state.
  • a device is considered, such as that mentioned and described in the above-mentioned patent specification 195 24 076 C1.
  • the cavity density should be between 3600 and 16000 cavities per cm 2 and should have a diameter between 10 and 100 ⁇ m.
  • the depth of the cavities depends on the thickness of the core shell, with thicknesses of 150 to 500 ⁇ m having been found to be possible and advantageous.
  • FIG. 1 shows an application example of a matrix in a first embodiment
  • FIG. 2 in a second exemplary embodiment
  • FIG. 3 in a third exemplary embodiment
  • Figure 4 is an enlarged view of the matrix
  • FIG. 5 shows the manufacture of a matrix cylinder.
  • a jacket section 30 which has been laid flat for the sake of the drawing and which is provided with cavities 20 is shown enlarged.
  • the section shown in FIG. 4 consists of electrodeposited iron with a thickness of 200 ⁇ m and is provided with numerous frustoconical cavities 20, which have a diameter of approximately 40 to 60 ⁇ m on the upper side and 10 to 20 ⁇ m in diameter on the underside.
  • the cavities 20 are generated with the aid of pulse lasers through a focused laser beam with a hollow power density.
  • the metal struck by the laser beam evaporates. It is immediately sucked off by a suction nozzle, which is arranged directly above the exit of the laser, and then condenses.
  • the configuration shown in FIG. 4 is based on a cavity density of 5000 cavities per cm 2 . Wide variations are possible here, depending on the diameter of the individual cavity and the desired pile density. Up to 1600 cavities per cm 2 can preferably be introduced.
  • Section 30 is part of a core cylinder.
  • the result is a roller jacket 5, as shown in Figure 1.
  • the starting point is a hollow roller 4 which has a porous, sintered roller cylinder 24.
  • the roller jacket 5 is applied to the roller cylinder 24, so that there is a matrix on the outside which comprises the numerous fine cavities.
  • the cavities 20 are continuous and end above the air-permeable sintered material of the roll shell.
  • An LLDP polymer of average molecular weight with a melt index of -15 (2.16 kg / 190 ° C.) and a density of 0.94 is used to produce a polyethylene velor material.
  • a single-screw extruder schematically indicated by the reference number 1, which has a screw length greater than 20 times the diameter with a screw diameter of 90 mm, the material is melted and homogenized.
  • the plastic melt 3 passes through a corresponding channel to the extruder mouth 2. During the homogenization and extrusion, a compression ratio of 1: 2.5 and a screw temperature of 250 ° C. are maintained.
  • the polyethylene melt 3 is fed to the discharge nozzle with the mouth 2 under constant pressure.
  • a vacuum chamber 6 with the opening 16 is provided in front of the discharge nozzle 2 in the direction of rotation of the roller 4.
  • the vacuum in the vacuum chamber spreads to the roller surface. Although part of the vacuum can be equalized by the air flowing in through the roller cylinder 24, it must first be noted that the cavities have a negative pressure with respect to the outside air pressure.
  • the matrix roller is kept at a temperature of 130 ° C. in the area of the matrix surface.
  • heating elements are provided.
  • the negative pressure directly at the extruder mouth 2 is to be measured at 0.2 to 0.5 bar.
  • Downstream water bath 23 that cools the film sustainably. After passing through the water bath 23, the plastic material lying on the surface is solidified by cooling, wherein it assumes the surface structure corresponding to the matrix 25 on the side brought into contact with the roller.
  • a take-off roller 14 is arranged, which picks up the film or the semi-finished product and pulls it off the roller 4 or the roller shell.
  • the removed semi-finished product 9 is then, for example, pulled through a pair of cooling or embossing rollers 15 and then wound on a supply roll with low tension.
  • the production method of a roll shell made of nickel, reference number 31, is shown schematically in FIG.
  • a metal deposit made of nickel with a thickness of 150 ⁇ m is produced on a core 33 in a manner known per se.
  • the core is provided with a jacket 31 with the aid of a pulse laser 32 with fine continuous cavities 20 with a diameter of 60 ⁇ m ⁇ 10 ⁇ m with a density of 10,000 cavities per cm 2 .
  • the core 33 is then removed, the jacket 31 is pulled off and fitted onto a new roller core 23 or roller cylinder 24.
  • the resulting roller 4 is shown in Figure 2.
  • a vacuum can be set within the roller 4, which is, for example, - 0.5 bar.
  • Two extruder nozzles are mounted above the roller 4, so that a two-layer film can be produced by applying it to the matrix 25.
  • a melt 3 X lying on the top which consists of a tough, mechanically loadable polymer and has a melt index of 18 to 30 and a layer thickness of 20 to 60 ⁇ m, is produced.
  • the surface is kept at 130 ° C so that there is a slight flow.
  • a velor layer with knobs or hairs that can be easily pulled out of the jacket 31 is created.
  • the two-layer film one side of which can be very easily deformed on the surface and which is provided with the properties required for further processing by the tough backing layer, is pressed firmly onto the jacket 31 with the aid of a pressure roller 41.
  • a further cooling takes place in a water bath 23.
  • the semi-finished product 9 is drawn off via the take-off roller 14 and the pair of rollers 15.
  • a matrix roller 4 with a matrix 25 of the type described above is used, but here we also have a film 39 from an extruder on the cylinder
  • a pressure roller 44 Pressed on by a pressure roller 44.
  • the film material is heated to about 125 ° C. by means of a heater 40, so that it becomes practically flowable.
  • rollers 42 which are kept at a temperature of 110 ° C., the material is pressed firmly into the cavities, with the material additionally being sucked through suction channels 34 inside the roller 4 through the cavities of the matrix.
  • cooling takes place through the cooling units 43.
  • the thermoplastic material cools and hardens and is then removed as a semi-finished product via the take-off roller.
  • the film can be preheated by infrared emitters or by hot air. After cooling and pulling off the tool surface, a fibrous or studded semi-finished film is created.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer mit kapillarartigen kavitäten (20) in hoher Dichte besetzten Matrix (25). Zur Vereinfachung der Herstellung eines Metallmantels wird dieser galvanoplastisch als Metallablagerung auf einem Kern (33) hergestellt, von dem Kern abgenommen und mit Hilfe von elektromagnetischen Strahlen hoher Leistungsdichte, insbesondere Laserstrahlen, mit den Kavitäten (20) versehen.

Description

Verfahren zur Herstellung einer mit Kavitäten besetzten Matrix und Vorrichtung mit einer derartigen Matrix
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer mit kapillarartigen Kavitäten in hoher Dichte besetzten Ma- trix auf einer Oberfläche zur Formung von Thermoplast- Halbzeugen, bei dem mit Hilfe von elektromagnetischen Strahlen hoher Leistungsdichte, insbesondere Laserstrahlen, Kavitäten in einem Feststoff-Substrat erzeugt werden, wobei das Substrat in Form eines offenen oder geschlossenen Mantels aus einem Metall hergestellt wird, der anschließend mit einer verformbaren Thermoplastmasse in Kontakt zu bringen ist.
In der DE 195 24 076 Cl wird ein Verfahren zur Herstellung eines oberflächenstrukturierten, folienartigen Halbzeugs aus einem Thermoplasten beschrieben. Verwendet wird dabei eine mit einer Negativstruktur (Matrix) ausgearbeitete Walzenoberfläche, die eine Mantelschicht aus einem Kunststoff besitzt. Die Mantelschicht ist zur Herstellung von mit velourartiger Oberfläche versehenem Halbzeug geeignet und umfaßt haarfeine Poren, die mit Hilfe eines Energiestrahls, vorzugsweise La- serstrahls, in die Mantelschicht eingebracht sind.
Der im Stand der Technik als Feststoff-Substrat genannte Kunststoff ist vorzugsweise Polytetrafluorethylen (TEFLON oder VITON, Handelsmarken der DuPont, USA) . Es hat sich ge- zeigt, daß die Herstellung von Matrizen mit derartigen Kunststoffen zwar durchaus möglich ist, jedoch insbesondere den Nachteil hat, daß die bei der Laserbohrung entstehenden Abgase stark ätzendes HF (Fluorwasserstoff-Gas bzw. Flußsäure) enthalten, die einen erheblichen technologischen Aufwand nach sich ziehen, insbesondere das Erfordernis von Exhaustoren und dergleichen.
Darüber hinaus wurde gefunden, daß die Oberfläche dieser Kunststoffwalzen zu weich ist und sich damit rasch abnutzt. Die relativ weiche Matrixoberfläche erschwert außerdem die Trennung des im Verfahren aufgebrachten Kunststoffes; die entstandene Kunststoff-Folie kann nur relativ langsam und vorsichtig abgezogen werden. Der Folienabzug bestimmt damit für den gesamten Prozeß die Geschwindigkeit und beeinflußt damit wesentlich die Herstellungskosten. Beobachtet wurde ferner, daß bei zu hoher Geschwindigkeit auch die Stege zwischen den Walzenperforationen brechen können.
Weiterhin ist aus WO 94/29070 ein Verfahren bekannt, mit Laserstrahlung eine geometrische Struktur in verschiedene Sub- stanzen, wie Aluminium, Blei, Holz, Keramik, Glas, Kupfer oder Stahl, einzubringen. Die angeführte Schrift zeigt verschieden Musterungen und die Möglichkeit, das Verfahren auf flache Substrate anzuwenden, beschreibt jedoch nicht, wie bei einer metallbeschichteten oder metallenen Walze eine Kavitä- ten-Struktur in die Oberfläche in einfacher Weise eingebracht werden kann.
Es stellt sich daher die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung einer Matrix mit kapillarartigen Kavitäten anzugeben, bei der diese mit Laserstrahlen erzeugt werden können, ohne daß es auf der einen Seite zu unerwünschten Kunststoff- Abdampfungen kommt, es aber bei Verwendung eines Substrates aus Metall dieses in einfacher Weise in einer Zylinderform herstellbar sein soll.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, bei dem zur Herstellung einer mit Kavitäten besetzten Matrix ein Metall- mantel galvanoplastisch als Metallablagerung auf einem Kern hergestellt wird, von dem Kern abgenommen wird und mit Hilfe von elektromagnetischen Strahlen hoher Leistungsdichte, insbesondere Laserstrahlen, mit den Kavitäten versehen wird, die in Form von Sacklöchern oder durchgehenden Perforationen ge- bildet sind, und anschließend auf einen neuen Walzenkern aufgesetzt wird.
Soll zusätzlich zu der Velour- oder Haar-Konfiguration noch eine Narbung, also eine Struktur geringerer Tiefe, vorgesehen werden, so wird vorgeschlagen, daß der Mantel vor dem Perfo- rieren mit einer genarbten Struktur versehen wird.
Im Rahmen des Verfahrens wird vorzugsweise ein CO?- Hochleistungslaser oder ein anderer Hochleistungslaser verwendet .
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens kann mit ei- ner Matrix arbeiten, die von einem um den Kernzylinder gelegt Mantel gebildet ist, der mit einer verformbaren Thermoplastmasse in Kontakt zu bringen ist. Der Kernzylinder wird mit Hilfe des vorgenannten galvanoplastischen Verfahrens nahtlos geformt.
Um eine schnelle und bessere Durchdringung der Kapillaren mit thermoplastischer geschmolzener Masse zu erreichen, wird bei durchgehenden Bohrungen der Kernzylinder oder das Band mit einer unterdruckerzeugenden Vorrichtung unterlegt. Wie bekannt, kann der Kernzylinder auch einen zentralen Hohlraum besitzen, der von einem Mantel aus gesintertem, luftdurchlässigem Material gebildet ist, auf den der perforierte Metallmantel aufgelegt ist.
Die mit der Matrix ausgerüstete Vorrichtung kann auch direkt an die Austrittsdüse eines Extruders angeschlossen werden, aus dem ein Thermoplast in schmelzflüssigem Zustand ausbringbar ist. Hierbei wird insbesondere an eine Vorrichtung gedacht, wie sie in der eingangs genannten Patentschrift 195 24 076 Cl genannte und beschrieben ist.
Die Kavitätendichte sollte zwischen 3600 und 16000 Kavitäten pro cm2 liegen und dabei einen Durchmesser zwischen 10 und 100 um aufweisen. Die Tiefe der Kavitäten richtet sich nach der Dicke des Kernmantels, wobei sich hier Dicken von 150 bis 500 um als möglich und vorteilhaft erwiesen haben. Um die
Masse schneller aus der Kavitätenhöhlung herauszuholen, wird vorgeschlagen, daß die Bohrungen innerhalb des Metallmantels zur Außenseite hin im Durchmesser divergieren.
Weitere Eigenschaften und Vorteile werden anhand von Ausfüh- rungsbeispielen erläutert.
Die Figuren der Zeichnung zeigen:
Figur 1 ein Anwendungsbeispiel einer Matrix in einem ersten Ausführungsbeispiel,
Figur 2 in einem zweiten Ausführungsbeispiel,
Figur 3 in einem dritten Ausführungsbeispiel,
Figur 4 eine vergrößerte Darstellung der Matrix, und
Figur 5 die Herstellung eines Matrix-Zylinders. In Figur 4 ist ein aus zeichnerischen Gründen flachgelegter Mantelabschnitt 30 vergrößert dargestellt, der mit Kavitäten 20 versehen ist. Der in Figur 4 dargestellte Abschnitt besteht aus galvanoplastisch abgelagertem Eisen einer Dicke von 200 μm und ist mit zahlreichen kegelstumpfförmigen Kavitäten 20 versehen, die an der Oberseite einen Durchmesser von etwa 40 bis 60 μm und an der Unterseite 10 bis 20 μm Durchmesser haben. Die Kavitäten 20 werden mit Hilfe von Impulslasern durch einen fokussierten Laserstrahl hohler Leistungsdichte erzeugt. Das von dem Laserstrahl getroffene Metall verdampft. Es wird durch einen Absaugrüssel, der unmittelbar über dem Austritt des Lasers angeordnet ist, sofort abgesaugt und kondensiert anschließend.
Die in Figur 4 dargestellte Konfiguration geht aus von einer Kavitätendichte von 5000 Kavitäten pro cm2. Hier sind weite Variationen möglich, entsprechend dem Durchmesser der einzelnen Kavität und der gewünschten Flordichte. Bis zu 1600 Kavitäten pro cm2 lassen sich vorzugsweise einbringen. Der Abschnitt 30 ist Teil eines Kernzylinders. Es ergibt sich dann ein Walzenmantel 5, wie der in Figur 1 dargestellt ist. Ausgegangen wird von einer Hohlwalze 4, die einen porösen, gesinterten Walzenzylinder 24 besitzt. Auf dem Walzenzylinder 24 wird der Walzenmantel 5 aufgebracht, so daß sich außen eine Matrix ergibt, die die zahlreichen feinen Kavitäten um- faßt. Die Kavitäten 20 sind durchgängig und enden oberhalb des luftdurchlässigen Sintermaterials des Walzenmantels.
Zur Herstellung eines Polyethylen-Velourmaterials wird ein LLDP-Polymer mittleren Molekülgewichts mit einem Schmelzindex von -15 (2,16 kg/190°C) und einer Dichte von 0,94 verwendet. In einem Einschneckenextruder, schematisch mit der Bezugszahl 1 angedeutet, der eine Schneckenlänge größer als dem 20fachen Durchmesser mit einem Schneckendurchmesser von 90 mm hat, wird das Material aufgeschmolzen und homogenisiert. Die Kunststoff-Schmelze 3 gelangt durch einen entsprechenden Kanal bis an die Extruder-Mündung 2. Bei der Homogenisierung und Extrusion wird ein Kompressionsverhältnis von 1 : 2,5 und eine Schneckentemperatur von 250°C gehalten. Die Polyethylen- Schmelze 3 wird unter konstantem Druck der Austragsdüse mit der Mündung 2 zugeführt.
Vor der Austragsdüse 2 in Drehrichtung der Walze 4 ist eine Vakuumkammer 6 mit der Öffnung 16 vorgesehen. Das in der Va- kuumkammer vorhandene Vakuum breitet sich zur Walzenoberfläche aus. Zwar kann ein Teil des Vakuums sich ausgleichen durch die nachströmende Luft durch den Walzenzylinder 24, jedoch ist zunächst zu beachten, daß die Kavitäten gegenüber dem Außenluftdruck einen Unterdruck aufweisen.
Die Matrixwalze wird im Bereich der Matrixoberfläche auf einer Temperatur von 130°C gehalten. Hierzu sind nicht dargestellte Wärmeelemente vorgesehen. Der Unterdruck unmittelbar an der Extruder-Mündung 2 ist mit 0,2 bis 0,5 bar zu bemessen. Wenn die Austrittsfront 17 der Thermoplast-Schmelze von den Kavitäten erreicht wird, füllen sie sich sofort durch den Walzenmantel hindurch mit Thermoplast und bilden gleichzeitig eine Rückenschicht auf dem Walzenmantel 5. Bei Weiterdrehen der Walze 5 kommt diese Schicht in eine Kühlzone mit zahlreichen Luftdüsen 11, die mit einem Kühlgebläse verbunden sind. Nach Durchlaufen der ersten Luftkühlstrecke wird noch ein
Wasserbad 23 nachgeschaltet, das die Folie nachhaltig kühlt. Nach Durchlaufen des Wasserbades 23 ist das Kunststoffmaterial an der Oberfläche liegend durch Abkühlung zum Erstarren gebracht, wobei es auf der mit der Walze in Kontakt gebrach- ten Seite die der Matrix 25 entsprechende Oberflächenstruktur annimmt . Kurz vor der Vakuumkammer 6 ist eine Abzugswalze 14 angeordnet, die die Folie oder das Halbzeug aufnimmt und von der Walze 4 bzw. dem Walzenmantel abzieht. Das abgezogene Halbzeug 9 wird anschließend beispielsweise noch durch ein Paar Kühl- oder Prägewalzen 15 hindurchgezogen und anschließend auf einer Vorratsrolle spannungsarm aufgewickelt.
Die Herstellungsweise eines Walzenmantels aus Nickel, Bezugszahl 31, ist schematisch in Figur 5 dargestellt. Hier wird auf einem Kern 33 in an sich bekannter Weise galvanoplastisch eine Metallablagerung aus Nickel mit einer Dicke von 150 μm hergestellt. Nach Beendigung der galvanoplastischen Ablagerung wird der Kern mit einem Mantel 31 mit Hilfe eines Impulslasers 32 mit feinen durchgehenden Kavitäten20 mit einem Durchmesser von 60 μm ± 10 μm mit einer Dichte von 10.000 Ka- vitäten pro cm2 versehen. Anschließend wird der Kern 33 entnommen, der Mantel 31 abgezogen und auf einen neuen Walzenkern 23 oder Walzenzylinder 24 aufgezogen. Die sich hierbei ergebende Walze 4 ist in Figur 2 dargestellt.
Innerhalb der Walze 4 ist ein Unterdruck einstellbar, der beispielsweise - 0,5 bar beträgt. Oberhalb der Walze 4 sind zwei Extruderdüsen angebracht, so daß eine zweischichtige Folie durch Aufbringen auf die Matrix 25 herstellbar ist. Aus dem einen der beiden Extruderköpfe 1, lλ wird eine an der Oberseite liegende Schmelze 3X, die aus einem zähen, mecha- nisch belastbaren Polymer besteht und einen Schmelzindex von 18 bis 30 und einer Schichtdicke von 20 bis 60 μm gefahren. Die Oberfläche wird auf 130°C gehalten, so daß sich ein leichtes Fließen einstellt.
Durch die leicht kegelförmig nach innen konvergierenden Kavi- täten 20 wird eine leicht wieder aus dem Mantel 31 herausziehbare Velourschicht mit Noppen oder Härchen geschaffen. Die Zwei-Schicht-Folie, deren eine Seite sehr gut oberflä- chenverformbar ist und die durch die zähe Rückenschicht mit den für die Weiterverarbeitung erforderlichen Eigenschaften ausgestattet ist, wird mit Hilfe einer Andrückwalze 41 fest auf den Mantel 31 aufgedrückt. In einem Wasserbad 23 erfolgt eine weitere Abkühlung. Über die Abzugswalze 14 und das Walzenpaar 15 erfolgt ein Abzug des Halbzeugs 9.
Gemäß Figur 3 wird eine Matrixwalze 4 mit einer Matrix 25 der vorbeschriebenen Art verwendet, jedoch wir hier eine bereits von einem Extruder stammende Folie 39 auf den Zylinder mit
Hilfe einer Andrückwalze 44 aufgedrückt. Über eine Heizung 40 wird das Folienmaterial auf ca. 125°C erhitzt, so daß es praktisch fließfähig wird. Mit weiteren Walzen 42, die auf einer Temperatur von 110°C gehalten werden, wird das Material fest in die Kavitäten eingedrückt, wobei zusätzlich durch Saugkanäle 34 innerhalb der Walze 4 durch die Kavitäten der Matrix hindurch das Material angesaugt wird. Nach Durchdringen der Kavitäten erfolgt eine Kühlung durch die Kühlaggregate 43. Das thermoplastische Material kühlt ab und härtet aus und wird anschließend als Halbzeug über die Abzugswalze abgezogen.
Insbesondere mit einer Mehrschicht-Folie ergeben sich gut oberflächenverformbare Halbzeuge, die durch eine zähe Rückenschicht charakterisiert ist, aber andererseits durch das gute Fließverhalten der Weichschicht einen tiefen Veloursflor entwickeln.
Als Metall für die Matrix 25 bietet sich vorzugsweise Stahl oder Nickel an, da für diese Materialien die Technologie des Laserbohrens inzwischen weit genug entwickelt ist. Es lassen sich zylindrische, vorzugsweise aber kegelartige Bohrungen erzielen, so daß die Folie mit der gut verformbaren Seite an diese Werkzeugwalze angesaugt und veranlaßt ist, die feinen Kavitäten voll auszufüllen. Dabei bleibt die Folien-Rückseite völlig unverändert.
Die Folie kann durch Infrarot-Strahler oder durch Heißluft vorgewärmt werden. Nach dem Abkühlen und Abziehen von der Werkzeugoberfläche entsteht eine faserartige oder mit Noppen bestückte Halbzeug-Folie .

Claims

Patentansprüche :
1. Verfahren zur Herstellung einer mit kapillarartigen Kavitäten (20) in hoher Dichte besetzten Matrix (25) auf einer Oberfläche zur Formung von Thermoplast-Halbzeugen (9) , bei dem mit Hilfe von elektromagnetischen Strahlen hoher Leistungsdichte, insbesondere Laserstrahlen, Kavi- täten in einem Feststoff-Substrat erzeugt werden, wobei das Substrat in Form eines offenen oder geschlossenen Mantels aus einem Metall hergestellt wird, der anschließend mit einer verformbaren Thermoplastmasse in Kontakt zu bringen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metallmantel (5; 31) galvanoplastisch als Metallablagerung auf einem Kern (33) hergestellt wird, von dem Kern (33) abgenommen wird und mit Hilfe von elektromagnetischen Strahlen hoher Leistungsdichte, insbesondere Laserstrahlen, mit den Kavitä- ten (20) versehen wird, die in Form von Sacklöchern oder durchgehenden Perforationen gebildet sind, und anschließend auf einen neuen Walzenkern aufgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallmantel vor dem Perforieren mit einer genarbten Struktur versehen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl durch einen Hochleistungslaser, vorzugs- weise einem Hochleistungs-C02-Laser erzeugt wird.
4. Vorrichtung zur Formung von Thermoplast-Halbzeugen (9) mit einer velourartigen Oberfläche, umfassend einen gemäß Anspruch 1 hergestellten ummantelten Kernzylinder (24) oder Walzenzylinder mit einer beheizbaren Außenfläche, der außenseitig eine Matrix (25) aufweist, die mit kapillarartigen Kavitäten (20) besetzt ist, die in Form von Sacklöchern oder durchgehenden Perforationen gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernzylinder einen zentralen Hohlraum (4) besitzt, der von einem Mantel aus gesintertem, luftdurchlässigem Material gebildet ist, auf den der perforierte Metallmantel (5; 31) aufgelegt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei durchgehenden Bohrungen der Kernzylinder mit einer unterdruck-erzeugenden Vorrichtung unterlegt sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernzylinder nahtlos geformt ist.
7. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix ein Kavi- tätendichte von 3600 bis 16000 Kavitäten pro cm2 aufweist.
8. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Kavitäten zwischen 10 und 100 μm liegt.
9. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen innerhalb des Metallmantels zur Außenseite hin im Durchmesser divergieren.
0. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der metallene Mantel zwischen 150 und 500 μm dick ist.
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