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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von flächigen Gebilden
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von flächigen Gebilden aus einer zähen Kunststoffolie, vorzugsweise Polyäthylen, mit auf einer Seite ihrer Oberfläche vorgesehenen Fäden aus dem gleichen oder einem andern Kunststoffmaterial als die Folie.
Diese flächigen Gebilde werden in der Weise hergestellt, dass Folien und Fäden in einem Arbeitsgang gebildet und im noch weichem Zustand vereinigt werden.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren werden in an sich bekannter Weise mittels einer Ringdüse ein Folienschlauch und gleichzeitig um diesen Schlauch auf bekannte Art Fäden gebildet, wonach unter Aufweitung des Schlauches und gegebenenfalls unter Reckung der Fäden beide Gebilde in noch weichem Zustand vereinigt und gekühlt werden. Die Fäden um den Schlauch werden in an sich bekannter Weise zu einem Netz oder Gitter vor ihrer Vereinigung mit der Schlauchfolie verbunden.
Es ist an sich bereits bekannt, Netze aus Kunststoffäden in Schlauchform in einem Arbeitsgang herzustellen. Durch das erfindungsgemässe Verfahren wird in einfacher Weise in einem Arbeitsgang ein aus Folie und auf der Oberfläche derselben vorgesehene Fäden bestehendes Gebilde erzeugt, das eine wesentlich höhere Festigkeit als eine Kunststoffolie aufweist.
Die Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens besteht aus einer an sich bekannten Ringdüse zur Bildung des Schlauches, um die mindestens ein Kranz von Fadendüsen zur Bildung der Fäden angeordnet ist, wobei im axialen Abstand von den Düsen koaxial ein gekühlter Ausweitungskörper mit grösserem Durchmesser als die Düsen zur Aufweitung und Vereinigung der Fäden bzw. des Fadengebildes mit dem Folienschlauch vorgesehen ist.
Die Ringdüse und Fadendüsen weisen eine gemeinsame Speiseleitung auf, wenn Folie und Faden aus ein und demselben Kunststoffmaterial hergestellt werden. Sind jedoch Folie und Fäden aus verschiedenem Kunststoffmaterial gebildet, dann weisen die Ringdüse und die Fadendüsen je eine getrennte Speiseleitung für den Anschluss an je eine Kunststoffpresse mit verschiedenen Kunststoffmassen auf.
Vorzugsweise ist der Aufweitungskörper als kegelförmiger bzw. glockenförmiger Rotationskörper ausgebildet und am Zentralstück der Ringdüse mittels eines rohrförmigen Verbindungsstückes angeschlossen.
Weitere Einzelheiten der Vorrichtung sind in der Zeichnung in zwei Ausführungsbeispielen dargestellt und nachstehend beschrieben. Die Fig. 1 zeigt im vertikalen Mittelschnitt und in Fig. 2 in einer Untersicht auf die Düsen ein Ausführungsbeispiel, wogegen die Fig. 3 und 4 in der gleichen Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel veranschaulichen.
Gemäss den Fig. 1 und 2 ist mit 1 das Gehäuse eines Düsenkopfes bezeichnet, der mit der Muffe 2 an eine Kunststoffpresse (Extruder) angeschlossen wird. Im Gehäuse 1 ist mittels eines Gewindebolzens 3 das Zentralstück 4 und das Mantelstück 5 der Ringdüse 6 zur Herstellung des Folienschlauches befestigt.
Auf dem Mantelstück 5 lagert drehbar eine Büchse 8, die in der Austrittsebene der Ringdüse 6 einen Ringansatz 8a mit den Fadendüsen 9 aufweist. An der dem Ringansatz 8a gegenüberliegenden Stirnfläche weist die Büchse 8 einen Zahnkranz 8b auf. Konzentrisch zur Büchse 8 ist mittels eines Axiallagers 7 im Gehäuse 1 eine zweite Büchse 10 gelagert, die gleichfalls Fadendüsen 11 in einem Ringansatz 10a aufweist, der mit seiner inneren Mantelfläche satt gegen die äussere Mantelfläche des Ringansatzes 8a liegt und beim gegenseitigen Bewegen der Ringansätze die Kunststoffmassekammer 12 dicht abschliesst.
Auch die äussere Büchse 10 weist einen Zahnkranz l Ob auf, der konzentrisch zum Zahnkranz 8b angeordnet ist. Über beide Zahnkränze werden mittels eines Zahnritzels 15 die Düsen 9 und 11 gegensinnig gedreht, die längs konzentrischen Kreisen in den Ringansätzen 8a, 10a in gleicher Anzahl und in gleichmässigen Winkelabständen verteilt angeordnet sind. Das Ritzel 15 wird mittels einer Welle 16 von aussen z. B. durch einen Elektromotor angetrieben.
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Die Einrichtung des Düsenkopfes- wird von einer unteren Abdeckplatte 17 mittels Schrauben in ihrer Lage fixiert.
Die plastische Kunststoffmasse wird von der Muffe 2 über die Leitung 21 in einen Ringraum 22 geleitet, von dem sie zwischen den Zahnkränze 8b, 10b in die Ringkammer 12 und durch Kanäle 23 in die Ringkammer 24 tritt. Von der Ringkammer 12 werden die Fadendüsen 9,11 und von der Ringkammer 24 die Ringdüse 6 gespeist.
Das Zentralstück 4 weist an der Düsenöffnung 6 ein Muttergewinde 31 auf, in das ein Halterohr 32 geschraubt ist, das den glockenartigen Erweiterungskörper 33 trägt, an dem auf der Unterseite an Gelenken 34 schwenkbar und fixierbar zwei Faltlineale 35 befestigt sind, mittels welchen das Schlauchgebilde zur Führung durch ein Kühlbad und zum späteren Aufhaspeln flach gefaltet wird. Die strichpunktiert eingezeichneten Lineale 35 zeigen in einer um 900 versetzten Lage das Falten des Gebildeschlauches. Der Aufweitungskörper weist einen Enddurchmesser auf, der grösser als der Teilkreis der äusseren Fadendüsen und somit grösser als der Durchmesser des gebildeten Netzschlauches N ist.
Durch den Kanal 36 im Zentralstück 4 bzw. Bolzen 3 sowie durch das Halterohr 32 wird mit einer nicht dargestellten Einrichtung die Kühlflüssigkeit zum Erweiterungskörper 33 und Luft in den Raum oberhalb des Erweiterungskörpers und dem Schlauchgebilde zugeführt.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende : Werden die Fadendüsen 9,11 durch das Zahnritzel 15 gegensinnig verdreht und die Kunststoffpresse in Betrieb gesetzt, dann tritt aus der Düse 6 in bekannter Weise ein Folienschlauch F und aus den Fadendüsen 9,11 Fäden aus, die durch die Rotation der Fadendüsen einen Netzschlauch N bilden. Durch das Abziehen des Folienschlauches und des Netzschlauches mittels einer nicht dargestellten Haspel über die Glocke 33 mit einer grösseren Geschwindigkeit als jener, mit der der Materialaustritt aus den Düsen erfolgt, wird erstens der Folien- und der Netzschlauch im weichen plastischem Zustand gereckt und verfestigt und zweitens werden gleichzeitig. der Folien- und der Netzschlauch F bzw.
N über den Aufweitungskörper 33 auf einen grösseren Durchmesser gebracht, wobei sich beide Gebilde F und N im noch weichen plastischen Zustand vereinigen und zusätzlich recken. Vom Aufweitungskörper 33 läuft bereits das fertige, aus Folie und Fäden bestehende Gebilde FN ab, das in einem nachfolgenden Bad verfestigt wird.
Je nach dem, mit welcher Geschwindigkeit und in welchem Drehsinn - die beiden Fadendüsenringe müssen nicht unbedingt gegensinnig rotieren, sie können auch in gleichem Sinne jedoch mit verschiedenen Geschwindigkeiten bewegt werden-die beiden Fadendüsenringe umlaufen, entstehen verschiedene Netz- oder Gittermuster aus den Fäden, so dass das fertige Gebilde mit verschiedener Musterung in bezug auf die Fadenanordnung herstellbar ist. Selbstverständlich kann auch je nach der Dicke der Folie und der Fäden, die durch Auswechseln der entsprechenden Düsenteile in der Vorrichtung erhalten werden, auch die Festigkeit des fertigen Gebildes bei gleichem Kunststoffmaterial geändert werden.
Die Vorrichtung nach den Fig. 3 und 4 unterscheidet sich im wesentlichen von jener nach den Fig. l und 2 dadurch, dass im Gehäuse 41 sowohl die Ringdüse 46 als auch die Fadendüsen 49 bzw. 51 je eine gesonderte Zuleitung 43 bzw. 48 aufweisen, die mit den Flanschen 42 bzw. 54 an je eine Kunststoffpresse anschliessbar sind, wobei eine Kunststoffpresse z. B. Polyäthylen für die Folie und die andere Polyamid oder Niederdruck-Polyäthylen für die Fäden verarbeitet, so dass ein Gebilde entsteht, dessen Fäden grö- ssere Festigkeit als die Folien aufweisen. Die Zuleitungen 43 bzw. 48 führen zu den Ringkammer 52 bzw.
53, die die Fadendüsen 49,51 bzw. die Ringdüse 46 speisen. Die Ringdüse 46 besteht aus dem Kernstück 44 und der festen Büchse 45. Das Kernstück 44 ist mit einem gelochten Bund 44a in der Büchse 45 und einem oberen Abschlussstück 40 des Gehäuses 41 in der Vorrichtung fixiert.
Die Büchse 45 weist einen Ringansatz 45a auf, an dessen äusserer zylindrischer Mantelfläche achsparallele Nuten eingearbeitet sind, die eine Reihe der Fadendüsen 49 bilden. Gegen diese äussere Mantelfläche liegt passend die innere Zylinderfläche eines Ringes oder Scheibe 50, die aussen einen Zahnkranz 50b für den Antrieb mittels eines Zahnritzels 55 und Welle 56 aufweist, auf einem im unteren Ab- schlussdeckel 57 abgestützten Axiallager 47 gelagert ist und in der inneren Mantelfläche Nuten als Fadendüsen 51 aufweist, die in der gleichen Anzahl und im gleichen Abstand wie die Nuten 49 angeordnet sind.
Bei dieser Vorrichtung bewegt sich zur Bildung eines Fadenschlauchnetzes nur die Scheibe 50, die entweder eine gleichmässige Umdrehung oder eine hin-und hergehende Bewegung im Ausmass eines Nutabstandes ausführt. Bei jeder Deckung der Nuten 49 und 51 wird die Verbindung der Fäden zum Netz hergestellt.
Das innere Kernstück 44 weist gleichfalls ein Muttergewinde 31 für den Anschluss desErweiterungsstückes 33 gemäss dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. l und 2 sowie einen Kanal 44b auf, der sich durch das Anschlussstück 54 mittels eines Rohres 58 nach aussen fortsetzt, um auch bei dieser Vorrichtung dem Erweiterungsstück 33 Kühlflüssigkeit bzw. dem Raum ober dem Erweiterungsstück Luft zuführen zu können.
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Die Erfindung ist auf das dargestellte Ausführungsbeispiel nicht beschränkt. So wäre es ohne weiteres möglich, auch in der Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2 die Zuführungswege zur Ringdüse und zu den Fadendüsen getrennt anzuordnen. Die Durchmessergrösse der Ringdüse und der Teilkreise für die Fadendüsen kann selbstverständlich beliebig gewählt werden. Desgleichen kann die Lagerung der bewegten Teile in der Vorrichtung und der Antrieb derselben auf konstruktiv andere Weise gelöst werden. Es ist auch nicht unbedingt notwendig, das Halterohr 32 mittels eines Gewindes im Zentralstück 4 anzuordnen ; bei entsprechender Grösse der Ringdüse kann das Halterohr auch an das Zentralstück angeflanscht werden.
Ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen, kann die Ringdüse auch ausserhalb der Fadendüsen angeordnet werden. Bei entsprechend grosser Ringdüse ist es konstruktiv nämlich möglich, die Ringdüse ausserhalb der Fadendüsen oder zwischen denselben vorzusehen, so dass die Fäden nicht auf der Aussenseite, sondern auf der inneren Mantelfläche bzw. auf beiden Mantelflächen des Folienschlauches mit den Fäden vereinigt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von flächigen Gebilden aus einer zähen Kunststoffolie, vorzugsweise Polyäthylen, mit auf einer Seite ihrer Oberfläche vorgesehenen Fäden aus dem gleichen oder einem andem Kunststoffmaterial als die Folie, dadurch gekennzeichnet, dass in an sich bekannter Weise mittels einer Ringdüse ein Folienschlauch und gleichzeitig um diesen Schlauch auf bekannte Art Fäden gebildet werden, wonach unter Aufweitung des Schlauches und gegebenenfalls unter Reckung der Fäden beide Gebilde in noch weichem Zustand vereinigt und gekühlt werden.
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Method and device for the production of flat structures
The invention relates to a method and a device for the production of flat structures from a tough plastic film, preferably polyethylene, with threads provided on one side of its surface made of the same or a different plastic material than the film.
These flat structures are produced in such a way that foils and threads are formed in one operation and combined while they are still soft.
According to the method according to the invention, a film tube and, at the same time, threads are formed around this tube in a known manner by means of an annular nozzle, after which both structures are combined and cooled while the tube is expanded and the threads are stretched, if necessary. The threads around the tube are connected in a manner known per se to form a net or grid before they are combined with the tubular film.
It is already known per se to produce nets from plastic threads in tubular form in one operation. By means of the method according to the invention, a structure consisting of film and threads provided on the surface thereof is produced in a simple manner in one operation, which structure has a significantly higher strength than a plastic film.
The device for carrying out the method consists of a known ring nozzle for forming the hose, around which at least one ring of thread nozzles is arranged to form the threads, a cooled expansion body with a larger diameter than the nozzles coaxially at an axial distance from the nozzles Expansion and union of the threads or the thread structure with the film tube is provided.
The ring nozzle and thread nozzles have a common feed line if the film and thread are made from one and the same plastic material. However, if the film and threads are made from different plastic materials, the ring nozzle and the thread nozzles each have a separate feed line for connection to a plastic press with different plastic compounds.
The expansion body is preferably designed as a conical or bell-shaped rotary body and is connected to the central piece of the ring nozzle by means of a tubular connecting piece.
Further details of the device are shown in the drawing in two exemplary embodiments and are described below. 1 shows an exemplary embodiment in vertical center section and in FIG. 2 in a bottom view of the nozzles, whereas FIGS. 3 and 4 illustrate a second exemplary embodiment in the same representation.
According to FIGS. 1 and 2, 1 designates the housing of a nozzle head which is connected with the sleeve 2 to a plastic press (extruder). In the housing 1, the central piece 4 and the jacket piece 5 of the annular nozzle 6 for the production of the film tube are fastened by means of a threaded bolt 3.
A sleeve 8 is rotatably supported on the jacket piece 5 and has an annular shoulder 8 a with the thread nozzles 9 in the exit plane of the annular nozzle 6. On the end face opposite the ring attachment 8a, the sleeve 8 has a toothed ring 8b. Concentrically to the bushing 8, a second bushing 10 is mounted by means of an axial bearing 7 in the housing 1, which also has thread nozzles 11 in an annular attachment 10a, the inner surface of which lies snugly against the outer lateral surface of the annular attachment 8a and the plastic compound chamber when the annular attachments are moved towards one another 12 seals tightly.
The outer sleeve 10 also has a toothed ring 10b which is arranged concentrically to the toothed ring 8b. The nozzles 9 and 11 are rotated in opposite directions over both ring gears by means of a toothed pinion 15, which are distributed along concentric circles in the ring projections 8a, 10a in the same number and at equal angular intervals. The pinion 15 is by means of a shaft 16 from the outside z. B. driven by an electric motor.
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The device of the nozzle head is fixed in position by a lower cover plate 17 by means of screws.
The plastic plastic compound is conducted from the sleeve 2 via the line 21 into an annular space 22, from which it passes between the gear rims 8b, 10b into the annular chamber 12 and through channels 23 into the annular chamber 24. The thread nozzles 9, 11 are fed from the annular chamber 12 and the annular nozzle 6 is fed from the annular chamber 24.
The central piece 4 has a nut thread 31 at the nozzle opening 6, into which a holding tube 32 is screwed, which carries the bell-like extension body 33, on which two folding rulers 35 are attached to the pivot 34 on the underside at joints 34, by means of which the tube structure for Guided by a cooling bath and folded flat for later reeling. The rulers 35 drawn in dash-dotted lines show the folding of the tubular structure in a position offset by 900. The expansion body has an end diameter that is larger than the pitch circle of the outer thread nozzles and thus larger than the diameter of the net tube N formed.
Through the channel 36 in the central piece 4 or bolt 3 and through the holding tube 32, the cooling liquid is fed to the extension body 33 and air into the space above the extension body and the hose structure with a device not shown.
The mode of operation of the device is as follows: If the thread nozzles 9, 11 are rotated in opposite directions by the pinion 15 and the plastic press is put into operation, a film tube F emerges from the nozzle 6 in a known manner and threads emerge from the thread nozzles 9, 11 which pass through the rotation of the thread nozzles form a netting tube N. By pulling off the film tube and the net tube by means of a reel (not shown) over the bell 33 at a greater speed than that with which the material is discharged from the nozzles, firstly the film and net tube are stretched and solidified in their soft, plastic state and secondly are simultaneously. the film and net tube F or
N brought to a larger diameter via the expansion body 33, with both structures F and N unite in the still soft plastic state and additionally stretch. The finished structure FN consisting of film and threads already runs off the expansion body 33 and is solidified in a subsequent bath.
Depending on the speed at which and in which direction of rotation - the two thread nozzle rings do not necessarily have to rotate in opposite directions, they can also be moved in the same sense, but at different speeds - the two thread nozzle rings revolve, different net or grid patterns arise from the threads, so that the finished structure can be produced with different patterns in relation to the thread arrangement. Of course, depending on the thickness of the film and the threads, which are obtained by exchanging the corresponding nozzle parts in the device, the strength of the finished structure can also be changed with the same plastic material.
The device according to FIGS. 3 and 4 differs essentially from that according to FIGS. 1 and 2 in that both the ring nozzle 46 and the thread nozzles 49 and 51 each have a separate supply line 43 and 48 in the housing 41, which can be connected to a plastic press with the flanges 42 and 54, respectively, a plastic press z. B. processed polyethylene for the film and the other polyamide or low-pressure polyethylene for the threads, so that a structure is created whose threads have greater strength than the films. The supply lines 43 and 48 lead to the annular chamber 52 and
53, which feed the thread nozzles 49, 51 and the annular nozzle 46. The ring nozzle 46 consists of the core piece 44 and the fixed sleeve 45. The core piece 44 is fixed in the device with a perforated collar 44a in the sleeve 45 and an upper end piece 40 of the housing 41.
The bush 45 has an annular shoulder 45 a, on the outer cylindrical surface of which axially parallel grooves are incorporated, which form a row of the thread nozzles 49. The inner cylindrical surface of a ring or disk 50, which has a toothed ring 50b for the drive by means of a pinion 55 and shaft 56, is mounted on an axial bearing 47 supported in the lower end cover 57 and is mounted in the inner surface, fits against this outer jacket surface Has grooves as thread nozzles 51 which are arranged in the same number and at the same distance as the grooves 49.
In this device, only the disc 50 moves to form a thread hose network, which either rotates uniformly or performs a back and forth movement to the extent of a groove spacing. Whenever the grooves 49 and 51 are covered, the threads are connected to form the network.
The inner core piece 44 likewise has a nut thread 31 for the connection of the extension piece 33 according to the embodiment according to FIGS. 1 and 2 as well as a channel 44b, which continues through the connection piece 54 by means of a tube 58 to the outside Extension piece 33 to be able to supply cooling liquid or the space above the extension piece air.
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The invention is not limited to the illustrated embodiment. Thus, it would be readily possible to arrange the feed paths to the ring nozzle and to the thread nozzles separately in the device according to FIGS. 1 and 2. The diameter size of the ring nozzle and the pitch circles for the thread nozzles can of course be selected as desired. Likewise, the mounting of the moving parts in the device and the drive thereof can be solved in a structurally different way. It is also not absolutely necessary to arrange the holding tube 32 by means of a thread in the central piece 4; If the ring nozzle is of the appropriate size, the holding tube can also be flanged to the central piece.
Without departing from the concept of the invention, the ring nozzle can also be arranged outside the thread nozzles. With a correspondingly large ring nozzle, it is structurally possible to provide the ring nozzle outside the thread nozzles or between them, so that the threads are not united with the threads on the outside, but on the inner jacket surface or on both jacket surfaces of the film tube.
PATENT CLAIMS:
1. A method for the production of flat structures from a tough plastic film, preferably polyethylene, with provided on one side of its surface threads made of the same or a different plastic material as the film, characterized in that in a known manner by means of an annular nozzle and a film tube At the same time, threads are formed around this tube in a known manner, after which both structures are combined and cooled in a still soft state, with expansion of the tube and possibly with stretching of the threads.