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Verfahren und Einrichtung zum Auftragen einer Kunststoffschicht auf einen blattförmigen, porösen Träger
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftragen einer Kunststoffschicht auf einen blattförmigen porösen Träger, wie z. B. Papier, wobei eine lösungsmittelfreie Kunststoffmasse in einer Strangpresse bis über den Erweichungspunkt erwärmt, über eine Breitschlitzdüse als Folie ausgepresst und die gebildete Folie gestreckt und auf einem vorgewärmten Träger zum Haften gebracht, dann die Folie auf dem Träger erweicht bzw. geschmolzen wird sowie eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Bei der Herstellung von mit einem wärmehärtenden Polykondensations-Kunstharz bereiteten Erzeugnissen, wie z. B. Phenolplast-Schichtprodukten, besteht der übliche Ausgangsstoff aus einem mit dem Kunstharz überzogenen oder imprägnierten blattförmigen Gerüstmaterial bzw. Harzträger. Zum Überziehen bzw. Imprägnieren des Trägers mit dem Kunstharz muss dieses in einem Lösungsmittel, zumeist Alkohol, gelöst und der so erhaltene Lack durch Aufstreichen oder Imprägnieren auf den Träger aufgetragen werden. Nach dem Auftragen muss der lackierte bzw. imprägnierte Träger durch einen Trockentunnel hindurchgeführt werden, um das Lösungsmittelzuverdampfen. Dieses Lackier-bzw. Imprägnierver- fahren erfordert eine geräumige, kostspielige und grossen Energieaufwand erfordernde Einrichtung.
Ein weitersr Nachteil des Verfahrens besteht darin, dass für die Rückgewinnung des Lösungsmittels eine weitere teure Einrichtung mit hohen Betriebskosten erforderlich ist, wobei aber trotz dieses Aufwandes nur höchstens 80-85% des Lösungsmittels zurückgewonnen werden können.
Die Erfindung ermöglicht es, beim Auftragen einer Schicht eines wärmehärtbaren Kunstharzes auf einen blattförmigen porösen Träger die oben beschriebenen Nachteile zu beseitigen ; die Verwendung eines Lösungsmittels kann dabei vollkommen entfallen bzw. werden in Ausnahmefällen höchstens lolo Lösungsmittel verwendet, während beim bisherigen Verfahren die Lösungsmittelmenge, auf das Kunstharz bezogen, durchschnittlich 100% ausmachte.
Die Erfindung stützt sich auf die Erkenntnis, dass es im löslichen Zustand - in der sogenannten Phase A- der wärmehärtenden Polykondensations-Kunstharze, in dem diese Kunstharze bei Zimmertemperatur je nach ihrem Kondensationsgrad gegebenenfalls ganz hart und glasartig brüchig sind, jeweils ein über ihrem Erweichungspunkt liegendes Temperaturintervall gibt, innerhalb dessen das Kunstharz sehr gute Folienbildungseigenschaften besitzt.
Dieses Temperaturintervall liegt bei den meisten Kunstharzen nicht viel über der Erweichungstemperatur, also so niedrig, dass die Reaktionsgeschwindigkeit der Kondensation des Kunstharzes gering ist ; es steht daher in diesem Temperaturintervall genügend Zeit zur Verfügung, um aus dem Kunstharz ohne wesentliche Änderung (Ansteigen) des Kondensationsgrades dünne Folien zu erzeugen und diese unter Aufrechterhaltung der Temperatur auf einen erwärmten blattförmigen porösen Träger zum Haften zu bringen.
Das Verfahren gemäss der Erfindung besteht in seinem Wesen darin, dass ein wärmehärtbares, in der löslichen Phase A befindliche !. Kunstharz eingesetzt und auch in diesem Zustand durch die Breitschlitzdüse auf den Träger aufgepresst und in an sich bekannter Weise mittels durch den Träger hindurch wirkenden Unterdruckes auf den Träger angepresst wird und dass dann das Kunstharz geschmolzen und ins Innere des Trägers eindringen gelassen, bei dieser Schmelztemperatur bis vor Beginn der Bildung der gummiartigen Phase B belassen und schliesslich das Ganze künstlich abgekühlt wird.
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Falls das erfindungsgemässe Verfahren unter Verwendung eines solchen in der löslichen Phase A befindlichen wärmehärtenden Kunstharzes durchgeführt wird, dessen Folienbildungseigenschaften erst bei so hohen Temperaturen auftreten, bei welchen die Reaktionsgeschwindigkeit der Kondensation bereits gross ist, gibt man dem Harz je nach Bedarf 1-10% Lösungsmittel zu, wodurch die zur Folienbildung geeignete Temperatur des Harzes im nötigen Masse herabgesetzt wird.
Das Eindringen des geschmolzenen Kunstharzes ins Innere des Trägers lässt sich durch gleichzeitige Anwendung von Druck, beispielsweise Unterdruck, der auf die dem Kunstharzüberzug gegenüberliegende Seite des Trägers wirkt, begünstigen bzw. auf das gewünschte Mass einstellen. Durch das Belassen des Kunstharzes bei der Schmelztemperatur bis vor Beginn der Bildung der gummiartigen Phasa B können aus dem Harz die schädlichen Gase und die Nebenprodukte der Kondensation weitgehend entfernt werden.
Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung weist eine Strangpressdüse, ent- haltend zwei umlaufende, miteinander kämmende Förderschnecken mit in der Rorderrichtüng abnehmendem Gangvolumen und eine Breitschlitzdüse sowie eine dem Spritzkopf nachgeschaltete, flache oder zylindrische bewegte Unterlage auf und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllungsfläche der Gänge der Förderschnecken und die Umhüllungsfläche ihres Kernes entgegengesetzt konisch ausgebildet sind und die Förderschnecken sich gegenläufig umdrehen,
dass ferner nach der Vereinigungsstelle der Folie mit dem Träger eine Erwärmungsvorrichtung zum Schmelzen der Folie und in an sich bekannter Weise eine Kühl-
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der Vereinigungsstelle der Folie mit dem Träger angeordnete Erwärmungsvorrichtung zum Eindringenlassen der geschmolzenen Folie in den Träger eine mit Saugöffnungen versehene Unterlage auf, wobei der Raum unterhalb dieser Unterlage mit eine ! Unterdruckerzeugungseinrichtung in Verbindung steht.
Ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Ansicht der gesamten Einrichtung. Fig. 2 veranschaulicht die relative Lage der Breitschlitzdüse einer Strangpresse gegenüber einem Saugkanal. Fig. 3 zeigt die beiden zusammenarbeitendenFörderschnecken und ihr Gehäuse in Seitenansicht und zum Teil im Schnitt. Fig. 4 ist ein Schnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 3.
Gemäss Fig. l wird das auf den Harzträger aufzutragende wärmehärtende Kunstharz einer Strangpresse 1 zugeführt, welche auf eine Temperatur innerhalb des Intervalls erhitzt wird, in dem die Folienbildung des verwendeten Kunstharzes erfolgt. Die Strangpresse 1 ist mit einem Spritzkopf 2 versehen, dessen Breite der Harzträgerbreite gleichkommt. Die aus der Breitschlitzdüse 3 mit konstanter Geschwindigkeit V, austretende, einige Zehntel Millimeter dicke Kunstharzschicht 4 legt sich auf den vor der Breitschlitzdüse 3 mit der Geschwindigkeit V2 vorbeilaufenden porösen Träger 5 auf, der entsprechend vorgewärmt wird.
Die Breitschlitzdüse 3 des Spritzkopfes 2 und die Oberfläche des porösen Trägers 5 berühren sich nicht, sondern es erfolgt im dazwischenliegenden Raum die Streckung bzw. die dadurch bedingte Verdünnung der aus der Düse heraustretenden Harzschicht. Durch Einstellung der Spalthöhe der Breitschlitzdüse 3 bzw. der Stärke der aus der Presse heraustretenden Kunstharzschicht 4 wird die Stärke der auf den porösen Träger 5 aufgetragenen Harzschicht grob und durch Abänderung der Differenz der Geschwindigkeiten Vi und Vz fein eingestellt.
Die Temperatur der Strangpresse 1 muss auf eine innerhalb des Folienbildungsintervalls des verarbeiteten Kunstharzes liegende Temperatur eingestellt werden, bei der das Harz bei der vorhandenen Spalthöhe der Breitschlitzdüse 3 und bei der aufzutragenden Folienstärke und Trägergeschwindigkeit die günstigste Folienbildungseigenschaft aufweist.
Der Abstand 1 zwischen der Breitschlitzdüse 3 und dem porösen Träger 5 ist veränderbar und kann nötigenfalls dermassen verringert werden, dass der Träger mit einer Kante der Breitschlitzdüse 3 in Berührung kommt (Fig. 2, Pl). In diesem Fall wendet man ein mit einem Aufstreichen kombiniertes Strecken mit dem Vorteil an, dass zwischen den mit der Kante Pi in Berührung stehenden Träger und die bei der Kante ? i austretende Kunstharzschicht keine Luft eindringen kann, wodurch die Kunstharzschicht besser am Träger haften bleibt. Die Streckung tritt dabei auf'der Strecke zwischen der Kante ? i und dem mit 6 bezeichneten Teil des Trägers auf, jedoch nur in den oberen Lagen des Harzes.
Die unmittelbar auf dem porösen Träger 5 aufliegende unterste Lage, die durch die Kante PI aufgestrichen wird, streckt sich nicht.
Von der Stelle an, an der die Kunstharzschicht zuerst mit dem Träger in Berührung tritt, lässt man auf die gegenüber dem Harz befindliche Seite des porösen Trägers Unterdruck einwirken. Dies kann z. B. durch die Anordnung nach Fig. 2 erreicht werden, bei der der poröse Träger auf einen heizbaren Tisch 7 geführt wird, in welchem ein zur Kante PI paralleler Kanal 8 ausgenommen ist, der unter Vakuum gesetzt
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wird. Derartige Kanäle können auch an der Oberfläche der Walze 12 nach Fig. 1 ausgebildet werden, wobei dann durch ein gleitendes, unterhalb der Berührungsstelle des Harzes mit dem Träger angeordnetes Anschlussglied jeweils derjenige von den Kanälen unter das Vakuum gesetzt wird, der unter der Berührungsstelle des Harzes mit dem Träger zu liegen kommt.
Wenn an Stelle der Walze 12 ein feststehender Zylinder verwendet wird, reicht ein einziger Saugkanal auf dessen Oberfläche aus..
Der mit dem Harz überzogene Träger wird von der Walze 12 nach Fig. l dem Hochtemperaturofen 9 oder einer an geeigneter Stelle vorgesehenen hocherhitzten Förderwalze oder einem Tisch zugeführt.
Durch entsprechende Wahl der Länge und Temperatur der Einrichtung und der Laufgeschwindigkeit des Trägerbandes kann ausser dem Durchtränken auch das Fortschreiten der Harzkondensation bewirkt werden.
Zur Begünstigung des Durchtränkens kann gleichzeitig mit der Erwärmung durch den Träger hindurch auf die Harzschicht Unterdruck wirken gelassen werden, beispielsweise in der gleichen Weise wie beim Tisch 7 nach Fig. 2.
Der durchtränkte Träger wird an der Stelle 10 (Fig. 1) abgekühlt und dann einer Stapelwalze 11 zugeleitet.
Die bei der Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens vorgesehene Strangpressdüse weist im Vergleich zu bekannten folienbildenden Strangpressdüsen noch den sehr grossen Vorteil auf, dass darin das Kunstharz sich in Zwangsbewegung befindet und sich nirgends ein toter Raum bilden kann, in dem das Kunstharz für eine längere Zeit als vorgesehen verbleiben würde, was bei der Herstellung von thermoplastischen Kunstharzfolien eine Verfärbung, oft sogar einen Abbrand und im vorliegendenFall eine Aushärtung des Harzes verursachen könnte. Die neuartige Strangpressdüse mit Breitschlitzdüse nach den Fig. 3 und 4 enthält im gemeinsamen Gehäuse 13 zwei Förderschnecken 14, 15 mit Links- bzw. Rechtsgewinde, die miteinander kämmen.
Bei beiden Förderschnecken verringert sich die Nutentiefe allmählich vom einen Ende bis zum ändern, so dass sowohl die Umhüllungsfläche der Schnecken wie der Boden der Nuten eine konische Form hat, wobei die beiden Konizitäten einander entgegengerichtet sind. Die beiden Förderschnecken sind miteinander durch ein Ritzelpaar 16 verbunden, wobei das eine Ritzel angetrieben wird. Das gemeinsame Gehäuse 13, das aus technologischen Gründen aus zwei Stücken hergestellt wird, weist unten einen durchgehenden Spalt 17 auf, dessen Länge der Länge der Förderschnecken entspricht und welcher bei der Durchdringungslinie 18 der äusseren konischen Umhüllungsfläche der beiden Förderschnecken beginnt. Die Spaltbreite ist regelbar.
Das Gehäuse hat Bohrungen 19 für den Umlauf der Heizflüssigkeit oder kann in irgendeiner andern Weise erhitzt werden.
Wird der Vorrichtung durch eine am Gehäuse ausgebildete Speiseöffnung 20 entsprechend erwärmtes, für Folienerzeugung geeignetes Kunstharz, das z. B. einer Strangpresse entnommen wurde, und werden die Förderschnecken in dem erforderlichen Drehsinn gedreht, so wird das Kunstharz in den Nuten längs der Schnecken in Richtung auf die seichteren Nutenpartien vorangetrieben. Bei diesem Fortschreiten gelangt das Harz in immer seichtere, also weniger voluminöse Nutenteile, wodurch der Überschuss durch den Spalt 17 ausgepresst wird. Durch geeignete Wahl der Konizität kann erreicht werden, dass das Harz entlang des gesamten Spaltes mit gleicher Geschwindigkeit und in konstanter Menge austritt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Auftragen einer Kunststoffschicht auf einen blattförmigen porösen Träger, wie z. B.
Papier, wobei eine lösungsmittelfreie Kunststoffmasse in einer Strangpresse bis über den Erweichungspunkt erwärmt, über eine Breitschlitzdüse als Folie ausgepresst und die gebildete Folie gestreckt und auf einem vorgewärmten Träger zum Haften gebracht, dann die Folie auf dem Träger erweicht bzw. geschmolzen wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein wärmehärtbares, in der löslichen Phase A befindliches Kunstharz eingesetzt und auch in diesem Zustand durch die Breitschlitzdüse auf den Träger ausgepresst und in an sich bekannter Weise mittels durch den Träger hindurch wirkenden Unterdruckes auf den Träger angepresst wird und dass dann das Kunstharz geschmolzen und ins Innere des Trägers eindringen gelassen, bei dieser Schmelztemperatur bis vor Beginn der Bildung der gummiartigen Phase B belassen und schliesslich das Ganze künstlich abgekühlt wird.