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Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Folien aus wärmehärtbaren Kunstharzen
Zur Herstellung von Kunstharzfolien aus einer Schmelze sind bereits verschiedene Verfahren bekannt, wie z. B. Walzen, Auspressen aus einer Breitschlitzdüse einer Strangpresse. Diese Verfahren und die zu ihrer Durchführung dienenden Einrichtungen sind aber ausschliesslich zur Verarbeitung thermoplastischer Kunststoffe geeignet.
Zweck der Erfindung ist es nun, aus wärmehärtbaren Kunstharzen, u. zw. solchen auf der Basis von Phenol, Kresol, Melamin, Epoxydverbindungen u. dgl., Folien herzustellen. Wärmehärtende Kunstharze erleiden durch die Einwirkung von Wärme eine chemische Umwandlung, deren Grad von der Dauer und Temperatur der Wärmebehandlung abhängt. Soll eine zur Weiterverarbeitung geeignete Folie aus einem wärmehärtenden Kunstharz erzeugt werden, so müssen dabei mit Rücksicht auf die unvermeidliche Wärmebehandlung folgende Anforderungen erfüllt werden : a) Das wärmehärtende Kunstharz darf nur kurzzeitig auf der zur Folienherstellung nötigen Temperatur gehalten werden.
Nach dieser Zeitspanne bleibt das Harz noch in der sogenannten Phase"A", also löslich und schmelzbar. b) Bei der Herstellung der wärmehärtenden Kunstharzfolien müssen alle Teilchen des Kunstharzes im Interesse einer chemischen Homogenität der herzustellenden Folie während einer gleich langen Zeit bei gleicher Temperatur gehalten werden.
Von den bisher bekanntgewordenen Verfahren können diese beiden Anforderungen durch Auspressen aus einer Breitschlitzdüse einer Strangpresse nicht erfüllt werden, da die Harzpartikelchen durch die Strangpresse zu langsam und insbesondere während verschieden langer Zeiten hindurchströmen. Durch Walzen ist die Erzeugung von Folien aus wärmehärtenden Kunstharzen deshalb nicht durchführbar, weil letztere an der Walzenoberfläche stark haften bleiben und nur durch Abkratzen davon entfernt werden können.
Aus der österr. Patentschrift Nr. 203201 ist ein Verfahren zur Herstellung von Bahnen mit einer Stärke über 0,6 mm bekannt ; dieses Verfahren dient in erster Linie der Herstellung von Bahnen aus thermoplastischen Kunststoffen und nur ausnahmsweise von Bahnen aus solchen Kunststoffen, sogenannten Pressstoffen, wie z. B. Polyvinylchlorid-Phenoplasten, die auch in plastifiziertem Zustand nichtdünnflüssig sind, also gewalzt werden können. Würde man im allgemeinen ein wärmehärtendes Kunstharz nach Vorschrift dieser Patentschrift vorplastifizieren bzw. abschmelzen, so könnte es wegen seiner niedrigen Viskosität nicht durch das Filtersieb und die dort verwendete. formgebende Breitschlitzdüse hindurchgepresst werden, da die Walzen eine Flüssigkeit zu fördern nicht imstande sind.
Nach dem bekannten Verfahren wird ferner eine entsprechend vorbereitete, halbfertige. ausgelüftete, plastifizierte, dünne Folie mit einer maximalen Stärke von 0, 4 mm dem Walzenspaltderartzugeleitet, dass man die Folie auf eine geheizte Unterlage legt und in den Spalt zwischen den Walzen eines Walzenpaares führt, welcher sie erfasst und unter Ausnutzung des vom Walzenspalt aufgebrachten Nachlieferdruckes durch eine formgebende Breitschlitzdüse auspress, wobei immer, wie schon aus den verwendeten Stoffen hervorgeht, bei Temperaturen gearbeitet wird, die über 1000 C liegen.
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Die Vorrichtung nach der vorgenannten österr. Patentschrift hat den Nachteil, dass sie einer Vorbereitungsvorrichtung, z.) !. eines Kalanders, ferner einer geheizten beweglichen Fläche zur Auslüftung des vorbereiteten Materials bedarf. Der durch das Walzenpaar beförderte Kunststoff gelangt sofort in die Düse bzw. darüber hinaus ins Freie und es gibt keinen entsprechend ausgebildeten Raum für die Anordnung eines Filtersiebes sowie dafür, die Temperatur des durch die Walzen beförderten Kunstharzes zu erhohen und dadurch das Kunstharz so viskos zu gestalten, dass es filter- und auspressbar ist.
Diese Schwierigkeiten werden durch das erfindungsgemässe Verfahren dadurch behoben, dass das Kunstharz in kaltem Zustand unmittelbar zwischen zwei auf eine Temperatur von höchstens 800 C geheizten Walzen hil1durchgefilhrt und dabei erweicht, dann in einen geschlossenen, auf eine Temperatur von höchstens ludo C geheizten Raum geleitet, hier geschmolzen, durch ein Filtersieb geleitet und dabei homogenisiert, von dort durch einen regelbaren Spalt hindurch ins Freie gepresst und noch vor seiner Abkühlung durch Streckung weiter verdünnt wird.
Das Verfahren gemäss der Erfindung ermöglicht es, das Kunstharz in kaltem Zustande auf die Schmelzwalzen aufzubringen, wodurch die Festigkeit des kalten Kunstharzes ausgenutzt werden kann.
Die umlaufenden Walzen ziehen das noch kalte Kunstharz zwischen sich ein, so dass das kalte Kunstharz auf den im Spalt zwischen den Walzen schon in plastischem Zustande befindlichen Kunstharzanteil einen Druck ausilbt. Der Druck des kalten Kunstharzes, ergänzt durch die starke Viskositätsabnahme im Raum hinter den Walzen, gestattet es, das wärmehärtende Kunstharz zu filtern und durch Pressen durch das Filtersieb auf Plastizität zu homogenisierten und schliesslich durch die Düse auszupressen.
Das Verfahren gemäss der Erfindung ermöglicht es ferner, stückiges Kunstharz ohne jede Vorbereitung mit Hilfe eines zuleitenden Förderbandes in kaltem Zustand auf die Oberfläche eines geheizten
Walzenpaares aufzubringen, das das Kunstharz nur so weit erhitzt, dass es eingewalzt werden kann.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens mit zwei der Breite der herzustellenden Folie entsprechenden gleich langen, heizbaren, rotierenden Schmelzwalzen ist dadurch gekennzeichnet, dass den Schmelzwalzen eine hinsichtlich der Zuleitungsgeschwindigkeit regelbare Aufgabevorrichtung vorgeschaltet und eine Sammelrinne mit regelbarer Heizung nachgeschaltet sind, wobei die Sammelrinne an ihrer tiefsten Stelle, wie an sich bekannt, mit einem Längsspalt regelbarer Breite versehen ist.
Bei einer weiteren Ausbildung dieser Vorrichtung verwendet man in der Sammelrinne zwei miteinander entlang einer Erzeugenden in Berührung stehende, entgegengesetzt rotierende und mit der Sammelrinne gleich lange, insbesondere glattflächige Walzen, die eine regelbare Heizung besitzen und deren Drehzahl veranderbar ist. Die Mantelflächen dieser Walzen können auch mit miteinander kämmenden Verzahnungen versehen sein. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung gemäss der Erfindung kann ferner in der Sammelrinne ein in der Längsrichtung derselben hin-und herbewegbarer Abschaber für die Innenwände der Sammelrinne angeordnet sein.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen näher beschrieben, in welchen zwei Ausführungsformen der Vorrichtung nach der Erfindung schematisch veranschaulicht sind.
Fig. 1 zeigt eine einfache Ausführungsform im Schnitt quer zu der herzustellenden Folie. Fig. 2 stellt eine Abänderung der Bauart nach Fig. 1 dar.
In Fig. 1 sind nur die Hauptteile der Vorrichtung dargestellt. Die Länge der Schmelzwalzen 1 ist gleich der Breite der zu erzeugenden Folie. Die beiden oberen Ränder einer Sammelrinne 3, deren Länge der Breite der zu erzeugenden Folie entspricht, sind mit je einem Rakelmesser 2 ausgerüstet, die mit den Walzen in Berührung stehen und gleich lang wie diese sind. An der Sammelrinne 3 ist unten ein Spalt 4 ausgebildet, der die gleiche Länge wie die Rinne hat und dessen Breite einstellbar ist. Durch diesen Spalt kann das geschmolzene Kunstharz kontinuierlich in der Form einer Folie ins Freie ausströmen.
Das Kunstharz 5 wird auf zwei heizbare, rotierende Schmelzwalzen 1 aufgegeben, deren Temperatur je nach der gewünschten Temperatur des aufzuarbeitenden Kunstharzes beliebig geregelt werden kann. Regelbar sind ferner die Drehzahl, der Abstand 6 und der Drehsinn der Schmelzwalzen. Das kalte oder auf eine beliebige Temperatur vorgewärmte Kunstharz wird den Schmelzwalzen in Form von Pulver, Granulat, Block oder Schmelze zugeführt. Das Kunstharz 5 wird bei Bedarf mit Hilfe einer Aufgabevorrichtung regelbarer Geschwindigkeit gegen die Schmelzwalzen vorgeschoben.
Das mit den Schmelzwalzen 1 in Berührung gebrachte Kunstharz schmilzt durch die Wärme der
Walzen und bleibt an deren Oberfläche haften, so dass die geschmolzene Schicht durch die rotierenden
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Walzen kontinuierlich-z. B. bei dem in Fig. 1 dargestellten Drehsinn über den Spalt 6-ins Innere der Rinne 3 gefördert wird. Hier wird die anhaftende Harzschicht von der Oberfläche der Schmelzwalzen durch Rakelmesser 2 getrennt. Das abgetrennte Kunstharz sammelt sich in der geheizten Rinne 3 und fliesst dann nach Auffüllung der Rinne unter dem Druck der stetig nachkommenden Harzmengen durch den Spalt 4 hindurch ins Freie. Die durch den Spalt 4 mit gleichmässiger Geschwindigkeit hinausströmende bahnförmige Kunstharzschicht wird durch Streckung zu einer Folie gewünschter Stärke geformt.
Die Stärke der durch den Spalt 4 austretenden Kunstharzschicht kann durch Änderung der Breite
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stehen folgende Möglichkeiten zur Verfügung. Es kann geändert werden : a) die Aufgabegeschwindigkeit des Kunstharzes 5, b) die Temperatur der Schmelzwalzen 1 und bzw. oder der Sammelrinne 3, c) die Aufgabetemperatur des Kunstharzes, d) die Breite des Spaltes fi zwischen den Schmelzwalzen l, e) die Drehzahl der Schmelzwalzen 1.
Um die Homogenität der durch den Spalt 4 austretenden Kunstharzschicht zu erhöhen, können die Schmelzwalzen l mit verschiedener Geschwindigkeit angetrieben werden ; ferner kann man in der Sammelrinne 3 einen Filter und einen heizbaren Torpedo unterbringen.
Die Homogenität und zugleich das je Zeiteinheit aufgearbeitete Gut lässt sich durch die Ausbildung der Vorrichtung gemäss Fig. 2 erhöhen. Hier wird in der Rinne 3 ein Walzenpaar 10 unterebracht, deren Walzen einander berühren und in Richtung der angedeuteten Pfeile umlaufen. Diese Bauart hat folgende Vorteile : Infolge der Reibung an den Walzen 1 und 10 ist das durch den Spalt 4 austretende Kunstharz sehr homogen und anderseits bilden die sich berührenden Walzen 10 eine Art Zahnradpumpe mit unendlich viel Zähnen. Zufolge dieser Zahnradpumpe - die auch mit endlicher Zähnezahl ausgebildet werden kann-entsteht im Raum 8 ein sehr hoher Druck, also auch beim Spalt 4 eine sehr hohe Ausströmungsgeschwindigkeit. Auch bei dieser Ausführungsform kann man einen Filter und einen geheizten Torpedo verwenden.
Im Raum 8 der Sammelrinne 3 können auch mit der Wand der Rinne in Berührung stehende Rakelmesser oder Abschaber angeordnet werden, die in der Längsrichtung der Rinne sich hin-und herbewegen, dabei das anhaftende Kunstharz von dort abschaben und so eine Ablagerung desselben hintanhalten.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Folien aus wärmehärtbaren Kunstharzen, da-
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eine Temperatur von höchstens 8u c geheizten Walzen hindurchgeführt und dabei erweicht, dann in einen geschlossenen, auf eine Temperatur von höchstens 1000 C geheizten Raum geleitet, hier geschmolzen, durch ein. Filtersieb geleitet, und dabei homogenisiert, von dort durch einen regelbaren Spalt hindurch ins Freie gepresst und noch vor seiner Abkühlung durch Streckung weiter verdünnt wird.
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Method and device for the continuous production of films from thermosetting synthetic resins
Various methods are already known for the production of synthetic resin films from a melt, such as, for. B. rolling, pressing out of a slot die of an extruder. However, these processes and the equipment used to carry them out are only suitable for processing thermoplastics.
The purpose of the invention is now, from thermosetting synthetic resins, u. between those based on phenol, cresol, melamine, epoxy compounds and the like. Like. To produce foils. Thermosetting synthetic resins undergo a chemical transformation when exposed to heat, the degree of which depends on the duration and temperature of the heat treatment. If a film suitable for further processing is to be produced from a thermosetting synthetic resin, the following requirements must be met, taking into account the unavoidable heat treatment: a) The thermosetting synthetic resin may only be kept briefly at the temperature required for film production.
After this period of time, the resin still remains in what is known as phase "A", i.e. soluble and meltable. b) During the production of the thermosetting synthetic resin films, all particles of the synthetic resin must be kept at the same temperature for an equally long time in the interest of chemical homogeneity of the film to be produced.
Of the previously known methods, these two requirements cannot be met by pressing out of a slot die of an extrusion press, since the resin particles flow through the extrusion press too slowly and in particular over times of different lengths. The production of foils from thermosetting synthetic resins by rolling cannot be carried out because the latter adhere strongly to the roller surface and can only be removed therefrom by scratching it off.
From the Austrian patent specification no. 203201 a method for producing webs with a thickness of over 0.6 mm is known; this process is primarily used to produce sheets made of thermoplastic plastics and only exceptionally for sheets made of such plastics, so-called pressed materials, such as. B. polyvinyl chloride phenoplasts, which are not thin in the plasticized state, so can be rolled. If, in general, a thermosetting synthetic resin were to be preplasticized or melted according to the instructions in this patent specification, it would not be able to pass through the filter screen and the filter screen used there because of its low viscosity. Forming slot die are pressed through, as the rollers are unable to convey a liquid.
According to the known method, a correspondingly prepared, semi-finished. Ventilated, plasticized, thin film with a maximum thickness of 0.4 mm is fed to the roller gap in such a way that the film is placed on a heated base and fed into the gap between the rollers of a roller pair, which grips it and takes advantage of the subsequent delivery pressure applied by the roller gap Press out a shaping wide slot nozzle, always working at temperatures above 1000 C, as can be seen from the materials used.
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The device according to the aforementioned Austrian patent specification has the disadvantage that it is a preparation device, z.)! a calender, as well as a heated movable surface for venting the prepared material. The plastic conveyed by the pair of rollers immediately enters the nozzle or outside and there is no appropriately designed space for the arrangement of a filter screen or for increasing the temperature of the synthetic resin conveyed through the rollers and thereby making the synthetic resin so viscous that it can be filtered and squeezed out.
These difficulties are eliminated by the method according to the invention in that the synthetic resin in the cold state is passed through directly between two rollers heated to a temperature of at most 800 C and softens, then passed into a closed room heated to a temperature of at most ludo C, here melted, passed through a filter sieve and thereby homogenized, from there pressed through an adjustable gap into the open air and further diluted by stretching before it is cooled.
The method according to the invention makes it possible to apply the synthetic resin in the cold state to the melting rollers, whereby the strength of the cold synthetic resin can be used.
The rotating rollers pull the still cold synthetic resin between them, so that the cold synthetic resin exerts a pressure on the synthetic resin component that is already in a plastic state in the gap between the rollers. The pressure of the cold synthetic resin, supplemented by the strong decrease in viscosity in the space behind the rollers, makes it possible to filter the thermosetting synthetic resin and to homogenize it by pressing it through the filter sieve for plasticity and finally to squeeze it out through the nozzle.
The method according to the invention also makes it possible to apply lumpy synthetic resin to the surface of a heated one without any preparation with the aid of a conveying conveyor belt in the cold state
Apply a pair of rollers that only heats the synthetic resin so far that it can be rolled in.
A device for carrying out the method according to the invention with two heatable, rotating melting rollers of equal length corresponding to the width of the film to be produced is characterized in that the melting rollers are preceded by a feed device that can be regulated with regard to the feed rate and a collecting channel with controllable heating is connected downstream, the collecting channel at its deepest point, as known per se, is provided with a longitudinal gap of adjustable width.
In a further embodiment of this device, two oppositely rotating, particularly smooth-surfaced rollers which are in contact with one another along a generating line and are of equal length with the collecting channel, which have a controllable heating system and whose speed can be changed, are used in the collecting channel. The outer surfaces of these rollers can also be provided with intermeshing teeth. According to a preferred embodiment of the device according to the invention, a scraper for the inner walls of the collecting channel which can be moved back and forth in the longitudinal direction thereof can also be arranged in the collecting channel.
Further details of the invention are described in more detail with reference to the drawings, in which two embodiments of the device according to the invention are illustrated schematically.
Fig. 1 shows a simple embodiment in section transversely to the film to be produced. FIG. 2 shows a modification of the design according to FIG.
In Fig. 1 only the main parts of the device are shown. The length of the melting rollers 1 is equal to the width of the film to be produced. The two upper edges of a collecting channel 3, the length of which corresponds to the width of the film to be produced, are each equipped with a doctor blade 2, which are in contact with the rollers and are the same length as these. At the bottom of the collecting channel 3, a gap 4 is formed which has the same length as the channel and whose width is adjustable. Through this gap, the molten synthetic resin can continuously flow out into the open in the form of a film.
The synthetic resin 5 is applied to two heatable, rotating melting rollers 1, the temperature of which can be regulated as desired depending on the desired temperature of the synthetic resin to be processed. The speed, the distance 6 and the direction of rotation of the melting rollers can also be regulated. The cold or preheated synthetic resin is fed to the melting rollers in the form of powder, granulate, block or melt. If necessary, the synthetic resin 5 is advanced against the melting rollers with the aid of a feed device of controllable speed.
The synthetic resin brought into contact with the fusing rollers 1 melts by the heat of the
Rollers and sticks to their surface, so that the molten layer through the rotating
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Rolling continuously-z. B. in the direction of rotation shown in Fig. 1 through the gap 6 into the interior of the channel 3 is promoted. Here, the adhering resin layer is separated from the surface of the melting rollers by doctor blades 2. The separated synthetic resin collects in the heated channel 3 and then, after the channel has been filled, flows through the gap 4 into the open under the pressure of the steadily increasing amounts of resin. The sheet-like synthetic resin layer flowing out through the gap 4 at a uniform speed is formed into a film of the desired thickness by stretching.
The thickness of the synthetic resin layer emerging through the gap 4 can be changed by changing the width
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the following options are available. It can be changed: a) the feed speed of the synthetic resin 5, b) the temperature of the melting rollers 1 and / or the collecting channel 3, c) the feeding temperature of the synthetic resin, d) the width of the gap fi between the melting rollers l, e) die Speed of the melting rollers 1.
In order to increase the homogeneity of the synthetic resin layer exiting through the gap 4, the melting rollers 1 can be driven at different speeds; Furthermore, one can accommodate a filter and a heated torpedo in the collecting channel 3.
The homogeneity and at the same time the material processed per unit of time can be increased by the design of the device according to FIG. Here, a pair of rollers 10 is placed in the channel 3, the rollers of which touch each other and rotate in the direction of the indicated arrows. This type of construction has the following advantages: Due to the friction on the rollers 1 and 10, the synthetic resin exiting through the gap 4 is very homogeneous and, on the other hand, the contacting rollers 10 form a type of gear pump with an infinite number of teeth. As a result of this gear pump - which can also be designed with a finite number of teeth - a very high pressure arises in the space 8, that is to say a very high outflow velocity also at the gap 4. A filter and a heated torpedo can also be used in this embodiment.
In the space 8 of the collecting channel 3, doctor blades or scrapers in contact with the wall of the channel can also be arranged, which move back and forth in the longitudinal direction of the channel, scraping off the adhering synthetic resin from there and thus preventing it from being deposited.
PATENT CLAIMS:
1. Process for the continuous production of foils from thermosetting synthetic resins, since
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a temperature of at most 8u c heated rollers passed through and softened in the process, then passed into a closed room heated to a temperature of at most 1000 C, here melted through a. Filter sieve passed, and thereby homogenized, from there pressed through an adjustable gap into the open air and is further diluted by stretching before it is cooled.