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Verfahren zur Herstellung eines Gitterwerkes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Gitterwerkes aus einem thermoplastischen Film mit unterschiedlicher Materialdicke, der einer zweiachsigen Streckung unterworfen wird.
Netze aus plastischen Materialien herzustellen, ist verschiedentlich bekannt, so kann z. B. ein Material im plastischen Zustand auf eine mit Mustern versehene Walze aufgebracht, das Material auf der Walze gehärtet und anschliessend abgezogen werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Material durch zwei Rollen hindurchzupressen, wobei während des Durchganges das Gitter ausgebildet wird.
Bei der Herstellung eines Gitterwerkes aus einem thermoplastischen Film ist bekannt, wenigstens
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Streckung, wodurch im Film eine Vielzahl kurzer Risse entsteht und ein Netzwerk gebildet wird, in dem jede Erhebung durch dünne schmale Bänder mit den benachbarten Erhebungen in den benachbarten Längsreihen verbunden ist. Hier erfolgt das Längs-und Querstrecken nacheinander. Es ist jedoch auch schon vorgeschlagen worden, das Längs-und Querstrecken zur Erzeugung von Gitterwerken gleichzeitig durchzuführen.
Es ist auch schon vorgeschlagen worden, Filme aus thermoplastischem Material mit Schnitten zu versehen und dann zur Öffnung der Schnitte und Bildung eines Netzes in einer oder zwei Richtungen zu strecken. In gleicher Weise ist vorgeschlagen worden, Filme aus thermoplastischem Material mit Perforationen zu versehen und diese Filme dann zum öffnen der Perforationen und Bilden eines Gitterwerkes in einer oder zwei Richtungen zu strecken.
Gemäss der Erfindung wird nun vorgeschlagen, dass wenigstens eine Fläche des Filmes mit einer Vielzahl nicht zusammenhängender Vertiefungen versehen wird, und dass der Film der zweiachsigen Streckung ausgesetzt wird, bis eine bleibende Dehnung erfolgt und die dünnen Grundflächen der Vertiefungen reissen. Die Streckung kann entweder nacheinander oder gleichzeitig erfolgen. Das Material nimmt im gedehnten Zustand eine gewisse Festigkeit an und weist in den Teilen des Materials mit voller Dicke Verlängerungen und Verjüngungen auf. Man erhält so ein Netzwerk mit abgerundeten Strängen und flachen Verbindungsstellen, das eine gute Festigkeit aufweist.
Thermoplastische Polymeren, aus denen die Gitterwerke gemäss der Erfindung hergestellt werden können, sind z. B. die Polymeren der Olefin-Gruppe, wie Äthylen und Propylen, sowie die
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Das filmförmige Material kann gegebenenfalls aus verschiedenen Teilen zusammengesetzt sein. Es kann z. B. ein Laminat aus zwei verschiedenen thermoplastischen Materialien sein, wie z. B. ein Polyäthylen hoher Dichte und ein Polyäthylen geringer Dichte.
Das endgültige Ausmass der Streckung des Materials in der einen oder andern Richtung kann sehr verschieden sein und hängt unter anderem vom verwendeten Material und der Temperatur bei der Streckung ab. So kann die Streckung in einer Richtung bis zu 500% und mehr betragen und auch die
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Streckung in der andern Richtung kann jeden Wert bis zu 500% und mehr aufweisen, wobei sich die beiden Streckungen innerhalb dieses Bereiches unterscheiden können. Der Prozentsatz der Streckung in der zweiten Richtung ist relativ klein, wenn sie nur auf der Spannung beruht, die durch Halten des Materials gegen Verkleinerung und Zusammenziehen während der ersten Streckung hervorgerufen wird.
Die Vertiefungen sind zweckmässig pyramidenstumpfförmig und in gleichförmigem Abstand in diagonal in Längs-und Querrichtung sich kreuzenden Reihen im Material angeordnet. Die Grundfläche des Pyramidenstumpfes ist beliebig, soll aber vorzugsweise regelmässig sein. Die Vertiefungen können aber auch durch Kegelstümpfe gebildet werden. Falls erwünscht, können auch verschiedene Vertiefungsformen in derselben Fläche vorgesehen sein.
In den meisten Fällen werden die Vertiefungen abwärts etwas geneigt sein und ihre wirkliche Grundfläche kann konkav gekrümmt, gespitzt oder gestuft sein. Überdies kann in einigen Fällen die Grundfläche ringförmig sein, d. h., jede Vertiefung ist eine endlose Rinne, die eine zentrale Insel umgibt, die die gewünschte Dicke aufweist, z. B. die volle Dicke des Filmes.
Die Abmessungen einer Vertiefung vor der Streckung können gleich sein oder grösser oder kleiner als die Abmessungen (in gleicher Richtung) des Materials zwischen zwei benachbarten Vertiefungen. Der Durchmesser einer Vertiefung an ihrem offenen Ende kann relativ klein sein, z. B. 0, 38 mm oder weniger, oder verhältnismässig gross, z. B. 6, 35 mm oder mehr, er kann aber auch zwischen 0, 38 und 6, 35 mm liegen.
In vielen Fällen verbleiben in den Öffnungen des Gitterwerkes, das gemäss der Erfindung hergestellt worden ist, Materialreste. Diese können durch eine Behandlung mit Flammen oder durch Blasen mit einem heissen Gas, z. B. mit Luft, mit dem Hauptmaterial verschmolzen werden.
Die genaue Ausbildung des Gitterwerkes nach dem Verfahren der Erfindung hängt von einer Reihe von Faktoren ab, unter anderem von den mechanischen Eigenschaften des Materials, der Anordnung und den Formen der Vertiefungen, der Anordnung und Verbindung der ungebrochenen Teile mit voller Dicke und dem speziellen Verfahren und der Aufeinanderfolge des Streckens.
Zum besseren Verständnis wird die Erfindung im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen beispielsweise beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht eines Teiles eines thermoplastischen Filmes in vergrössertem Massstab, wobei in einer Fläche eine gleichmässige Anordnung von Ausnehmungen vorgesehen ist ; Fig. 2 ist ein Grundriss zu Fig. 1 und Fig. 3 eine isometrische Ansicht des Teiles gemäss den Fig. 1 und 2 ; Fig. 4 ist eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1 eines andern thermoplastischen Filmes, wobei in einer Fläche Ausnehmungen vorgesehen sind ; Fig. 5 ist ein Grundriss zu Fig. 4 ; Fig. 6 zeigt eine ähnliche Ansicht wie die Fig. 1 und 4 eines weiteren thermoplastischen Filmes, wobei in einer Fläche Ausnehmungen vorgesehen sind ; Fig. 7 ist ein Grundriss zu Fig. 6 ; Fig. 8 ist ein anderer Grundriss eines thermoplastischen Filmes mit Ausnehmungen in einer Fläche ;
Fig. 9 ist ein Grundriss des Teiles gemäss Fig. 8, nach einer zweiachsigen Streckung von 150eye in jeder Richtung. Fig. 10 ist in schematischer Ansicht und verkleinertem Massstab eine Walze zur Bildung von Vertiefungen in einer Fläche eines thermoplastischen Filmes für die Erfindung. Fig. 11 ist eine ähnliche Ansicht wie Fig. 10, jedoch von einer etwas abgeänderten Walze für den gleichen Zweck. Fig. 12 ist eine stark vergrösserte Detailansicht der Fläche der Walze gemäss Fig. ll, Fig. 13 ist ein Grundriss des Details gemäss Fig. 12, Fig. 14 ist eine Schnittansicht in stark vergrössertem Massstab des thermoplastischen Filmes mit Vertiefungen in einer Fläche, wie sie durch die Walzen gemäss den Fig. ll und 10 gebildet werden.
Fig. 15 ist ein Grundriss eines thermoplastischen Filmes mit Vertiefungen in einer Fläche, wie sie durch die Walze gemäss Fig. 10 gebildet werden. Fig. 16 zeigt das Material gemäss Fig. 15 nach einer einachsigen Streckung, um im Material eine gewisse Festigkeit hervorzurufen. Fig. 17 zeigt das Material gemäss Fig. 16 nach der Öffnung, d. h. Streckung in einer Richtung rechtwinkelig zur Streckung nach Fig. 16. Fig. 18 zeigt einen schematischen Grundriss eines thermoplastischen Filmes, bei dem das Verfahren gemäss der Erfindung angewendet wird. Sie zeigt stark vergrösserte Ansichten des Filmes in drei verschiedenen Verfahrensstufen.
Zur besseren Darstellung sind die Materialdicken in den Zeichnungen mit Bezug zu den andern Abmessungen übertrieben dargestellt.
In den Fig. l, 2 und 3 hat das thermoplastische Material eine Fläche--10--, die mit in gleichmässig parallelen Reihen angeordneten quadratischen Vertiefungen --11-- versehen ist, die sich, wie aus den Zeichnungen leicht erkannt werden kann, nur teilweise durch den Film erstrecken und unmittelbar unterhalb der Grundfläche --13-- der Vertiefungen dünne Wandteile--12--bilden.
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unmittelbar unter den Ausnehmungen--11--weist nur einen Teil, mitunter einen sehr kleinen Teil, der vollen Dicke des Filmes auf.
Wie aus den Fig. 4 und 5 zu ersehen ist, hat die obere Fläche-14-ähnliche Vertiefungen --15--, die kreisförmig sind und in versetzten Reihen angeordnet sind. Die Vertiefungen erstrecken sich nur durch einen Teil des Filmes, wodurch unmittelbar unterhalb der Grundfläche der Vertiefungen dünne Wandteile --16-- gebildet werden. Die Anordnung und der Abstand der Vertiefungsreihen ist derart, dass die diagonal geneigten Reihen ein quadratisches Muster ergeben.
In den Fig. 6 und 7 hat der Film kreisförmige Vertiefungen--18--in seiner oberen Fläche - -19--, die in versetzten Reihen angeordnet sind. In jeder Vertiefung ist in der Mitte eine "Insel" - sechseckiger Gestalt vorgesehen. Jede Vertiefung ist daher im Grundriss ringförmig, wobei unmittelbar unterhalb der ringförmigen Basis --21-- die Stärke des Materials geringer ist (bei 22).
Die einander kreuzenden diagonalen Reihen der Vertiefungen schliessen einen Winkel von 600 ein, so dass die Fläche des Filmes im wesentlichen ein hexagonales Muster aufweist.
Das Material gemäss Fig. 8 hat kreisförmige Vertiefungen--23--in der oberen Fläche--24--.
Unterhalb ihrer Grundflächen sind, wie in den früheren Fällen, dünnere Wandteile.
Gemäss der Erfindung wird thermoplastisches Material, in dessen einer Fläche kleine Vertiefungen vorgesehen sind, wie dies in den Beispielen gemäss den Fig. 1 bis 8 beschrieben ist, einer zweiachsigen Streckung unterworfen.
Die zweiachsige Streckung kann in bekannter Weise durchgeführt werden und es ist nicht notwendig, sie hier im einzelnen zu beschreiben.
In einigen Fällen, ein Beispiel wird später noch beschrieben werden, kann eine einachsige
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der Fig. 8 hat das Gitterwerk ungefähr die Form gemäss Fig. 9.
Das Material hat ein gewisses Ausmass an bleibender Festigkeit und zusätzlich zur Verlängerung und Verjüngung der Teile mit voller Dicke, die in der Fig. 9 durch die fortlaufenden und miteinander verbundenen Teile--27, 28 und 29--dargestellt sind, werden auch die Teile aus dünnem Material an der Grundfläche der Vertiefungen weiter in ihrer Stärke vermindert, reissen schliesslich an verschiedenen Stellen und gehen in die gestreckten Teile--27, 28 und 29--über, die durch die Öffnungen--30-abgegrenzt werden.
In einem Ausführungsbeispiel zur Durchführung des Verfahrens gemäss den Fig. 8 und 9 kann das thermoplastische Material, z. B. Polyäthylen, eine Stärke von 0, 18 mm haben und der Durchmesser der Vertiefungen 0, 5 mm betragen. Die Vertiefungen können in Reihen von einer Vertiefung pro mm vorgesehen sein, wobei ihre Mittelpunkte in einer Linie liegen. Es sind also 100 Vertiefungen/cm2 vorgesehen. Bei einer Streckung von 150% in beiden Richtungen ergibt sich ein Gitterwerk mit ungefähr 15 Öffnungen/cm2, die gleichförmig angeordnet sind. Es ist selbstverständlich, dass die Abmessungen der verschiedenen Teile kleiner oder grösser sein können. So kann z. B., wenn das Material genügend dick ist, der Abstand der Vertiefungsmittelpunkte vor dem Strecken 1, 2 mm betragen.
Insbesondere bei kleinen Abmessungen werden sich statt freier Öffnungen--30-- (Fig. 9) bei einigen oder allen Öffnungen Strähnen oder Fasern aus Plastikmaterial bilden, wie sie an einigen Stellen in Fig. 9 durch die strichlierte Linie --31-- angedeutet sind, wobei diese Fäden die Teile-27, 28 und 29 miteinander verbinden.
Wie bereits erwähnt, hängt die genaue Ausbildung des Gitterwerkes unter anderem auch vom Ausgangsmaterial, von der Form und Anordnung der Ausnehmungen und dem relativen Ausmass der Streckung und der Dauer der beiden Streckungen ab.
Statt der sechseckigen Ausbildung des Gitters gemäss Fig. 9, das aus dem Material gemäss Fig. 8 hergestellt ist, würde sich beim zweiachsigen Strecken des Materials gemäss Fig. 5 eine quadratische Ausbildung des Gitterwerkes ergeben. Aus dem Material gemäss den Fig. 6 und 7 würde sich ein Gitterwerk ähnlich der Fig. 9 ergeben, wobei jedoch in den Mittelpunkten der Öffnungen--30-- Naben aus thermoplastischem Material ergeben würden, die durch gestreckte Materialstreifen mit dem umgebenden Material verbunden sind, d. h. jede Öffnung des Hauptgitterwerkes würde selbst wieder ein offenes Gitterwerk mit mehr oder weniger radial angeordneten Stegen von der Mittelnabe in der Öffnung sein.
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Obwohl die Erfindung nicht darauf beschränkt ist, werden die Vertiefungen in der Fläche des Materials in praktischer Weise durch eine Nabenwalze eingebracht.
Diese Nabenwalzen können in ähnlicher Weise hergestellt werden wie die Auftragwalzen im Druckereigewerbe. Es wird zuerst durch einen Hand- oder Maschinenschneider eine Schablone hergestellt, die das gewünschte Muster auf die Walze zum Auftragen aufbringt.
Im vorliegenden Fall erzeugt die Schablone die Naben auf der Nabenwalze, die zur Bildung der Ausnehmungen im thermoplastischen Material dient.
In andern Fällen können die Nabenwalzen getrennte pyramidenstumpfförmige Vorsprünge auf ihren Arbeitsflächen haben, wie z. B. in den Fig. 12 und 13 gezeigt. Sie können sehr klein sein, z. B. 8 bis 12 Vorsprünge/cm. Die Vorsprünge werden durch einen Walzvorgang mit einem Schneidwalzwerkzeug nach Art einer Rändelwalze hergestellt.
Das Werkzeug schneidet erst parallele Nuten in einer Richtung und dann Nuten in einer andern Richtung, so dass Reihen getrennter Pyramidenstümpfe auf der Oberfläche der Walze verbleiben.
In der Anordnung gemäss Fig. 10 schneiden sich die Pyramidenreihen diagonal, wie durch die Linien --32-- auf der Nockenwalze-33-gezeigt ist. Fig. 11 zeigt eine andere Anordnung, bei der die Pyramidenreihen in axialer Richtung und entlang des Umfanges verlaufen. Dies wird durch die
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den Fig. 12 und 13 dargestellt ist. Der Abstand zwischen den Pyramiden kann verschieden sein ; wenn sie gemäss Fig. 10 angeordnet sind, so erzeugen sie Vertiefungen--37--in diagonaler Richtung, wie in Fig. 15 gezeigt ist.
Wie der Schnitt gemäss Fig. 14 zeigt, sind die Vertiefungen--37--in der Oberfläche--38-- und haben eine Grundfläche-39-, wodurch unmittelbar unter der Grundfläche dünnwandige Teile - gebildet werden. Wie bereits erwähnt worden ist, beträgt die Gesamtdicke des Materials zwischen 0, 05 und 6, 5 mm. Die Dicke der dünnwandigen Teile--40--vor der Streckung kann im Bereich von 0, 01 bis 0, 25 und mehr liegen.
Fig. 16 zeigt schematisch die Anordnung der im Material erzeugten "Risse", wobei ein Muster nach den Fig. 14 und 15 vorliegt. Diese Risse erhält man durch die einachsige Streckung des Materials in Längsrichtung. Fig. 17 zeigt allgemein das Gitterwerk, das man durch "Öffnen" oder "Strecken" des gerissenen Materials gemäss Fig. 16 erhält.
In Fig. 16 ist gezeigt, dass die einachsige Ausrichtung der dünneren Teile--40--Risse--41- ergibt, die durch Streifen--42--abgegrenzt sind ; während die durchlaufenden Diagonalen-43-einen Teil der diagonalen Struktur bilden, wird der andere durch die Streifen --42-- gegeben. Nach der Öffnung (Fig. 17) werden die Schlitze --41-- gegeben. Nach der Öffnung (Fig. 17) werden die Schlitze-41-vergrössert und formen Öffnungen --44-- des Gitters. Der untere Teil der Fig. 18 zeigt ein thermoplastisches Material, das durch eine Maschine von links nach rechts in Richtung der Pfeile--45--bei einem fortlaufenden Verfahren hindurchläuft, um ein Gitterwerk gemäss der Erfindung zu erzeugen.
Der Teil--46--des Materials mit Vertiefungen in einer Fläche stellt das Ausgangsmaterial dar und wird von einer Walze (nicht dargestellt) in bekannter Weise abgezogen.
Das Material hat auf seiner oberen Fläche Vertiefungen, die von einer Walze gemäss Fig. 11 aufgebracht sind. Die Detailzeichnung --O-- oben in der Fig. 18 zeigt stark vergrössert das Material mit den Vertiefungen. Unmittelbar unterhalb der Grundfläche der Vertiefung sind dünne Wandteile
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Die pfeile --50-- zeigen die erste, d. h. die Streckung in Längsrichtung. Dadurch wird das Material nicht nur verlängert sondern auch schmäler. Die Detailzeichnung--S-über dem schmäleren
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vertikalen Teile--48--voller Dicke liegen weiter auseinander und die horizontalen Teile-49voller Dicke sind gestreckt und in dünne Stäbe--52--verjüngt, die mit den Vertikalteilen-48-- verbunden sind und die Schlitze --51-- begrenzen.
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Material gemäss der Detailzeichnung--S--ausdehnt, wobei die Kanten ausgerichtet werden.
Die Detailzeichnung--D--dieses ausgedehnten Teiles zeigt in einem stark vergrösserten Massstab das Material gemäss der Detailzeichnung --S-- in ausgedehntem Zustand, so dass die schmalen Risse --51-- nunmehr Öffnungen --54-- des Gitterwerkes bilden. Die vertikalen Teile --48-- bilden nunmehr schmale Streifen--55--, und die Streifen --52-- sind weiter voneinander getrennt.
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