Verfahren zur Herstellung von lederartigen Erzeugnissen.
Bei der Herstellung von lederartigen Erzeugnissen, z. B. von Platten aus hoohpolymerisierten Kunststoffen, nach den in der gautschukindustrie iiblichen Verfahren stieB man auf Schwierigkeiten, die so er heblich waren, da? man versuchte, Wege einzuschlagen, die von denen der Kautsehuk- industrie verschieden waren, jedoch andere Ubelstände mit sich brachten.
Man kann die Aufgabe, hoehpolymere Produkte, welche eine gewisse Plastizität aufweisen, nach den Methoden der Kautschukindustrie zu lederartigen Erzeugnissen zu verarbeiten, nicht dadurch losen, da. man der Masse gummiähnliche Eigenschaften gibt. Würde man versuchen, der lOunstmasse solche plastische Eigenschaften zu verleihen, wie sie Kautschukmasse besitzt, so würde das Enderzeugnis verhältnismäBig unbrauchbar sein, da das entstehende Produkt zu weich würde und ihm die mechanische Festigkeit fehlen würde, die insbesondere dann verlangt wird, wenn die herzustellenden Erzeugnisse für Besohlungszwecke Verwendung finden sollen.
Der Plastizitätsgrad, den gewisse hoch- polymerisierte Kunststoffe besitzen oder auf den sie, gegebenenfalls durch Füllstoffe, gebracht werden können, ohne dass der oben genannte Nachteil eintritt, ist anderseits so gering, dass bei dem in der gautschuk- industrie üblichen Arbeiten auf dem Misch- walzwerk ein brauchbares Erzeugnis nicht entsteht, da die Platte durch Stücke, die aus der Masse über dem Walzenspalt abgerissen werden, zerstört wird. Ein nachträgliches Verarbeiten eines auf dem Mischwalzwerk erzeugten Felles auf dem Ziehkalander ist unmöglich, weil die Masse weder ein merkliches Aufhören der Temperatureinwirkung noch ein eine längere Zeit dauerndes Aufhören der Teilchenbewegung vertrÏgt, sondern sofort unplastisch wird.
Es erschien also nicht möglich, auf diesem Wege weiter fortzufahren, weil eben die mangelhaften plastischen Eigenschaften sol cher Massen diese Art der Verarbeitung verbieten. Man hat daher bisher auf dem Alise- walzwerk nur ein sogenanntes Fell hergestellt und nachher daraus in einer Presse das fertige Erzeugnis durch Gelieren und Hitzeeinwirkung hergestellt. Es hat sich aber gezeigt, dass die an sich vorteilhafte Methode der Herstellung des fertigen Erzeugnisses auf dem Mischwalzwerk doch noch zu guten Resultaten führt, wenn man die Herstellung im Mischwalzwerk in besonderer Weise regelt.
Es wurde nämlich gefunden, dass die Herstellung von z. B. plattenförmigen, hochwertigen Erzeugnissen, die lederähnliehe Eigenschaften haben, durch Kneten in einem geheizten Mischwalzwerk dann möglich ist, wenn polymerisierte Kunststoffe von gewisser Plastizität, z. B. besonders hochpoly- mere Polyvinylchloridprodukte, die gegebe- nenfalls Füllstoffe, vorzugsweise plastifizierend wirkende oder auch solche mit Faser- stoffcharakter, enthalten, in eine Platte übergeführt werden können, wenn unter besonderen Bedingungen gearbeitet wird, das heisst wenn die Walzentemperatur, die verhältnismäBig hoch sein kann, die Umlauf- geschwindigkeit der Walzen, die Spaltbreite usw.
in bestimmter Weise aufeinander eingestellt werden, wobei natürlich die Spaltbreite gewohnlich durch die gewünschte Dicke des Endproduktes gegeben ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung lederartiger Erzeugnisse, ausgehend von einer mindestens teilweise aus polymerisierten Kunststoffen bestehenden, wenigstens bei erhöhter Temperatur mindestens in geringem Masse plastischen Masse, welche in einem geheizten Mischwalzwerk, dessen Walzen sich mit voneinander ver schiedener Umfangsgeschwindigkeit drehen, geknetet wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass man zuerst auf der schneller laufenden Walze ein Fell herstellt.-hierauf durch Gegeneinanderr cken der Walzen das fertige Erzeugnis auf der schneller laufenden Walze durch Zusammendrüeken dieses Felles bildet, und dass die Arbeitsbedingungen so gewählt werden, dass beim Gegeneinanderrücken der Walzen vor dem Spalt ein Wulst entsteht, wobei dieser Wulst genügend gro? ist,
um die Bildung von Wellen auf der Oberfläche des Felles zu vermeiden, aber nicht so gross, dass Teile aus der Masse her ausgerissen werden.
Neu an dieser Arbeitsweise ist daher, dass man nicht nur das sogenannte Fell, bei dessen Herstellung in üblicher Weise gearbeitet werden kann, so da? z. B. das Herausreissen von Stücken ohne Belang für die Güte des Erzeugnisses ist, im Mischwalzwerk herstellt, sondern das fertige lederartige Erzeugnis.
Die Anwendung allzu hoher Temperaturen, bei denen die Masse allerdings eine bessere Plastizität aufweist, ist möglichst zu vermeiden, da bei solchen Temperaturen die Zersetzungserscheinungen erheblichen Umfang annehmen und die Masse so weich wird, dass sie an der Walze festklebt. Man ist also in dieser Beziehung an gewisse Höchsttempe- raturen gebunden ; z. B. kann bei Verarbeitung gewisser Stoffe die Walztemperatur 160-165¯ C betragen, gegebenenfalls kann die Temperatur der langsamer laufenden Walzen unter Umständen noch etwas höher sein, z. B. 170-180 .
Es ist dabei stets wieder zu bedenken, dass es nicht etwa möglich ist, gegebenenfalls eine beliebig grosse Menge von Weich machungsmitteln dem Kunststoff zuzusetzen, dass es dagegen fast immer notwendig ist, F llstoffe zu verwenden, die die Masse noch unplastischer machen.
Das Enderzeugnis erfordert also eine verhältnismässig unplastische Ausgangsmasse.
Man kann diese, wie schon erwähnt, nicht durch Anwendung hoher Temperaturen pla stischer machen, da dann Zersetzungserschei- nungen auftreten. Wesentlich ist daher die Anwendung eines relativ hohen Knetdruckes zur Herstellung eines brauchbaren Enderzeugnisses. Dieser Knetdruck darf sich nicht nur im Walzenspalt bemerkbar machen, sondern muss sich auf eine längere Strecke ausdehnen. Dieser"Knetstrecke"ist aber eine obere Grenze gesetzt, da sonst die lang samer laufendeWalze ein Abtrennen grösserer Masseteilchen herbeiführt, die sich nicht mehr homogen mit der Platte verschweissen lassen und daher die Zerstörung der Platte verursachen.
Im Einzelfalle, das heisst bei gegebenem Ausgangsmaterial, gegebener Walzentemperatur und Umlaufgeschwindigkeit sowie Spaltbreite ist die Bemessung der vor dem Walzspalt stehenden Masse, das heisst die Schaffung eines genügend langen Knet- weges, ohne dass ein Abreissen eintritt, durch einfache Vorversuche, also auf rein empirischem Wege mit steigenden oder fallenden Mengen zu ermitteln. Es ist daher unnötig, komplizierte Versuche anzustellen.
Es wurde weiter gefunden, dass es bei einem solchen Arbeiten zweckmässig ist, bestimmte Zusatzstoffe, nämlich solche Füll- stoffe, die, wie aus der Kautschukindustrie her bekannt ist, eine gewisse Geschmeidig- keit herbeiführen, zuzusetzen. Es hat sich weiter herausgestellt, dass es vorteilhaft ist, nicht nur solche plastischmachende Füll- stoffe zu verwenden, sondern ausserdem noch Füllstoffe, die verstrammend wirken, wie z. B. Kreide, Gasruss und ähnliche.
Obwohl durch den Zusatz solcher Füllstoffe die unplastischen Eigenschaften erhöht werden, so ist ihr Vorhandensein doch auBerordentlich vorteilhaft, da, wie gefunden wurde, das Ablösen der gebildeten Platte bei Vorhandensein von Kreide oder ähnlich verstrammend wirkenden Füllstoffen, wie sie aus der gant- schukindustrie bekannt sind, sehr erleichtert wird. Dieses Ablösen der gebildeten Platte von der Walze kann ausserdem noch durch Abkühlung der auf der Walze befindlichen Platte, z. B. durch Anspritzen mit Wasser, erleichtert werden.
Es ist in der Regel nicht notwendig, die Walze selbst abzukühlen, um die Platte von ihr zu entfernen, was Störungen des laufenden Betriebes mit sich bringen würde. Eine solche Abkühlung der Walze ist insbesondere dann nicht notwendig, wenn als Zusatzstoff z. B. eine Mischung von Talkum und Kreide im Verhältnis von 1 : 1, z. B. in einer Menge von 30 %, bezogen auf das Polymeri- sationsprodukt, verwendet worden ist.
Beim Vorgehen nach der Erfindung ist man hinsichtlich des Polymerisationsgrades des benutzten Ausgangsproduktes nicht gebunden, sondern es soll im Gegenteil ein möglichst hochpolymerisiertes Produkt verwendet werden. Die Benutzung solcher besonders hochpolymerer Stoffe führt zu Endprodukten von hervorragender Güte.
Beispiel :
Bei der Herstellung einer Platte von 4 mm Stärke auf einem Mischwalzwerk übli- cher Bauart und üblicher Umlaufgeschwin- digkeit, dessen schnell laufende Walze, auf der sich die Platte bildet, eine Temperatur von 160165 besitzt, während die langsamer laufende Walze eine Temperatur von 175-180 aufweist, wird eine Masse folgender Zusammensetzung aufgegeben, und zwar in einer solchen Menge, dass sich vor dem Spalt ein solcher Wulst bildet, dass die "Enetstrecke"ungefähr 8 cm beträgt, wodurch einerseits die Bildung von Wellen vermieden wird und anderseits keine Teile aus der Masse herausgerissen werden :
33 Teile Polyvinylchlorid,
25"geichmacher,
18 Fiillstoffe.
Nachdem sich die Platte auf der schnell laufenden Walze gebildet hat, wird das Mischwalzwerk abgestellt, der Walzenspalt vergrössert, die Platte durch Besprengen mit Wasser oberflächlich abgekühlt, aufgeschnitten und von der Walze entfernt.
Process for the manufacture of leather-like products.
In the manufacture of leather-like products, e.g. B. of plates made of high-polymerized plastics, according to the usual processes in the rubber industry, difficulties were encountered which were so serious that? Attempts were made to take paths different from those of the chewing industry, but with other evils.
The task of processing high polymer products, which have a certain plasticity, into leather-like products according to the methods of the rubber industry, cannot be solved because. the mass is given rubber-like properties. If one were to try to give plastic properties to the plastic compound such as those of rubber compound, the end product would be relatively unusable, since the resulting product would be too soft and lack the mechanical strength that is particularly required when the products to be manufactured are manufactured are to be used for soling purposes.
On the other hand, the degree of plasticity that certain highly polymerized plastics have or to which they can be brought to, if necessary with fillers, without the disadvantage mentioned above occurring, is so low that the usual work in the rubber industry on the mixing walzwerk a usable product is not created because the plate is destroyed by pieces that are torn off from the mass above the nip. Subsequent processing of a sheet produced on the mixing roll mill on the drawing calender is impossible, because the compound can neither tolerate a noticeable cessation of the effects of temperature nor a prolonged cessation of particle movement, but instead becomes immediately nonplastic.
It did not seem possible to continue on this route, because the inadequate plastic properties of such masses forbid this type of processing. So far, only a so-called skin has been produced on the Alise mill and then the finished product has been made from it in a press by gelling and the action of heat. It has been shown, however, that the method of manufacturing the finished product on the rolling mill, which is advantageous per se, still leads to good results if the production in the rolling mill is regulated in a special way.
It has been found that the production of e.g. B. plate-shaped, high-quality products that have Lederähnliehe properties, by kneading in a heated mixing mill is then possible when polymerized plastics of a certain plasticity, z. B. particularly high-polymer polyvinyl chloride products, which may contain fillers, preferably plasticizing or also those with a fibrous character, can be transferred to a plate when working under special conditions, that is, when the roller temperature is relatively high the speed of rotation of the rollers, the gap width, etc.
can be adjusted to one another in a certain way, the gap width of course usually being given by the desired thickness of the end product.
The inventive method for the production of leather-like products, starting from an at least partially made of polymerized plastics, at least at elevated temperature at least slightly plastic mass, which is kneaded in a heated mixing mill, the rollers of which rotate at different peripheral speeds from each other, is characterized characterized that one first produces a skin on the faster running roller.-then by pushing the rollers against each other the finished product is formed on the faster running roller by compressing this skin, and that the working conditions are chosen so that when the rollers move against each other before Gap creates a bead, this bead being sufficiently large. is
in order to avoid the formation of waves on the surface of the skin, but not so large that parts are torn out of the mass.
What is new about this way of working is that not only the so-called skin, which can be produced in the usual way, is so there? z. B. the tearing out of pieces is irrelevant to the quality of the product, produces in the mixing mill, but the finished leather-like product.
The use of excessively high temperatures, at which the compound has a better plasticity, should be avoided as far as possible, since at such temperatures the decomposition phenomena take on considerable scope and the compound becomes so soft that it sticks to the roller. In this respect one is therefore bound to certain maximum temperatures; z. B. when processing certain materials, the roller temperature can be 160-165¯ C, possibly the temperature of the slower rollers can be a little higher, z. B. 170-180.
It must always be borne in mind that it is not possible to add an arbitrarily large amount of plasticizing agents to the plastic, but that it is almost always necessary to use fillers that make the compound even less plastic.
The end product therefore requires a relatively non-plastic starting material.
As already mentioned, this cannot be made more plastic by using high temperatures, since decomposition phenomena then occur. It is therefore essential to use a relatively high kneading pressure to produce a usable end product. This kneading pressure must not only be noticeable in the roller gap, but must also extend over a longer distance. This "kneading section" is, however, set an upper limit, since otherwise the slower running roller causes the separation of larger mass particles, which can no longer be welded homogeneously to the plate and therefore cause the plate to be destroyed.
In individual cases, i.e. with a given starting material, a given roll temperature and rotation speed as well as gap width, the measurement of the mass in front of the roll gap is the creation of a sufficiently long kneading path without tearing off, through simple preliminary tests, i.e. purely empirical Determine ways with increasing or decreasing quantities. It is therefore unnecessary to make complicated experiments.
It has also been found that when working in this way it is expedient to add certain additives, namely fillers which, as is known from the rubber industry, bring about a certain flexibility. It has also been found that it is advantageous not only to use such plasticizing fillers, but also fillers that have a tightening effect, such as B. chalk, carbon black and the like.
Although the non-plastic properties are increased by the addition of such fillers, their presence is extremely advantageous, since, as has been found, the peeling of the formed plate in the presence of chalk or similarly taut fillers, as they are known from the Gantschuk industry , is very relieved. This detachment of the plate formed from the roller can also be achieved by cooling the plate on the roller, for. B. be facilitated by spraying with water.
As a rule, it is not necessary to cool the roller itself in order to remove the plate from it, which would disrupt ongoing operations. Such a cooling of the roller is especially not necessary if z. B. a mixture of talc and chalk in a ratio of 1: 1, e.g. B. was used in an amount of 30%, based on the polymerization product.
When proceeding according to the invention, one is not bound with regard to the degree of polymerization of the starting product used; on the contrary, a highly polymerized product should be used. The use of such particularly high-polymer materials leads to end products of excellent quality.
Example:
When producing a plate of 4 mm thickness on a mixing roll mill of the usual type and speed of rotation, the high-speed roller on which the plate is formed has a temperature of 160165, while the slower-running roller has a temperature of 175- 180, a mass of the following composition is applied in such an amount that such a bead is formed in front of the gap that the "distance" is approximately 8 cm, which on the one hand prevents the formation of waves and on the other hand no parts to be torn out of the mass:
33 parts polyvinyl chloride,
25 "equalizer,
18 fillers.
After the plate has formed on the high-speed roller, the mixing mill is switched off, the roller gap is enlarged, the surface of the plate is cooled by sprinkling it with water, cut open and removed from the roller.