Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffbahnen oder -strängen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Kunststoffbahnen oder -strängen aus thermoplastischem Kunststoffmaterial.
Bei den Bahnen bzw. Strängen kann es sich um solche von sehr verschiedenen Abmessungen bzw.
Querschnittgestalten handeln. Das heisst, die Bahnen können mehr oder weniger breite Bänder sein, auch Folien oder Filme, und sie können ebene oder profilierte Oberflächen aufweisen. Die Stränge können rechteckige oder eine andere Querschnittform haben, die von gebogenen Linien begrenzt ist, z. B. können Rohre hergestellt werden. Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Kunststofferzeugnisse herstellen zu können, die im Vergleich zu ihrem Volumen leicht und porös, d. h. durchlässig für Flüssigkeiten und/oder Gase sind. Die Erzeugnisse sollen sich ohne grösseren Aufwand in grosser Menge herstellen lassen, so dass sie gewissermassen vom Meter zur Verwendung gelangen können. Dies erfordert auch eine wirtschaftliche Herstellungsweise, um grössere Bedarfsfälle befriedigen zu können. Anwendungsgebiete für die Erzeugnisse sollen beispielsweise Auskleidungen zur Isolierung gegen Temperaturen, Schall usw., ferner Diaphragmen aller Art, also beispielsweise Filter, sein.
Als leichte und poröse Kunststofferzeugnisse sind die verschiedenen Schaumkunststoffe und deren Herstellungsverfahren bekannt. Die damit verbundenen Verfahrensschritte und sonstigen Massnahmen haben jedoch zu der vorliegenden Erfindung keine Beziehung, und zwar insbesondere deshalb nicht, weil bei der Herstellung von Schaumkunststoffen der Kunststoff als solcher originär aus chemischen Vorprodukten geschaffen wird, während die Erfindung von bereits vorliegenden Kunststofferzeugnissen ausgeht.
Die Lösung der gestellten Aufgabe geschieht nach der Erfindung durch ein Verfahren Ider eingangs genannten Zweckbestimmeng, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass als Ausgangsmaterial thermoplastischer Kunststoff in beliebiger Gestalt, griess- oder pulverartig aufbereitet und so in eine schütt- bzw.
fliessfähige Form gebracht und dann bahn- oder strangförmig ausgebreitet wird, worauf man die Partikel durch eine physikalische oder chemische Behandlung erweichungsbereit und an ihrer Oberfläche durch Strahleneinwirkung klebfähig macht oder ver flüssigt, so dass die Partikel sich miteinander verbinden, indem sie mit ihren einander berührenden Bereichen homogen ineinanderübergehen, wobei jedoch die Partikel als solche erhalten bleiben, und dass das nunmehr zusammenhängende band- bzw. strangförmige Gebilde gekühlt und weiterbearbeitet wird.
Auf Grund dieses Verfahrens ergibt sich ein Erzeugnis, welches aus vielen zusammenhängenden Partikeln, nämlich den Griess- oder Pulverkörnchen, besteht, und in Abhängigkeit von der Partikelgrösse porös ist. Die Porosität kann so gross sein, dass sie mit blossem Auge ohne weiteres wahrzunehmen ist, aber sie kann auch so klein sein, dass sie lediglich kapillaren Charakter oder gar nur osmotisch permeablen Charakter hat, wodurch sich ein Diaphragma ergibt, welches nur noch für Gase durchlässig ist oder durch welches nur noch Gase oder Flüssigkeiten osmotisch diffundieren können. In Abhängigkeit von dem Vormaterial lässt sich das Erzeugnis auch entweder als hartes, steifes Stück oder als z. B. leicht biegsame Platte gewinnen.
Die erfindungswesentlichen beiden Verfahrensstufen des Erweichungsbereitmachens und des nach folgenden Behandelns bis zur Klebfähigkeit bzw.
Verflüssigung können auf verschiedene Weise verwirklicht werden, und zwar sowohl im Hinblick auf die Art der anzuwendenden Energien als auch auf den zeitlichen Abstand voneinander. Dies hängt von dem Ausgangsmaterial und von den z. B. atmosphärischen und Temperaturbedingungen ab, unter denen das Verfahren durchgeführt wird. Die beiden Schritte bzw. Behandlungsstufen können dicht aufeinanderfolgen, sie können praktisch in eins fallen, aber sie können auch vergleichsweise räumlich und zeitlich voneinander getrennt sein. Wichtig ist, dass das Vormaterial in der ersten Stufe in einen Zustand versetzt wird, der hier mit erweichungsbereit bezeichnet worden ist, welcher die Oberfläche des Materials auf die Einwirkung der zweiten Stufe ohne weiteres ansprechen lässt.
Mit anderen Worten muss das Material in der Lage sein, zu Beginn der zweiten Stufe an den Oberflächen seiner Partikel so weitgehend zu verflüssigen, dass ein Ineinanderfliessen der Mantelzonen der einzelnen Partikel an Idenjenigen Stellen, an denen diese aneinander anstossen, in einem solchen Umfang gewährleistet ist, dass die miteinander verbundenen Körper der Partikel ein homogenes Ganzes bilden. Dabei dürfen die Partikel als solche sich nicht auflösen, sondern müssen in ihrem Kernbereich kompakt und standfähig bleiben, um die gewünschte Gestalt des Enderzeugnisses, die beim Einführen des Materials in die erwähnte zweite Stufe schon vorhanden ist, aufrechtzuerhalten.
In der ersten Stufe kann so vorgegangen werden, dass an der Stelle, wo das Material erweichungsbereit gemacht werden soll, ein Heissluftstrom über bzw. durch das Material geschickt wird.
Eine bevorzugte Durchführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens, welche ihre Bewährung bereits erwiesen hat, besteht darin, dass das Material zuerst in fein verteilter Form, z. B. gekörnt, und vorzugsweise in flächiger Ausbreitung auf eine gleichmässig fortschreitende Unterlage aufgebracht und nacheinander dem Einfluss von zwei Strahlungszonen im Bereich von etwa lx 10-1 bis 0,6 x 10-4 cm Wellenlänge ausgesetzt wird, von denen die erste Zone mit längerwelligen Strahlen, vorzugsweise um 3 x 10-2 cm Wellenlänge, und die zweite Zone mit kürzerwelligen Strahlen, vorzugsweise in den Grenzen von 7500-32 000 A Wellenlänge, beaufschlagt ist, und dass das gebildete Kunststoffband bzw.
der Kunststoffstrang dann auf natürlichem oder künstlichem Wege gekühlt und einer Weiterbearbeitung oder seiner Verwendung zugeführt wird. Die Strahlen liegen im wesentlichen im Infrarotbereich und führen dem Material Energie zu, wodurch die genannten Forderungen in besonders geeigneter Weise erfüllt werden, d. h. das Vormaterial erfährt zuerst eine Behandlung, die es für die Durchführung des zweiten, wesentlichsten Verfahrenschrittes vorbereitet, und dann erfolgt die Verbindung der einzelnen Partikel, so dass aus einem zunächst fliessfähigen Schüttgut ein fester Gegenstand wird.
Es können auf die erste Materialschicht eine zweite und eventuell weitere Schichten aufgebracht werden, die in gleicher Weise behandelt und mit der ersten Schicht verbunden werden wie die einzelnen Partikel der ersten Schicht untereinander. Man kann auch eine oder mehrere Einlagen in Faden oder Bandform in die Schicht oder zwischen die Schichten einbringen.
Eine weitere, bevorzugt anzuwendende Durchführungsform der Erfindung besteht darin, dass als Kunststoffvormaterial gemahlene oder auf andere Weise fein zerkleinerte Erzeugnisse, z. B. Stangen oder Platten, auch Abfälle, von solchen Kunststoffen verwendet werden, die eine Rückstellelastizität besitzen, welche durch Wärmeeinfluss verändert werden kann. Die Rückstellelastizität ist jene Eigenschaft thermoplastischer Kunststoffe und solcher Kunststoffe, die Bestandteile aufweisen, welche Eignen ; schaften der Thermoplaste haben, z. B. Duroplaste, welche u. a. die federnde Nachgiebigkeit des Kunststoffes bewirkt.
Diese Rückstellelastizität kann unter dem Einfluss von Wärme verändert werden, jedoch soll sie zweckmässig nicht verlorengehen, sondern sich wieder einstellen, wenn die ursprünglichen Temperaturverhältnisse erneut hergestellt werden. Da die Rückstellelastizität dem ganzen Kunststoffteilchen innewohnt, also bis in den Kern hinein vorhanden ist, muss sie auch im ganzen verändert werden, und dies ist die Aufgabe der ersten Erwärmungsstufe. Der Zweck der Veränderung der Rückstellelastizität ist die Erzielung einer Materialausdehnung unter dem Einfluss der zweiten Erwärmungsstufe, ohne dass diese Ausdehnung mit dem Nachteil eines Auseinanderfederns verbunden ist, welches. die vorbestimmte Gestalt und Grösse der Materialschicht verändern oder zerstören könnte.
Bei vorübergehendem Fehlen der Rückstellelastizität hat die in der geschütteten Schicht hervorgerufene Ausdehnung vielmehr die Wirkung, dass sich die einzelnen Partikel gegeneinander pressen und so nach Verflüssigung ihrer Oberfläche besonders leicht und schnell an den betreffenden Stellen ineinanderfliessen können. Bei dem anschliessenden Schrumpfvorgang nach Abklingen der Wärme in der zweiten Stufe und bei langsamer Wiederkehr der Rückstellelastizität werden die einzelnen Verbindungsstellen zwischen den Partikeln einem Zug unterworfen, der zur Ausbildung von feinen zwickelartigen Verbindungsbrücken zwischen den Teilchen führt. Damit ist gleichzeitig eine Öffnung bzw. Vergrösserung der Poren verbunden.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass sich an die zweite Strahlungszone eine formgebende Bearbeitungsstufe anschliesst, welche die Oberfläche der Kunststoffbahn bzw. des Kunststoffstranges gestaltet oder der Bahn bzw. dem Strang im ganzen oder teilweise eine andere Form verleiht. Die Kunststoffbahn kann, z. B. im Anschluss an die zweite Bestrahlungszone, zur Rohrgestalt gebogen und die entsprechende Naht kontinuierlich fortschreitend verschweisst werden.
Falls dabei die Kunststoffbahn genügend breit gewählt wird, lassen sich aus einer Bahn mehrere Rohre bilden, indem die Bahn in ihrer Längsrichtung aufgeschnitten wird und die entsprechenden Teilbahnen, jede für sich, zu einer Vorrichtung geführt werden, in der sie eine rohrförmige Bearbeitung erfahren. Die Rohre können verschiedene Durchmesser aufweisen, und die einzelnen Vorrichtungen zur Herstellung der Rohre können in verschiedenen Ebenen angeordnet sein, um die Raumverhältnisse entsprechend günstig einzurichten. Es lässt sich auch eine solche Anordnung treffen, dass die Teilbahnen zu verschiedenen Enderzeugnissen führen.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass als Kunststoffvormaterial Erzeugnisse, auch Abfälle, von thermoplastischen Kunststoffen verwendet werden, denen Füllstoffe, vorzugsweise Nichtkunststoffbestandteile in gleichmässiger Verteilung, beigemengt sind, beispielsweise Kork, Holz, Korund oder Gummi. Die Fremdstoffe können solche sein, die während des Verfahrens unverändert bleiben, z. B.
Pigmente, wobei sie aber später physikalische oder chemische Wirkungen ausüben können. Solche Wir kungen werden beispielsweise durch reflektierende oder absorbierende Stoffe, Antinetz- oder Pronetzstoff oder permanentmagnetische Stoffe, erzielt. Andererseits können die Fremdstoffe auch solche sein, die während späterer Phasen des Verfahrens wirksam werden, z. B. Diisozyanate. Die Korngrösse der Fremdstoffe soll dabei nach Möglichkeit kleiner sein als die des eigentlichen Vormaterials bzw. Grundstoffes, damit dessen verfahrensmässige Verhaltensweise nicht gestört wird. Auch der flüssige Aggregatzustand kommt für die Fremdstoffe in Betracht.
Dies bedeutet, dass das Vormaterial nicht nur in trockener, sondern auch in nasser Form bereitgestellt werden kann, beispielsweise durch Aufschwemmung des Kunststoffgriesses in oder mit Flüssigkeiten oder suspendiert, kolloidiert oder angelöst.
Man kann die Kunststoffbahn vorzugsweise unmittelbar nach ihrer Fertigstellung kontinuierlich auf einen Träger aufbringen, z. B. auf eine Wandverkleidungsfolie oder auf Fussbodenbelagbahn. Man kann die Kunststoffbahn auch unter einer Fremdbahn anbringen oder zwischen zwei fremden Bahnen einfügen. Die fremden Bahnen werden dabei vorher anderweitig hergestellt und gegebenenfalls vorbehandelt, z. B. mit Klebstoff bestrichen, wobei die Klebstoffbahn gewissermassen mit der Kunststoffbahn kaschiert wird. Auf diese Weise lässt sich die Kunststoffbahn später auch ohne Werkstattmittel an eine gewünschte Stelle ankleben. Die Breite der fremden Bahn kann gleich oder verschieden der Breite der Kunststoffbahn sein.
Für fremde Bahnen kommen Folien aus Polyvinylchlorid, gewebte Bänder aus natürlichen oder künstlichen Fäden, einschliesslich Glas, und Bänder aus zellulärem Material mit offenen oder geschlossenen Zellen in Frage. Die Zuführung der fremden Bahnen kann verfahrensmässig auch vor die erste Erwärmungszone eingeschaltet werden.
Eine Vorrichtung, die nach der Erfindung zur Durchführung des geschilderten Verfahrens vorgeschlagen wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass sie ein endloses Förderband aufweist, an dessen Anfangsende eine Einrichtung zum gleichmässigen Aufgeben von griess- oder mehlförmigem Kunststoffgut angeordnet ist, und dass im Anschluss daran, oberhalb und unterhalb des Förderbandes, elektrische oder andere Strahler zum Aussenden von Wärmestrahlen im Bereich um 3 x 10-2 cm Wellenlänge, z. B. in Gestalt von Baker-Rohren, angeordnet sind und dass im Anschluss daran, oberhalb und/oder unterhalb des Förderbandes, elektrische oder andere Strahler zum Aussenden von Infrarotstrahlen, vorzugsweise im Bereich um 0,8 x 10-5 cm Wellenlänge, z. B.
Reflektortyp-Hellstrahler in Röhrenform, angeordnet sind, während am Ende des Förderbandes eine Abnahme- und Aufwickel- oder Weitergabeeinrichtung für die Kunststoffbahn bzw. den Kunststoffstrang vorgesehen ist.
Anhand der beiliegenden Zeichnung wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beispielsweise beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Maschine zum Herstellen einer flachen Kunststoffbahn,
Fig. 2 eine schaubildliche Darstellung der Kunststoffbahn am Ende der Maschine mit Einrichtungen zum Teilen und Weiterverarbeiten der Bahn.
In einem nicht dargestellten Maschinengestell, welches in geeigneter Weise aus Profilstahl zusammengebaut sein kann, ist eine Förderbandvorrichtung 1 angeordnet, die aus einem beispielsweise 60 cm breiten Förderband aus Nesselgewebe, aus Führungsund Umlenkwalzen 2 und 3 und aus einer geeigneten Antriebsvorrichtung besteht, welche nicht dargestellt ist, und in üblicher Weise auf eine Antriebswalze einwirkt, die gleichzeitig eine Führungswalze sein kann.
Das Förderband 1 läuft in der Richtung des Pfeiles 4 um.
Oberhalb der Stelle, wo das Obertrum la des Förderbandes beginnt, befindet sich ein Vorratsbehälter 5 für das Vormaterial, welcher an seiner, in die Bandlaufrichtung weisenden Vorderseite eine untere Öffnung besitzt, die mit einer Rakelvorrichtung 6 versehen ist, um das Vormaterial in einer gleichmässigen Schicht 7 auf die Oberfläche des Bandes 1 aufzutragen. Die Schicht 7 ist beispielsweise 50 cm breit und 3 mm stark; sie besteht aus dem trockenen, lokker liegenden Kunststoffgriess oder -pulver, welches als Vormaterial gewählt wurde.
Im Anschluss an den Rakel 6 befindet sich gegebenenfalls noch eine Einrichtung, um die aufgetragene Kunststoffschicht 7 auf ein noch genaueres Mass zu kalibrieren und die Schicht gegebenenfalls mehr oder weniger zu verdichten. Die Einrichtung besteht aus zwei Walzen 8, von denen die eine oberhalb und die andere unterhalb des Förderbandes 1 angeordnet ist. Die beiden Walzen, die achsparallel übereinanderliegen, können sowohl rechtwinklig als auch schräg zur Transportrichtung der Schicht 7 angeordnet sein.
Die auf Mass gebrachte und mit dem gewünschten Verdichtungsverhältnis versehene Vormaterial schicht läuft nun weiter und d wird als nächstes der Einwirkung von Wärmestrahlen unterworfen, die in einer entsprechenden Beheizungsstation 9 erzeugt und ausgesendet werden. Die Station besteht im einzelnen aus Heizelementen bzw. Wärmestrahlern, die mit elektrischem Strom, Gas 0. der. beheizt sein und sich entweder oberhalb oder unterhalb des Förderbandes 1 befinden können. Die Heizelemente lassen sich einzeln oder gruppenweise zum und abschalten, und ihr Abstand zur Schicht 7 lässt sich verändern, damit die Bestrahlung den gegebenen Voraussetzungen, nämlich der Art des Vormaterials, der Schichtdicke, der Transportgeschwindigkeit, angepasst werden kann.
Vorzugsweise sind die Heizelemente an Haltern (nicht dargestellt) befestigt, die es gestatten, die Elemente nach der Seite hin auszuschwenken oder auszufahren, d. h. aus der Projektion des Förderbandes zu entfernen. Eine bevorzugte Ausführungsform der Heizelemente besteht darin, dass sie aus im wesentlichen U-förmig angeordneten Strahlern, z. B. Baker-Rohren, bestehen, die im Verhältnis zur Fortbewegungsrichtung des Bandes so lieden, dass die U-Schenkel in dieser Richtung und die U-Öffnungen entgegen dieser Richtung verlaufen. Die Baker-Rohre sind innerhalb einer keramischen Schale angeordnet und können mit Reflektoren ausgestattet sein, um die Abstrahlungswirkung auf das laufende Gut zu erhöhen.
In der ersten Bestrahlungszone 9 findet eine Einwirkung auf die Schicht 7 aus Vormaterial statt, die diesem rein äusserlich nicht ohne weiteres anzusehen ist. Die Schicht erscheint allenfalls nach ihrem Durchgang durch die Station 9 etwas stumpfer als vorher. Durch die gewählte Wellenlänge der Wärmestrahlen im Bereich von 3 x 10-2 cm wird das Gut im Hinblick auf seine Rückstellelastizität verändert und erweichungsbereit gemacht, wie es bereits beschrieben worden ist. Im ganzen besteht die Materialbahn nach wie vor aus losen Partikeln, die noch keine Verbindung untereinander eingegangen sind, so dass im Anschluss an die Station 9 noch Veränderungen der Gestalt bzw. des Querschnitts der auf dem Förderband 1 liegenden Schicht 7 möglich sind.
Es ist jedoch zweckmässig, solche Einwirkungen auf die Schicht nach der ersten Bestrahlung nicht mehr vorzunehmen, um das Packungsbild, welches die Schicht jetzt aufweist, und welches für die weitere Verarbeitung besonders geeignet ist, nicht mehr zu verändern.
Im Anschluss an die erste Wärmebehandlungsstufe 9 liegt allerdings eine günstige Gelegenheit vor, um rein örtliche, formende Einwirkungen auf die Schicht 7 durchzuführen, und zwar insbesondere solche, die lediglich die Oberfläche der Schicht betreffen, beispielweise Profilierungen und insbesondere Musterungen, d. h. das Ausbilden von in gleichmässigen Abständen eingeprägten Ornamenten o. dgl. Zu diesem Zweck befindet sich oberhalb des Förderbandes 1 eine beispielsweise als endloses Band ausgebildete Einrichtung 10 mit Gegendruckwalze 11, wobei das Band 10a auf seiner Oberfläche mit erhabenen Gravuren für ein entsprechendes Muster versehen sein kann. Die Anordnung mehrerer Einrichtungen 10 hintereinander ist möglich.
Im Verlauf der verfahrensgemässen Behandlung des Gutes auf dem Förderband 1 schliesst sich als nächstes die wesentlichste Station an, nämlich die Bestrahlung der Schicht 7 in einer solchen Weise, dass sich die Partikel des Vormaterials miteinander zu einem homogenen, porösen Band verbinden. Zu diesem Zweck sind vorzugsweise oberhalb des Förderbandes 1 mit der Materialschicht 7 Strahler 12 angeordnet, die bei dem gewählten Ausführungsbeispiel aus Reflektortyp-Hellstrahlern bestehen, wie sie u. a. unter dem Warenzeichen Philips in den Handel gebracht werden. Diese Strahler senden elektromagnetische Wellen im Bereich von 0,8-3 Mikron aus, und zwar unter Hervorrufung eines intensiven weisslichen Lichts.
Mehrere Strahlungsstäbe können neben- und hintereinander angeordnet sein, damit die Schicht 7 möglichst gleichmässig beaufschlagt wird; ausserdem sind die Strahler zweckmässigerweise entsprechend der Anordnung in Station 9 beweglich, so dass ihr Abstand vom Förderband verändert werden kann und sie auch gänzlich aus der Projektion des Förderweges entfernt werden können. Die Einstellung der Strahler nach Lage und Energiemenge erfolgt wiederum entsprechend den Voraussetzungen, die das Vormaterial mitbringt.
Die Vorgänge, die in der Stufe mit den Strahlern 12 stattfinden, wurden bereits eingangs näher erläutert, so dass an dieser Stelle lediglich noch anzugeben ist, dass die Schicht 7 hinter den Strahler 12 als zusammenhängendes Ganzes auf dem Förderband 1 aufliegt, und zwar zunächst noch in einem klebrigen Zustand, je nachdem, wie weit die Schicht schon wieder abgekühlt ist.
Die noch bildsame Beschaffenheit der Schicht lässt sich dazu ausnutzen, um ihrer Gestalt weitere Merkmale zu vermitteln, insbesondere die Oberflächen des Bandes 7 zu gestalten. So kann im Förderweg hinter der Station 12 ein Walzenpaar 13 angeordnet sein, welches die Oberfläche der Schicht glättet. Gleichzeitig kann durch eine geeignete Profilierung der oberen Walze 13 oder beider Walzen eine oder mehr als eine beliebig breite, verdichtete Zone in das noch formbare Band eingelegt werden, so dass sich beispielsweise auf den Bandoberflächen Längsoder Quernuten ergeben, in deren Bereich die Porosität geringer ist.
Anstelle der Walzen 13 oder im Anschluss an diese befindet sich eine Kühlstufe. Diese wird vorzugsweise durch entsprechende Gebläse 14 einerseits oder beiderseits des Bandes gebildet, aus denen über geeignete Verteiler, z. B. Querrohre mit Bohrungen, ein das ganze Band gleichmässig bestreichender Kaltluftstrom austritt. Es ist auch möglich, das Band durch ein Kühlflüssigkeitsbad zu leiten.
Am Ende des Förderwegs befindet sich schliesslich ein Abstreifblech 15, welches das Kunststoffband 7 von dem tragenden Förderband 1 abhebt und vorzugsweise zu einer nicht dargestellten Aufwickelstation leitet, wo das Band rollenweise abgenommen wird. Durch geeignete Schneidvorrichtungen, z. B.
Kreismesser, lässt sich das Band hinter der Kühlzone 14 auch in seiner Längsrichtung in Teilbahnen schneiden, die dann separat aufgewickelt oder anderen Maschinen zugeleitet werden, damit dort eine Weiterverarbeitung erfolgt. Diese kann z. B. in der Anfertigung von Röhren bestehen, indem die Teilbahnen in der bereits beschriebenen Weise zusammengebogen und an der entstehenden Naht verschweisst werden. Diese Röhren eignen sich vor allem zur Verwendung als Dränagerohre.
Das Untertrum lb des Förderbandes 1 enthält Einrichtungen zur Reinigung und Entfernung etwaiger Vormaterialreste, beispielsweise eine Bürstenwalze 16 und nicht dargestellte Druckluft oder Druckwasserdüsen, die das Band bespülen.
Die Abfolge der einzelnen Behandlungsstufen auf dem Förderband kann in verschiedener Weise variiert oder erweitert werden. So lässt sich beispielsweise die Bearbeitung des Gutes im Anschluss an die zweite Bestrahlungsstufe 12 noch ausführlicher gestalten, indem die dort vorhandene Bildsamkeit des Kunststoffbandes ausgenutzt wird, um insbesondere Feinbearbeitungsvorgänge an den Bandoberflächen durchzuführen. Zu diesem Zweck muss die Bildsamkeit entsprechend lang erhalten werden, und dies kann durch eine Vorrichtung zur Verhinderung des Wärmeaustausches zwischen dem Gut und der umgebenden Atmosphäre erreicht werden. Eine solche Vorrichtung besteht beispielsweise aus einer Abdeckhaube, die die Wärme so wenig wie möglich aus dem Band entweichen lässt.
Eine andere Möglichkeit zur Bearbeitung im Bereich hinter der zweiten Bestrahlungsstufe besteht darin, einzelne, insbesondere schmale Längszonen des Kunststoffbandes ganz undurchlässig zu machen.
Auf diese Weise ergibt sich ein Produkt, welches streifenweise filternd wirkt, so dass gegebenenfalls mehrere Medien unabhängig voneinander durch ein und dasselbe Band gefiltert werden können. Auch eine fraktionierte Filterung lässt sich auf diese Weise erreichen, wenn das Filterband in ein entsprechendes Gehäuse mit verschiedenen Kammern eingesetzt wird. Die undurchlässigen Zonen werden durch eine so starke Verdichtung des Materials hervorgerufen, dass an den betreffenden Stellen keine Hohlräume mehr zwischen den einzelnen Partikeln vorhanden sind. Die noch teigigen oder klebrigen Partikel werden so weit zusammengedrückt, dass sie, gegebenenfalls unter starker Formveränderung, zu einem massiven Ganzen werden.
In gegenständlicher Hinsicht sieht die Erfindung hierzu Druckrollen oder Druckwalzen vor, die von oben und unten auf das Kunststoffband einwirken und von dessen Fortschreiten selbst oder durch eine fremde Kraft angetrieben werden können.
Ein Kunststoffband mit undurchlässigen Längszonen, die gewissermassen bis zur Strichbreite schmal sein können, lässt sich gerade für die Herstellung von durchlässigen Röhren besonders gut verwenden. Die fertigen Röhren enthalten dann ebenfalls Längsteilungen ihrer Wandung in mehrere getrennte, durchlässige Abschnitte.
Auch Querteilungen durch undurchlässige Bereiche können hergestellt werden, und zwar beispielsweise durch oberhalb und unterhalb des Förderbandes quer zu dessen Förderrichtung angeordnete Walzen, auf deren Oberflächen sich axiale Stege befinden, die bei Drehung der Walzen nacheinander quer verlaufende Einprägungen bzw. Zusammendrückungen in dem Materialband verursachen.
Auf die Möglichkeit zum Aufbringen einer zweiten Kunststoffschicht ist bereits hingewiesen worden.
Hierzu wird beispielsweise ein zweiter Rakelkasten angeordnet, der eine zweite Kunststoffschicht in gleicher oder abweichender Breite auf die erste Schicht aufbringt, und zwar an einer Stelle, die sich nach der Zweckmässigkeit bestimmt, also beispielsweise erst im Anschluss an die Fertigstellung des ersten Kunststoffbandes, etwa zwischen den Stufen 13 und 14 gemäss Fig. 1. Die zweite Schicht kann aus gleichem oder anderem Vormaterial gebildet werden, wobei auch die Korngrösse eine andere sein kann als bei der ersten Schicht. Für die zweite Schicht muss sich ebenfalls eine entsprechende Abfolge von Behandlungsstufen an dem Förderband befinden.
Die Einfügung oder Aufbringung von fremden Bestandteilen in bzw. auf das Kunststoffband geschieht ebenfalls an geeigneter Stelle, am besten jedoch zwischen den Stufen 9 und 12 gemäss Fig. 1.
Es lassen sich Glasfäden, Gummifäden, Stahl- oder Kupferdrähte verarbeiten, um dem Enderzeugnis entsprechende Sondereigenschaften zu geben.
Das Produkt kann auch im Zuge seiner Herstellung mit den bereits erwähnten zusätzlichen Schichten aus anderen Werkstoffen versehen werden, und zwar entweder an einer Stelle, die zwischen die erwähnten Behandlungsstufen eingeschaltet ist, oder an einer Stelle, die sich an die Stufen des engeren Verfahrens anschliesst. Auch andere Bearbeitungsvorgänge werden vorzugsweise unmittelbar an die letzte beschriebene Verfahrensstufe angehängt, z. B. Biege-, Press-, Zieh-, Stanz- und/oder Schneidvorgänge. Falls diese Vorgänge leichter durchzuführen sind, wenn dem Material noch eine gewisse Bildsamkeit innewohnt, kann diese bis zur Erreichung der betreffenden Stufe durch Mittel zur Verhinderung der Abkühlung, wie beschrieben, erhalten werden.
In Fig. 2 ist ein Beispiel gegeben für die Aufteilung einer fertigen Kunststoffbahn in drei Teilbahnen, von denen die beiden äusseren kontinuierlich zu Rohren verschiedenen Durchmessers weiter verar beitet werden, während die mittlere Bahn ein bandförmiges Enderzeugnis bleibt. Die Aufteilung der Bahnen geschieht durch Kreismesser, und die hintere Teilbahn wird dann auf eine höhere, die vordere Teilbahn auf eine tiefere Bearbeitungsebene geführt.
Auf diese Weise lassen sich die nunmehr parallelen Bearbeitungsstufen räumlich besser unterbringen.
Method and device for the production of plastic sheets or strands
The invention relates to a method for the continuous production of plastic webs or strands from thermoplastic plastic material.
The tracks or strands can be of very different dimensions or
Act cross-sectional shapes. This means that the webs can be more or less wide strips, also foils or films, and they can have flat or profiled surfaces. The strands can be rectangular or some other cross-sectional shape bounded by curved lines, e.g. B. pipes can be made. The invention also relates to a device for carrying out the method.
The invention is based on the object of being able to produce plastic products that are light and porous compared to their volume, i. H. are permeable to liquids and / or gases. The products should be able to be produced in large quantities without great effort, so that they can be used to a certain extent from the meter. This also requires an economical method of manufacture in order to be able to satisfy major needs. Areas of application for the products are, for example, linings for insulation against temperatures, noise, etc., and also all types of diaphragms, for example filters.
The various foam plastics and their manufacturing processes are known as lightweight and porous plastic products. However, the associated process steps and other measures have no relation to the present invention, in particular not because in the production of foam plastics the plastic as such is originally created from chemical precursors, while the invention is based on already existing plastic products.
The object is achieved according to the invention by a method I the aforementioned purpose, which is characterized in that the starting material is thermoplastic material in any shape, granular or powder-like and so in a bulk or powdered form.
It is brought into flowable form and then spread out in web or strand form, whereupon the particles are made ready to be softened by a physical or chemical treatment and made sticky or liquefied on their surface by exposure to radiation, so that the particles bond with one another by touching their areas merge homogeneously into one another, with the particles remaining as such, however, and that the now coherent band or strand-like structure is cooled and further processed.
This process results in a product which consists of many coherent particles, namely semolina or powder grains, and which is porous depending on the particle size. The porosity can be so great that it can be easily seen with the naked eye, but it can also be so small that it is merely capillary in character or even only osmotically permeable in character, resulting in a diaphragm that is only permeable to gases or through which only gases or liquids can osmotically diffuse. Depending on the raw material, the product can also be either as a hard, stiff piece or as a z. B. win easily flexible plate.
The two process steps that are essential to the invention, the preparation for softening and the subsequent treatment up to adhesiveness or
Liquefaction can be achieved in different ways, both in terms of the type of energies to be used and the time interval between them. This depends on the starting material and on the e.g. B. atmospheric and temperature conditions under which the process is carried out. The two steps or treatment stages can follow one another closely, they can practically fall into one, but they can also be comparatively spatially and temporally separated from one another. It is important that the primary material in the first stage is put into a state that has been designated here as ready to be softened, which allows the surface of the material to respond readily to the action of the second stage.
In other words, the material must be able to liquefy at the beginning of the second stage on the surfaces of its particles to such an extent that the mantle zones of the individual particles flow into one another to such an extent at those points where they come into contact with one another that the interconnected bodies of the particles form a homogeneous whole. The particles as such must not dissolve, but must remain compact and stable in their core area in order to maintain the desired shape of the end product, which is already present when the material is introduced into the mentioned second stage.
In the first stage, the procedure can be that at the point where the material is to be made ready for softening, a stream of hot air is sent over or through the material.
A preferred embodiment of the method according to the invention, which has already proven its worth, is that the material is first in a finely divided form, e.g. B. granular, and preferably applied in a two-dimensional spread on a uniformly progressing base and successively exposed to the influence of two radiation zones in the range of about 1 x 10-1 to 0.6 x 10-4 cm wavelength, of which the first zone with longer-wave Rays, preferably around 3 x 10-2 cm wavelength, and the second zone is exposed to shorter-wave rays, preferably within the limits of 7500-32000 A wavelength, and that the plastic band or
the plastic strand is then naturally or artificially cooled and sent for further processing or its use. The rays are essentially in the infrared range and supply the material with energy, whereby the requirements mentioned are met in a particularly suitable manner, i.e. H. The primary material first undergoes a treatment that prepares it for the implementation of the second, most essential process step, and then the individual particles are bonded together so that a solid object is made from an initially flowable bulk material.
A second and possibly further layers can be applied to the first material layer, which are treated and connected to the first layer in the same way as the individual particles of the first layer to one another. One or more inlays in thread or tape form can also be introduced into the layer or between the layers.
Another preferred embodiment of the invention to be used is that, as the plastic raw material, products that are ground or finely comminuted in some other way, e.g. B. rods or plates, including waste, can be used from plastics that have a resilience that can be changed by the influence of heat. The resilience is that property of thermoplastics and plastics that have components that are suitable; have properties of thermoplastics, z. B. thermosets, which u. a. causes the resilience of the plastic.
This resilience can be changed under the influence of heat, but it should not be lost, but should be restored when the original temperature conditions are restored. Since the resilience is inherent in the entire plastic particle, i.e. it is present right into the core, it must also be changed as a whole, and this is the task of the first heating stage. The purpose of changing the resilience is to achieve material expansion under the influence of the second heating stage, without this expansion being associated with the disadvantage of springing apart, which. could change or destroy the predetermined shape and size of the material layer.
In the event of a temporary lack of resilience, the expansion caused in the poured layer rather has the effect that the individual particles press against one another and can thus flow into one another particularly easily and quickly at the relevant points after their surface has liquefied. During the subsequent shrinking process after the heat has subsided in the second stage and when the resilience slowly returns, the individual connection points between the particles are subjected to a tension that leads to the formation of fine gusset-like connection bridges between the particles. This is also associated with an opening or enlargement of the pores.
According to a further embodiment of the invention it is provided that the second radiation zone is followed by a shaping processing stage which designs the surface of the plastic web or the plastic strand or gives the web or the strand a different shape in whole or in part. The plastic sheet can, for. B. after the second irradiation zone, bent to the shape of a tube and the corresponding seam welded continuously and progressively.
If the plastic web is chosen to be sufficiently wide, several tubes can be formed from one web by cutting the web in its longitudinal direction and feeding the corresponding partial webs, each individually, to a device in which they are processed in a tubular manner. The tubes can have different diameters, and the individual devices for producing the tubes can be arranged in different planes in order to set up the space conditions appropriately. An arrangement can also be made such that the partial webs lead to different end products.
Another embodiment of the method according to the invention is characterized in that products, including waste, of thermoplastics are used as the plastic raw material, to which fillers, preferably non-plastic components, are added in an even distribution, for example cork, wood, corundum or rubber. The foreign matter can be those that remain unchanged during the process, e.g. B.
Pigments, although they can later have physical or chemical effects. Such effects are achieved, for example, by reflective or absorbent materials, anti-mesh or pro-mesh or permanent magnetic materials. On the other hand, the foreign substances can also be those that become effective during later stages of the process, e.g. B. Diisozyanate. The grain size of the foreign matter should, if possible, be smaller than that of the actual starting material or base material so that its procedural behavior is not disturbed. The liquid state of aggregation also comes into consideration for the foreign matter.
This means that the primary material can be provided not only in dry but also in wet form, for example by suspending the plastic semolina in or with liquids or in suspension, colloid or partially dissolved.
The plastic sheet can preferably be applied continuously to a carrier immediately after its completion, e.g. B. on a wall covering film or on a floor covering. The plastic sheet can also be attached under a foreign sheet or inserted between two foreign sheets. The foreign webs are previously produced otherwise and, if necessary, pretreated, for. B. coated with adhesive, the adhesive sheet is to some extent laminated with the plastic sheet. In this way, the plastic sheet can later be glued to a desired location without workshop equipment. The width of the foreign web can be the same as or different from the width of the plastic web.
For foreign webs, films made of polyvinyl chloride, woven ribbons of natural or artificial threads, including glass, and ribbons of cellular material with open or closed cells can be used. In terms of the method, the feeding of the foreign webs can also be switched on before the first heating zone.
A device that is proposed according to the invention for carrying out the described method is characterized in that it has an endless conveyor belt, at the beginning end of which a device for uniformly feeding plastic material in the form of semolina or flour is arranged, and that subsequently, above and below the conveyor belt, electric or other radiators for emitting heat rays in the range of 3 x 10-2 cm wavelength, e.g. B. in the form of Baker tubes, and that following this, above and / or below the conveyor belt, electrical or other radiators for emitting infrared rays, preferably in the range of 0.8 x 10-5 cm wavelength, z. B.
Reflector-type bright radiators in tubular form, are arranged, while at the end of the conveyor belt a removal and winding or transfer device is provided for the plastic web or the plastic strand.
An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the accompanying drawing. Show it:
1 shows a schematic side view of a machine for producing a flat plastic web,
2 shows a diagrammatic representation of the plastic web at the end of the machine with devices for dividing and further processing the web.
In a machine frame, not shown, which can be assembled in a suitable manner from profile steel, a conveyor belt device 1 is arranged, which consists of a for example 60 cm wide conveyor belt made of nettle fabric, guide and deflection rollers 2 and 3 and a suitable drive device, which is not shown , and acts in the usual way on a drive roller, which can also be a guide roller.
The conveyor belt 1 rotates in the direction of the arrow 4.
Above the point where the upper run la of the conveyor belt begins, there is a storage container 5 for the raw material, which has a lower opening on its front side facing in the direction of travel, which is provided with a doctor device 6, around the raw material in a uniform layer 7 to be applied to the surface of the tape 1. The layer 7 is for example 50 cm wide and 3 mm thick; it consists of the dry, loosely lying plastic semolina or powder, which was chosen as the starting material.
In connection with the doctor blade 6, there is optionally another device for calibrating the applied plastic layer 7 to an even more precise level and possibly more or less compacting the layer. The device consists of two rollers 8, one of which is arranged above and the other below the conveyor belt 1. The two rollers, which are axially parallel one above the other, can be arranged both at right angles and at an angle to the transport direction of the layer 7.
The pre-material layer, which has been made to measure and provided with the desired compression ratio, continues and is next subjected to the action of heat rays which are generated and emitted in a corresponding heating station 9. The station consists in detail of heating elements or radiant heaters, which are powered by electricity, gas 0. the. be heated and can be located either above or below the conveyor belt 1. The heating elements can be switched on and off individually or in groups, and their distance from the layer 7 can be changed so that the irradiation can be adapted to the given requirements, namely the type of primary material, the layer thickness, the transport speed.
Preferably, the heating elements are attached to brackets (not shown) which allow the elements to be pivoted or extended to the side, i. H. to remove from the projection of the conveyor belt. A preferred embodiment of the heating elements is that they consist of essentially U-shaped radiators, for. B. Baker tubes exist, which lied in relation to the direction of travel of the tape so that the U-legs run in this direction and the U-openings in the opposite direction. The Baker tubes are arranged inside a ceramic bowl and can be equipped with reflectors to increase the radiation effect on the running material.
In the first irradiation zone 9, there is an action on the layer 7 made of pre-material, which is not easily seen from the outside. At most, the layer appears somewhat duller than before after it has passed through station 9. Due to the selected wavelength of the heat rays in the range of 3 x 10-2 cm, the material is changed in terms of its resilience and made ready to be softened, as has already been described. As a whole, the material web still consists of loose particles that have not yet joined one another, so that changes in the shape or cross-section of the layer 7 lying on the conveyor belt 1 are still possible after the station 9.
However, it is advisable not to carry out such effects on the layer after the first irradiation in order not to change the package image which the layer now has and which is particularly suitable for further processing.
Following the first heat treatment stage 9, however, there is a favorable opportunity to carry out purely local, shaping effects on the layer 7, in particular those that only affect the surface of the layer, for example profiling and in particular patterns, i.e. H. The formation of evenly spaced ornaments or the like. For this purpose, a device 10, for example designed as an endless belt, with counter-pressure roller 11 is located above the conveyor belt 1, whereby the belt 10a can be provided on its surface with raised engravings for a corresponding pattern . The arrangement of several devices 10 one behind the other is possible.
In the course of the treatment of the goods on the conveyor belt 1 according to the method, the most important station follows, namely the irradiation of the layer 7 in such a way that the particles of the primary material combine to form a homogeneous, porous belt. For this purpose, radiators 12 are preferably arranged above the conveyor belt 1 with the material layer 7, which in the selected embodiment consist of reflector-type bright radiators, as they are u. a. be marketed under the Philips trademark. These emitters emit electromagnetic waves in the range of 0.8-3 microns, producing an intense whitish light.
Several radiation bars can be arranged next to one another and behind one another so that the layer 7 is acted upon as uniformly as possible; In addition, the radiators are expediently movable according to the arrangement in station 9, so that their distance from the conveyor belt can be changed and they can also be completely removed from the projection of the conveyor path. The setting of the emitters according to position and amount of energy is again carried out according to the requirements of the raw material.
The processes that take place in the stage with the radiators 12 have already been explained in more detail at the outset, so that at this point it only needs to be stated that the layer 7 behind the radiator 12 rests as a coherent whole on the conveyor belt 1, initially in a sticky state, depending on how far the layer has cooled down.
The still malleable nature of the layer can be used to impart further features to its shape, in particular to design the surfaces of the strip 7. Thus, a pair of rollers 13 can be arranged in the conveying path behind the station 12, which smoothes the surface of the layer. At the same time, by appropriate profiling of the upper roller 13 or both rollers, one or more than one compacted zone of any width can be inserted into the still malleable belt, so that, for example, longitudinal or transverse grooves arise on the belt surfaces, in the area of which the porosity is lower.
Instead of the rollers 13 or following them there is a cooling stage. This is preferably formed by a corresponding fan 14 on one side or on both sides of the belt, from which via suitable distributors, e.g. B. Cross tubes with holes, a flow of cold air evenly covering the entire band exits. It is also possible to pass the strip through a coolant bath.
At the end of the conveying path there is finally a stripping plate 15 which lifts the plastic belt 7 from the supporting conveyor belt 1 and preferably guides it to a winding station (not shown), where the belt is removed in rolls. By suitable cutting devices, e.g. B.
Circular knife, the strip behind the cooling zone 14 can also be cut in its longitudinal direction into partial webs, which are then wound up separately or fed to other machines so that further processing takes place there. This can e.g. B. exist in the manufacture of tubes by the partial webs are bent together in the manner already described and welded to the resulting seam. These pipes are particularly suitable for use as drainage pipes.
The lower run lb of the conveyor belt 1 contains devices for cleaning and removing any remaining raw material, for example a brush roller 16 and compressed air (not shown) or pressurized water nozzles which wash the belt.
The sequence of the individual treatment stages on the conveyor belt can be varied or expanded in various ways. Thus, for example, the processing of the goods after the second irradiation stage 12 can be made even more detailed by utilizing the plasticity of the plastic tape present there, in particular to carry out fine processing operations on the tape surfaces. For this purpose, the plasticity must be maintained for a correspondingly long time, and this can be achieved by a device for preventing the exchange of heat between the material and the surrounding atmosphere. Such a device consists, for example, of a cover which allows the heat to escape from the strip as little as possible.
Another possibility for processing in the area behind the second irradiation stage is to make individual, in particular narrow, longitudinal zones of the plastic strip completely impermeable.
This results in a product which has a filtering effect in strips, so that, if necessary, several media can be filtered independently of one another through one and the same belt. Fractional filtering can also be achieved in this way if the filter belt is inserted into a corresponding housing with different chambers. The impermeable zones are caused by such a strong compression of the material that there are no more cavities between the individual particles at the relevant points. The still doughy or sticky particles are compressed to such an extent that they become a solid whole, possibly with a strong change in shape.
In terms of the subject matter, the invention provides for this purpose pressure rollers or pressure rollers which act on the plastic strip from above and below and can be driven by its progress either itself or by an external force.
A plastic tape with impermeable longitudinal zones, which can to a certain extent be narrow up to the width of a line, can be used particularly well for the production of permeable tubes. The finished tubes then also contain longitudinal divisions of their wall into several separate, permeable sections.
Cross-divisions through impermeable areas can also be produced, for example by means of rollers arranged above and below the conveyor belt transversely to its conveying direction, on the surfaces of which there are axial webs that cause transverse impressions or compressions in the material belt when the rollers are rotated.
The possibility of applying a second plastic layer has already been pointed out.
For this purpose, a second squeegee box is arranged, for example, which applies a second plastic layer in the same or a different width to the first layer, namely at a point that is determined by the expediency, for example only after the completion of the first plastic strip, for example between steps 13 and 14 according to FIG. 1. The second layer can be formed from the same or a different starting material, whereby the grain size can also be different from that of the first layer. There must also be a corresponding sequence of treatment stages on the conveyor belt for the second shift.
The insertion or application of foreign constituents into or onto the plastic tape is also carried out at a suitable point, but best between steps 9 and 12 according to FIG. 1.
Glass threads, rubber threads, steel or copper wires can be processed in order to give the end product special properties.
The product can also be provided with the already mentioned additional layers of other materials in the course of its manufacture, either at a point that is inserted between the mentioned treatment stages, or at a point that follows the stages of the closer process. Other processing operations are also preferably attached directly to the last process stage described, e.g. B. bending, pressing, drawing, punching and / or cutting processes. If these processes are easier to carry out, if the material still has a certain malleability, this can be maintained by means of preventing cooling, as described, until the relevant level is reached.
In Fig. 2 an example is given for the division of a finished plastic web into three partial webs, of which the two outer ones are processed continuously to tubes of different diameters, while the middle web remains a tape-shaped end product. The paths are divided by circular knives, and the rear partial path is then guided to a higher processing level, the front partial path to a lower processing level.
In this way, the now parallel processing stages can be accommodated better spatially.