CN1319047A - 用加压的方法制造一种表面形成花纹的薄膜状半成品的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种由热塑性塑料制造表面形成花纹的、薄膜状半成品的方法,热塑性塑料放在一加工出的带有大量盲孔形式的空隙的表面(5)并相应地变形。硬化的塑料材料作为形成花纹的薄膜从表面上揭下,其中挤入空隙内并从空隙中拔出的热塑性材料构成一由凸起和粒结组成的装饰层。构成装饰层的凸起最好通过梳、刷、刮和/或揉搓拉长成茸毛。

Description

用加压的方法制造一种表面形成 花纹的薄膜状半成品的方法
本发明涉及一种由热塑性塑料制造表面形成花纹的，薄膜形半成品的方法，其中热塑性塑料原料在熔化状态下或以薄膜的形式放到一温度可调的。相对于所希望的花纹加工成反花纹(模具)的、具有相对于塑料材料小的粘着倾向和具有大量细的空隙的表面上，并至少在与此表面的接触区域内保持在熔化温度上。变形的热塑性塑料原料-还放在表面上-通过冷却变硬，其中与表面相接触的一侧具有了相应的表面花纹。硬化的塑料材料作为形成花纹的薄膜从表面上取下，其中进入空隙中的材料形成一由凸起和粒结组成的装饰层。其次本发明还涉及按本方法制造的产品以及实施此方法的装置。
由专利文献DE 195 24 076 C1已知，通过这样的方法由热塑性塑料制造表面形成花纹的、薄膜状半成品，即将熔化状态的热塑性塑料原料在一圆柱形、可旋转和温度可调的轨辊表面上挤压，这时热塑性塑料原料与轧辊表面的表面花纹完全接触。使熔化的热塑性塑料冷却硬化并从轧辊表面上取下。这时相应于存在的微细空隙得到形成的薄膜状半成品的相应的粒结形成花簇形表面。其次已知，塑料薄膜可以压印或用深拉方法成形。
事实表明，用所述方法很难使塑料薄膜的上侧面配备非常细的凸起和粒结，例如每cm2大致3000至20000颗。薄膜茸毛很难从模具的深的空隙中拔出。根据经验始终有一定百分比的塑料薄膜茸毛留在空隙内，使这些空隙在对于形成凸起的下一次加工过程时失效，从而不久以后所生产的产品便无法再使用。
因此提出了这样的任务，用浇注或涂敷方法由热塑性塑料制造半成品，在用这种工艺时在细微空隙内形成的凸起或粒结不致于扯断，而是在用这种工艺时可以在多道工步中均匀地制造封闭的表面。
这个任务借助于具有以下工步的方法来解决：
-将热塑性塑料原料以熔化状态或薄膜的形式放在一温度可调、相对于所希望的花纹做成反花纹(模具)的、相对于塑料材料具有小的粘着倾向的和具有大量盲孔形式的细微空隙的表面(5)上，并至少在与表面的接触区域内保持熔化温度，
-通过对塑料材料加压使它在压缩存在于空隙内的剩余空间的情况下挤入空隙内，从而灌入模具内，但是空隙仅仅被热塑性塑料部分灌满，
-成形的热塑性塑料材料-还放在表面上-通过冷却变硬，这时与表面相接触的一侧具有了相应的表面花纹，
-消除在塑料材料上的压力，由此在空隙内受压缩的空气至少部分地将塑料材料挤出，
-硬化的塑料材料作为形成花纹的薄膜从表面上揭下，这时嵌入空隙内的和从空隙内拔出的热塑性材料构成由凸起和粒结组成的装饰层。
特别是通过在塑料原料上加压在存在于空隙内的剩余空间受压缩的情况下将塑料挤入空隙内，这里可以形成2至5bar的高压，使得灌入模具，但是空隙仅仅被热塑性塑料部分灌满。如果加大在塑料上的压力，那么在空隙内部的受压缩空气便破裂，塑料材料部分地被挤出空隙。因为凸起和粒结与其余的塑料材料是连接的，现在起有扯断倾向的凸起和粒结容易拔出。
这里前提条件是，模具对于所采用的塑料具有小的粘着倾向。这里特剐地可以考虑，模具作为整体由一种PTFE塑料(聚四氟乙烯)用公知的方法制成。
在专利文献DE 195 24 076中介绍了这种类型的轧辊的基型。细微空隙的加工例如可以借助于激光铝孔装置进行。具有0.5至10mm厚的氟塑料组成的塑料涂层的钢芯轧辊特别适合于实现这一方法，这种氟塑料例如可以是聚氟乙烯或氟橡胶，如由Du Pont以VITONTM的产品名称提供的那样。塑料涂层在轧制运行时必须能经受200°至250℃的持续热负荷。其他适合于轧辊涂层的塑料可以从聚酰亚胺或聚砜族中选择。总体来说由钢或带金属或合金涂层的钢组成的轧辊也是可用的。
可以选择热塑性塑料，如通常熟悉的和作为例子在从属权利要求2中提到的，可以选择作为待加工的塑料原料。
形成花纹的薄膜的揭出在温度为40°至60℃时进行，因此薄膜还有点软并具有容易进行处理的粘度。使塑料可以浇注或熔化的温度本身可以在通常的制造者资料中找到，并随情况的不同而不同。
作用在塑料原料上的压力最好在一轧辊间隙，也就是说通过压在塑料上的轧辊施加。
凸起和粒结的长度最好在50至200μm之间。这时凸起和粒结的长度相当于空隙深度的20至60％。凸起或纤毛的装载密度最好在每平方厘米3000至20000颗之间。
本方法通过以下工步得到明显扩展，即通过梳、刷、刮和/或搓揉使构成装饰层的凸起伸长，其中装饰层的凸起的长度平均至少加长原始长度的两倍，并形成一至少一面上形成纤维状花纹的半成品，其中凸起加长成为纤毛。这些工步通过按从属权利要求10至16的工艺方案加以说明。
实现本方法的一种装置的特征在于：设有一轧辊对，其中一根轧辊具有一温度可调、加工成相对于所希望的花纹的反花纹(模具)的表面，它具有对于塑料材料小的粘着倾向，并配备大量盲孔形式的细微空隙，并且其表面的一部分可加热到所用热塑性塑料的熔化温度。用轧辊对的、最好同样是可加热的第二根轧辊将塑料材料挤入加热轧辊的构造内，其次存在一冷却装置，轧辊表面和在它上面的塑料材料在经过辊隙之后可以用冷却装置冷却，还存在一揭下装置，硬化的形成花纹的薄膜可以用它揭下。
也就是说通常用两根轧辊工作，其中模辊可以加热到40℃的温度，第二根光滑的钢轧辊，例如在聚乙烯时保持140°±5℃的温度。因此薄膜被加热；此外通过辐射热使塑料薄膜软化并加热到145℃。在辊隙内塑料物质被挤入模具和空隙，并由此而冷却。
涉及到实现本方法的装置的其他特征借助于实施例加以说明。
按本方法制造的产品可以制成单层或多层产品以及预制品和制成具有加长纤维的成品。
设有装饰花纹的层可以由一种受热时容易流动的由高粘度聚合物组成的聚合物组成。
背向纤维装饰层的一侧也可以和一基体材料，例如织物、针织品或无纺布连接。
借助于图形对本发明的实施例加以说明。图纸的图形具体表示：
图1用示意侧视图表示用来制造热塑性半成品的装置；
图2具有平效的半成品布局的制造方法；
图3按一种优选的实施形式的半成品涂层的剖视图。
图1表示处于不同阶段的用来制造薄膜形半成品的装置。在实施例中主要生产具有由聚乙烯组成的粘结结构的两层的中间产品。
由两台单螺杆挤出机(未画出)通过一具有出口2至2＇的多通道喷嘴供给熔化和混和均匀的材料。其中在挤出机内保持1∶2.5的压缩比，螺杆温度为250℃。两股聚乙烯熔液3,3＇在恒定的压力下加在低温辊-模辊4上。
设有相反地形成花纹的模具5的可旋转的模辊4具有大量细微的空隙。模具5的整个表面由一约2mm厚的由PTFE塑料组成的外壳组成，它除了粒面结构外还包含大量盲孔形的细微空隙，它们分别通过激光钻孔形成，深度为400至600μm。表面直径约为40至70μm。
加在轧辊表面上的塑料熔液借助于加压辊6在高压下压在模辊表面上。这时熔液挤入存在的空隙内，其中在空隙内存在的空气剩余容积受到压缩，并且在比较高的压力下用热塑性塑料材料部分填满空隙。所用压力约在3至10bar之间。
在这里所推荐的多层挤出设备中对于直接与模辊接触并挤入空隙内的材料采用一种比较容易流动的聚乙烯，而上面一层采用形成强度的、流动性不太好的聚乙烯。从辊隙中出来的薄膜总厚度约为60至80μm。其中形成的装饰层至少应该为40μm厚。后者采用具有中等分子量的LLDP(超低密度聚合物)，在190℃/2.16g,10分钟时测量熔化指数MFI为30，密度为0.8955。
对于强度层采用由聚乙烯组成的混合物，它得到较高的韧性。其配方同样包含常用的滑动剂、稳定剂、颜料等等添加剂。
成形的热塑性塑料材料-还放在模辊表面上-通过冷却使之硬化。这例如通过一水池或冷空气进行。此后在与模具5接触的一侧上塑料材料具有相应的表面构造。
通过揭起辊11使硬化的塑料材料从表面上揭起，并作为中间产品10继续加工。中间产品以形成花纹的表面向外地走向另一个旋转的滚筒20，它以约40°至80℃的温度加热。在这种状态下从模辊4上揭下的中间产品有一主要还在表面上的、挤压得不太多的、由大量粒结和凸起组成的装饰层12。装饰层从表面开始测量的高度约为100至120μm，如果空隙深度为400μm的话。对于一定的应用目的中间产品10已可用作成品。
但是如果需要进行后续加工，使得产生由长纤维形成的纤维结构，那么在旋转的滚筒20上进行后续加工，以便在薄膜表面上产生丝绒的特征。
通过一加压辊21将中间产品10引向旋转滚筒20的外壳面，并在那里借助于真空固定。在逐次通过各工位的过程中中间产品首先被第一粗糙辊22加工，粗糙辊22具有金属刮板23，它们通过抓住粒结和凸起相应的长度使它伸长2至20倍。然后由比较“短胖的”粒结凸起变成纤维形的、拉长的结构，纤维长度为250至400μm。
在许多级内中间产品继续进行加工。在粗糙辊22后面连接一梳理辊24，用该梳理辊梳理扯起的、拉长成较长的纤毛的材料，并向一定的方向摆放。接着通过制造得和粗糙辊22相似的第二粗糙辊使凸起、粒结和纤毛进一步加长和拉伸。此后又连接一梳理辊26。它后面又连接另一个粗糙辊27。最后得到很象纤维的、几乎和无纺布一样的结构，但是其中只是表面相应地起毛，而不像纺织品的粗糙那样与底布相接触，现在通过另一转向辊28将完工半成品抽出并输送给贮存容器或裁剪工位。
代替粗糙刷22也可以采用其他刷子或刮板，用它们可以将凸起加长或拉伸。主要的是开始存在的比较平的构造通过刷子或通过搓揉得到处理，其中平均而言装饰层凸起长度至少加长原始长度的两倍。一般情况下达到高得多的数值。凸起拉伸超过10倍。
如果不希望后续处理，也可以从轧辊4上直接揭起作为成品的非常薄的、40至80μm厚的弹性薄膜。原则上产生具有热塑性成形表面的所有塑料按所述方法都可以转化成丝绒薄膜，也就是说单层和多层的挤出薄膜、吹塑、注塑薄膜，以及建立在极其不同等极的聚合物基础上的复合薄膜，在所有这些情况下最好将已经完工的吹塑或挤出薄膜从贮存架中放到轧辊上，这里代替两个挤出头出现一(未画出的)第一转向和加压辊。
然后薄膜可以放在轧辊表面上送入两个辊子4和6之间的辊隙，并在那里挤入盲孔空隙。
作为原材料聚烯烃，特别是聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯和聚异丙烯以及它们的混合物或共聚物证明是合适的。但是也可以采用塑料，如聚酯、聚醚酯、聚酰胺、聚氨基甲酸酯、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚砜、ABS、ASA、聚异丙烯、聚碳酸酯以及它们的混合物和共聚物。
根据表格或试验记录可以得到经验得出的熔点值。
这里加工原理必须至少在与表面相接触的区域内保持在熔化温度上。这特别地通过接触热，例如通过附加的加热辊，或者通过辐射能、超声波或微波实现。
在从成形模具上揭下之前(这里是轧辊4)粒结薄膜先进行冷却。
不应该排除也可以采用断续的方法，其中在一平放的表面上每次铺放一薄膜或塑料，然后借助于一压紧板或压紧辊挤入空隙内，并分别作为平料揭起。
模辊4例如由一钢辊组成，它可以加热和冷却，其表面带有由一种非常贵重的氟橡胶组成的几毫米厚的涂层，这种氟橡胶例如以Dupont公司的Viton品牌出售。在这种氟橡胶层中借助于激光铝孔加工出希望的空隙构造。可以毫无困难地达到每平方厘米2500至3000个孔的密度。
薄膜通过预热辊加热到140℃。通过附加的辐射加热在朝向工具的一侧还可以加热到145℃。模辊本身只保持在60℃，通过约10bar的压力促使薄膜挤入模辊的空隙内。
粒结的长度开始时为120至120μm。
按本方法得到的薄膜可以作为衬单用在医药卫生领域，但是也可以在家俱工业中用作表面材料。这种薄膜还可以通过浸渍、打孔、编结等等继续加工。也可以印刷，通过相应的粒面构造薄膜的触觉和外观可以进一步改善。

Claims (15)

1．用于由热塑性塑料制造表面形成花纹的、薄膜状半成品的方法，具有以下工步：
-热塑性塑料原料以熔化状态或薄膜的形式放在一温度可调的、相对于所希望的构造做成反构造(模具)的、对于塑料材料具有小的粘着倾向并具有大量盲孔形式的细微空隙的表面(5)上，并且至少在与表面相接触的区域内保持熔化温度，
-通过在塑料原料上加压使它在压缩在空隙内存在的剩余空间的情况下挤入空隙内，从而灌入模具内，但是空隙仅仅被热塑性塑料部分灌满。
-变形的热塑性塑料-还位于表面上-通过冷却硬化，这时它在与表面相接触的一侧上具有了相应的表面构造，
-去除在塑料原料上的压力，由此在空隙内部被压缩的空气使塑料材料至少部分被挤出，
-硬化的塑料材料作为形成花纹的薄膜从表面上揭起，其中挤入空隙并从空隙中拔出的热塑性材料形成由凸起和粒结组成的装饰层。
2．按权利要求1的方法，其特征在于：采用从聚烯烃族，聚异丙烯、聚酯、聚乙烯醇、聚氨基甲酸酯、聚醚酯、聚酰胺、聚氯乙烯、聚砜、聚碳酸酯、ABS、ASA，聚酰胺脂，以及它们的混合物或共聚物中选择的热塑性塑料作为塑料原料。
3．按权利要求1或2的方法，其特征在于：形成花纹的薄膜的揭起在40°至60℃时进行。
4．按权利要求1至3的方法，其特征在于：揭起的薄膜固定在一工作辊上。
5．按权利要求1的方法，其特征在于：作用在塑料材料上的压力施加在辊隙内。
6．按权利要求1的方法，其特征在于：凸起和粒结的长度在50μm到200μm之间。
7．按权利要求1或6的方法，其特征在于：凸起和粒结的长度相当于空隙深度的20至60％。
8．按权利要求1的方法，其特征在于：凸起或纤毛的铺放密度为每cm2 3000至20000颗之间。
9．按上述权利要求之至少一项的方法，其特征在于：构成装饰层的凸起通过梳、刷、刮和/或搓揉被拉长，其中平均而言装饰层凸起的长度至少加长原始长度的两倍，并形成至少在一侧上形成纤维形构造的半成品，其中凸起加长成为纤毛。
10．用于实施如权利要求1至8所述方法的装置，其特征在于：设有一对轧辊(4,6)，其中一根轧辊具有一温度可调的、相对于所希望的构造做成反构造(模具)的表面(5)，它配备对于塑料材料小的粘着倾向和大量盲孔形式的细微空隙，在其表面的一部分上可以加热到采用的热塑性塑料的熔化温度，其中可用轧辊对的第二个辊子(6)将塑料原料挤入加热轧辊的构造内；装置还具有一冷却装置和一揭起装置，用冷却装置可以使辊子表面和在它上面的塑料材料在通过辊隙后冷却，用揭起装置可以将硬化的形成花纹的薄膜(10)揭起。
11．按权利要求10的装置，其特征在于：具有模具表面的装置，例如轧辊，后面连接一设备加工表面的装置(20)，半成品可这样地固定在此装置上，使半成品用纤维装饰层覆盖的一侧露在外面，并用来梳、刷、刮和/或搓揉的加工装置，如粗糙刮板、梳理辊等等设置在加工表面区域内，用它们可以制造纤毛。
12．薄膜半成品，按上述方法权利要求1至9之至少一项制成单层或多层产品。
13．按权利要求12的薄膜半成品，由两层组成，其特征在于：设有装饰的层由一种受热时容易流动的聚合物组成，背面一层由高粘度聚合物组成。
14．带有纤维装饰层的薄膜半成品，其用纤维装饰层覆盖的一侧弄粗糙，其中平均而言，纤维装饰层的纤维长度至少加大两倍。
15．带纤维装饰层的薄膜半成品，按上述方法权利要求之任一项制造，其特征在于：背向纤维装饰层的一侧与一基体材料，例如织物、针织品或无纺布连接。
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