DE10102501C2 - Oberflächenstrukturierung mittels Ultraschall - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung eines oberflächenstrukturierten Films.

Bei bisher bekannten Verfahren zur Herstellung von oberflächenstrukturierten Filmen wird beispielsweise ein thermoplastisches Material direkt auf eine Lochwalze extrudiert, die unter einem Vakuum steht. Ein derartiges Verfahren geht beispielsweise aus der DE 198 17 237 C2 hervor. Eine weitere Möglichkeit, eine Oberflächenstrukturierung zu erzeugen, besteht darin, den Film durch einen Kalander mit einer glatten Walze und einer Lochwalze zu fahren. Durch den Anpressdruck wird das erhitzte thermoplastische Material in die Löcher der Walze eingedrückt. Ein derartiges Verfahren geht beispielsweise aus der DE 198 43 109 C2 hervor.

Aus Große, Rauenberg, "Mikroperforation reguliert Gasaustausch", Kunststoffe 84 (1994) 5, S. 559-563, Carl Hanser Verlag, München, ist es bekannt, dass zur Perforierung von Folien Ultraschall verwendet werden kann, was sich aber nicht durchgesetzt hat.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung anzugeben, mit denen unterschiedliche Oberflächenstrukturen durch Veränderung weniger Parameter erzielbar sind.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren zur Herstellung eines oberflächenstrukturierten Films mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 8 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines oberflächenstrukturierten Films, bei dem ein thermoplastisches Material auf eine Form aufgebracht wird, verwendet Kavitäten zur Herstellung einer Strukturierung des Films. Das thermoplastische Material dringt in die Kavitäten ein. Nach Ablösung des thermoplastischen Materials von der Form weist das thermoplastische Material an einer Oberfläche eine durch die Kavitäten verursachte Struktur auf. Das thermoplastische Material wird dazu mittels Ultraschall in die Kavitäten eingebracht.

Die Anwendung von Ultraschall ermöglicht einen lokalen Energieeintrag von Wärme und Druck im thermoplastischen Material. Dieser Energieeintrag kann so gesteuert werden, dass darüber im Zusammenspiel mit der vorgegebenen Form eine gewünschte Oberflächenstruktur des Films erzielt wird. Je nach Variation des Energieeintrages verändert sich das Volumen an thermoplastischem Material, welches in die Kavitäten gezwungen wird. Je höher der Energieeintrag ist, um so tiefer gelangt thermoplastisches Material insbesondere in sehr feine Kavitäten, das bedeutet Kavitäten mit einem äußerst geringen Loch- oder Oberflächendurchmesser. Gemäß einer bevorzugten Ausge­ staltung wird das thermoplastische Material auf eine sich drehende Hülse aufgebracht, wobei vorzugsweise beabstandet von einem Aufbringungsort des thermoplastischen Materials auf die Hülse Ultraschall auf das thermoplastische Material einwirkt. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird das thermoplastische Material auf ein umlaufendes Band aufgebracht. Entlang des Verfahrweges des Bandes ist eine Ultraschallstation angeordnet, mittels der das thermoplastische Material zumindest teilweise in dem Band enthaltene Kavitäten eingebracht wird.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass ein Film auf die Form angepresst wird und erst anschließend mit Ultraschall beaufschlagt wird. Ein Anpressen des Filmes erfolgt beispielsweise mittels einer Andruckwalze, mittels Unterdruck, der auf der Oberfläche der Form ausgeübt wird, mittels beispielsweise von außen aufgetragener erhitzter Luft oder anderen druckgebenden Mitteln. Ein Anpressen des Filmes weist den Vorteil auf, dass zur Ausbildung der Oberflächenstrukturierung der Film glatt auf der Form aufliegt. Vorzugsweise befindet sich der Film unter einer Zugspannung, wenn er in Kontakt mit der Form ist.

Neben der Verwendung eines Filmes besteht desweiteren die Möglichkeit, thermoplastisches Material direkt auf die Form zu gießen und mittels Ultraschall das thermoplastische Material zumindest teilweise in die Kavitäten einzubringen. Eine derartige Vorrichtung bzw. Verfahren kann durch Verwendung eines Vakuums oder auch einer Luftabsaugung verbessert werden, wie es beispielsweise aus der schon oben angeführten DE 198 17 237 C2 hervorgeht und auf die im Rahmen dieser Offenbarung bezüglich der Absaugung bzw. Vakuumerzielung wie ebenso bezüglich der dort beschriebenen Walzen verwiesen wird.

Mit dem vorgeschlagenen Verfahren wie auch mit der vorgeschlagenen Vorrichtung kann ein zumindest zweischichtiges thermoplastisches Material oder insbesondere auch ein einschichtiges thermoplastisches Material verarbeitet werden. Das zumindest zweischichtige thermoplastische Material besteht beispielsweise aus Polyolefinen unterschiedlicher Viskosität. Das einschichtige thermoplastische Material dagegen zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass es über seinen Querschnitt über einen annähernd einheitlichen Viskositätswert verfügt. Vorzugsweise weist die zu strukturierende Oberfläche des thermoplastischen Materials einen MFI ("Melt flow index") auf, der möglichst oberhalb von 0,3 liegt. Angestrebt werden MFI-Werte von mindestens 10 und größer. Eine Verwendung eines mehrschichtigen thermoplastischen Materials erlaubt eine Abstufung der MFI-Werte. Gemäß einer Weiterbildung kann das verwendete thermoplastische Material an einer Oberfläche einen MFI aufweisen, der um den Faktor 10, insbesondere den Faktor 30, vorzugsweise um den Faktor 60 und insbesondere um den Faktor 100 größer ist als an der anderen Oberfläche des Filmes. Als Polymer zur Herstellung des Films wird bevorzugt Polyolefin verwendet, beispielsweise Polyethylen oder Polypropylen, Mischungen der genannten Polymere, Copolymere sowie Mischungen aus Homopolymeren und Copolymeren. Verwendung finden ebenfalls LDPE ("Low density polyethylen"), HDPE ("High density polyethylen") sowie Mischungen verschiedenster Polyolefine. Es können jedoch auch Kunststoffe anderer Thermoplasten, wie Polyester, Copolyester, Polyamide, Polyetherester, Polyeteramine, Polyvenylalkohole, Polyvenylalkanole sowie Mischungen oder Copolymere der genannten Polymergruppen verwendet werden.

Darüber hinaus kann das thermoplastische Material auch mit einem Füllmaterial wie beispielsweise Calciumcarbonat oder Bariumsulfat gefüllt sein. Vorzugsweise wird das feingemahlene anorganische Füllmaterial mit einer Korngröße zwischen 3 bis 5 µm eingebracht. Gemäß einer Weiterbildung ist das Füllmaterial beispielsweise hydrophobisierend oder mit einem oberflächenaktiven Stoff, wie beispielsweise Calciumstearat, versetzt. Auf diese Weise gelingt ein besonders gutes Einarbeiten des Füllmaterials in das thermoplastische Material. Vorzugsweise wird ein Füllmaterial eingesetzt, welches organische und/oder anorganische Stoffe mit geringer Affinität zu dem thermoplastischen Material hat und eine signifikant geringere Elastizität als das thermoplastische Material aufweist. Füllmaterial wird vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe Calciumcarbonat, Talkum, Ton, Kaolin, Quartz, Diathomyenerde, Magnesiumcarbonat, Bariumcarbonat, Magnesiumsulfat, Bariumsulfat, Calciumsulfat, Zinkoxid, Magnesiumoxid, Titandioxid, Glaspulver oder Ceolit. Das einschichtige bzw. zumindest zweischichtige thermoplastische Material kann auch spezielle Funktionen aufweisen, wie beispielsweise Stabilisierung, Isolierung, thermische und/oder elektrische Leitung, Färbung, Kennzeichnung etc. Auch kann das thermoplastische Material mit einem nicht thermoplastischen Material verbunden sein, wie beispielsweise einer Metallfolie oder anderem.

Gemäß einer Weiterbildung ist das thermoplastische Material dampf- und oder flüssigkeitsdurchlässig. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann der derartig oberflächenstrukturierte Film ein oder mehrere Eigenschaften aufweisen. Diese Eigenschaft kann nur die gebildete Oberflächenstruktur, der gesamte Film oder auch nur Teile davon aufweisen. Mögliche Eigenschaften sind Wirksamkeit gegenüber Bakterien und/oder Viren, beispielsweise in Form einer Hemmung des Wachstums und/oder in Form einer zerstörerischen Wirkung. Umgekehrt besteht die Möglichkeit, das Bakterien- und/oder Virenwachstum mit einer entsprechenden Beschaffenheit des oberflächenstrukturierten Films zu fördern. Weitere Eigenschaften sind beispielsweise Flammenhemmung, Temperaturstabilität, Durchsichtigkeit, optische Aufhellung, Geruch, Geruchshemmung bzw. Geruchskontrolle, Strahlenbeständigkeit, Antibeschlag, Filterwirkung, Strömungsbeeinflussung, elektrische Leitfähigkeit, optische Leitfähigkeit, magnetische Eigenschaft, Antirutscheigenschaften, sowie weitere, die im Folgenden eventuell im Zusammenhang mit einem oder mehreren Additiven, einem Zusatz, einer Beschichtung oder einer Anwendung beschrieben werden. Diese Eigenschaften sind jedoch nicht auf derartige Zusätze, Additive oder ähnliches beschränkt. Eine Eigenschaft eines oberflächenstrukturierten Films ist beispielsweise durch Zugabe eines Additives zum Polymer, durch ein Masterbatch, durch Beaufschlagen des strukturierten Films mit einem Fluid, z. B. durch Auftragen, Besprühen, mittels Diffusion oder ähnlichem beeinflussbar.

Als Additiv kann beispielsweise ein flammenhemmendes Additiv wie z. B. Exolit^TM AP 750 oder Exolit^TM RP eingesetzt werden. Ebenso besteht die Möglichkeit, den Haarfilm gegenüber der Sonnenstrahlung oder anderer Strahlung, z. B. Wärmestrahlung, zu stabilisieren. Dazu können als Additive thermische und/oder ultraviolette Stabilisierer verwendet werden (z. B. HALS ("hindered amine light stabilizers"), so wie Hostavin^TM N 20 oder Sanduvor^TM PR 31. Auch besteht die Möglichkeit, z. B. opalescente Pigmente einzusetzen. Ebenso besteht die Möglichkeit, Zusätze ("clarifying agents") wie z. B. aus der Produktserie Millad^TM, zu verwenden, chemische Schäumungsmittel und/oder Nukleosierungszusätze (z. B. Hydrocerol^TM-Mischung, Antibeschlag-Zusätze (z. B. Atmer^TM z. B. gegen Feuchtigkeitsniederschlag) optische Aufheller (z. B. Uvitex^TM OB), Duftstoffe wie zum Beispiel Parfums, Aromazusätze, wie beispielsweise von Gewürzen wie Vanille, Geruchskontrollzusätze, z. B. Zeolithe.

Additive, die einen antimikrobiellen Effekt haben, sind z. B. biostatische ("biostatic") oder biocidale ("biocidal") Zusätze, je nach gewünschter Verwendung der Erfindung. Beispiele von Substanzen, die eine antimikrobielle Aktivität aufweisen, sind z. B. Irgaguard^TM B 1000 oder eine Vielzahl von kommerziell erhältlichen Produkten, die Silberionen enthalten. Darüber hinaus können auch oberflächenaktive Zusätze zugegeben werden, wie z. B. hydrophob oder hydrophil wirkende Zusätze. Das thermoplastische Material, welches verwendet wird, kann ebenfalls auch in einem Verbund mit einer anderen Komponente eingesetzt werden. Hierzu sind beispielsweise Vliesstoffe, Gewebe, andere Filme oder Beschichtungen verwendbar. Vorzugsweise ist die Komponente ebenfalls wie das verwendete thermoplastische Material biologisch abbaubar, beispielsweise aus einem ebenfalls biologisch abbaubaren Polymermaterial. Beispielsweise kann dazu ein auf Stärke basierendes Polymer wie Mazin® und Polytriticum® 2000, biologisch abbaubares Polyester, und/oder Polyhydroxyalkanoat, allein als Mischung oder auch jeweils getrennt in unterschiedlichen Lagen eingesetzt werden.

Darüber hinaus kann der derartig oberflächenstrukturierte Film eingesetzt werden als Abschirmung. Beispielsweise ist die Verwendung als abschirmende Verpackung möglich, wobei eine Abschirmung gegenüber Hitze oder Kälte, Stöße, elektrische und/oder magnetische Einflüsse, Feuchtigkeit, Säuren, Basen, abrasive Medien und anderem möglich ist. Beispielsweise eignet sich der oberflächenstrukturierte Film zur sicheren Verpackung von elektronisch sensitiven Bauteilen. Gewisse Additive stellen elektrische Leitfähigkeit, optische Leitfähigkeit und/oder magnetische Eigenschaften für den Film, eine Lage oder eine Beschichtung des Filmes zur Verfügung, beispielsweise Kohlenstoff oder Graphit. Darüber hinaus besteht ein weiterer Vorteil durch Verwendung von reaktiven Zusätzen im thermoplastischen Material, z. B. "crosslinking" Zusätze oder Photoinitiatoren, wie z. B. Irgacure® 1700. Durch derartige reaktive Zusätze können chemische und/oder physikalische Modifikationen des Films während seiner Bildung erzielt werden. Darüber hinaus gelingt es durch diese reaktiven Zusätze, gewünschte Reaktionen mittels Ultraschall erst dann zu bewirken, wenn das thermoplastische Material auf der Form aufliegt. Während der Beaufschlagung des thermoplastischen Materials mit Ultraschall kann durch gezielte Steuerung des verwendeten Ultraschalls weiterhin erreicht werden, dass auch nur ganz spezielle reaktive Zonen entlang der Filmoberfläche entstehen.

Gemäß einer Weiterbildung wird das thermoplastische Material vor der Beaufschlagung mit Ultraschall beheizt. Insbesondere wird dadurch sichergestellt, dass ein eindeutig konditioniertes thermoplastisches Material mittels Ultraschall bearbeitet wird. Dieses erhöht die Prozesssicherheit. Vorzugsweise wird die Form in etwa bis zu einer Vicat- Temperatur des thermoplastischen Materials oder leicht darüber aufgeheizt. Die Vicat- Temperatur wird mittels Vicat-Prüfung gemäß ASTM D1525-76 gemessen. Das thermoplastische Material wird somit vorzugsweise bis zu seiner Erweichungstemperatur und gegebenenfalls noch etwas höher aufgeheizt. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird die Form gekühlt. Eine Kühlung erfolgt vorzugsweise auf eine Temperatur, die weniger als 50°C beträgt. Insbesondere ist die Form auf eine Temperatur von 30°C und darunter gekühlt.

Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Herstellung eines oberflächenstrukturierten Films zur Verfügung gestellt. Die Vorrichtung weist eine umlaufende Form zum Aufbringen eines thermoplastischen Materials auf. Die Form hat Kavitäten zur Strukturierung des Films durch Eindringen des thermoplastischen Materials in die Kavitäten. Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung Ultraschallgenerie­ rungsmittel auf, um das thermoplastische Material mittels Ultraschall in die Kavitäten zu zwingen.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist ein Ultraschallkopf bewegbar zu einer Oberfläche, einer Walze oder eines Bandes als umlaufende Form der Vorrichtung angeordnet. Bei Verwendung einer Walze hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn diese eine Rundlaufgenauigkeit von mindestens 5 µm hat. Gemäß einer Weiterbildung weist die Walze eine Hülse auf. In dieser Hülse sind die Kavitäten angeordnet. Die Walze bzw. die Kavitäten in der Walze bzw. in der Hülse wie auch in einem verwendeten Band können beispielsweise so ausgestaltet sein, wie es aus den schon oben angeführten DE 198 17 237 C2 bzw. DE 198 43 109 C2 hervorgeht, auf die diesbezüglich im Rahmen dieser Offenbarung verwiesen wird. Gemäß einer Weiterbildung weist die Vorrichtung eine Spalteinstellungseinrichtung auf. Mittels der Spalteinstellung lässt sich ein Energieeintrag durch das Aufbringen von Ultraschall auf das thermoplastische Material regeln. Insbesondere lässt sich feststellen, dass je geringer der Spalt ist, desto höher auch der Energieeintrag in das thermoplastische Material ist.

Versuche wurden beispielsweise mit einer Walze vorgenommen, auf die eine Hülse aufgesetzt wurde. Die Hülse wies einen Durchmesser von 150 mm und eine Breite von 200 mm auf. Die Hülse ist mit einer Strukturierung versehen, die auf einer Breite von 200 mm in Form von Kavitäten vorliegt. Die Kavitäten haben eine Dichte von etwa 2.500 je cm² sowie eine Lochtiefe von etwa 250 µm. Der Lochdurchmesser beträgt etwa 150 µm. Auf diese Walze wurde ein Film aufgebracht, der dreilagig aufgebaut ist. Die drei Schichten des Films A, B, C weisen unterschiedliche MFI wie auch Materialien auf: Für A: MFI = 30, Material LDPE; für B: MFI = 0,8, Material LDPE; für C: MFI = 0,3, Material mitteldichtes HDPE. Der Film wurde auf die Walze aufgebracht und durch einen Spalt geführt, den die Walze mit einem Ultraschallkopf der Ultraschallgenerierungsmittel bildete. Verwendet wurde für die Ultraschallgenerierungsmittel beispielsweise von Hermann Ultraschalltechnik der Generator Typ Dynamic/Ultrapack Active Control 2000 CS mit einer maximalen Leistung von 4.000 W und einer Frequenz von 20 kHz sowie einer Amplitude bei 70% bis 100% von 9,1 bis 13 µm. Darüber hinaus verfügt das Amplitudentransformationsstück über ein Übersetzungsverhältnis von 1 : 2. Als Sonotrode wurde diejenige mit der Kenn-Nummer WH104091 R230 eingesetzt. Der Ultraschallkopf wurde mittels eines Linearmotors verfahren. Dadurch ließ sich die Spalteinstellung genau regulieren. Insbesondere ermöglicht eine steife Lagekonstruktion der Walzen in Verbindung mit der Ultraschallkopfaufhängung die Aufbringung eines Druckes auf das durch den Spalt hindurchgeführte Material. Der Ultraschallkopf kann direkt auf dem Film wie aber auch über ein geeignetes Kontaktmittel mit dem thermoplastischen Material in Kontakt stehen.

In direkten Oberflächenkontakt mit der die Kavitäten aufweisenden Walze kam in einem ersten Versuch die Schicht A, in einem zweiten Versuch die Schicht C. Mit der Schicht A wurden Haarlängen nach Abzug des Films von der Walze erzielt, die bei 100 µm Länge lagen. Teilweise ist es gelungen, eine Hohlfaserstruktur von der Walze abzuziehen. Die im zweiten Versuch verwendete Schicht C zur Bildung der Struktur erzielte bei gleichem Energieeintrag eine andere Formbildung. Während bei gleichem Energieeintrag bei der Schicht A Zäpfchen bzw. Härchen gebildet wurden, gelang bei der Schicht C die Ausbildung einer flachen Noppenstruktur. Für die Schicht A ergaben sich bei einem Energieeintrag von 12%, abgelesen am Ultraschallgerät, bezogen auf maximal 4.000 W, eine Haarlänge von 1 µm, bei 20% Energieeintrag eine Länge von etwa 50 µm und bei 30% Energieeintrag eine Länge von etwa 100 µm.

Darüber hinaus hat sich herausgestellt, dass die Unterkonstruktion für die Aufnahme der Walze, wie auch die Walzenlagerung selbst, eine gewisse Steifigkeit benötigen. Bei der Auflage des Ultraschallkopfes auf das thermoplastische Material wird gleichzeitig Druck auch auf die Walze ausgeübt. Bei entsprechenden Umdrehungsgeschwindigkeiten muss ein Schwingen beispielsweise aufgrund von Resonanzfrequenzeffekten zwischen der Walze und der Aufnahme des Ultraschallkopfes vermieden werden. Vorzugsweise wird daher die Unterkonstruktion für die Walze von einer Aufnahmenkonstruktion für den Ultraschallkopf so getrennt, dass Schwingungen der Konstruktionen nicht gegenseitig übertragen werden können. Auf diese Weise lässt sich auch eine genaue Spalt­ regulierung und damit auch ausgeübten Druck, wie auch Energieeintrag über den Ultraschallkopf justieren. Eine Lagenjustierung erfolgt insbesondere mittels eines Stellschrittmotors, vorzugsweise mit einem Linearantrieb. Die Spalteinstellung zwischen Oberfläche der Walze und dem Ultraschallkopf ist vorzugsweise im µm-Bereich einstellbar.

Gemäß einer Weiterbildung wird der von der Walze abgenommene Film gelenkt. Dazu kann eine Streckkraft in CD ("Cross direction" - Querrichtung) und/oder MD ("Machine direction" - Längsrichtung) gerichtet sein. Methoden und Parameter eines "Stretching" sind beispielsweise aus EP 0 259 128 B1, U.S. 5,296,184, EP 0 309 073 B1 und U.S. 5,770,531 bekannt, die diesbezüglich, bezüglich der Materialien und Anwendungen sowie der beschriebenen Vorrichtungen hiermit im Rahmen dieser Offenbarung mit aufgenommen werden. Auch ist es bekannt, Filme zusammen mit Vliesfaserstoffen oder anderen Materialien zu strecken, wie z. B. in EP 0 259 128 B1 und EP 0 309 073 B1 beschrieben. Auf diese beiden Dokumente wird im Rahmen der Offenbarung bezüglich der Materialien, der Parameter und der beschriebenen Anwendungen ebenfalls verwiesen. Gleiches gilt auch für die U.S. 4,116,892.

Es hat sich herausgestellt, dass insbesondere für Monofilme eine Strukturierung mittels Ultraschall vorteilhaft ist. Gegenüber einem mehrschichtigen Film entsteht bei einem derartig hergestellten Monofilm beim Ablösen bzw. Abziehen des Filmes von der Walze nur ein unwesentlicher Spannungsgradient und damit wird nur eine deutlich geringere bzw. keine Rollneigung erzeugt. Insbesondere für Weiterverarbeitungsschritte hat das den Vorteil, dass zusätzliche Führungen vermieden werden können, die ansonsten eine Rollneigung ausgleichen müssen. Weitere vorteilhafte Merkmale und Ausgestaltungen sind in der folgenden Figurenbeschreibung angegeben. Dabei zeigen:

Fig. 1: Eine erste schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Strukturierung eines thermoplastischen Materials und

Fig. 2: eine zweite Vorrichtung zur Strukturierung von thermoplastischem Material.

Fig. 1 zeigt eine erste Vorrichtung 1 zur Strukturierung eines thermoplastischen Materials 2. Das thermoplastische Material 2 wird auf eine Walze 3 aufgebracht. Nachfolgend zu einem Aufbringungsort 4 des thermoplastischen Materials 2 ist ein Infrarotstrahler 5 angeordnet. Dem nachgeschaltet folgt ein Temperatursensor 6 und anschließend ein Ultraschallkopf 7, welcher beispielsweise mit dem Infrarotstrahler 5 wie auch dem Temperatursensor 6 sowie einer Steuerung bzw. Regelung zur Einhaltung vorgegebener Parameter verbunden sein kann. Der Ultraschallkopf 7 ist in einer nicht näher dargestellten Konstruktion so aufgehangen, dass er im Kontakt mit dem thermoplastischen Material 2 Schwingungen übertragen und auf diese Weise einen Energieeintrag im thermoplastischen Material 2 erzeugen kann. Vorzugsweise weist die in Kontakt mit dem thermoplastischen Material 2 stehende Oberfläche des Ultraschallkopfes 7 eine derartige Geometrie auf, dass eine Oberfläche 8 des thermoplastischen Materials 2 nicht beschädigt wird. Der Ultraschallkopf 7 ist daher vorzugsweise abgerundet. Wenn das thermoplastische Material 2 mittels des Infrarotstrahlers 5 auf eine gewünschte Temperatur eingestellt worden ist, dann das thermoplastische Material teilweise in nicht näher dargestellte Kavitäten in der Walze 3 eingedrungen ist, kann nachfolgend eine Temperaturregelung des thermoplastischen Materials 2 zur Abkühlung erfolgen. Dazu ist gemäß dieser Ausgestaltung ein erstes Luftmesser 9 sowie ein zweites Luftmesser 10 angeordnet. Das erste Luftmesser 9 unterstützt insbesondere die Abkühlung der mit dem Ultraschallkopf 7 in Kontakt geratenen Oberfläche 8 des thermoplastischen Materials 2. Das zweite Luftmesser 10 unterstützt insbesondere die weitere Abkühlung einerseits der Oberfläche der Walze 3 wie auch einer Strukturierung 11 des auf diese Art und Weise gebildeten oberflächenstrukturierten Filmes 12. Die Walze 3 wie auch eine Abnahmewalze 13 können in ihrer Temperatur geregelt sein. Dieses wird durch die Pfeile in Verbindung mit T angedeutet. Die Walzen 3, 13 können jeweils unabhängig voneinander gekühlt oder auch beheizt werden.

Fig. 2 zeigt eine zweite Vorrichtung 14 zur Herstellung einer Strukturierung an einem thermoplastischen Material. Im Unterschied zur ersten Vorrichtung 1 weist die zweite Vorrichtung 14 eine Andruckrolle 15 auf. Thermoplastisches Material 2 wird auf die Andruckrolle 15 aufgebracht und sodann mittels dieser zur Walze 3 weitergeführt. Die Andruckrolle 15 und der von ihr auf die Walze 3 ausgeübte Druck ist variabel einstellbar.

Auf diese Weise kann das thermoplastische Material unter Spannung auf die Walze 3 geführt werden. Insbesondere lässt sich auf diese Weise ein glattes Anlegen auf der Walze 3 erzielen. Darüber hinaus ist gemäß der schematischen Ansicht der zweiten Vorrichtung 14 die Lage des Ultraschallkopfes 7 gegenüber der Oberfläche der Walze 3 anders als gegenüber derjenigen aus Fig. 1. Während die nicht näher in der Walze 3 dargestellten Kavitäten senkrecht zur Oberfläche stehen, können diese auch in einem Winkel außerhalb 90 Grad angeordnet sein. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Stellung des Ultraschallkopfes 7 dementsprechend an eine andere Winkelvorgabe angepasst werden kann. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, neben in den oben genannten Dokumenten beschriebenen Kavitätsgeometrien, auf die im Rahmen dieser Offenbarung explizit nochmals verwiesen wird, weitere Strukturen in die Walze einzubringen. Derartige Strukturen können länglich, gebogen, Ausschnitte, Figuren, Motive, mit einer Öffnungsbreite von vorzugsweise unterhalb 1 mm sein. Die auf diese Weise herstellbare Struktur kann daher, wie schon oben beschrieben, Härchen, Konusse, Hohlgeometrien und anderes aufweisen. Kavitäten können gelasert, gebohrt, erodiert oder auf andere Weise hergestellt werden.

Bei Verwendung einer Hülse, die die Negativstrukturen, insbesondere die Kavitäten, aufweist, ist es vorteilhaft, wenn diese im Zusammenspiel mit der Walze eine Rundlaufgenauigkeit von mindestens 5 µm hat. Um dieses erzielen zu können, wird die Hülse vorzugsweise aufgeschrumpft und dann mittels einer Presspassung gehalten. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, Walze wie auch Hülse mittels einer Konusgeometrie aneinander anzupassen und darüber auch die Hülse auf die Walze aufsetzen zu können. Die Verwendung einer Konusgeometrie hat den Vorteil einer automatischen Zentrierung der Hülse zur Walze. Eine Feststellung der Hülse auf der Walze erfolgt anschließend beispielsweise mittels einer Wellenmutter oder anderen Feststellmitteln.

Der gemäß oben beschriebenem Verfahren bzw. oben beschriebener Vorrichtung hergestellte Film ist für verschiedene Anwendungen einsetzbar. Um nur einige aufzuzählen, sei insbesondere auf Verwendungen im medizinischen Bereich, bei Damen- und Babyhygieneartikeln, bei Inkontinenzartikeln, wie aber auch als Bedruckungsmaterial und anderes hingewiesen. Eine Vielzahl von Anwendungen, auf die im Rahmen der Offenbarung verwiesen wird, sind in der noch nicht offengelegten Patentanmeldung DE 100 36 780 der Anmelderin aufgeführt. Auf die dort beschriebenen Anwendungen wird ausdrücklich im Rahmen der Offenbarung vermiesen.

Claims (12)

1. Verfahren zur Herstellung eines oberflächenstrukturierten Films (12), wobei ein thermoplastisches Material (2) auf eine Form aufgebracht wird, die Kavitäten zur Herstellung einer Strukturierung (11) des Films (12) aufweist, das thermoplastische Material (2) in die Kavitäten eindringt und nach Ablösung des thermoplastischen Materials (2) dieses an einer Oberfläche eine durch die Kavitäten verursachte Struktur aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Material (2) mittels Ultraschall in die Kavitäten eingebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Material (2) auf eine sich drehende Hülse aufgebracht wird, wobei beabstandet von einem Aufbringungsort (4) des thermoplastischen Materials (2) auf der Hülse Ultraschall auf das thermoplastische Material (2) einwirkt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein unstrukturierter Film auf die Form angepresst wird und erst anschließend der Film mit Ultraschall beaufschlagt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein zumindest zweischichtiges thermoplastisches Material oder ein einschichtiges thermoplastisches Material der Form zugeführt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Material (2) vor der Beaufschlagung mit Ultraschall beheizt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Form bis zu einer Vicat-Temperatur des thermoplastischen Materials (2) aufgeheizt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Form gekühlt wird.

8. Vorrichtung (1; 14) zur Herstellung eines oberflächenstrukturierten Films (12), mit einer umlaufenden Form (3) zum Aufbringen eines thermoplastisches Materials (2), wobei die Form (3) Kavitäten zur Strukturierung des Films (12) durch Eindringen des thermoplastischen Materials (2) in die Kavitäten aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1; 14) Ultraschallgenerierungsmittel (7) aufweist, um das thermoplastische Material (2) mittels Ultraschall in die Kavitäten zu zwingen.

9. Vorrichtung (1; 14) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ultraschallkopf (7) bewegbar zu einer Oberfläche einer Walze (3) oder eines Bandes angeordnet ist.

10. Vorrichtung (1; 14) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (3) eine Rundlaufgenauigkeit von mindestens 5 µm hat.

11. Vorrichtung (1; 14) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (3) eine Hülse aufweist, in der die Kavitäten angeordnet sind.

12. Film (12) hergestellt mit einem Verfahren nach Anspruch 1 oder einer Vorrichtung (1; 14) nach Anspruch 8.