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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen
eines Flächenproduktes sowie das Flächenprodukt
selbst.
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Im
Stand der Technik sind eine Vielzahl von dahingehenden Lösungen
betreffend Flächenprodukten bekannt.
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So
ist beispielsweise durch die
WO 02/13647 A2 ein Verfahren zum Herstellen
eines Flächenproduktes als Haftverschlußteil bekannt,
mit einer Vielzahl von einstückig mit einem Träger
verbundenen und symmetrisch aufgebauten Formelementen in Form von
Verhakungsmitteln in der Art jeweils eines mit einem Kopfteil versehenen
Stieles, bei dem ein formbarer Werkstoff in eine Formgebungszone
zwischen einem Druckwerkzeug und einem Formwerkzeug zugeführt
wird.
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Bei
dem bekannten Verfahren werden zumindest in einem Längsschnitt
des jeweiligen Formhohlraumes gesehen die einander gegenüberliegenden
Begrenzungswände durchgehend mit einem konvexen Bahnverlauf
ausgestattet, so dass ein stetig verlaufender Übergang
zwischen den Querschnittsformen von Stiel- und Kopfteil für
ein Verhakungsmittel des Trägerteils erreicht ist, so dass
es insoweit zu einem hemmfreien Entformungsprozeß für das
Flächenprodukt aus der Herstellvorrichtung kommt.
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Durch
die
EP 1 028 639 B1 ist
ein Verfahren zum Herstellen einer Trägerbahn aus Kunststoffmaterial
mit mehreren Stielen als Flächenprodukt bekannt, die sich
von mindestens einer Seite der Bahn aus erstrecken, wobei das Verfahren
die folgenden Schritte umfaßt:
- – Auswählen
mindestens eines ersten Materials für eine erste Materialschicht,
- – Auswählen mindestens eines zweiten Materials für
eine zweite Materialschicht,
- – Schmelzformen der ersten Schicht mit einer ersten
Oberfläche und einer zweiten Oberfläche aus dem
ersten Material,
- – Schmelzformen der zweiten Schicht mit einer ersten
Oberfläche und einer zweiten Oberfläche aus dem
zweiten Material,
- – Verbinden der ersten Oberflächen der ersten und
zweiten Materialschicht, während sich die Schichten im
geschmolzenen Zustand befinden, zur Ausbildung einer mehrlagigen
Folie als Trägerteil und
- – Ausbilden mehrere Stiele auf mindestens der zweiten
Oberfläche der zweiten Materialschicht,
- – wobei dieser Formschritt das Formen der mehreren
Stiele aus mindestens dem ersten Material und/oder dem zweiten Material
und das Verfahren weiterhin den Schritt des Steuerns der Verarbeitungsbedingungen
und der Dicke, Viskosität und relativer Größen
des ersten und zweiten Materials umfaßt, derart, dass das
erste Material, das die erste Schicht bildet, in oder durch die
auf der zweiten Oberfläche der zweiten Schicht ausgebildeten Stiele
hindurch ragt und Teil der Stiele bildet.
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Ferner
ist durch diese Europäische Schrift eine Bahn als Flächenproduktlösung
bekannt, die nach diesem Verfahren hergestellt ist. Mit dieser bekannten
Lösung wird mindestens eine der beiden Materialschichten
durch Coextrusion des Kunststoffmaterials hergestellt, wobei in
einem weiteren Verfahrensschritt die Stielenden mit einer weiteren Formgebungswalze
kalandriert werden, um dergestalt ein pilzförmiges Hakenverschlußmaterial
als Endprodukt zu erhalten.
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Mit
den bekannten Verfahren lassen sich eine Vielzahl von verschiedenen
Ausführungsformen eines Haftverschlußteiles als
Flächenprodukt mit vorzugsweise pilzförmigen Haftverschlußteilen
als Formelementen auf einem bandförmigen Trägerteil
erhalten, die dadurch charakterisiert sind, dass das jeweilige Form-
oder Verschlußelement (Stiel und Kopf) massiv ausgebildet
aus einem Kunststoffmaterial besteht. Obwohl die hier zum Einsatz
kommenden Kunststoffmaterialien recycelbar und sogar zumindest teilweise
biologisch abbaubar sind, läßt der Einsatz dahingehender
Materialien, insbesondere betreffend die Verpackungstechnik und
unter Einbezug einer erhöhten Umweltverträglichkeit
noch Wünsche offen. Auch kommt es zusehends auf den Märkten
zu einer Rohstoffverknappung, was die Kunststoffpreise in die Höhe
schnellen läßt, so dass die hieraus erstellten
Endprodukte entsprechend teuer werden.
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Des
weiteren sind im Stand der Technik als Flächenprodukte
eine Vielzahl von Papier- oder Papp-Schachtelerzeugnissen bekannt,
die auch als sogenannte Display-Verpackungen eingesetzt der modernen
Konsumgüterindustrie die Möglichkeit eröffnen,
eine Vielzahl von Produkten am Ort des Verkaufs direkt zu plazieren
und aufzuständern. In der Regel wird die dahingehende Display-Verpackung
in der Art einer Display-Palette ausgebildet und dergestalt, wie
bei sonstigen Palettensystemen auch üblich, transportiert,
wobei dann aber regelmäßig am Ort der Aufstellung
und des Verkaufs für die jeweilige Aufstell- oder Verkaufsmannschaft
eine Vielzahl von Handhabungsschritten notwendig ist, um den Inhalt der
Display-Paletten verkaufsfähig zu machen.
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Um
diesem Nachteil zu begegnen ist in der
WO 2007/059862 A1 zwar
bereits ein Ständerteil, insbesondere aus Wellpappe, Vollpappe
oder ähnli chem Material bestehend, aufgezeigt, dessen einzelne
Teilflächen entlang von Faltlinien umgelegt in zeitsparender
Weise einen raschen Schachtel- oder Display-Aufbau ergeben; allein
der dahingehende Aufbau setzt bei der Entwicklung einen hohen Erfahrungsmaßstab
voraus, den nicht jeder Hersteller von Papp- oder Papiererzeugnissen
hat.
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Des
weiteren kennt der Verbraucher aus dem täglichen Leben
auch Flächenprodukte aus Papier, wie Toilettenpapier, Taschentücher,
Handtücher, Wischtücher etc., die teilweise mehrlagig
aufgebaut, modernen Produktanforderungen Genüge tun.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren zum Herstellen eines Flächenproduktes zur
Verfügung zu stellen, mit dem sich in vorteilhafter, prozesssicherer
und kostengünstiger Weise die Einsatzmöglichkeiten
für dahingehende Flächenprodukte erhöhen
lassen. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zu schaffen, mit der sich das Herstellverfahren prozeßtechnisch
sicher verwirklichen läßt, sowie eine Flächenprodukt
dem Markt anzubieten, das kostengünstig ist sowie erhöhten
Umweltanforderungen Rechnung trägt. Die dahingehenden Aufgabenstellungen
löst ein Verfahren gemäß der Merkmalsausgestaltung
des Patentanspruches 1, eine Vorrichtung mit der Merkmalsausgestaltung
des Anspruches 8 sowie ein Flächenprodukt gemäß der
Merkmalsausgestaltung des Anspruches 10.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren dient dem Herstellen
eines Flächenproduktes, das zumindest teilweise zellulosehaltige
Bestandteile aufweist, insbesondere aus Papier oder Pappe besteht
und ein Trägerteil aufweist, wobei mittels mindestens eines Formgebungswerkzeuges
einzelne Formelemente gebildet werden, die einstückig oder
separat Bestandteil des zuordenbaren Trägerteils sind und über dieses
zumindest teilweise vorstehend ausgebildet werden.
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So
kann beispielsweise das Trägerteil aus zellulosehaltigen
Bestandteilen aufgebaut sein, beispielsweise ganz aus Papier bestehen,
das in hohem Maße saugfähig sein soll und mittels
des Formgebungswerkzeuges lassen sich einzelne Formelemente als
einstückiger Bestandteil des Trägerteils auf dieses
vorstehend aufsetzen. Insoweit sind die einzelnen Formelemente in
der Art von Vorsprüngen gleichfalls aus zellulosehaltigem
Material, insbesondere aus Papiermaterial, gebildet. Durch die einzelnen
Formelemente tritt nun zum einen eine Oberflächenvergrößerung
für das Trägerteil auf und zum anderen erlauben
die Formelemente eine Art Kratzeffekt, was das Abreinigungsergebnis
verbessert, insbesondere wenn das dahingehend aufgebaute Flächenprodukt
als Wischtuch im Haushalt eingesetzt wird oder als Toilettenpapier
seinen Bestimmungszweck erfährt.
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Um
die Saugfähigkeit noch weiter zu verbessern, ist insofern
das Trägerteil des angesprochenen Flächenproduktes
mehrlagig aufgebaut, wobei ein Teil der Lagen sich als besonders
saugfähig erweisen kann und der andere Teil dient überwiegend
der Stabilität des Gesamtproduktes. Zwar ist bei dahingehenden
Haushaltsprodukten auch üblich, durch Einprägen
einer reliefartigen Struktur in das Papiermaterial die angesprochene
Oberflächenvergrößerung mit Kratzeffekt
zu erreichen; allein die angeformten, einzeln vorstehenden Formelemente,
die ansonsten die Oberfläche des Trägerteils unberührt
lassen, erweisen sich als die bessere Lösung.
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Der
Kratzeffekt läßt sich noch verbessern, wenn man
das Trägerteil wiederum aus Papier aufbaut; die Formelemente
jedoch als separaten Bestandteil, beispielsweise aus Kunststoffmaterial
bestehend, auf das Trägerteil aus Papier aufbringt. Die Kunststoff-Formelemente
lassen sich beispielsweise in der Art von vergrößerten
Tropfen auf das Trägerteil aufsprühen, wobei die
Sprüheinrichtung insoweit dann das Formgebungswerkzeug
bildet. Die aufgesprühten oder sonst aufgetragenen Kunststofftröpfchen
behalten aufgrund der Oberflächenspannung des Kunststoffmaterials
ihre Tröpfenchenform bei und können auf dem Trägerteil
entsprechend ausgehärtet werden, beispielsweise unter Einsatz
einer Wärmequelle. Das papierförmige, gegebenenfalls mehrlagige
Trägerteil bleibt dann nach wie vor saugfähig
und die aufgebrachten, auf dem Trägerteil verfestigten
Kunststofftröpfchen, erhöhen wiederum den Kratzeffekt
zum verbesserten Abreinigen von Flächen jedweder Art.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens werden jedoch die einzelnen Formelemente in der Art von
pilzförmigen Verschlusselementen ausgebildet, so dass sich
unter Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens
ein Haftverschlussteil aus Papier oder Pappe erzeugen läßt.
Die Haftverschlußelemente lassen sich unmittelbar an Papier-
oder Papperzeugnissen wie Schachteln, gegebenenfalls einstückig anbringen,
so dass sich die Schachteln zur Aufnahme eines Packgutes verläßlich
schließen lassen, ohne dass zusätzliche Verschlußsysteme
notwendig wären, wie Klebebänder, Umreifungsbänder,
Paketschnüre und dergleichen mehr. Um den Formelementen
eine erhöhte Steifigkeit zu verleihen, ist es bevorzugt
vorgesehen, die zellulosehaltige Suspension, aus der die Formelemente
erzeugbar sind, mit einem Kunststoffmaterial zu versetzen, beispielsweise
mit einem vorgebbaren prozentualen Anteil an üblichem Polymermaterial.
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Der
insoweit überwiegend aus Papiermaterial aufgebaute Flächenhaftverschluß erweist
sich als besonders gut recycelbar und biologisch abbaubar. Im übrigen
läßt er sich in großtechnischem Maßstab herstellen,
was sich kostengünstig auf seinen Herstellereis auswirkt.
Es ist für einen Durchschnittsfachmann überraschend,
dass er unter Einsatz von zellulosehaltigem Material Flächenhaftverschlüsse
aufbauen kann, die funktionssicher im Gebrauch sind und lang andauernd
verwendbar sind.
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Die
pilzförmigen Verschlußelemente eines Haftverschlußteils
lassen sich mit pilzförmigen Verschlußelementen
eines anderen Haftverschlußteils unter Bildung eines wiederholt öffenbaren
und schließbaren Haftverschlusses miteinander kombinieren;
es ist aber auch denkbar ein übliches Schlingen- oder Schlaufenmaterial
des einen Verschlußteiles mit dem Verschlußteil
mit den haken- oder pilzförmigen Formelementen aus Papier
zu verbinden. Um hier eine besondere Sicherheit in der Verschlußgeometrie
zu erreichen, ist vorzugsweise vorgesehen, dass auf die freie Kopfseite
des jeweiligen Formelementes eine duroplastische aushärtbare
Formmasse aufgebracht wird, die dergestalt den Papierkopf aussteift,
um eine sichere Unterhakungsmöglichkeit gewährleisten
zu können. Der derart hergestellte Verschluß aus
Papierformelementen nebst Papierträgerteil hat ein besonders
niedriges Einsatzgewicht und das eingesetzte Zellulosematerial läßt
sich kostengünstig in sehr großen Mengen auf dem
Weltmarkt erhalten, was bei manchen Kunststoffsorten schon heute
nicht mehr der Fall ist.
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Sofern
es auf eine weitere Gewichtsreduzierung ankommt, lassen sich die
einzelnen Formelemente auch als Hohlelement erhalten, d. h. das Stielinnere
des Formelementes bildet einen Hohlraum aus, der bei Bedarf wiederum
befüllt werden kann, beispielsweise mit flammhemmenden
oder flammresistenten Materialien, um derart auch in sicherheitsrelevanten
Bereichen eine erhöhte Feuersicherheit gewährleisten
zu können. Insoweit kann das Löschmittel direkt
in den Flächenhaftverschluß eingebracht sein.
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Da
bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
zellulosehaltige Suspensionen eingesetzt werden, die sehr wasserhaltig
sind; so kann beispielsweise 1% Feststoff auf 99% Wasseranteil kommen,
trägt diesem Umstand die Herstellvorrichtung insoweit Rechnung,
als das Formgebungswerkzeug aus einem Formsieb besteht. Dabei kann
die jeweils eingesetzte Siebstruktur auch mehrlagig sein, so dass
ein Teil der Siebstruktur überwiegend der Formgebung der
Formelemente dient und das jeweils andere Sieb element vorrangig
der Entwässerungsaufgabe nachkommt. Sofern bevorzugt korrosionsbeständige
Edelstahlsiebe zur Anwendung kommen, ist der Korrosion wirksam begegnet,
auch wenn gegebenenfalls durch weitere Additive der Suspension diese
einen gewissen Säureanteil aufweisen sollte.
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Das
mit dem Verfahren und der Vorrichtung hergestellte Flächenprodukt
läßt sich, wie vorstehend dargelegt, für
eine Vielzahl von Anwendungsfällen zum Einsatz bringen,
wobei die dahingehende Auflistung nicht vollständig ist.
Weitere Anwendungsfälle sind denkbar im Bereich der Bekleidung;
es sind aber auch technische Anwendungen vorstellbar, beispielsweise
im Bereich der Luft- und Raumfahrttechnik, Schienentechnik, Maschinenwesen,
Kraftfahrzeugbau etc..
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Im
Folgenden wird die erfindungsgemäße Lösung
anhand verschiedener Ausführungsformen nach der Zeichnung
näher erläutert. Dabei zeigen in prinzipieller
und nicht maßstäblicher Darstellung die
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1 eine
schematische Darstellung einer Herstellvorrichtung zum Durchführen
des erfindungsgemäßen Verfahrens;
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2 eine
gegenüber der 1 geänderte Ausführungsform
der Herstellvorrichtung;
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3 in
stark vergrößertem Maßstab einzelne Formelemente
eines Flächenproduktes, hergestellt mit einer Herstellvorrichtung
nach den 1 und 2;
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4 bis 6 einen
Teilausschnitt betreffend verschiedene Flächenprodukte
auf der Grundlage des Flächenproduktes nach der 3.
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Die
Herstellvorrichtung nach der 1 zeigt deren
prinzipiellen Aufbau in horizontaler Fertigungsausrichtung. Zwischen
zwei walzenförmigen Führungskörpern 10,
von denen mindestens einer antreibbar ist, erstreckt sich ein bandförmiges
Formsieb 12, das Bestandteil eines als Ganzes mit 14 bezeichneten
Formgebungswerkzeuges ist. Das Formsieb 12 weist eine Vielzahl
von einzelnen Formkavitäten 16 auf, die vollständig
das Formsieb 12 durchgreifen und die jeweilige Kavität 16 hat
von der Seite her gesehen gemäß der Schnittdarstellung
nach der 1 die Form eines Rotationshyperboloids.
Andere Kavitätsformen sind hier jedoch gleichfalls möglich.
Die Herstellvorrichtung nach der 1 weist
darüber hinaus noch ein zusätzlich umlaufendes
Entwässerungsband 18 auf, das in flächiger
Unterlage mit dem Formsieb 12 zwischen diesem und den beiden
Führungskörpern 10 angeordnet ist. Das
Entwässerungsband 18 ist mit einer durchgehenden
Perforation 20 versehen, wobei die Öffnungen in
der Art einer Feinperforation ausgebildet weit mehr Durchlässe mit
kleinerer Querschnittsfläche bilden, als die die durch
die Formkavitäten 16 des Formsiebes 12 gebildet
sind.
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Die
in der Art von Obertrum und Untertrum unterteilten Bänder 12 und 18 weisen
in die Zeichenebene hineinragend eine gewisse Breite auf und die in
der 1 in nur einer Ebene gezeigten Kavitäten 16 erstrecken
sich ebenso wie die Perforation 20 in die Zeichenebene über
eine vorgebbare Wegstrecke hinein. Die insoweit ausgebildeten Siebbänder 12 und 18 können
jeweils mehrere 100 oder 1000 durchgehende Öffnungen auf
1 cm2 Bandmaterialfläche aufweisen.
Des besseren Verständnisses wegen sind aber in der Darstellung
nach der 1 die Größenverhältnisse
insoweit nicht zutreffend wiedergegeben. Die Perforation 20 ist
jedenfalls derart ausgeführt, dass das Zellstoffmaterial
im wesentlichen in den Formkavitäten 16 verbleibt
und nicht ungewollt austreten kann.
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Die
Antriebsrichtung der Führungskörper 10 ist
in der 1 mit Pfeilen wiedergegeben, so das bei der gewählten
Antriebsrichtung sich die beiden Bänder 12 und 18,
in Blickrichtung auf die 1 gesehen, bezogen auf die Obertrumlage
von links nach rechts bewegen, und zwar beide Bänder mit
derselben axialen Verfahrgeschwindigkeit. Des weiteren weist die
Vorrichtung nach der 1 eine Auftrageinrichtung 22 auf,
die an ihrer Unterseite mit Einzeldüsen versehen, den Sprühauftrag,
einer noch näher vorzustellenden Suspension ermöglicht.
Gleichfalls auf der Oberseite des Obertrums ist in Verfahrrichtung
der beiden Bänder 12 und 14 hinter der
Auftrageinrichtung 22 eine Trockeneinrichtung 24 angeordnet,
die mittels Heißluft oder sonstiger Wärmestrahlung
(UV, IR, Ultraschall) über eine gewisse Trocknungszone
hinweg die Abtrocknung des Suspensionsmateriales vornimmt. Auf der
darunterliegenden Oberseite des Obertrums ist eine Auffangeinrichtung 26 angeordnet,
die überschüssiges Wasser der Suspension auffängt
und aus der Herstellvorrichtung abführt.
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Ferner
können Kühleinrichtungen (nicht dargestellt) vorhanden
sein, die das fertige Flächenprodukt abkühlen,
was insoweit auch die Entformung erleichtern kann. Zusätzlich
kann noch auf der Oberseite des Untertrums eine Blaseinrichtung 28 vorgesehen
sein, die beim Entformen des herzustellenden Flächenproduktes
hilft, wobei der dahingehende Entformungsprozeß noch durch
eine Entnahmewalze 30 unterstützt werden kann,
die das fertig erzeugte Flächenprodukt der Herstellvorrichtung
aus derselben zum Abtransport und zur weiteren Bearbeitung oder Versand
entnimmt. Des weiteren kann die Herstellvorrichtung noch über
eine Kalandrierwalze 32 verfügen für
einen Nachformungsvorgang, was im Folgenden noch näher
erläutert werden wird.
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Für
den Erhalt des gewünschten Flächenproduktes wird
eine zellulosehaltige Suspension über die Auftrageinrichtung 22 auf
die Oberseite des Obertrums des Formsiebes 12 aufgebracht
und die wässrige Suspension oder Zelluslosebrei dringt
in die Formkavitäten 16 des Formsiebes 12 ein.
Bei dem dahingehenden Formgebungsvorgang verbleibt auf der Oberseite
des Obertrums des Formsiebes 12 ein bandartiges Trägerteil 34 mit
dem die einzelnen Formelemente 36 einstückig verbunden
sind. Um den Eintrag der Suspension, vorzugsweise in Form des Zellulosebreis
in die Formkavitäten 16 zu erleichtern, dient
eine Eintraghilfseinrichtung 38, beispielsweise bestehend
aus zwei gegenüberliegend angeordneten Drückwalzen,
die mit einer entsprechenden Anpresskraft den beschriebenen Eintrag
unterstützen und die Dichte des Trägerteils 34 mit
vorgeben.
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Es
können hier mehrere Drückwalzen vorgesehen sein,
die der Einfachheit halber in der Darstellung weggelassen sind.
Alternativ oder zusätzlich zu den angesprochenen Drückwalzen
kann die Eintraghilfseinrichtung 38 auch eine nicht näher
dargestellte Luftrakelanordnung aufweisen, mit der in der Art eines
Luftvorhanges und unter Überdruck der Eintrag im beschriebenen
Umfang unterstützt wird. Der Formprozeß wird derart
mit einer Geschwindigkeit gefahren, dass jedenfalls überschüssiges
Wasser aus der Suspension austreten und die Perforation 20 des
Entwässerungsbandes 18 durchdringen kann, um dann
von der wannenartigen Auffangeinrichtung 26 gesammelt aus
der Herstellvorrichtung abgeführt werden zu können.
Die bereits aufgezeigte Trockeneinrichtung 24 dient darüber
hinaus von der anderen Seite her dem Abtrocknen des zu verfestigenden Zellstoffs,
der die Papierstruktur für das Flächenprodukt
bildet.
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Ist
der Zellstoffbrei, insbesondere im Bereich des Untertrums der Herstellvorrichtung
soweit abgetrocknet, läßt sich das bandförmige
Trägerteil 34 von der Oberseite des Formsiebes 12,
vorzugsweise unter Einsatz der Entnahmewalze 30 abziehen
und die fertigen Formelemente 36 werden aus den zuordenbaren
Formkavitäten 16 herausgezogen, was durch die
aufgezeigte Blaseinrichtung 28 noch mit unterstützt
werden kann, indem diese Druckluft durch die Perforation 20 des
Entwässerungsbandes 18 bläst, so wie durch
die Formkavitäten 16 des Formsiebes 12 von
dessen rückwärtigem Bereich her. Die derart ausgeformten
Formelemente 36 nebst dem Trägerteil 34 haben
einen grundsätzlich geometrischen Aufbau, wie in der 3 sowie
in der 4 dargestellt. Um demgemäß zu
planen Kopfoberseiten zu gelangen, wie in der 5 dargestellt,
drückt die Kalandrierwalze 32 von oben her auf
die kopfseitigen Überstände des stirnseitigen
Endes eines jeden Formelementes 36 mit der Folge, dass
sich eine verflachte Kopfgeometrie gemäß der idealisierten
Darstellung nach der 5 einstellt.
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Wie
bereits aufgezeigt, eignet sich zur Bildung des Flächenproduktes
eine zellulosehaltige Suspension, bei der etwa 1% Feststoff auf
99% Wasseranteil fällt. Zur Bildung der Zellulosesuspension werden
vorzugsweise Fasern eingesetzt mit einem Durchmesser zwischen 1 μm
und 100 μm, vorzugsweise in der Größenordnung
von 15 μm und die Länge der jeweiligen Zellstofffaser
soll im Bereich von 1 μm bis 2 mm liegen, vorzugsweise
etwa 250 μm betragen. Als besonders günstig hat
sich erwiesen Zellstofffasern aus pflanzlichen Rohmaterialien zu
gewinnen, wobei vorzugsweise Kiefer und Fichte sowie Eukalyptus
als Einsatzmaterial einen langfaserigen Zellstoff ergeben, der besonders
gut im Rahmen der beschriebenen Herstellvorrichtung einsetzbar ist.
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Es
hat sich jedoch in der Praxis gezeigt, dass eine reine Zellstoffsuspension
je nach Anwendungsfall für das fertige Flächenerzeugniss
als Papierprodukt sich als zuwenig stabil erweisen kann, so dass der
Einsatz von Kunststoffmaterialien, wie Polymermischungen, Sinn macht,
wobei es sich als besonders günstig erwiesen hat 10 bis
15,5% Polymermaterial in der Suspension zum Einsatz zu bringen.
Ferner können Additive der zellulosehaltigen Suspension
zugesetzt werden, wie beispielsweise Nassfestmittel in Form von
Melaminharz oder in Form von Epichlorhydrinharz. Um ein verstärktes
Anhaften des Zellulosebreis auf dem Formsieb 12 verhindern
zu helfen, kann ein Antihaftmittel, beispielsweise in Form von Talkumpuder über
eine geeignete Einrichtung (nicht dargestellt) auf das Formsieb 12 mit
seinen Kavi täten 16 aufgetragen werden. Weitere
Zusätze können dazu vorgesehen sein, aus der Zellstoffsuspension
Formaldehyd abzuspalten oder Verunreinigungen, die den Prozeß behindern
könnten, zu beseitigen.
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Als
besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen als Zelluloseeinsatzmaterial
auf gleichlange Stapelfasern zurückzugreifen, wobei auch
sogenannte Bikomponentenfasern zum Einsatz kommen können, die
jeweils einen Zellulosekern aufweisen, der von einer Polymerhülle
umfasst ist. Das dahingehende Zelluloseeintragmaterial ist auf dem
Markt frei erhältlich, so dass hier nicht mehr näher
auf Einzelheiten eingegangen wird. Da das Papier-Flächenprodukt
erfahrungsgemäß leicht brennbar ist, können
Zusatzmaterialien eingesetzt werden, um flammhemmend oder als aktives
Löschmedium zu wirken. Hierfür geeignet sind insbesondere
folgende Stoffgruppen:
- – Ammonium
Phosphat (AP)
- – Ammonium Polyphosphat (APP)
- – Resorcinol bis-Diphenylphosphat (PDP)
- – Roter Phosphor (RP)
- – Tri-n-butyl Phosphat (TBP)
- – Tricresyl Phosphat (TCP)
- – Triphenyl Phosphat (TPP).
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Als
aktives Löschmedium kann bevorzugt ein Löschgas
wie Stickstoff vorgesehen sein, wobei als Stickstoffträger
insbesondere Melamin in Frage kommt aber auch Magnesium Hydroxid
(MDH). Vorzugsweise kann ferner vorgesehen sein, dass zumindest
in das Trägerteil 34 Nano-Partikel wie Silicate oder
Graphit eingebracht oder aufgetragen werden, die gleichfalls sehr
gute Löscheigenschaften besitzen und darüber hinaus
das papierne Trägerteil 34 bei Bedarf aussteifen
können.
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Besonders
vorteilhaft ist es jedoch auf die Unterseite des Obertrums der Bänder 12 und 18 eine nicht
näher dargestellte Vakuumeinrichtung zu setzen, die beispielsweise
im Bereich der Auffangeinrichtung 26 angeordnet, die Entwässerung
der Fasersuspension begünstigt, und Zellstoffmaterial solange
aus den einzelnen Formkavitäten 16 mit absaugt,
bis ein hohler Stielquerschnitt (nicht dargestellt) für
das einzelne Formelement 36 geschaffen ist, das sich im übrigen
mit seinem randseitigen Material an der jeweils zuordenbaren Formkavität 16 anlegt.
Der insoweit hergestellte hohle Stielteil kann dann mit einem flammhemmenden
Mittel versehen werden oder aber dem Eintrag eines sonstigen Aussteifungsmittels
dienen, beispielsweise in Form eines einzuspritzenden Polymer-Kunststoffmateriales.
Vorzugsweise wird jedoch daran festgehalten, im wesentlichen ein
als Ganzes aus Papier- oder Pappmaterial bestehendes Flächenprodukt
als Enderzeugniss zu erhalten, das von der Gewichtsseite her betrachtet
sehr leicht aufbaut und insoweit dort immer Verwendung finden kann,
wo es auf eine Gewichtsreduktion ankommt, beispielsweise im technischen
Bereich des Flugzeugbaus, wo der Einsatz solcher flexiblen Flächenprodukte
auch als Kabelbinder oder dergleichen möglich wäre.
Auch ließen sich Polsterbezugstoffe, Wandverkleidungen
oder dergleichen mit dem aufgezeigten Papierverschlußmaterial
in Leichtbauweise sicher festlegen.
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Als
Verarbeitungstemperaturen für die aufzutragende wässrige
Zellstoffsuspension haben sich Temperaturen um die 60°C
als günstig erwiesen, sowie eine kurze Verweilzeit bei
einer Temperatur von 70°C für die Trocknungszone
mittels der Trockeneinrichtung 24. Um das fertige Flächenprodukt
möglichst wenig zu schädigen, ist bevorzugt eine
Teflonauflage für die Kalandrierwalze 32 vorgesehen.
Ferner können, nicht näher aufgezeigte, Binder-
und Vernetzermaterialien zum Einsatz kommen, um eine Verfestigung
des Zellstoffmaterials zu begünstigen.
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Sofern
eine Kalandrierwalze 32 gemäß der Darstellung
nach der 1 zum Einsatz kommt, lassen
sich plane Kopfseiten für die Formelemente 36 erreichen
wie in der 5 aufgezeigt. Diese können dann
als Ausgangsmaterial von der freien Kopfseite her mit einer duroplastischen
Formmasse als jeweiliges Kopfteil 40 versehen werden, das
eine Art Schutz- oder Verhakungskappe in Halbkugelform ausbildet.
Die dahingehend duroplastische Formmasse kann über eine übliche
Auftrageinrichtung, wie Sprüh- oder Rakeleinrichtung auf
die freien Stirnseiten der Formelemente 36 aufgetragen
werden und im ausgehärteten Zustand ist das derart ausgestaltete
Kopfteil 40 zusammen mit dem darunterliegenden Formelement 36 als
pilzförmiges Verhakungselement ausgestaltet, so dass insoweit
ein verhakungsfähiges Haftverschlußteil geschaffen
ist, das mit korrespondierenden Elementen eines anderen Haftverschlußteils
(nicht dargestellt) einen immer wieder öffenbaren und schließbaren
Haftverschluß ausbildet.
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Wird
hingegen eine Struktur beibehalten, wie sie in den 3 und 4 beispielhaft
aufgezeigt ist, ist die dahingehende Lösung eines Flächenproduktes
insbesondere geeignet, für die Anwendung in den Bereichen
Papiertaschentuch, Toilettenpapier und Wischtücher. Da
das Zellstoffmaterial für das Trägerteil 34 sehr
dünn ausfallen kann, ist bei einer bevorzugten Ausgestaltung
des Flächenproduktes gemäß den Darstellungen
nach den 4 bis 6 unterhalb
des Trägerteiles 34 unter Bildung eines Mehrlagensystems
eine Stützlage 42 vorhanden, beispielsweise gebildet
aus einem dünnwandigen Polymermaterial oder dergleichen.
Die dahingehende Stützlage 42 kann auch elastisch
ausgebildet sein, so dass bei Dehnung das demgegenüber
starre Papier-Trägerteil 34 zwischen den Formelementen 36 aufreißen
kann, mit der Folge, dass je nach aufgebrachter Dehnung die Formelemente 36 sich
voneinander weg bewegen und in einer Ausgangslage gemäß den
Darstellungen nach den 4 bis 6 über
das Trägerteil 34 wiederum in ihre gezeigte Ausgangsstellung
gelangen.
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Nachfolgend
wird noch eine modifizierte Herstellvorrichtung nach der 2 näher
erläutert. Bei der Lösung nach der 2 wird
wiederum ein walzenförmiger Antriebskörper 10 eingesetzt,
der in der gezeigten Pfeilrichtung drehen soll. Auf den Führungskörper 10 ist
ein Formsieb 12 angeordnet, das dem Formsieb 12 gemäß der
Lösung der Herstellvorrichtung nach der 1 entspricht.
Auch hier läßt sich das Formsieb 12 im
Verschleißfall leicht gegen ein neues Austauschen, ohne
dass man den Führungskörper 12 wechseln
müßte. Auch sind die vorzugsweise aus Edelstahl
bestehenden Formsiebe 12 von Zeit zu Zeit abzureinigen,
so dass es von Vorteil ist, wenn man diese von dem Führungskörper 12 ohne
Probleme entfernen kann. Grundsätzlich wäre es
aber auch denkbar die Formkavitäten 16 direkt
in den Führungskörper 10 als Bestandteil
desselben einzubringen. Im vorliegenden Fall ist der gezeigte Führungskörper 10 jedoch
entlang seiner Oberseite mit einer nicht näher dargestellten
Perforation ausgestattet, über die die Entwässerung
stattfinden kann, so dass insoweit Parallelen bestehen zu der Perforation 20 des
Entwässerungsbandes 18 nach der Lösung
gemäß 1.
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Auch
die Lösung nach der 2 weist
eine Auffangeinrichtung 26 für Wasser auf, die
im vorliegenden Fall bevorzugt als Vakuumeinrichtung ausgebildet
ist. In Pfeilrichtung nachfolgend ist die Trockeneinrichtung 24 angeordnet,
an die sich wiederum die Blaseinrichtung 28 anschließt.
Die Einrichtungen 24, 26 und 28 sind
stationär angeordnet und die Führungskörperwalze 10 dreht
zusammen mit dem Formsieb 12 um die Schwenkachse 44 der
Gesamtvorrichtung. Die Lösung nach der 2 verfügt
wiederum über die Abzieh- oder Entnahmewalze 30 und die
Eintragshilfseinrichtung 38 ist diesmal aus einem umlaufenden,
einstückigen Band gebildet, das um Umlenkwalzen 56 herumgeführt
ist und im übrigen gemäß der Pfeildarstellung
eine Antriebsrichtung hat, die der Antriebsrichtung der Formsiebwalze 10, 12 entspricht.
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Das
Band der Eintraghilfseinrichtung 38 kann vorzugsweise aus
einem flexiblen, elastisch nachgiebigen Material bestehen; es ist
hier aber auch der Einsatz von Metallfolienwerkstoffen, wie einer Aluminiumfolie
oder dergleichen möglich. Das Band der Eintraghilfseinrichtung 38 kann
selbständig angetrieben werden oder aber bevorzugt durch
die Reibung bei der Rotationsbewegung des Führungskörpers 10 mitgenommen
werden. Ferner weist die Lösung nach der 2 eine
Rakeleinrichtung 48 auf, mit der sich die zellstoffhaltige
Suspension auf das Formsieb 12 aufbringen läßt.
Die bandförmige Eintraghilfseinrichtung 38 hilft
dann wiederum unter Bildung des bandförmigen Trägerteiles 34 die
Zellstoffsuspension in die Formkavitäten 16 des
Formsiebes 12 einzubringen. Das fertige Flächenprodukt,
das der Darstellung nach der 3 entspricht,
wird dann auf der Unterseite aus der Herstellvorrichtung abgeführt. Auch
hier hat es sich als günstig erwiesen, mittels einer nicht
näher spezifizierten Auftrageinrichtung Talkum auf das
Formsieb 12 mit seinen Formkavitäten 16 aufzubringen.
Sofern die Entnahmewalze 30 über eine Kühlstrecke
verfügt, kann dies dazu führen, dass die Formelemente 36 in
den Formkavitäten 16 etwas schrumpfen, was den
Entnahmevorgang deutlich erleichtern hilft.
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Anstelle
einer Suspension aus 1%igem Feststoff und 99% Wasseranteil kann
man den Feststoffanteil auch auf ca. 20% erhöhen bei ca.
80% Wasseranteil. Bevorzugt setzt sich dann der Feststoffanteil wie
folgt zusammen:
ca. 7% Acrylat,
ca. 7% Zellulose,
ca.
2% Stärke als Bindemitttel, die bevorzugt kationisch wirkt,
ca.
3% Tenside als Antihaftmittel gegenüber der Siebstruktur.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 02/13647
A2 [0003]
- - EP 1028639 B1 [0005]
- - WO 2007/059862 A1 [0009]