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Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Extrusionstechnik und insbesondere das Gebiet der Schaumextrusion.
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Es ist bekannt, zur Herstellung von Schaumprodukten einen Extruder zu verwenden, in dem eine Kunststoffmasse aufgeschmolzen wird. Treibmittel unter hohem Druck wird der so erzeugten Schmelze zugesetzt. Die mit Treibmittel versetzte Schmelze wird durch eine formgebende Öffnung des Extruders gepresst, so dass nach Durchtritt durch die Öffnung, die etwa die Form einer Düse hat, ein Schaumkörper entsteht. Bei der Herstellung einer Schaumbahn wird eine Schlitzdüse verwendet.
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Bei zahlreichen Anwendungen ist eine möglichst glatte Oberfläche der Schaumbahn vorteilhaft, wie zum Beispiel zum Bedrucken.
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Es ist eine Aufgabe, eine Möglichkeit aufzuzeigen, mit der sich eine Schaumbahn mit glatter Oberfläche erzeugen lässt, ohne die Eigenschaften der Schaumbahn signifikant zu verschlechtern.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Ausführungsformen ergeben sich mit den abhängigen Ansprüchen, der folgenden Beschreibung und der Figuren.
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Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer beschichteten Schaumbahn beschrieben. Eine Schaumbahn wird erzeugt, indem zumindest eine erste Kunststoffschmelze durch eine Schlitzdüse geführt wird. Die zumindest eine erste Kunststoffschmelze (im Weiteren: erste Kunststoffschmelze) ist mit zumindest einem Treibmittel versetzt. Dadurch schäumt die erste Kunststoffschmelze beim Durchtritt durch die Schlitzdüse und danach folgend auf.
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Die Kunststoffschmelze wird insbesondere in einer Extruderanlage mit einem oder mehreren Extrudern erzeugt. Die Kunststoffschmelze wird erzeugt, indem in der Extruderanlage Kunststoffpartikel aufgeschmolzen werden und die so entstehende Schmelze mit dem mindestens einen Treibmittel versetzt wird (ebenso in der Extruderanlage). Die Extruderanlage kann einen Extruder aufweisen, der die Kunststoffpartikel aufschmilzt und in dem das Treibmittel zugesetzt wird. Dieser Extruder kann auch ein Werkzeug aufweisen, das die Schlitzdüse ausbildet. Die Extruderanlage kann ferner einen ersten Extruder aufweisen, in dem die Kunststoffpartikel aufgeschmolzen werden. Die so entstehende Schmelze wird einem zweiten Extruder der Extruderanlage zugeführt, der das Werkzeug aufweist, welches die Schlitzdüse ausbildet. Das Treibmittel kann durch den ersten oder durch den zweiten Extruder zugesetzt werden.
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Um eine glatte Oberfläche zu erhalten, wird zumindest eine Seite der Schaumbahn beschichtet. Die Schaumbahn erhält auf einer Seite oder auf beiden Seiten (die Seitenflächen werden hier nicht betrachtet) eine Beschichtung. Die Beschichtung entspricht einer Beschichtungslage auf einer oder auf beiden Seiten der Schaumbahn. Zumindest eine Seite wird mit mindestens einer solchen Beschichtung beschichtet, indem (einmalig oder mehrmals) mindestens eine zweite Kunststoffschmelze durch eine mindestens zweite Schlitzdüse geführt wird. Die mindestens eine zweite Kunststoffschmelze wird durch Extrusion erzeugt. Die durch die zweite Schlitzdüse geführte Kunststoffschmelze, welche die Beschichtung (bzw. Beschichtungslage) ausbildet, wird an die Schaumbahn herangeführt. Insbesondere wird die Beschichtung in körperlichen Kontakt mit der Schaumbahn gebracht. Es können mehrere Beschichtungen auf eine Seite der Schaumbahn aufgetragen werden, indem mehrere Beschichtungen erzeugt und (durch direkten körperlichen Kontakt) insbesondere nacheinander aufgetragen werden. Ein oder mehrere Beschichtungen können auf nur eine Seite der Schaumbahn oder auf beide Seiten aufgebracht werden.
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Die Beschichtung kann ungeschäumt sein oder zumindest eine ungeschäumte Lage umfassen. Ferner kann die Beschichtung kann teilweise geschäumt sein eine teilweise geschäumte Lage umfassen. Eine teilweise geschäumte Beschichtung bzw. Lage weist Zellen auf, die jedoch nicht mehr als 50%, 40%, 20% oder bei schwach geschäumten Beschichtungen nicht mehr als 5%, 2% oder 1% des Volumens der betreffenden Beschichtung oder Lage ausmachen. Die Beschichtung kann zudem vollständig geschäumt sein oder eine derartige Lage umfassen, wobei das Innenvolumen der Zellen mehr als 50%, 80%, 90% oder 95% (gegebenen falls mindestens 98% oder 99%) des (Gesamt- )Volumens der betreffenden Beschichtung oder Lage ausmacht. Die Zellen können bei teilweise oder vollständig geschäumten Beschichtungen oder Lagen (größtenteils) geschlossen sein oder (größtenteils) offen sein. Die Beschichtung kann ein- oder mehrlagig sein. Die Beschichtung kann gefüllt sein oder zumindest eine gefüllte Lage umfassen. Eine gefüllte Beschichtung oder Lage umfasst Partikel, die in der Beschichtung oder Lage verteilt sind. Die Partikel sind beispielsweise hohl, können jedoch auch vollständig ausgefüllt sein. Die Partikel können im Wesentlichen rund sein. Ferner können anstatt oder zusammen mit den Partikeln Fasern in der Beschichtung oder Lage vorgesehen sein. Als zweite Kunststoffschmelze kann daher ein flüssiges Kunststoffmaterial verwendet werden, das Treibmittel und/oder Partikel (oder Fasern) umfasst, oder das weder Treibmittel noch Partikel (oder Fasern) umfasst.
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Die mittels der zweiten Kunststoffschmelze erzeugte Beschichtung wird auf die Schaumbahn aufgebracht. Hierbei sind die beiden Schlitzdüsen vorzugsweise konvergent oder zumindest parallel zueinander ausgerichtet. Die Schaumbahn und die Beschichtung werden zueinander geführt; die Transportrichtungen der Schaumbahn und der Beschichtung führen zusammen. Die Transportrichtungen der Schaumbahn und der Beschichtung haben einen Schnittpunkt, an dem die Beschichtung in körperlichen Kontakt mit der Schaumbahn tritt. Durch das Zusammenführen der Schaumbahn und der Beschichtung ergibt sich eine gemeinsame Transportrichtung.
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Die Schaumbahn wird nach dem Austritt aus der Schlitzdüse temperiert. Durch Temperieren wird die Schaumbahn vor einem oberflächlichen oder vollständigen Erstarren gehindert wird, bis die Schaumbahn mit einer Beschichtung beschichtet wird. Vor dem Zusammenführen der Schaumbahn und der Beschichtung wird die Schaumbahn (und insbesondere auch die Beschichtung) vor einem oberflächlichen oder vollständigen Erstarren gehindert, indem die Schaumbahn und/oder die Beschichtung temperiert wird. Das Temperieren kann eine innere (teilweise) Erstarrung der Schaumbahn und/oder der Beschichtung herbeiführen. Das Temperieren verhindert ein vollständiges oder (nur) oberflächliches Erstarren der Schaumbahn und/oder der Beschichtung. Das Temperieren findet nach dem Durchtritt der ersten und der zweiten Kunststoffschmelze statt. Das Temperieren findet vor dem körperlichen kontaktieren der Beschichtung mit der Schaumbahn statt. Das Temperieren ist derart ausgestaltet, dass die Beschichtung und/oder die Schaumbahn eine Temperatur erhält, die verhindert, dass durch das Aufbringen der Beschichtung mehr als nur die Oberfläche der Schaumbahn aufschmilzt. Das Temperieren ist derart eingestellt, dass Zellen der Schaumbahn in einem Bereich begrenzt durch deren Oberflächen nicht aufplatzen. Das Temperieren kann durch Einstellen einer Wärmeübertragungsleistung, die auf die Beschichtung und/oder auf die Schaumbahn wirkt, eingestellt werden. Die Wärmeübertragungsleistung hängt insbesondere von einer eingestellten Temperatur, eingestellten Verweildauer, eingestellten Wärmmedium-Förderrate und/oder von einem eingestellten Temperaturverlauf (entlang der betreffenden Förderrichtung) ab, wobei diese Betriebsparameter zum Einstellen des Temperierens eingestellt werden können. Die Schaumbahn wird von der Schlitzdüse weg gefördert, zusammen mit der Beschichtung.
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Die Schaumbahn erstarrt somit nicht vollständig, bis die Beschichtung aufgebracht ist. Dadurch ergibt sich eine gute Haftung der Beschichtung. Ferner ist auch nach dem Aufbringen der Beschichtung die Schaumbahn (durch das Temperieren) noch in einem thermoplastisch verformbaren Zustand, der ein Zellenwachstum und/oder ein plastisches Verschieben von Zellwänden innerhalb der Schaumbahn erlaubt. Die Beschichtung findet somit nicht an einer kalten Schaumbahn statt. Das Aufbringen der Beschichtung hat somit nicht zur Folge, dass die Schaumbahn (durch Wärmeübertragung von der Beschichtung auf die Schaumbahn) (über oberflächliche Bereiche hinaus) aufgeschmolzen wird. Durch das Temperieren weist die Beschichtung (bezogen auf einen Längenabschnitt) einen Wärmebetrag auf, der nicht ausreicht, um die Schaumbahn über deren Oberfläche hinaus aufzuschmelzen. Dieser Wärmebetrag ist durch die Temperatur sowie durch den Masseflächenbelag der Beschichtung (insbesondere definiert durch deren Dicke) definiert. Das Temperieren sieht die Schaumbahn (bzw. deren Oberfläche) mit einer Temperatur vor, die zumindest über der Umgebungstemperatur liegt, und vorzugsweise um eine vorbestimmte Marge unter oder auch über der Schmelztemperatur (bzw. dem Beginn des Schmelztemperaturintervalls) der Schaumbahn liegt. Die Marge kann beispielsweise 30 K, 20 K, 10 K oder 5 K betragen und ist insbesondere nicht größer als 60 K.
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Um eine gute Haftung zu gewährleisten, kann die Beschichtung und die Schaumbahn unter Druck zusammengeführt werden. Der Druck presst die Beschichtung und die Schaumbahn zusammen. Der Druck ist vorzugsweise einstellbar. Die Beschichtung wird beim Beschichten mit einem Anpressdruck auf die Schaumbahn aufgebracht. Alternativ oder zusätzlich kann auf die mit der Beschichtung beschichtete Schaumbahn (d.h. nach dem Zusammenführen von Beschichtung und Schaumbahn) ein einstellbarer Anpressdruck ausgeübt werden. Der Anpressdruck wird vorzugsweise ausgeübt (bzw. das Zusammenführen unter Druck) wird ausgeführt, wenn die Schaumbahn noch nicht oberflächlich oder vollständig erstarrt ist. Der Anpressdruck wird ausgeübt (bzw. das Zusammenführen unter Druck) wird insbesondere ausgeführt, wenn die Beschichtung noch nicht oberflächlich oder vollständig erstarrt ist. Ferner kann der Anpressdruck ausgeübt werden (bzw. das Zusammenführen unter Druck durchgeführt werden), wenn die Beschichtung und die Schaumbahn noch nicht oberflächlich oder vollständig erstarrt sind.
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Der Anpressdruck kann von schwenkbaren, verschiebbaren oder drehbaren Oberflächen ausgeübt werden. Der Anpressdruck kann von Oberflächen ausgeübt werden, von denen zumindest eine beweglich (und insbesondere arretierbar) ist. Der Anpressdruck kann von Oberflächen ausgeübt werden, deren Abstand zueinander (über die Schaumbahn hinweg) einstellbar ist bzw. deren Orientierung zueinander einstellbar ist. Es können Anpressflächen vorgesehen sein, um den Anpressdruck auszuüben. Zumindest eine der Anpressflächen ist (hinsichtlich Orientierung oder Position) einstellbar. Die Anpressflächen können als ein oder mehrere Paare angeordnet sein. Jedes Paar weist zwei gegenüberliegende Anpressflächen auf. Die Anpressflächen eines Paars können auch in Förderrichtung zueinander versetzt sein. Zwischen den Anpressflächen jedes Paars wird die (beschichtete) Schaumbahn gefördert. Bei mehreren Paaren bzw. mehreren Anpressflächen sind diese vorzugsweise in Förderrichtung der Schaumbahn nacheinander angeordnet. Beide Anpressflächen eines Paars oder nur eine Anpressfläche eines Paars sind bzw. ist beweglich.
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Die Anpressflächen sind insbesondere temperierbar ausgeführt bzw. temperieren die (beschichtete) Schaumbahn. Die Anpressflächen können Kanäle für ein Wärmemedium, eine elektrische Heizung oder eine Mikrowellenquelle umfassen, um temperierend auf die Schaumbahn einwirken zu können. Unterschiedliche Anpressflächen können unterschiedlich temperiert sein bzw. auf unterschiedliche Temperaturen oder Temperaturbereiche eingestellt sein. Insbesondere sind Anpressflächen eines Paars auf die gleiche Temperatur oder auf zumindest überlappende Temperaturbereiche temperiert bzw. eingestellt.
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Der Anpressdruck kann ferner von einer Fluidströmung ausgeübt werden. Die Fluidströmung ist auf die beschichtete Schaumbahn gerichtet. Die Fluidströmung ist auf entgegengesetzte Seiten bzw. Oberflächen der beschichtete Schaumbahn. Insbesondere kann die Fluidströmung auf einen Bereich gerichtet sein, an dem die Beschichtung auf die Schaumbahn aufgebracht wird (d.h. ein Bereich der körperlichen Kontaktierung der Beschichtung und der Schaumbahn). Die Stärke der Fluidströmung (d.h. deren Durchsatz) ist einstellbar. Die Fluidströmung geht von Düsen aus, die auf die Schaumbahn gerichtet sind, insbesondere von Düsen, die auf entgegengesetzte Seiten der (beschichteten) Schaumbahn gerichtet sind. Die Richtung der Fluidströmung ist insbesondere einstellbar. Die Düsen können schwenkbar ausgestaltet sein. Die Düsen können als ein oder mehrere Paare angeordnet sein. Jedes Paar weist zwei gegenüberliegende Düsen auf. Diese sind zueinander gerichtet. Es kann mindestens eine Düse vorgesehen sein, die auf die Schaumbahn gerichtet ist, wobei keine Düse direkt auf diese (auf die Schaumbahn gerichtete Düse) gerichtet ist. Die Düsen, insbesondere die Düsen eines Paars können auch in Förderrichtung zueinander versetzt sein. Zwischen den Düsen jedes Paars wird die (beschichtete) Schaumbahn gefördert. Bei mehreren Paaren bzw. mehreren Düsen sind diese vorzugsweise in Förderrichtung der Schaumbahn nacheinander angeordnet. Mindestens eine Düse, beide Düsen eines Paars oder nur eine Düse (eines Paars) sind bzw. ist beweglich. Die Düsen können einen Spalt aufweisen, durch den Fluid tritt, wobei sich der Spalt entlang der gesamten Breite oder entlang des gesamten Umfangs der Schaumbahn erstreckt. Es ergibt sich eine Fluid(teil-)strömung, deren Querschnitt entlang einer Linie und vorzugsweise entlang eines Geradenabschnitts oder eines Kreises oder Kreisabschnitts verläuft.
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Die Fluidströmung kann temperiert sein, d.h. kann gekühlt oder erwärmt sein. Die Fluidströmung kann eine Gasströmung oder eine Flüssigkeitsströmung sein; als Gas kommt Luft oder Stickstoff oder anderes in Betracht und als Flüssigkeit kommt Wasser oder Öl in Betracht. Es kann eine Heiz- oder Kühlvorrichtung (oder eine kombinierte Heiz- und Kühlvorrichtung) vorgesehen sein, die die Fluidströmung temperiert. Insbesondere wird das Fluid temperiert bevor es durch die betreffende Düse oder Düsen tritt. Es kann eine Pumpe oder ein unter Druck stehendes Fluidreservoir vorgesehen sein, um das Fluid zu fördern.
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Das Temperieren kann ausgeführt werden von mindestens einer der Anpressflächen oder von allen Anpressflächen. Das Temperieren kann ausgeführt werden von der Fluidströmung bzw. von mindestens einem Fluidteilstrom, der aus einer Düse tritt, oder von der Fluidströmung, die aus allen Düsen tritt. Vorzugsweise wird das Temperieren von mindestens einer Anpressfläche und mindestens einer Düse (bzw. der Fluidströmung) ausgeführt. Der Anpressdruck kann von mindestens einer schwenkbaren, verschiebbaren oder drehbaren (d.h. beweglichen) Oberfläche ausgeübt werden, die auch als Anpressfläche bezeichnet wird. Der Anpressdruck kann von einer Fluidströmung ausgeübt werden, die auf die beschichtete Schaumbahn gerichtet ist. Es sind beide Varianten der Druckausübung möglich.
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Anpressflächen und Düsen können sich in Förderrichtung der Schaumbahn abwechseln. Vorzugsweise sind mindestens zwei Paare an Anpressflächen vorgesehen, wobei mindestens eine Düse oder ein Düsenpaar zwischen den Anpressflächen-Paaren (in Förderrichtung der Schaumbahn) angeordnet ist. Zwischen in Förderrichtung aufeinanderfolgenden Anpressflächen kann eine Düse oder ein Düsenpaar vorgesehen sein. Es kann eine Düse oder ein Düsenpaar vorgesehen sein, das einen Fluid(teil-)strom auf einen Bereich richtet, an dem die Beschichtung mit der Schaumbahn in Kontakt kommt. Gegebenenfalls wird ein Anpressdruck (durch mindestens eine Anpressfläche oder durch eine Fluidströmung) auch auf die Schaumbahn ausgeübt, bevor diese in Kontakt mit der Beschichtung kommt. Es kann eine mindestens eine Anpressfläche oder mindestens eine Fluidströmung auf die Schaumbahn wirken, bevor diese in Kontakt mit der Beschichtung kommt, insbesondere um (neben der Druckausübung) die Schaumbahn zu temperieren, d.h. zu kühlen oder zu erwärmen. Bevor die Schaumbahn in Kontakt mit der Beschichtung kommt, kann diese zunächst gekühlt werden (um eine Teilerstarrung der Schaumbahn zu erzeugen), um dann zumindest oberflächlich erwärmt zu werden (von einer Fluidteilströmung und/oder von einer temperierenden Anpressfläche oder einer Temperierungsfläche, die temperierend, jedoch nicht Druck ausübend auf die Schaumbahn wirkt).
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Die Temperierungsflächen und/oder die Anpressflächen sind insbesondere einzeln temperierbar. Es können auch Paare von Temperierungsflächen und/oder Anpressflächen einzeln temperierbar sein. Die Temperierungsflächen und/oder die Anpressflächen können im Wesentlichen eben sein (d.h. über ihren Verlauf nicht mehr als 45°, 30°, 15° oder 5° Winkelunterschiede in der Normalenrichtung aufweisen). Die Temperierungsflächen und/oder die Anpressflächen können auch (konvex) abgerundet sein. Die Temperierungsflächen und/oder die Anpressflächen können zur Schaumstoffbahn nach außen (konvex) gewölbt sein. Die Temperierungsflächen und/oder die Anpressflächen können die Form einer Außenfläche einer Halbkugel (eines Kugelausschnitts oder Kugelsegments) oder die Form eines Winkelabschnitts eines Zylindermantels aufweisen. Der betreffende Zylinder kann einen ovalen, ellipsoiden oder kreisförmigen oder polygonal-abgerundeten Querschnitt aufweisen. Die Temperierungsflächen sind insbesondere Oberflächen einer Kontakttemperierungsanordnung. Die Anpressflächen sind insbesondere Oberflächen einer kombinierten Kontakttemperierungs- und Pressanordnung.
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Der Begriff „Düse“ ohne Vorsilbe bezeichnet hier eine Fluiddüse, durch die Fluid zur Druckausübung und/oder Temperierung tritt. Der Begriff „Schlitzdüse“ oder „Runddüse“ oder „Flachdüse“ betrifft eine Düse, durch die Kunststoffschmelze tritt.
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Die beschichtete Schaumbahn kann nacheinander an Oberflächen unterschiedlicher Temperatur oder (in Förderrichtung der Schaumbahn) abnehmender Temperatur vorbeigeführt werden. Diese Oberflächen können Druck auf die Schaumbahn ausüben, oder können diese ohne punktuelle oder bleibende plastische Verformung führen. Zwischen den Oberflächen und der Schaumbahn wird Wärme übertragen (im Rahmen des Temperierens). Die Oberflächen selbst sind temperiert, d.h. gekühlt, erwärmt, oder beides. Die beschichtete Schaumbahn kann nacheinander an Anpressflächen unterschiedlicher Temperatur oder abnehmender Temperatur vorbeigeführt werden. Die Anpressflächen üben einen Druck auf die (beschichtete) Schaumbahn aus. Dieser kann zu einer punktuellen oder bleibenden Verformung der Schaumbahn führen, und kann insbesondere zu einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen der Schaumbahn und der Beschichtung führen. In einem Beispiel sind drei Paare von Oberflächen oder Anpressflächen vorgesehen, die in Förderrichtung mit jeweils abnehmender Temperatur temperiert sind. Auch die Teilströmungen mehrerer Düsen, die in Förderrichtung nacheinander liegen, können unterschiedliche Temperaturen aufweisen, insbesondere in Förderrichtung abnehmende Temperaturen.
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Die erste und die zweite Kunststoffschmelze können durch zwei benachbarte Schlitzdüsengeführt werden. Es kann ein Werkzeug oder eine Matrix vorgesehen sein, durch das bzw. die die erste und die zweite Kunststoffschmelzen geführt werden. Die Schlitzdüse, durch die die erste Kunststoffschmelze geführt wird und Schlitzdüse, durch die die zweite Kunststoffschmelze geführt wird, können beide von dem gleichen Werkzeug oder von der gleichen Matrix ausgebildet sein. Insbesondere sind die Schlitzdüsen nicht mehr als 1 m, 50 cm, 30 cm, 5 cm, 1 cm oder 5 mm voneinander entfernt. Zwischen den Schlitzdüsen kann eine Fluidteilströmung vorgesehen sein. Es kann eine Trennwand vorgesehen sein, die an beide Schlitzdüsen angrenzt. Die Trennwand trennt die Schlitzdüsen voneinander. Es kann insbesondere zumindest ein Ring vorgesehen sein, der die Schlitzdüsen trennt und an zumindest eine der Schlitzdüsen(-kanäle) angrenzt. Die Trennwand bzw. der Ring oder dessen Stirnseite kann in der Höhe des Austritts der Schlitzdüsen eine Dicke aufweisen, die weniger als 10 cm, vorzugsweise nicht mehr als 5 cm, 2 cm, 1 cm, 5 mm oder 3 mm beträgt. Die Trennwand bzw. der Ring kann hohl oder aus Vollmaterial ausgestaltet sein. Die Trennwand bzw. der Ring kann temperiert sein. Der ersten Schlitzdüse und der zweiten Schlitzdüse sind insbesondere unterschiedliche Extruder oder Extruderanlagen vorgeschaltet. Die Kunststoffschmelzen werden vor dem Durchtritt durch die Schlitzdüsen zueinander geführt, jedoch nicht vermischt.
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Die erste und die zweite Kunststoffschmelze werden gemäß einer Ausführungsform durch Rundschlitzdüsen geführt werden. Die erste und die zweite Schlitzdüse können daher jeweils einen Schlitz definieren, der in sich geschlossen ist, etwa in der Form eines Kreises, eines Ovals, einer Ellipse, oder einem Polygon, insbesondere mit gerundeten Ecken. Es ergibt sich durch das Führen der Kunststoffschmelzen ein umfänglich geschlossener Körper in Form eines Hohlzylinders. Der Querschnitt der sich ergebenden (beschichteten) Schaumbahn wird geweitet. Entlang der Förderrichtung erhöht sich somit der Querschnitt der (umfänglich geschlossenen) Bahn. Die Dicke der Bahn nimmt insbesondere entlang der Förderrichtung aufgrund von (fortschreitender) Aufschäumung zu. Die beschichtete Schaumbahn wird geweitet (während des Förderns entlang der Förderrichtung). Die beschichtete Schaumbahn wird geweitet, in dem die (umfänglich geschlossenen Schaumbahn) über einen Dorn gefördert wird. Der Dorn weist einen Querschnitt auf, der entlang der Förderrichtung zunimmt. Ferner kann vorgesehen sein, dass die in sich geschlossene (beschichte) Schaumbahn an einer Stelle des Umfangs zertrennt wird, um die Schaumbahn flach auslegen zu können. Vorzugsweise findet dies statt, nachdem die Schaumbahn (als umfänglich geschlossene Bahn) geweitet wurde. Der Dorn kann gekühlt sein und somit als Kühldorn vorgesehen sein. Es kann vorgesehen sein, dass die Dickenexpansion begrenzt wird, insbesondere um eine vorgegebene Zielbreite zu erhalten.
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Vorzugsweise werden die erste und die zweite Kunststoffschmelze durch mindestens zwei Rundschlitzdüsen geführt, die koaxial zueinander angeordnet sind. Hierbei können die Rundschlitzdüsen von einer an beide Rundschlitzdüsen angrenzenden Trennwand getrennt sein. Die Rundschlitzdüse, durch die die erste (mit Treibmittel versetzte) Kunststoffschmelze geführt wird, kann die Rundschlitzdüse umgreifen, durch die die zweite Kunststoffschmelze geführt wird. Dies führt zu einer Beschichtung der entstehenden (umfänglich geschlossenen) Schaumbahn an einer Innenseite der (umfänglich geschlossenen) Schaumbahn. Die Rundschlitzdüse, durch die die erste (mit Treibmittel versetzte) Kunststoffschmelze geführt wird, kann von der Rundschlitzdüse umgriffen sein, durch die die zweite Kunststoffschmelze geführt wird. Dies führt zu einer Beschichtung der entstehenden (umfänglich geschlossenen) Schaumbahn an einer Außenseite der (umfänglich geschlossenen) Schaumbahn. Die Schaumbahn kann beidseitig beschichtet werden. Es können zwei Schlitzdüsen vorgesehen sein, durch die die zweite Kunststoffschmelze geführt wird, während durch eine Schlitzdüse die erste (mit Treibmittel versetzte) Kunststoffschmelze geführt wird, welche sich insbesondere konzentrisch zwischen den zwei Schlitzdüsen befindet. Am Austritt der zwei Schlitzdüsen entsteht jeweils eine Beschichtung, wobei jeweils eine der Beschichtungen auf die Schaumbahn aufgebracht wird, die zwischen den beiden Beschichtungen (bzw. Beschichtungslagen) entsteht. Die Schlitzdüsen können von dem gleichen Werkzeug ausgebildet werden oder können von unterschiedlichen Werkzeugen ausgebildet werden, insbesondere von zueinander beweglichen Werkzeugen. Die Schlitzdüsen können zueinander beweglich ausgebildet sein.
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Die Schlitzdüsen können auch Flachdüsen sein. Die erste und die zweite Kunststoffschmelze können durch mindestens zwei Flachdüsen geführt werden. Diese sind vorzugsweise parallel zueinander angeordnet sind. Die Flachdüsen können von dem gleichen Werkzeug oder von der gleichen Matrix ausgebildet sein. Die Flachdüsen können von einer an beide Flachdüsen angrenzenden Trennwand getrennt sein. Die Schaumbahn kann einseitig beschichtet werden, wobei eine erste und eine zweite Flachdüse vorgesehen sind. Durch die erste Flachdüse wird die erste Kunststoffschmelze geführt und durch die zweite Flachdüse wird die zweite Kunststoffschmelze geführt. Die Schaumbahn kann beidseitig beschichtet werden, wobei eine erste und zwei zweite Flachdüse vorgesehen sind. Durch die erste Flachdüse wird die erste (mit Treibmittel versetzte) Kunststoffschmelze geführt und durch die zweiten Flachdüsen wird die zweite Kunststoffschmelze geführt. Die erste Flachdüse befindet sich zwischen den zwei zweiten Flachdüsen. Am Austritt der zwei zweiten Schlitzdüsen entsteht jeweils eine Beschichtung, wobei jeweils eine der Beschichtungen auf entgegengesetzte Seiten der Schaumbahn aufgebracht wird, die zwischen den beiden Beschichtungen (bzw. Beschichtungslagen) entsteht. Bei zwei zweiten Flachdüsen oder Rundschlitzdüsen kann zwischen jeder der zweiten Flach- oder Rundschlitzdüsen und der ersten Flach- oder Rundschlitzdüsen eine Trennwand befinden, die an die Flach- oder Rundschlitzdüsen angrenzt.
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Die Spaltdicke der hier erwähnten Flach- oder Rundschlitzdüsen bzw. Schlitzdüsen ist vorzugsweise konstant, kann jedoch auf gemäß einer Profilierung entlang des Spalts variieren. Die Spaltdicke ist vorzugsweise deutlich kleiner als die Spaltlänge. Die Spaltdicke kann nicht mehr als 10 %, 2 %, 1%, 0.5 % oder 0.2 % der Spaltlänge betragen.
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Die beschichtete Schaumbahn erstarrt (insbesondere nach dem Temperieren). Hierbei erstarrt auch die Beschichtung. Das Erstarren ergibt sich durch die Umgebungstemperatur und gegebenenfalls auch zumindest teilweise durch das Temperieren, insbesondere durch eine Endphase des Temperierens. Nach dem Erstarren wird zumindest eine Oberfläche der Schaumbahn oberflächenbehandelt. Hierbei kann die Oberfläche etwa in Kontakt mit Plasma gebracht werden (insbesondere im Sinne einer Behandlung mit atmosphärischem Plasma). Alternativ oder zusätzlich kann die Oberfläche einer Korona-Oberflächenbehandlung unterworfen werden. Dies kann eine beschichtete oder eine unbeschichtete Oberfläche der Schaumbahn betreffen. Durch die Oberflächenbehandlung können das Diffusionsverhalten, Glanz, Haptik, Farbe, Haftung und/oder andere Eigenschaften der Schaumbahn verändert werden. Es kann daher vorgesehen sein, dass durch Oberflächenbehandeln zumindest eine (mechanische oder optische) Eigenschaft der Schaumbahn modifiziert wird und insbesondere verbessert wird. Insbesondere das Diffusionsverhalten verbessert werden, d.h. es kann die Diffusionsdurchlässigkeit erhöht werden, insbesondere für Wasserdampf. Es können durch die Oberflächenbehandlung insbesondere die Oberflächenrauhigkeit, die Diffusionsdurchlässigkeit, die Oberflächenhaftung (insbesondere die Haftung für zumindest ein weitere Schicht, etwa eine Farbschicht), optische Eigenschaften wie der Glanz, und/oder haptische Eigenschaften verbessert werden. Durch die Oberflächenbehandlung kann die Oberflächenrauhigkeit verringert werden. Es kann die Diffusionsdurchlässigkeit erhöht werden. Ferner kann die Oberflächenhaftung erhöht werden. Zudem kann der Glanz kann durch Oberflächenbehandlung erhöht werden, d.h. der Reflexionskoeffizient für Licht sowie die Bildtreue bei der Reflexion. Es kann die Opazität der Oberfläche verringert werden.
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Durch die Oberflächenbehandlung wird die Oberfläche geglättet. Die Oberflächenbehandlung hat vorzugsweise nur eine oberflächliche Auswirkung auf die Schaumbahn bzw. auf die Beschichtung. Die Eindringtiefen der Oberflächenbehandlungsprozesse beträgt vorzugsweise wenige Mikrometern, insbesondere kleiner als 10 µm. Durch die Oberflächenbehandlung wird insbesondere die Welligkeit verringert. Eine weitere (vollflächige) Oberflächenbearbeitung kann dadurch entfallen.
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Die Beschichtung bzw. jede Beschichtungslage der beschichteten Schaumbahn weist vorzugweise eine Dicke von mindestens 1, 2, 5, 10, 25, 40, 70, 120, 150 µm oder mehr auf. Die Breite der beschichteten Schaumbahn beträgt vorzugsweise mindestens 500, 900, 1200, 1500, 2000, 2500, 3500, 5000 mm oder mehr.
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Die erste Kunststoffschmelze, d.h. die mit Treibmittel versetzte Kunststoffschmelze ist vorzugsweise eine Schmelze mit einem oder mehreren thermoplastischen Kunststoffen. Als Kunststoff kommen vorzugsweise Polyethylen, Polypropyplen, Polystyrol, Polyethylenterephthalat, Polylactide oder Zelluloseacetet in Betracht. Die zweite Kunststoffschmelze, welche zur Beschichtung dient, ist vorzugsweise eine ist vorzugsweise eine Schmelze mit einem oder mehreren thermoplastischen Kunststoffen. Als Kunststoff kommen Polyethylen, Polypropyplen, Polystyrol, Polyethylenterephthalat, Polylactide oder Zelluloseacetet in Betracht. Die Zusammensetzung der ersten Schmelze kann sich von der Zusammensetzung der zweiten Schmelze unterscheiden. Das Kunststoffmaterial der ersten Kunststoffschmelze kann im Wesentlichen dem Kunststoffmaterial der zweiten Kunststoffschmelze entsprechen. Die Kunststoffmaterialien der ersten und der zweiten Kunststoffschmelze können jedoch auch verschieden sein. Im erstarrten Zustand kann die Elastizität der Beschichtung bei einigen Anwendungen größer als die Elastizität des geschäumten Teils der beschichteten Schaumbahn sein, kann jedoch auch abhängig von der Anwendung kleiner sein.
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Die Dichte des geschäumten Teils der beschichteten Schaumbahn im erstarrten Zustand bzw. im Endzustand der ersten Schmelze beträgt vorzugsweise nicht mehr als 25, 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400 kg/m3 (insbesondere bei Polypropylen als Kunststoffmaterial).
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Die Schaumbahn wird vorzugsweise mit der mindestens einen Beschichtung beschichtet, bevor die Schaumbahn einen vollständig aufgeschäumten Zustand erreicht. Die Schaumbahn kann mit der mindestens einen Beschichtung beschichtet werden, bevor die Schaumbahn die endgültige Dicke (bei vollständiger Erstarrung) erreicht. Die Schaumbahn wird mit mindestens einer Beschichtung beschichtet, bevor die Schaumbahn 100%, 95%, 90,%, 85%, 80% oder 60% oder weniger der endgültigen Dicke erreicht hat. Die endgültigen Dicke kann diejenige Dicke sein, die die Schaumbahn aufweist nach einem vollständigen Erstarren oder nachdem die Maximaltemperatur innerhalb der Schaumbahn mindestens 20K, 40K oder 60K unter dem Schmelzpunkt oder unter dem Schmelzbereich der ersten Kunststoffschmelze liegt.
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Ferner wird eine Beschichtungsvorrichtung zur Ausführung des hier beschriebenen Verfahrens beschrieben. Die Beschichtungsvorrichtung kann ausgestaltet sein, an einem Werkzeug, an eine Matrix oder an Schlitzdüsen angeschlossen zu werden. Die Beschichtungsvorrichtung für eine Schaumbahn umfasst eine erste Zuführung für eine Schaumbahn und einer zweiten Zuführung für eine Beschichtung. Diese Zuführungen sind in einem Zustand, in dem die Beschichtungsvorrichtung einer Schlitzdüse nachgeschaltet ist, die Öffnungen, in die die betreffenden Schlitzdüsen hinein gerichtet sind. Die Zuführungen sind zur Aufnahme der Schaumbahn und der mindestens einen Beschichtung eingerichtet. Die Beschichtungsvorrichtung kann einen Fördermechanismus aufweisen, der die Förderrichtung der Schaumbahn bestimmt.
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Die Beschichtungsvorrichtung weist eine gesteuerte Temperierungsvorrichtung auf. Diese ist zur Ausführung der hier beschriebenen Temperierung eingerichtet. Die Temperierungsvorrichtung ist insbesondere eingerichtet ist, auf eine Temperierungszone zu wirken. Diese folgt (in Förderrichtung) die auf die erste Zuführung und/oder auf die zweite Zuführung. Die Temperierungszone ist den Zuführungen nachgeschaltet. In der Temperierungszone findet zumindest ein Teil des hier beschriebenen Temperierens statt. Die Temperierungsvorrichtung ist eingerichtet, durch Temperieren der Schaumbahn (wie hier beschrieben) die Schaumbahn vor einem oberflächlichen oder vollständigen Erstarren zu hindern. Dies wird durch entsprechende Wärmezufuhr bzw. durch entsprechende Wärmeabfuhr erreicht, insbesondere im Rahmen des Temperierens. Es kann eine Steuerung oder Regelung der Temperierungsvorrichtung vorgesehen sein, die Betriebsparameter des Temperierens (Temperatur, Verweilzeit, Fluidmengenrate, ...) steuert mit dem Regelungsziel, zumindest die Oberfläche der (noch unbeschichteten) Schaumbahn oberhalb eines Punktes zu halten, ab dem die Schaumbahn zumindest oberflächlich erstarren würde. Die Zuführungen sind hierbei auf einen Punkt innerhalb oder am Rand der Temperierungszone gerichtet. Mit anderen Worten führen die Zuführungen zu der Temperierungszone, so dass die durch die Zuführungen zugeführte Schaumbahn und/oder Beschichtung durch die Temperierungszone geführt wird und somit dem Schritt des Temperierens ausgesetzt wird.
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Die Beschichtungsvorrichtung weist ferner Mittel zum Zusammenpressen der (beschichteten) Schaumbahn auf. Die Mittel sind eingerichtet, mittels körperlichen Kontakts (durch Anpressflächen), durch eine Fluidströmung oder durch eine Kombination hiervon die beschichtete Schaumbahn zusammenzupressen. Die Mittel sehen vor, dass der Druck bei dem Aufbringen der Beschichtung und ausgeübt wird, oder auf die beschichtete Schaumbahn wirken. Die Mittel sind somit eingerichtet, in einem Pressbereich auf die Schaumbahn zu wirken, in dem diese die Beschichtung erhält oder beschichtet ist. Insbesondere überschneidet sich der Pressbereich mit der Temperierungszone. Dadurch sind die Mittel eingerichtet, den Druck des Zusammenpressens auszuüben, wenn die Schaumbahn nicht vollständig (insbesondere nicht an der Oberfläche) erstarrt ist. Der Pressbereich und die Temperierungszone überlappen sich insbesondere an der Position der Beschichtungsvorrichtung, an der die Beschichtung in Kontakt mit der Schaumbahn gebracht wird. Dies entspricht insbesondere einer Position, in der sich die Erstreckungsrichtungen der beiden Zuführungen kreuzen. Die Beschichtungsvorrichtung kann eine oder mehrere schwenkbare, verschiebbare oder drehbare (allgemein: bewegliche) Anpressflächen aufweisen. Die Beschichtungsvorrichtung kann ferner eine oder mehrere Fluiddüsen aufweisen. Diese sind auf einen bestimmten Bereich gerichtet sind, wobei die Beschichtungsvorrichtung eingerichtet ist, die beschichtete Schaumbahn entlang dieses Bereichs zu transportieren. Dieser Bereich kann der Temperierungszone entsprechen, kann dem Pressbereich entsprechen, oder kann sich mit der Temperierungszone und/oder dem Pressbereich überlappen. Die Fluiddüsen der Beschichtungsvorrichtung entsprechen den im Rahmen der Beschreibung des Verfahrens erwähnten Düsen (zur Abgabe von Fluid). Die Anpressflächen der Beschichtungsvorrichtung entsprechen den im Rahmen der Beschreibung des Verfahrens erwähnten Anpressflächen.
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Die Beschichtungsvorrichtung kann ferner ein Extrusionswerkzeug (bzw. eine Matrix) mit Schlitzdüsen (Rundschlitzdüsen oder Breitschlitzdüsen, die auch als Flachdüsen bezeichnet werden) aufweisen, entlang denen sich die Zuführungen anschließen. Die Schlitzdüsen fluchten in die betreffende der Zuführungen hinein. Das Extrusionswerkzeug ist eingerichtet, an ein Abgabeende eines Extruders angeschlossen zu werden. Es kann ein Vorrichtung mit einer Extrusionsanlage, einem Extrusionswerkzeug und einer daran angeschlossenen Beschichtungsvorrichtung zur Ausführung des Verfahrens verwendet werden. Jedoch lassen sich wesentliche Aspekte der hier beschriebenen Vorgehensweise mit der Beschichtungsvorrichtung realisieren, die mit einem Extrusionswerkzeug ausgerüstet ist, oder nicht (insbesondere wenn diese zum Anschluss an einen Extruder vorgesehen ist, der bereits ein Werkzeug mit Schlitzdüsen umfasst)
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Die Temperierungsvorrichtung kann mehrere Oberflächen aufweisen. Diese sind vorzugsweise in einer Transportrichtung der Beschichtungsvorrichtung nacheinander angeordnet. Die Temperierungsvorrichtung ist eingerichtet, die Oberflächen mit in Transportrichtung unterschiedlicher und insbesondere abnehmender Temperatur anzusteuern. Die Temperierungsvorrichtung kann elektrische Heizelemente umfassen, kann Wärmmediumkanäle umfassen und/oder kann eine Mikrowellenquelle umfassen. Die betreffenden Komponenten sind in einem Körper vorgesehen, der die Oberflächen bildet.
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Die 1 zeigt schematisch eine beispielhafte Ausführungsform der hier beschriebenen Beschichtungsvorrichtung und dient zur näheren Erläuterung des Verfahrens.
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Die 1 zeigt eine Matrix M (eines nicht dargestellten Extruders oder als Teil der Beschichtungsvorrichtung), durch die hindurch (getrennte) Kanäle verlaufen, die an einer erster Schlitzdüse S1 und einer zweiten Schlitzdüse S2 münden. Gestrichelt dargestellt ist ein weiterer Kanal, der in einer weiteren Schlitzdüse enden kann, wobei zwischen dieser und der zweiten Schlitzdüse S2 sich die erste Schlitzdüse S1 befindet, um so eine beidseitige Beschichtung (mit nicht geschäumter Kunststoffschmelze) zu erreichen. Die erste Schlitzdüse S1 bzw. der zu dieser Schlitzdüse führende Kanal führt eine erste Kunststoffschmelze.
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Nach Durchtritt der ersten Kunststoffschmelze durch erste Schlitzdüse S1 ergibt sich die Schaumbahn F, die in Verlauf der Förderrichtung T gefördert wird. Nach Durchtritt der zweiten Kunststoffschmelze durch zweite Schlitzdüse S2 ergibt sich die Beschichtung B. Diese ist nicht geschäumt. Die Beschichtung B ist gestrichelt dargestellt.
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Die erste und die zweite Schlitzdüse S1, S2 sind zueinander benachbart und beispielsweise um einen Abstand von weniger als 10 cm oder 5 cm getrennt. Die Schlitzdüsen S1, S2 (oder auch die weitere Schlitzdüse) sind parallel zueinander ausgerichtet oder sind konvergent zueinander ausgerichtet. Die Schlitzdüsen S1, S2 münden in Richtungen, die (im Wesentlichen) parallel zueinander ausgerichtet sind.
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Um die Schaumbahn F zu beschichten, wird die Beschichtung B aufgebracht. Hierzu bestehen Druckausübungseinrichtungen in Form von Oberflächen 10a - 12b sowie Fluiddüsen 20a - 21b. Diese können kombiniert miteinander oder einzeln verwendet werden.
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Die Druckausübungseinrichtungen drücken die Schaumbahn F zur Beschichtung B hin. Alternativ oder zusätzlich drücken diese die Beschichtung B zur Schaumbahn F hin. Zumindest von einer Seite drückt mindestens eine der Druckausübungseinrichtungen auf die Schaumbahn (körperlich oder durch die Strömung). Vorzugsweise ist dies die Seite, an der sich die Beschichtung B befindet.
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Die Fluiddüsen 20a und b sind paarweise angeordnet und befinden sich auf unterschiedlichen Seiten der Schaumbahn F. Die Fluiddüsen 20a und b wirken auf eine Stelle der Schaumbahn F, an der bereits die Beschichtung B aufgebracht ist. Auch die Fluiddüsen 21a und b sind paarweise angeordnet und sind auf die Schaumbahn gerichtet. Eine erste Fluiddüse 20a liegt in Transportrichtung T vor (d.h. stromaufwärts) der Fluiddüse 21a. Beide Fluiddüsen sind auf die Seite der Schaumbahn F gerichtet, auf der die Beschichtung B aufgebracht ist.
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Weiterhin sind Oberflächen 10a - 12b vorgesehen, die einen Anpressdruck ausüben. Die Oberflächen 10a, b sind zueinander paarweise angeordnet und sind gegenüberliegend zueinander vorgesehen. Gleiches gilt für die Oberflächen 11a,b. Die Schaumbahn F wird zwischen den Oberflächen 10a, b und 11a, b hindurchgeführt. Die Oberfläche 12b wirkt auf eine Seite der Schaumbahn F, die entgegengesetzt zu der Seite ist, auf die die Oberfläche 12a wirkt. Die Oberfläche 12b ist nicht gegenüberliegend zu Oberfläche 12a angeordnet, vielmehr sind die Oberflächen 12a,b zueinander in Transportrichtung T versetzt. Es kann auch eine Oberfläche vorgesehen sein, (die Druck auf die Schaumbahn F ausübt) zu der keine Oberfläche auf der entgegengesetzten Seite der Schaumbahn F zugeordnet ist. Zumindest eine der Oberflächen 10a-12b ist beweglich (d.h. schwenkbar oder zur Schaumbahn hin bzw. von dieser weg beweglich). Die Oberflächen bilden gemäß dieser Betrachtungsweise Anpressflächen.
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Zumindest eine der Oberflächen 10a - 12b kann temperiert sein und somit Teil einer Temperierungsvorrichtung sein. Die Oberflächen 10a-12b können einzeln oder in Gruppen individuell temperiert werden bzw. gesteuerte Temperaturen aufweisen. Es können Paare von Oberflächen die gleichen Temperaturen aufweisen und gemeinsam temperiert sein bzw. eine gemeinsam gesteuerte Temperatur aufweisen. Unterschiedliche Gruppen oder Paare können unterschiedliche Temperaturen aufweisen. So können etwa die Oberflächen 10a,b eine höhere Temperatur aufweisen als die Oberflächen 11a,b. Die Oberflächen 11a,b können eine höhere Temperatur aufweisen als die Oberflächen 12a,b. Insbesondere kann die Temperatur von in Transportrichtung T stromabwärts liegenden Oberflächen kleiner als die Temperatur von Oberflächen sein, die relativ hierzu stromaufwärts liegt. Die Oberfläche bilden gemäß dieser Betrachtungsweise Temperierungsflächen. Die gleiche Oberfläche oder Oberflächen können sowohl Temperierungsflächen als auch Anpressflächen sein.
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Zwischen der Oberfläche 10a und dem Spalt S1 wirkt die Fluiddüse 20a auf die Schaumbahn F. Zwischen der Oberfläche 10b und dem Spalt S1 wirkt die Fluiddüse 20b auf die Schaumbahn F. Zwischen der Oberfläche 10a und der Oberfläche 11a wirkt die Fluiddüse 21a auf die Schaumbahn F. Zwischen der Oberfläche 10b und der Oberfläche 11b wirkt die Fluiddüse 21b auf die Schaumbahn F. Zwischen zwei in Transportrichtung F nacheinander liegenden Oberflächen kann eine Fluiddüse vorgesehen sein, die auf die Schaumbahn gerichtet ist. Mit „wirken“ wird insbesondere „druckausüben“ bzw. „gerichtet“ bezeichnet. Die Oberfläche 12a als innenliegende Oberfläche kann eine Oberfläche eines Dorns sein. Die Matrix M, welche die Schlitzdüsen S1 und S2 ausbildet, kann drehsymmetrisch um eine Achse A herum ausgestaltet sein. Die Transportrichtung T kann zumindest abschnittsweise (insbesondere nach dem Beschichten bzw. Ausüben von Druck) parallel zur Achse A sein. Vor bzw. während dem Ausüben von Druck weist die Transportrichtung von der Achse weg und entspricht einem Aufweiten der Schaumbahn F. Nachdem die Schaumbahn F beschichtet wurde, ergibt sich die beschichtete Schaumbahn BF.
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Rechts unterhalb der Matrix M ist vergrößert der Austritt aus den Spaltdüsen S1, S2 dargestellt. Eine Wand W trennt die Spaltdüsen S1 und S2. Die erste Kunststoffschmelze tritt aus der Spaltdüse S1 aus, bevor die Beschichtung B auf die Schaumbahn F (welche aus der ersten Kunststoffschmelze entsteht) aufgebracht wird.
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Die Matrix M ist nicht notwendigerweise Teil der Beschichtungsvorrichtung. Die Beschichtungsvorrichtung umfasst eine erste Zuführung Z1 (für die aufschäumende Schaumschicht F) und mindestens eine zweite Zuführung (für die Beschichtung B). Die erste und die zweite Zuführungen Z1, Z2 liegen nebeneinander (senkrecht zur Transportrichtung T gesehen). Die Zuführungen Z1, Z2 unterscheiden sich, können sich teilweise überlappen, sind jedoch vorzugsweise getrennt bzw. beabstandet voneinander. Es kann sich zwischen den Zuführungen Z1, Z2 eine Wand erstrecken. Die Zuführungen sind eingerichtet, bei auf der Matrix M montierter Beschichtungsvorrichtung mit den Spaltdüsen S1, S2 (und gegebenenfalls weiteren Spaltdüsen) zu fluchten.
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Die Elemente mit den Bezugszeichen 10a-12b und 20a-21b drücken die Beschichtung (gestrichelt) auf die Schaumbahn. Es kann vorgesehen sein, dass nur ein Teil und somit nicht alle dieser Elemente Druck auf die Schaumbahn F ausüben. Ferner können ein Teil oder alle Elemente 10a-12b und/oder die Fluiddüsen 20a-21b (vollständig oder teilweise) zur Temperierung der Schaumbahn F beitragen. Das von den Fluiddüsen 20a - 21b abgegebene Fluid kann insbesondere Luft sein. Das von den Fluiddüsen 20a - 21b abgegebene Fluid kann erwärmt oder gekühlt sein. Die Oberflächen 10a-12b dienen zum Zusammenpressen der (beschichteten) Schaumbahn, zum Temperieren derselben, oder beides. Die Düsen 20, 21 dienen zum Zusammenpressen der (beschichteten) Schaumbahn, zum Temperieren derselben, oder beides.
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Dargestellt in der 1 ist eine einseitige Beschichtung, hier an der Innenseite des entstehenden Hohlzylinders (gebildet durch die Schaumbahn F). Alterativ oder zusätzlich kann beidseitig aufgetragen werden, siehe zweiter Beschichtungsschlitz oberhalb des Schaumschlitzes S1, der gestrichelt dargestellt ist.
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Die 2 zeigt eine weitere Ausführungsform zur näheren Erläuterung der hier beschriebenen Vorgehensweise und der hierzu verwendeten Vorrichtung. Aufgrund der zahlreichen funktionellen Ähnlichkeiten mit der Vorrichtung der 1 werden die gleichen Bezugszeichen benutzt. Mit gleichen Bezugszeichen bezeichnete Elemente können gleich ausgestaltet sein.
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Es sind ein erster Spalt S1 und ein zweiter Spalt S2 dargestellt. Beide entsprechen der anfänglichen Transportrichtung T, die jedoch sich mit zunehmender Entfernung von den Spalten hierzu abwinkelt. Aus dem ersten Spalt S1 tritt die erste, mit Treibmittel versetzte Kunststoffschmelze und es ergibt sich eine Schaumbahn F, deren Ränder gestrichelt dargestellt sind. Zwischen dem ersten und dem zweiten Spalt befindet sich eine Wand Trennwand. Diese bildet eine Seite des ersten Spalts S1 und eine Seite des zweiten Spalts S2. Aus dem zweiten Spalt S2 tritt nicht mit Treibmittel versetzte Kunststoffschmelze, welche nach dem Austritt aus dem Spalt die Beschichtung bildet. Auch hier ist nur eine einseitige Beschichtung dargestellt. Es kann einer weiterer zweiter Spalt auf der anderen Seite der ersten Spaltdüse S1 vorgesehen sein, aus dem ebenso nicht mit Treibmittel versetzte Kunststoffschmelze treten kann, um eine weitere Beschichtung auszubilden.
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Die austretende Schaumbahn F schäumt mit zunehmender Entfernung vom Spalt S1 auf. Die Spaltdüsen S1 und S2 sind in dieser Ausführungsform Rundspalte, so dass sich eine innere Seite des entstehenden Schaumstoffschlauchs ergibt, sowie eine äußere Seite. Bei einer Flachdüse ergäben sich ebenso zwei Seiten, etwa eine rechte und eine linke Seite. Es ergeben sich die gleichen Betrachtungen, wobei bezogen auf 2 die linke Seite der inneren Seite entspricht und die rechte Seite der äußeren Seite.
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Zwischen einer ersten Oberfläche 10a und einer zweiten Oberfläche 10b werden die Schaumbahn F und die Beschichtung B hindurchgeführt. Die erste und die zweite Oberfläche sind nicht gegenüberliegend zueinander angeordnet, sondern in Transportrichtung T zueinander versetzt. Die zweite Oberfläche ist auf der äußere Seite der Schaumbahn F. Die zweite Oberfläche 10b liegt näher an den Spaltdüsen S1 und S2 als die erste Oberfläche (welche auf der inneren Seite liegt der Schaumbahn liegt). Beide Oberflächen 10a, b sind zur Schaumbahn F hin beweglich und von dieser weg beweglich. Dies ist mit den Doppelpfeilen dargestellt. Die erste Oberfläche 10a wird insbesondere im Falle einer Runddüse S1 von einem Kubeloberflächenabschnitt (oder von einem Zylindermantelabschnitt im Falle einer Flachdüse) gebildet. Dies gilt auch für die zweite Oberfläche 10b. Die erste und die zweite Oberfläche haben die gleiche Temperatur bzw. sind mit dem gleichen Solltemperaturband geregelt. Die zweite Oberfläche 10b liegt an einer Stelle, an der die Beschichtung B noch nicht auf die Schaumbahn F aufgebracht ist. Daher drückt die zweite Oberfläche die Schaumbahn nach innen bzw. in Richtung Beschichtung B. Die erste Oberfläche 10a liegt an einer Stelle, an der die Beschichtung B auf der Schaumbahn aufgebracht ist bzw. an der die Beschichtung B auf die Schaumbahn aufgebracht wird (d.h. an der die Beschichtung in Kontakt mit der Schaumbahn F kommt).
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Nach der ersten und der zweiten Oberfläche 10a, b wird die Schaumbahn F zwischen zwei weiteren Oberflächen hindurchgeführt, nämlich zwischen der dritten Oberfläche 11a und der vierten Oberfläche 11b. Die dritte Oberfläche 11a und die vierte Oberfläche sind nicht gegenüberliegend zueinander angeordnet, sondern in Transportrichtung T zueinander versetzt. Die vierte Oberfläche ist auf der äußeren Seite der Schaumbahn F. Die vierte Oberfläche 11b liegt näher an den Spaltdüsen S1 und S2 als die dritte Oberfläche 11a (welche auf der inneren Seite liegt der Schaumbahn F liegt). Beide Oberflächen 11a, b sind zur Schaumbahn F hin beweglich und von dieser weg beweglich. Dies ist mit den Doppelpfeilen dargestellt. Die dritte Oberfläche 11a wird insbesondere im Falle einer Runddüse S1 von einem Kubeloberflächenabschnitt (oder von einem Zylindermantelabschnitt im Falle einer Flachdüse) gebildet. Die vierte Oberfläche 11b ist weniger stark gerundet als die dritte Oberfläche. Die vierte Oberfläche 11b ist im Wesentlichen flach und folgt nur dem Verlauf der Schaumbahn. Die dritte und die vierte Oberfläche 11a, b haben die gleiche Temperatur bzw. sind mit dem gleichen Solltemperaturband geregelt. Die Temperatur der dritten und vierten Oberfläche 11a, b ist geringer als die Temperatur der ersten und zweiten Oberfläche 10a, b.
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Nach der dritten und vierten Oberfläche 11a, b wird die Schaumbahn F zwischen zwei weiteren Oberflächen hindurchgeführt, nämlich zwischen der fünften Oberfläche 12a und der sechsten Oberfläche 12b. Die fünfte Oberfläche 12a und die sechste Oberfläche 12b sind nicht gegenüberliegend zueinander angeordnet, sondern in Transportrichtung T zueinander versetzt. Die vierte Oberfläche 12b ist auf der äußeren Seite der Schaumbahn F. Die sechste Oberfläche 12b liegt näher an den Spaltdüsen S1 und S2 (in Transportrichtung T gesehen) als die fünfte Oberfläche 12a (welche auf der inneren Seite liegt der Schaumbahn F liegt). Die sechste Oberfläche 12b ist zur Schaumbahn F hin beweglich und von dieser weg beweglich. Dies ist mit dem Doppelpfeil dargestellt. Die fünfte Oberfläche 12a ist nicht relativ zur Schaumbahn beweglich. Die fünfte Oberfläche 12a wird insbesondere im Falle einer Runddüse S1 von einer radialen Auswölbung eines Weitungskörpers (etwa eines Dorns) gebildet. Der Weitungskörpers ist vorzugsweise rotationssymmetrisch, etwa in Form eines (an einem Ende geweiteten) Zylinders oder in Form eines Kegelstumpfs (mit Auswölbung an einem Ende). Die Auswölbung zeigt (in Transportrichtung) zu den Spaltdüsen S1, S2 hin. Die Auswölbung ist insbesondere in der Form eines Torusabschnitts. Die sechste Oberfläche 12b hat eine geringere Krümmung als die fünfte Oberfläche 12a. Die sechste Oberfläche 12b ist im Wesentlichen flach und folgt nur dem Verlauf der Schaumbahn. Die fünfte und sechste Oberfläche 12a, b haben die gleiche Temperatur bzw. sind mit dem gleichen Solltemperaturband geregelt. Die Temperatur der fünften und sechsten Oberfläche 12a, b ist geringer als die Temperatur der dritten und vierten Oberflächen 11a, b.
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Es sind ferner Fluiddüsen 20a, 20b und 21a vorgesehen. Die erste Fluiddüse 20a ist auf der inneren Seite bzw. auf der rechten Seite der Schaumbahn F vorgesehen. Die erste Fluiddüse 20a ist unmittelbar neben der zweiten Schlitzdüse S2 vorgesehen und ist auf die Beschichtung B (und auch auf die Schaumbahn F) gerichtet. Die erste Fluiddüse 20a ist auf einen Punkt gerichtet, der sich zwischen der ersten Oberfläche und der Schaumbahn F bzw. der Beschichtung B liegt. Es ergibt sich ein Luftkissen zwischen der Oberfläche 10a und der Beschichtung B (bzw. der Schaumbahn F), welches zum kontaktlosen Druck auf die Beschichtung B bzw. auf die Schaumbahn F dient. Zwischen der zweiten Oberfläche 10b und der vierten Oberfläche 11b ist die zweite Fluiddüse 20b auf die Schaumbahn gerichtet. Die erste und die zweite Fluiddüse 20a, b sind von unterschiedlichen Seiten her auf die Schaumbahn gerichtet. Die zweite Fluiddüse 20b ist im Wesentlichen senkrecht auf die Schaumbahn B gerichtet und drückt die Schaumbahn F in Richtung Beschichtung B. In Transportrichtung F folgt (kurz) darauf die Stelle, an der die erste Oberfläche auf die Beschichtung bzw. auf die Schaumbahn wirkt. Die dritte Fluiddüse 21a ist in einen Raum gerichtet, der teilweise von der Schaumbahn B umschlossen ist (um mehr als nur ein halber Raumwinkel), und in dem sich die dritte und die fünfte Oberfläche befinden. Die dritte Fluiddüse 21a ist auf eine Stelle der Schaumbahn F gerichtet, die sich zwischen der ersten und der dritten Oberfläche 10a, 11a befindet. Die von den Fluiddüsen erzeugten Teilströmungen sind durch die einfachen Pfeile wiedergeben, die von den Düsen ausgehen.
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Zunächst (d.h. nach Austritt der Kunststoffschmelzen aus den Spaltdüsen S1, S2 übt die zweite Oberfläche auf die Schaumbahn einen Druck in Richtung Beschichtung B aus. Der Druck wird nach links bzw. nach innen ausgeübt. Es folgt die zweite Düse 20b, die auf die Schaumbahn einen Druck in Richtung Beschichtung B ausübt. Daraufhin wird durch die erste Fluiddüse 20a und durch die erste Oberfläche 10a Druck auf die Beschichtung B in Richtung Schaumbahn ausgeübt. Es folgt die vierte Oberfläche, die zumindest temperierend und gegebenenfalls druckausübend auf die Schaumbahn F wirkt (von der Seite der Schaumbahn F aus, die der beschichteten Seite entgegengesetzt ist). Darauf folgt die dritte Oberfläche 11a, die zumindest temperierend und gegebenenfalls druckausübend auf die Schaumbahn F wirkt (von der beschichteten Seite der Schaumbahn F aus). Es folgt hierauf die sechste Oberfläche 12b. Diese wirkt zumindest temperierend und gegebenenfalls druckausübend auf die Schaumbahn F (von der Seite der Schaumbahn F aus, die der beschichteten Seite entgegengesetzt ist). Schließlich wird die Schaumbahn F über die fünfte Oberfläche 12a gezogen bzw. entlang dieser transportiert. Diese wirkt zumindest temperierend und gegebenenfalls druckausübend auf die Schaumbahn F.
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Es kann Druck von Oberflächen und/oder Fluiddüsen alternierend von den entgegengesetzten Seiten der Schaumbahn F auf diese ausgeübt werden. Es können Oberflächen und Fluiddüsen alternierend oder (im Falle eines Luftkissens wie vor der ersten Oberfläche) an der gleichen Stelle der Schaumbahn (in Transportrichtung gesehen) angeordnet sein. Die Oberflächen sind insbesondere druckausübend, können jedoch auch temperierend oder beides sein.
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Es ist vorgesehen, dass die mindestens eine Beschichtung B und die Schaumbahn F jeweils frisch erzeugt werden und kurz nach deren Erzeugung zusammengebracht werden. Der Begriff „frisch“ bedeutet hier, dass zwischen Herstellung und Zusammenbringen nicht mehr als 1 min (oder eher 10 sec oder 2 sec) vergehen und insbesondere, dass die Schaumbahn zwischen ihrer Erzeugung und Beschichtung nicht vollständig erstarrt. Die Schaumbahn und die Beschichtung werden warm zusammengebracht, d.h. in einem Zustand, in dem weder Schaumbahn noch Beschichtung (seit ihrer Erzeugung) erstarrt sind oder waren. Nach Ihrer Erzeugung schäumt die Schaumbahn auf. Insbesondere schäumt die Schaumbahn noch auf, wenn sie mit der Beschichtung zusammengebracht wurde.
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Die 2 dient ferner zur Erläuterung weiterer Ausführungsformen. In einer weiteren Ausführungsform können die Oberflächen 10b, 11b und 12b Stirnseiten von Ringen ausgebildet sein, die konzentrisch zueinander angeordnet sind. Die Ringe sind axial zueinander verschiebbar. Die Stirnseiten weisen unterschiedliche Neigungen auf. Die Stirnseiten sind insbesondere abgerundete Hohlzylinderenden. Die Stirnseiten können unterschiedlich geneigt sein. Die Stirnseiten können dem gekrümmten Verlauf der Transportrichtung T folgen. Die Ringe können Achsen aufweisen, die unterschiedlich zur Düsenrichtung der Schlitzdüse S1 geneigt sind. Der äußerste Ring, welcher die Stirnseite 12b bildet, kann um einen geringeren Winkel zur Düsenrichtung der Schlitzdüse S1 geneigt sein, als der mittlere Ring, welcher die Stirnseite 11b bildet. Der mittlere Ring, welcher die Stirnseite 11b bildet, kann um einen geringeren Winkel zur Düsenrichtung der Schlitzdüse S1 geneigt sein, als der innerste Ring, welcher die Stirnseite 10b bildet. Die Zwischenräume zwischen den Ringen können als Schlitzdüse verwendet werden, insbesondere als zweite Schlitzdüse. Eine alternativer Position für die Schlitzdüse S2 wäre die Position S2' zwischen der Oberfläche 12b und 11b.
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Eine weitere alternative Position für die Schlitzdüse S2 wäre ferner die Position S2" zwischen der Oberfläche 11b und 10b. Die zweiten Schlitzdüsen, welche sich an alternativen Positionen befinden, sind als strichpunktierte Doppelpfeile wiedergegeben. In einer Ausführungsform führt die Oberfläche 10b größtenteils entlang einer Ebene. Ferner kann die Oberfläche 11b größtenteils entlang einer Ebene führen. Zudem kann die Oberfläche 12b größtenteils entlang einer Ebene führen. Falls eine zweite Schlitzdüse (für die Beschichtung B) an der Position S2" liegt, dann würde dort vorzugsweise keine Fluiddüse 20b vorliegen. Diese würde weggelassen werden (oder an die mit S2' bezeichnete Position gehen). Die (verfahrensgemäß verwendete) Beschichtungsvorrichtung kann mehrere Ringe umfassen, die ineinander liegen. Die Ringe können zueinander geneigt ausgerichtet sein, wobei die Neigung mit dem Radius abnimmt oder zunimmt. Die Ringe sind insbesondere in ihrer Axialrichtung beweglich (verschiebbar) ausgestaltet. Die Verschiebungsrichtung ist mit gepunktetem Doppelpfeil dargestellt. Die Verschiebungsrichtung eines weiter außenliegenden Ringes ist mehr zur Achse den innersten Rings geneigt, als die Verschiebungsrichtung eines im Vergleich hierzu weiter innen liegenden Ringes.
