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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Folie oder ein Folienlaminat mit einer gerauten Oberfläche bereitzustellen, welche bzw. welches dadurch textilartig erscheint und sich textilartig anfühlt.
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In den letzten ungefähr 40 Jahren wurden verschiedene Verfahren zur Herstellung von „gerauter Folie“ vorgeschlagen; nach Wissen des Erfinders wurde jedoch kein solches Verfahren industrialisiert. Die Erfinder der internationalen Patentanmeldung PCT/EP2015/054146 (
WO2015128467 ), die zum Anmeldetag der vorliegenden Erfindung noch nicht veröffentlicht war, beschreibt und beansprucht ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer „gerauten Folie“, eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens und ein nach dem Verfahren hergestelltes Produkt. Die für die vorliegende Erfindung relevante Offenbarung wird in dieser Patentanmeldung als „fünfter Aspekt der Erfindung“ bezeichnet. Die betreffenden Ansprüche sind die Ansprüche 27 bis 39 und Anspruch 50.
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Die vorliegende Erfindung stellt weitere Verbesserungen in der einschlägigen Forschung und Entwicklung dar. Das Verfahren nach dem „fünften Aspekt der Erfindung“ wir in Anspruch 27 wie folgt definiert:
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„Verfahren zur Ausrichtung durch sequentielle Reckung von Segmenten einer Folie oder Folienanordnung in einem Walzenspalt zwischen zwei miteinander kämmenden kreisförmig oder spiralförmig genuteten Walzen (101) und (102) oder solchen genuteten Walzen, die an den Kämmen mit Vertiefungen versehen sind, wobei die Folie oder Folienanordnung durch vor oder bei dem Eintritt in den Walzenspalt erfolgende Beaufschlagung mit einer feinen Querwellung unter Stauchung in den Walzenspalt eingeführt wird und wobei die Wellung durch die während des Durchtritts durch den Walzenspalt erfolgende sequentielle Reckung in den durch die Reckung ausgerichteten Segmenten vollständig oder teilweise beseitigt wird, wohingegen die Wellung in nicht ausgerichteten Segmenten im Wesentlichen erhalten bleibt und durch eine Zusammenziehung in den gereckten Segmenten stabilisiert wird.“
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Gegenüber anderen Verfahren zur Herstellung einer „gerauten Folie“ weist dieses Verfahren den Vorteil auf, dass die „Rauung“ zur Festigkeit der Folie beiträgt. Es gibt jedoch auch einige Beschränkungen hinsichtlich der Anwendbarkeit des beschriebenen Verfahrens.
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Wie in der Anmeldung erwähnt, wurden daher „... verschiedene Maßnahmen getestet, um die Folie mit der gleichen Geschwindigkeit wie jener der schnelleren Walze in den Walzenspalt einzuziehen; das Ergebnis war jedoch jedes Mal negativ, selbst dann, wenn die schnellere Walze mit Vertiefungen versehen war ...“.
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Hierdurch war der Raueffekt beschränkt. Diese Beschränkung wurde jedoch nunmehr von der zu dieser Erfindung führenden Forschung überwunden.
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Eine weitere Beschränkung betrifft den Schritt, dass „...die Wellung in den durch die Reckung beseitigten Segmenten vollständig oder teilweise beseitigt wird, wohingegen die Wellung in nicht durch die Reckung ausgerichteten Segmenten im Wesentlichen erhalten bleibt“. Durch diese bereichsweise Beseitigung der Wellung wird das Folienprodukt weicher, was z. B. bei textilbezogenen Anwendungen vorteilhaft, in anderen Fällen jedoch von Nachteil ist. Nach der vorliegenden Erfindung ist die Stabilisierung der Wellung durch bereichsweises Recken optional.
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Bei dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein Verfahren zur Ausbildung einer feinen stabilisierten Querfaltung oder -wellung bei einer Folie oder Folienanordnung in einem Walzenspalt zwischen zwei miteinander kämmenden kreisförmig oder spiralförmig genuteten Walzen (101) und (102) oder solchen genuteten Walzen, die an den Kämmen mit Vertiefungen versehen sind, wobei die Folie oder Folienanordnung durch vor oder bei dem Eintritt in den Walzenspalt erfolgende Beaufschlagung mit einer feinen Querfaltung oder -wellung unter Stauchung in den Walzenspalt eingeführt wird, derart, dass die von den miteinander kämmend genuteten Walzen ausgeübten Kräfte so angepasst werden, dass die gewünschte Stabilisierung hergestellt wird, wobei das Stauchen der Folie oder Folienanordnung von einem durch den Walzenspalt verlaufenden Luftstrahl herbeigeführt oder unterstützt wird, der als Luftbürste oder als Bündel eng beabstandeter Luftfäden im Wesentlichen auf die gesamte Breite der Folie wirkt.
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Es hat sich herausgestellt, dass die beschriebene Luftbürste oder das beschriebene Bündel eng beabstandeter Luftfäden ein sehr wirksames Mittel zum stauchenden Einführen der Folie oder Folienanordnung in den Walzenspalt zwischen den Walzen (101) und (102) bereitstellt, derart, dass die Folie auf Wunsch mit einer Geschwindigkeit in den Walzenspalt eintreten kann, die im Wesentlichen höher als die jeweilige Umfangsgeschwindigkeit der Walzen (101) und (102) ist.
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Somit kann das Verfahren wie in Anspruch 2 angegeben durchgeführt werden, wobei die kreisförmige Walze (101) sich im Wesentlichen schneller bewegt als die kreisförmige Walze (102) und beide Walzen, wie in Verbindung mit 2a/b und 3a/b beschrieben, geeignete Vertiefungen an den Kämmen aufweisen. Die Luftbürste oder das Bündel aus Luftfäden ist dazu ausgebildet, die Folie oder Folienanordnung in Richtung der Kämme an der Walze (101) zu drücken und sie an diesen Kämmen haften zu lassen, bis die Folie oder Folienanordnung von Vertiefungen an den Kämmen der langsameren Walze (102) in dem Walzenspalt erfasst wird.
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Bei einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Folie oder Folienanordnung zunächst für das stauchende Einführen zwischen die Walzen (101) und (102) vorbereitet. Diese Vorbereitung, welche ein separater Schritt ist, besteht daraus, dass die Folie oder Folienanordnung mit einer Prägung versehen wird, damit die Luftbürste oder das Bündel aus eng beabstandeten Luftfäden einen guten Halt in der Folie oder Folienanordnung findet. Anschließend wird die Folie oder Folienanordnung mit einer Geschwindigkeit, die im Wesentlichen höher als die jeweilige Umfangsgeschwindigkeit der Walzen ist, in den Walzenspalt eingetragen. Durch diese Maßnahmen ist ein besonders hoher Stauchungsgrad erzielbar. Hierbei können die Walzen mit spiralförmigen Nuten anstelle von kreisförmigen Nuten versehen sein, solange sie sich mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit bewegen.
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Die vor dem Stauchen durchgeführte Prägung kann aus einer Querwellung mit kurzen Wellen und zwischenliegenden ebenen Foliensegmenten bestehen, welche die Wellen stabilisieren.
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Unabhängig davon, welche der beiden Ausführungsformen der Erfindung gewählt wird, sollten die genuteten Walzen (101) und (102) wie in der vorgenannten PCT-Anmeldung vorzugsweise einen Durchmesser von kleiner oder gleich 70 mm aufweisen. Geeignete Einrichtungen sind in Verbindung mit 1 beschrieben.
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Die Folie oder Folienanordnung, welche die Walzen (101) und (102) verlässt, ist entweder mit feinen durchgehenden Querwellen oder -falten oder mit feinen unterbrochenen Querwellen oder -falten versehen. Bei unterbrochenen Wellen oder Falten sind die zwischenliegenden Bereiche quer ausgerichtet. In jedem Fall kann der Prozess mit einer Querreckung in einem Spannrahmen fortfahren, wobei entweder ein Teil der Wellung/Faltung beibehalten wird oder eine flache, quer ausgerichtete Folie entsteht, die z. B. für eine Kreuzlaminierung sehr gut geeignet ist.
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Die vor dem Stauchen durchgeführte Prägung kann aus einer Querwellung mit kurzen Wellen und zwischenliegenden ebenen Foliensegmenten bestehen, welche die Wellen stabilisieren.
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Wie in der vorgenannten PCT-Anmeldung kann die Stabilisierung zwischen den genuteten Walzen (101) und (102) aus einer im Wesentlichen bereichsweisen Zusammenziehung bestehen, die durch das Recken zwischen den genuteten Walzen (101) und (102) hervorgerufen wird. Dies ist dann zu bevorzugen, wenn ein weiches Produkt erwünscht ist.
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Alternativ kann die Stabilisierung zwischen den Walzen (101) und (102) aus einer vollständigen oder teilweisen Verflachung der Wellen oder Falten ohne wesentliche bereichsweise Zusammenziehung bestehen. Das resultierende Produkt ist dann kein Endprodukt, sondern ein für die Weiterverarbeitung, zum Beispiel das vorgenannte Spannen geeignetes Zwischenprodukt.
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Eine weitere interessante Verwendung für dieses Zwischenprodukt ist die Extrusionsbeschichtung oder Extrusionskaschierung, die unter Vermeidung einer weiteren dauerhaften Verflachung der Folie oder Folienanordnung erfolgt. In diesem Zusammenhang sei auf die Zeichnung, 3, und die entsprechende Beschreibung in der europäischen Patenanmeldung 10 747 601.2 verwiesen, die eine spezielle Extrusionsbeschichtung und Extrusionskaschierung betrifft.
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Insbesondere für textile oder textilartige Verwendungen kann die Folie oder Folienanordnung mit integrierten Leerstellen bildenden Partikeln versehen werden. Die genuteten Walzen (101) und (102) stehen dann weit genug in Eingriff, um in zwischen den Walzen (101) und (102) gereckten Bereichen durchgehende Leerstellen auszubilden.
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Bei einer alternativen oder ergänzenden Ausführungsform der Erfindung stehen die genuteten Walzen (101) und (102) weit genug in Eingriff, um die Folie oder Folienanordnung in zwischen den Walzen (101) und (102) gereckten Bereichen quer teilbar zu machen. Eine Fibrillierung dieser Bereiche wird nachfolgend unter Verwendung mindestens eines Kautschukriemens durchgeführt, mit dem die Folie oder Folienanordnung in Eingriff steht. Die Fibrillierung erfolgt durch Längsreckung dieses Riemens.
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Unabhängig davon, welche dieser beiden Ausführungsformen verwendet wird, kann auf das Verfahren eine Extrusionsbeschichtung mit Filamenten unter Vermeidung einer dauerhaften Verflachung der Folie oder Folienanordnung folgen. Es sei erneut auf
3 und die entsprechende Beschreibung in der
europäischen Patentanmeldung 10 747 601.2 verwiesen, wobei der geschmolzene Film (B) in dieser Zeichnung jedoch durch ein Bündel aus direkt extrudierten geschmolzenen Filamenten zu ersetzen ist.
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Die vorliegende Erfindung umfasst außerdem eine Vorrichtung, die zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist, sowie ein Produkt, das durch Verwendung des Verfahrens hergestellt ist.
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Somit ist das unter Verwendung von einem der Ansprüche hergestellte Produkt auf verschiedene Arten von Taschen bzw. Beuteln anwendbar. Hierbei kann das bezogen auf das Gewicht gesteigerte Volumen von großer Bedeutung für die Bewertung der Tasche bzw. des Beutels durch den Kunden sein.
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Des Weiteren kann die voluminöse Struktur bei der Herstellung von Füllmaterialien für Kissen und dergleichen von Bedeutung sein. Hierbei wird die Folie oder Folienanordnung zu Flocken zerkleinert.
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Es wird jedoch insbesondere betont, dass das Produkt, sobald es mit durchgehenden Leerstellen versehen oder bereichsweise fibrilliert wurde, als für die Herstellung von Sanitärtextilien, Bettwäsche, Unterwäsche und ähnlichen Produkten sehr gut geeignet anzusehen ist.
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Bei den spezifischen Produkten gestaltet sich die Wahl der Polymerzusammensetzung für den Fachmann jeweils einfach. Zu Beispielen für verhältnismäßig kostengünstige Polymere, die für verschiedene kostengünstige Endprodukte geeignet sind, gehören HDPE, LLDPE und PP. Zu Beispielen für teurere Polymere, die für feinere Endprodukte geeignet sind, gehören Polyamide, Polyester und reckbare biologisch abbaubare Polymere.
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Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert.
- 1 zeigt eine Verfahrenslinie nach der Erfindung. Die Vertiefungen an den Kämmen der genuteten Walzen (101) und (102) sind nicht dargestellt.
- 2a und 2b zeigen Vertiefungen an einer schnelleren genuteten Walze (101), wobei 2a den Schnitt entlang der Linie b-b nach 2b zeigt und 2b den Schnitt entlang der Linie a-a nach 2a zeigt.
- 3a und 3b zeigen Vertiefungen an einer langsameren Walze (102), wobei 3a den Schnitt entlang der Linie b-b nach 3b zeigt und 3b den Schnitt entlang der Linie a-a nach 3a zeigt.
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In 1 wird die mit feinen Querwellen oder -falten zu versehende Folie (3) von einem nicht näher dargestellten Satz von Walzen (oder dergleichen) dem Walzenspalt zwischen den kreisförmig genuteten Walzen (101) und (102) zugeführt. Die Folie (3) kann generell unausgerichtet oder hauptsächlich in eine Richtung ausgerichtet sein, die sich längs oder schräg erstrecken kann. Die Folie (3) wird mit praktisch der gleichen Geschwindigkeit zugeführt, mit der sich die schnellere der beiden genuteten Walzen bewegt. Beispielsweise kann sich die Walze (101) doppelt so schnell wie die Walze (102) bewegen. Ein Luftstrahl in Form einer scharfen „Luftbürste“ drückt die Folie in Richtung von Vertiefungen an den Kämmen der Walze (101), so dass die Folie an dieser Walze haftet. Die „Luftbürste“ wird von dem Auslassschlitz (4) an der Luftkammer (5) ausgebildet, welche durch den Einlass (6) mit Druckluft gespeist wird. Der Auslass (4) kann z. B. 0,1 bis 0,2 mm breit sein. Alternativ kann der Auslass (4) aus einer Reihe von eng beabstandeten Öffnungen bestehen, die eine Reihe aus „Luftfäden“ anstelle einer „Luftbürste“ ausbilden. Der Luftstrahl ist hauptsächlich auf die schnellere Walze (101) ausgerichtet. Er setzt sich zwischen den Kämmen an den Walzen fort, wo er anschließend seine Wirkung verliert, damit die Folie an der Walze (101) haftet.
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Wie 2a/b und 3a/b beispielhaft zeigen, sind die Kämme an der Walze (101) mit sanft wirkenden Vertiefungen versehen und die Kämme an der Walze (102) mit viel schärferen Vertiefungen versehen. Daher verliert die Walze (101) in dem Walzenspalt ihren Halt an der Folie. Diese wird vorzugsweise übernommen, um der Geschwindigkeit der Walze (101) zu folgen. Nach dem Verlassen des Walzenspalts wird die Folie mittels nicht näher dargestellter geeigneter Einrichtungen abgezogen und kann wie in den Ansprüchen und der allgemeinen Beschreibung beschrieben weiterverarbeitet werden.
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Die Kämmung zwischen den Kämmen der Walzen (101) und (102) kann sehr gering sein, so dass praktisch keine bereichsweise Reckung, sondern nur eine vorübergehende Stabilisierung der feinen Wellung oder Faltung erfolgt. Das Produkt kann dann durch eine der genannten Einrichtungen weiterverarbeitet werden.
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Damit der Auslass (4) der Luftkammer (5) so nahe wie möglich an dem Walzenspalt angeordnet ist, sollten die Durchmesser der Walzen (101) und (102) so gering wie möglich sein. In einem Unteranspruch ist eine Grenze von 7 cm angegeben. Um dieses Maß über eine sinnvolle Walzenlänge hinweg anzulegen, können die Walzen (101) und (102) von kleinen und kurzen Walzen (2) gestützt sein. Diese sind lediglich skizzenhaft dargestellt; es wird jedoch auf die ältere Anmeldung PCT/EP2010/056220 des vorliegenden Erfinders verwiesen, siehe dort insbesondere 2 und die zugehörige Beschreibung. Wenn die Kämme der Walzen (101) und (102) Vertiefungen aufweisen, können die Stützwalzen mit Kämmen versehen sein, die in die Nuten der Walzen (101) und (102) passen. Um einen Verschleiß zu minimieren, können die Kämme an den Stützwalzen (7) und/oder der Grund der Nuten an den Walzen (101) und (102) mit einem verschleißfesten Polymer wie z. B. Teflon beschichtet sein.
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Das hier beschriebene Verfahren ist variabel. So können sich die Walzen (101) und (102) mit der gleichen Geschwindigkeit bewegen, können ohne Vertiefungen ausgebildet sein und können spiralförmige Nuten anstelle von kreisförmigen Nuten aufweisen. In diesem Fall bewegen sich die nicht näher dargestellten Walzeneinrichtungen, welche die Folie (3) zuführen, mit einer wesentlich höheren Geschwindigkeit als der Geschwindigkeit, mit der sich eine der Walzen (101) und (102) oder beide Walzen bewegen. Das Stauchen kann dann durch den Luftstrahl herbeigeführt werden. Vor den dargestellten Verfahrensschritten wird die Folie vorzugsweise mit einer Prägung versehen, damit die Luft einen besseren Halt an der Folie findet.
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Die in 2a, 2b, 3a und 3b gezeigten Oberflächenprofile der kreisförmig genuteten Walzen sind Profile, die sich experimentell als vorteilhaft für die Ausführung des „gestauchten Ringwalzens“ erwiesen haben. Die Breite der Nuten beträgt jeweils 1,6 mm. Die Breite der Kämme an der langsameren Walze (3a und 3b) beträgt jeweils 1,2 mm, während die Breite der Kämme an der schnelleren Walze 0,8 mm beträgt und sich an den Spitzen auf 0,5 mm verjüngt. Es wird angenommen, dass die Spitzen an der schnelleren Walze vorzugsweise stärker verjüngt sein sollten als die Spitzen an der langsameren Walze.
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Die Kämme an der schnelleren Walze sind mit sehr glatten, im Wesentlichen wellenförmigen Vertiefungen (15) versehen. Sie müssen sehr glatt sein, da sie andernfalls die Folie zerreißen würden, weil sie sie sich viel schneller bewegen als die Folie. Wie hier dargestellt, können die Spitzen der Kämme flach sein, und zu beiden Seiten dieser flachen Spitze können die Oberflächenabschnitte einen Winkel von circa 30° zu der flachen Spitze bilden.
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Durch Ausbildung der Vertiefungen an der langsameren Walze in der gleichen Form wie der in 2a und 2b wurden relativ gute Ergebnisse erzielt; zur Erzielung des gleichmäßigsten Folienmusters wird jedoch die in 3a und 3b gezeigt Form bevorzugt. Dementsprechend beträgt die Tiefe der Vertiefungen 0,25 mm und ist die Vertiefung im Wesentlichen gerade radial ausgebildet. Auf diese Weise erreicht die Folie die gleiche Geschwindigkeit wie der langsamere Walze. Auch im ersteren Fall bewegt sie sich am Ende des Walzenspalts noch schneller als die langsamere Walze.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2015128467 [0002]
- EP 10747601 [0022]
