DE1237294B

DE1237294B - Vorrichtung zum Herstellen eines bahnfoermigen Polstermaterials

Info

Publication number: DE1237294B
Application number: DEC23112A
Authority: DE
Inventors: Marc Alfred Chavannes
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1959-11-27
Filing date: 1961-01-06
Publication date: 1967-03-23
Also published as: FR1282777A

Description

Vorrichtung zum Herstellen eines bahnförmigen Polstermaterials Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Herstellen eines bahnförmigen Polstermaterials, das aus mindestens zwei Folienbahnen aus thermoplastischem Kunststoff besteht, von denen mindestens die eine durch eine auf ihrem Umfang mit an eine Saugvorrichtung angeschlossenen Vertiefungen versehene Prägewalze unter Wärmeeinwirkung mit einer Prägung versehen ist, die nach der Verschweißung mit der anderen ebenfalls erwärmten Folienbahn abgeschlossene luftgefüllte Zellen ergibt.
Es ist bereits bekannt, ein Polstermaterial der vorerwähnten Art aus einem mittels einer Spritzvorrichtung erzeugten Folienschlauch mittels einer Vorrichtung herzustellen, bei der durch Lufteinblasen in den von dem Spritzvorgang her noch warmbildsamen Schlauch dieser zwischen einem Paar in der eingangs angegebenen Weise ausgebildeter Prägewalzen hindurchgeführt und dabei sowohl mit der zur Bildung der Zellen erforderlichen Prägung versehen als auch an den nicht geprägten Stellen innen zusammengeschweißt wird. Die Beschaffenheit der bekannten Vorrichtung schränkt die damit mögliche Herstellung von Polstermaterial insoweit ein, als man damit nur ein Polstermaterial von gleicher Materialbeschaffenheit der beiden es bildenden Kunststoffolien erzeugen kann. Ferner sind auch der Austrittsgeschwindigkeit des Kunststoffs aus der ihn zu einem fortlaufenden Schlauch formenden Ringdüse Grenzen gesetzt, die die Leistungsfähigkeit der bekannten Vorrichtung begrenzen.
Auch die bekannte Möglichkeit, der vorerwähnten Vorrichtung an Stelle eines erst unmittelbar vor ihr aus einer Ringdüse gespritzten Schlauches zwei voneinander getrennt geführte Bahnen zuzuleiten, die vor der Verarbeitung in der Präge- und Schweißvorrichtung am Rande mittels einer besonderen Vorrichtung zusammengeschweißt oder geklebt werden, ist wegen des durch die zusätzliche Randklebevorrichtung und wegen des durch das Vorhandensein der Kleberänder bedingten Verlustes an nutzbarer, Luftzellen tragender Polsterfläche nachteilig.
Bei einer anderen bekannten Vorrichtung wird in mindestens einer von zwei Bahnen durch zahnradartig miteinander im Eingriff stehende gerippte Walzen, zwischen denen die Folienbahnen hindurchgeführt und unter Druck bei gleichzeitiger Luftabsaugung am Boden der zwischen den Rippen der Walzen befindlichen Vertiefungen verformt wird, eine Querwellung erzeugt, die am Rande offen ist, worauf eine ungeprägte, glatte oder eine ebenso behandelte Folienbahn an den Rippenaußenfiächen auf die gewellte Folienbahn geschweißt wird. Das auf diese Weise herstellbare Polstermaterial läßt die vorteilhaften, elastischen Eigenschaften vermissen, die einem Polstermaterial mit luftgefüllten, abgeschlossenen Zellen zukommen. Die mit der Anwendung dieser bekannten Vorrichtung verbundene mechanische Beanspruchung der Folienbahn ist so hoch, daß zur Vermeidung entsprechender Schäden und Störungen die Vorrichtung nur mit verhältnismäßig geringer Arbeitsgeschwindigkeit betrieben werden kann.
Zur Herstellung von glatten Mehrschichtenfilmen ist es bekannt, die miteinander zu verbindenden Folienbahnen zwischen sie aufeinanderpressenden Walzen hindurchlaufen zu lassen, in den Walzenspalt zwischen die Bahnen einen in einem Lösungsmittel gelösten Klebstoff einzuspritzen und die miteinander verklebten Bahnen zwecks Verdampfung des Lösungsmittels und Abbindens des Klebstoffs anschließend über eine Vielzahl von mit Trocknungsluft umspülten Walzen laufen zu lassen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Herstellen eines bahnförmigen Polstermaterials aus thermoplastischen Kunststofffolien anzugeben, die dazu geeignet ist, die vorerwähnten Nachteile der bekannten Vorrichtungen dieser Art zu vermeiden und die Verarbeitung selbst sehr dünner Folienbahnen zu einem abgeschlossene Luftzellen enthaltenden Polstermaterial ohne Verwendung von Klebstoffen mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit zu ermöglichen, ohne daß Störungen infolge übermäßiger mechanischer oder thermischer Beanspruchung der Folienbahnen eintreten.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die für die Prägung und die Verschweißung der Folienbahnen erforderliche Erwärmung überwiegend jeweils auf ihrer mit der anderen Folienbahn zu vereinigenden Seite mittels umlaufender Walzen von in Laufrichtung der Folienbahn zunehmender Temperatur erfolgt und die Vereinigung der beiden Folienbahnen durch eine umlaufende Andrückvorrichtung bewirkt wird, die die zweite Folienbahn der ersten auf dem Umfang der Prägewalze unter Druck zuführt, während ebenfalls am Umfang der Prägewalze eine Ableitwalze in einem Abstand von der Andrückvorrichtung angeordnet ist, der für das Festwerden der Schweißverbindung durch Abkühlung der Folienbahnen ausreicht und innerhalb dessen die Folienbahn noch unter der Einwirkung der Saugwirkung in den Vertiefungen des Prägezylinders steht Bei einer einfachen Bauform der Vorrichtung besteht die Andrückvorrichtung aus einer umlaufenden, beheizten Walze.
Sie kann, wenn die Herstellung eines Polstermaterials aus zwei geprägten Folienbahnen gewünscht ist, auch aus einem an sich bekannten endlosen, über Walzen laufenden, auf seiner Außenseite mit an eine Saugvorrichtung anschließbaren Vertiefungen versehenem elastischem Prägeband bestehen.
Für die Verarbeitung von Folienbahnen, deren Oberflächen erst unmittelbar vor der Vereinigung miteinander in den schmelzflüssigen Zustand übergehen sollen, kann es zweckmäßig sein, daß zwischen der die erste Folienbahn dem Prägezylinder zuleitenden Walze und der Andrückvorrichtung eine auf die auf dem Umfang des Prägezylinders befindliche erste Folienbahn einwirkende Strahlungsheizvorrichtung angeordnet ist.
Die Zeichnung veranschaulicht in schematischer Darstellung zwei Ausführungsbeispiele der Vorrichtung gemäß der Erfindung. Es zeigt F i g. 1 eine Ausführungsform der Vorrichtung zum Verarbeiten einer mit einer Prägung versehenen und einer glatten Folienbahn, F i g. 2 eine Ausführungsform der Vorrichtung zur Verarbeitung von zwei mit Prägungen versehenen Folienbahnen, F i g. 3 eine Ausführungsform des mit der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung herstellbaren Polstermaterials in perspektivischer Darstellung mit auseinandergenommenen Schichten, Fig. 4 eine Draufsicht auf das in Fig. 3 dargestellte Polstermaterial, F i g. 5 einen Teilschnitt durch den Prägezylinder der Vorrichtung und Fig. 6 eine Draufsicht auf den in Fi g. 5 dargestellten Teil des Prägezylinders.
Bei der Herstellung des Polstermaterials mittels der Vorrichtung nach der Erfindung wird wenigstens eine der aus thermoplastischem Kunststoff bestehenden Folien (vgl. Folie 11) erhitzt und dann mittels des Prägezylinders 10 oder anderen Mitteln verformt, so daß mehrere einzelne Zellen oder Hohlräume 24 gebildet werden. Während des Verformens von aufeinanderfolgenden Teilen der Folie 11 werden die die Zellen 24 umgebenden Oberflächenteile der Folie auf ihrer Schmelztemperatur gehalten, und es wird eine zweite Folie 16 auf eine ähnliche Temperatur erhitzt, so daß ein einheitliches Gebilde erhalten wird, wobei jede der Zellen dicht abgeschlossen ist, so daß mehrere abgesonderte Hohlräume gebildet werden, in denen Luft oder ein anderes strömungsfähiges Medium dauernd dicht eingeschlossen ist.
In der Praxis hat es sich gezeigt, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung mit hohen Geschwindigkeiten arbeiten kann, und zwar mit Bahngeschwindigkeiten von 46 bis 120 m/Minute und höher, je nach der Stärke der Folie und der Größe der Vorrichtung.
Wenn man die Temperatur der Folien mit der Geschwindigkeit der Vorrichtung richtig aufeinander abstimmt, können beträchtlich höhere Geschwindigkeiten erzielt werden. Für diesen Zweck kann man jede geeignete Kunststoffolie verwenden. Ausgezeichnete Ergebnisse sind mit Polyäthylen, Polyolefin, Polypropylen, Polyvinylchlorid und dessen Copolymer mit Polyvinylacetat, ferner mit Polyvinylidenchlorid, Polyvinylbutyral und Polystyrol zu erhalten, ebenso mit den hitzehärtbaren Kunststoffen, die ein thermoplastisches Stadium haben oder vor dem Aushärten oder Vulkanisieren gepreßt werden können, wie natürlicher und künstlicher Gummi, insbesondere Butylgummi.
F i g. 1 der Zeichnung zeigt den Prägezylinder 10 mit einer gemusterten, mit Vertiefungen versehenen Oberfläche (F i g. 5 und 6) zur Erzeugung mehrerer abgesonderter Zellen, die jede gewünscht Form oder Gestalt haben können. Es wird in an sich bekannter Weise mit Vakuumverformung gearbeitet. Über geheizte Walzen 12, 13 und 14 wird dem Prägezylinder 10 eine erste Folie 11 zugeführt. Die Walzen 12, 13 und 14 werden auf zunehmende Temperaturen erhitzt, damit die Temperatur der Folie 11 langsam erhöht und sie mit einer vorbestimmten Temperatur dem Prägezylinder zugeführt wird. Bei einer Folie aus Polyäthylen geringer Dichte kann die Tempe ratur der Walze 12 beispielsweise auf etwa 82 bis 930 C gehalten werden, während die Walzen 13 und 14 auf etwa 110 bis 1160 C gehalten werden. Diese Temperaturen sind von der Art des thermoplastischen Kunststoffes, insbesondere von seinem Erweichungs-und Schmelzpunkt, von der Arbeitsgeschwindigkeit der Vorrichtung und der Stärke der Folie abhängig.
Die Oberflächenteile der geprägten Folie 11 werden auf der Schmelztemperatur des jeweiligen Kunststoffes gehalten, beispielsweise bei Polyäthylen gerirnger Dichte auf einer Temperatur von 110 bis 1160 C.
Zu diesem Zweck kann auch eine Heizeinrichtung 15 herangezogen werden. Man kann aber auch einen Prägezylinder 10 verwenden, dessen vorstehende Teile eine Oberflächenschicht aus Isoliermaterial 10' (F i g. 5) aufweisen, um eine Abkühlung der mit ihnen in Berührung kommenden Teile der Folie 11 zu verhindern. Die vorstehenden Flächen der Folie 11 bilden die Grundflächen 24 (F i g. 3) der geformten Zellen. Beim Prägevorgang sinkt die Temperatur der übrigen Teile der geformten Zellen.
Über die beheizten Walzen 17, 18 und 19 wird dem Prägezylinder 10 eine zweite Folie 16 zugeführt Diese Walzen werden ebenfalls auf schrittweise zunehmenden Temperaturen gehalten, so daß die Folie 16 beim Erreichen des Prägezylinders 10 eine Ober-Aächentemperatur hat, die in der Größenordnung der Schmelztemperatur der Folie 16 liegt. Wenn die Oberflächenschicht der Folie 16 die vorstehenden Grundflächen 24 der geformten, auf dem Umfang des Prägezylinders 10 befindlichen Folie 11 berührt, erfolgt sofort eine Verschmelzung durch die Berührung der beiden Folien 11 und 16, wobei durch das Zusammenwirken der Walze 19 mit dem Zylinder 19 ein Druck aufrechterhalten wird. Auf diese Weise wird unter Hitze- und Druckeinwirkung eine feste dichte Verbindung zwischen den beiden Folien 11 und 16 geschaffen. Das um den übrigen Umfangsteil des Prägezylinders 10 herumlaufende zweischichtige Polstermaterial bildet bei seiner Abkühlung ein einheitliches Gebilde und kann mit einer Ableitwalze 20 von dem Prägezylinder 10 entfernt werden. Die so erhaltene Polstermaterialbahn 21 kann zur weiteren Behandlung anderen Vorrichtungen zugeführt oder aufgerollt werden.
Ein die Arbeit der Vorrichtung beeinflussender Faktor ist der Druck der Walze 19 gegen den Prägezylinder 10. Unter den vorgenannten Temperaturbedingungen für Polyäthylen geringer Dichte können bei einer Folienstärke von wenigen hundertstel Millimetern Drücke von 2,1 bis 4,2 kgicm2 mit gutem Erfolg verwendet werden. Der erforderliche Druck ist im wesentlichen eine inverse Funktion der Folientemperatur.
Fig. 3 und 4 zeigen eine Ausführungsform des Polstermaterials. das mit der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung erzeugt werden kann. Eine Ausführungsform des Prägezylinders 10 ist in Fi g. 5 und 6 genauer dargestellt. Aus den zuletzt genannten Figuren geht hervor, daß der Prägezylinder 10 einwärts gerichtete Vertiefungen in Form von in kleinen Abständen voneinander angeordneten Sechsecken hat und die erhitzte Kunststoffolie in diese Öffnungen unter der Wirkung eines Vakuums hineingezogen wird, wobei die Bohrungen 22, die mit einem Verteilerraum 23 verbunden sind, die Unterdruckzufuhr zu den Vertiefungen auf dem Umfang des Prägezylinders bewirken.
F i g. 3 zeigt getrennt dargestellt die geprägte Folie 11 und die zweite glatte Folie 16 vor ihrer Vereinigung. Fig.4 zeigt in Draufsicht die Abstände zwischen den sechseckigen Grundflächen 24 der Prägungen. Die Anwendung dieser Prägungen gestattet eine wirksame Flächenausnutzung.
In bestimmten Fällen kann es erwünscht sein, ein Polstermaterial herzustellen, bei dem beide Folien mit einer Prägung versehen sind. Dies kann mit der in F i g. 2 schematisch dargestellten Vorrichtung geschehen. Hier wird eine erste Folie 70 um eine vorerhitzte Walze 71 herum einem ebenfalls an eine Saugvorrichtung angeschlossenen Prägezylinder 72 zugeführt. Eine zweite Folie 73 wird um eine Walze 74 einem mit an eine Saugvorrichtung anschließbaren Vertiefungen versehenen elastischen Prägeband 75 zugeführt, das von Walzen 76 und 77 geführt wird.
Die Vertiefungen auf dem Prägeband 75 und dem Prägezylinder 72 sind übereinstimmend ausgebildet und so koordiniert, daß sie übereinanderliegen. Das Prägeband 75 kann jede Ausbildung haben, die dazu geeignet ist, ein Vakuum in seinen Vertiefungen zur Verformung der Folie 73 zu bewirken. Um eine Abkühlung der Außenflächen der verformten Folien zu vermeiden, kann es zweckmäßig sein, Heizeinrichtungen, beispielsweise die Strahlungsheizvorrichtung 78, vorzusehen, die die Oberflächenschichten der verformten Folien in einem etwas flüssigen oder klebrigen Zustand erhalten, um das Schweißen zu erleichtern. Der Schweißdruck wird bei dieser Vorrichtung dadurch erzeugt, daß das Prägeband 75 beim Umlauf um den Prägezylinder 72 gespannt gehalten wird. Der Druck wird durch eine Spannungsregelungswalze 79 geregelt. Gegebenenfalls können zu diesem Zweck auch andere Spann- oder Druckelemente verwendet werden, oder man kann auch zwei zusammenwirkende Prägezylinder verwenden, die mit dem Prägezylinder 72 im wesentlichen übereinstimmend ausgebildet sind und die Verformung bewirken und zugleich die beiden geprägten Folien aneinanderdrücken.
In bestimmten Fällen kann es erwünscht sein, die dicht abgeschlossenen Prägungen, beispielsweise die in Fig. 3 und 4 gezeigten Zellen mit den Grundflächen 24, mit Luft zu füllen, die sich nach dem Abkühlen des Produkts unter atmosphärischem oder einem etwas höheren Druck befindet. Da der dichte Abschluß der mit dem strömungsfähigen Medium gefüllten Zellen bei der Herstellung des geschichteten Polstermaterials normalerweise bei atmosphärischem Druck und unter relativ hoher Temperatur durchgeführt werden kann, werden die Zellen kleiner, wenn das Polstermaterial wieder auf Zimmertemperatur gelangt. Um diese Erscheinung zu korrigieren oder zu vermeiden, kann ein beliebiges Verfahren angewendet werden. Beispielsweise kann man die Vorrichtung in einer unter Überdruck stehenden Atmosphäre arbeiten lassen, so daß das erhaltene Produkt, wenn es abgekühlt ist und dem normalen atmosphärischen Druck ausgesetzt wird, in den Zellen einen gewählten Druck aufweist, der auf oder über dem atmosphärischen Druck liegen kann. Eine andere Möglichkeit zur Verhinderung des Zusammenfallens der Zellen bei der Abkühlung besteht darin. daß das Polstermaterial so weit wieder erhitzt wird, daß die Prägungen etwas beseitigt werden, so daß die dann eintretende Schrumpfung zur Bildung von etwas kleineren, aber voll gefüllten Zellen führt. Weitere Möglichkeiten ergeben sich aus der Anwendung der nachstehenden Schmelztemperaturtabelle, in der die Schmelztemperaturbereiche für verschiedene Klassen von schmelzbaren Kunststoffen angegeben sind.

Schmelztemperaturtabelle

Klasse Schmelz-

des zu schmelzenden Materials temperatur

OC

Polyvinylchlorid und seine Copolymere 163 bis 177

Polyäthylen

(niedrige und mittlere Dichte) . ... 116 bis 132

Polyäthylen (hohe Dichte) . . 132 bis 160

Polystyrol . . ..... 121 bis 135

Styrolgemische .................... 138 bis 166

Polypropylen .. . ; 138 bis 166

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Herstellen eines bahnförmigen Polstermaterials, das aus mindestens zwei Folienbahnen aus thermoplastischem Kunststoff besteht, von denen mindestens die eine durch eine auf ihrem Umfang mit an eine Saugvorrichtung angeschlossenen Vertiefungen versehene Prägewalze unter Wärmeeinwirkung mit einer Prägung versehen ist, die nach derVerschweißung mit der anderen ebenfalls erwärmten Folienbahn abgeschlossene luftgefüllte Zellen ergibt, d a -durch gekennzeichnet, daß die für die Prägung und die Verschweißung der Folienbahn nen (11, 16; 70, 73) erforderliche Erwärmung derselben überwiegend jeweils auf ihrer mit der anderen Folienbahn zu vereinigenden Seite mittels umlaufender Walzen (12, 13, 15; 17, 18; 74) von in Laufrichtung der Folienbahn zunehmender Temperatur erfolgt und die Vereinigung der beiden Folienbahnen durch eine umlaufende Andrückvorrichtung (19; 75) bewirkt wird, die die zweite Folienbahn (16; 73) der ersten (11; 70) auf dem Umfang der Prägewalze (10; 72) unter Druck zuführt, während ebenfalls am Umfang der Prägewalze (10; 72) eine Ableitwalze (20) in einem Abstand von der Andrückvorrichtung (19, 75) angeordnet ist, der für das Festwerden der Schweißverbindung durch Abkühlung der Folienbahnen ausreicht und innerhalb dessen die Folienbahn noch unter der Einwirkung der Saugwirkung in den Vertiefungen des Prägezylinders steht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Andrückvorrichtung aus einer umlaufenden, beheizten Walze (9) besteht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Andrückvorrichtung aus einem an sich bekannten endlosen, über Walzen (77, 76, 79) laufenden, auf seiner Außenseite mit an eine Saugvorrichtung anschließbaren Vertiefungen versehenen elastischem Prägeband (75) besteht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der die erste Folienbahn (11; 70) dem Prägezylinder (10; 72) zuleitenden Walze (14; 71) und der Andrückvorrichtung(19; 75) eine auf die auf dem Umfang des Prägezylinders (10; 72) befindliche erste Folienbahn (11; 70) einwirkende Strahlungsheizvorrichtung (15; 78) angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 961 760; USA.-Patentschriften Nr. 2037744, 2318718, 2351350.