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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Kunststofferzeugnissen.
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Die erfindung betrifft die Herstellung von Kunststofferzeugnissen.
Genauer befaßt sie sich mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Fertigung
vielschichtiger Körper.
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Oft soll ein Kunststoff-Film oder eine Kunststoff-Folie hergestellt
werden, in der mehrere Komponenten in dünnen Schichten zusammengefügt sind, um so
gewünschte Eigenschaften zu entwickeln. Hierzu werden viele Verfahren benützt eo
werden unter anderem einzelne Filme oder Folien hergestellt und dann mit Hilfe von
Klebstoffen zu einem SchichtgefUgo vereinigt oder es kann auch eine der Schichten
als Schmelzkleber dienen. Doch diese Techniken sind zeitraubend und
kostspielig
und bieten außerdem nicht die Löglichkeit, die Dicke der verschiedenen Schichten
der Gefüge ohne Schwierigkeit variieren zu können. Wenn zu Beispiel verschiedene
Schichten durch Zusammenkleben zweier oder mehrere Folien hergestellt werden, müssen
diese Folien bereits mit der gewünschten Dicke erzeugt und dann zu dem mehrschichtigen
Gefüge zusammengebracht werden. Manche Schichtgefuge werden durch gleichzeitige
Extrusion ve@schiedener Kunststoffe in Form von 2, 3, 4 oder sogar 5 Schichten @ergestellt.
Ein derartiges Mehrschichtgefüge wird @ittels einer Vorrichtung gefertigt, die für
jede einzelne Schicht des Gefuges eine eigene Zuführung hat. Docn verbieten die
@echanischen Schwierigkeiten und die kosten die Herstellung eines Flinis mit einer
großen Anzahl von Schichten, etwa mit 100 oder 1 ooo Schichten.
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Die Erfindung schafft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung
eines vielachichtigen zusammengesetzten thermoplastischen Kunststoff-Films unter
Verwendung einer Ausrüstung mit mehreren Zuführungen, deren Anzahl wesentlich geringer
als die Zahl der Schichten in dem fertigen Film ist.
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Weiter schließt die Erfindung auch die auf diese Weise entstehenden
Erzeugnisse ein, und zwar insbesondere vielschichtige thermoplatische Kunststoff-Filme
mit einem irisierenden aussehen, die entweder als solche verwendet werden oder mit
einem anderen Material vereinigt sein können0 Das erfindungsgemä#e Verfahren weist
folgende Schritteauf: Verechiedene gesonderte Bahnen werden zu einer einzigen Hauptbahn
zusammengefügt, so daß eine zusammengesetzte Bahn aus
thermoplastischen
Kunststoffen in ourch Hitze plastizierter Form entsteht; diese Bah@ wird zu einer
zv.eiten Bahn aus plastiziertem thermoplastischen Kusststoff verformt, die aus mehreren
Schichten verseniedener thermoplastischer Kunststoffe in plastizierter Form besteht,
deren Zahl gröber ist als die Anzahl der Schichten in der ersten zusammengesetzten
Bahn; diese zweite Bahn wird in eine gewünschte Form gebracht mit wenigstens einer
größten Oberflache, zu der die Schichten der Barin im wesentlichen parallel liegen
Ein spe@ielles Ausfährungsbeispiel für dieses Verfahren umfa#t folgende Schritte:
die gesonderten @ah@en werden zu einer einzigen Hauptbahn zusam@engefügt; diese
Haupt@ahn wird in mehrere Teilbahnen aufgeteilt, vorn denen jede im Querschnitt
eine größte und eine kleinste Achse iiat; mindestens eine solche Teilbahn wird gegen
eine benachbarte Teilbahn verlagert, wahrend die Querschnittsform derart geändert
wird, daß sich die größte und die kleinste achse umkehren, dabei aber die Querschnittsfläche
der Teilbahnen konstant gehalten wird.
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Das erfindungsgemä#e Verfahren eignet sich dazu, Schwierigkeiten
zu beseitigen, die bei Schaumstoffen auftreten.
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Viele der bekannten thermoplastischen Schaumstoffe lassen bei relativ
geringer Packungsdichte eine gute mechanische FestigkeSt vermissen. Sie werden häufig
in Form von Mehrschichtgefügen als Kerne oder Strukturtei@e vrrwendet. Viele der
vom wirtschaftlichen Standpunkt erwünschten Schaumstoffe sind jedoch als Bauteile
dort-unzureichend, wo sie Schwingungen, Stößen oder dergl. ausgesetzt werden. Vi?
solche Schaumsteffe müssen mittels Kleostoffen oder dergleiciien festgemacht
werden,
wodurch die Belastung sich auf eine große Fläche verteilt. Wenn Schaumstoffplatten
als Bauteile verwendet werden, wird häufig durch horizontale Abscherung das Teil
unbraucnbar. Diese Erscheinung hängt wohl mit der Zellengröße des Schaumstoffes
und der Dicke der Platte zusammen. Hwerdem werden derartige Schaumstoffe häufig
löcherig, sie spakten sich und bröckeln ab. Wenn die Schaumstoffe einer unzulässigen
elastung unterworfen werden, bilden sich häufig Risse, aie dann rasch weiterlaufen
und das Bauteil zerstören.
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Diese Schwierigkeiten werden durch das erfindungsgemäße Verfahren
beseitigt, das darin besteht, daß mehrere heißplastische Bahnen eines nichtschäumenden
thermoplastischen Kunststoffes, sowie mehrere Bahnen eines schätirnenden thermoplastischen
Kunststoffes in paralleler, einander abwechselnder Konfiguration extrudiert werden,
so daß eine Hauptbahn entsteht, die, mehrere parallele Schichten des nichtschäumenden
und des echäumenden Kunststoffes enthält, daß diese zusammengesetzte Hauptbahn ausgepreßt
wird und daß man den schäumenden Kunststoff auf schäumen läßt.
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Die Erfindung umfaßt auch die mit dem beschriebenen Verfahren hergestellten
Erzeugnisse0 Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt einen thermoplastischen
Kunststoffkörper mit mindeatens fünf Schichten, vorzugsweise aber nicht weniger
als io Schichten, in dem angrenzende Schichten aus unterscniedlichen Kunststoffen
sind und benachbarte Schichten miteinander verbunden sind, wobei mindestens 50 der
Schichten eine Dicke zwischen etwa 1o Mikron und 0.025 cm haben und die Schichten
zueinander
parallel angeordnet sind.
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Ein spezieller erfindungsgemä#er Gegenstand umfa#t einen thermoplastischen
Kunststoffkörper mit wenigstens 10 Schichten, in dem angrenzende Schichten aus unterschiedlichen
Kunststoffen sind und mindestens 20% der Schichten eine Bicke von etwa 0.05 Mikron
bis zu etwa 5 Mikron und vorzugsweise von etwa 0.05 Mikron bis zu etwa 1 Mikron
haben, um die beste Irisation zu ezielen, wobei diese 20% der Schichten vollständig
innerhalb des Körpers angeordnet sind.
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Ein anderes Erzeugnis gemä# der Erfindung besteht aus einem aufschäumbaren
thermoplastischen unststoffkörpar mit zelliger Struktur, der weigstens fünf Schichtenund
vorzugsweise 10 bis 1 ooo Schichten aufweist, die miteinander verbunden sind und
von denen jede zweite Schicht aus einem festen thrmoplastischen Kunststoff-Film
mit einer Dicke von etwa 10 Mikron bis etwa 0.025 cm besteht, während die übrigen
Schichten aus einem aufgeschäumten zelligen thermoplastischen Schaumstoff sind,
wobei alle Schichten praktisch parallel zueinander angeordnet sind.
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Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zur Herstellung
eines zusammengesetzten Körpers oder Mehrschichtengefüges, die derart ausgebildet
ist, daß sie mindestens zwei Bahnen aus durch Hitze plastiziertem thermoplastischem
Kunststoff vorsieht und diese zwei Bahnen zu einer einzigen Hauptbahn derart vereinigt,
daß ein Gebilde aus mehreren parallelen Schichten entsteht, und die diese Hauptbahn
so mechanisch manipuliert, daß die Anzand der Schichten erhöht wird, und dann in
eine gewünschte Form bringt, so daß
eine alternierende Schiciitfolge
entsteht, in der die Grenzflächen der Schichten im wesentlichen parallel zu einer
größten Oberfläche des Schichtgefüges liegen.
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Ferner gehört in den Rahmen der Erfindung @ene Borrichtung, die einen
Leitkanal für eine Hauptbahn des in eine geschichtete Bann umzuwandelnden Materials
aufweist, in dem Mittel angeordnet sind, um die Hauptbahn in eine erste und eine
zweite Teil, bahn zu unterteilen, sowie mittel um zugleich die erste Seilbahn wieder
in zeei Unter bahnen (eine erste und eine zweite) und die zweite Teilbahn in eine
dritte und eine vierte Unterbahn zu unterteilen, und schließlich Mitteil, um die
erste Unterbahn mit der dritten Untrbahn una die zweite mit der vierten zu vereinigea,
so daß modifizierte erste und zweite Teilbahnen entstehen, die zusammengesetzt sind
und die in dem Leitkanal zu einer modifizierten zusammengesetzten Hauptbahn kombiniert
werden, wobei eine Verbesserung darin besteht, daß Mittel derart angeordnet sind,
daß in dem Leitkanal eine konstante Querschnittsfläche der Teilbahnen erhalten bleibt.
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Die beigefügten Zeichnungen dienen der Veranschaulichung der Erfindung.
Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung des Verfahrens und der Vorrichtung
gemäß der Erfindung; -Fig.2 eine zum Teil geschnittene Aufsicht einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung in einem Ausführungsbeispiel; Fig. 3 eine teilweise geschnittene Aufsicht
der Vorrichtung der Fig.2, Fig.4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 der fig.2; BAD
109818/1593
Fig. 5 einen Teilschnitt des Verteilerblocks der Fig.2
und 3; Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer rotierenden
form; Fig.6A, 6B und 6C Teilschnitte einer Ve@teileranordnung für die Vorrichtung
der Fig.6; Fig. 6D eine Sc@nittansicht einer a@deren Ausführungsform der Erfindung,
bei der mehrere F@den in einem Kanststoff, körper eingekapselt werden; Fig.6E einen
Körper, der mit der Verteileranordnung der Fig.
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6D hergestellt ist; Fig.6F eine andere Ausführungsform des Ve@teilers
für die Vorrichtung der Fig. 6 Fig. 7 und 8 zwei Ansichten einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung; Fig.8A das mit der Vorrichtung der Fig.7 und 8 hergestellte Erzeugnis
in schematischer Darstellung; Fig.9 einen Schnitt durch eine abgeänderte Form der
Vorricntung von Fig.6; Fig.10 eine schematische Schnittansicht eines mit der Vorrichtung
der Fig.9 hergestellten Erzeugnisses; Fig. 11 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen
vielschichtigen irisierenden FiLms; Fig.12 ein Schaumstoff-Schichtgefüge gemäß der
Erfindung in schematischer Darstellung; Fig.13 eine Vorrichtung zur Durchführung
des erfindungsgemä#en Verfahrens in schematischer Darstellung; Fig.14 einen Teilschnitt
durch eine;; Teil der Vorrichtung der Fig.13;
Fig.15 eine Teilansicht
dea Verteilerblocks der Fig.14; Fig.16 eine schematische isometrische Darstellung
eines Zwischenstiickes der Vorrichtung der Fig.13; Zig. 17 eine Ansicht eines Leitkanals,
der eine viels@nichtige Bahn herstellt, mit weggelassenen, Wandteilen; Fig.18 eine
Endansicht eines Umlenkers der Fig.17; Fig. 19 20, 21 und 22 Seitenansichten aes
Umlenkers der Fig. 18 ; Fig.23 eine Endansicht des Umlenkers Ger Fig.18, mit einer
gegentiber der Fig.18 um 180° gedrehten Blickrichtung; Fig.24 eine isometrische
Ansicht des Umlenkers der Fig.18; Fig.24 eine Endansicht eines spiegelbildlichen
Umlenkrs zu demjenigen der Fig.18-24; In Fig.1 ist schematisch eine grundsätzliche
Vorrichtung gemaß der Erfindung dargestellt, die insgesamt mit 10 bezeichnet ist.
Die Vorrichtung 10 umfa#t folgende zusammenwirkende Teiles einen ersten Speicher
eines durch wärme plastizierten thermoplastischen Kunststoffes 11, einen zweiten
Speicher eines durch Wärme plastizierten thermoplastischen Kunststoffes 12 und wahlweise
noch einen dritten Speicher eines durch Warme plastizierten, thermoplastischen Kunststoffes
13, sowie einen Vereinigungsabschnitt 15, der die aus den Speichern 11, 12 und 13
angelieferten Kunststoffmaterialien aufnimmt und sie zu einer mehrschichtigen Bailii
kombiniert, einen Schichtvervielfacher 16, der sn den Vereinigungsabschnitt 15 angeschlossen
ist und die Bahn des durch Wärme plastizierten Kunststoffmaterials mechanisch derart
neu anordnet, daß mindestens ein merklicher Zuwachs der Schichtanza@l zustandekommt,
ferer
eine Form 17, die die aus dem Schichtvervielfacher 16 austretende Bahn aufnimmt
und einen stromliniengerechten Flu# gestattet, wobei sie die Bahn in die gewünschte
Konfiguration bringt.-Mit 18 ist ein Schicatgefüge bezeichnet, das mit der Vorriclitung
10 hergestellt ist.
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Die Fig.2-4 sind teilweise geschnittene Ansichten einer Ausfährungsform
der Erfindung, die insgesamt mit 20 bezeichnet ist. Die Vorrichtung 20 weist eine
erste Zuführung 21 für einen durcn Wärme plastizierten thermoplastischen Kunststoff,
eine zweite Zuführung 22 für einen durch Wärme plas-uizierten thermoplastischen
Kunststoff und eine dritte Zuführung 23 für einen durch Wärme plastizierten thermoplastischen
Kunststoff auf; alle drei Zuführungen 21, 22 und 23 stehen mit einer Verteilungseinrichtung
in Verbindung, die insgesamt mit 25 bezeichnet ist. Die Verteilungseinrichtung 25
hat ein Gehäuse 27. An einen ersten Einlaß 28 des Gehäuses ist aie erste Zuführung
21 angeschlossen, an einen zweiten Einlaß 29 die zweite Zuführung 22 und an einen
dritten Einlaß 30 die dritte Zuführung 23. Der Einlaß 28 steht in freier Verbindung
mit einen im Inneren angeordneten Kanal 32, der an einer von dem Einla# 28 entfernt
liegenden Stelle in einen Hohlraum 34 mündet. Ferner umschließt das Gehäuse 27 eine
im Irineren angeordnete Schichtungskammer 37, die mit dem Hohlraum 34 über einen
Kanal 38 verbunden ist. Der zweite Einlaß 29 steht mit einem ganal 39 in Verbindung,
der in einen Honlraum 40 mündet, Der Hohlraum 40 ist seinerseits mit der Schichtungskammer
37 über einen Kanal 41 verbunden. Der Einlaß 30 führt unmittelbar in einen dritten
ganal 44, der in einen Hohlraum 45 mündetö Dieser
Hohlraum 45 ist
an die Schichtungskammer 37 aber einen Kanal 46 angeschlossen. In der Schichtungskammer
37 ist ein Scnichtungs- oder Verteilerblock 49 angeordnet. In de@ Schichtungsblo@
49 sind mehrere Öffnungen ausgebildet, die mit i, B and a bezeichnet sind; sie sind
derart angeordnet, daß die Öffnung A mit dem Hohlraum 34, die Öffnung B mit des
Hohlraum 40 und aie Öffnung C mit dem Hohlraum 45 in Verbindung sijeit.
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Fig.5 zeigt eine Ansicht es Schichtungsbolockes 49, in der die Öffnungen
A, B und C deutlich sichtbar sind.
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Hierzu ist das Gehäuse 27 längs der Linie 5-5 der Fig.2 geschnitten.
Die Schichtungskammeer 37 mündet an einer von den Kanälen 38, 41 und 46 entfernt
liegenden S@elle in einen praktisch rechteckigen Durcnla# 51. An des Gehä@se 27
ist ein Übergangsstück 55 angeschlossen, das zur Formung der Barin dient.
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Das Übergangsstück 55 umschlie#t einen Einlaß 56 mit den beiden Enden
57 und 58. Das eine Ende 57 des Kanals 56 hat parktisch den gleichen Querschnitt
wie der rechteckige Durchlaß 51. Die ses Ende 57 des Kanals liegt in des Ende des
Übergangsstückes 55, wo letzteres dichtend mit dem Gehäuse 27 verbunden ist.
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Der Querschnitt des Kanals 56 ändert sich von einem langgestreckten
Schlitz an dem Ende 57 zu einem ziemlich breiten Rechteck an dem anderen Ende 58.
Als besonderes Merkmal bleibt die Querschnittsfläche des Kanals 56 gleich groß.
An das Übergangsstück 55 ist ein Schichtvervielfacher 60 angeschlossen. Dieser Schichtvervielfacher
60 hat wei Gehäuse 61 und 62. Das erste Gehäuse 61 umschließt einen Kanal 63 von
durchgehend rechteckigem Querschnitt. Ach in dem zweiten Gehäuse 62 ist ein Kanal
64 von durchgehend rechteckigem Querschnitt angeordnet.
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Das Gehäuse 61 lDt dichtend mit dem Übergangsstück 55 al deu Ende
58 des Kanals 56 verbunden, so daß aer Kanal 63 voll an das Ende 58 des Kanals 56
angeschlossen ist. Das Genäuse 62 ist an das Gehäuse 61 derart dichtend angefügt,
da# die Kanäle 63 und 64 praktisch koaxial laufen. In dem Kanal 63 itt eine Anordnung
untergebracht, die die Bahn unterteilt una wiedervereinigt, ao daß die Anzahl der
Schichten erhöht wird. Eine gleiche Anordnung 67 ist in deni Kanal 64 untergebracht.
Die Funktion dieser Auordnungen it in der U.S.Patentschrift 3 051 453 besclirieben
und braucht hier nicht wiederholt zu werden. Fig.4 ist eine Scnnittansicht längs
der Linie 4-4 der Fig.2. Der Scnichtvervielfacher 60 hat ein Einla#ende 69 und ein
Auslaßende 70 mit dem Einlaß 71 und dem Auslaß 72. kl das Auslaßende 70 des Schichtvervielfachers
60 ist ein Zwischenstück 75 angeschlossen, das zur Formung der Bahn dient. Das Zwischenstück
75 weist ein Gehäuse 76 auf, in dem ein Kanal 77 gebildet ist. Mit dem Ausla#ende
70 des Schichtvervielfachers 60 ist das Gehäuse 76 dichtend verbunden. Das Einlaßende
79 des Kanals 77 entspricht im Querschnitt dem Querscnnitt des ßuslaßses 72. Das
andere Ende 80 des Kanals 77 hat einen schlitzförmigen Querschnitt. Vorzugs@eise
geht die Querschnitteänderung des Kanals 77 so vor sich, daß der Querschnitt von
der Rechteckform 79 in die Längsschlitzform 8c mit gleichbleibender Querschnitte@läche
tiberfuhrt wird. Bn das Ausla#ende 80 des Kanals 77 ist eine Folien-Form 85 dichtend
angeschlo@-@en. Diese Form 85 hat im Inneren einen Kanal 86, der mit dem Ausla#ende
80 des Kanals 77 in Verbindung steht und am entgegengesetzten Ende in aie Extrusionsdüse
87 mündet. Diese Extrusionsdüse
wird von einer festetehenden Ausflu#schnauze
d8 und einer verstellbaren Ausflußschnauze 89 gebildet. Die verstellbare Ausflu#schnauze
89 wird mittels Schrauben 9o eingestellt.
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Die in Fig.2 bis 5 gezeigte erfindungsgemä#e Vorrichtung arbeitet
wie folgt In die Hohlräume 34, 40 und 45 wird durch Wärme plastifiziertes thermoplastisches
Kunststoffmat@@@al zugeführt. Aus dem Hohlraum 44 wird der Kunststoff A durch die
mit A gekennzeiciilleten Öffnungen in Form von vielen Streifen ausgepreßt. Aus den
mit B bezeichneten Öffnungen tritt der Kunststoff B in Form von vielen dunnen Streifen
aus und ebenso der Kunststoff C aus den mit C gekennzeichneten Öffnungen. Die Reihenfolge
der Schichten oder Streifen ist also ABC ABC ABC ABC ... und diese Schichtfolge
tritt in das Übergangsstück 55 am Einlaßende 57 ein. Die Bahn am Einlaß des Übergangsstückes
55 besteht aus mehreren durch Wärme plastizierten Kunststoffsträngen, die Rand an
Rand liegen, wobei sich die Materialien von der einen größten Oberfläche der Bann
zu der gegenüberliegenden erstrecken. Während diese gescnichtete Bahn durch den
Kanal 56 des Übergangsstückes 55 läuft, wird ihre Breite verringert, zugleich aber
ihre Dicke vergrö#ert, bis die Bahn am Auslaß 58 einen praktisch quadratischen uerschnitt
hat. Dabei behalten die einzelnen Bestandteile aer Bahn ihre relative Lage zueinander
bei und es tritt keine Drehung der Stromfäden ein. Beim Passieren des Sohichtvervielfachers
60 wird die Bahn derart unterteilt und wiedervereinigt, daß beim Eintritt in den
Kanal 77 des Zwischenstückes 75 die Bahn etwa viermal so viel Schichten hat ala
beim Eintritt in
den Schichtvervielfacher. Das Zwischenst@ck 75
formt den etwa quadratischen Querschnitt, mit dem die Bahn den Scnichtvervielfacher
60 verlassen hat, in der Weise um, da# die Bahn in einer zu den größten Oberflächen
der Schichten parallel-en richtung auseinander gezogen wird. Sdhließlich wird die
Bahn durch die Form 85 als dünner Film oder dünne Folie ausgepre#t. Bei dem eben
beschriebenen speziellen zu ielle n Ausführungsbeispiel is die A zahl der Schichten
in dem ausgestoßenen Film etwa 4 nal so groß wie die Anzahl der verwendeten zuführungen.
Die Anzahl der Schichten läßt sich leicht steigern, indem @an die Anzahl der vervielfachenden
Abschnitte, hier 61, und 62, erhönt.
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In Fig.6 ict eine weitere Ausfuhrungsart der Erfindung gezeigt, die
mit Too bezeichnet ist. Die Vorrichtung loo weist eine erste, eine zweite und eine
dritte Kunststoff-Zuführung 101, 102, 103 auf, die auch als Versorgungsströme A,
B und C gekennzeichnet sind. Die Zuführungen lol, 102 und 103 wirken mit einem Verteilerabschnitt
zusammen, der insgesamt mit 1o6 bezeichnet ist. Dieser Verteilerabschnitt 106 ist
von einem Gehäuse 1o8 umschlossen, das aug; den Teilen 108a, 1o8b und 1080 besteht.
Das Gehäuse 1o8 bildet einen torusförmigen Hohlraum 109. Al der Kunstetoff-Zuführung
101 hat das Gehäuse 108 eine Öf@nung 110. Diese Öffnung 11a steht aber einen ; al
112 mit dem @orusförmigen Hohlraum 1o9 in Verbindung. Neben. dem ringförmigen Hohlraum
1o9 ist ein Verteilerblock 114 angeordnet, der aus einem ernten Teil 114a und einem
zweiten Teil 114b besteht. Die Teile 114a und 114b sind so zusammengefügt, daß sie
mehrere schlitzförmige Durchlässe 115 bilden, die sich in radialer Richtung durch
den ganzen Block 114 erstrecken und
an ihrem äußeren Rand mit dem
torusförmigen Hohlraum 109 in Verbindung stehen. In dem Verteilerblock 114 ist noch
eine zweite Gruppe von radialwärts laufenden Schlitzen 116 vorgesehen. Diese Schlitze
116 mühden in Öffnungen, die neben den inneren Enden der Schlitze 115 liegen und
stenen ub-er mehrere Kanäle 117 in dem Blockteil 114a mit der einen Seite des Verteilerblocks
114 in Verbindung. Zwischen den Schlitzen 115 und 116 sind mehrere Schlitze 118
angeor@net, die ae. Schlitzen 116 praktisch entsprechen, aber über die Kanäle 119
mit der Außenseite des Blockteils 114b in Verbindung stenen. Die A@-ordnung der
Schlitze und ihre Bezienung zueinander wird aus der Teilansicht der Fig.6A deutlich,
die längs der Linie A-A der Fig.6 geschnitten ist. Der Verteilerblock 114 bildet
zusammen mit dem Gehäuse 108 einen zweiten Ringraum 122, der mit dem Kanal 119 in
der Verteilerblockhälfte 114b in Verbindung steht. Ein Kanal 124 stellt eine Verbindung
zwischen der Kunststoff-Zuführung 102 und dem Ringraum 122 her. Von dem Gehäuse
108 und dem Verteilerblock 114 wird noon ein dritter Ringraum 125 gebildet, der
über einen Kanal 127 al die Kunststoff-Zuführung 103 angeschlossen ist. In dem Gehäuse
108 ist ferner ein Ringkanal 130 ausgebildet, der uit den Enden der Schlitze 115,
116 und 118 in Verbindung steht, die von den ringförmigen Hohlräumen 109, 122 und
125 entfernt liegen0 Der ringkanal 130 ist sanft ZU einen Kreisring gekrümmt, um
das in dem Kanal strömende Medium stromliniengerecht fließen zu lassen. Der Gehäuseteil
108a bildet in aer Mitte eine zylindrische Höhlung 132, die Koaxial zu dem Ringkanal
130 liegt.
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In dieser Höhlung 132 ist ein Dorn drehbar aufgenommen, der
insgesamt
mit 135 bezeichnet ist. Der Dorn 135 weist einen Formteil 136 und einen Körper 137
auf. In dem Dorn 135 ist ein zentraler Kanal 139 ausgebildet, der durch den ganzen
Dorn läuft. In dem Gehäuseteil 108a ist ein Lager 142 angeordnet, das sich gegen
den Körper 137 und eine an dem Formteil 136 ausgebildete Stufe 144 anlegt. Ein zw@ites
Lager 149 ist nur zu Teil in dem Gehäuse 108 unterebracht und stützt den Körper
137. Es wird von einem zur Befestigung dienenden Bauteil 150 in seiner Lage genalten.
An dem Körper des Dorns 137 sitzt ein Getriebeteil 152, das mit einem antreibenden
Teil, etwa dem Zahnrad 153 kämmt. Die Gehäuseteile 108b und 1o8c bilden im Inneren
eine ringförmige Höhlung 158 zur Aufnanme der Form.
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Die Höhlung 158 ist koaxial mit des Ringkanal 1Do und dem Dorn 135
angeordnet. In ihr ist ein äußeres Formteil 160 drenbar gelagert. Hierzu ist ein
Auflager 161 vorgesehen. Der Ringkanal 130 wird durch eine Dichtung 163 dichtend
abgeschlossen, die an dem Formteil 16o festgemacht ist und all deL Gehäuseteil 108b
bei der Drehung dichtend entlanggleitet. An dem Formteil 160 ist ein Zahnkranz starr
befestigt, der über ein in dem Genäuseteil 1080 drehbar gehaltertes Antriebszahnrad
168 gedreht wird. Das Formteil 160 bildet zusammen mit dem Formteil 176 die ringförmige
Extrusionsdüse 169. Die vorrichtung aer Fig.6 und 6A funktioniert folgenderma#en:
Die tnermoplastischen Kunststoffe werden auf den durcn die Pfeile gekennzeichneten
Bahnen zugeführt; der Kunststoff A tritt alsc in den Kanal 112 ein, fließt in dem
torusförmigen Hohlraum 1o9 ringsaum und von dort durch die Schlitze 115 ig den Ringkanal
130. Der Kunststoff B fließt a@s der Zufährung 102 durch des Kanal 124
in
den Ringraum 122 und von dort durch die kanäle 119 in die radialwärts laufenden
Schlitze 118 und weiter in aen Singkanal 130. Der Kunststoff C fließt von der Zuf@hrung
103 durch den Kanal 127 in den Ringraum 125 und gelangt von cort in die Radialschlitze
116 und weiter in den Ringkanal 130. Verwendet nan die in den Fig.6A gezeigte Verteileranordnung,
so weist der in dem Ringkanal 130 nächst den Zuleitungen, @.n. in dem sta@@@@ären
Teil den Kanals, fließende Strang, mehrere sich radialwärts erstreckande Schichten
auf, die aus den sunststoffen wie folgt zusamnengesetzt sind: ABC, ABC, ABC ....
Wenn dieser Strang den Teil des Ringkanals 130 betritt, er voii dem Formteil 136
des Dorns 135 und dem anderen Formteil 16o ge@aldet wird, werden die verschiedenen
radial laufenden Schichten in spiralförmig laufende Schichten verwandelt, sobald
der @orn 135 und der äußere Formteil 160 eine unterschiedliche Xotations geschwindigkeit
haben. Vorzugsweise drenen sich der au@ere Formteil 160 und der Dorn 135 in entgegengesetzter
Richtung.
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Hierdurch erhält man für die kürzeste Verweilzeit in den Ringkanal
130 die engste Spirale. Das aus der Extrusionsdüse 169 austretende Produkt hat die
Foria eines vielschichtigen Schlauches, in dem sich von der Innenfläche zur Au#enfläche
mehrere spiralig laufende Komponenten erstrecken. Die Form der Spirale wird von
der linearen Strömungsgeschwindigkeit des @aterials durch den rotierenden Teil des
Ringkanals 130, sowie durch die Rotationsgeschwindigkeiten des äußeren Formteile
160 und des Dorns 135 bestimmt.
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In Fig. 63 ist eine alternative Ausführung des Verteilerblocks 114
gezeigt, der wiederum aus zwei Hälften 114'a
und 114'b besteht
und radialwärts laufende Schlitze 115' aufweist, die zwischen anderen radiallaufenden
Schlitzzn 118' und Kanälen 119' angeordnet sind. Zwischen benachbarten Schlitzen
118' liegen abwebcselnd aie Schlitze 115' und ciie sonlitze 116' und Kanäle 117'.
Die buchstaben A, B und a in Fig.6B kennzeichnen die Kunststoff materialien, die
die verschiedenen Schlitze des Verteilerblocks der Fig.6B betreten und verlassen,
wenn dieser Verteilerblock an die Stelle des Verteilerblocks der Fig. 6 und 6A tritt.
Mit der Anordnung der Fig.6B wurde der entstehende Schlauch spiralförmige Schichten
der Reihenfolge ABCB ABCB ABCB .... enthalten. Diese Ausführungsform ist besonders
dann von Vorteil, wenn die B-Schicht das Zusammenkleben der A- und Schicht entweder
fördert ode vernindert, je nachdem, welcher Effekt gewünscht wird.
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In Fig.6C iet noch eine andere Anordnung eines Verteilerblockes 114''
gezeigt. Die Blickrichtung der Fig.6C ist vom Zentrum radial nach au#en. In dem
Verteilerblock 114'' sind mehrere radial laufende Röhren 121 angeordnet.
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Fig.6D zeigt eine Schnittansicht des Verteilerblocks 114'' und 3
eine Beziehung zu den Ringräumen in dem Gehäute. Hiernach strömt der Kunststoff
A durch die Böhren 121, der Hohlraum 122 wird mit dem Kunststoff B und der Hohlraum
125 mit dem Kunststoff C versorgt.
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Das entstehende Erzeugnis 180 ist schematisch in Fig.6E gezeigt.
Es bestent aus einen Schlauch mit einer deren Schicht 181, die aus dem Kunststoff
B besteht, weloher schraubenlinienförmige Fäden 182 des Kunststoffes A enthält,
sowie mit einer inneren Schicht 183 aus Kunststoff C,
der ebenfalls
schraubenlinienförmige Fäden aus dem Kunststoff A enthält. Diese Konfiguration kommt
zustande, wenn der k'ormteil 160 und der Dorn 135 sich im Gegensinn drehen.
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Die Fig.6F zeigt einen Schnitt durch einen alternativen Verteilerblock
114''', bei dem radiallaufende Schlitze 115''' der Weite des Ringkanals 130 angepaßt
sind und die Schlitze 118''' wesentlich@ schmäler ausgebildet sind, Eine derartige
Anordnung liefert eine Einkapselung des kunststoffe, der in dem Kanal 119''' hereinkommt
und aus dem Schlitz 118''' heraustritt.
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In Fig.7 ist eine abgewandelte Ausfünrungsform der Vorrichtung der
Fig.6 veranschaulicht, die insgesamt mit 19o bezeichnet ist. Die Vorrichtung 19o
weist ein Genäuse 191 auf, das aus den drei Gehäuseteilen 191a, 191b und 191c oesteht,
welche dichtend miteinander verbunden sind. Das Gehäuse 191 bildet eine Ilöhlung
193, in der ein drehbarer Dorn 195 angeordnet ist. In dem Gehäuse 191 ist ferner
ein Verteiler block 196 untergebracht, der dem Verteilerblock 114 der Fig.6 gleicht.
Hohlräume- 197, 198 und 199 nehmen die Kunststoffe i bzw. B bzw. C aus den Zuführungen
201, 202 und 203 auf. Der Verteilerblock 196 entlä#t die Kunststoffe schichtenförmig
in einen Ringraum 199, genauso, wie dies fur den Verteilerblock 114 der Fig.6 beschrieben
wurde. In den Gehäuseteilen 191b und 191c ist ein drehbares Formteil 205 gehaltert,
das zusammen mit dem Dorn 195 einen Ringkanal 207 begrenzt. Eine insgesamt mit 210
bezeichnete Form ist dichtend mit dem Gehäuseteil 191c verbunden und erhalt Kunststoff
aus dem Hingraum 199. Das Formgehäuse 210 bildet im Inneren einen Karial 212
mit
einem Einlaßende 2-13 und einem Auslaßende 214. Der Dorn 195 bildet zusammen mit
der Form 21o das Ende 213 des Kanals kegelförmig aus, so da# ein stromlinienförmiger
Flu# zustandekommt. Das Endstück der form 210 weist eine feststehende husflußschnauze
216 und eine verstellbare Ausflu#schnauze 217 auf, die zusammen eine Extrusionsdüse
218 bilden.
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Fig. 8 zeigt eine vorderansicht der Vorrichtung von Fig.7, in der
die Beziehung zwischen aeL Genäuse 191 und der Form 210 veranschaulicht ist.
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In Fig.8A ist ein Querschnitt einer mit der Vorrichtung der Fig.7
und 8 erzeugten Folie schematisch und vergrößert dargestellt. Die folie 220 zeigt
@ehrere Kunststoffschichten 221, 222 und 223 in langgestreekter, spiralförmiger
Konfiguration.
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In Fig. 9 ist schematisch eine alternative Ausführungsform der Erfindung
gezeichnet, die Kunststoffzuführungen entsprechend der Fig.6 und die verschiedenartigen
Verteilerkanäle-der Fig. 6B, a, D und E verwenden kann. Die Vorrichtung der Fig.9
weist ein Gehäuse auf, das insgesamt mit 230 bereich net ist. In diesem Gehause
ist ein Ringkanal 231 ausgebildet, der eine streifige oder lamellierte Bahn aufnimmt,
wie sie die Verteilerblöcke der Fig. 6B, C, D oder E liefern. In einer Höhlung 233
des Gehäuses 230 ist ein rotierendes äu#eres Formteil 232 aufgenommen. Das Formteil
232 hat eine kegelförmig zulaufende Innenfläche 234, die einen Kanal 236 begrenzt.
Der Kanal 236 steht mit dem Ringkanal 231 in Verbindung. Sein Durchmesser n s t
mit wachsendem Abstand von dem Ringkanal 231 ab. Auf der dem Ringkanal 231 entgegengesetzten
Seite endet
der Kanal 236 an einer iusflußschnauze 238 der äu#eren
Form.
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In dem Kanal 236 ist ein rotierender Dorn 240 angeordnet. Der Dorn
240 hat eine kegelige Oberfläche 242, die zur Oberfläche 234 beabstandet- ist, so
daß zwischen den beiden Flächen ein kegelförmiger Ringraum 244 gebildet ist. Der
Dorn 240 nat eine axiale Bohrung 245, in der vin langgestreckter, zylindrischer
Körper 246, beispielsweise ein Kabel, ein Ronr oder dergleichen untergebracht ist.
Die Vorrichtung der Fig.9 arbeitet wie folgt: die gestriemte oder lamellierte Bann
tritt aus aem Ringkanal 231 in den kegelförmigen Kanal 244, wo die Streifen oder
Schicht ten spiralförmig verlagert werden. Das Laterial kommt mit dem langgestreckten
Körper 246 in Berührung, der in Richtung deu Pfeiles gezegen wird und dabei einen
vielschicatigen Überzug mitführt.
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Eine A@änderung der in Fig. 9 dargestellten Vorrichtung verwendet
einen kompakten Dorn und preßt einen vollen Strang mit Spiralsohichten in Lamellenstruktur
aus.
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Pig.lo zeigt einen schematisch vereinfachten Querschnitt lurch einen
langgestreckten Körper, etwa den Gegenstand 246, der auf seiner Außenfläche einen
vielschichtigen bberswg 247 mit spiralförmiger Lamellenstruktur aufweist.
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In Fig.11 ist eine Endansicht eines irisierenden Gebildes gemaß der
Erfindung dargestellt, da insgesamt mit 25o bezeichnet ist. Das Gebilde 250 weist
einen irisierenden Film 251 auf. Dieeer Film besteht aus mehreren Schichten 253
eines transparenten, thermoplastischen Kunststoffes, die zwischen mehreren Schichten
254 eines transparenten Kunststoffes liegen und mit diesen verbunden sind. Eine
transparente Oberflächenschicht
255 haftet auf der benachbarten
Schicht 253. Die i3rechungsindices der Kunststoffe für die Lagen 253 und 254 unterscheiden
sich um mindestens etwa 0.07. Auf der der Oberfläche 255 entgegengesetzten Seite
des Films 251 ist-eine druckempfindliche Klebeschicht 257 aufgebracht, die den Film
auf einer Unterlage 258 festhält.
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In Fig.12 ist eine Teilansicht eines Stückes einer mit Schaumstoff'k'ombinierten
Folie@oder Platte gemä# der Erfindung schematisch gezeigt, aie insgesamt mit 310
bezeichnet ist. Die Schaumstoff-Folie 310 weist zwei äußere Häute 312, 313 und mehrere
Schichten 314 auf, die alls nicht aus Schaumstoff bestehen und parallel angeordnet
sind; weiter sind mehrere Schaumstoffschichten 316, die aufgeschäumt sind, vorgesehen,
die jeweils von der benachbarten Schicht 316 durch eine nichtschaumige Schicht 314
gesondert sind. Jede Schiont ist mit den Nachbarschichten verbunden.
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Eine Folie, wie die Folie 310, läßt sich auf einsache Weise mit Hilfe
der in Fig.13 gezeigten Vorrichtung herstellen. Die Vorrichtung 320 der Fig.13 weist
zwei zusammenwirkende Extruder 321 und 322 auf. Der eine Eitruder stö#t einen nicht
schäumbaren thermoplastischen Kunststoff in durch Wärme plastiziertem Zustand aus
und der andere Extruder liefert einen aufschäumbaren thermoplastischen Kunststoff
in plastizierter Form. Ein Verteiler 323 nimmt die plastizierten Stränge eua den
Extrudern 321 und 322 über die Leitungen 325 und 326 auf.
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Der Verteiler 323 hat einen Auslaß 328, an den ein Übergangs teil
327 angeschlossen ist, der zur Formung der Bahn dient.
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Die vordere Öffnung des Übergangs teils ist an den auslaß 328
des
Verteilers 323 angepaßt. Die am anderen Ende des Übergangsteils vorgesehene Auslaßöffnung
329 hat einen Quersonnitt, dessen grö#te Achse um 900 gegen die größte Achse des
Verteilerauslasses 328 gedreht ist. Der Übergangsteil 327 hat Xetraederform, so
daß ein stromliniengerechter Fluß des plastizierten Kunststoffmaterials zustandekommt
ohne Verdrehung der Stromfäden. Aus dem Auslaß 329 tritt eie lamellenförmige Folie
330 heraus, die der Folie 310 der F@g.12 entspricht.
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Fig.14 stellt einen Teilschnitt der Vorrichtung 320 dar, der längs
der Linie 14-14 der Fig. 13 geschnitten ist, und die innere Gestaltung des Verteilers
323 zeigt. In dem Vertiler 323 ist ein erster Hohlraum 333, der mit Qer Zuleitung
325 vom Extruder 321 in Verbindung steht, und ein zweiter Hohlraum 334, der mit
der Zuleitung 326 vom Extruder 322 in Verbindung steht, ausgebildet. Weiter ist
ein Verteilerblock 335 vorgesehen, in den mehrere Kanäle 336 und 337 einander abwechselnd
angeordnet sindl die Kanäle 336 stenen mit dem Honlraum 339 und die Kanäle 337 mit
dem Hohlraum 334 in Verbindung, und munden alle in den Auslaß 328.
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In Fig.15 iot eine Vorderansicht eines Teiles des Verteilerblockes
335 der i?ig.14 gezeigt, die die gegenseitige Lage der Kanäle 336 und 337 verdeutlicht.
Der Verteilerblock 335 ist vom Auslaß 328 her gesehen.
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In Fig. 16 ist eine isometrische Ansicht des Öbergangsteils 327 dargestellt,
mit einem Ausla# 329, einem Einla# 328a und einem Kanal 338 im Inneren. Der Kanal
338 gestattet einen stromliniengerechten Flu# eines Fluidums vom Einlaß 328a zum
Auslaß 329 oline Verdrehung der Stromfäden und formt
zugleich die
fließende BS. derart um, daß die Achse in der einen Querrichtung verkleinert und
in der aazu senkrechten Querrichtung verlängert wird. Mit dem erfindungsgemä#en
Verfahren lassen sich mit Schaumstoff zusammengesetzte Gebilde aus einer roßen Vielfalt
thermoplastischer Kunststoffe nerstellen.
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In Fig.17 ist eine erfindungsgemä#e Vorrichtung verallsonaulicht,
die insgesamt mit 410 bezeichnet ist. Die Vorrichtung 410 weist ein Rohr 411 auf,
das aus den zurei Gehäusehälften 411a und 411b besteht. Diese beiden Gehäusehälften
umschlie#en einen Leitkanal 413. In dem Rohr 411 sind mehrere Umlenker 415 angeordnet.
Zwischen diesen liegen weitere Umlenker 415a. Die Umlenker 415 und 415a sind spiegelbildlich
zueinander angeordnet und sind willkürlich als rechte und linke Umlenker bezeichnet.
Die Umlenker 415 bilden zusammen mit dem Gehäuse 411 mehrere Kanäle 417, die eine
konstante Flächengrö#e des Querschnitts haben. Die Umlenker 415 und 415a zusammen
mit dem Gehäuse 411 gestatten also, daß die Teilbahnen und Unterbahnen eine konstante
Querschnittsfläche' beibehalten.
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Die Fig.18-24 zeigen ansichten des Umlenkers 415, und zwar Fig.18
eine Ansicht von linke, Fig.19- eine vorderansicht, Big. 20 eine Rückansicht, Fig.21
eine Ansicht von oben, Fig.22'eine Ansicht von unten, Fig.23 eine Ansicht von rechts
und Fig.24 eine isometrische Ansicht. Der Umlenker 415 hat einen Körper 418. Der
Körper 418 hat eine vorlaufend Kante 419; die die strömende Bahn teilt. Die Kante
419 bildet eine Einsenkung 420. Weiter weist der Körper eine nachlauf ende Kante
422 auf Lit einer Einsenkung 423. Der Kör@er 418 bildet
zwei gegenüberliegende
längslaufende Rillen oder Kanäle 425, 426. Die Längsrinne 425 wird von den Flächen
429 und 430 des Körpers begrenzt. Die Längsrinne 426 wird von den Flachen 432 und
433 gebildet. Die Krümmung der Flächen 429, 430, 432 und 433 ist derart gewählt,
daß der Umlenker 415 zusammen mit einem rechteckigen Rohr Kanäle von gleicilblelbender
Querschnittsflache bildet.
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Fig.25 ist eine Ansicht von links auf den Umlenker 415a der Fig.17.
Der Umlenker 415a ist spiegelbildlich zum Umlenken 415.
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Wie aus den Zeichnungen ersicntlich, ist der Umlenker 415 ein Körper,
von dem zwei Kanäle gleicher Konfiguration gebildet werden. Der Umlenker 415 ist
von einem Würfel abgeleitet und so gestaltet, da# er im Zusammenwirken mit den Innenwänden
eines rechteckigen Rohres Kanäle bildet, aie in achsden Bereichen, wo die Teilbahnen
ihre Abmessungen ändern, eine konstant bleibende Querschnittsfläche haben. Die gestrichelte
Linie "b" in Fig.18 zeigt die Scnnittlinie der beiden gekummten Oberflächen, die
den Kanal oder die Rinne 425 bilden. Die andere, untere gestrichelte Linie ist die
Schnittlinie der die Rinne 426 bildenden Flächen. Die beiden Linien haben die gleiche
Krümmung und man erhält die untero Linie, welin man die Linie b in der Papierebene
um 1800 drei. Die Kur@e b ist also die Projektion der Sc. Lnittlinie der gekrümmten
Flächen, die den Kanal 425 bilden, auf die Seite eines Würfels nit einer Kzntenlælge,
die etwa gleich einer Seitenlänge des Kanalquerschnittes ist, in den er untergebracht
werden soll. Die Kurve b ist eine Darstellung der Gleïchung xy = 1 in rechtwinkligen
Koordinaten,
wobei die geometrische Mitte der Würfelfläche in den Punkt y = 1F Y = 1 gelegt ist.
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Iii den Figuren 21 und 22 ist die ausgezogene Kurve y aus der Gleichung
y = 2 erzeugt (wobei der Umlenker aus einem Würfel mit einer Seitenlänge $Eins $angeleitet
ist) und in rechtwinklige Koordinaten aufgezeichnet, wobei die X-Richtung parallel
zur Achse des Rohres gewählt ist und die geometrische Mitte einer Seitenprojektion
des Umlenkers in x = O und y = H gelegt ist. Die kurve y ist eine Projektion der
Sc~nittlinie der zwei die Rinne bildenden Flächen auf wie Seitenfläche eines Würfels
und stellt die Form der Kante der Rinne in dem Umlenker dar, welche nächst der Wand
eines rechteckigen Rohres angeordnet ist. Die gestrichelte Kurve hat aie gleiche
Krümmung wie die Kurve y in den Fig.21 und 22, ist aber um 1800 um eine in der Papierebene
liegende horizontale Achse gedreht. Die Enden des Umlenkers oder die vor- und nachlaufenden
Kanten 419 und 422 sind dann an den Würfel angefügt, um einen Übergang zu deni nächsten
Umlenker zu schaffen und den stromliniengerechten Fluß zu gewährleisten. Im allgemeinen
Fall erfüllt ein derartiger Umlenker die Bedingungen, daß, wenn der Querschnitt
des Rohres aus einem projizierten Rechteck mit der Länge £ , der Breite w und einer
Höne h abgeleitet werden kann, wobei h gleich t die Kurve b = wh/k.
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Die Kurve a hat in rechtwinkligen Koordinaten ihren Nullpunkt bei
1@2 und h/2. Fo@glich l@#t sich jede gewünschte Konfiguratiön des Umienkers für
eine gegebene Ausbildung des rechteckigen Rohres leicht ableiten.
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Bei der praktischen Durchführung des erfindungsgemä#en Verfahrens
werden von entsprechenden Quellen, beispiels weise von plastizierenden Extrudern,
Bahnen versoniedener thermoplastischer Kunststoffe anUeliefert. Diese Bahnen werden
dann einem zur mechanischen Manipulation dienenden Abschnitt zugeführt, der die
ursprünglichen Bahnen in eine vielscnichtige Bahn gebildet, die aie für das -Endprodukt
gew@nschte slzahl von Schichten aufweist; danach wird die vielschichtige Bahn in
eine Extrusionsdüse gebracht, die derart konstruiert und angeordnet ist, daß ein
stromliniengerechter luß aufrechterhalten wird; das Endprodukt wird dann extrudiert,
wobei die Schichten praktisch parallel zu den größten Flächen des Ende produktes
liegen. Als Zuliei'erungsvorrichtung für den durch Wärme plastizierten thermoplastischen
Kunststoff können beispielsweise Extruder oder plastizierende Injektionsmaschinen
verwendet werden. In einer derartigen Bahn oder Folie kann eine, beliebige Anzajil
verschiedener thermoplastischer Materialien enthalten sein. Zur Vereinfachung wird
die Erfindung im Hinblick auf eine Vorrichtung beschrieben, die zur Aufnahme von
nur zwei Strängen oder Bahnen ausgebildet ist. n£"s können aber ebenso leicht auch
mehr als zwei Bahnen Verwendung finden.
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Bine Reihe von die verschiedenen Bahnen arrangierenden Einrichtungen
kann benützt werden, um die in der ursprünglichen, zusammengesetzten Bahn vorhandens
Schichtzahl auf die in dem Endprodukt gewünschte zu erhöhen. Derartige Einrichtungen
sind in'der Fachwelt bekannt; eine solche Einrichtung verwendet einen ringförmigen
Strömungsteiler, der eine fliegende Bahn in der Weise-unterteilt und wiedervereinigt,
daß eine große
Anzahl von Schichten entsteht. -Ja, es kö@nen so
viele schichten erzeugt werden, daß das @aterial als homogenes Gemisch in Erscheinung
tritt. Eine andere Einrichtung, die nach aemselben Prinzip arbeitet, ist so konstruiert,
daß anstelle einer Vielzahl von konzentrischen Schichten eine Anzahl von parallelen
Lamellen erzeugt wird. Alternativ kann auch eine Mischeinrichtung benützt werden,
die mehrere spiralförmig angeordnete Schichten i@ einer Bahn ausbildet. Die erwännten
Einrichtungen sind alle darauf abgestellt, homogene Gemische zu erzeugen, dadurch
daß eine Vielzahl von Schienten vorgesehen wird und die Dicke der Schichten bis
zum Verschwinden herabgesetzt wird. In der Ausübung der vorliegenden Erfindung werden
derartige Sinrichtungen jedoch dazu benützt, Schichten einer vorgegebenen Dicke
zu erzeugen, und nicht ein homogenesoder fast homogenes Gemisch. So werden beispielsweise
Stromteiler in ausreichender Zahl dazu verwendet, eine gewünschte Anzahl von Schichten
herzustellen, wogegen rotierende Mischvorrichtungen nur mit ausreichender Geschwindigkeit
gedreht werden, um die gewünschte Schicht zahl zu erreichen. Wenn solche mechanisch
wirksamen Vorrichtungen verwendet werden, um eine homogene Lischung der verschiedenen
Bahnen zu erzielen, gehen die Vorteile der vorliegenden Erfindung verloren. Die
geschichtete Bahn des plastizierten thermoplastischen Kunststoffes, die aus aem
mecnanisch umbildenden Abschnitt austritt, kann dann einer Extrusionsdüse zugeführt
werden, die einen stiomliniengerechten Katerialflu# ermöglicht. Die Extrusionsdüse
kann also so geformt sein, laß die Scnichtdicke bis zu dem gewünschten Bereich zwischen
btwa 50 und 10 ooo Anströmeinheiten reduziert
wird. Die Schichtdicke
im Endprodukt wird von untereinander zusammenhängenden Faktoren bestimmt, zu denen
die genaue Schichtdickenverminderung durch den mechanisch wirksamen Abschnitt, die
Ausbildung der Form und das Ma# der mechanischen Beeinflusssung des Films nach der
Extrusion gehören. Diese Faktoren lassen sich einfach berechnen, sobald die Konstanten
für jeden Abschnitt der Vorrichtung bekannt sind. Jeder mechanische Orientierungsabschnitt
kann zusammen mit Schlauchformen oder Folienformen benutzt werden. Für die Ausübung
der Erfindung ist es wesentlich, daß in der Vorrichtung ein stromliniengerechter
Fluß erhalten bleibt, damit die einzelnen Schichten ihre Unversehrheit behalten
Tu-rbulenz erzeugt eine Durchmischung und schwere Risse in den Schichten und die
gewünschten optischen Eigenschaften des Produkts genen verloren. Wenn eine Schlauch-Extrusionsform
die Kunststoffbahn in Empfang nimmt, ist es vorteilhaft, wenn der dorn der Extrusionsform
so genaltert ist, daß eine möglichst geringe Anzahl an Speicnen verwendet werden
müssen; vorzugsweise ist der. Dorn ein festverbundener Bestandteil des mechanischen
Orientierungsteils, damit in dem Film oder den Schichten keine Nahtlinien entstehen
und die Schichten weder zerreissen noch verachoben werden.
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Wenn man auf das Grundprinzip der Erfindung, nämlich eine streifige
Bahn (das ist eine Baiin oder ein Strang aus unterschiedlichen thermoplastischen
Kunststoffkörpern in lateraler Diskontinuität) zu erzeugen und diese Bahn (zu der
auch Schläuche gerechnet werden sollen, die für das Verständnie der Erfindung als
zu Zylin@erform g gekrümmte Bahnen betrachtet werden) einer lateralen Deformation
zu unterwerfen, die
verschiedenen Ausführungsformen anwendet, so
kann man eine große Vielfalt von vielschichtigen Produkten erzeugen. Diese können
beispielsweise mehrere parallele Schichten enthalten, aie sich über die ganze Breite
der Ba@n erstrecken, wie sie die Vorrichtungen der Fig.2 und 3 liefern, oder auch
spiralförmige Schichten gemä# Fig. 8A oder eingekapselte spiralig angeordnete Schichten
bei Verwendung der Vorrichtung der Fi-g. 6F oder auch schraubenförmig gewundene
Schichten, wie sie der Verteiler der Fig. 6D liefert. Die Schichten aus der Vorrichtung
6D sind im wesentlichen spiralig angeordnet und starmen von einer viskosen Deformation
des ursprünglich extrudierten Schlauches oder vollen Stranges unter der Scherkraft
des Dorns und rotierenden oder der rotierenden Form.
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Für die Herstellung von viekschichtigen Folien mit einer möglichst
guten geometrischen Symmetrie der Schicht ten eignet sich die Vorrichtung der Fig.
2 und 3 besonders, da die Distortion des ursprünglich rechteckigen Schemas, das
aus den Verteilerpforten austritt, minimal ist und man eine Folie erhält, deren
Schichten sich parallel von der einen bis zur anderen Seite erstrecken. Die Schichten
des aus der Form 85 austretenden Films sind lediglich durch kleinere Störungen des
Strömungsmusters deformiert, dis Auswirkungen de@ Ecke@ oder der Skineffekte und
dergleichen sind. Die Vorrichtungen der Fig.2 und 3 ist deshalb- besonders brauchbar
für die Herstellung eines irisierenden Films, der ein gleichmä#ig sohillerndes Muster
über seine ganze Oberfläche bin aufweist, weil durch den linearen, nichtrotierenden
Strömungsverlauf die grundlegende geometrische Genauigkeit erhalten bleibt. Aucn
wenn
gleichmä#ige physikalische Eigenschaften angestrebt werden,
ist es vorteilhaft, eine möglichst symmetrische und gleichförmige Verteilung des
Kunststoffes in den verschnedenen Lagen vorzusehen.
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Dic Ausführungsformen der Erfindung, die in den Fig.6, 6A - 6E, 7,
8 und 9 dargestellt sind, erzeugen ein Produkt, dessen Schichten im Querschnitt
im, wesentlichen sein ralig angeordnet sind. So l@efert beispielsweise die Vorrichtung
der Sig. 6 mit der Verteileranordnung der ig. 6A zum Ring@enal einen gestreiften
Schlauch, in dem mehrere streifen aus thermoplastischen Kunststoffen sich Seite
an weite vom Einlaß zum Auslaß des Ringkanals hin erstrecken. Die Grenzflächen zwischen
den verschiedenen @aterialien erstrecken slch also im wesentlichen radialwärts,
wenn der Schlauch mit radialen Grenzflächen in den Bereich zwischen der rotierenden
Form 163 und dem rotierenden Dorn einläuft. Dort werden die Grenzflächen verlängert
und spiralig verbogen-, wobei die Schichten ihre relative Lage an der Grenzfläche
beibehalten. Je nach der Relativgeschwindigkeit der Drehung des Dorns und der Form
und je nach der Vorschubgeschwindigkeit des gestreiften Schlauches krümmt sich also
jede Schicht in einer an der Innenfläche beginnenden Spirale von wenigen oder vielen
windungen nach außen.
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Um einen irisierenden Film mit möglichst starkem, Schillern und möglichst
guter Klarheit zu erzielen, ist es günstig, die einzelnen Kunststoffbahnen in einem
Xunststoffmaterial einzubetten, damit die Innen- und die Außenfläche der Kunststoffbahn,
die mit den rotierenden Flächen der Form in Beriüirung kommt, aus einem homogenen
Laterial besteht und
die einzelnen Stlænbe ihre IdentitL:t beibehalten.
@ane@ine solche Eimbettung erzielt nan keine hlaximale Irisation. Benützt man beispielsweise
die Verteileranordnung der Fig.6, so kommt es zu einer O@aleszene oder einem Prlmutterglanz
an der Innenfläche des entstehenden Schlauches, bzw. bei Verwendung der Anordnung
nach Fig.7 im Zentrum. Mit und ohre Einbettung erzielt an einen attraktiven und'
dekorativen Film mit ausgezeichneten physikalischen Eigenschaften; für eine möglichst
gute Durchsichtigkeit und Irisation ist Jedoch aie Einbettung der zugeführten Bahnen
in eine umhüllende Ba£4n vorteilhaft.
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Mit der erfindungsgemä#en Vorrichtung ist es möglich, einen dünnen
Film aus einer thermoplastischen Kunststoffbahn mit einer gro#en Anzahl von scharfen
einzelnen Schichten herzustellen. Wenn verschiedene transparente xanststoffe für
einen solchen Film'verwendet werden und mindestens 20% der Schichten eine Dicke
von etwa 0.05 mikron bis etwa 5 Mikron haben, kann an attraktive optische Effekte
beobach-. ten. Scnichtdicken von vorzugsweise etwa 0.05 Mikron bis zu etwa 1 Mikron
ergeben einen irisierenden Film von höchst attraktivem und dekorativem Aussehen.
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Um die Erfordernisse für einen irisierenden Film klarzustellen: ein
solcher Film muß mindestens zwei Paare von benachbarten Diskontinuitäten des Brechungsindex
haben und die Glieder des Paares mössen einen Abstand von etwa 0.05 bis etwa 5 Mikron
voneinander haben, und für eine maximale Iriaation einen vorzugs@eisen Abstand zwischen
o.o-5 und 1 Mikron.
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Das he@#t, innerhalb des Filmkörpers muß es zwei Scnichten
geben,
die eine Dicke von etwa 0.05 bis etwa 5 mikron und vorzugsweise von 0.05 bis 1 Eikron
haben, und deren Brechungsindex sish von den benachbarten Teilen des Filmkörpers
um mindestens 0.03 unterscheidet. Die Schichten in dem Film, die für die Irisation
verantwortlich sind, sind also bezüglich ihrer Dicke zwischen die genannten Grenzwerte
beschränkt; sie können miteinander oder mit anderen transparenten Schichten des
Filmkörpers gebunden sein, die dicker, dünnei oder gleichdick wie die das Schillern
hervorrufenden Scnichten sein können.
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Eine maximale Irisation erreicht jan im allgemeinen, wenn zwei oder
mehr Materialien zwischengeschichtet sind, die einen möglichst großen Unterschied
im Brechungsindez naben, und wenn alle Schichten im Bereich von 0.05 bis 5 mikron,
vorzugsweise 0.05 bis 1 Mikron Schichtdicke liegen. Dickere irisierende Filme, das
heißt solche, die annähernd 0.25 mm dick sind, nögen viele Schichten dicker als
5 Mikron haben, wogegen dünnere Filme gleicher Iriaation Schichten haben, die dünner
als 0.05 Mikron sind. Mehrschichtige Filme, bei denen alle Schichten weniger als
0.05 Mikron dick sind oder die überhaupt keine Schichten des Dickenbereiches zwischen
0.05 und 5 Mikron und vorzugsweise zwischen o.o5 und 1 Mikron haben, entwickeln
nicht den gewünschten Irisationseffekt.
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Die sichtbare Intensität einer solchen Irisation erhöht sich für
einen Film gegebener Dicke, beispielsweise 0.025 mm, wenn die Anzahl der düruien
Schichten wächst. Je grö#er nämlich die Anzahl der Grenzflächen zwischen verschiedenen
Kunststoffen ist, desto größer ist der Irisatioijseffekt. Ein Unterschiedr im Brechungsindex
zwischen den verschiedenen Kunststoffen
ist sehr günstig; man
erhält jedoch bereits einen Irisationseffekt, wenn die Unterschiede der Brechungsindices
nur 0.03 betragen. Vorzugsweise sollten die Brechungsindices um wenigstens 0.1 verschieden
sein. Je größer der, Unterschied der Brechungsindices benachbarter Schichten ist,
desto stärker wird die schillernde Wirkung. Je nach der speziellen verwendeten Vorrichtung
und der Geometrie des entsteienden Viel schichtenfilms kann die Irisation über die
ganze Breite des Films hin praktisch gleichmäßig sein, ode sie kann sich von Zone
zu Zone ändern. Wenn in dem Film praktisch alle Schichten parallel sind und an allen
Stellen des Films die gleiche Zahl und Dicke haben, ist der irisierende Effekt im
wesentlichen mechanischen konstant und schwankt hauptsächlich bei den kleineren/Abweichungen
von der perfekten Geometri-e der verwendeten Anlage und bei Unregelmäsigkeiten der
Temperatur des extrudierten Kunststoffes. Durch eine ungleichmäßige Geometrie in
dem Film lassen sich viele attraktive und interessante optische Effekte erzielen.
Hierzu gibt es mehrere- Wege. So können beispielßweise die relativen Zulieferungsgeschwindigkeiten
der Extruder variieren, so daß die Dicke der Schichten sich ändert, wenn ein extruder
eine größere oder kleinere L:'enge ausstößt hierdurch kommen querlaufende Bander
zustande, wobei der irisierende Charakter des Films in Querrichtung des extrudierten
Bandes praktisch konstant ist, sich jedoch in Läagsrichtung (Förderrichtung der
Liaschine) ändert. Änderungen in Querrich-. tung lassen sich auf einfache Weise
erzielen, indem die Verteilerkanäle aus dem Gleichgewicht gebracht werden, so da#
Schich-@ ten entstehen, die nach der einen oder der anderen Seite hin
sich
zuspitzen. Benützt man, die Vorrichtung der Fig.7 und 8, dann ist die Irisation
a&' größten im Mittenbereich des extrudierten Films u.iZo nimmt in der Näne
der Ränder etwas ab. Für praktische Zwecke genügt jedoch das normale Beschneiden
der Ränder im Rahmen der Filmherstellungsverfahren, um ein Endprodukt zu erhalten,
das in Querrichtung einen praktisch konstanten irisierenden Charakter hat. Durch
Steuerung des Verh ltnisses zwischen der Extrusionsgesc@windigkeit und der Rotation
des Dorns läßt sich die Gleichförmigkeit der Irisation in der Maschinenrichtung
in breitem Umfang variieren, Ein besonders ansprechend irisierender Film kann uf
einfache Weise hergestellt werden, indem eine vielschichtige Folie extrudiert wird
und danach orientiert oder gereckt wird; verbunden mit einer selektiven mechanischen
Deformation im plastizierten Zustand ergibt dies einen Film mit äußerst attraktiver
Irisation, die sich in kurzen Abständen wiederholt, je nach der Art des iuspressens
oder der mechanischen Deformation. Ein ähnliches Ergebnis erhält man durch selektive
Abkühlung von Teilen der durch Wärme plastizierten Bahn, während diese aus der Form
austritt und bevor sie gereckt wird; hierbei nimmt der Film eine ungleichförmige
Geometrie an. Wegen der Temperaturschwankungen bei der nachfolgenden Orientierung,
läßt sich dies leicht mit Hilfe von mehreren Luftdüsen erreichen, die auf die Oberfläche
-der ausgepre#ten Bahn gerichtet sind. Wenn aus diesen Luftdüsen konstante Luft
strahlen austreten, erhält das Produkt ein streifiges Aussehen; wenn die Luftstrahlen
intermittierend sind, wird das Aussenen gefleckt oder gepunktet. Interessante Muster
kann man erhalten, wenn man einige Querwalzen mit Luftdüsen
über
dem Film anordnet und willkärlich steuert, so daß kurze Kühlluftstö#e in willkürlicher
Verteilung austreten. Vorzugsweise werden solche irisierende Filme mit einem Blaseneinsciiluß-Verfahren
oaer einer Spannrahmentechnik hergestellt, um die gewünschte Dünne des Endproduktes
zu erreichen.
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Kit der Vorrichtung der Fig.9 unter Weglassung des Rohres 246 entsteht
ein voller Strang mit spiralförmigen Schichten. Die Erfindung wurde für einen einzigen
formausla#, beispielsweise für eine Folienform oder eine Schlauchform und dergleichen
beschrieben. tan kann jedoch mehrere Fäden von einzigartigem und ansprechendem Aussehen
herstellen, wenn man diese Pormtypen durch Formen mit mehrfachen Auslässen oder
durch Formplatten mit mehreren Extrusionsdüsen ersetzt, die parallele Baden extrudieren.
Die vielschichtige zuströmende Bahn wird von der mehrdüsigen Formplatte aufgeteilt,
so daß viele Stränge entstehen, die in üblichtr Weise gezogen und orientiert werden
können. Wenn man einen Schillerffekt haben will, müssen in deL Strang mindestens
zwei Schichten vorhanden sein, deren Dicke zwischen 0.05 und 5 mikron und vorzugsweise-zwischen
o.o5 und 1 Mikron liegt und deren Brechungsindei sich von der benachbarten Schicht
um mindestens 0.03, vorzugsweise um 0.1 unterscheidet,. Solche vielschichtige irisierende
Fäden lassen sich zu attraktiven Textilerzeugnissen verarbeiten oder mit anderen
Fasern oder Fäden mischen, so daß ansprechend irisierende Fäden entstehen.
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Mit dem erfindungsgemä#en Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
lassen sich mannigfache Gebilde erzeugen. Besonders nützlich und vorteilhaft sind
irisierende
Filme', Überzüge, Stränge und Fäden, die aus unterschniedlichen
thermoplastischen Kunststoffen in den benachbarten Schicht ten bestehen, welche
den transparenten Kör@er bilden. Gesäß der Erfindung lassen sich auch einzigartige
Scnichtgefüge aus verschiedenen thermoplastischen Kunststoffen herstellen, die sich
besonders für Verpackungszwecke eignen. Ein vielschichtiger Film gemaß der Erfindung,
sei er nu@ aus transparenten oder undurchsichtigen Matreialien, stellt ein zusammengesetztes
Gebilde dar, das verbesserte physikalische Eigenschaften hat gegenüber einfachen
zwei oder dreischichtigen Folien, so eine wesentlich erhöhte Festigkeit gegen Abblättern
der Schichten oder ein besseres Zusammenhalten der Schichten.
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Ein zwei- oder dreischichtiger Schichtfilm ist in der Praxis in wesentlich
geringerem Maße gasdicht als ein vielschichtiger Film der gleichen Dicke und mit
de. gleichen anteiligen Verhältnis der Bestandteile. Ein zwei- oder dreischichtiger
Film verliert beim Falten oder Rumpeln häufig ein Großteil seiner dichtenden Eigenschaften,
wogegen der erfindungsgemä-#e vielschichtige Film seine ursprünglichen dichtenden
Eigenschaften zum größten Teil beibehalt. Die vielachichtiben Filme sind also in
ihrer Anwendung, beispielsweise als gasdichte Umhüllungen, überlegen aufgrund ihrer
verbesserten Gasundurchlässigkeit und der besseren Haftung der einzelnen Schichten
aufeinander.
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Wenn, man eine kLeine Abwandlung der Vorrichtung der Fig. 2 - 5 oder
die Vorrichtung der Fig. 6 beutet, kann man einen irisierenden Film auf einer undurchsichtigen
oder verschiedenartigen Unterlage eitrudieren. Wenn beispielsweise
die
Verteileranordnung in der Vorrichtung der, Fig. 2 - 5 so gestaltet ist, da# eine
Kunststoffzuführung ihren Kunststoff neben einem der Enden des Verteilerblocks 49
auspre#t, beispielsweise indem alle Kanäle entfernt werden bis auf den einen nächst
dem unteren Teil der Fig.3, kann ein anderes thermoplastisches Matrial dazu gebracht
werden, das nicht dem irisierenden Film selbst einverleibt wird, sondern als Unterlage
dient. So ka"ui beispielsweise ein schwarzer Kunststoff an dem einen B'ide des Verteilerblocks
extrudiert werden und das entstehende Produkt ist dann ein irisierender geschichteter
Film auf einer schwarzen Unterlage. Ein derartiger Film ist äu#erst attraktiv, weil
sich sein irisierender Charakter auf dem schwarzen Hintergrund gut hervorhebt. Die
Extrusionsgeschwindigkeit des Substrats läßt sicn verändern, so da# ein breiter
Dickenbereich einstellbar ist, auch können naheliegende Abänderungen des Verteilerblocks
vorgenommen werden, um den Anteil des Substrats zu erhöhens Beispielsweise kanr:
eine Hälfte des Verteilerblocks an dem Rand einen Kunststoff C eytrudieren, der
ein relativ dickes Su'ostrat bildet, auf welchem ein irisierender Film geschichtet
aufgebracht wird.
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Alternativ kann der einzelne Kanal c Ioder auch mehrere Kanäle c)
im Zentrum des Verteilerblocke derart angeordnet werden, daß das Subatrat zwischen
zwei irisierenden Filmen aus gepreßt wird. So lassen sich mit einfachen Abänderungen
au dem Verteilerblock ein transparenter vielschichtiger i'ilm mit dem Verteilerblock
der Fig.3 extrudieren, oder auch wahlweise durch Veränderung der Lage des Auslassers
für eine Komponente zur Form ein einseitiger irisierender undurchsichtiger Film
oder
auch ein doppelseitiger. Die Wahl des Substrats fü@ den irisierenden Film hängt
von dem Verwendungszweck ab. So s@nd manchmal weiße, farbige oder schwarze Unterlagen
erwünscht.
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Für viele Zwecke ist es auch günstig, eine Seite des irisierenden
Films mlt einem durckempfindlichen Klebstoff zu bedecken, so daß sich der Film dann
auf mannigfache Flächen aufbringen läßt. Hierzu ist jeder druckempfindliche Kleber
brauchbar, der die Struktur, die die Irisation des Films bewirkt, nicht chemisch
angreift oder zerstört. Wenn eine Schicht des Films von dem Klebstoff angegriffen
wird und die nachste Schicht nicht, wird eine hervorragende Bindung erreicht und
die unempfindliche Schicht dient als Schutz gegen den Klebstoff für die nächste
Schicht aus empfindlichem Material. Also wird unter relativ ungulstigen Umständen
lediglich eine Schicht des irisierenden Gebildes zerstört. Es stehen jedoch viele
druckempfindliche Klebstoffe zur Verfügung, die aus einer wässrigen Dispersion aufgebracht
werden können und keine einzige Schicht des irisirenden Films beeinflussen.
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Attraktive irisierende Filme lassen sich aus einer großen Vielialt
thermoplastischer Kunststoffe nerstellen, so aus den in der nachfolgenden Tabelle
1 aufgeführten Materialien, für die auch noch der Brechungsindex angegeben ist.
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Tabelle 1 Name des Kunststoffes Brednungsindex Polytetrafluoräthylen
1.35 FEP (Äthylen-Propylen-Copolymer mit Fluor) 1. 54 Polyvinylidenfluorid 1. 42
Fortsetzung
tybelle 1 Polychlortrifluoräthylen 1.42 Polybutylakrylat 1.46 Polyvinylacetat 1.47
Äthylzellulose 1.47 P olyformaldehyd 1.48 Polyisobutylmethakrylat 1.48 Polybutylmethakrylat
1.48 Polymethylakrylat 1.48 Polypropylmethakrylat 1.48 Polyäthylmethakrylat 1.48
Polymethylmethakrylat 1.49 Zelluloseacetat 1.49 Zellulosepropionat 1.49 Zellulose-acetat-butyrat
1.49 Zellulosenitrat 1.49 Polyvinylbutyral 1.49 Polypropylen 1.49 Polyäthylen geringer
Dichte (verkettet) 1.51 Polyisobutylen 1.51 Naturgummi 1.52 Perbunan 1.52 Polybutadien
1.52 Nylon (EondensationBcopolymerea von Hexamethylendiamin und Adipinsäure) 1.53
Polyvinylchloracetat 1.54 Polyvinylchlorid 1.54
Fortsetzung Tabelle
1 Polyäthylen (hoher Dichte, linear) 1.54 Copolymerisat mit 67 Gewichtsteilen Lethylmethakrylat
und 33 Gewichtsteilen Styrol 1.54 Copolymerisat mit 85 Gewichtsteilen Vinylchlorid
und 15 Gewichtsteilen Vinylidenchlorid 1.55 Poly-@-Methylsty rol 1 .56 Copolymerisat
mit 60 Gewichtsteilen Styrol und 40 Gewichtsteilen Butadien 1.56 Neopren 1.56 Copolymerisat
mit 70 Gewicht steilen Styrol und 30 Gewichtsteilen Acrylnitril 1.57 Polycarbonsäure-Kunststoff
1.59 Polystyrol 1.60 Copolymerisat von 85 Gewichtsteilen Vinylidenchlorid und 15
Gewichtsteilen Vinylchlorid 1.61 Polydichlorstyrol 1.62 Wählt man daraus Kombinationen
mit einem Unterschied des Brechungsindex. von mindestens 0.3, 80 ergibt sicl ein
irisirender Film. Für eine maximale Irisation sollte der Unterschied günstigerweise
etwa 0.1 betragen. Wenn man vielschichtige Filme mit 3 oder mehr Komponenten herstellt,
tritt Irisation auf, Wenn mindestens einige der benachbarten Schichten den geforderten
Unterschied des Brechungsindex haben. Unter Anwendung des erfindungsgemä#en Verfahrens
ist es auch möglich,
zusammengesetzte, Schaumstoffe enthaltende
Gebilde aus einer großen Vielfalt von thermoplastischen Kunststoffen herzustellen.
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Zusammengesetzte Gefüge gemä# dei Erfindung lassen eich bequem mit
der Vorrichtung der Fig. 13 - 16 erzeugt.
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Beim Betrieb der Vorrichtung wird von einen der Extruder, etwa dem
Extruder 321, ein nichtschäumendes thermoplastisches Laterial zu dem Verteiler 323
über die Leitung 325 angeliefert.
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Das aus der Leitung 325 kommende Matrial flie#t in den ersten Hohlraum
333 des Verteiler 323 und durch die Kanäle 336 zum Auslaß 328 des Verteilers 323.
Das aufschäumbare Material aus dem Extruder 322 fließt durch die Leitung 326 in
den Honlraum 334 des Verteilers 323 und durch die Kanäle 337 zum Auslaß 328. Da
die Austrittsöffnungen der alle 336 und 337 in dem Auslaß 328 praktisch nebeneinander
liegen, bildet sich eine flache Bahn mit abwechselnden Schichten des schäumbaren
und des nichtachäumbaren Kunststoffes. Beim Eintreten in den tbergangsteil 327 ,
der einen stromlinienförmigen Flu# des plastiziertien thermoplastischen Kunststoffes
gewährleistet, wird die flache gestreifte Bahn, die in dem Auslaß 328 gebildet wurde,
in Richtung der Kanten komprimiert und in Richtung ihrer Dicke verbreitert ohne
Verdrehung der Schichten oder Stromfäden, bis sich die Gestalt der Bahn umgekehrt
hat, d.h. bis die Randteil der Bahn zur größten Oberfläche geworden sindg hierdurch
erhält man eine Mehrzahl von parallelen ineinander verzahnten Schichten. Während
diese zusa mengesetzte Bahn aus dem Auslaß 329 in einen Bereich niedrigeren Drucks
austritt, deimt sich der entha itene aufschäumbare Kunststoff aus und es entsteht
ein zusammengesetztes Schicht
gefüge nach Art der Folie 310.
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Die in den Fig. 13 - 16 veranschaulichte Vorrichtung ist in der Lage
lamellierte Schaumstoffgebilde herzustellen. Derartige gesohichtete Schaumstoffgebilde
können in Form eines Schlauches erzeugt werden, wenn au @ehrere konzentrische Extrusionsdüsen
in einer Form benützt, aie die bewünschte Schichtzahl liefern, oder auch, wenn iuan
etwa eine Mischeinrichtung verwendet, bei der eine Reihe von Schichten spiralförmig
angeordnet in einer Ban@ entstehen. Die bekannten Einrichtungen sind alle auf die
Herstellung homogener Gemische gerichtet, wozu eine Vielzahl von Schichten vorgesenen
und die Schichtdicken bis zum Verschwinden verringert werden.
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In der Praxis der vorliegenden Erfindung dienen solcae Einrichtungen
dazu, Schichten einer vorgegebenen Dicke zu erzeu@ gen und nicht ein homogenes oder
praktisch homogenes Gemisch.
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Wenn derartige Mischeinrichtungen unter den optimalen Mischgeschwindigkeiten
betrieben werden, erzeugen sie eine geschichtete Bahn, die dann einer Extrusionsdüse
der gewünschten Form zugeführt wird, etwa einer kreisförmigen, ringförmigen oder
flachen. Die Schichten ko"nnen auch schraubenförmig angeordnet werden, wenn eine
Scnlauchdüse verwendet wird, oder in einer flachgedrückten Schraubenfomm, wenn eine
Foliendüse benützt wird, Bei der Herstellung soicher Schichtgefüge gibt es keine
besonderen Schwierigkeiten. Die Extrusionsbedingungen sind die gleichen wie für
das Material allein, das die Außenfläche der Bahn bildet. Die Temperatur des Übergangsabschnittes
327 sollte etwa der für die Extrusion des äußeren
Schichtmaterials
notwendigen entsprechen. Wenn zum Beispiel ein vielschichtiges Gebilde mit der konstruktion
ABABAB ABA hergestellt wird, in dem A und : 3 verschieddenartige t-Stoffe darstellen,
sollte die Formtemperatur aer für da @@-terial A erforderlichen entsprechen. Da
der Wärneübergang zwischen viskosen Flüssigkeiten, wie es die plastizierten thermoplastischen
K@nststoffe sind, relativ schlecht ist, hat man einen großen Spielraum bei den Extrusionsbedingungen
für das Material B. Wegen der Anwesenheit des nichtaufschäumbaren Materials exp
andieren die Schaums toffschicht en beverzugt in Richtung der Dicke und nicht isometrisch.
Für viele Anwendungen als Bauteile will man einen relativ starren Schaumstoff haben,
wie beispiels,-ieise schaumiges Polystyrol und Schaumstoffe ähnlichen Materials,
die eine relativ geringe Bruchdehnung haben, nämlich unter etwa 10%, und dazu ein
relativ aehnbares Material als feste Schichtbestandteile, etwa Polyäthylen mit eine
r Bruchdehnung weit über 100%. Ein derartiges Schichtgefüge liefert günstige physikalische
Eigenschaften, da der Schaumstoff einerseits mit zur Festigkeit beiträgt und das
weichere Material der festen Schichten eine hohe Sto#festigkeit gewährt. Alternativ
ist es oft erwünscht, eine Schaumstoffplatte mit etwa elastischen Eigenschaften
in Querrientung und einer relativ starren Haut zu haben, beispielsweise bei einem
Schlauch; dies erreicht man zum Beispiel mit einem Schichtgefüge aue mehreren Schichten
schaumen Polyäthylens und mehreren nichtschäumenden Schichten eines festeren Materials,
etwa aus Polyvinylchlorid, Polymethylmethakrylat, Polystyrol und dergleichen. Wenn
ein fester Schaumstoff genonLnLen
wird, das ist ein Schaumstoff
eines Polymeren mit einer relativ niedrigen Bruchdehnung, trägt ein stärker ausdehnbares
Materialwesentlich zur Schubfestigkeit bei und dies ist besonders dann günstig,
wenn derartige Elemente als belastete Teile dienen sollen. Erfindungsgemä#e Schichtgefüge
sind generell sehr vorteilhaft, wenn die ungedehnten Schichten relativ dünn sind,
das heißt eine Schichtdicke unter etwa 0.051 -0.076 mrn bis herab zu etwa 0.2 Mikron
haben. Wenn dünnere Filme verwendet werden, tritt das Ausma#.der Verstärkung we@
sentlich mehr in Erscheinung und damit die daraus folgende Verbesserung der physikalischen
Eigenschaften.
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Mit der in den Fig.13 - 16 gezeigten iorrichtung wurde ein 125-schichtiges
Gebilde aus Polyäthylen und aufschäumbaren Polystyrolkörnern hergeetellt. Der dem
Block 335 der Fig.15 entsprechende Verteilerblock war derart konstruiert und angeordnet,
daß insgesamt 125 Bahnen erzeugt wurden, wobei 63 Bahnen aus einem Extruder Bahn,
der lo Gewichtsteils in der Stunde Polyäthylen mit einer Temperatur von etwa 16600
lieferte, während die anderen 62 Bahnen aus einem Extruder kamen, der 90 Gewichtsteile
in der Stunde eines körnigen Polystyrols, das etwa 6 Gewichtsprozent Pentan enthielt,
vorschob. Das entstehende Schawnstofflaminat hatte Außenflächen aus Polyathylen,
sowie 61 innere Schichten aus Polyäthylen und 62 Schichten aus aufgesohäumtem Polystyrol.
Nach Abkühlung des extrudierten Schaumstoffes auf Rau@temperatur erwies sich dieser
als extrem hat, hatte eine hohe Sto#festigkeit, eine hervorragende Durchschlagkraft;
beim Biegen war er nur schwer zu brechen und zeigte auch kein raschen Weiterlaufen
es
bei von Sprüngen, wie es bei Polystyrolschaum der gleichen Abmessung auftritt; weiter
zeigte er in der Bahnebene eine hohe Bestigkeit gegen Scherbeanspruchung und war
widerstandsfähig gen Splittern und Krumpen.
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Wenn obiges Verfahren unter Verwendung von Polyvinylchlorid statt
Polyäthylen wiederholt wurde wurde ein ähnlich festes Schichtgefüge erzeugt, das
eine stark verzogerte Verbrennung zeigte, wie man sie normalerweise bei einer thermoplastischen
Kunststoffzusammensetzung mit ähnlichem Chloringehalt nicht erwarten würde. Demnach
lassen sich mit Materialien wie Polyvinylchlorid und Vinyliden-Cn'lorid-Oopolymerisaten
schlecht brennbare Schaumstoff-Schichtgefüge herstellen.
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In ähnlicher Weise, wie die vorstehenden Beiepiele, können auch andere
zusammengesetzte Folien hergestellt werden, beispielsweise aufschäumbares Polystyrol,
Polyäthylen, Polyvinylchlorid und Polym@thylmethakrylat mit geschäumtem Polyäthylen
und Polystyrol.
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BeisPiel 1 Mit einer Vorrichtung, wie in den Fig. 2 - 5 gezeigt, wurde
ein aus zwei Komponenten bestehender Film erzeugt, wobei die Zuführungen i und 3
dazu dienten, einen zweiachsig orientierten Film zu formen, der etwa 125 Schichten
und eine endgültige Dicke von etwa o. o23 mm hatte. Die transparenten thrmoplastischen
Kunststoffe waren Polystyrol zu 20 Teilen und Polyäthylen geringer Dichte zu Bo
Teilen. Die Dicke der Polyäthylenschichten betrug etwa 0.27 Mikron. Die Dicke der
tolystyrol
-Schichten war etwa 0.08 Mikron. Der entstandene Film
zeigte eine erhöhte Sto#festigkeit, hatte eine endgültige Bruchdehnung, die etwa
derjenigen des Polystyrols allein entsprach, sowie eine endgültige Zugfestigkeit
von etwa @3 derjenigen des Poly.tyrols und 30% größer als diejenige des Polyäthylen,
ferner eine bemerkenswerte Festigkeit gegen die Entwicklung von Leckstellen iür
Gas und Wasserdampf beim Knittern. Durch Gaufrieren des aus der Form austretenden
Produkts vor dem Abkühlen unter die thermoplastische Temperatur erzielte man eine
regelmä#ige Veränderung des irisierenden Charasters entsprechend dem Gaufreirmuster.
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Beispiel 2 Das Verfahren des Beispiels 1 wurde erneut durchgeführt,
jedoch mit dem Unterschied, daß der Film aus 20 Gewichts% Polyäthylen und so Gewichts%
Polystyrol hergestellt wurde0 Die Polystyrol-Schichten hatten eine Dicke von etwa
0.26 Mikron.
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Die Polyäthylen-Schichten hatten eine Dicke von etwa 0.09 Mikron.
Der entstandene Film hatte eine Dicke von etwa 0.022 mm; seine endgüktige Zugfestigkeit
lag 60% über derjenigen des Polystyrols allein. Die endgültige Bruchdehnung des
Films war etwa halb eo gro# wie die des Polystyrole und d/20 derjenigen des Polyäthylens;
die Durchlässigkeit für Wasstrdampf war @5 derjenigen des Polystyrols. Der Film
hatte irisierenden Charakter; durch Gaufrieren erhält er ein besonders ansprechendes
Aussehen.
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Beispiel 3 Das Beispiel 1 wurde wiederholt mit dem Untreschied, da#
der
Film aus 80 Gewichtsteilen Polypropylen in 0.27 mikron dicken
Schichten und 20 Gewichtsteilen Polystyrol in 0.08 mikron dicken Schichten hergestellt
wurde. Die endgültige Zugfestigkeit des Films betrug etwa 60% mehr als diejenige,
des Polystyrole und etwa die Hälfte derjenigen des Polypropylens. Die endgültige
Bruchdehung war 17mal so gro# wie diejenige des Polystyrols und etwa 1,7mal so groß
wie diejenige des im Handel erhältlichen Polypropylans. Die Sauerstoff-Durchlässigkeit
war. etwa halb 80 groß wie diejenige des Polystyrols und annähernd genau so groß
wie die des Polypropylens. Die Durchlässigkeit für Wasserdampf bei einer zerknitterten
Probe betrug weniger als 1,'10 derjenigen des Polystyrols.
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Beispiel 4 Das erfahren des Beispiels 1 wurde wiederholt mit dem Unterschied,
daß der Pilm au 2e Gewichtsprozent Polypropylen und 80 Gewichtsprozent Polystyrol
hergestellt wurde. Die Polypropylenschichten waren etwa 0.09 Mikron dick, die Polystyrol-Schichten
etwa 0.26 Mikron. Der Film war transparent und entwickelte eine starke Irisation;
er ließ sich leicht gaufrieren und hatte eine endgültige Bruchdehnung von etwa 136%,
was der 13-fachen des Polystyrols entspricht.
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Beispiel 5 Ein aus zwei Bestandteilen gefertigter Film hatte gleiche
Teil von Polychlortrifluoräthylen und Polyäthylen. Er wurde nach dem Verfahren des
Beispiels 1 hergestellt und ergab ein irisierendes und attraktives Erzeugnis.
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Beispiel 6 Ein aus zwei Komponenten beste. ender Film enthielt 75
Gewichtsteile Äthylzellulose (Schichtdicke etwa 0.27 Mikron) und 25 Gewichtsteile
Polystyrol ( Schichtdicke etwa 0.09 Mikron) Er wurde nach dem Vefahren des Beispiels
1 hergestellt und zeigte einen irisierenden attraktiven Charakter, Beispiel 7 Ein
aus zwei komponenten bestehender Film enthielt 50 Gewichtsteile Äthylzellulose und
50 Gewichtsteile Polyisobutylen.
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Alle Schichten waren etwa 0.18 Mikron dick. Er wurde nach dem Verfahren
des Beispiels 1 hergeetellt und ergab einen irisierenden, attraktiven Film.
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Beispiel 8 Dae Verfahren des Beispiels 1 wurde wiederholt mit dem
Unterschied, daß drei Kunststoff. verwendet wurden, um einen geschichteten Film
der Reihenf. olge A, B, C zu erzeugen. A war Polyvinylacetat (41 Schichten der Dicke
von etwa 0.5 Mikron), B war Polyäthylen (42 Schichten, etwa 0.01 Mikron dick) und
C war Polystyrol (42 Schichten, etwa o.1o7 Mikron dick). Es entstand ein irisierender,
attraktiver Film mit einer Dicke von etwa 0.025 mm.
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Beispiel 9 Gemä# den Beispielen 1 - 8 hergestellte Filmproben wurden
auf der einen Seite mit Kunstharz Latex oder einer Dispersion eines' Polymeren mit,35
Gewichtsprozent Styrol und 62 42 Gewichteprozent
Butadien und
2 @2 Gewichtsteilen Acrylsäure bedeckt, wodurch ein praktisch wasserfreier, trockener
Überzug mit einer Dicke von etwa 0.019 mm entstand. Die überzogenen Filmproben wurden
auf verschiedene Substrate, wie Holz, Papier, Metall, Guß stücke aus Polystyrol
und schwarzen Phenolformaldehyd, aufgepre#t, wobei die Styrol-Butadien-Schicht auf
dem Substrat haftete; die Substrate erhielten dadurch ein sehr dekoratives aussehen.
Gleich günstige Ergebnisse erhielt man, wenn die Proben die Form eines Bandes hatten.
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Beispiel 10 Das Verfahren des Beispiels 9 wurde wiederholt mit einer
Dispersion, die ein Copolymerisat aus 80 Teilen Butadien und 20 Teilen Butylakrylat
enthielt. Es wurden gleich günstige Besultste erzielt.
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Die vorstehenden Versuche wurden mit einem Film wiederholt, der in
Dicken bis zu etwa 0.254 mm hergestellt wurde und in dem die Dicke der einzelnen
Schichten von etwa 0.1 bis zu etwa 5 Mikron variierte. Es entetand ein attraktiver,
irisierender Film.