DE1635726B2 - Verfahren zum Herstellen eines formbeständigen, aus einem Schichtwerkstoff bestehenden Formkörpers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs.

Ein solches Verfahren ist aus der GB-PS 9 16 050 bekannt. Hier wird zur Herstellung einer für ein Fluid undurchlässigen Membran ein gewirktes Nylontextilmaterial über einen starren und nicht absorbierenden Formteil gestreckt, worauf die freiliegende Oberfläche des Textilmaterials in der gewünschten Dicke mit einem Kunststoff beschichtet wird, der aus einer Lösung mit einem auf einer synthetischen Gummimischung basierendem Polymer besteht. Danach wird die Schicht unter Anwendung von Wärme auf dem Formteil ausvulkanisiert. Bei diesem Verfahren liegen bei der Herstellung des Formkörpers die zwei verschiedenen Ausgangswerkstoffe, nämlich das gewirkte Textilmaterial und die vulkanisierbare Beschichtungsmasse getrennt vor, und sie werden nacheinander auf den gewünschten Formteil aufgebracht. Es ist weiterhin bei der Herstellung von Formkörpern für Kleidungsstücke bekannt, die beiden Hauptflächen eines verformbaren flachen Ausgangswerkstoffs aus einem elastomeren Schaumstoff mit einem bei Raumtemperatur trockenen Bindemittel zu versehen, auf beide Flächen ein flaches gewebtes oder gewirktes Textilmaterial aufzubringen und diesen Zwischenwerkstoff in einer aus Formring und Ziehstempel bestehenden Form in die Gestalt des Formkörpers zu überführen. Dabei wird eine Temperatur angewendet, bei der das trockene Bindemittel seine Bindeeigenschaft erhält (vgl. GB-PS 10 49 542). Bei diesem bekannten Verfahren liegen unmittelbar vor der Verformung mehrere Ausgangswerkstoffe vor, nämlich die aus Schaumstoff bestehende Zwischenlage und die unter Zwischenschaltung des trockenen Bindemittels lose aufgelegten Textilteile. Außerdem erfolgt die Verformung nach Art eines Tiefziehvorganges. Zu diesem Zweck ist es unerläßlich, daß als Textilmaterialien solche aus synthetischen Garnen verwendet

werden, die bei der Herstellung nur unvollständig gestreckt worden sind und eine für das Tiefziehverformen ausreichende Reststreckbarkeit besitzen. Das bedeutet, daß bei gleichem Ausgangsmaterial bei der Herstellung unterschiedlicher Formkörper die Textilmaterialien in Abhängigkeit von dem Verformungsgrad unterschiedliche Streckung und damit unterschiedliche Eigenschaften besitzen. Das gleiche kann auch bei ein und demselben Formkörper dann auftreten, wenn die Materialien an unterschiedlichen Bereichen des Formkörpers unterschiedlich stark verformt werden. Außerdem muß das Verformungsausmaß genau auf die den Garnen noch innewohnende Reststreckbarkeit abgestimmt werden, um Garnbrüche zu vermeiden. Die Verwendung von beschichtetem Stretchmaterial z. B. für die Herstellung von Polsterüberzügen od. dgl. ist allgemein üblich. Bei aus diesen eben hergestellten Stretchmaterialien hergestellten Polsterüberzügen handelt es sich jedoch nicht um Formkörper der hier in Rede stehenden Art. Vielmehr wird das Stretchmaterial z. B. zur Herstellung eines Polsterüberzugs unter Ausnutzung der elastischen Dehnbarkeit über den betreffenden Gegenstand gezogen und festgespannt und soll für die ganze Gebrauchsdauer seine Stretcheigenschaft beibehalten (vgl. US-PS 27 06 699). Im Gegensatz dazu handelt es sich bei der Erfindung um die Herstellung eines Körpers in einer vorbestimmten Form, der diese formbeständig beibehält.

Es ist ferner ein Verfahren zum Herstellen eines flexiblen Schichtwerkstoffes bekannt, bei dem ein gewirktes oder gewebtes natürliches oder synthetisches Textilmaterial so mit einem Vinylorganosol bzw. Plastisol beschichtet wird, daß die Maschinenzwischenräume von dem Beschichtungsstoff frei bleiben bzw. das Textilmaterial nicht in dem Plastisol eingebettet wird. Zu diesem Zweck wird das Textilmaterial auf eine noch feuchte Plastisolschicht unter extrem leichtem Druck aufgebracht. Die Schichten werden erhitzt, so daß die Vinylschichten vollständig zusammenschmelzen, ein Blasmittel in dem Vinylplastisol freigesetzt wird, um einen Schaumstoff zu bilden und die Vinylschichten mit dem Textilmaterial fest zu verbinden. Dieses Material eignet sich besonders zur Herstellung von Außenbekleidungsstücken oder als Auskleidungswerkstoff für das Innere von Kraftfahrzeugen (vgl. GB-PS 9 23 207). Der Einsatz für das Herstellen eines Formkörpers, der nach der Fertigstellung weder flexibel noch elastisch ist, ist nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs so auszugestalten, daß die Herstellung des Formkörpers dadurch wesentlich vereinfacht wird, daß der Schichtwerkstoff vorgefertigt wird und daß der Formkörper dennoch wie bisher mit hoher Genauigkeit und unter Vermeidung von verbleibenden innewohnenden elastischen Rückstellkräften ausgeformt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs gelöst.

Bei dem neuen Verfahren steht für die Ausformung des Formkörpers ein einziger einheitlicher Schichtwerkstoff zur Verfügung. Dieser ebene Schichtwerkstoff kann daher nach seiner Fertigung auf Vorrat gehalten werden. Die Herstellung des Zwischenwerkstoffes kann auch unabhängig von der Herstellung des Formkörpers fabrikmäßig vorgenommen werden. Das ebene Laminat besitzt eine hohe Verformbarkeit, da die ursprüngliche Dehnbarkeit des gewirkten Textilmaterials im Laminat im vollen Umfang erhalten bleibt und

auch nicht durch die Verbindung des Textilmaterial mit der Kunststoffbeschiehtung beeinträchtigt wird. Das gewirkte Textilmaterial kann mit einer ausreichenden Dehnbarkeit in vorbestimmten oder allen Richtungen in üblicher Weise hergestellt werden, so daß bei allen in Frage kommenden Verformungen zur Herstellung von Formkörpern eine Streckung der Garne, aus denen das Textilmaterial gewirkt ist, nicht eintritt.

Der Schichtwerkstoff kann daher auch mit großer Genauigkeit in jede gewünschte Form überführt werden. Diiivh die vorgesehene Temperaturführung während der Ausfonnung wird weiterhin gewährleistet, daß der Formkörper nach Abkühlung auf Raumtemperatur seine Form mit großer Genauigkeit und Beständigkeit beibehält. Unter der angegebenen Verformungstemperatur wird dabei eine Temperatur verstanden, bei der in dem betreffenden thermoplastischen Material die Fließvorgänge überwiegen. Bei der Verformung des Schichtwerkstoffes können also solche Fließvorgänge sowohl im Beschichtungswerkstoff als auch in dem Textilmaterial auftreten.

Für den Hersteller von Formkörpern vereinfacht sich die Herstellung wesentlich dadurch, daß er von einem einheitlichen ebenen, auf Vorrat zu haltenden Schichtwerkstoff ausgehen kann, und nicht, wie bei den bekannten Verfahren, mehrere Ausgangswerkstoffe verwenden und zusammenbringen muß.

Es folgt die Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen.

Es zeigen

die Fig. 1 und 2 in schematischer Seilenansicht eine Vorrichtung, mit der der ebene Schichtwerkstoff im Rahmen des Verfahrens gemäß der Erfindung hergestellt werden kann, und

F i g. 3 im Schnitt und im größeren Maßstabe den mit der Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 hergestellten Werkstoff.

Der in den F ■ g. 1 und 2 gezeigten Vorrichtung durchführbare Verfahren besteht darin, daß aus einem Vorratsbehälter 4 auf ein Stützpapier 6, das von einer Rolle 7 abgezogen wird, ein Vinylplastisol oder -organosol 2 mittels Auftragwalzen 8 und 10 in vorbestimmter Schichtdicke aufgebracht wird. Die Schichtdicke kann zwischen 0,05 mm und 1,25 mm, insb. zwischen 0,25 und 0,65 mm liegen. Die Schicht wird mit dem Stützpapier 6 durch einen Ofen 14 geführt, der in mehrere z. B. sechs Wärmezonen von ansteigender Temperatur unterteilt ist, wie dies bekannt ist. Die Temperatur kann dabei von I20°C bis etwa 195°C gesteigert werden. Das mit einer Geschwindigkeit im Bereich zwischen 18 und 32 mtr./Min. (bei einer Ofenlänge von etwa 50 m) durch den Ofen laufende Papier wird nach Passieren des Ofens auf eine Aufnehmerolle 40 aufgewickelt. Im Ofen schmilzt die Vinylmasse 2 zu einer zusammenhängenden Schicht zusammen.

Die Rolle 40 kann dann gemäß Fig. 2 in die Abwickelstation einer weiteren Vorrichtung eingelegt werden. Das beschichtete Trägerpapier wird erneut abgezogen und im Bereich einer Umlenkrolle 24 aus einem ein Vinylplastisol 18 enthallenden Vorratsbehälter 16 über eine Zumeßrolle 20 und eine Auftragrolle 22 mit einem Vinylplastisol 18 beschichtet, das ein Blasmittel enthalten kann. Ein gewirktes Textilmaterial 26 wird von einer Vorratsrolle 28 einer Abwickelstation abgezogen und über Rollen 54, 72, 74, 76 und 78 mit nur sehr leichtem Druck auf dip noch feuchte zuletzt aufgebrachte Vinylplastisolschicht aufgebracht. Das Textilmaterial 26 wird dabei nur unter einer leichten Spannung gehalten, die lediglich ausreicht, Knicke oder Falten in dem gewirkten Material zu beseitigen.

Die Abzugsrolle 28 ist mit ihrer Welle 42 in Schlitzen 48 der Abwickelstation 46 geführt und auf zwei Rollen 50, 52 abgestützt, von denen die Rolle 50 angetrieben wird, so daß das Textilmaterial 26 unter positiver Förderung die Abwickelstation verläßt.

Die Rolle 54 ist mit ihrer Achse 56 am Kolben 60 eines Druckluftzylinders 62 gelagert, dessen anderes Ende an der Abwickelstation 46 bei 64 schwenkbar gelagert ist. Diese Einrichtung dient lediglich zum Verbinden des Endes einer Textilbahn mit dem Anfang der nächsten Textilbahn. Die RoUe 76 ist antreibbar und dient zur Einstellung der leichten Spannung in dem gewirkten Textilmaterial 26. Die als Auftragrolle dienende Rolle 78 hat einen geringen Abstand von beispielsweise 3 mm von der freiliegenden Oberfläche des von dem Wickel 40 abgezogenen Materials. Die Dehnungsrolle 76 kann so ausgebildet werden (z. B. als Leistenrolle), daß sie das Textilmaterial auch in Querrichtung leicht, z. B. um etwa 12 —25 mm dehnt, um auch in dieser Richtung Falten und Knicke zu beseitigen. Da die Aufbringungsrolle 78 einen geringen Abstand von der freiliegenden Oberfläche der Bahn aufweist, ergibt sich eine Vereinigung des Textilmaterial* mit dem Plastisol unter sehr leichtem Druck, der gewährleistet, daß das Textilmaterial nicht in dem noch feuchten Plastisol eingebettet wird.

Der so gebildete Werkstoff wird durch einen zweiten Ofen 29 von gleichbleibender Temperatur beispielsweise 193°C geführt. Die Durchlaufgeschwindigkeit kann bei 23 — 28 mtrVMin. (bei einer Ofenlänge von etwa 60 mtr.) liegen. Bei dieser Behandlung schmilzt die zuletzt aufgebrachte Vinylorganisolschicht zu einem einheitlichen Film zusammen, der zugleich mit dem darunter liegenden, zuvor hergestellten Film fest verbunden wird. Auch kann ein etwaig vorhandenes Blasmittel beigesetzt werden, so daß auch eine Schäumung des Organisols stattfindet. Hinter dem Ofen wird der auf diese Weise gewonnene mehrschichtige ebene Werkstoff von der Trägerpa pierbahn getrennt. Der Schichtwerkstoff wird bei 32 auf eine Aufwickelrolle aufgewickelt, während das abgezogene Trägerpapier bei 30 aufgewickelt wird. Die Dicke des fertigen Schichtwerkstoffs der gemäß Fig. 3 mit 34 bezeichnet ist, kann etwa zwischen 0,6 mm bis 4,5 mm liegen.

Die Beschichtung ist so aufgebracht, daß die Dehnbarkeit der Garne in dem Textilmaterial nicht zerstört wird, da das Überzugsmaterial nicht in die Zwischenräume des Textilmaterial oder der Garne eindringt.

Beispiel I

Eine erste Vinylschicht wird auf ein Trägerpapier in einer Menge von etwa 417 Gramm/qm aufgebracht. Sie besteht aus einem Plastisol A folgender Zusammensetzung:

'lastisol A

(jewichtsunteile

Bestandteile

Polyvinylchlorid
Phlhalatplastitlzierer
Stabilisierer (Barium-Cadmium) FarbstolT

Nach teilweiser Zusammenschmelzung der ersten Schicht wird eine zweite Vinylschicht aufgebracht, und zwar in einer Menge von etwa 500Gramm/qm. Ils handelt sich um das folgende geschäumte Plastisol 15:

Plastisol IJ

(jcwichlsiinlcilc

Bestandteile

Polyvinylchloridhar/
Phthalatplastifizierer
Stabilisierer vom Bleityp
Azodicarnonamid (Blasmittel)
Farbstoffe

Ein gewirktes Textilmaterial mit einem spezifischen Gewicht von etwa 78 Gramm/qm wird auf die Oberseite dieser zweiten noch feuchten Schicht aufgebracht. In diesem Beispiel handelt es sich um ein kreisförmig gewirktes Jersey-Maschenwerk.

Textilmaterial C	78 Gramm/qm
Gewicht	47
Touren pro 25 mm	37
Wales (Rippen) pro 25 mm
Garn
(34fädiges gedrehtes dehnbares	70 Denier
Nylon-»Helanca«-Garn)
Textildehnung	230%
in Umlaufrichtung
Textildehnung	140%
in Walesrichtung
Textildehnung
nach der 360°-Testmethode	130%
bei 13,6 kg

Bei der 360°-Testmethode wird ein kreisförmiges Werkstück mit einem Durchmesser von 31 cm über eine horizontal angeordnete öffnung von 25 cm Durchmesser im Prüfapparat gelegt und am Rand eingeklemmt. Das Textilmaterial wird dabei nicht verformt oder gezogen, jedoch werden alle Knicke, Eindrückungen oder Falten leicht ausgestrichen. Danach wird eine Halbkugel am unteren Ende einer Stange über der öffnung ohne jede Krafteinwirkung zentriert. Die Größe des Weges, den die Halbkugel absinkt, wird in Zoll gemessen. Das Absinkmaß wird fest für jedes Gewicht festgehalten, das zunächst in Schritten von 0,45 kg von 0,9 kg auf 4,54 kg erhöht wird und dann in Schritten von 2,27 kg von 4,54 kg bis auf 13,6 kg erhöht wird. Der angenäherte prozentuale Dehnungswert bei jedem Gewicht kann aus der folgenden Gleichung ausgerechnet werden:

ii-IX'hnung =

[12 125 λ

K)]

K)

100.

In dieser ist Ds gleich dem am Tcsiapparat festgestellten Dehnungsmaß. Das dreischichtige Schichtwerkstück wiegt etwa 995 Gramm/qm und ist nach dem endgültigen Schmelzen und Aufschäumen etwa 1,6 mm dick.

Beispiel Il

Das Beispiel I wird wiederholt, jedoch unter Anwendung von 512 Gramm/qm des Plastisols A und etwa 500 Gramm/qm des Plastisols B, zur Herstellung eines dreischichtigen Schichtwerkstoffes mit einem spezifischen Gewicht von etwa 1450 Gramm/qm, wobei ein endgültiges zusammengeschmolzenes und aufgeschäumtes Schichtwerkslück mit einer Dicke von etwa 1,7 mm erhalten wird.

Beispiel III

Ein Film aus einem Plastisol A wird auf einem Formpapier in einer Menge aufgebracht von etwa 817 Gramm/qm, worauf ein Textilgewebe C aufgebracht wird. Das zweischichtige Schichtwerkstück wiegt etwa 900 Gramm/qm und besitzt eine endgültige zusammengeschmolzene Dicke von etwa 1 mm.

Ein Kontrollwerkstück wurde wie folgt erzeugt.

Kontrollbeispiel IV

fiin Film aus einem Plastisol A wurde auf einem Formpapier mit einer Menge von etwa 200 Gramm/qm aufgebracht. Dieser Film wurde teilweise geschmolzen und dann ein Film aus einem Plastisol B darauf gebracht in einer Menge von etwa 423 Gramm/qm.

F.in Textilmaterial wurde nicht zugefügt. Der Film wog etwa 623 Gramm/qm und wurde endgültig geschmolzen und geschäumt, um einen Zweischichtenfilm mit einer Dicke von etwa 1,05 mm zu erhalten.

Die Beispiele I, Il und III und das Kontrollmaterial IV wurden in der Wärme bei etwa 177°C verformt, und es wurde ihre zurückbleibende Schrumpfung gemäß dem folgenden Verfahren gemessen:

Warmverformung und Testverfahren
zur Messung der Schrumpfung

A. Werkzeug

Ein Aluminiumwerkzeug in Form einer abgeschnittenen Pyramide mit einer Höhe von etwa 3,8 cm unc Basisabmessungen von 30,5 χ 30,5 cm und einer Abmessung an der oberen Abschnittfläche von etwa 24 χ 24 cn· wurde mit einer zentralen Ausnehmung in der oberer Fläche versehen, welche Breitenabmessungen vor 20,3 χ 20,3 cm und eine Tiefe von 2,5 cm besaß. Die Ausnehmung wurde durch senkrechte Wände begrenzt die an einer horizontalen Grundfläche mit gekrümmter Übergängen angrenzen, wobei der Krümmungsradiu: im Querschnitt jeweils 0,33 cm betrug. Die senkrechter Wände gingen ineinander durch gekrümmte Flächer mit dem gleichen Krümmungsradius über. Alle anderer Ecken des Werkstückes wurden durch den Schnitt vor ebenen Oberflächen gebildet. Kleine Vakuumlöchei durchdringen die Bodenfläche des Werkzeugs.

B. Temperatur und Wärmebedingungen

1. Ein Werkstück, welches geringfügig größer al; 30,5 χ 30,5 cm ist, wird erhitzt bis auf die Verformungstemperatur entsprechend den individueller Eigenschaften mit Hilfe einer lnfrarot-Wärmecin richtung, wobei 80% der Hitze sich auf die Tcxtilseitc und 20% auf die Vinylschichtscitc de.· Werkstücks konzentrieren.

2. Das überzogene Werkstück wird über der Pyramide ausgeformt, wobei die Tcxlilscitc der Pyramide zugewandt ist, und durch Vakuum in die Aushöhlung in dem Werkstück gezogen. Während der Verformung wird das Prüfmuster in einem Rahmer gehalten, der eine öffnung von 30,5 χ 30,5 err aufweist.

3. Das ausgeformte Muster wird bis auf Formtemperatur erhitzt und innerhalb 3 Sekunden ausgeformt und dann vor der Freigabe von dem Werkzeug abgekühlt.

C. Schrumpfmessung

Der Abstand von der Falte, welche der Ecke entspricht, die durch den Schnitt der senkrechten Wand der Höhlungsfläche und der Oberseite der Pyramide gebildet wird, bis zu der Falte, welche durch die korrespondierende Ecke an der anderen Seite der Höhlung gebildet wird, wird gemessen. Dieser Abstand beträgt nominell 25,4 cm (5,08 cm in senkrechter und

Schrumpfung (in %)

lü 20,32 cm in horizontaler Richtung). Schrumpfungsmessungen an diesem Abstand werden 16 Stunden nach der Ausformung gemacht. Der Unterschied zwischen dem Nominalwert und dem gemessenen Abstand wird als Schrumpfung betrachtet. Die Muster werden während dieser 16-Stunden-Periode auf Raumtemperatur, d.h. auf etwa 23,9° C ±2,5° C gehalten. Man läßt sie ohne Verformung auf Grund von Stapelung od. dgl. frei den Schrumpfungseinwirkungen ausgesetzt. Vor der Messung der Schrumpfung werden die Ecken der geformten Stücke so geschnitten, daß das Material bei der Messung flach liegt.

Die Schrumpfung bei den Beispielen I—III und bei dem Kontrollmuster IV sind folgende:

Wales Richtung Umlauf
Richtung

Beispiel I	2,20%
Beispiel II	2,80%
Beispiel III	2,20%
Kontrollmuster IV	11,1%

2,20%
2,80%
2,20%
11,1%

Jedes in der Wärme verformbare thermoplastische Kunstharz ist als Oberflächenschicht geeignet. Die Vinylharze sind besonders bevorzugt, und es werden Harze zweckmäßigerweise ausgewählt aus der Gruppe, die aus Polyvinylchloriden und Copolymeren des Vinylchlorides und anderer Monomere besteht, sowie aus Mischungen von Polyvinylchloriden und Copolymeren des Vinylchlorides und anderen Monomeren.

Bevorzugt sind falschgezwirnte Garne. Die verwendeten Garne sind vielfädige Garne, die wenigstens um etwa 100% ohne Streckung der Fäden gedehnt werden können. Die gedrehten und in der Wärme verfestigbaren Nylongarne, wie sie unter dem Warenzeichen »Helanca« vertrieben werden, sind besonders geeignet, da sie eine Dehnung von 300% und mehr aufzeigen, die im wesentlichen darauf beruht, daß die einzelnen Fäden, die das Garn bilden, sich entkräuseln und gerade richten, ohne daß die einzelnen polymeren Fäden eine Längung erfahren.

Neben Nylon können beispielsweise auch Fäden aus Polyester, Acrylharze, Polypropylen und Triacetat verwendet werden, obwohl in jedem Falle Nylon das bevorzugte Garn ist.

Das Garn kann in verschiedene Textilformen verarbeitet werden, beispielsweise als Trikot oder als Interlock.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum Herstellen eines formbeständigen, aus einem Schichtwerkstoff bestehenden Formkörpers, der eine mit einem Kunststoff beschichtete Trägerlage aus einem gewirkten Textilmaterial aufweist, bei dem von einem ebenen Textilmaterial aus thermoplastischem Kunststoff ausgegangen und dieses unter Ausnutzung praktisch nur seiner Maschendehnbarkeit in die Form überführt wird und bei dem eine Beschichtung des Textilmaterial mit einem Kunststoff und die Herstellung der Formbeständigkeit durch Anwendung von Wärme erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichten des aus vielfädigen Garnen bestehenden Textilmaterial mit einem thermoplastischen Kunststoff und vor der Verformung erfolgt und so vorgenommen wird, daß sowohl die Maschenzwischenräume als auch das Innere der Garne frei bleiben und daß während der Verformung die Temperatur auf einen Wert wenigstens gleich dem höheren Wert der Verformungstemperaturen des Textilmaterial und der Beschichtung gehalten wird.