DE1704600A1

DE1704600A1 - Hochfrequenz-Gelier-Verfahren fuer Kunststoffe

Info

Publication number: DE1704600A1
Application number: DE19671704600
Authority: DE
Inventors: Werner Kratz
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1967-12-19
Filing date: 1967-12-19
Publication date: 1971-05-19
Also published as: NL6817369A

Description

Hochfrequenz-Gelier-Verfahren für Kunststoffe Gegenüber allen anderen Heizverfahren bietet das Hochfrequenzgelieren von Kunststoffschichten, insbesondere von Polyvinylchloridschichten (PVC), die Vorteile einer ausschliesslich und gleichmässig in der PVC-Schicht stattfindenden Erwärmung. Weiterhin ist die bequeme Dosierung und schnelle Abschaltbarkeit bei Diskontinuitäten der Produktion zu nennen.
Die im PVC entwickelte Wärme ist dem Produkt von F . U2 . tan.
#rproportional (F = Frequenz, U = Spannung, tan # = Verlustwinkel, #r = relative Dielektrizitätskonstante). tan # und # lassen sich bei Raumtemperatur durch Änderung der Rezeptur zwar etwas verschieben, bedeutend grösser sind jedoch die Änderungen, die sich durch die zunehmende Erwärmung selbst ergeben. Es wird nämlich, ähnlich wie bei dem HF-Schweissvorgang, ein Relaxationsmaximum durchlaufen, wodurch sich - das gelierte Material bei 1800 C, der ungefähren Geliertemperatur wieder ein geringeres Produkt gr tanß besitzt -ein Selbstbegrenzungseffekt für die Energieaufnahme ergibt.
In der Wahl der Frequenz (F) hat man jedoch freie ligand, allerdings sind entsprechende Änderungen der Spannung (U) nicht zu umgehen.
Man unterscheidet deahalb zunächst zwei Frequenzgebiete.
Die Gelierung mit Ultrakurzwellen (Frequenz: etwa 2,4 GHz) ist bereits versuchsweise erprobt worden. Ihre Vorteile sind der geringere Spannungsbedarf, dadurch bedin@t eine geringe Durchschlagsgefahr.
Ihre Nachteile sind die hohen laufenden Kosten für teuere Magnetron-Rähren, die ausserdem nur für maximal 3 KW gebaut werden. Grössere Einheiten müssen durch Kombination mehrerer kleiner gebildet werden.
Wbtt.rhin ist di. Gefahr der Ausbildung stehender Wellen in den Hohlleiter-Zügen zu nennen, was ungleichmässige geliverte Produkte ergibt, und von der Wirtschaftlichkeit her die bisherige Unmöglichkeit, die bei der Herstellung von ungleichmässig durchbrochenen Beschichtungen nicht verbrauchte Energie zuriickzufiihren: sie muss in einer Wasserlast verheizt werden.
Die Gelierung mit Kurzwellen (Frequenz: etwa 27,12 MHz) hat bisher wegen der schwierigen Beherrschung der dabei nötigen hohen Spannungen noch nirgends zum Erfolg geführt. Die hohen Spannungen bewirken ohne besondere Vorsichtsmaasnahmen Durchschläge und damit Brandlöcher im Geliergut. Die Ursacho ist der positive Temperaturkoeffizient des Wertes #r. tan # der Masse. Ist es aus irgendeinem Grund an einer Stelle etwas wärmer als in der Umgebung, so wird diese Stelle noch mehr Energie aufnehmen, wodurch ein Lawineneffekt ausgelöst wird, der zum Wärmedurchschlag führt.
Es wurde nun gefunden, dass sich die Nachteile der bekannten Verfahren dadurch beseitigen lassen, das in Reihe mit der Kunststoffschicht, insbesondere der PVC-Schicht, mit einem positiven Temperaturkoeffizienten des Wertes 6. tan # eine Schicht mit negativem Temperaturkoeffizienten dieses Wertes gelegt wird. Wie Versuche zeigten, genügt es unter Umständen schon, eine Schicht mit geringem Temperaturkoeffizient und hoher Durchschlagsfestigkeit zu benutzen. In der Praxis bewährt sich z. B. Polytetrafluoräthylen.
Ein Vorteil der Kurzwellengelierung ist zunächst der geringere Preis der hierzu notwendigen Senderröhren. Ausserdem besteht die Möglichkeit, Generatoren beliebiger Stärke aufzubauen. Ein wesentlicher Vorteil ist auch die Möglichkeit, den Selbstbegrenzungseffekt der Energiezufuhr auszunutzen, da wie weiter oben bereits angeführt die Energieaufnahme ein Maximum (Relaxatiensmaximum) als Funktion der Temperatur durchläuft.Geliergradmessungen werden dadurch weniger wichtig. Bei Unterbrechungen der PVC-Zufuhr wird ohne besondere Schaltungsmassnahme die Energiezufuhr geringer. Bei der Herstellung von unterschiedlich dicken Beschichtungen, wie stg durch Gravieren der oben angefürten Polytetrafluoräthylen-Schicht erreicht werden können, stellt sich die Energieabgabe des Generator selbsttätig so ein, wie es notwendig ist. Ja sogar bei der Herstellung von Gitter- oder Noppenmustern, d. h., wenn das Streichmesser 8o eng an die Walze gedrückt wird, dass nur noch die Gravierungen mit Masse gefüllt sind, reguliert sich der Energieaufnahme aus dem Sender selbsttätig so ein, dass gleichmässig gelierte Produkte entstehen.
Mit anderen Worten, die beschriebene Anordnung eignet sich vorzUglich zur Herstellung durchbrochener Beschichtungen (d. h. atmender Kunstleder) in einem Arbeitsgang.
Ein weitere Vorteil ist noch die Ausnutzung der vom Material nach der Gelierung abgegebenen Wärme zur Vorheizung der ungelierten Paste.
In der Abbildung ist eine beispielsweise Ausführung einer Vorrichtung dargestellt, mit der das erfindungsgemässe Verfahren durchführbar ist.und anhand derer dieses erläutert ist: Wesentliches Bauelement der da. gesteLten Anordnung ist eine Walze 1, die aus einem Hohlzylinder besteht. Die Walzenoberfläche ist mit einer z. B. 2 mm dicken Schicht 2 aus Polytetrafluoräthylen dberzogen. Die Walzenachse liegt horizontal und ist einseitig hohl, so dass durch eine Öffnung 2 eine Temperiersole eingefüllt werden kann, die aus der ringförmigen Öffnung 3 austreten kann. Die Temperiersole@ füllt den halben Hohlzylinder aus und wird etwa auf 90° C eingestellt.
Etwa an der höchsten Stelle befindet sich ein wassergekühltes Streichmesser 4. Der Vorrat der als Schicht aufzubringenden Masse befindet sich in einem Giesskasten 5. Der Giesskasten besitzt nur eine schmale Öffnung vor dem Streichmesser. Er hat die Aufgabe, den Massenvorrat kalt zu halten, so dass ein Angelieren - was die Streichfähigkeit verringern t.rürde - ausgescblossen ist. Hinter dem Streichmesser befindet sich eine Mihrungsrolle 7 für das zu beschichtende Gewebe, das von einer Rolle 8 abläuft. Der Anpressdruck ist mittels eines Gewichte 9 regelbar. Nach liner Viertelumdrehung, die zum Vorwärmen der Masse von 20 auf 900 C benötigt wird, läuft das Material unter einer Elektrode 10 hindurch. Die Elektrode besteht aus einem Rohrsegment, wobei als Gegenelektrode die Walze 1 wirksam ist. Die Stromzuführung zu der Walze erfolgt über eine Kohlenbürste 11, die auf einem Messingring gleitet, der mit der Walze verbunden ist. Die Kurzwellenspannung wird zwischen der Elektrode 10 und der Walze angelegt, wobei durch die Verlustwärme das Material eine Temperatur von etwa 1800 C annimmt. Nach Austritt aus dem Zwischenraum zwischen Elektrode und Walze verbleibt das Material noch eine halbe Umdrehung auf der Walze und kühlt sich dabei wieder auf 900 C ab.
Es kann nun abgezogen und über eine Führungsrolle 13 auf eine Rolle 14 aufgewickelt werden. Die bei dem Abkühlvorgang abgegebene Wärme wird für die Vorwärmung der neuen Paste gewissermassen im Gegenstromprinzip wieder genutzt.
Bei der beschriebenen Ausführung dient die Walze selbst als Elektrode. Zu diesem Zweck müssen an den Seiten der Walze Stromzttführungen z. B. in Form von Kohlebürsten, die auf Messingringen laufen, angebracht sein. Diese Zuführungen zu einer bewegten Elektrode mit allen ihren unangenehmen Begleiterscheinungen wie Verschleiss und Übergangswiderständen entfallen, wenn man die Gegenelektrode (das Rohrsegment) zweiteilt und im Gegentakt einspeist. Aufgrund der nun herrschenden Spannungssymmetrie der Anordnung ergeben sich auch weniger Hochfrequenzstrahlungsverluste.
Nach dem erfindungegemässen Verfahren lassen sich folgende Produkte herstellen: 1. Glatte Folien in verschiedenen Dicken.
Die gewünschte Dicke wird mit dem Streichmesser eingestellt.
2. Folien mit einseitig aufgebrachter erhabener Struktur.
Dieses Produkt entsteht durch das Gravieren des Negativs der gewünschten Struktur in die Polytetrafluoräthylenschioht der Walze.
3. Durchbrochene Folien.
4. Kunstleder mit unterbrochener Bestshichtung.
Diese Beschichtungsart wird erreicht, wenn das Streichmesser so dicht an die Walze gepresst wird, dass nur noch die ausgravierten Vertiefungen mit Masse gefüllt werden. Unmittelbar nach dem Streichmesser muss das Gewebe zulaufen und angepresst werden.
5. Kunstleder mit glatter Beschichtung.
Wie unter Punkt 1, jedoch mit Gewebezulauf.
6. Kunstleder mit erhabenen Beschichtungsprofilen.
Herstellung wie unter Punkt 4, jedoch mit Gravierungen in der Polytetrafluoräthylenschicht.
Voraussetzung für die Erwärmung einer PVC-Schicht im Hochfrequenzfeld ist, dass das Integral der während der Verweilzeit unter der Elektrode dem PVC zugeführten Energie größer ist, als das durch Wärmeleitung in der gitchen Zeit an die Walze abgegebene. Diese Forderung konnte erfüllt werden. Insbesondere deshalb,weil die Polytetrafluoräthylenschicht das Anlegen von hohen Spannungen ohne Durchschlag erlaubt und zum anderen die Wärmeableitung verringert. Auswerden trägt diese Schicht die Gravur, die in unserem Fall mit einei Linol-Schnitt-Besteck von Hand aufgebracht wurde. Die Ablösung des ausgelierten Produktes vom Polytetrafluoräthylen fällt leicht.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Hochfrequenz-Gelier-Verfahren von Kunststoffschichten, insbesondere von Polyvinylchloridschichten, mit einem positiven Temperaturkoeffizienten des Wertes #r. tan #, dadurch geknnzeichnet, dass die Gelierzone zweischen Elektroden liegt, von denen wenigstens eine mit einer Schicht , welche einen negativen oder wenigatens geringen positiven Temperaturkoeffizienten für Er # tan besitzt, überzogen ist.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Auflageschicht eine solche aus Polytetrafluoräthylen verwendet wird.
3) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung von Schichten mit erhabener Struktur diese Struktur in die Unterschicht eingebracht ist.
4) Vorrichtung zur kontinuierlichen Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Elektrode durch eine Walze aus Metall gebildet wird.
5) Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze als eine Elektrode und die zweite Elektrode als Rohrsegment ausgebildet ist.
6) Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze mit einer Temperiersole gefüllt ist.
7) Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse etwa im 1. Viertel ihres Umlaufes um die Walze vorgewärmt im 2. Viertel mit HF-Energie geliert und im 3. Viertel ao weit abgekühlt wird, dass sie im letzten Viertel leicht abgezogen und anschliessend aufgewickelt werden kann.
8) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer geteilten, feststehenden Elektrode gearbeitet wird, wobei die beiden Teile der elektrode i@ Gegentakt eingespeist werden.

L e e r s e i t e