DE1779084A1

DE1779084A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Kunststoffmaterial

Info

Publication number: DE1779084A1
Application number: DE19681779084
Authority: DE
Inventors: Ian Biggs; Windsor John Philip Gilbert; Winchcombe John Jeremy
Original assignee: Dunlop Co Ltd
Current assignee: Dunlop Co Ltd
Priority date: 1967-07-06
Filing date: 1968-07-05
Publication date: 1972-01-13
Also published as: NL6809449A; FR1575992A; US3708362A; GB1230578A; BE717605A

Description

Dr. F. Zumsteln sen. - Dr. E. Assmann Dr. R. Koenigsberger - Dlpl.-Phys. R. Holzbauer - Dr. F. Zumsteln Jun.

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THE DUNLOP COMPANY LIMITED, London/Großbritannien

Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Kunststoffmaterial

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vernetzung eines zellförmigen thermoplastischen Materials oder zum Binden einer Pasermasse aus einem thermoplastischen Material in einen zusammenhängenden Faserkörper.

Zellförmige thermoplastische Materialien wie beispielsweise Polyurethanschaum haben im allgemeinen eine dreidimensionale Struktur miteinander in Verbindung stehender Zellen. Diese Zellen sind jedoch nicht in allen Richtungen offen, sondern ein großer Teil von ihnen ist von ihren Nachbarzellen durch dazwischenliegende Wände oder Membranen getrennt. Die Entfernung dieser Wände oder Membranen ist als Vernetzung bekannt. Die britische Patentschrift 1 063 462 beschreibt ein

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Verfahren zur Vernetzung von zellförmigen Materialien, bei dem der Schaum mit einem brennbaren Gas durchsetzt 'oder angefüllt wird, das darauf entzündet wird, wobei die Zellwände entfernt werden.

Zweck der Erfindung sind ein Verfahren und eine Vorrichtung, mit denen es möglich ist, die Vernetzung entlang der Länge eines Bandes aus zellförmigem thermoplastischem Material kontinuierlich durchzuführen, wobei das Band längs seiner gesamten Länge vernetzt wird, wenn die Vernetzungsbereiche unmittelbar nebeneinander liegen. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung soll ebenfalls ein Band aus einer thermoplastischen Fasermasse in einen zusammenhängenden Faserkörper verbunden werden. Die Herstellung von zusammenhängenden Faserkörpern dieser Art ist Gegenstand der hiermit in Verbindung stehenden deutschen Patentanmeldung Nr. D 55090 X/39a (entsprechend der britischen Patentanmeldung Nr. 1434/67).

Dies wird mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Vernetzung eines Bandes aus zellförmigem thermoplastischem Material oder zum Verbinden eines Bandes aus einer Fasermasse aus thermoplastischem Material in einen zusammenhängenden Faserkörper dadurch erreicht, - daß ein Teil des Bandes eingefaßt oder eingeschlossen wird, daß die Zellen des Bandes in diesem Teil mit einem brennbaren gasförmigen Medium gefüllt werden und daß das Gas entzündet wird, um eine ausreichende Wärme zu erzeugen, so daß, je nachdem, das zellförmige Material vernetzt wird oder die Fasern an ihren Berührungspunkten zusammengeschmolzen werden, sowie daß darauf das Band weiterbewegt wird, so daß ein benachbarter unbehandelter Teil des Bandes zusammengedrückt wird, und die Verfahrensstufen wiederholt werden.

Das Verfahren ist besonders zweckmäßig bei einer kontinuierlichen Länge des Bandmaterials. Durch schrittweises Vorsetzen

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der Bandlänge kann jede beliebige Länge behandelt werden. Gewünschtenfalls können auch bestimmte ausgewählte Bereiche des Bandes behandelt werden, wenn nur diese Bereiche den Verfahrensschritten unterzogen werden.

Wird das Verfahren auf ein Band aus einer Masse von Fasern aus thermoplastischem Material angewandt, so können die Fasern aus thermoplastischem Material zum Beispiel aus Polyolefin, Polyamid, Polyester oder Polyvinylchlorid bestehen. Beispiele von geeigneten Materialien sind Polypropylen, Nylon (wie Nylon 6 oder Nylon 66) und Polyäthylenterephthalat. Das Band (das kein selbsttragendes Band zu sein braucht) kann in Form eines nicht gewebten Faseraufbaues oder in der Form gewebten oder gewirkten Stoffes vorliegen. Mit dem Ausdruck "Fasern" sind hier Einzelfasern, Stapelfasern, Fäden, Garne oder Schnüre gemeint. Der Ausdruck "Fasern aus thermoplastischem Material" bedeutet Fasern, die völlig aus thermoplastischem Material bestehen und Fasern aus anderem Material, zum Beispiel Rayon mit einem Überzug aus thermoplastischem Material. Zweckmäßig bestehen die Fasern aus Stapelfasern mit einer Länge von beispielsweise bis zu etwa 5 cm (2 inches), insbesondere mit einer Länge von etwa 0,6 bis 4 cm (1/4 bis 1 1/2 inches). Sehr wünschenswert ist es, daß in der Masse keine großen Lücken bestehen, weil derartige Lücken zu örtlichen Erhitzungen und zum völligen Schmelzen des thermoplastischen Materials führen können. Große Lücken in der Masse können auch zu örtlich hohen Drücken führen, die das Material deformieren können. Vorzugsweise hat die Fasermasse eine gleichförmige Dichte. Typische Dichten liegen im Bereich von 0,002 bis 0,1 g pro ecm.

Obwohl das erfindungsgemäße Verfahren zufriedenstellend bei der Verbindung von Fasern aus thermoplastischem Material angewendet werden kann, besteht sein besonderer Wert bei der

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"Vernetzung von zellförmigem thermoplastischem Material und die folgende Beschreibung bezieht sich insbesondere auf die Vernetzung von flexiblem Polyurethanschaum, der ein Polyäther oder Polyester sein kann.

Beispielsweise können die Zellen des Bandes nach einem der folgenden Verfahren mit dem brennbaren gasförmigen Medium gefüllt werden, (a) Das Band kann zwischen Platten· zusammengepreßt werden, um im wesentlichen die gesamte Luft zu verdrängen, worauf, wenn das Band sich ausdehnen kann, das brennbare gasförmige Medium zum Beispiel über eine Reihe von Öffnungen in einer Platte oder in beiden Platten eingeführt wird, (b) Eine Abänderung des Verfahrens nach (a) besteht darin, daß lediglich ein Teil der Luft verdrängt wird und daß ein gasförmiger Brennstoff eingeführt wird, der durch Mischen mit der in den Zellen verbleibenden Luft in situ das gewünschte brennbare gasförmige Medium bildet, (c) Das brennbare gasförmige Medium wird in einen zentralen Bereich des zwischen den Platten liegenden Bandteiles eingeführt, beispielsweise über einen Einlaß im zentralen Bereich einer oder beider Platten und es wird ihm die Möglichkeit zur Ausdehnung durch diesen Teil gegeben, wodurch es die Luft nach außen zu den Kanten des Bandes verdrängt. Beim Verfahren (c) wird das Band vorzugsweise leicht zwischen den Platten zusammengepreßt, während das brennbare gasförmige Medium eingeführt wird, wobei der Druck beim Zusammenpressen oder die Kompression vorzugsweise gerade ausreicht, um zu verhindern, daß das Gas entweicht, ohne durch das Band hindurchzutreten.

Mittels eines Vakuums (und zweckmäßigerweise entsprechenden Abdichtungen) kann das Verfahren, insbesondere nach (a) oder (b) abgeändert werden, um wenigstens zur Entfernung der Luft aus dem Band beizutragen und dadurch die Arbeitsgeschwindigkeit des Verfahrens zu steigern.

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Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält zwei einander gegenüber angeordnete Platten, die jeweils aufeinander zu und voneinander weg bewegt werden können, wobei wenigstens eine dieser Platten eine Vorrichtung enthält, um ein brennbares gasförmiges Medium an die Arbeitsfläche der Platte zu führen, so daß ein in einen passenden Sitz zwischen die Platten gelegtes Band aus zellförmigem plastischem Material oder eine Masse aus thermoplastischen Fasern von dem brennbaren gasförmigen Medium durchsetzt werden kann. Sie enthält ferner eine Vorrichtung zur Entzündung des brennbaren gasförmigen Mediums.

Das brennbare gasförmige Medium wird vorzugsweise durch wenigstens eine elektrische Zündkerze in einer der Platten entzündet. Die Platten, von denen entweder eine oder beide beweglich sein können, werden gewöhnlich von einem Druckluftzylinder angetrieben.

Es kann jedes brennbare gasförmige Medium oder jede brennbare Gasmischung benutzt werden, die das zellförmige Material zufriedenstellend vernetzt, leicht entzündbar ist und nicht selbst das vernetzte zellförmige Material zerstört oder Stoffe bildet, die es zerstören. Die bevorzugte Mischung ist eine Mischung aus Wasserstoff und Sauerstoff.

In einer beispielsweise Ausführungsform wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, in der die Figuren 1 bis V verschiedene Verfahr ens stuf er, bei der Vernetzung von flexiblem Polyurethanschaum zeigen.

Die schematisch in Figur L gezeigte Vorrichtung besitzt einen Druckluftzylinder 1 init einer ca. 7,6 cm (3 inches) rbarken Bohrung, dem aus einer Druckluftzuführung zur Bewegung des in zwei Richtungen wirkenden Kolbens la Druckluft von ca. 7 kg

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pro qcm (100 psi) zugeführt wird. Zwei Duralumin-Platten 2a und 2b sind mit Löchern von ca. 1,6 mm (1/16 inches) (ca. 2,2 Löcher pro qcm - 14 Löcher pro sq.inch) gelocht und tragen zwei gerichtete Metallplatten 3a und 3b, die längs ihres Umfanges bezüglich 2a und 2b abgedichtet sind, um flache Gasbehälter zu schaffen. Die Metallplatten 3a und 3b besitzen Gaseinlässe. Die obere Platte 2a und die ihr zugeordnete Rückenplatte 3a können durch Betätigung des Kolbens la bezüglich der anderen festen Platte und ihrer Rückenplatte vertikal auf und ab bewegt werden. Der Anschlag 4 am Kolben ist so vorgesetzt, daß das zu vernetzende Schaumband gerade zwischen den Platten gleitet, wenn sie sich in ihrer offenen Stellung befinden und der Anschlag am Zylinder 1 anschlägt. Eine in die Platte 2b eingesetzte Zündkerze 5 ist an einem 10 000 Volt-Transformator angeschlossen.

Mit Hilfe der eben beschriebenen Vorrichtung wird eine endlose Länge von flexiblem Polyester-Polyurethanschaum von ca. 30 cm (12 inches) Breite, das ist schmaler als die Platten, und ca. 6mm (1/4 inch) Dicke folgendermaßen vernetzt.

Zuerst werden die Platten 2a und 2b durch Betätigung des Kolbens la in ihre völlig geöffnete Stellung auseinander bewegt. Das Ende des Bandes wird dann von einer Seite der Platten in den Spalt zwischen diesen eingeführt und durchgeschoben, bis es auf der anderen Seite wieder zum Vorschein kommt. Damit liegt der zuerst zu vernetzende Teil des Bandes zwischen den Platten (Figur I)i Durch den Druck der Druckluft im Zylinder wird der Kolben la nach unten bewegt, der dabei die Platten aufeinander zubewegt und den dazwischen liegenden Schaum auf einen kleinen Bruchteil seiner vorherigen Dicke zusammenpreßt. Das Zusammendrücken hat zur Folge, daß im wesnentlichen die gesamte Luft aus den Zellen des Schaumes über die Kanten des Bandes verdrängt wird (Figur II). Die Platten werden dann

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langsam auf ihren vollen Abstand geöffnet, während eine vorherbestimmte Menge eines brennbaren gasförmigen Mediums, bestehend aus einer Mischung von 2 VoIumen-Anteilen Wasserstoff und 1 Volumen-Anteil Sauerstoff, die ausreicht, um den vorher zusammengedrückten Schaum anzufüllen, über das Rückschlagventil 7 und die Gaseinlässe 6a und 6b in die Gasbehälter eingeführt wird. Das Gas strömt dann aus den Gasbehältern durch die Löcher in den Platten in den sich ausdehnenden Schaum (Figur III). Das Ventil 7 wird geschlossen und die Zündkerze 5 gezündet,, wobei das brennbare gasförmige Medium entzündet wird, das beim Verbrennen den Schaum zwischen den Platten thermisch vernetzt (Figur IV). Das Band wird dann zwischen den voll geöffneten Platten vorwärtsbewegt, so daß der vernetzte Teil 8 aus dem Zwischenraum zwischen den Platten entfernt wird (Figur V), wonach der Arbeitszyklus wiederholt wird. Durch rortgesetztes Vorsetzen des Bandes und Wiederholung der oben beschriebenen Verfahrensschritte wird das Band längs seiner Länge vernetzt.

Die Anwendung des Verfahrens auf das Verbinden von thermoplastischen Fasern erfolgt ähnlich wie oben im Hinblick auf die Vernetzung beschrieben.

Bei dem obigen speziellen Verfahren war die Zündkerze in die Mitte der unteren Platte eingesetzt. Es ist jedoch zu erwähnen, daß die Zündkerze zweckmäßig außerhalb des zentralen Bereiches angeordnet wird, wenn das brennbare gasförmige Medium in das Band durch das oben beschriebene Entfernungsoder Ersatzverfahren eingeführt wird, wobei sich der Einlaß für das Gas vorzugsweise im mittleren Bereich der Platte befindet.

Bei Anwendung des Verfahrens zur Vernetzung eines endlosen Bandes aus Polyurethan- oder anderem Kunststoffschaum kann

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das Band zweckmäßigerweise mit einer als Bäumersche Loopmaschine (zum Beispiel Typ BSV-E oder BSV-R) bekannten Schneidmaschine aus einem Schaumblock oder -laib gewonnen werden. Eine solche Maschine wird zweckmaßigerweise mit der oben beschriebenen Vorrichtung in einer Reihe angeordnet.

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Claims

Patentansprüche

1«. Verfahren zum Vernetzen eines Bandes aus zellförmigem thermoplastischem Material oder zum Verbinden eines Bandes aus Fasermasse aus thermoplastischem Material in einen zusammenhängenden Faserkörper, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Bandes zusammengedrückt wird, daß die Zellen des Bandes in diesem Teil mit einem brennbaren gasförmigen Medium gefüllt werden, daß das Gas entzündet wird, um, je nachdem, für die Vernetzung des zellförmigen Materials oder zum Zusammenschmelzen der Fasern an ihren Berührungspunkten eine hinreichend große Wärme zu erzeugen, und daß darauf das Band weiterbewey;. wird, so daß ein benachbarter unbehandelter Bereich des Bandes zusammengedrückt werden kann und die Schritte des Verfahrens wiederholt werden.

2* Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das brennbare gasförmige Medium durch Verdrängen im wesentlichen der gesamten Luft aus den Zellen in die Zellen dieses Teiles eingeführt wird und daß darauf die Zellen mit dem brennbaren gasförmigen Medium gefüllt werden.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das brennbare Gas in die Zellen dieses Teiles des Bandes durch Ersetzen eines Teiles der Luft in den Zellen mit dem gasförmigen Brennstoff eingeführt wird, das sich mit der in diesen Zellen verbleibenden Luft vermischt, um dieses brennbare gasförmige Medium zu bilden.

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4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft im Bandmaterial durch direktes Entfernen mit dem brennbaren gasförmigen Medium verdrängt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das brennbare gasförmige Medium in das Bandmaterial in einem mittleren Bereich des Bandteiles eingeführt wird, und daß ihm die, Möglichkeit gegeben wird, sich durch diesr Teil auszudehnen, wobei es die Luft nach außen zu den Kanten des Bandes entfernt.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch Quetschen des Bandes ein wesentlicher Teil der Luft verdränge wird, um das brennbare gasförmige Medium in das Band ei*, u führen, und daß darauf diesem Teil die Möglichkeit c.-geben wird, sich auszudehnen, während er mit einer Zuführung des brennbaren gasförmigen Mediums in Berührung steht,

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch zwei einander gegenüberliegende Platten, die sich jeweils zueinander hin und voneinander wec bewegen können, durch Vorrichtungen in wenigstens einer der Platten zur Zuführung eines brennbaren gasförmigen Mediums an die Arbeitsfläche der Platte und durch Vorrichtungen zur Zündung des brennbaren gasförmigen Mediums·

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