DE1917866A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines synthetischen Bahnmaterials - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines synthetischen BahnmaterialsInfo
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Description
Ole-Bendt Rasmussen, Topstykket 7, DK-3460 B irker$d, Dänemark.
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines synthetischen Bahnmaterials.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines synthetischen
Bahnmaterials, bei dem ein erstes polymeres Material und ein zweites extrudierbares Material
so in eine ringförmige Sammelkammer hinein .extrudiert werden, dass sie dort zur Bildung
einer aus zwischeneinander liegenden Schichten aus dem ersten und dem zweiten Material bestehenden flüssigen Bahn miteinander vereinigt werden, die durch einen ringföYmigen
Äustrittspalt die Sammelkammer verlässt und in der so entstandenen Strukturform zum Erstarren gebracht wird.
Das zweite extrudierbare Material ist im allgemeinen auch ein polymeres Material.
Da aber das zweite Material in einigen Fällen im wesentlichen vorübergehend als
Trennmittel dient, das nicht im Endprodukt verbleibt oder wenigstens im Endprodukt keine
strukturelle Funktion hat, kann das zweite Material nicht-polymerisch sein, wie z.B.
eine Paste. ■ .
In einem ersten Beispiel eines solchen Verfahrens, das in der westdeutschen
Pateatanmeliung P 17 04 971 «7 , :tefate-.-%5l6 I
beschrieben ist, wird die flüssige geschichtete Bahn dadurch hergestellt, dass getrennte
Ströme aus den beiden Materialien in die Sammelkammer hinein extrudiert, und dort zur
Bildung einer aus zwischeneinander liegenden Lamellen aus dem ersten polymeren Material
und dem zweiton extrudierbaren Material bestehenden flüssigen Bahn miteinander vereinigt
werden, wobei die Wände der Sammelkammer im Verhältnis zueinander quer zur Extrudierungsrichtung in Umlauf versetzt werden, um die Seiten der Lamellen zur Bildung
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einer geschichteten Bahnstruktur auszuziehen. Bei der Durchführung des Verfahrens
gemäss diesem Beispiel besteht das den Austrittspalt verlassende Erzeugnis aus zwischeneinander
liegenden Lamellen aus dem ersten und dem zweiten Material, welche sich durch
die Dicke der Bahn unter einem Winkel mit deren Oberflächen erstrecken, der so klein
sein kann, dass die Bahn praktisch den Charakter eines Laminates hat.
In einem zweiten Beispiel des genannten Verfahrens werden die beiden Materialien
durch wenigstens drei getrennte ringförmige Oeffnungen in die Sammelkammer hinein
extrudiert, und die so gebildeten schlauchförmigen Schichten in der Sammelkammer
zur Bildung einer geschichteten Bahn miteinander vereinigt . In diesem Falle sind
die Schichten der den Austrittspalt verlassenden Bahn praktisch parallel zu den Bahnoberflächen,
so dass die Bahn ein eigentliches Laminat ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Bahnmaterial herzustellen, das im Vergleich
zu den bisher durch das beschriebene Verfahren erzielbaren Erzeugnissen eine verbesserte
Reissfestigkeit aufweist.
Zu diesem Zweck wird die flüssige geschichtete Bahn während ihrer Bewegung
durch die Sammelkammer und den Austrittspalt von beiden Seiten her der Einwirkung von
Kämmgliedern ausgesetzt, die im Verhältnis zueinander in Umlauf um die Achse der Sammelkammer
versetzt werden und dadurch in Verbindung mit der Bewegung der flüssigen Bahn durch die Sammelkammer und den Austrittspalt die Materialien der Bahn nach
Richtungen unterteilen, die auf beiden Seiten der Bahn einen Winkel miteinander bilden.
Da die Materialien auf entgegengesetzten Seiten der Schicht nach verschiedenen
Richtungen unterteilt werden, sind die überwiegenden Spaltrichtungen der beiden Hälften der Bahn verschieden. Ein Einschnitt, der einem Weiterrcissen ausgesetzt wird,
hat deshalb die Neigung, sich in die beiden Spaltrichtungen zu verzweigen, wodurch ein
gewisser Ausgleich der Kerbwirkung erreicht wird.
Das Kämmen kann von jeder Seite her auf eine verhältnismässig kleine Tiefe
beschränkt werden. Im allgemeinen ist es indessen vorteilhaft, das Kämmen wenigstens
durch im wesentlichen alle Teile des ersten polymeren Materials vorzunehmen. Falls also
dieses polymere Material in der ganzen Dicke der Bahn vorhanden ist, kann das Kämmen
vcn jeder Seite her vorteilhaft bis zu einer Tiefe durchgeführt werden, die wenigstens
gleich der halben Dicke der flüssigen Bahn ist.
Vorzugsv/eisc werden die Kämmglieder auf beiden Seiten der Bahn in entgegen-
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SAD OFHSfNAL
gesetzten Richtungen in Umlauf versetzt, so dass die durch das Kommen gebildeten faserähnlichen
Strukturen in der Ndfhe der einen Oberfläche der den Ausrrittspalf verlassenden
schlauchförmigen Bahn gemäss I mkslaufenden Schraubenlinien und in der Nähe der anderen
Oberfläche gamäss rechtslaufenden Schraubenlinien verlaufen. Wenn die Drehgeschwindigkeiten
gleich sind, werden die faserähnlichen Strukturen auf beiden Seiten der Bahn in Bezug auf die Längsrichtung der Bahn symmetrisch, und man kann leicht erreichen, dass
nach Aufblasen und Recken des extrudieren Schlauches in bekannter Weise die Kämmrichtungen
auf den beiden Seiten des fertigen Erzeugnisses im wesentlichen senkrecht
zueinander verlaufen, wozu bloss die Werte der Drehgeschwindigkeit der Kämmglieder,
der Extrudierungsgeschwindigkeit, des Aufblase Verhältnisses und des Reckenverhältnisses
aufeinander abgestimmt werden sollen.
Bei Verwendung der Erfindung für das oben als erstes Beispiel bezeichnete Verfahren
kann das crfindungsgemässe Kämmen zweckmässig mittels auf den Wänden der Sammelkammer
sitzender Kämmglieder bewirkt werden, so dass das Kämmen durch den gegenseitigen
Umlauf der Wände der Sammclkammer erzeugt wird, der sowieso für das Ausziehen
der Lamellenseiten zur Bildung einer geschichteten Bahn benutzt wird. FuY das Kämmen sind
also keine zusätzlichen Verfahrensschritte erforderlich.
Bei Verwendung der Erfindung für das oben als zweites Beispiel bezeichnete
Verfahren kann mann ähnlich vorgehen, nur dient in diesem Falle der gegenseitige· Umlauf
der Wände der Sammelkammer ausschliosslich dom /weck, das Kämmen mittels dor auf
den Kammerwänden sitzenden Kämmglicdcr zu bewirken, da in-diesem Falle kein Umlauf
erforderlich ist, um die geschichtete Siruktur zu bilden, indem diese schon dadurch entsteht,
dass die beiden A'.Gferialien durch wenigstens drei getrennte ringförmige Oeffnungen
in die Sammelkammcr hinein extrudiert werden, um :!ort zu einer flüssigen Bahn vereinigt
zu werden.
Beim letztgenannten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es wenigstens theoretisch
denkbar, dass das Kämmen so durchgeführt werden könnte, dass jede Schicht nach der Passage der Kämmglieder wieder zu einor kontinuierlichen Struktur zusammenfliesst,
so dass nur Gedächtnislinien gemäss dem Kämmungsmuster verbleiben, in der Praxis kommt
indessen immer eine Pflügwirkung vor, durch die die geschichtete Struktur etwas verzerrt
wird, so dass zwischen Streifen des einen Mcterials Teile des anderen r.'.aterials zu
liegen kommen. Diese Wirkung kann mit Vorteil bewusst gefördert werden, und gemäss
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einer Ausführungsform der Erfindung wird somit durch die Kämmglieder gleichzeitig eine
starke Pflügwirkung ausgeübt, was dadurch erreicht werden kann, dass für das Kämmen
Zähne verwendet werden, die in Richtung des Umlaufes um die Achse der ringförmigen
Kammer vorwärts geneigt sind. ■
Die v/citer oben beschriebene Ausführungsform, bei der die geschichtete Bahn
aus Lamellen aufgebaut wird, kann mit Vorteil für die Herstellung eines kontinuierlichen
Bahnmatcrials benutzt werden, wo das erste und das zweite Material in inniger Adhäsionsverbindung miteinander verbleiben.
Diese Ausführungsform der Erfindung kann jedoch auch für die Herstellung eines
rasermaterials benutzt werden, in welchem Feile das zweite extrudierbarc Material im
ψ wesentlichen die Aufgabe hat, die Spaltbcrkcit der Struktur zu fördern, bzw. zu steuern,
indem es zwischen den Lamellen aus dorn ersten polymeren Material eingebaute Spalt-
pläno bildet. Dieses Spaltprinzip ist an sich in der westdeutschen Patentanmeldung
F 16 60 b-02..).
beschrieben, wo eine lamellare Bahn auf dieselbe V/eise wie oben beschrieben hergestellt
wird und die· Verbindung zwischen den Lamellen aus dem ersten polymeren Material
später getrennt bzv/. gelockert wird, nachdem die lamellare Bahn den Austrittspalt verlassen
hat. V/ie dort beschrieben wird die Bahn zusätzlich in längslaufende Streifen aufgeschnitten, um c-in Garnmaterial herzustellen.
Für die /wecke der vorliegenden Erfindung wird das Aufschneiden in Längsrichtung
unterlassen, das Trennen oder Auflockern dagegen beibehalten. Wegen des Kämmens
in verschiedenen Richtungen an den gegenüberliegenden Seiten des Bahnmaterials
werden die durch diese Behandlung gebildeten Teile der Lamellen sich kreuzen, so dass
ähnlich wie in einem Textilstoff zwei Fadenrichtungen erhalten werden. Das Trennen oder
Auflockern kann auch dann stattfinden, wenn die geschichtete Bahn aus schlauchförmigen
Schichten zusammengesetzt ist. Allgemeiner ausgedrückt besteht somit das hier in Frage
stehende Untermerkmal der Erfindung darin, dass die Verbindungen zwischen den gekämmten Schichren aus dem ersten polymeren Material wenigstens teilweise- gelockert
werden, nachdem die Bahn den Austrittspalt verlassen hat.
Das Trennen oder Aufspalten bzw. Lockern erfolgt zweckmässig durch die Verwendung
eines ExpGndiermirrels, aber auch andere in der Spaltfasertechnik wohlbekannte
Methoden kommen hierfür in Betracht, v/ie z.B. Reiben, Hämmern und Auslaugen.
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Anstatt dessen kann ein Expandiermitfel benutzt werden, um ein zellulares
Material herzustellen, das durch faserähnliche Teile aus einem starken polymeren Material
verstärkt ist.
Unangesehen dessen welche Methode für die Erzeugung der flüssigen geschichteten
Struktur und für das Kämmen derselben gewählt wird, ist ein wichtiger Aspekt der
Erfindung darin zu erblicken, dass das Muster von Schichten in kreuzweiser Unterteilung
mit Vorteil für den J usarz eines erweichenden Bestandteiles zu einem thermoplastischen
Polymer benutzt werden kann. Es wurde gefunden, dass durch dieses Muster die Schicht
eine viel höhere Festigkeit, insbesondere einen viel höheren Reissverpflanzungsv/iderstand
erhält als durch zufälligen Zusatz eines erweichenden Bestandteiles. G^rnäss einer
Ausführungsform der Erfindung ist somit des zweite extrudierbare Material ein Polymer,
das im Endprodukt weicher ist als das erste polymere Material.
Der so erhaltene besonders hohe Reissverpflanzungswiderstand hängt damit zusammen,
teils dass in einer weichen Grundmasse eingebettete Faser besonders geeignet sind, um ungleichmässigen Beanspruchungen zu widerstehen (die unterteilten Schichten
aus dem ersten /Y.aterial bilden eine Art Faser, und die unterteilten Schichten aus dem
zv/eiten, weichen Material eine Art Grundmasse), teils dass die beiden gegenüberliegenden Hälften des Bahnmaterials in verschiedenen Richtungen spaltbar sind. Wenn ein
Einschnitt einem Aufreissen ausgesetzt wird, wird er deshalb neigen, sich in die beiden .
Spaltrichtungen zu verzweigen, wodurch die Kerbwirkung mehr oder weniger ausgeglichen
wird.
Für allgemeine Fostigkeitsrwecke wird das beste Muster für den 2.usatz eines
verhältnismässig weichen Bestandteiles erreicht, wenn die Schichten durch das Ausziehen
zwischeneinander liegender lamellen aus den beiden Materialien erzeugt worden, wie
oben beschrieben.
Auf diese V/eise werden die zu kämmenden Schichten sehr dünn, so dass die von
dem ersten Material gebildeten "Faser" in der Tat kleine Streifen sind. Unmittelbar nach
dem Kämmen sind diese deutlich in schraubenförmigen Reihen gebündelt. Während ihrer
weiteren Bewegung durch die Sammelkammcr und anschliessend durch den Austrittspalt
wurden diese Streifen indessen einem Ausschmieren ausgesetzt, wodurch die Reihenstruktur
verwischt wird und die Streifen aus dem ersten Material in überlappende Lagerung gelangen.
Diese Struktur der überlappenden Streifen aus dem ersten Material, die von dem
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Erweichungsmaferiai getrennt sind, ist in Verbindung mit der kreuzweisen Lagerung für
die -rzielten Festigkeitseigenschaften, u.zw. eine günstige Vereinigung von hoher
Zugfestigkeit, hohem Reissverpflanzungswiderstand, hoher Schlagfestigkeit und Durch-r
stech festigkeit wichtig.
Was insbesondere den Reissverpflanzungswiderstand betrifft-, kann die so erhaltene
erweichte Struktur noch weiter verbessert werden, wc-nn dio beiden polymeren Materialien
so in die Sammelkammer hinein extrudicrt werden, dass das Verteilungsverhältnis
zwischen dem zweiten und dem ersten polymeren Material in einer mittleren ringförmigen
Zone der Kammer wesentlich höher ist als in ringförmigen Zonen auf beiden Seiten der
erstgenannten Zone. Hierdurch wird in der Mitte des Materials eine besonders weiche Zone
■ erzeugt, wodurch die- einander gegenüberliegenden Teile des Bahnmateriais die Möglichkeit erhalten, sich gegenseitig zu bewegen. Dadurch wird die Neigung von Rissen zur
Verzweigung wesentlich erhöht, was ein weiterer Ausgleich der Kerbwirkung beim Reissen
zur Folge hat. Im allgemeinen wird sich ein Roissen des erfindungsgemcfss hergestellten
Bahnmaterials so abspielen, dass die beiden Hälften sich im Bereich c'cs Risses aufblättern,
unr' die für dieses Aufblättern verwendete Energie wird die Reisslcistung absorbieren.
Gümäss einer AusführungsForm der Erfindung wird nur das zweite polymere Material
in die mittlere ringförmige Zone der Scrrime!kammer hinein exrrucüert. Dadurch v/ird
eine Struktur erhalten, die einem wirklichen Laminat ähnlich ist, und die durch die Erfindung erzielte Wirkung wird sehr ausgesprochen.
^Grundsätzlich kann das zweite polymere Material ein übliches thermoplastisches
) Material, wie z.3. Hochdruckpolyethylen, sein, wenn es nur entschieden weicher ist als
das erste polymere Material. Es ist indessen vorteilhaft, ein Material zu benutzen, das
in seinem normalen Zustand die Eigenschaften entweder eines elastomercn Materials oder
eines druckempfindlichen Klebemittels aufweist, weil die erweichende Wirkung dann besonders
gross wird. Mit besonderem Vorteil kann ein Material benutzt werden, das entweder
ein Co-Polymer aus Propylen und Ethylen ist, oder im wesentlichen aus ataktischem
Polypropylen besteht, da diese Materialien sowohl extrudierungsfreuncJlich als auch billig
sind.
Als erstes polymeres Material kann dagegen vorteilhaft ein ausgesprochen kristallinisches
Polymer verwendet werden, da die Einzelfaser dann die höchste Zugfestigkeit
haben. Niederdruckpolyethylen oder isotaktisches oder syndiotaktischos Polypropylen
sind wegen ihres niedrigen Preises im Verhältnis zur Zugfestigkeit und ihrer Extrudier-
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freuncHichkeit für praktische Zwecke besonders geeignet. Es ist indessen auch möglich,
nicht-kristallinische Polymere zu verwenden, wie z.B. Polyvinylchlorid, dos nicht im voraus
erweicht bzw. nur wenig erweicht ist.
Falls die beiden Wände des Austrittspaltes im Verhältnis zueinander umlaufen,
kann es schwierig sein, eine Extrudierung durchzuführen, wenn die Oberflächen der Materialbahn
eine höhere Viskosität aufweisen als Jcr mittlere Teil der Bahn, weil dann eine
Neigung zur Turbulenz besteht. Es ist deshalb häufig vorteilhaft, die Materialien so zu
wählen, dass sie entweder die gleiche Viskosität haben, oder das zweite polymere Material
eine höhere Viskosität als das erste polymere Material hat.
Falls das erste polymere Materiel ausgesprochen kristallinisch ist, während das
zweite Material ausgesprochene Eigenschaften oinus Elastomeren oder eines druckempfindlichen
Klebemittels aufweist, kann des Verteilungsverhältnis zwischen dem ersten und dem
zweiten polymeren Material in den 7-oncn zu buid.cn Seiten der weichen mittleren Zone
mit Vorteil wesentlich unter 5o : 5o, im allgemeinen vorzugsweise zwischen 2 : 93 und
15 : 85 liegen.
Zusätzlich zu den genannten beiden polymeren Materiellen kann es vorteilhaft
sein, ein drittes polymeres Material als cine Oberflächenschicht einzuverleiben, indem
dieses Polymer so gewählt wird, dass es als ein Schwc-issmittol wirkt oder !ic Reibungscigenschaften
ändert. Falls das erste polymere Materiel NiecLrdruckpolycthylon ist, kenn
das dritte Miaterici z.B. Hochdruckpolyäthylen scm, um die Schwcissbarkeit zu fördern.
Das Kämmen soll vorzugsweise so wirksam durchgeführt werden, dass die Feinheit
der Faser bis in den Intervall zwischen 1 und 2o υ reicht. Um dies zu erreichen können
auf jeder Wand der Sammclkammer eine- Anzchl von Rc-ihen (z.B. vier bis zahn Reihen) von
sehr feinen und dicht beieinander angeordneten /.ahnen vorgesehen sein.
Für besondere Zwecke kann es wünschenswert sein, beim Mischen das ersten
polymeren Mote-rials und des weicheren zweiten polymeren Materials eine gröbere Struktur
zu erhalten, und unter diesen Verhältnissen isi ^s vorteilhaft, die Schichten dos flüssigen
ßchnmatericls durch ringförmige Extrudieröffnungen unmittelbar zu erzeugen, wie oben
beschrieben. Was oben in Bezug auf die Wohl der bek.'cn Materialien gescgt ist, hct auch
in diesem FaIi Gültigkeit, und ferner ist es cus ähnlichen Gründen wio die oben angegebenen
vorteilhaft, die /ucferialien so zuzuführen, dnss das Bchnmate-ricl in der Mitte cm
weichsten wird. Das zweite polymere Materiel kenn :!e-shclb so in die Gcmmolkcmmer hinein
extrudiort wurden, dcss es eine mittlere sch!~uchförmigc Schicht bildet.
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Durch die Drehbewegung wire! jede der gekämmten Schichten aus dem ersten
Material in einem gewissen, obwohl im allgemeinen niedrigen Grad in der "Faser"-Richtung
molekular orientiert. Diese Orientierung erhöht sich im allgemeinen während des nachfolgenden Abziehens bzw. Aufolasens in geschmolzenem oder halbgcschmolzenem
Stand, das in unmittelbarer Fortsetzung der Extrudierung stattfindet, Die Orientierung
verbleibt aber im allgemeinen ziemlich niedrig in dieser Stufe.
Unangesehen dessen ob die Struktur dos Enderzeugnisses gelockert werden oder
im wesentlichen nicht gelockert bleiben soil, wobei im letzteren Fall das zweite Material
eis Erwcichungsmittel dient, ist es im allgemeinen vorbeilhaft, die molekulare Orientierung
durch biachsicles Ziehen des 3ahnmctericls nach dem Erstarren des ersten polymeren
Materials weiterzuführen. Das genannte Ziehen soll vorzugsweise vorgenommen werden,
während das zweite Material sich in einem wesentlich fliessbareren Zustand befindet als
des erste polymere Materiel, z.B. in noch geschmolzenem oder halbgeschmolzenem Stend.
Obwohl das Recken bicchsial vorgenommen wird, wird das erste polymere Materia! dann
im allgemeinen in jeder Hälfte des Bahnmctericls uniachsial orientiert, was mit der ziemlich
faserigen Form des ersten polymeren Materials und dem Vorhandensein einer Art von
Grundmaterial (des zweite Material), das leicht nachgibt, zusammenhängt. Als Schluiscrnc'bnis
erhrjlt men mit cnderen Worten eine Art Lrminat von zv/ei Filmen, die in verschiedenen
Richtungen molekular orientiert sind.
Die Erfindung bezieht sich euch auf eine Vorrichtung zur Ausübung des beschriebenen
Verfahrens. Die orfindungsgemcssc Vorrichtung besteht auf bekennte Weise aus
einer S~mmclk'.:mmcr mit Einrichtungen, um ein orstas polymeres Miatcric! und ein zweites
extrudierbnres Materiel in dieselbe hinein zu extrudieren und in dc-r Sammelkammer zur
Bildung einer -us zwischeneinandc-r liegenden Schichten ~us dom ersten polymeren Materiel
und dem zweiten extrucüerbcren /■.,ctericl bestehenden flüssigen Schicht miteinender
zu vereinigen, die durch einen Austrittspalt die S'-mmelkommer verlässt und anschliessend,
in der so entstandenen Strukturform zum Erstarren gebrocht wird, und die Eigentümlichkeit
«■'er Erfindung besteht darin, dass die Vorrichtung Kcimmgliedor aufweist, die von beiden
Seiten in die Bewegungsbahn der flüssigen geschichteten Br-hn durch die Scimmolkcmmer
und r'en Austrittspclt hinein ragen und um die Längsechse der Kammer im Verhältnis zueinander
drehbar sind.
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Die Erfindung soll im folgenden cn Hand der /eichnung ntfher beschrieben
v/erden. Auf dieser zeigen
Fig. 1 einen Querschnitt durch ein extrudiertes !formmaterial senkrecht zur
kontinuierlichen Dimension der Lamellen und vor dem Kämmen des
ßahnmatericls,
Fig. 2 eine aus einem erfindungsgemess hergestellten Bahnmcrericl heraus-
Fig. 2 eine aus einem erfindungsgemess hergestellten Bahnmcrericl heraus-
gegriffene Einzel lamelle,
Fig. 3 eine andere Lame 11 en form,
Fig. 4 die Reihe von Extrudieröffnungen und die Sammelkammer einer
Fig. 3 eine andere Lame 11 en form,
Fig. 4 die Reihe von Extrudieröffnungen und die Sammelkammer einer
Vorrichtung gemöss einer Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 5 die Reihe von Exfrudiero'ffnungcn und die Sammelkammer einer
Vorrichtung gemäss einer anderen Aus füh rungs form der vorliegenden
Erfindung,
Fig. 6 eine Vorrichtung gemeiss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung
Fig. 6 eine Vorrichtung gemeiss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung
mit ringförmigen Oeffnungen für die Extrudierung der Materialien in
die Sammelkammer hinein,
Fig. 7 eine besondere Ausführungsform eines durch das erfindungsgemeisse
Fig. 7 eine besondere Ausführungsform eines durch das erfindungsgemeisse
Verfahren hergestellten Bahnmaterials in schaubildlichcr Ansicht mit
Teilschnitt,
Fig. 3 ein Teil der kreisförmigen Reihe von Oeffnungen einer Extrudiervor-
Fig. 3 ein Teil der kreisförmigen Reihe von Oeffnungen einer Extrudiervor-
richtung gemeiss einer Ausführungsform der Erfindung, wo das erste
polymere Materiel von einer mittleren Zone ferngehalten wird, Fig. 9 einen entsprechenden Teil einer Vorrichtung mit einem vereinfachten
AAundstück, wo die Einführung des ersten polymeren Materials in die
mittlere Zone nicht vollkommen vermieden wird, und Fig. Io in entsprechender Darstellung eine Aus füh rungs form, bei der ein
drittes polymeres Material zu beiden Oberflächen zugeführt wird,
v/elches Material zur Verbesserung der Selbstschv/eissbcrkeit des
Materials beiträgt.
In Fig. 1 bezeichnet 1 des erste polymere Material und 2 das zweite polymere
Meter in L Der Uobersichtlichkeit halber sind die Lamellen durch Linien engedeutet, diese
Darstellung ist aber so aufzufassen, dass öÄo Lamellen eine durchschnittliche Dicke ent-
90 984 2./184 9 ßÄD original.
-Ιο-sprechend dem Absrand zwischen den vollgezogenen und den gestrichelten Linien haben.
Diese Linien repräsentieren somit die ßroitcndimension der Lamellen. Die Längendimension
der Lamellen erstreckt sich in-Längsrichtung des BahnmateriHs, d.h. senkrecht zur Zeichnungsobene.
In dieser Richtung können die Lamellen in der ganzen Länge der Bahn kontinuierlich
sein. Die Dicke der Lamellen und ihr Winkel zur Ebene des Bchnmctericls sind
stark übertrieben. In Wirklichkeit ist der charakteristische V/inkel zwischen den Lamellen
und der Ebene des Bahnmatorials in der Regel kleiner Hs 2 , und die Dicke der Lcmellen
■":us dem ersten polymeren Material liegt gewöhnlich im Intervall zwischen O7I und Io υ.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel der Form oincr Einzel Icmel Ie, ncchdem die Bahn von
entgegengesetzten Seiten her nach verschiedenen Richtungen gekümmt worden ist. Die in
^ Fig. 2 gezeigte Lamelle besteht aus einem kontinuierlichen Mittelteil 3, von dem stroifen-
förmige Teile sich unter einem Winkel von rund 45 zur Längsrichtung des /.'.ittelteils
hinaus erstrecken, im Enderzeugnis sind die Streifen oder Zungen 4 auf, der einen Seite des
Mittelteils im-wesentlichen prrallel zur Ebene dos Bchnmcreri-als, während die Streifen
oder Zungen cuf der anderen Seite des Bchnmctericls ebenfalls im wesentlichen pcrallel
mit der Ebene des ßrhnmctericls sind.
Falls das Ba h η mc tor i a I aus Lamellen der in Fig. 2 gezeigten Art besteht,
kreuzen sich somit die Streifen cuf entgegengesetzten Seiten des Bahnmatcricls unter einem
Winkel von rund 9o . FcIIs des Kämmen des BchnmateriHs von beiden Seiten her bis zu
einer Tiefe von mehr als der hnlben Dicke cos /..etcricis im in Frage stehenden Bereich
vorgenommen wird, werden die Lcmellen cuf die in Fig. 3 gezeigte Woise unterteilt. Wie
^ aus dieser Figur hervorgeht, gibt esin diesem FHIe kein Mittelteil, indem die Streifen
oder Zungen in der Mitte der Lamellen --,bgeschnitten sind.
Ein aus Lamellen der in Fig. 2 dargestellten Art bestehendes DchnmcferiaI kann
cm besten mittels einer Vorrichtung mit einer Reihe von Oeffnungcn und einer Sammelkcmmcr
wie in Fig. 4 gezeigt hergestellt werden. In Fig. 4 ist ein ringförmiger Extrudiermundstückteil
5 gezeigt, der zwischeneinander liegende Schlitze 6 und 7 nufwoisr, durch welche
das erste bzw. das zweite polymere Mc;teriH in die Sammolkammcr hinein oxtruciert
werden können.
Unterhalb des ringförmigen Munds tück te ils 5 sind zwei ringförmige bewegliche
Teile 3 und 9 angeordnet, die zusammen die Scmmelkcmmer Io bilden, die mit einem Austrittspalt
Π verschen ist. In der Scrnmclkammcr Io ist auf jedem der Teile 3 und 9 eine
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-π-
Reihe von Zähnen 12 angeordnet. Der Uebersichtlichkeit halber ist auf der Zeichnung nur
eine solche Reihe gezeigt, in der Praxis ist es aber im allgemeinen vorteilhaft, eine
Miehrzahl von Reihen zu verwenden.
Bei der Extrudierung treten getrennte Ströme aus dem ersten und dem zweiten
polymeren Material in die Scmmelkammer ein und werden dort zur Bildung einer *~us
zwischencinandcr liegenden Lamellen cus dem ersten und dem zweiten polymeren Materiel
bestehenden Bahn miteinander vereinigt. Am Anfang ist die Breitendimension der Lamellen
im wesentlichen radial. Während der Extrudierung werden indessen die Teile 8 und 9 in
entgegengesetzten Richtungen in Umlruf versetzt. Hierdurch werden die Seiten der Lamellen
von den entgegengesetzt umlaufenden Wänden der Kammer durch Reibung erfasst und dadurch in entgegengesetzten Richtungen ausgezogen, oder mit anderen Worten, die
Lamellen werden umgekippt und gleichzeitig in C.uerrichrung gcdeht, wodurch ihre Dicke
gleichzeitig vermindert wird. Dadurch entsteht des in Fig. 1 gezeigte Lamellenmuster.
Die geometrische Form der Lamellen vor dem Ausziehen ist nicht wesentlich, um nach
dem Ausziehen ein solches Muster zu crhclten.
/•/litrels der Zahlenreihe 12 wird während der Extrudierung des /.'icterials durch
die Sammelkcmnor Io und den Austrittspr.lt 11 gleichzeitig ein Kommen des Materials
durchgeführt. Dn die Teile 8 und 9 in entgegengesetzten Richtungen umlaufen, werden die
durch des Kämmen gebildeten Zungen ruf der einen und der anderen Seite des Matericls
sich kreuzen.
Auf der Zeichnung sind die Zähne 12 in sehr kleinem Abstand von den Schlitzen
6 und 7 dargestellt. Dies ist aus baulichen Gründen vorteilhaft, aber ohne prinzipielle
Bedeutung. Auch bei grossem Abstand zwischen den Zähnen und den Schlitzen lessen sich
gute Ergebnisse erzielen.
Die die Wände der Scmmelkammer bildenden Teile 8 und 9 können in Sektionen
unterteilt werden, von denen einige stillstehen. Insbesondere werden die Wände des Austritrsprjltes
vorzugsweise von stillstehenden Sektionen gebildet, wodurch das Abziehen des extrudieren Schlauches erleichtert wird.
Die in Fig. 5 gezeigte Vorrichtung stimmt im wesentlichen mit derjenigen ncch
Fig. 4 üborcin, jedoch mit der Ausnahme, dass die 7"hne in der Zähnenreihe 12 hier so
lang sind, Jcss sie sich überlappen. Ferner sind die Zähne mit kreisförmigem anstatt mit
rechteckigem Querschnitt gezeigt, was eine wahlfreie Abwandlung darstellt. Bei Verwen-
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c!ung der in Fig. 5 gezeigten Vorrichtung ergib!" sich aus der Behandlung eines aus Lamellen
bestehenden D^hnmaterials ein Muster von Zungen oder Streifen der in Fig. 3 gezeigten
Art.
Nachdem die schlauchföVmige Bahn den Austrittspalt 11 verlassen hat, wird sie
während des Abziehens mittels Abziehwalzen im eilgemeinen cufgeblasen und dadurch
gereckt. Sie kann nachher verschiedenen wohlbekannten Behandlungen z.B. einem zusätzlichen
Recken ausgesetzt werden. Je nach den zur Verwendung kommenden polymeren Materialien, den Extrudierungsbedingungcn und dem Charakter etwaiger Nachbehandlungen
kann die gezeigte Vorrichtung wahlweise für die Herstellung eines kontinuierlichen
Bahnmotericls oder eines textilartigen faserigen ßchnmaterials verwendet werden, wie
L· früher beschrieben.
Bei der in Fig. 6 dargestellton alternativen Ausführungsform des Verfahrens
un.! der Vorrichtung wird die geschichtete Struktur durch die unmittelbare Extrddierung
von schlcuchförnigen Schichten durch eine Anzchl von ringförmigen ©öffnungen 16, 17
und 13 erzeugt, und die Zähne 19 sind so angeordnet, dass sie eine starke Pflügwirkung'
ausüben. Dadurch entsteht eine gröbere Struktur, die aber für einige Zwecke geeignet ist.
Die stnrke Pflügwirkung wird dadurch erzielt, dass die ,"ahne im Verhältnis zur radialen
Richtung so schrcggestcllt sind, dass ihre· freien Enden in der Drehrichtung geneigt sind.
Hierdurch wird im Bereich jedes Zahns eine Ziehwirkung von der /v'.itto der flüssigen Bahn
n<-'ch den Oberflächen hin ausgeübt, so dass die Schichtstruktur verzerrt v/ird. Selbst
radial rngeordncte Zdfhne üben in Jessen irn c!!gemeinen eine ausreichende Pflügwirkung
aus.
Auch dieses Verfahren kenn wahlweise für .'ie Herstellung gelockerton Bahnrrrtcricls
oder nicht gelockerten starken Bahnmctericls verwendet werden, wobei im
letzteren Fell die Festigkeit durch den wohlgeordneten Zusatz einer erweichenden Komponente
erzeugt bzv/. gefördert werden kann. Zu diesem Zweck wird vorzugsweise so vorgegangen,
dass d-L· vc-rhältnismässig weiche polymere Komponente durch die mittlere
Ooffnung 17, dc:s verholtnismässig starre Polymer durch die Oeffnungcn 16 und 13 in die
S-"mnolkammer hinein extrudiert werden. Gegcbcne-nfrlls können durch die Oeffnungen 16
und 13 verschiedene Polymere gleichzeitig cxtrudiert werden, die beide starrer sind als
.''.S \'ürch 17 cxtrudicrte Polymer. Während auf der Zeichnung nur drei Extrudieröffnungen
16, ,17, un·' IG gezeigt sind, ist es prinzipiell ir.-, allgemeinen vorteilhaft, so viele Oeff-
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nungen wie aus baulichen Gründen möglich zu verwenden. Für die Zwecke des Zusatzes
einer erweichenden Komponente ist es indessen stets empfehlenswert, die verschiedenen
Oeffnungen in solchen Verhältnissen zu speisen, dass die mittlere Zone des Bähnmaterials
besonders weich wird.
"Bei den in Fig. 7 gezeigten Bchnmorerial wurde des in Fig. 4 und 5 veranschaulichte
Verfahren, jedoch mit abgeänderten Extrudieröffnungen, benutzt, um sterna
und weiche polymere Materialien in einer Lagerung zu vermischen, die für die Erzielung
eines hohen ReissverpflanzungswiJersfandcs besonders geeignet ist. 21 und 22 bezeichnen
zv/ei gegenüberliegende Teile der Bahn, die einen verheilfnismcissig niedrigen Inhalt des
weichen Materials aufweist, wobei' die Schraffierung die durch das Kämmen erzeugten
verschiedenen "F£ser"-Richrungcn symbol isierf·, während 23 eine mittlere Zone bezeichnet,
die einen hohen Inhalt des weichen Materials aufweist, oder sogar ausschliesslich aus
diesem besteht. Es ist unwesentlich, ob diese mittlere Zone gekämmt wird oder nicht.
Wird ein Einschnitt im Mcfericl gemacht und dann einem Reissen ausgesetzt,
wird jede Schicht 21 bzw. 22 in ihrer eigenen Faserrichtung gespaltet. Wogen des Vorhandenseins
des weichen zweiten polymeren Materials zwischen den verstärkenden "Faser" erfolgt das Spalten normalerweise nicht scharf, sondern in der Form eines Fiiessens in der
in Frage stehenden Richtung. Wogen der weichen Zone können die Zonen 21 und 22 mehr
oder wenig unabhängig voneinander gespaltet v/erden. Jm allgemeinen ergibt sich hieraus
oine Delcminierung in einem dreieckigen Bereich, dessen Winkolspitzcn einerseits vom
Ende des ursprünglichen. Einschnittes und andererseits von den Enden der.Spcltzonen 1 und
2 gebildet werden.
Dieses Bahnmotor!cI ist eis Verpackungsmaterial, für Säcke und Beutel, hoch
beanspruchte Säcke, Prcsenningen und Filme für die Landwirtschaft wohlgeoignet. Wegen
seiner hohen ReissFcstigkoIt können Löcher darin gestanzt werden, ohne dass eine wesentliche
Schwächung eintritt. Dieses Brhnmcterial kann in kleiner Dicke bis 15 υ oder noch
weniger hergestellt werden, v/as z.B. für leichtes Verpackungsmaterial wichtig ist.
Andererseits kann ein solches Material auch in so grossen Dicken wie 5oo u oder noch mehr
mit Vorteil verwendet werden, z.B. für Säcke, die besonders hoch beansprucht werden.
In Tag, 0 bezeichnen 24 und 25 Exrrudierö'ffnungen für das vernCltnismcssig
st irre polymere MrJ-orieJ, während 26 ExäTudioröffnungcO Für acs verheil rnismässig weiche
polymere Material bezeichnet. Wegen der In Vorbindung mir Rg, 4 und 5 beschriebenen
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Ausziehv/irkung v/erden die Einzel lamellen cus dem weichen polymeren Materiel in der
mittleren Zone zusammenfMessen, u/.i ein kontinuierliches Film zu bilden.
In Fig. 9 bezeichnet 27 Extrudieröffnungen für das weiche zweite polymere
/vicrenol. vVie ersichtlich sind diese so ausgebildet, dcss die grösste Materialzufuhr in der
A'.ittelzonc stattfindet, wehrend die Extrudioröffnungen 28 für des erste polymere "Material
so ;:usgcöiL!et sind, dass die Materialzufuhr Über den ganzen C.uerschnirr praktisch
gleichmössig ist. Durch die grössere Zufuhr des zweiten polymeren Miaterials in der
Mitre-Izono wird indessen ein grosser Anteil" des ersten polymeren Materials von dieser
Zone vcr'rcfngt, so dass die Lamellen cus dem ersten Mctericl in '!er Mitte sehr dünn werden.
Die in Fig. Io veranschaulichte Anordnung unterscheidet sich von der Anordnung
ncch Fig. 3 darin, dass zwei zusätzliche Sätze von Extrudieröffnungen 29 und 3o
vorgesehen sind, durch welche ein besonderes A.Acterirl für die Oberfläche eingeführt
wir:'. Dieses wird von einem dritten Extruder durch ein drittes K"nclsystcm zugeführt.
Dieses Oberfl riehen meter ic I kann entweder ein schweissfreundlichcs Material oder ein
Material mit einem geeigneten Reibungskoeffizienten sein.
Auf ähnliche Weise können noch weitere Setze von Extrudieröffnungen für die
Einführung weiterer Komponenten in das ß'hnmarericl benutzt werden, und durch die Lage
und die Form dieser Oeffnungen kann festgelegt werden, wo diese Komponenten im Bchnmatericl
vorhanden sein sollen-. Z.B. kenn es vorteilhaft sein, eine besonders starre
Komponente in der Nn"he der Oberflächen des Dehnmeter ic Is und eine besonders weiche
Komponente In der Mitte des Bahnmctenals einzuführen.
In Fig. 3 und Io sind die Extrudieröffnungen 24 und 25 bzw. 29 und 3o als auf
einer Linie liegen:" dargestellt. Sie können jedoch euch ohne weiteres in gegenseitig
verschobener Lage liegen.
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Claims (1)
- Patentcnsprü'che:Γ Ij Verfahren zur Herstellung eines synthetischen Bahnmaterials, bei dem ein erstes polymeres Material und ein zweites extrudierbares Material so in eine ringförmige S amme !kammer hinein extrudiert werden,, dass sie dort zur Bildung einer aus zwischeneinandcr liegenden Schichten aus dem ersten und dem zweiten Material bestehenden flüssigen Bahn miteinander vereinigt werden, die durch einen ringförmigen Austriftspalt die Sammelkammer verlässt und in der so entstandenen Strukturform zum Erstarren gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssige geschichtete Bahn während ihrer Bewegung durch die Sammelkammer und den Austrittspalt von beiden Seiten her der Einwirkung von Kämmgliedern ausgesetzt wird, die im Verhältnis zueinander in Umlauf um die Achse der Sammelkammer versetzt werden und dadurch in Verbindung mit der Bewegung der flüssigen Bahn durch die Sammelkammer und den Austrittspalt die /,.aterialicn der Bahn nach Richtungen unterteilen, die auf beiden Seiten der Bahn einen Winkel miteinander bilden.2. Verfahren nach-Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kämmgliedcr auf beiden Seiten der Bahn in entgegengesetzten Richtungen in Umlauf versetzt werden.3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die flüssige geschichtete Bahn dadurch hergestellt wird, c'css getrennte Ströme aus den beiden Materialien in die Sammelkammcr hinein extrudicrr, und dort zur Bildung einer aus zwischcncinander liegenden Lamellen aus dem ersten polymeren Material und dem zweiten extrudierbaren Material bestehenden flüssigen Bchn miteinander vereinigt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände der Sammelkamrru.r im Verhältnis zueinander quer zur Extrudierungsrichfung in Umlauf versetzt v/erden, um sowohl die Suiten eier Lamellen zur Bildung einer geschichteten Bahnstruktur auszuziehen als auch durch an den Wänden der Sammelkammer angeordnete Kämmglieder die flüssige Bahn von beiden Seiten her zu kämmen.4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Materialien durch wenigstens drei getrennte ringförmige Oeffnungen in die Sammelkammer hinein extrudiort werden, und die so gebildeten schlauchförmigcn Schichten in der Sammolkammer zur Bildung einer geschichteten Bahn miteinander vereinigt werden.5. Vorfahren nach Anspruch 4, dcdurch gekennzeichnet, dass durch die Kämmglieder gleichzeitig eine starke Pflügwirkung ausgeübt wird, um die Schichtstruktur zu verzerren.909842/1649(r. Verfahren nach Anspruch 3 oder A1 dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungen zwischen den gekämmten Schichten aus dem ersten polymeren Material wenigstens teilweise gelockert worden, nachdem die Sahn den Austrittspalt verlassen hat.7. Verfahren nach Anspruch 1', dadurch gekennzeichnet, dass das zweite cxtrudierbare Material ein Polymer ist, das im" Endprodukt weicher ist als das erste polymere Material.8. Verfahren nach Anspruch 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden polymeren Materialien so in die Sammelkammer hinein cxtrudiert werden, dass das Verteilungsverhälinis zwischen dem zweiten und dem ersten polymeren Material in einer mittleren ringförmigen Zone der Kammer wesentlich höher ist als in ringförmigen Zonen auf beiden Seiten der erstgenannten Zone.9. Verfahren noch Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass nur das zweite polymere Material in die mittlere ringförmige Zone hinein cxtrudiert wird.'10. Verfahren nach Anspruch 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite polymere Material so in die Sammclkammcr hinein oxtrudiert wird, dass es eine mittlere schlauchförmige Schicht bildet.11. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite polymere Material ein Elastomer oder ein druckempfindliches Klebemittel ist.,12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite polymere Material ein Co-Poi'ymcr ous Propylen und Ethylen ist.13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichne t, dass das zweite polymere Material ataktischos Polypropylen ist.14. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, dass das orste polymere Material ein kristallinisches Polymer ist.15. Vorfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzcichn et, dass das ürsrc polymere Material Niederdruckpolyethylen ist.16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das erste polymere Material iso-taktisches oder syndiotaktisches Polypropylen ist.17. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kämmen durch im wesentlichen alle Teile des ersten polymeren Materials vorgenommen wird.13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach -Jc-rn Erstarren des ersten Materials die Bahn biachsial gereckt wird.. '■-' 909842/1649BAD QBiQlNAl191736619. Exirudiervorrichtung zur Ausübung des Verfahrens ncch Anspruch 1, bestehend aus einer Sammelkammer mit Einrichtungen, um ein erstes polymeres Material und ein zweites extrudiorbares Material in dieselbe hinein zu extrudieren und in der Sammelkammer zur Bildung einer aus zwischeneinandor liegenden Schichten aus dem ersten polymeren Material und dom zweiten oxtrudierbaren Material bestehenden flüssigen Schicht miteinander zu vereinigen, die durch einen Austrittspalt die Sammolkamrner verlässt und anschiiesscnd in der so entstandenen Sfrukrurform zum Erstarren gebracht wird, g e k e nnzeichnet durch Kämmglieder die von beiden Seiten in die Bewegungsbahn der flüssigen geschichroten Bahn durch die Sammelkammer und don Austrittspalt hinein ragen und um die Längsachse der Kammer im Verhältnis zueinander drehbar sind.20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch ge.kenn ze i c h η e t, dass i.!i.j Kämrnglicder aus v/cnigstens einer Reihe von Zähnen auf jeder Wand der Sammelkarvimür bestehen, wobei diese Wände im Verhältnis zueinander drohbar sind.21. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Kämmgi ieder in Gnrgcgengesetzivn Richtungen drehbar sind.22. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass' für das Extrudieren der beiden Materialien in dio Samrne.lkammer hinein eine Vielzahl von Extrudioröffnungcn vorgesehen ist, die über einen ringförmigen Bereich verteilt sind, wobei zwischoneinander liegende Extrudieröffnungen· für das eine bzw. das andere Material bestimmt sind, um in der Kammer eine lameilare Struktur, aus den beiden Materialien zu erzeugen, wobei die Wände der Sammolkammc-r zum Ausziehen der Lamellcnsc-iten zueinander drehbar, und zum Kämmen der lornollaroii Struktur mit KärnnigModern versehen sind.23. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch g e k ο η η ζ ο i c h η e f, dass für das Extrudieren der beiden Materialien in die Sammelkammer hinein wenigstens drei ringförmige Schlitze vorgesehen sind, wobei die Wände der Sammelkammer im Verhältnis zueinander drohbar und mit Kä'mmgliedcrn versehen sind.bad909842/1649
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