DE1917866A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines synthetischen Bahnmaterials - Google Patents

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

909842/1649

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-

909 842/1649

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

0 9842/1649 BAD ORIGINAL

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.

'■■·-■"■ .909842/ 1649

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

909842/1649 BAD

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-

909842/1649

BAD ORIGfNAL

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.

909842/184 9

-3-

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.

909842/1649

BAD ORIGINAL

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-

gegriffene Einzel lamelle,
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

mit ringförmigen Oeffnungen für die Extrudierung der Materialien in

die Sammelkammer hinein,
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-

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

909842/1649

-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-

909842/1649 ^ßA°

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-

BAD ■ 909842/1649

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

909842/1649l

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.

909842/1649

Claims (1)

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.

   . '■-' 909842/1649

   BAD QBiQlNAl

   1917366

   19. 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.

   bad

   909842/1649