DE1930585A1

DE1930585A1 - Flexibles Bahnmaterial und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE1930585A1
Application number: DE19691930585
Authority: DE
Inventors: Morris Ralph Franklin; Lowe Jack Milner
Original assignee: Dunlop Co Ltd
Current assignee: Dunlop Co Ltd
Priority date: 1968-06-29
Filing date: 1969-06-16
Publication date: 1970-01-08
Also published as: GB1240733A; FR2014441A1

Description

Verfahren zu seiner Herstellung.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Bahnmaterials, insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Bahnmaterials, das eine komprimierte Bahn aus einem zellenförmigen Kunststoffmaterial einschließt, sowie ein nach diesem Verfahren hergestelltes flexibles Bahnmaterial.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Bahnmaterials umfaßt das Komprimieren einer Bahn eines zellenförmigen Kunststoffmaterials, indem es zwischen einem Förderbandpaar angeordnet und die Anordung Band - Bahn ►- Band durch einen konvergierenden Spalt geführt wird, der von einem Plattenpaar gebildet wird, wobei der engste Teil des Spaltes kleiner ist als die ursprüngliche Dicke der zu komprimierenden bzw. zusammenzudrückenden Anordnung, bestehend aus Band - Bahn - Band, und die Temperatur des Erweichungspunktes des Bandmaterials größer ist als die Maxima ltemperfi tür bei der Kompression.

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8AD ORIGINAL

Die vorliegende Erfindung betrifft auch das nach dem vorstehend erwähnten Verfahren hergestellte flexible Bahnmaterial.

Das Material der Bänder soll vorzugsweise gut wärmeleitend sein und von dem sich ergebenden komprimierten Material leicht abgelöst werden können. Ein geeignetes Band ist eine biegsame Metallbahn, beispielsweise aus poliertem rostfreien Stahl, die einen Überzug aus einem AblösomitteJ besitzen kann, was jedoch nicht erforderlich ist. Ein Band oder beide Bändel' können endlos sein oder eine begrenzte Länge aufweisen. ■""■'.

Der Spalt, durch den die Anordnung geht, wird von einem Plattenpaar gebildet, die gegen die Bandoberflächen anliegen, Das Einlaßende des Spaltes kann weiter oder enger sein als die Stärke des zu komprimierenden Materials. Der Reibungskoeffizient zwischen den Platten und den Bändern soll so niedrig wie möglich sein, damit ein weicher Lauf der Vorrichtung gegeben ist. Die Platten sind vorzugsweise einstellbar und vorzugsweise ist wenigstens eine der Platten beheizbar. Die beheizbare Platte kann von außen oder von innen beispielsweise durch elektrische Heizelemente, durch heißes Ol oder durch Wasserdampf erhitzt werden. Eine geeignete Platte kann aus Kupfer oder Stahl hergestellt werden, die an deir Oberfläche, wo sie mit dem Band in Berührung kommt, eine geringe Reibung aufweist, so daß diese Oberfläche beispielsweise eine mit Chromoxyd beschichtete Oberfläche ist.

Durch Variieren der Längen der Platten können der Konvergenzwinkel· des Spaltes, die Enge des Spaltes, die Durchgangsgeschwindigkeit und die Temperaturen der Platten und ein Erzeugnis mit den gewünschten Eigenschaften, erzielt werden,

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GewünschtenfalIs kann eine der Platten eine von der andei-cn Platte unterschiedliche Temperatur haben, wodurch in einigen Fällen ein größerer Kojmpressionsgrad auf der heißeren Seite des Materials erzielt wird. Es Können auch eine oder beide Platten über ihrer Länge auf verschiedene Temperaturen auf- > geheizt werden, beispielsweise sind sie an dem engsten Teil des Spaltes heißer, wodurch ein allmähliches Aufheizen des Materials während der Kompression erfolgt.

Die Bedingungen für die Kompression sollen derart sein, daß das zellenförmige Kunststoffmaterial in einem komprimierten Zustand nach dem Durchgang durch den Spalt verbleibt. Die Temperatur bei der Kompression soll ausreichen, um das zellenförmige Kunstst offmatcriai ohne Zerstörung der zellenförmigen Struktur zu erweichen und hängt von dem Schmelzpunkt des Materials ab. 1st das zellenförmige Kuuststuffmaterial ein thermoplastisches Material, so soll die Temperatur des Materials Kähreud der Kompression vorzugsweise nicht geringer sein als die Temperatur des Vicat-Erweichungspunktes des Materials im festen, nicht zellenförmigen Stadium, wie in ASTM D 1525 - 65 T beschrieben ist.

Eine typische Komprimierung des anfänglich nicht komprimierten zellenförmigen· Kunststoffmaterials ist eine Dickenreduzierung von wenigstens Io : 1, beispielsweise ungefähr 2o : 1, Die Dichte des ursprünglich nicht komprimierten zellenförmigen Kunststoffmaterials nach der Kompression kann beispielsweise 0,5 bis 1,2 g/cm betragen.

Das zellenförmige Kunststoffmaterial kann offen- oder geschlossenzellig sein, ist jedoch vorzugsweise ein vernetzter oder'netzförmiger bzw. retikulierter oder retikularer Schaum. Vorzugsweise ist das Kunststoffmaterial ein Polyurethan, obwohl andere zellenförmige Kunststoffmaterialien nach dem erfindungsgeniäßen Verfahren

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komprimiert werden können, beispielsweise Schäume aus natürlichem Kautschuk, synthetischem Kautschuk, PoIyvniylchlorid; Polyäthylen, Polypropylen und Polystyrol. Der Durchmesser der Zellen in dem zellförmigen Kunststoffmaterial kann zweckmäßigerweise zwischen loo und 800 u, insbesondere zwischen loo und 2oo μ liegen. Gewünschtenfalls kann das zellenförmige Kunststoffmaterial ein Klebemittel enthalten, das unter den Kompressionsbedingungen aktiv wird und abbindet, um ein Beibehalten der Bahn im komprimierten Zustand zu μηίεΓΒίϋίζεη. Andere Zusätze, wie beispielsweise Fasern, können gewünschtenfalls in dem zellenförmigen Kunststoffmaterial verteilt sein.

Vor, während oder nach der Kompression des erfindungsgemäßen Verfahrens können, falls erwünscht, ein oder mehrere zusätzliche Dahnmaterialien mit der zellenförmigen Kunststoffbahn zusammengebracht werden. Beispielsweise kann die zellenförmige Kunststoffbahn mit einer zusätzlichen zellenförmigen Kunststoffbahnund/oder einer Textilfaserbahn und/ oder einer nicht zellenförmigen Kunststoffbahn vor der Durchführung durch den konvergierenden Spalt zusammengefügt werden· Die zusätzlich zellenförmige Kunststoffbahn kann, obwohl dies nicht erforderlich ist, vorkomprimiert sein und die gleichen Eigenschaften wie die zuerst genannte zellenförmige Kunststoffbahn haben oder nicht haben. Falls erwünscht, können die zellenförmigen Kunststoffmaterialien einen unterschiedlichen Kompressionsmodul, d. h. Widerstand gegen Kompression, haben, so daß man ein flexibles Bahnmaterial mit einem von einer zur anderen Oberfläche ähnlich wie bei natürlichem Leder abgestuften Modul für Biegung erzielen kann. Dieser abgestufte Biegemodul kann dadurch erhöht werden, daß während der Kompression auf die gegenüberliegenden Oberflächen der Anordnung unterschiedliche Wärmemengen einwirken.

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BAD

Die Bahn aus Fasermaterial, die erfindungsgemäß verwendet werden kann, kann zweckmäßigerweise eine Schicht aus Textilfasern sein, die beispielsweise gewirkt, gewebt oder, nicht gewebt ist, d. h. filzartig oder in der Form eines Arachne-Gewebes vorliegt. Die Fasern können zweckmäßigerweise in Form eines rißfesten Gewebes, beispielsweise eines "Riß-stop"-Gewebes (rip-stop), vorliegen. Es können Fasern aus natürlichem oder synthetischem Material sein und sie können durch Elastomere oder harzförmige Bindemittel miteinander verbunden sein. Sie können in Form von Stapelfasern oder Endlosfäden oder in Form von beiden vorliegen, wobei sie gekräuselt oder nicht gekräuselt sein können. Geeignete Fasern sind solche aus Rayon, Baumwolle, Wolle, Polyester oder Polyamid. Eine bevorzugte gewebte Schicht ist ein gewebter Nylonstoff. Eine bevorzugte, nicht gewebte Schicht ist ein Filz aus gekräuselten Endlosfäden, der genadelt sein kann, was jedoch nicht erforderlich ist.

Das Garn in einer gewebten oder gewirkten Schicht sollte vorzugsweise einen Minimaldenier von 5o haben und insbesondere nicht weniger als loo, wobei der Maximaldenier vorzugsweise looo beträgt. Die Fasern in einer nicht gewebten Schicht sollten vorzugsweise einen Denier von o,5 bis 6o und eine Länge von 6,35 mm bis 152 mm (o,25 " bis 6 ") haben. Die Faserschicht kann zweckmäßigerweise ein Flächengewicht

öd 2

von 17 g/m bis 4o7 g/m (o,5 bis 12 oz/yd ) haben.

Ein Beispiel für eine nicht zellenförmige Kunststoffbahn ist eine Bahn aus einem thermoplastischen oder härtbaren Kunststoffmaterial, beispielsweise ein wärmehärtbares Acrylpolymerisat, ein Nylon oder ein Polyurethan» Diese Bahn kann nach'einem bekannten Filmauftragverfahren aufgebracht werden.

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— ο —

Die Haftung zwischen den Bahnen in einem erfindungsgemäß behandelten Gefüge kann beispielsweise mittels einer Klebstoffmasse erreicht werden, beispielsweise einem Kautschuklatex, durch Lösungsmittel- oder Flamiiienbehandlurig der anzuklebenden Oberfläche oder, wenn ein Fasermaterial zum Anhaften gebracht werden soll, durch Nadeln. Wird eine Klebstoffmasse verwendet, so wird sie vorzugsweise in einem diskontinuierlichen Muster aufgebracht. Alternativ dazu kann das ^ Anhaften allein durch Wärme und Druck des erf indungsgeinäßen Verfahrens erzielt werden, was manchmal vorgezogen wird.

Das sich ergebende komprimierte Material kann gewünschtenfalls mit einem geeigneten Binder imprägniert werden. Dabei kann dann eine abgestufte bzw. unterschiedliche Verteilung dieses Bindemittels erreicht werden.

Das komprimierte Material kann mit einer Appretiermasse, beispielsweise einer Polyacrylat-oder Polyurethanmasse, überzogen werden und die Beschichtung kann, falls erwünscht, eine abgestufte Härte aufweisen. Eine oder beide Oberflächen können entweder durch einen darauffolgenden Prägevorgang oder durch ψ Verwendung von einem gemusterten Band oder von gemusterten Bändern bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Prägungen versehen werden.

Falls erwünscht kann eine zellenförmige Kunststoffbahn in einer Vernetzungskammer vernetzt und dann komprimiert werden und gewünschtenfalls erfindungsgemäß in einem kontinuierlichen Prozeß laminiert werden. Auf diese Weise kann die Restwärme aus dem Vernetzungsprozeß in der Kompressionsstufe ausgenützt werden. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß ein flexibles Bahnmateriäl in einer überraschenderweise größeren Mengeneinheit hergestellt

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werden kann, als dies durch herkömmliche Konipressionseinrichtuiigen wie Haltewalzen oder -platten in einer herkömmlichen Presse erreicht» werden kann. Gemäß dem erfindungsgeniäßcn Verfahren kann eine komprimierte zellenförmige Kunststoffbahn fünfmal so schnell wie bei einem Verfahren hergestellt werden, das Haltewalzen verwendet. Die Eigenschaften des sich ergebenden flexiblen Bahnmaterials können leicht durch Einstellung der Lagen und Temperaturen der Platten hei dem erfindungsgemäßen Verfahren reguliert werden. Das Verfahren ist für die genaue Kompression von zellenförmigen Kunsts t of f gefügen größerei: Dicke geeignet, als sie auf herkömmliche Weise unter Verwendung von Haltewalzen komprimiert werden können.

Anhand der beiliegenden Zeichnung werden beispielsweise Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der erf indungsgeniäßen Vorrichtung.

Fig. 2 zeigt eine heitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die in Fig. 1 gezeigten zwei Platten 1 und 2 werden durch herkömmliche Einrichtungen erhitzt, beispielsweise elektrisch, mit Dampf oder Öl, und können auf irgendeine erforderliche Temperatur einreguliert werden. Endlose, flache, biegsame Metallbänder 3 und k werden über die Oberfläche der Platten, Reguliert ronimeln 5, Antriebswalzen 6 und Ausführungswalzen geführt. Die Platten sind relativ zueinander einstellbar, so daß die Abstände A und B und das Verhältnis A : B so wie es erforderlich ist, eingestellt werden kann. Die Geschwindigkeit der Bänder ist variabel und kann den Erfordernissen entsprechend eingestellt werden.'

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BAD OBJQlNAL

Die in Fig. 2 gezeigten Platten 8 und 9 haben die gleichen Eigenschaften wie die in Fig. 1 beschriebenen Platten. Die beiden Bänder Io und 11 haben eine vorgegebene Länge und sind anfänglich auf Walzen 12 aufgewickelt. Die Bänder laufen über die Oberfläche der Platten und werden durch die Rollen 13 gezogen, welche mit irgendeiner geforderten Drehzahl angetrieben werden· Wenn das aufgewickelte Material durch die Vorrichtung hindurchgeführt ist, können die Bänder ^ auf die Walzen 12 zurückgespult werden, so daß die Vorrichtung für den nächsten Arbeitsablauf bereit ist.

In beiden Fällen wird das Material zwischen den zwei Bändern zugeführt und dann in einem Arbeitsgang gefertigt.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten flexiblen Bahnniaterialieri sind gewohnlich für Wasserdampf durchlässig, jedoch vorzugsweise für flüssiges Wasser undurchlässig und haben fast alle Eigenschaften von natürlichem Leder. Sie können als Ersatz für natürliches Leder in fast allen Amiendungsgebieten verwendet werden, beispielsweise als Oberleder für Schuhe, Schuhfutter, für Polster- ^ zwecke, für Kleidung und Handtaschen.

Anhand des nachstehenden Beispiels wird die Erfindung weiter veranschaulicht.

BEISPIEL

Eine Anordnung von zwei 7 mm starken Bahnen aus einem vernetzten Polyurethanschaum mit einer Dichte von 13,6 kg/m (3o lb/cu.m) wird durch Führen zwischen einem Paar von nicht endlosen flexiblen Stahlbändern durch den konvergierenden Spalt, der von einem Paar beheizter, Jok mm (12 ") langer, polierter Stahlplatten mit einem Überzug aus Chromoxyd

909882/1628 . ^ _ommL

-Q₁-.

als Antireibungsmittel auf der Auflagefläche gebildet wird, komprimiert.

Der Versuch wird einige Male wiederholt, wobei verschiedene, in Tabelle I gezeigte Merkmale verwendet werden. Die Stärken und Moduli der sich ergebenden Schichtstoffe sind in Tabelle IA gezeigt.

In den Tabellen bedeuten:

Nr. =

Breite »

B a

A s Durchsatz =

oben =

unten »

Stärke =

Modul »

Versuchsnummer

Breite des Schaums in mm (inch)

Abstand B in Fig. 2 in mm (inch)

Abstand A in Fig. 2 in mm (inch)

Durchtrittsgeschwindigkeit in m/min (ft/min)

Temperatur der oberen Platte in C

Temperatur der unteren Platte in C

Stärke der komprimierten Anordnung in mm (inch)

Erscheinungsform des Moduls der komprimierten

Anordnung.

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• a *

a ι t t

- Io -

TABELLE

Nr.	Breite nun (inch)	B mm (inch)	A. mm (inch)	Durchsatz m/min (ft/min)	oben °C	unten °C
1	5o,8 (2)	9,5 (o,375)	0,46 (0,018)	1,37 (4,5)	2oo	2I0
2	5o,8 (2)	9,5 (o,375)	0,46 (o,ol8)	2,29 (7,5)	2oo	2I0
3	5o,8 (2)	6,35 (0,25)	0, 46 (0,018)	2,06 (6,75)	2oo	2I0
4	5o,8 (2)	■3,17 (0,125)	0,46 (0,018)	2,06 (6,75)	22o	2 00
5	5o,8 (2)	3,17 (0,125)	o,33 (0,013)	2,06 ' (6,75)	230	2I0
6	25,4 (D	"3,17 (0,125)	O.33 (0,013)	3,o4 (Ιο,ο)	230	2I0
			TABELLE IA

Nr. Stärke

mm (inch)

Modul

1 0,66 (o,o26)

2 1,27 (o,o5o)

3 o,53 (o,o2l)

4 o,51 (o,o2o)

5 o,46 (o,ol8)

6 o,46 (o,ol8)

abgestuft

abgestuft - mehr als bei Versuch

abgestuft - ähnlich wie bei Versuch

scheinbar gleichförmig

Keines der komprimierten Schaumgefüge kann in Schichten zerlegt werden, ohne daß der Schaum reißt.

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Claims

- 11 PATENTANSPRÜCHE

J Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Bahnmaterials, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bahn eines zellenförmigen Kunststoffmaterials komprimiert wird, indem es zwischen einem Paar laufender Bänder angeordnet wird und die Anordnung Band - Bahn - Band durch einen konvergierenden Spalt geführt wird, der von einem Plattenpaar gebildet wird, wobei der engste Teil des Spaltes kleiner ist als die ursprüngliche Dicke de*- zu komprimierenden Anordnung Band - Bahn ■·■ Band und die Temperatur des Erweichungspunktes des Bandmaterials größer ist als die Maximaltemperatur bei der Kompression.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Bander aus einem biegsamen Metall besteht.
3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das biegsame Metall aus biegsamem polierten rostfreien Stahl besteht.
k» Verfahren nacl} Anspruch 1, 2 oder 3i dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Plcttten erhitzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch *έ, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Platten durch eine innere Heizeinrichtung erhitzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Heizeinrichtung elektrische Heizelemente oder eine Beheizungseiiirichtung für heißes Öl oder Wasserdampf umfaßt.

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-- 12 -
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Platten eine Stahlplatte mit einer Beschichtung aus Chromoxyd, wo sie mit einem Band in Berührung kommt, ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während der Kompression eine Platte auf eine von der anderen Platte unter—

fc schiedliche Temperatur aufgeheizt ist.
9· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Platten während der Kompression über ihrer Länge auf verschiedene Temperaturen aufgeheizt ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9 j dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Platten an dem engsten Teil des Spaltes während der Kompression heißer ist.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zellförmige Kunststoff"

P material ein thermoplastisches Material ist und während

der Kompression die Temperatur des Materials nicht geringer ist als die des Vicat-Erweichungspuriktes des Materials in dem festen, nicht zeJlförmigen Stadium gemäß ASTM D 152p -65 T.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zellenförmige Kunststoffmaterial um wenigstens Io : 1 komprimiert wird.
13· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zellenförmige Kunststoffniaterial ein Polyurethanschaum ist.

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l4. Verfahren nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß der Polyurethanschaum vernetzter oder netzförmiger Polyurethanschaum ist.
15· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere zusätzliche Bahnmaterialien mit der Bahn aus zellenförmigem Kunststoffmaterial vor, während oder nach dem Durchgang durch den Spalt zusammengefügt werden.
l6. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn aus zellenförmigem Kunststoffmaterial mit einer zusätzlichen Bahn aus zellenförmigem Kunststoffmaterial und/oder einer Bahn aus Textilfasermaterial und/oder einer Bahn aus nicht zellenförmigem Kunststoffmaterial vor dem Durchgang durch den Spalt zusammengefügt wird.
17· Verfahren nach Anspruch l6, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Spalt eine Anordnung von zwei Bahnen aus zellenförmigen Kunststoffmaterialien von unterschiedlichem Kompressionsmodul geht.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn aus zellenförmigem Kunststoffmaterial unmittelbar vor dem Durchtritt durch den Spalt vernetzt wird, so daß eine Restwärme aus dem Vernetzungsvorgang zur Komprimierung des Materials ausgenützt wird.
19. Flexibles Bahnmaterial, hergestellt nach dem Verfahren von einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche«

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