DE19504921A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Kunststoff-Bahnmaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor­ richtung zur Behandlung von Kunststoff-Bahnmaterial sowie ein Kunststoff-Bahnmaterial mit sehr guten Deh­ nungseigenschaften.

Kunststoffolien und Kunststoffvliese werden als Schutz­ materialien oder Dichtungsmaterialien benutzt, bei­ spielsweise um Feuchtigkeit abzuwehren oder Objekte vor Beschädigung oder Verschmutzung zu schützen. Kunststof­ fe haben zwar eine gewisse Dehnbarkeit, jedoch gibt es Anwendungen, bei denen die natürliche Dehnbarkeit von Kunststoffen nicht ausreicht, um das Reißen des Bahnma­ terials zu verhindern. Dies ist beispielsweise bei Be­ dachungsbahnen der Fall, die in straff gespanntem Zu­ stand verlegt und montiert werden. Infolge thermischer Längenänderungen können derartige Bahnmaterialien über­ dehnt werden, so daß sie reißen.

Es ist bekannt, daß Kunststoffolien durch Reckung ge­ dehnt werden und dann eine erhöhte Festigkeit haben. Dabei ist allerdings die verbleibende Restelastizität des gereckten Materials relativ gering. Bekannt sind ferner Schrumpffolien, die im gereckten Zustand "einge­ froren" werden und dann ein Formgedächtnis haben. Die­ ses besteht darin, daß die Folie bei Erwärmung wieder auf den ursprünglichen ungereckten Zustand schrumpft und dabei ein einzupackendes Objekt eng umschließen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von Kunststoff- Bahnmaterial anzugeben, um ein Material zu erzeugen, das eine sehr hohe Dehnbarkeit hat, ohne größere Rück­ stellkräfte zu erzeugen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei dem erfindungs­ gemäßen Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und bei der Vorrichtung mit den Merkmalen des Patent­ anspruchs 6.

Nach der Erfindung wird das Bahnmaterial so weit er­ wärmt, daß seine Oberfläche an einer Heiztrommel an­ schmilzt. Im weiteren Verlauf der Heiztrommel wird das Bahnmaterial der Wirkung eines Schabers oder Rakels ausgesetzt, wobei es bestrebt ist, an der Heiztrommel haften zu bleiben. Durch die Wirkung des Schabers er­ folgt eine Stauchung oder Kräuselung des Bahnmaterials und anschließend eine Ablösung von der Heiztrommel. Das abgelöste und gekräuselte Bahnmaterial wird vom Schaber fortgezogen, wobei es jedoch nicht auf die ursprüngli­ che Länge gestreckt wird. Das Abziehen erfolgt vielmehr behutsam und mit einer Geschwindigkeit, die geringer ist als die Umfangsgeschwindigkeit der Heiztrommel, so daß das durch den Schaber auf der Heiztrommel gekräu­ selte Material seinen Kräuselungszustand wenigstens teilweise beibehält, während das Abkühlen der zuvor angeschmolzenen Oberfläche erfolgt. Dadurch erhält man ein Bahnmaterial, das in dem Hauptteil seines Quer­ schnitts in Längsrichtung gestaucht oder gekräuselt ist, wobei die Falten an einer Seite durch Schweißung miteinander verbondet sind. Bei einer Spannungsbean­ spruchung des Bahnmaterials wird zunächst die verbonde­ te Außenseite gedehnt, wobei sie an einigen Stellen reißt. Der Hauptteil des Bahnmaterials hat dann die Möglichkeit, sich bis auf die ursprüngliche Bahnlänge zu entfalten, ohne daß es zu weiteren Beschädigungen oder einer wesentlichen Belastung der Materialbahn kommt. Die Materialbahn hat somit eine inhärente Län­ genreserve. Sie ist in gewisser Weise dem Verhalten von Kreppapier ähnlich. Die Längenreserve ist im wesentli­ chen nicht-elastisch, d. h. die Materialbahn hat im Fal­ le der Dehnung nicht das Bestreben, in den ungedehnten Zustand zurückzukehren, sondern sie nimmt den gedehnten Zustand bleibend an.

Vorzugsweise besteht das Kunststoff-Bahnmaterial aus einem Faservlies. Die Fasern können dabei einen umman­ telten Faserkern haben, wobei die Schmelztemperatur bei der Ummantelung niedriger ist als diejenige des Kernes. Ein Faservlies ist wegen der inneren Verformbarkeit leichter stauchbar als eine aus Vollmaterial bestehende Folie. Die leichtere Schmelzbarkeit der Ummantelung des Fasermaterials bietet den Vorteil, daß die Temperatur der Heiztrommel relativ unkritisch ist. Diese Tempera­ tur wird so eingestellt, daß die Ummantelung gerade schmilzt, während das Kernmaterial fest bleibt.

Die Erfindung ist aber nicht auf die Behandlung von Vliesmaterial beschränkt. Vielmehr können auch Folien in ähnlicher Weise behandelt werden, wobei solche Fo­ lien ebenfalls vorzugsweise aus zwei unterschiedlichen Materialien bestehen, nämlich einem Trägermaterial von höherer Schmelztemperatur und einer mindestens einsei­ tigen Beschichtung von niedrigerer Schmelztemperatur.

Die dehnfähigen Produkte können je nach Anforderung und Einsatzzweck beschichtet oder imprägniert werden. Wei­ ter ist es möglich, diese dehnfähigen Bahnen mit Kunst­ stoffolien und Papier oder anderen Trägermaterialien, mit üblichen Klebern zu kaschieren. Hierdurch wird die Einreißfestigkeit der Trägermaterialien wesentlich er­ höht.

Als Trägermaterial bzw. Kernmaterial eignen sich bei­ spielsweise Polypropylen (PP) oder gesättigte und unge­ sättigte lineare aliphatische und aromatische Poly­ ester, wie insbesondere Polyethylenterephthalat (PET). Als Beschichtungs- oder Ummantelungsmaterial kann Poly­ ethylen (PE) benutzt werden, das einen Schmelzpunkt von etwa 105-115°C hat.

Kunststoffolien aus Vollmaterial, die auf die beschrie­ bene Art behandelt werden können, bestehen z. B. aus Polyamid (PA), Polyestern, wie insbesondere Polyethy­ lenterephthalat (PET) und Polyolefinen, wie insbesonde­ re Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP).

Vorzugsweise können Vliese oder Folien mit einem Flä­ chengewicht von 5-100 g/qm verarbeitet werden.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur Behandlung von Kunststoff-Bahnmaterial,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Wirkung des an der Heiztrommel angreifenden Schabers und

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Längs­ schnittes durch das Kunststoff-Bahnmaterial nach der Behandlung.

Gemäß Fig. 1 wird ein Kunststoff-Bahnmaterial 10 von einer Vorratstrommel 11 abgezogen. Das Bahnmaterial besteht aus einem Wirrfaservlies, dessen Fasern einen Kern aus PP oder PET haben, welcher mit PE ummantelt ist. Der Kern kann auch aus Viskosefasern bestehen. Das Bahnmaterial hat eine Schichtstärke von beispielsweise 9 µm. Das Bahnmaterial 10 läuft über eine Umlenkrolle 12, von der es an die Heiztrommel 13 angedrückt wird.

Die Heiztrommel 13 ist durch eine (nicht dargestellte) innere Heizvorrichtung bis nahe unter die Schmelztempe­ ratur der Ummantelung des Fasermaterials, d. h. im vor­ liegenden Fall auf etwa 100°C, erwärmt. Sie hat eine glatte Trommeloberfläche, welche die Temperatur von 100°C annimmt. Die Heiztrommel 13 wird von einem Antrieb 14 angetrieben und nimmt das Bahnmaterial auf einem großen Teil ihres Umfangs von mehr als 180° mit. Vor­ zugsweise erfolgt die Mitnahme des Bahnmaterials über einen Bereich von mindestens 270° der Heiztrommel 13.

An dem Umfang der Heiztrommel 13 greift ein Schaber 15 an, dessen Klinge an der Umfangsfläche der Heiztrommel schabt und dabei das Bahnmaterial 10 von der Heiztrom­ mel löst. Das Bahnmaterial wird dann von einer Abzugs­ trommel 16 aufgenommen, die gleichzeitig als Kühltrom­ mel wirkt. Die Abzugstrommel 16 ist wesentlich größer als die Heiztrommel 13, wobei ihr Durchmesser minde­ stens das Doppelte desjenigen der Heiztrommel 13 be­ trägt, so daß ein relativ langer Kühlweg zur Verfügung steht.

Von der Abzugstrommel 16 wird das Bahnmaterial über eine Umlenkrolle 17 abgenommen, um anschließend auf eine Trommel 18 aufgewickelt zu werden.

Das Bahnmaterial 10 schmilzt mit seiner Innenfläche an die Heiztrommel 13 an, wodurch es an der Heiztrommel festklebt. Gemäß Fig. 2 wird vor dem Schaber 15 eine Stauchung 19 oder Kreppung des Bahnmaterials hervorge­ rufen, bei der das Bahnmaterial sich ziehharmonikaartig zusammenfaltet. Das so gestauchte Bahnmaterial wird durch die Abzugstrommel 16 von dem Schaber 15 mit kon­ stanter vorbestimmter Geschwindigkeit abgezogen. Diese Abzugsgeschwindigkeit ist niedriger als die Umfangsge­ schwindigkeit der Heiztrommel 13, so daß das Bahnmate­ rial 10 gegenüber seiner ursprünglichen Länge eine Ver­ kürzung erleidet. Diese Verkürzung wird durch die Kühl­ wirkung der Abzugstrommel 16 gewissermaßen eingefroren.

Die Abzugstrommel 16 wird auf einer konstanten Tempera­ tur zwischen 10 und 25°C gehalten. An ihr liegt dieje­ nige Seite des Bahnmaterials an, die an der Heiztrommel 13 außen lag. Dennoch wird die angeschmolzene Außensei­ te des Bahnmaterials von der Abzugstrommel 16 durch das Bahnmaterial hindurch gekühlt, so daß es sich wieder verfestigt. Diese Außenseite, die zuvor geschmolzen war, ist nach der Kräuselung wieder verlaufen, so daß sie ungekräuselt eingefroren wird und die Länge des verkürzten Bahnmaterials festhält.

Die Heiztrommel 13 und die Abzugstrommel 16 werden bei­ de von demselben Antrieb 14 angetrieben, wobei ihre Drehzahlen zueinander proportional sind, d. h. gleich­ bleibend ein konstantes Verhältnis zueinander haben. Die Drehzahlen sind so bemessen, daß die Umfangsge­ schwindigkeit der Abzugstrommel 16 wesentlich geringer ist als diejenige der Heiztrommel 13. Beispielsweise kann die Abzugstrommel 16 mit der halben Umfangsge­ schwindigkeit der Heiztrommel 13 laufen. In diesem Fall hat das fertige Bahnmaterial eine Längenreserve von 100%. Durch Veränderung des Antriebsverhältnisses können auch kleinere Längenreserven von 50% oder größere Län­ genreserven von 200% realisiert werden.

Die Heiztrommel läuft vorzugsweise mit einer Umlaufge­ schwindigkeit von 30-100 m/min., während die Abzugs­ trommel mit entsprechend langsamerer Umfangsgeschwin­ digkeit läuft, z. B. mit der halben Umfangsgeschwindig­ keit der Heiztrommel.

Die durch die Kräuselung 19 (Fig. 2) hervorgerufene Längenverkürzung des Bahnmaterials ist wesentlich grö­ ßer als 50%. Diese Kräuselung wird anschließend durch die Wirkung der Abzugstrommel 16 wieder rückgängig ge­ macht, wodurch das Bahnmaterial dann seine endgültige hänge erhält.

Der Schaber 15 ist an einer Stelle der Heiztrommel 13 angeordnet, die nicht dem natürlichen tangentialen Übergang des Bahnmaterials von der Heiztrommel 13 zur Abzugstrommel 16 entspricht. Vielmehr bleibt das Bahn­ material noch über einen Teil des Umfangs an der Heiz­ trommel 13 haften, bevor es von dem Schaber 15 abgelöst und anschließend unter Bildung eines Knickes im Bahn­ verlauf zur Abzugstrommel 16 hin abgezogen wird.

Fig. 3 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch das Bahnmaterial 10 nach seiner Behandlung, also nach der Längenverkürzung, wobei die Dickenverhältnisse nicht maßstäblich dargestellt sind. Das Bahnmaterial 10 weist eine in Längsrichtung gekräuselte Trägerschicht 20 auf, in der das Vlies mechanisch komprimiert ist und eine unregelmäßige Wellenform annimmt. Dabei bleiben die Verklebungs- oder Verschweißungsstellen der Fasern aus dem ursprünglichen Zustand beibehalten. Auf einer Seite des Bahnmaterials befindet sich eine Außenschicht 21, in der die Falten des Vliesmaterials zusätzlich mitein­ ander verschmolzen oder verschweißt sind, so daß die Außenschicht 21 nur begrenzt zerstörungsfrei dehnbar ist. Diese Außenschicht 21 ist daher, bezogen auf die hänge des behandelten Bahnmaterials, maßhaltig. Beim Dehnen der Materialbahn brechen die Schweißstellen der unterbrochenen Außenschicht 21 auf und die Bahn ist dann auf ihre ursprüngliche Länge entfaltbar.

Claims (11)

1. Verfahren zur Behandlung von Kunststoff-Bahnmate­ rial mit den Schritten:
Aufbringen des Bahnmaterials (10) auf eine Heiztrommel (13), die auf die Erweichungstempe­ ratur der Oberfläche des Bahnmaterials erwärmt ist, so daß die Oberfläche des Bahnmaterials an die Heiztrommel anschmilzt,
Ablösen des an der Heiztrommel haftenden Bahn­ materials (10) mit einem gegen die Trommel­ oberfläche gerichteten Schaber (15),
Abziehen des Bahnmaterials (10) von dem Schaber (15),
Kühlung des von dem Schaber (15) abgezogenen Bahnmaterials (10),
Aufwickeln des Bahnmaterials (10).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoff-Bahnmaterial (10) aus einem Faservlies besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern des Faservlieses einen ummantelten Faserkern haben, wobei die Schmelztemperatur der Ummantelung niedriger ist als diejenige des Ker­ nes.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bahnmaterial eine mindestens einseitig beschichtete Folie ist, wobei die Beschichtung eine niedrigere Schmelztemperatur hat als das Trä­ germaterial.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Abzie­ hens des Bahnmaterials (10) von dem Schaber (15) um mindestens 50% niedriger ist als die Umfangs­ geschwindigkeit der Heiztrommel (13).

6. Vorrichtung zur Behandlung von Kunststoff-Bahnma­ terial, mit einer Heiztrommel (13), die auf eine Temperatur erwärmt ist, die der Erweichungstempe­ ratur der Oberfläche des Bahnmaterials (10) ent­ spricht, einem an der Heiztrommel (13) angreifen­ den Schaber (15) zum Ablösen des an der Heiztrom­ mel haftenden Bahnmaterials und einer Vorrichtung zum Abziehen des Bahnmaterials (10) von dem Scha­ ber (15) mit einer Geschwindigkeit, die geringer ist als die Umfangsgeschwindigkeit der Heiztrom­ mel.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Vorrichtung zum Abziehen aus einer angetriebenen Abzugstrommel (16) besteht und daß die Heiztrommel (13) und die Abzugstrommel (16) mit zueinander ständig proportionalen Drehzahlen angetrieben sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß der Durchmesser der Abzugstrommel minde­ stens doppelt so groß ist wie derjenige der Heiz­ trommel (13).

9. Kunststoff-Bahnmaterial mit einer gekräuselten Trägerschicht (20) und einer die Trägerschicht an einer Bahnseite mindestens teilweise bedeckenden, mit der Bahnlänge maßhaltig verschmolzenen, unter­ brochenen Außenschicht (21).

10. Kunststoff-Bahnmaterial nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Faservlies be­ steht.

11. Kunststoff-Bahnmaterial nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern des Faservlieses einen ummantelten Faserkern haben, wobei die Schmelztemperatur der Ummantelung niedriger ist als die des Kernes.