DE1961695A1

DE1961695A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung zelliger und schichtartiger Materialien

Info

Publication number: DE1961695A1
Application number: DE19691961695
Authority: DE
Inventors: Fielding Alfred W
Original assignee: FIELDING ALFRED W
Current assignee: FIELDING ALFRED W
Priority date: 1968-12-04
Filing date: 1969-12-01
Publication date: 1970-11-12
Also published as: BR6914747D0; FR2027571A1; FR2027571B1; JPS519794B1; NL6918248A; ES374235A1; GB1290509A; US3586565A; HK62276A; BE741837A; CH514436A; AT318228B

Description

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Herstellung zelliger und schichtartiger Materialien aus einem Paar miteinander verschweiss»- barer Kunststoffolien durch Prägen und/oder Schichtverschweissen dieser Folien. Dieses Verfahren schliesst erfindungsgemäss eine verbesserte Methode zur gleichmässigen und homogenen Erwärmung der Folien bis zur Schweisstemperatur ein, bei der vor dem Zusammenschweissen der beiden Folien weder eine Dehnung noch irgend eine Formänderung des Materials auftritt.

Vor allem zur Herstellung zelliger Materialien stellt die vorliegende Erfindung eine wesentliche Verbesserung gegenüber bislang bekannten Vorrichtungen dar, insbesondere gegenüber Vorrichtungen, bei denen eine Anzahl von Walzen benutzt werden, die nacheinander die Temperatur jeder der beiden Folien erhöhen, eine Prägewalze zum Prägen der einen Folie und eine mit dieser Prägewalze zusammenwirkende Anpresswalze, die die

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zweite Folie während des Prägevorganges mit der ersten Folie zu dem gewünschten zelligen Material verschweisst. In diesen "bisher bekannten Vorrichtungen liegt die Vorschubgeschwindigkeit der Folien in der Grössenordnung von 61 m/min oder darüber, und die Temperatur der Walzen ist wesentlich höher als die Temperatur, die die Folien nach dem Verlassen der Walzen aufweisen sollen. Da die Folien normalerweise auf Temperaturen im Bereich ihrer Erweichungspunkte gebracht werden müssen, müssen die Temperaturen der Walzen wesentlich über den Erweichunge-P temperaturen der Folien liegen. Bei diesen bisher bekannten Verfahren ist es daher besonders wichtig, während des Betriebes praktisch konstante Vorschubgeschwindigkeiten der Folien einzuhalten, da jede Unterbrechung oder Verlangsamung des Vorschubes sofort zu einem Zerfliessen der Folien an den Punkten, führen würde, an denen sie mit den Walzen in Berührung stehen·. Bei allfälligen Unterbrechungen des ^erstellungsprozesses kann die Maschine erst dann abgeschaltet werden, wenn vorher.die Folien von den Walzen genommen sind. Beim Ingangsetzen der Maschine müssen zunächst temperaturbeständige Gewebe oder Vorspannbänder eingezogen werden _% die dann ihrerseits die Kunststoffolien erst bei stationären Betriebsbedingungen in die Maschine einziehen.

Ein weiterer Nachteil bisher bekannter Vorrichtungen zur Erwärmung und Sehichtverschweissung von Kunststoffolien mit Hilfe von Walzen besteht in der nicht gleichförmigen Wärmeverteilung auf den Folien. Es wurde festgestellt, dass eine zur Erwärmung über Walzen geführte Kunststoffolie diese Walzen nicht an allen Stellen gleichmässig berührt, da die Folien zur Ausbildung feiner Verwerfungslinien und Kanäle neigen. Diese Erscheinungen können sowohl durch Dehnung der Folie als auch dadurch hervorgerufen werden, dass zwischen der Folie und der Walze Luft eingeschlossen wird» Das Ergebnis dieser Prozesse führt jedoch in jedem Fall dazu, dass die Folie nicht an allen Stellen die Walze gleichmässig berührt und infolgedessen eine ungleichmässige Temperaturverteilucg aufweist. Wenn eine unter diesen

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Bedingungen erwärmte Folie dann auf eine Prägewalze geführt wird, so werden die Stellen der Folie, die nicht die notwendige Temperatur erreicht haben, auch nicht die durch die Frägevertiefungen auf der Prägewalze vorgegebene Form der Prägung erhalten haben, wenn die die Luft in der geprägten Folie abschliessende Gegenfolie aufgeschweisst wird. Da das ständig an den Prägevertiefungen der Prägewalze liegende Vakuum auch dann noch die iiötertemperierten Stellen der zu prägenden Folie vollständig auszuprägen trachtet, wenn die aWchliessende Gegenfolie bereits auf geschweisst ist, wird auch diese Gegenfolie mitverformt. Diese unerwünschte Nebenerscheinung wird im allgemeinen als Doppelprägung bezeichnet. Ein weiterer Nachteil, der bei den bisher bekannten Verfahren und Vorrichtungen immer wieder angetroffen wird» ist die unvollständige Prägung der Folien, Die unvollständige Prägung tritt stets dann auf, wenn Teilflächen der ?λι prägenden Folie so stark unterkühlt sind, dass die auf die Prägewalze geführte Folie unvollständig geprägt wird und das Vakuum auch nach dem Aufschweissen der Gegenfolie nicht in der Lage ist, die Prägung zu vollenden.

Die vorliegende Erfindung behebt die oben beschriebenen Nachteile der bisher bekannten Vorrichtungen und stellt ein neues und vorteilhaftes Verfahren und eine äaenfalls neue und vorteilhafte Vorrichtung zur gleichmässigen und homogenen Erwärmung von Kunststoffolien dar, so dass die zu prägenden Folien gleiehmässig über die gesamte Folienfläche prägbar sind und gleichzeitig Doppelprägungen und unvollständige Prägungen verhindert werden.

Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, dass die Folien im Abstand voneinander abwärts geführt werden, wobei ihre Temperatur durch Strahlungswärme allmählich bis zur Schweisstemperatur erhöht wird, dass die Folien unmittelbar nach Erreichen dieser SchKeisstemperaturen fortlaufend und kontinuierlich auf eine bewegliche prägende und verschweissende Oberfläche

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geführt werden, und zwar in der Weise, dass die eine Folie dieser Oberfläche aufliegt und geprägt wird, kurz bevor die zweite Folie so über der ersten Folie angelegt wird, dass durch, einen Druck, der auf die auf der prägenden Oberfläche aufeinanderliegenden Folien ausgeübt wird, diese Folien . gleichförmig miteinander verschweisst werden und dass darauf die schichtschweissenden und geprägten· Folien abgekühlt werden.

Darüber hinaus schlägt die Erfindung eine neue und verbesserte Anordnung und Organisation der einzelnen Teile der Vorrichtung vor, die insbesondere darin bestehen, dass die Heizeinheit schnell entfernt werden kann und der Betrieb der Maschine unterbrochen werden kann, ohne dass die Folie zer^- schnitten und anderweitig entfernt zu werden braucht und ohne dass ein Wiedereinziehen der Folie bei erneuter Inbetriebnahme der Maschine erforderlich wird. Ausserdem verhindert die vorliegende Erfindung, dass bei zufälliger überhitzung der Folie, die zum Zerreissen führt, das thermoplastische Material auf den Walzen oder auf anderen Teilen der Maschine erweicht und zerfliesst_s was eine gründliche Reinigung der Maschine vor einer erneuten Inbetriebnahme erfordern würde.

Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung liegt in dem neuen und fortschrittlichen Verfahren, nach dem die thermoplastischen Folien'erwärmt werden, bevor erst die eine der beiden Folien geprägt und bevor«dann die andere Folie auf die geprägte Folie aufgeschweisst wird. Dieses Verfahren zeichnet sich besonders durch seine Einfachheit, Zuverlässigkeit, durch seine leichte Handhabung und durch die Möglichkeit zur Herstellung fehlerfreier Erzeugnisse aus.

Ein weiteres Erfindungsmerkmal ist.die neue und fortschrittliche Vorrichtung zur Erwärmung, Prägung und Schichtverschweissung thermoplastischer Folien zur Herstellung zelligen Materials, die die Wirtschaftlichkeit und die Gleich-

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mässigkeit des Betriebes einer solchen Vorrichtung wesentlich erhöht und nach einer, aus welchen Gründen auch immer erfolgten Unterbrechung des Betriebes die zur Wieder—Inbetriebsetzung der Vorrichtung notwendige Vorbereitungszeit wesentlich verkürzt·

Ein weiterer Vorteil der Erfindung beruht auf der neuen und fortschrittlichen Einrichtung zur gleichmässigen Erwärmung verschweissbarer Folien, Schichten oder Blätter, einschliesslieh von Folien mit thermisch reaktivierten Beschichtungen, auf Schweisstemperatur, bevor die eigentliche Schichtverschweissung vorgenommen wird.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind nachstehend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben.
Es zeigen: ' '

Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Herstellung von zelligem Material in verbesserter Qualität;

Fig.1a einen Querschnitt durch ein zelliges Material zur Veranschaulichung der Doppelprägung;

Fig.1b einen Querschnitt durch ein zelliges Material zur Veranschaulichung der unvollständigen Prägung}

Fig.1c einen Querschnitt durch ein fehlerfrei geprägtes und verschweisstes zelliges Material;

Fig. 2 einen Seitenriss der erfindungsgemässenVorrichtung;

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Fig. 3 einen Querschnitt in Richtung der Linie 3-3 in Fig» 2, wobei die ausgefahrene Heizvorrichtung strichpunktiert dargestellt ist; ■

Fig. 4 einen· Querschnitt in Richtung der Linie 4-4 in Fig. 2i

Fig. 5 einen Querschnitt in Richtung der Linie 5-5 in Fig. 4} ,

Fig. 6 einen Querschnitt in Richtung der Linie 6-6 in Fig. 4;

Fig. 7 eine Seitenansicht der Heizvorrichtung mit den Brenn st off Zuführungen entsprechend dem in den Fig. 2-6 dargestellten Ausführungsheispiel der Erfindung und .

Fig. 8 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Vorrichtung.

Das im Folgenden beschriebene Verfahren und die im Folgenden beschriebene Vorrichtung dienen zur Herstellung von schichtartigen, zelligem Material, wobei sowohl bereits schichtartige als auch unbeschichtete Kunststoffolien benutzt werden können, die miteinander verschweissbar sind. Es kann also jede der beiden Folien sowohl aus einem thermoplastischen Material als auch aus irgend einem beliebigen Material mit einer verschweissbaren Kunststoff—Oberflachenbe schichtung bestehen.

Ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum Yersehweissen und prägen von Folien gemäss der Erfindung ist schematisch in der

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Fig. 1 dargestellt. In diesem Beispiel wird eine erste Folie aus Kunststoff 10 durch ein Paar Einziehwalzen 12 und 13 von einer Vorratsrolle 11 gezogen und wird durch die Leerlauffiihrungswalzen 14, 15 und 16 zur oberen Seite der durch die Zahl 17 gekennzeichneten Heizeinheit geführt. Eine zweite Kunststoffolie 18 wird durch die Einziehwälzen 20 und 21 von der Vorratsrolle 19 gezogen und wird in gleicher Weise durch die Leerlaufführungswalzen 22, 23, 24-, 25 und 26 zur oberen Seite der Heizeinheit geführt· Die Folien 10 und 18 oder andere verschweissbare Folien bleiben auf dieser Transportstrecke ohne Erwärmung} der gesamte Erwärmungsprozess findet in der Heizeinheit 17 statt«

Die Heizeinheit 17 besteht in der in Fig. 1 gezeigten Ausführung aus drei langgestreckten Heizelementen 27, 28 und 29· Nach dem Verlassen der Walze 16 wird die Folie oder das Band 10 durch die Einziehwalzen 30 und 3I abwärtsgerichtet zwischen die Heizelemente 27 und 28 geführt· Danach wird das Material mittels der Walze 32 %& einer temperaturgeregelten vakuumbetriebenen Prägewalze 33 geführt, die zum Prägen des erwärmten Materials 10auf ihrer Oberfläche eine Vielzahl gegeneinander abgegrenzter Prägeverfciefungen trägt. Ein Ausführungsbeispiel der Prägewalze ist in der TJSA-Patentschxift Ser. Ho. 3 142 599 beschrieben. Die zweite Folie 18 wird durch die Einsiehwalzen 34- und 35 abwärtsgerichtet zwischen die Heizelemente 28 und 29 geführt. Sie wird dann mittels der Walze 36 so auf die Prägewalze 33 gegeben, dass sie der Folie 10 aufliegt. Erfindungsgemäss erstrecken -sich die Heizelemente 27 und 29 abwärts bis in die unmittelbare Bähe der Prägewalze , 33| wobei das Heizelement 29 langer ist als das Heizelement 27· Durch diese Anordnung wird die zwischen den Heizelementen 27 und 28 abwärts geführte Folie 10 allmälilich erwärmt, und zwar in der Weise, dass die endgültige Präge- und Schweisstemperatur erst dann erreicht wird, wenn die Folie über das untere ;.nde J„⁵s Heizelementes 27 hinausläuft.· Durch dieses

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Verfahren bleibt die Folie selbsttragend und kann nach dem Verlassen der Heizeinheit 17 unmittelbar auf die Prägewalze 33 gebracht werden. Die Folie 18 wird in gleicher Weise er~ wärmt, wird »jedoch¹ der vom Heizelement 29 abgestrahlten Wärme auf einer insgesamt längeren Transportstrecke ausgesetzt, um sicherzustellen, dass die Folie 18 auch tatsächlich auf der Schweisstemperatur gehalten wird. Die Folie 18 erreicht die Prägewalze 53 an einem Punkt, der nach dem Aufgabepunkt der Folie 10 liegt, so dass diese zuerst geprägt und erst nach der Prägung mit der darüberliegenden Folie 18 verschweisst wird· w Das Verschweissen wird durch die Anpresswalze 37 bewirkt, die eine elastische Beschichtung trägt und auf die Prägewalze 33 gepresst wird. Das fertige zellige Material wird dann mittels der walzen 38 und 39 ausgetragen·

Erfindungsgemäss wird die aus den gegeneinander gesicherten Heizelementen 27, 28 und 29 bestehende Heizeinheit 17 von einem auf den Führungsschienen 4-2 und 43 geführten Satz Rollen 40 und 4-1 getragen· Das untere Ende des Heizelementes 29 trägt ein L-Profil mit einer Führungsnut, in die von unten her eine Führungsschiene 4-5 zur Stabilisierung der Heizeinheit eingreift. Vie im Zusammenhang mit den Fig. 2-6 ausführlich dargestellt ist, ermöglicht diese Art der Abstützung der Heizeinheit 17 ein leichtes Ausfahren der Einheit aus dem Folienführungssystem, ohne dass der Betrieb der Haschine eingestellt asu werden braucht· Durch diese Anordnung können bei einer gewünschten Beendigung des Präge«- und Schweisßprozesses die Heizelemente entfernt werden und die Maschine erst dann abgestellt : werden, wenn alle der Erwärmung ausgesetzt geweeene Folie die Walze 33 verlassen hat« Im normalen Betrieb ist es empfehlenswert, eine Wasserbrause 4-6 anzubringen, die ein schnelles Abkühlen der geprägten und verschweissten Folie ermöglicht, bevor diese die Prägewalze 33 verlässt. Bein zeitweiligen Einstellen des Präge- und Verschweissvorganges und bei« Ausfahren der Heizeinheit 17 ist es daher nur erforderlich, sicherzustellen, dass die gesamte der,Wärmebehandlung ausgesetzt ,

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gewesene Länge der Folie die zur Kühlung eingesetzte Wasserbrause 46 passiert hat. Um den Herstellungsprozess erneut aufzunehmen, ist es dann lediglich erforderlich, die Maschine wieder in Gang zu setzen und, nachdem die Folie die erforderliche Durchlaufgeschwindigkeit erreicht hat, die Heizeinheit wieder in ihre Betriebsstellung zu fahren, wodurch die oben beschriebene Funktionsweise wieder hergestellt ist.

Mit dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden alle Stellen der Folie gleichmässig erwärmt, was dazu führt, dass das zellige Material gleichmässig geprägt wird und die Bedingungen, die zur Doppelprägung und zu unvollständigen Prägungen führen, vermieden werden. Wenn Plastikfolien, wie oben bereits dargestellt wurde, dadurch erwärmt werden, dass sie über eine Anzahl von Walzen geführt werden, so treten auf den Folien Stellen auf, die, durch Wärmeausdehnung oder Lufteinschluss verursacht, keinen Kontakt mit der Walze haben. Als Folge davon weisen die so zum Prägen erwärmten Folien eine inhomogene Temperaturverteilung auf. Teile der Folien können sogar nur Temperaturen erreicht haben, die noch unterhalb der für die jeweilige Folie notwendigen Präget.emperatur liegen. Diese unerwünschten Begleiterscheinungen sind in den Fig. 1a und 1b dargestellt. In Figi 1a ist die sogenannte Doppelprägung dargestellt. Die zu prägende Folie E befand sich auf einer Temperatur, die geringfügig unterhalb der erforderlichen Prägetemperatur lag, so dass diese Folie nur teilweise geprägt war, als die abschliessende Folie S aufgeschweisst wurde. Infolgedessen vollendete das ständig aufrechterhaltene Yakuum schliesslich, die Prägung der Folie E, verformte dadurch nun aber ebenfalls die bereits fest aufgeschweisste Folie S. Durch diese Erscheinung geht der Polstereffekt ver- -loren, den fehlerfrei geprägtes Material, das in Fig. 1c dargestellt ist, aufweist· In Fig. Ic ist zu erkennen, dass die

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Folie 10, die der Folie E in Fig. 1a entspricht, vollkommen ausgeprägt ist, während die die Prägung abschliessende Folie 18 im wesentlichen eben ist. Eine unvollständige Prägung ist in Fig. 1b gezeigt. Wie der Figur zu entnehmen ist, ist die Folie E. unregelmässig geprägt, da der Bereich um E₁* sich auf einer höheren Temperatur befand als der Bereich um Ep. Die !Temperatur im Bereich um Ep war so niedrig, dass das Vakuum die Prägung der Folie vor dem Abkühlen nicht beenden konnte. Die abschliessende Folie S ist daher eben geblieben und zeigt nicht den in Fig. 1a dargestellten Effekt der Doppelprägung.

Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des im Zusammenhang mit der Fig. 1 beschriebenen Prozesses ist in den Fig. 2-7 dargestellt. In diesem AusführungsbeispieT ist der Rahmen der Maschine mit der Zahl 50 bezeichnet. Seine¹ Seitenteile sind 51 und 52. Das Seitenteil 51 des Rahmens 50 wird durch ein Paar vertikaler Säulen 55 gebildet, die durch geeignete Verstrebungen 54-» 55» 56 und 57 versteift werden. Das Seitenteil 52 des Rahmens 50 ist ähnlich konstruiert, und die beiden Seitenteile 51 und 52 sind durch Querverstrebungen, u.a. durch die Doppel-T-Profile 58 miteinander verbunden. Ein Paar langer Führungsschienen 42 und 43ragen horizontal aus dem Rahmen heraus, und zwar wesentlich über " das Seitenteil 52 des Rahmens hinaus. Wie in der Fig. 4" zu erkennen ist, ist der querliegende Doppel—T-Träger 55·' des Seitenteils 52 so unterbrochen, dass die Heizeinheit 17 aus einer Stellung im Rahmen 50 in eine Stellung ausserhalb des Rahmens 50 gefahren werden kann. Diese Stellung ausserhalb des Rahmens 50 ist in Fig. 3 strichpunktiert dargestellt.

Die Heizeinheit-17 wird von awei Rollensätzen 40-4Oa und 41-41a getragen, die auf des Führungsschienen 42 und 43 aufliegen. Die Rollen 40a und 41a werden von den vertikal angeordneten Profileisen 62 getragen, deren räumliche Lage durch die beiden querllegenden IT-Profile 63 und 64 fixiert

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ist. Das Heizelemente 27 der Heizeinheit 17 ist mit seinem einen Ende an dem vertikalen Profileisen 62 befestigt, und an seinem anderen Ende wird es von einem Profileisen 62* getragen, an dem die Holle 40 befestigt ist· In gleicher Weise ist das Heizelement 29 mit seinem eben !Ende an dem anderen Profileisen 62 befestigt und. mit seinem anderen Ende an einem anderen Profileiaen 62^f, das die zweite Holle 41 trägt. Vie in der Fig. 4 zu erkennen ist, wird das mittlere Heizelement 28 nur auf der linken Seite durch Befestigungen an den querliegenden U-Profilen 63 und 64 gestützt. Mit dieser Anordnung wird erreicht, dass die Folien 10 und 18 zwi*· sehen dem mittleren Heizelement 28 und den äueseren Heizelementen 2? und 29 hindurch abwarte laufen und dass ferner die gesamte Heizeinheit 1? während die Folienι 10 und 18 «lagezogen sind, gemäss Fig. 4 nach links ausgefahren werden kann, ohne mit den Folien in Berührung zu kommen, Badurch kann, wenn der Präge- und. Verschweissprozess unterbiOchen werden soll, die Heizeinheit aus der Maschine herausgezogen werden, wonach die Haschine angehalten "werden kann, ohne dass die Folien abgetrennt zu werden brauchen, was bei Wiederinbetriebnahme ein erneutes Einziehen erforderlich ' machen würde. Zur Wiederaufnahme des Betriebes braucht die Maschine nur wieder angestellt zu werden und brauchen die Heizelemente nur wieder in ihre Ursprungslage geschoben zu werden, um die Erwärmung der Folien wieder zu bewirken. Zur Stabilisierung der Heizeinheit 1? trägt HSM, Veirefcrebüng *>6 am Seitenteil *?1 des Rahmens 50 an einem Ende die L-förmige Führungsschiene 45 und wird am anderen Ende in ähnlicher Weise durch das Seitenteil 52 gehalten« Die untere Kante des Heizelementes 29 trägt ein mit einer Hut versehenes !Teil 44, das auf der Führungsschiene 45 aufsitzt und dadurch ein Verkanten der Heizeinheit aus der Vertikalen verhindert.

Verlauf der Folien 10 und 18 geht deutlich aus der Fig. 2 hervor. Es ißt zu erkennen, dass die Folie 10Über

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die Walze 14- geführt wird, die von den Seitenteilen 51 und 52 getragen wird. Die Folie verläuft dann direkt aufwärts und über die am oberen Ende des Rahmens angebrachte Walze 15· Die Walze 16 liegt oberhalb der Einziehwalzen 30 und 3"U und nachdem die Folie über die Walze 16 geführt wurde, läuft sie abwärtsgerichtet zwischen, den Einziehwalzen 30 und 31 hindurch und über die Walze 32 zur Prägewalze 33· -A-IIe diese Walzen 33» 30, 31 und 32 werden von den Seitenteilen 51 und 52 des Rahmens getragen. Im Falle der Walze 32 weist das Seitenteil 52 eine von der Verstrebung 56 getragene Platte 65 auf, die das eine Ende der Walze 52 trägt, ohne der Querbewegung der . Heizeinheit 17 im Wege zu stehen.

Die Folie 18 wird von den durch die Seitenteile 51 und 52 getragenen Walzen 23» 24- und 25 geführt und verläuft von dort aufwärts, über die Walze 26 an oberen Ende des Rahmens 50 und von dort wieder abwärts über die ebenfalls von den Seitenteilen getragenen Walzen 34- und 35- Die Folie 18 verläuft dann abwärts über die Walze 36 und von dort auf die Prägewalze 33? wo sie auf die Folie 10 geführt wird. Da die Folie.10 bereits vor der Folie 18 mit der Oberfläche der Prägewalze Kontakt hat, verursacht das über die Leitung 66 an die Prägewalze 33 geführte Vakuum die Prägung der Folie 10, worauf das Zusammentreffen mit der Folie 18 zum Verschweissen der einzelnen Prägevertiefungen in der Folie 10 und zum Abschliessen der Luft in den Zellen führt. Eine durch die hydraulisch betätigten · Zylinder 67 gegendie Prägewalze 33 gepresste Anpresswalze 37 stellt die luftdichte Verschweissung zwischen den beiden Folien sicher.

Fach dem Prägen und Verschweissen der beiden \Folien oder Schichten auf der Prägewalze 33 werden die Schichten durch die Wasserbrause 4-6 gekühlt, und das festige Material wird

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mittels der Abnahmewalzen 38 und 39 von der Prägewalze genommen»

Beim Betrieb der Maschine empfiehlt es sich, die Geschwindigkeiten einiger der Walzen sorgfältig zu regeln, um eine Verformung der Folien oder Schichten 10 und 18 zu vermeiden. Zu diesem Zwecke werden Antriebe mit Drehzahlregelung für die einzelnen Walzen und für die Prägewalze benutzt. Zweckmässigerweise werden diese Antriebe dadurch synchronisiert, dass sie von einem einzigen frequenzregelbaren Generator gespeist werden. Genauer gesagt sind die Walzen 14, 15 und 16, die die Folie 10 zu den Einziehwalzen 30 und 31 führen, Leerlaufwalzen, da die Folie auf dieser Transportstrecke kalt ist. Die die Folie 10 erfassende Einziehwalzen 30 und 31 werden dagegen von einem Antrieb mit Drehzahlregelung 68 betrieben, der mit der Walze 30 durch die Kettenzahnräder 69 und 70 sowie durch eine Kette 70 verbunden ist. Die Folie 18 wird über die Leerlaufwalzen 23, 24, 25 und 26 gezogen und dann durch die Einziehwalzen 34 und 35 abwärts geleitet. Die Walze 35 wird durch den regelbaren Antrieb 72 mit Hilfe der Kettenzahnräder 73 und 74 sowie der Kette 75 angetrieben. Die Walzen 32 und 36 werden durch den regelbaren Antrieb 76 über die KettenZahnräder 77» 78 und 79 sowie die Kette 80 angetrieben. Die Prägewalze 33 wird durch den regelbaren Antrieb 81 über die Kettenzahnräder 82 und 83 sowie über die Kette 84 angetrieben. Die Abnahmewalzen 38 und 39 werden von dem regelbaren Antrieb 85 über die Kettenzahnräder 86, 87, 88 und 89 sowie über die Kette 90 angetrieben. Jeder der regelbaren Antriebe 68, 72, 76, 81 und 85 wird durch den gemeinsamen frequenzregelbaren Generator 91 gesteuert, so dass bei einer .änderung der Folien-vorsehubgeschwindigkeit der Maschine nur die Frequenz des Generators 91 geändert zu werden braucht. Sind also einmal alle regelbaren Antriebe so koordiniert, ■dass sie für die gewünschte Spannung der durch die Maschine geführten Folien sorgen, so genügt eine einzige Steuerung

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zur Veränderung der Durchlauf geschwindigkeit. Aus Gründen der Zweckmässigkeit sind die elektrischen Verbindungen zwischen dem Generator 91 und den regelbaren Antrieben durch strichpunktierte Linien dargestellt.

In dem Masse, in dem die Folien 10 und 18 auf ihrem Wege abwärts durch die Heizeinheit 17 zunehmend erwärmt werden, ist es notwendig, die Walzen 32 und 36 auf entsprechenden Temperaturen zu halten, so dass sie weder beim ersten Starten der Maschine.die Folien abkühlen, noch durch aus der Heizeinheit absorbierte Wärme die Folien überhitzen. Aus diesem Grunde wird jede dieser beiden Walzen durch den Durchfluss einer temperaturgere-gelten Flüssigkeit auf einer geregelten Temperatur gehalten. Für Polyäthylen ist es ratsam, die Walzen 32 und 36 auf ca. 7-6»7 °C zu halten, was dadurch geschehen kann, dass Wasser od.er irgend eine andere geeignete Flüssigkeit im Kreis durch die Einlassanschlüsse 32b und 36b eingeführt und durch die Auslassanschlüsse 32a und 36a abgeführt -wird. Zu diesem Zweck kann jeder beliebige geeignete Flüssigkeits— thermostat eingesetzt werden. In gleicher Weise wird die Temperatur der Prägewalze 33 durch eine Flüssigkeit geregelt, die durch den Einlassanschluss 33^ eingeleitet und durch den Auslassanschluss 33a abgeleitet wird. Die genaue Konstruktion der Prägewalze"33 wurde bereits früher in den USA-Patentschriften 3 142 599 und 3 208 898 beschrieben»

Während die Heiz.einheit allgemein mit elektrischer Energie oder irgend einem beliebigen Brennstoff betrieben werden kann, werden die Heizelemente 27, 28 und 29 in der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung durch einen gasförmigen Brennstoff erwärmt. Das Gas tritt durch die Zuleitimg 92 in die Maschine ein und wird dann durch die Steuer- und Regelvorrichtungen 93» 94, 95» 96 und 97 geleitet, die sowohl die manuelle als auch die automatische Kontrolle des Gasdruckes und ein Unterbrechen des Gasflusses ermöglichen. Das Gas wird dann in einem Paar vertikaler Verteilerrohre 98 und 99 ver-

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zweigt, die ihrerseits durch flexible Schläuche 100 mit den Heizelementen 27, 28 und 29 verbunden sind, wie es am deutlichsten den Fig. 3 und 7 zu entnehmen ist» Die Benutzung flexibler Schläuche ermöglicht das Ein- und Ausfahren der Heizeinheit I7 hinsichtlich der Betriebsstellung, Gege — benenfalls können die äusseren Enden der Führungsschienen 42 und 4-5 durch einen ü-förmigen Rahmen 59 abgestützt werden, was am deutlichsten in der*Fig. 7 zu erkennen ist*

Eine weitere mögliche Ausführung der Erfindung ist in Fig. 8 gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht dem in den Fig. 1-7 gezeigten Ausführungsbeispiel, weshalb die in beiden Ausführungsbeispielen auftretenden Teile mit gleichen Zahlen bezeichnet werden. Die in der Fig. 8- gezeigte Anordnung unterscheidet sich von der in Fig. i gezeigten dadurch, dass die Heizeinheit 17 nur aus einem Paar von Heizelementen 27 und 29 besteht und das mittlere Heizelement 28 ausgelassen wurde. Es wurde beobachtet, dass die von den Innenflächen der Heizelemente 27 und 29 abgestrahlte Wärme die Folien "10 und 18 durchdringt und die Herstellung von zelligem Material mit luftdicht abgeschlossenen Zellen ermöglicht. Die in Fig. 8 gezeigte Anordnung hat sich als besonders geeignet erwiesen* für mit Polyvinylidenchlorid beschichtete Polyäthylenfo-lien mit Stärken von 0,025 - 0,075 mm· Es versteht sich jedoch, dass auch in Verbindung mit dem dünneren Material das mittlere Heizelement zur Regelung der Aufheizung benutzt werden kann.

Aus den im Vorhergehenden geschilderten Ausführungsbeispie·- len der Erfindung ist ersichtlich, dass die beiden Folien 10 und 18 auf der abwärtsgerichteten Transportstrecke durch die Heizeinheit 17 hindurch freitragend sind. Die Folien stehen also mit keinen hoch erhitzten Walzen in Berührung, so dass der Betrieb der Maschine zu jedem beliebigen Zeitpunkt unterbrochen werden kann, und zwar lediglich durch Aus

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fahren der Heizeinheit aus dem Rahmen 50 und ohne dass wegen der Folien irgendwelche Vorkehrungen erforderlich wären. Darüber hinaus erreichen die Folien durch die allmähliche Erwärmung auf der abwärtsfuhrenden Transportstrecke ihre Erweichungs- oder Schweisstemperatur erst unmittelbar bevor sie aus der Heizeinheit austreten. Zusätzlich kann das Heizelement 29 etwas länger als das Heizelement 27 sein ,""um die abschliessende Folie 18 auf der^aerforderlichen Schweisstemperatur zu halten. Dieses ist unter bestimmten Bedingungen angebracht, da die Folie 18 nicht geprägt wird und die zusätzliche Wärmezufuhr eine fehlerfreie Verschweissung erleichtert. Ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung ist, dass die Folien 10 und 18 über ihre gesamte Fläche gleichmässig erwärmt sind, so dass die in den Fig. 1a und 1b beschriebenen Begleiterscheinungen überwunden werden, und die Folie 10 vor dem Aufbringen der Folie 18, wie in Fig. 1c dargestellt, gleichmässig geprägt wird. Es ist des weiteren ersichtlich, dass, wenn auch die in den Figuren dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung speziell zur Herstellung von zelligem Material geeignet sind, sie auch zur planen Schichtverschweissung von Kunststoffolien benutzt werden können, wobei dann statt der Prägewalze 33 eine Walze mit ungebuckelter Abrollfläche benutzt werden würde.

Die vorstehend beschriebene Erfindung kann auch zur Bearbeitung von Folien benutzt werden,<von denen zumindest eine mit einem schweissbaren Material beschichtet sein kann, wobei es sich von selbst versteht, dass zur Herstellung von zelligem Material zumindest eine Folie prägbar sein muss, wenn auch nicht notwendigerweise verschweißsbar, wenn diese Folie z.B. keine verschweissbare Beschichtung trägt.

Da nur einige Ausführungsbeispiele der Erfindung in den Figuren dargestellt und beschrieben wurden, ist es einleuch-

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tend, dass Abwandlungen, Modifikationen und Veränderungen vorgenommen werden können, ohne den Offenbarungsbereich, der Erfindung zu verlassen.

Pat e nt an sprü ch e;

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Claims

1961895 Pat en t an Sprüche

1. jVerfahren zur Herstellung zelliger und schichtartiger Materialien aus einem Paar miteinander verschweissbarer Kunststolfolien durch Prägen und/oder Schichtverschweissen dieser Folien, dadurch gekennzeichnet, dass die Folien im Abstand voneinander £ abwärts geführt werden, wobei ihre Temperatur durch Strahlungswärme allmählich bis zur Schweisstemperatur erhöht wird, dass die Folien unmittelbar nach Erreichen dieser Schweisstemperaturen fortlaufend und kontinuierlich auf eine bewegliche prägende und.verschweissende Oberfläche geführt werden, und zwar in der Weise, dass die eine Folie dieser Oberfläche aufliegt und geprägt wird, kurz bevor die zweite Folie so über ,der ersten Folie angelegt wird, dass durch einen Druck,- der auf die auf der prägenden Oberfläche aufeinanderliegenden Folien ausgeübt wird, diese Folien gleichförmig miteinander yerschweisst werden und dass darauf die schichtverschweissten und geprägten Folien abgekühlt werden,

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur gleichförmigen Erwärmung der Folien nur die Aussenflächen dieser Folien der Wärmestrahlung ausgesetzt werden.

J.Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide. Oberflächen jeder der beiden Folien der Wärmestrahlung ausgesetzt werden.

■4» Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die schichtverschweissten und geprägten Folien gekühlt werden., noch während sie der beweglichen prägenden und verschweissenden Oberfläche aufliegen. ■

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5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass keine der Folien geprägt wird und dass die Folien auf einer beweglichen glatten Oberfläche schichtverschweisst werden, wenn zumindest die einander zugewandten Folieninnenflächen Schweisstemperatur-erreicht haben. .

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nadi einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass" die Vorrichtung eine Heiseinheit mit mindestens zwei, in einem bestimmten Abstand voneinander vertikal angeordneten Heizelementen enthält, dass diese Heizelemente Strahlungswärme in den zwischen ihnen 1efindlichen Zwischenraum abstrahlen, dass die Vorrichtung durch dazu geeignete Führungen zwei miteinander verschweissbare Kunststoffolien in einem bestimmten Abstand voneinander abwärts zwischen den Heizelementen hindurch zu führen gestattet, dass sie eine kontinuierlich bewegbare Präge- und Schichtschweissflache enthält, die die Folien fortlaufend nach dem Austreten aus dem Zwischenraum zwischen den Heizelementen aufnimmt, wobei die eine der beiden Folien diese Präge- und Schichtschweissflache eher als die andere Folie berührt, um vor dem Anlegen der zweiten Folie geprägt zu werden, dass die Vorrichtung geeignete Mittel enthält, um einen kontinuierlich wirkenden Druck auf die durchlaufenden Teile der übereinander auf der Präge- und Schichtschweissflache liegenden Folien auszuüben, um diese miteinander zu verschweissen und dass die Vorrichtung ferner geeignete Mittel enthält, zum Erreichen einer dauerhaften Verschweissung die Folien abzukühlen und danach das fertige Material von der Präge- und Schichtverscliweissoberf lache abzunehmen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zwecke der Unterbrechung des Heizvorganges die Heizeinheit * und die Folien relativ zueinander in horizontaler Richtung verschiebbar sind. .

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8. Vorrichtung nach Ansprüchen 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, dass sie zwischen den beiden Heizelementen ein drittes Heizelement enthält, das beidseitig Wärme abstrahlt und dass die Vorrichtung geeignete Führungen vorsieht, um die beiden Folien in die beiden Zwischenräume zwischen den drei Heizelementen führt. · '

9· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Rahmen mit in einem bestimmten Abstand voneinander angebrachten Seitenteilen enthält, dass sie zwischen diesen Seiten-™ teilen.voneinander getrennte Führungen enthält, die über eines der Seitenteile hinausragen, dass die Vorrichtung einen auf den Führungen laufenden Wagen enthält, der die Heizeinheit trägt und ein Hin- und Herschieben der Heizeinheit zwischen der Betriebsstellung zwischen den Seitenteilen des Rahmens und einer Stellung ausserhalb eines der beiden Seitenteile ermöglicht, dass die Vorrichtung zwischen den Seitenteilen des Rahmens Führungswalzen zum Abwärtsführen der Folien durch die Heizeinheit hindurch enthält und dass sie als bewegliche prägende und schichtverschweissende Oberfläche direkt unter der Heizeinheit eine von den Seitenteilen des Rahmens getragene Vakuumwalze ■enthält·

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie unter den Führungswalzen zwei Paar Einziehwalzen enthält, von denen das eine Paar die eine der beiden Folien, das andere Paar die zweite Folie trägt und durch die Heizeinheit hinabführt.

11. Vorrichtung nach Ansprüchen 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet., dass sie zwischen den beiden Heizelementen der Heizeinheit ein drittes Heizelement enthält, das beidseitig Wärme abstrahlt und dass die Vorrichtung Führungswalzen enthält, die eine der beiden Folien zwischen dem mittleren und einem der äusseren Heizelemente und die andere Folie zwischen

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dem mittleren und dem anderen äusseren Heizelement führen, wobei diese führungswalzen wahlweise Abrollflächen mit geregelter Temperatur haben können.

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