DE2258369B2 - Verfahren zur herstellung eines laminates - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Laminates, bestehend aus einer aus Fasern gebildeten Basisschicht, einer netzartigen Zwischenschicht und einer äußeren Metallfolie, bei dem die Metallfolie und die Zwischenschicht auf die Basisschicht aufgebracht und unter Einsatz von Klebmittel durch Druck- und Wärmebeaufschlagung dauerhaft verbunden werden.

Ein solches Verfahren ist bekannt (US-PS 33 93 117). Hierbei werden nacheinander auf eine polierte Grundplatte, die etwa aus rostfreiem Stahl bestehen kann, zunächst eine dünne Kupferfolie aufgelegt, die ihrerseits mit einer Glasmatte beschichtet wird, die beispielsweise aus miteinander verwebten Glasfaden besteht. Über deren obere Fläche wird nachfolgend in flüssiger Form ein wärmehärtbares Harz aufgetragen und hieraufhin eine weitere Glasfasermatte aufgelegt, in der die Fasern eine unregelmäßige Struktur besitzen. Auf diese Matte wird dann eine zweite aus gewebten Glasfäden bestehende Schicht aufgelegt und nachfolgend deren Oberfläche wiederum mit einem flüssigen Harz beaufschlagt, woraufhin das aus den genannten Schichten aufgebaute Laminat durch Wärme- und Druckbeaufschlagung zu einem festen Verbund vereinigt werden kann. Zeitaufwendig gestaltet sich dieses bekannte Verfahren insofern als hier diskontinuierlich gearbeitet wird, indem die einzeln aufeinanergebrachten Schichtungen beispielsweise durch Stempeldruck ihre Vereinigung erfahren, wobei es verfahrenstechnisch insbesondere aufwendig ist, mehrere Klebstoffschichten anzubringen, die aus flüssigem, wärmehärtbarem Harz bestehen. Flüssige Kleber führen bekanntlich bei nicht genauest sachgerechter Behandlung zu Verschmutzungen der für die Verfahrensweise benutzten Vorrichtungen, so daß die häufig notwendig werdende Reinigung der Maschinen störende Unterbrechungen im Produktionsablauf bringen. Auch ergeben sie häufig nur sehr geringe Haftfestigkeiten.

Es ist aber auch ein kontinuierliches Herstellungsverfahren für Schichtstoffe der genannten Art bekannt, nach dem einem Druckwalzenpaar von mehreren Abwickeldornen auf diesen bandförmig aufgewickelten ~ii~inander zu einem Laminat zu vereinigende Schichten zugeführt werden, bei denen es sich einmal um eine feste Harzschicht handelt und zum anderen um eine Basisschicht, die entlang ihrer einen mit dem Klebstoffband in Verbindung zu bringenden Oberfläche ein verstärkendes, gitterartiges Gebilde trägt (US-PS 34 44 024). Nach Durchlaufen der Druckrollen liegen die genannten Schichten in waagerechter Übereinanderordnung auf einem Endlosförderer und passieren eine Wärmezone, in der der oberhalb der Gitterstruktur der Basisschicht angeordnete Klebstoff sich so weit erweicht, daß er durch die Gatteröffnungen hindurchsackend eine feste Verbindung mit der Oberfläche der Basisschicht ermöglicht. Die Basisschicht, die vorzugsweise auch aus einem Harz besteht, wird schließlich nach Durchlaufen der Wärmezone nach ausreichender Abkühlung der Klebstoffschicht aus vorteilhaft thermoplastischem Material als Laminat aufgewickelt.

Vorteilhaft bei dieser Verfahrensweise ist nichi nur, daß hier kontinuierlich gearbeitet werden kann, sondern auch die Tatsache, daß hier mit einer unter üblichen Umwiltbcdingungen festen thermoplastischen Klebschicht gearbeitet wird, so daß die sonst üblichen Verunreinigungen der Vorrichtung bei der Verwendung von Flüssigkeitsklebstoff entfallen. Der Verbund der drei Schichten bei der letztgenannten Verfahrensweise wird letztlich ausschließlich durch geeignete Temperaturerhöhung in einer Wärmezone erreicht, wobei die in der Schichtung oben liegende Kleberschicht durch ihr Eigengewicht durchsackt und die gewünschte Verbindung herstellt. Bei hohem Produktionsausstoß muß daher die Wärmebeaufschlagungszone nicht nur außerordentlich lang sein, es muß darüber hinaus auch eine relativ starke, also ausreichend schwere Klebstoffschicht verwendet werden, damit sich diese bei bloßer Ausnutzung der Schwerkraft ausreichend um das genannte Gitternetz herumlegt und mit der Oberfläche der unteren Schicht verbindet. Für die Herstellung eines mehrschichtigen Produktes, bei dem die oberste Schicht beispielsweise bei der Wärmebeaufschiagung nicht in der Lage wäre, sich der Formgebung der netzartigen Zwischenschicht anzupassen, wäre diese bekannte Verfahrensweise nicht anwendbar, es müßte vielmehr ein weiterer Verfahrensschritt folgen, der bei nochmaliger Erhitzung des Endprodukts der obengenannten Verfahrensweise eine Verbindung der Klebstoffschicht mit einer weiteren Oberflächenschicht bewirken könnte.

Schließlich ist es auch noch bekannt, eine Oberschicht, die bereits mit einem Schmelzkleber auf einer ihrer Oberflächen versehen ist, auf eine Basisschicht aufzubringen und unter Druck- und Wärmebeaufschlagung dauerhaft mit dieser zu verbinden (GB-PS 11 97 229). Hierbei entsteht jedoch ein Endprodukt, welches sich ausschließlich aus zwei Schichten zusammensetzt, nämlich einer Kunststoffschicht und einer Papierschicht, die miteinander durch eine Kleberschicht dauerhaft verbunden sind.

Die Herstellung von Schichtlaminaten, die wenigstens eine Metallfolie enthalten, ist besonderen Schwierigkeiten unterworfen, da Metalloberflächen bei Verbindun gen mit Kunststoffen selbst nicht in Schmelzzustand überführt werden und somit nur eine oberflächliche Bindung zulassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde bei der

Verwendung nur einer einzigen festen Kleberschicht ein Laminat der eingangs genannten Art aus Basisfaserjchicht, netzartiger Zwischenschicht und äußerer Metallfolie sowie zwischengeschalteter Klebstoff- eCniCnl UCI lilUjjiii-tio* 6»-i iii£«~iit .-vui wuiiu «it *~lli, ι luiz- S

und Energie bei großer Haftfestigkeit herzustellen und dabei den Verbund der Schichten so zu gestalten, daß der relativ voluminösen Basisschicht riicht du.· einzelnen Oberschichten getrennt zugeführt werden müssen.

Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß als Klebmittel eine Folie, die sich zwischen der Zwischenschicht und der Basisschicht befindet, eingesetzt wird, und daß das Aufbringen der Metallfolie und der Zwischenschicht zusammen in mit der Klebfolie durch die öffnungen der Zwischenschicht js hindurch leicht haftendem Verbund vorgenommen wird. Dadurch, daß auf die Basisschicht, etwa in Form einer Glasfasermatte, nicht — wie bisher üblich — die einzelnen Oberschichten des Laminats getrennt voneinender aufgebracht werden, sondern vielmehr so wie es für den einfachen Spezialfall der Aufbringung einer Oberschicht, die einseitig mit einem Schmelzkleber versehen ist, bisher bekannt war, nunmehr die Mehrzahl der Oberschichten zunächst in einem ersten Verfahrensschritt zu einem leicht haftenden Verbund zusammenzu- fügen, um sie dann gemeinsam auf die Basisschicht aufzulegen, ergibt sich eine kaum störanfällige, einfache Verfahrensweise, die zu Endprodukten hoher Qualität führt und einen nur geringen Vorrichtüngsaufbau benötigt. Besonders vereinfacht ist das Verfahren auch dadurch, daß die Zusammenführung der einzelnen Ausgangsschichten für das Laminat derart gestaltet ist, daß für die Verbindung von insgesamt drei Schichten unterschiedlichster Materialien und Eigenschaften nur eine einzige feste Klebstoffschicht ausreicht.

Speziell bei der Verwendung von thermoplastischen Schmelzklebern, die bei Wärmebeaufschlagung zu Schrumpfungserscheinung^n neigen, ist die vorliegende Verfahrensweise insofern vorteilhaft als hiernach die Klebstoffolie zunächst bei nur sehr geringer Wärmezufuhr an ein stabiles, die Schrumpfkräfte ohne Verformung aufnehmendes Glasfasernetz einseitig angeheftet wird und entsprechend auch nur einen leichten Verbund mit der Metallfolie auf der der Klebstoffschicht gegenüberliegenden Seite des Glasfasernetzes eingeht. Erst nach Herstellung eines leichten Verbundes dieses Zwischenproduktes erfolgt seine Zuführung und Vereinigung mit einem Basismaterial unter Behandlung mit entsprechend hohem Druck und Wärme.

Das nach dem vorliegenden Verfahren hergestellte Produkt aus Metallfolie, Glasfasernetz und Basisschicht in Form einer Glasfasermatte unter Zwischenschaltung nur einer Kleberschicht, garantiert eine gleichmäßige Verteilung des Klebers und eine dauerhafte Bindung aller genannten Schichten untereinander, ohne das Auftreten innerer Spannungen zwischen den Schichten, wobei es sich in kontinuierlicher Arbeitsweise mit hoher Ausstoßquote herstellen läßt.

Das Produkt läßt sich bei ausgezeichneten Zugfest^- keiten, beispielsweise vorteilhaft als Dampfsperre, im <<o Bauwesen verwenden.

An Hand der Zeichnung soll beispielsweise und schematisch das vorliegende Verfahren näher beschrieben werden. Es bedeutet

Fig. 1 eine perspektivische Teildarstellung der Fertigungsstraße in vereinfachter Form zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

F i g. 2 eine perspektivische Wiedergabe der kontinuierlich arbeitenden Fertigungsstraße im Bereich der Aufbringung des Zwischenschichtproduktes auf eine Basisschicht.

Die Basisschicht, auf die gemäß F i g. 1 and 2 ein mehrschichtiges Oberflärhenlaminat aufgebracht wird, kann aus verschiedensten Materialien bestehen. Im Ausführungsbeispiel findet eine Glasfasermatte 10, bei der die einzelnen Fasern miuels eines ausgehärteten Harzes zusammenhalten, Anwendung. Die Oberflächenbeschichtung setzt sich in der nach F i g. 1 ersichtlichen Herstellungsweise als Zwischenprodukt 17 aus einer Folie 12, nämlich einer Metallfolie, wie beispielsweise einer Aluminiumfolie, einer verstärkenden netzartigen Zwischenschicht in Form eines Glasfasernetzes 14 und einer festen Klebstoffschicht 16 bzw. Klebfolie zusammen. Die einzelnen Schichten werden der Vorrichtung von Fig. 1 von Wickeldornen 18, 20, 22 getrennt zugeführt und im Bereich der Klemmstelle zwischen einer Heizwalze 24 und einer Druckwalze 26 zusammengeführt, so daß sich ein leicht haftender Verbund ergibt. Der Förderweg der miteinander verbundenen einzelnen Schichtungen setzt sich fort über die Kühlwalzen 28, vorbei an Kantenschnittmessern 30 bis hin zu einem Aufwickelkern 32. Dieses Zwischenprodukt 17 kann in dieser Form in den Handel gebracht werden oder es kann auch weiteren Bearbeitungsverfahren unterworfen werden oder schließlich direkt innerhalb des Fertigungsprozesses, wie F i g. 2 zeigt, auf ein geeignetes Basismaterial, wie die Glasfasermatte 10, in der dargestellten Weise aufgebracht werden.

Ein Förderer 34 bewegt die Glasfasermatte 10 entlang der gezeigten Bahn, wobei die Berührung zwischen dieser und dem kontinuierlich zulaufenden Zwischenprodukt im Bereich der Heizwalze 24 erfolgt. Die beiden zusammengeführten Bahnen werden in der Klemmstelle zwischen der Heizwalze 24 und der Druckwalze 26 mit ausreichender Wärme und Druck beaufschlagt, wodurch die Gesamtheit der einzelnen Schichten des Laminats innig gebunden wird.

Im Ausführungsbeispiel wird als Folie 12 eine Aluminiumfolie von annähernd 1 mm Dicke und als Glasfasernetz 14 ein solches benutzt, dessen Maschen, also der lichte Durchmesser der Perforierung, etwa 6 mm beträgt. Die Klebstoffschicht 16 besteht aus einem Athylen-Acryl-Säure Copolymer und hat eine Dicke von 1,25 mm. Selbstverständlich können auch geeignete andere Schicht- und Oberflächenmaterialien mit anderen Dicken beim vorliegenden Verfahren Anwendung finden und schließlich auch andere Metalle, Plastikmaterialien oder andere ausreichend nachgiebige, flächige Substanzen. Auch kann das Glasfasernetz ein Netz sein, welches aus anderen Materialien hergestellt ist, so beispielsweise aus Mineralfasern, aus organischen oder auch aus Draht und die Masehengröße und ihre Form können variiert werden.

Gemäß F i g. 1 läuft die Folie 12 über eine Heizwalze 36, welche der Vorerwärmung der Folie dient. Eine Richtungsablenkungswalze 38 verändert die Bahnrichtung der Folie im annähernd 180°, wobei sie auch die Heizwalze 36 um etwa 180" umschlingt. Die Folie 12 ist ein wenig breiter als das Glasfasernetz 14 und die Klebstoffschicht 16, um eine Arbeitskante vorzugeber. und eine genaue Ausrichtung derselben überflüssig zu machen, sowie schließlich zu verhindern, daß die Klebstoffschicht 16 über die Folie 12 bei der Wärmebeaufschlagung hinauszulaufen vermag, wodurch die Druckwalze 26 verschmutzen könnte.

Von wesentlicher Bedeutung ist die Folge der

Schichten 12,14 und 16. Die Wirksamkeit des Klebstoffs ist am größten, wenn das Glasfasernetz 14 zwischen der Folie 12 und der Klebstoffschicht 16 liegt, so daß die Folie in Kontakt mit der Druckwalze 26 und die Klebstoffschicht in Kontakt mit der Heizwalze 24 steht. Die Heizwalze ist mit einem Teflonband 40 überzogen. Umlenkwalzen 42 führen die feste Klebstoffschicht 16 der Heizwalze 24 in einer geringen Winkelneigung zu, so daß der Kontakt mit der Heizwalze in etwa nur ein Tangentialkontakt ist, was für den leicht haftenden Verbund der Schichten wesentlich ist. Damit kommt es zu keinerlei Instabilität bezüglich der mechanischen Festigkeit der Klebstoffschicht vor dessen Inkontaktbringung mit der stabilen zweiten Schicht.

Eine innige Verbindung der Schichten 12, 14 und 16 erfolgt bei entsprechendem Druck und zusätzlicher Wärme erst in Verbindung mit der Glasfasermatte 10 als Basisschicht zwischen der Heizwalze 24' und der Druckwalze 26' gemäß Fig.2. Wie schematisch mit dem Pfeil A angedeutet, sind die Druckwalzen 26 und 26' mechanisch derart aufgehängt und befestigt, daß sie eine Verschiebung gegenüber den Heizwalzen 24 und 24' ermöglichen.

Die Umlenkwalze 42, die vor der Heizwalze 24 liegt, hat eine geeignete Strukturierung auf der Umfangsfläehe, um eine Breitendehnung auf die Klebstoffschicht 16 auszuüben, wodurch Fältchen oder sonstige Unebenheiten beseitigt werden können.

Eine Gummiauflage 44 bei den Druckwalzen 26 und 26' sorgt für ausreichende Elastizität und einen genügenden Kontaktbereich zwischen den Walzen.

Die erhaltene Bindungsfähigkeit zwischen den Schichten ist für gegebene Materialien eine Funktion der Temperatur des Druckes und der Beaufschlagungszeit.

Der im Ausführungsbeispiel aufgewandte maximale Druck liegt in der Größenordnung von 0,35 bis 3,52 kg/cm², wobei die Heizwalze 24 auf eine Temperatur zwischen 177 bis 316°C erhitzt ist und die Durchlaufgeschwindigkeit bei 6,1 bis etwa 38,1 m/Min. liegt.

Im Bereich der Klemmstelle der Walzenpaare steht das Glasfasernetz 14 durch Deformation der Gummioberfläche 44 mit der Folie 12 im Kontakt, wobei eine gewisse Einbettung der Schichten ineinander erfolgt. Zur gleichen Zeit erfolgt durch die Wärmebeaufschlagung über die Heizwalze eine Erweichung der zuvor festen Klebstoffschicht. Während in der Klemmstelle zwischen dem Walzenpaar 24, 26 nur ein leichter Haftverbund erreicht wird, ist das zwischen den beiden Walzen 24' und 26' austretende Produkt ein solches, bei dem das Glasfasernetz 14 sowohl mit der Klebstoffschicht !6 als auch mit der Folie 12 gewissermaßet ineinander verzahnt ist, d. h. innig um die einzelnei Faserstränge des Netzes herumgeformt ist, was aucl gegenüber der Glasfasermatte einen nahezu 100%igei Flächenkontakt bedeutet.

Fig. 2 zeigt noch, daß uie Glasfasermatte 10 vor vorzugsweise hoher Dichte über einen Förderer 3' läuft. Eine Richtungsumkehrwalze 46 liegt in dei dargestellten Weise zwischen dem Wickeldorn 32 unc der Heizwalze 24', um deren Umfangsfläche über einen Bereich von etwa 180° das Zwischenprodukt Ii herumgeführt ist. Ein derart großer Umschlingungswin kel um die Heizwalze 24' kann vorgegeben werden, d; die Klebstoffschicht 16 ausreichend stabilisiert und eine Erweichung des Klebstoffs durch die Wärmebeaufschla gung über die Heizwalze 24' die Festigkeit dei Mehrfachschicht nicht mehr beeinträchtigen kann Zufolge des großen Umschlingungswinkels um die Heizwalze 24' und des damit gegebenen großer Kontaktbereichs wird ausreichend Wärme von dei Heizwalze 24' durch die Folie 12 auf den Kiebstof übertragen, so daß dieser weich wird. Wenn die Folie Π im Kontakt mit der Oberfläche der Heizwalze 24' steht ist die gegenüberliegende Klebstoffschicht 16 einei Kontaktnahme mit der Basisschicht 10 — wie dargestellt — ausgesetzt, während die Gesamtheit de; Laminats zwischen der Heizwalze 24' und dei Druckwalze 26' hindurchgeführt wird.

Eine genaue Ausrichtung der Basisschicht 10 in bezuj; auf die Oberflächenbelegung wird über verstellbare Führungen 48 sichergestellt. Wie auch aus F i g. 2 zi entnehmen ist, muß die Druckbeaufschlagung und dami die Eindellung der Basisschicht, also des Glasfasernetze! 10 zwischen den Walzen 24' und 26' etwa derart sein daß die Dicke im Bereich der Klemmstelle auf 50% dei normalen Stärke herabgesetzt wird. Dieses Zusam mendrücken des Materials zwischen der Heizwalze 24 und der Druckwalze 26' bei dem Bezugszeichen 5( vergrößert den Kontaktbereich zwischen dem Oberflä chenlaminat und der Basisschicht. Ein größerei Kontaktbereich vergrößert auch den Bindungsbereicl· und insofern auch die Kontaktzeit, während welcher die Klebeigenschaften und der Druckkontakt optima gehalten sind. Für ein gegebenes Materialband ist die erreichbare Fördergeschwindigkeit eine vorbestimmba re Funktion von Druck und Temperatur. Der Druck is begrenzt durch die Reversibilität der Elastizität, die da; Basismaterial besitzt. Die Temperatur begrenzt sich durch den Toleranzbereich in dem der Kiebstof Klebeigenschaften aufweist bzw. geeignet ist, sich mi der Basicschicht zu verbinden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines Laminates, bestehend aus einer aus Fasern gebildeten Basisschicht, einer netzartigen Zwischenschicht und einer äußeren Metallfolie, bei dem die Metallfolie und die Zwischenschicht auf die Basisschicht aufgebracht und unter Einsatz von Klebmittel durch Druck- und Wärmebeaufschlagung dauerhaft verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß als Klebmittel eine Folie, die sich zwischen der Zwischenschicht und der Basisschicht befindet, eingesetzt wird, und daß das Aufbringen der Metallfolie und der Zwischenschicht zusammen in mit der Klebfolie durch die öffnungen der Zwischenschicht hindurch leicht haftenden Verbund vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Metallfolie vor der Herstellung des leichten Verbundes vorerwärmt wird und daß der endgültige feste Verbund mit der Basisschicht erfolgt, nachdem die Metallfolie mit der netzartigen Zwischenschicht und der Klebfolie über etwa 180° der Umfangsfläche einer Heizwalze geführt worden ist.