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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahrer zum kontinuierlichen Verhauten
der Oberfläche von Schaumstoffbahnen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens.
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Geschäumte Kunststoffe sind infolge ihrer geringen mechanischen Festigkeit
und ihrer porig strukturierten Oberfläche in ihrem ursprünglichen Zustand nur begrenzt
einsetzbar. Um sie für einen größeren Einsatzbereich nutzbar zu machen, verbindet
man die Schaumstoffbahn auf der Oberfläche mit Gewebe, Papier, Folien oder dergl.,
oder man ändert ihre strukturelle Beschaffenheit durch Anschmelzen der Oberfläche
oder durch Verändern des strukturellen Gefüges durch Verringerung des Porenvolumens.
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Allen diesen Verfahren, die unter den Begriffen Kaschieren, Verledern
und Verdichten bekannt sind, haftet der Mangel an, daß sie zwar die gewünschte Verfestigung
oder Stabilisierung der Schaumstoffbahn ergeben, andererseits aber wichtige Eigenschaften
des Produkts beeinträchtigen oder gänzlich beseitigen.
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Dies geschieht z.B. beim Flammkaschieren und Verledern, wenn unter
Ausnutzung der thermoplastischen Eigenschaften einer Schaumstoffbahn eine partielle
Plastifizierung der Schaumstoffbahn herbeigeführt wird. So wird z.B. beim Kaschieren
durch Anschmelzen der Oberfläche eine plastifizierte Schicht als Kleber zum Verbinden
der Schaumstoffbahn mit einem flächigen Gebilde erzeugt. Beim Verledern ergibt sich
durch Anschmelzen dor Oberfläche eine verhärtete, geschlossene Oberflächenschicht.
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Die zwangsläufige Verhärtung der plastifizierten Stellen bringt bedeutende
Veränderungen der wichtigen physikalischen Eigenschaften der Schaumstoffbahn mit
sich, die sich in vielen Fällen nachteilig für die beabsichtigte Verwendung auswirken.
Auch durch Kleben oder Beschichten kann hierfür keine Abhilfe geschaffen werden,
weil es sich in diesen Fällen um Materialien
mit anderen physikalischen
Eigenschaften als die Schaumstoffbahn handelt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Oberfläche von Schaumstoffbahnen
so zu behandeln, daß die Oberfläche eine hohe mechanische Widerstandsfähigkeit bei
gutem elastischem Verhalten erhält, wobei die physikalischen Eigenschaften des Schaumstoffes
nicht nachteilig beeinflußt werden. Insbesondere soll die Luftdurchlässigkeit und
die Elastizität der Schaumstoffbahn erhalten bleiben.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs
1 gelöst. Durch die Aufrechterhaltung einer Schicht aus schmelzflüssigem Material
auf dem Umfang der über die Schmelztemperatur des Schaumstoffmaterials erwärmten
Walze kann trotz der hohen Temperatur ein Entflammen des Schaumstoffmaterials verhindert
und eine Verhautung der Oberfläche der Schaumstoffbahn erzielt werden, welche die
erwünschte Verbesserung der mechanischen Widerstandsfähigkeit mit sich bringt, andererseits
aber die physikalischen Eigenschaften der Schaumstoffbahn nicht beeinträchtigt.
Die verhautete Oberfläche der Schaumstoffbahn ist elastisch und luftdurchlässig.
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Die Aufrechterhaltung einer schmelzflüssigen Schicht auf dem Umfang
der erwärmten Walze gewährleistet auch, daß das Verfahren kontinuierlich ohne Störungen
durchgeführt werden kann, wobei ein Verkrusten und Verkleben der Walzoberfläche
vermieden wird.
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Die schmelzflüssige Schicht auf der Walzenoberfläche kann durch Heizelemente
erhalten werden, die e in einem Abstand von der Oberfläche der Walze über deren
Umfang verteilt angeordnet sind.
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Vorzugsweise wird die Schaumstoffbahn über einen Teil des Umfangs
der erwärmten Walzen gefü#£rt, wodurch im Bereich dieses Umschlingungswinkels ein
Abkühlen der schmelzflüsslgen Schiclt auf der Walzenoberfläche verhindert wird und
auf der restlichen Umfangsfläche durch die in der Walze eingebaute Heizung die
schmelzflüssige
Schicht aufrechterhalten werden kann, wobei die Fläche, auf der die Schmelze mit
der Umgebungsluft im Kontakt ist, verringert wird.
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Weitere vorteilhafte Merkmale der Erdindung sind in den weiteren Ansprüchen
und in der nachfolgenden Beschreibung wiedergegeben.
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Eine beispielsweise Ausführungsform wird nachfolgend anhand der Zeichnung
näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 in einer schematischen Seitenansicht eine Vorrichtung
zum Verhauten einer Schaumstoffbahn, und Fig. 2 eine schematische Ansicht der über
der beheizten Walze angeordneten äußeren Heizeinrichtung.
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In Fig. 1 ist mit 1 ein Antriebsmotor bezeichnet, der eine Auflagewalze
2 antreibt. Die Oberfläche der Auflagewalze 2 kann fest oder auch elastisch sein.
Über der Auflagewalze 2 ist eine Druckwalze 3 angeordnet, die mit der Auflagewalze
2 über ein-nicht dargestelltes Getriebe verbunden ist. Mittels dieses Getriebes
können die relativen Umdrehungszahlen der beiden Walzen eingestellt werden.
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Die Druckwalze 3 kann eine glatte, polierte oder matte Oberfläche
haben. Falls Muster in der Haut der behandelten Schaumstoffbahn ausgebildet werden
sollen, kann auch eine strukturierte, z.B. gerillte oder in anderer Weise mit einem
Muster versehen Oberfläche vorgesehen werden, die blank oder matt sein kann. Als
besonders geeigneter Überzug hat sich eine Hartverchromung erwiesen. Die Walze kann
hochglanzpoliert oder bronziert sein, sie kann jedoch auch mit temperaturbeständigem
Kunststoff überzogen sein oder einen Keramiküberzug haben.
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Die Druckwalze 3 ist mit einer nicht dargestellten Heizeinricht11r.g
versehen, durch welche die Oberfläche der Druckwalze auf eine Temperatur bis etwa
500 0C aufgeheizt und auf dieser Temperatur gehalten werden kann. Vorzugsweise werden
in
der Druckwalze elektrische Heizstäbe oder elektrische Strahler vorgesehen. Diese
Heizung kann durch Meß- und Regelgeräte gesteuert und überwacht werden, so daß eine
konstante Temperatur auf der Walzenoberfläche aufrechterhalten wird. Damit auch
über die Längsabmessung der Walze ein bestimmtes Temperaturprofil eingestellt werden
kann, kann die in der Walze eingebaute Heizung in Abschnitte unterteilt sei. An
Stelle einer elektrischen Heizung ist auch eine Heizung mittels eines strömenden
Mediums, beispielsweise mittels Dampf möglich.
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Die Temperatur der Druckwalzenoberfläche kann automatisch und kontinuierlich
durch geeignete Meßfühler erfaßt werden, deren Ausgang einer Regeleinrichtung zugeführt
wird. Beispielsweise kann die Temperaturmessung mittels Infrarot erfolgen. Nach
einer anderen Ausgestaltung kann an den Seitenflächen der Druckwalze nahe dem Umfang
eine Kontaktmessung vorgenommen werden, welche die Schmelzeschicht auf dem Walzenumfang
nicht beeinträchtigt.
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Die Auflagewalze 2 wird nicht beheizt. Gegebenenfalls kann eine Kühleinrichtung
für diese Auflagewalze 2 vorgesehen werden.
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Die Höhe des Spaltes zwischen den beiden Walzen 2 und 3 kann dadurch
eingestellt werden, da die Druckwalze 5 durch eine Verstelleinrichtung, beispielsweise
die in Fig. 1 angedeutete Spindel, verstellt wird. Um eine sehr genaue Einstellung
des Walzenspalts zu erhalten, wird eine Präzisionsmeßeinrichtung vorgesehen.
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Eine Schaumstoffbahn 4 aus Polyurethanschaum wird von einer Vorratsrolle
5 abgezogen, auf die Regel- und Steuereinrichtungen einwirken, durch welche die
Spannung der Bahn 4 sowie deren Geschwindigkeit eingestellt werden können. Die Schaumstoffbahn
wird durch eine Heizeinrichtung 6 geführt, in welcher die Bahn beispielsweise mittels
Infrarot auf eine Temperatur von 120 bis 150 0C vorgeheizt wird. Nahe dem
Ausgang
dieser Heizeinrichtung ist bei 7 eine Schockheizeinrichtung angeordnet. Im Bereich
dieser Heizeinrichtungen wird die Schaumstoffbahn längs einer Auflagefläche 8 geführt.
Anschließend verläuft die Schaumstoffbahn durch zwei Führungswalzen 9 und 10 und
von diesen zu einer Umlenkrolle 11, die nahe der Druckwalze 3 angeordnet ist. Durch
die Anordnung der Umlenkrolle 11 ergibt sich ein Umschlingungswinkel der Schaumstoffbahn
4 auf der Druckwalze 3 von etwa 900. Nach dem Austritt aus dem Walzenspalt zwischen
den Walzen 2 und 3 läuft die Schaumstoffbahn über Führungswalzen 12 und 13 zu einer
Umlenkrölle 14, an die sich eine Aufrolleinrichtung 15 anschließt. Bei 16 ist schematisch
eine Kühldüse angedeutet, welche die verhautete Oberfläche der Schaumstoffbahn mit
Kühlluft bestreicht.
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Über dem freiliegenden Umfangsabschnitt der Druckwalze 3 ist zusätzlich
zu der in der-Druckwalze eingebauten Heizeinrichtung eine äußere Heizeinrichtung
17 angeordnet, die sich bei der Darstellung in Fig. 1 nur über einen Teil des freiliegenden
Umfangabschnitts erstreckt. Sie kann auch so ausgebildet sein, daß sie sich über
den gesamten freiliegenden Umfangsabschnitt erstreckt.
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Wie die Fig. 2 zeigt, ist die geizeinrichtung 17 über die Länge der
Druckwalze 3 in Abschnitte unterteilt, so daß einzelne Abschnitte der Druckwalze
unterschiedlich stark von außen beheizt werden können. Um über die Länge der Druckwalze
3 eine konstante Temperatur zu erhalten, können auch die Ränder der Druckwalze 3
gekühlt werden.
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Die über der Druckwalze angeordnete Heizeinrichtung 17 dient im wesentlichen
zum Konstanthalten der Temperatur der Druck walze, welche diese durch die in der
Druckwalze eingebaute Hei 75 erhalt.
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Die in der Heizeinrichtung 6 auf 120 bis 150 0C vorgeheizte
Schaumstoffbahn
wird an der Druckwalze 3, die auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt des Schaumstoffmaterials,
beispielsweise 330 bis 420 0C, erwärmt ist, an der Oberfläche aufgeschmolzen, wobei
der Schaum an der Oberfläche der Schaumstoffbahn vernichtet wird, die Poren geschlossen
werden und sich eine Verhautung ergibt. Auf der Oberfläche der Druckwalze 3 bleibt
eine beispielsweise 1/10 mm dicke Schicht der Schmelze haften. Die Beheizung der
Druckwalze 3 ist so ausgelegt, daß diese Schmelzeschicht über den gesamten Umfang
der Druckwalze flüssig bleibt und an keiner Stelle erstarrt. Die flüssige Schmelzeschicht
auf der Druckwalze dringt in die Poren der frisch zugeführten Schaumstoffbahn ein,
wobei diese zugleich aufgeschmolzen wird. Durch bie Wahl eines Umschlingungswinkels
der Druckwalze durch die Schaumstoffbahn, vorzugsweise im Bereich der Bahnzuführen,
wie in Fig, 1 dargestellt, wird die Aufrechterhaltung einer Schmelzeschicht über
den gesamten Umfang der Druckwalze begünstigt, da im Bereich des Umschlingungswinkels
eine Abkühlung der Schmelzeschicht verhindert wird.
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Mit der Druckwalze 3 kann eine Schicht bis zu 4 mm an der Schaumstoffbahn
aufgeschmolzen werden. Die Arbeitsgeschwindigkeit beträgt 6 bis 10 m/min, wobei
die Temperatur der Druckwalze 100 % über dem Entflamnpt 4 t des Schaumstoffmaterials
liegen kann Durch die Aufrechterhaltung eines Schmelzefilms auf dem Walzenumfang
wird aber trotz der langen Verweildauer der Schaumstoffbahn an der Druckwalze ein
Brennen verhindert.
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Je nach Material der Schaumstoffbahn kann diese im Walzenspalt zwischen
den Walzen 2 und 3 verdichtet werden oder auch nicht.
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Die nicht beheizte Auflagewalze 2 nimmt im Verlaufe des Verfahrens
beispielsweise eine Temperatur von 80 4C an.
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Die Temperatur der Druckwalze 3 wird längs des Umfangs und über die
Längsabmessung auf + 5 OC , vorzugsweise + 10 konstant ehalten.
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Auf diese Weise können Polyester- und Polyätherschäume verarbeitet
werden.
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Wie die Fig. 1 zeigt, ist über der Druckwalze 3 eine Gasabzugshaube
18 angeordnet, mittels der die bei der Oberflächenbearbeitung entstehenden Gase
abgesaugt werden, die an den Heizelementen zu Ablagerungen fiihren können. Zur Vermeidung
einer Entzündung dieser Gase werden anstelle von Infrarotstrahlen für die Heizeinrichtung
17 vorzugsweise Keramikheizelemente verwendet.
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Die verhautete Schaumstoffbahn 4 kann unter einer Spannung von 1 bis
10 % abgezogen und aufgewickelt werden.
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Bei dem beschriebenen Verfahren ist es auch möglich, gleichzeitig
ein zweites Material von einer weiteren Vorratsrolle abzuziehen, mittels einer Heizeinrichtung
zu erwärmen und dann mit der Schaumstoffbahn im Bereich der Walzen 2 und 3 zu verbinden.
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Die in Fig. 1 wiedergegebene Schockheizeinrichtung 7 wird beispielsweise
auf eine Temperatur von 150 bis 300 0C eingestellt, je nach Vorheizung der Schaumstoffbahn
in der Heizeinrichtung 6.
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Der Umschlingungswinkel der Schaumstoffbahn an der erwärmten Druckwalze
3 kann im Bereich von 30 bis über 900, vorzugsweise bei 90°, liegen.
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Durch den Umschlingungswinkel an der erwärmten Druckwalze 3 wird ein
Verkrusten und Verhärten des Schmelzefilms verhindert, da die Kontaktzeit mit der
Umgebungsluft verringert wird.
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L e e r s e i t e