DE3785338T2

DE3785338T2 - Vorrichtung und verfahren zur dampflaminierung.

Info

Publication number: DE3785338T2
Application number: DE19873785338
Authority: DE
Inventors: George M Elliot; George W Howell; Watford, Jr
Original assignee: Astechnologies Inc
Current assignee: Astechnologies Inc
Priority date: 1986-09-10
Filing date: 1987-09-03
Publication date: 1993-10-21
Anticipated expiration: 2007-09-04
Also published as: CA1341059C; WO1988002016A1; DE3785338D1; MX171341B; EP0282562A1; AU8033387A; EP0282562A4; EP0282562B1; ES2005306A6

Description

Die Erfindung betrifft das Dampflaminieren von zwei oder mehr Materialschichten unter Verwendung eines Klebers, der durch Wärme oder Feuchtigkeit aktiviert wird.
Es gibt viele Herstellungsverfahren, bei denen zwei oder mehr Materialschichten zusammenlaminiert werden. In der Bekleidungsindustrie wird z. B. Zwischengewebe mit Auskleidegewebe laminiert, um es steifer zu machen. In der Schuhindustrie werden textile Zwischengewebe mit Obermaterial aus Vinyl oder Leder laminiert. In der Autoindustrie wird Sitzbezugsstoff mit Polsterschaumstofflaminiert, um Sitzbezüge, Türverkleidungen und Innenausstattung herzustellen. Dies sind nur wenige Beispiele, die aufgeführt werden können.
Die gebräuchlichsten Geräte, die heute verwendet werden, um solche Laminierungen kontinuierlich durchzuführen, sind Maschinen, die mit der Übertragung von Wärme arbeiten, die von unempfindlichen Transportbändern übertragen wird, die gegen die gegenüberliegenden Seiten des Verbundwerkstoffs drücken. Die Bänder sind festgewebt und mit einem synthetischen Harz, z. B. Teflon®, beschichtet. Die Bänder laufen über oder unter beheizten Kanälen hindurch oder an einem Strahlungsheizer vorbei, bevor sie das Werkstück berühren. Die Bänder müssen auf eine Temperatur über der Aktivierungstemperatur des Klebers, z. B. im Bereich von 16,6 bis 33,3ºC (30 bis 60ºF) darüber, erwärmt werden. Der Kleber muß sehr sorgfältig ausgewählt werden, damit seine Aktivierungstemperatur nicht über dem Punkt liegt, bei dem das Schichtmaterial anfangen würde, sich zu zersetzen. Ein gutes Beispiel sind Gewebe aus Polypropylen. Diese sind normalerweise sehr temperaturempfindlich und beginnen schon bei Temperaturen von 93,3ºC (200&sup0;F) zu schrumpfen. Geeignete Gewebekleber, die bei niedrigeren Temperaturen aushärten, sind im allgemeinen flüssige Kleber, die Lösungsmittel enthalten. Diese setzen beim Aushärten oft ungesunde oder anderweitig schädliche Dämpfe frei. Es wäre wünschenswert, wenn es eine Maschine zur Durchführung solcher Laminierungen gäbe, die stattdessen die Verwendung eines normalerweise festen Klebers erlaubte. Feste Kleber können leichter in einer gleichmäßigen Schicht aufgebracht werden, und ihre Verwendung wirkt sich so aus, daß weniger wegläuft und weniger Abfall entsteht. Außerdem geben feste Kleber beim Aushärten normalerweise keine schädlichen oder gefährlichen Dämpfe ab. Bei den wärmeleitenden Laminiervorrichtungen, die gegenwärtig in Gebrauch sind, können feste Kleber im allgemeinen nur verwendet werden, wenn die zu laminierenden Materialschichten relativ hohe Zersetzungstemperaturen haben.
Wir wissen, daß es in der Bekleidungsindustrie vor vielen Jahren allgemeine Praxis war, Dampfschweißmaschinen zu verwenden, um Zwischengewebe, z. B. Steifleinen oder Krinoline, mit Auskleidegewebe zu laminieren. Diese Maschinen verwendeten gesättigten Dampf mit Temperaturen im Bereich von 143,3 bis 171,1ºC (290 bis 340ºF). Der Dampf wurde durch die Löcher in einer perforierten Dampfplatte ausgestoßen, die gegen die zu verbindenden Schichten gedrückt wurde. Der Vorgang verlief jedoch langsam und diskontinuierlich und ist im großen und ganzen durch Trockenlaminiereinrichtungen, die mit Übertragungs- oder Strahlungswärme arbeiten, ersetzt worden.
Die Zersetzung von Gewebe, die auftreten kann, wenn mit Trockenlaminiereinrichtungen gearbeitet wird, tritt in Erscheinung als Schrumpfung, Farbwanderung und Glanz. Wenn das Gewebe eine Noppe hat, besteht außerdem die Gefahr, daß die Noppe zusammengedrückt wird, wenn die Plattentemperatur zu hoch ist.
Die normalen Dampfdrücke, die in der Industrie verwendet werden, liegen unter 7,9 Bar (100 psig (Pfund pro Quadratzoll)). Höhere Drücke erfordern kompliziertere und teurere Rohrleitungen, Armaturen und Ausrüstungen für eine sichere Anwendung. Bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Heißdampflaminiervorrichtung können hohe Temperaturen, die für viele Laminierungen erforderlich sind, erreicht werden, ohne daß man mit hohen Drücken arbeiten muß, die erforderlich sind, wenn man mit gesättigtem Dampf bei diesen Temperaturen arbeitet.
US-A-869 895 offenbart eine Vorrichtung mit einem beheizten Tisch, einer Vorrichtung zum Befördern des zu laminierenden Materials auf den Tisch, einer Vielzahl von Rollen, um das Material zwischen ihnen und dem Tisch zusammenzudrücken, und einer Vorrichtung zum Einlassen von Dampf ins Innere der Rollen und des Tisches. Ein mit Perforationen versehenes Band ist saugfähig, wird vorgefeuchtet und läuft an dem beheizten Tisch und den beheizten Rollen vorbei, um Feuchtigkeit an das Material abzugeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann trockener, gesättigter Dampf verwendet werden, wenn das dampfdurchlässige Schichtmaterial relativ dünn ist. Der Dampf wird allerdings überhitzt und hat einen Druck im Bereich von 3,8 bis 7,2 Bar (40 bis 90 psig), vorzugsweise im Bereich von 6,2 bis 6,9 Bar (75 bis 85 psig). Er kann z. B. eine Temperatur von mindestens 27,7ºC (50ºF) über der seinem Druck entsprechenden Sättigungstemperatur haben. Am besten ist es, wenn der Dampf eine Temperatur im Bereich von 55,5 bis 166,6ºC (100 bis 300ºF) über der seinem Druck entsprechenden Sättigungstemperatur hat. Also beträgt z. B. die Sättigungstemperatur von Dampf mit einem Druck von 6,5 Bar (80 psig) etwa 162,8ºC (325ºF). Im erfindungsgemäßen Verfahren wird vorzugsweise so verfahren, daß Dampf mit 6,5 Bar (80 psig) auf mindestens 190,6 C (375ºF), im Idealfall auf Werte im Bereich von 21,3 bis 329,4ºC (425 bis 625ºF) erhitzt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird ferner vorzugsweise kontinuierlich betrieben. Der Bedampfungsschritt kann kontinuierlich durchgeführt werden, indem der Verbund der beiden Schichten und der dazwischen befindliche Kleber zwischen einem Paar sich bewegender, gegenüberliegender, offener Maschenbänder und durch eine Reihe von Strahlen des Heißdampfes hindurchgezogen werden. Die Dampfdüsen sollten im wesentlichen senkrecht zur Ebene der Bänder gerichtet sein. Der Schritt des Drückens kann kontinuierlich durchgeführt werden, indem der erhitzte Verbund von den offenen Maschenbändern zurückgezogen und durch ein Paar Druckrollen hindurchgeführt wird. Bei dieser Verfahrensweise können die Herstellungszeiten wesentlich reduziert werden.
Unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine große Menge verschiedener Arten von Schichtmaterialien laminiert werden. Mindestens eine der Schichten muß dampfdurchlässig sein. Beispiele für geeignete dampfdurchlässige Schichtmaterialien sind gewebte Textilien, Wirkwaren, nichtgewebte Fasermatten und -textilien (z. B. Nadelfilzstoffe), offenzelliger Schaumstoff und durchlässige Spanplatten. Die zweite Schicht braucht nicht dampfdurchlässig zu sein. Neben den eben erwähnten Materialien können als zweite Schicht Plastfolie und dampfbeständige Zellulosegewebe (z. B. Pappe) verwendet werden. Die Schichten können kontinuierlich oder geschnitten sein. Alle Arten von Fasern können in den Geweben verwendet werden, einschließlich Wolle, Polyester, Baumwolle, Polypropylen, Glasfaser, Rayon und Polyacrylat.
Der verwendete Kleber kann entweder durch Wärme aktivierbar oder unter Feuchtigkeit aushärtend sein, und er kann thermoplastisch, d. h. durch Wärme verformbar, oder wärmehärtbar sein. Feste Kleber werden oft bevorzugt. Diese können in Form von Partikeln auf eine der Schichten aufgebracht werden oder können in Form von Schichten oder Geweben zwischen die Schichten eingebracht werden. Feste, unter Feuchtigkeit härtende Kleber können in geschmolzenem Zustand unmittelbar vor der Laminiervorrichtung aufgebracht werden.
Wenn ein wärmeaktivierbarer Kleber verwendet wird, dann hat er vorzugsweise eine Aktivierungstemperatur im Bereich von 60,0 bis 176,7ºC (140 bis 350ºF). Zu den geeigneten wärmeaktivierbaren Klebern gehören Polyamidkleber, Polyesterkleber und Vinylpolymerkleber, z. B. Vinylazetatpolymere wie Polyvinylazetat und Äthylenvinylazetat-Kopolymere. Thermoplastische Polyamid- und Polyesterkleber werden oft bevorzugt zum Laminieren von Schaumstoff oder Zwischengewebe mit Gewebe. Diese Kleber haben gewöhnlich einen Schmelzpunkt im Bereich von 87,8 bis 176,7ºC (190 bis 359ºF). Zum Laminieren von Schaumstoff mit Gewebe wird oft ein Schmelzpunkt im Bereich von 104,4 bis 110,0ºC (220 bis 230 F) bevorzugt. Zum Verschweißen von Zwischengewebe mit Auskleidegewebe wird gewöhnlich ein Kleber verwendet, der etwa im Bereich 115,6 bis 132,2ºC (240 bis 270ºF) schmilzt.
Beim Laminieren von Zwischengewebe mit Schuhobermaterial wird ein thermoplastisches Polymer aus Vinylazetet, vorzugsweise ein Äthylenvinylazetat-Kopolymer vorteilhaft als Kleber verwendet. Es kann einen Schmelzpunkt im Bereich von 60,0 bis 87,8ºC (140 bis 190 F), vorzugsweise 76,7 bis 87,8ºC (170 bis 190ºF) haben.
Polyurethane sind die bevorzugten, unter Feuchtigkeit aushärtenden Kleber. Diese sind normalerweise feste Stoffe, die lösungsmittelfrei sind. Vor dem Erwärmen haben sie etwa die gleiche Konsistenz wie Paraffinwachs. Sie haben gewöhnlich einen Schmelzpunkt im Bereich von 65,6 bis 93,3ºC (150 bis 200 F). Sie können auf das Schichtmaterial aufgebracht werden, indem sie bis zum Schmelzen erwärmt werden und dann entweder unter Verwendung einer Gravurwalze oder einer Breitschlitzdüse auf das Material aufgetragen oder aber auf das Material aufgesprüht werden. Wenn Polyurethankleber an der Luft aushärten, brauchen sie normalerweise nur wenige Minuten Festklebzeit, bevor das laminierte Material weiterer Bearbeitung oder Verarbeitung unterzogen werden kann. Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfordern mit Polyurethan geklebte Laminate kürzere Festklebzeiten. Wir haben 12,7 mm (1/2 Zoll) dicken, offenzelligen Schaumstoff mit einem gewebten Polyesterstoff, z. B. unter Verwendung von Bostik-Polyurethan Nr. 9601, laminiert und konnten schon 10 Sekunden nach dem Schritt des Drückens mit Schneid- und Nähvorgängen beginnen. Die angegebene Festklebzeit für diesen wärmehärtbaren Kleber beträgt 3 Minuten, wenn die Aushärtung bei Raumtemperatur im Freien stattfinden kann. Der von uns verwendete Schaumstoff war ein thermoplastischer Polyurethanschaum auf Polyätherbasis. Wir hatten den gleichen Erfolg, als wir diesen Schaum mit einem textilverstärkten Vinylgewebe laminierten und dabei den Bostik-Kleber Nr. 9601 verwendeten.
Durch die Verwendung des Dampf es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Teil der Feuchtigkeit bereitgestellt, die erforderlich ist, um das Polyurethan aushärten zu lassen, und das Aushärten wird beschleunigt, indem der Kleber erwärmt wird. Die Bedingungen der Dampfzuführung müssen ausgewogen sein, was Temperatur und Zeitdauer betrifft, um ausreichend Feuchtigkeit zur Verfügung zu haben, um das Polyurethan chemisch zu vernetzen, jedoch auch nicht zuviel, damit das Laminat nicht feucht herauskommt. Die Verarbeitungszeiten in der Laminiereinrichtung sind im allgemeinen kürzer bei Verwendung der unter Feuchtigkeit aushärtenden Kleber als bei den wärmeaktivierbaren Klebern. Dadurch ist eine höhere Produktion pro Maschine möglich, und zwar mit weniger Energieverbrauch pro laminiertem Artikel.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Laminierungsverfahrens ist es, daß es keinen Kleber erfordert, der unterhalb der Zerfallstemperatur der Schichtmaterialien aktiviert wird. Ein Polypropylengewebe, das bei 93,3ºC (200ºF) schrumpft, kann also z. B. mit einer 9,5 bis 12,7 mm (3/8 bis 1/2 Zoll) dicken Schicht aus offenzelligem Schaumstoff unter Verwendung eines thermoplastischen Klebers mit einem Schmelzpunkt von 104,4ºC (220ºF) sicher laminiert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei Bedarf verwendet werden, um mehr als zwei Materialschichten zusammenzulaminieren. In der Schuhindustrie z. B. wird häufig ein Laminat aus Zwischengewebe, dünnem Schaumstoff und Obermaterial verwendet. Das Zwischengewebe ist meistens ein dünner Stoff, z. B. ein Webbaumwoll- oder Baumwoll- und Polyestermischgewebe. Der Schaumstoff ist normalerweise ein Polyurethanschaum (auf Polyäther- oder Polyesterbasis) und ist etwa 1,6 mm (1/16 Zoll) dick. Das Obermaterial kann Vinyl oder Leder mit oder ohne Verstärkung sein. Von den dreien hat das Obermaterial die größte Temperaturempfindlichkeit und kann eine Zersetzungstemperatur von etwa 87,8ºC (190ºF) haben. Um einen solchen dreischichtigen Verbundwerkstoff in einer Trockenlaminiereinrichtung zu verschweißen, würden Temperaturen im Bereich von 27,7 bis 33,3ºC (50 bis 60ºF) über der Aktivierungstemperatur des Klebers erforderlich sein, wodurch die Verwendung von Heißschmelzklebern sehr unpraktisch wird.
Wenn alle Schichten des Schichtmaterials luftdurchlässig sind, kann es vorteilhaft sein, wenn man ein Vakuum an die Seite des Verbundes gegenüber dem Dampfeintritt anlegt. Dadurch wird der Dampf besser durch die erste Schicht des Materials in die Kleberschicht hineingezogen. Dadurch wird auch Kondensation auf dem Verbundartikel verhindert, die zur Fleckenbildung führen kann.
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist folgende Elemente auf:
a) ein Paar gegenüberliegender, offenmaschiger Endlosförderbänder, das so angeordnet ist, daß ein Verbund aus zwei Materialschichten und einer Kleberzwischenschicht zwischen die Bänder gespannt werden können,
b) eine Einrichtung zum Drehen der Bänder in entgegengesetzte Richtungen, um den Verbund zwischen ihnen zu transportieren,
c) eine in einem der Bänder angebrachte, perforierte Platte, deren Löcher dem Band in dem Bereich, wo die beiden Bänder gegen den Verbund drücken, dem Band zugewandt sind,
d) eine Einrichtung zum Ausstoßen von Dampf aus der Platte mit ausreichend Kraft, um den Dampf durch das benachbarte Band zu drücken,
e) eine Einrichtung zum Kühlen des zweiten Bandes beim Rückkehren zum vorderen Bereich, wo es gegen den Verbund drückt, und
f) ein Paar Druckrollen, die angrenzend an das Ende des Bereichs angebracht sind, wo die Bänder gegen den Verbund drücken, die so beschaffen sind, daß sie den Verbund aufnehmen und zusammendrücken, nachdem er den Bereich verlassen hat.
Die Platte ist vorzugsweise aus Aluminiumguß hergestellt. Hinter ihrer perforierten Vorderseite befindet sich eine geschlossene Dampfkammer. Diese Kammer wird vorzugsweise mit Heißdampf versorgt. Eine bevorzugte Anwendung besteht auch darin, daß es neben der Heißdampfvorrichtung separate Vorrichtungen zum Beheizen der Platte gibt. Es können z. B. elektrische Widerstandsheizer verwendet werden. Diese sind vorzugweise außen an der Platte angebracht.
Im wesentlichen sollte die gesamte Kontaktfläche der Platte perforiert sein. Die Löcher sollten relativ klein sein, z. B. einen Durchmesser im Bereich von 0,76 bis 2,03 mm (0,030 bis 0,080 Zoll) haben, so daß die Dampfdüsen schmal sind. Die Plattenlöcher sollten-sehr dicht beieinander liegen - je kleiner die Löcher, je geringer der Abstand. Im Idealfall sollten die Löcher- nicht mehr als 19,05 mm (0,750 Zoll) auseinanderliegen.
Die perforierte Oberfläche der Platte ist vorzugsweise geringfügig gewölbt oder gebogen und wird normalerweise nach außen gegen das angrenzende Band gedrückt, um einen glatten Weg und einen relativ gleichmäßigen Anpreßdruck zwischen den Bändern zu gewährleisten.
Jedes Förderband ist offenmaschig oder hat eine offene Webart, so daß es luftdurchlässig ist. Das Band, das an die Dampfplatte angrenzt, bietet vorzugsweise einen möglichst kleinen Druckabfall über die Dampf strecke. Dieses Band hat vorzugsweise eine offene Fläche, die mindestens etwa 30% der Gesamtfläche des Bandes, z. B. einen Wert im Bereich von 30 bis 60%, ausmacht. Das andere Band kann weniger offen sein, z. B. eine offene Fläche von etwa nur 5 bis 20% haben. Beide Bänder sollten temperaturbeständig sein, z. B. eine Zersetzungstemperatur von über 204,4ºC (400 F) haben. Bänder aus Glasfiber oder Nomex®-Aramidfasern, beschichtet mit Teflon-Polytetrafluoräthylenharz, sind ideal.
Die Vorrichtung kann vorzugsweise mit einer Heizvorrichtung ausgerüstet sein, die entlang der Rücklaufstrecke des ersten Bandes positioniert ist, um das Band wieder zu erwärmen, bevor es in den vorderen Druckbereich zurückkommt.
Eine bevorzugte Anwendung besteht auch darin, daß die Vorrichtung Vakuumeinrichtungen aufweist, die im zweiten Band (d. h. nicht in dem Band, das um die Platte läuft) so angebracht sind, daß Luft und Dampf durch beide Bänder entlang ihrem Druckbereich gezogen werden. Die Einrichtung zum Kühlen des zweiten Förderbandes während seines Zurücklaufens in den vorderen Druckbereich muß nicht kompliziert sein. Es reicht aus, wenn das Band einfach der Luftumgebung im Freien ausgesetzt wird.
Um das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung besser zu verstehen, wird auf die der Beschreibung beigefügten Zeichnungen Bezug genommen. Die Zeichnungen stellen eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung dar und zeigen, wie sie arbeitet. Es zeigen
Fig. 1 eine isometrische Ansicht der Vorrichtungen (teilweise geschnitten), aber ohne ihren Rahmen;
Fig. 2 eine vergrößerte, isometrische Ansicht eines Abschnitts des Druckbereichs und der angrenzenden Dampfplatten, wie sie verwendet werden, um einen Verbund aus Gewebe, Kleber und Polsterschaumstoff zu erwärmen.
Gemäß Fig. 1 sind Endlosförderbänder 10 und 11 einander gegenüber angebracht. Band 11 wird von Rolle 15 im Uhrzeigersinn angetrieben, während Band 10 von Rolle 13 im entgegengesetzten Uhrzeigersinn angetrieben wird. Beide Bänder sind aus einem mit Teflon beschichteten Glasfiber mit offenem Gewebe hergestellt. Band 10 hat ein engeres Gewebe mit einer offenen Fläche von nur etwa 15%. Band 11 hat eine offene Fläche von etwa 50%. Band 10 läuft um zwei Umlenkrollen 12 und 38; Band 11 läuft um eine Umlenkrolle 14.
Druck gegen die untere Seite des Bandes 11 übt eine geringfügig gebogene Plattenbaugruppe 16 aus, deren gesamte Kontaktfläche 52 mit Löchern 17 perforiert ist, die einen Durchmesser von 1,65 mm (0,065 Zoll) haben und 15,9 mm (0,625 Zoll) auseinanderliegen. Die Plattenbaugruppe 16 besteht aus drei geschlossenen Dampfkammern 18, 19 und 20. (In Fig. 1 ist die Dampfkammer 18 der Einfachheit halber ohne ihre Abdeckung dargestellt.) Jede dieser Kammern wird über drei Zweigleitungen 21 mit Heißdampf versorgt, der aus der Verteilerleitung 22 kommt. Jede Zuleitung 21 ist ausgerüstet mit einem manuellen Durchflußmengenstellglied 45, mit dem es möglich ist, den Dampf über die Kammer gleichmäßig zu verteilen. Jede Kammer 18, 19 und 20 ist verbunden mit einer Entwässerungsleitung (nicht dargestellt) zum Abführen des Kondensats.
Gesättigter Anlagendampf gelangt über Leitung 23 in das System, und zwar durch das manuelle Stellglied 24 in das erste Druckgefäß 25. Der gesättigte Dampf in Leitung 23 kann einen Druck im Bereich von 3,8 bis 7,2 Bar (40 bis 90 psig) haben, der ihm eine Temperatur im Bereich von 140,6 bis 165,6ºC (285 bis 330ºF) verleiht. Normalerweise wird gesättigter Dampf mit einem Druck im Bereich von 6,2 bis 6,9 Bar (75 bis 85 psig) verwendet. Im Gefäß 25 wird der Dampf mittels elektrischer Spulen (nicht dargestellt) weiter auf eine Temperatur im Bereich von 190,6 bis 204,4ºC (375 bis 400ºF) erwärmt. Der Druck bleibt jedoch relativ konstant. Das Kondensat wird aus Tank 25 über Leitung 26 abgeführt, die ein Gefälle hat. Leitung 26 ist ausgerüstet mit einem Partikelfilter 47, einem 9,6-Bar-(125- psig- ) Kondenswasserabscheider 48 und einem Rückschlagventil 49.
Aus dem Gefäß 25 strömt der Dampf durch Leitung 27 hinüber in das Druckgefäß 28, wo er weiter erwärmt wird, z. B. auf eine Temperatur im Bereich von 237,8 bis 246,1ºC (460 bis 475ºF). Das Kondensat aus Gefäß 28 fließt durch die Entwässerungsleitung 51, die verbunden ist (nicht dargestellt) mit der Kondensatleitung 26. Der Druck wird wiederum relativ stabil gehalten. Aus Gefäß 28 strömt der Heißdampf über Leitung 50, durch das manuelle Stellglied 29 und das Magnetstellglied 30 in die Verteilungsleitung 22.
Am oberen Förderband 10 angebracht ist eine geringfügig gewölbte Vakuumhaube 31. Rohre 32 und 33 verbinden die Haube 31 mit der U-förmigen Verteilung 34. Jedes der Rohre 32 und 33 ist ausgerüstet mit einem manuellen Stellglied 37. Verteilung 34 ihrerseits wird versorgt durch Vakuumleitung 35, die gesteuert wird durch ein Magnetventil (nicht dargestellt). Ein Vakuum von 0,28 bis 1,70 m³ (10 bis 60 Kubikfuß) pro Minute auf je 929 cm² (1 Quadratfuß) Plattenfläche wird bevorzugt.
Wie Fig. 1 zeigt, bewegt sich das obere Förderband 10 durch die Umgebungsluft, und zwar von dem Zeitpunkt, wo es von Rolle 13 aufgenommen wird, bis es wieder über Platte 16 zu laufen beginnt, was dazu dient, das Band zu kühlen. Das untere Förderband 11 läuft dagegen über den Strahlungsheizer 46, bevor es Rolle 14 erreicht. Heizer 46 heizt Band 11 vorzugsweise vor auf eine Temperatur von 107,2 bis 121,1ºC (225 bis 250ºF), um verhindern zu helfen, daß sich Kondensat bildet, wenn der erste Kontakt mit dem Dampf erfolgt. Wegen dieser Eigenschaften kann diese Vorrichtung verwendet werden, um ein ziemlich temperaturbeständiges Material mit einem solchen, das weniger temperaturbeständig ist, zu laminieren, vorausgesetzt, das letztere ist dampfdurchlässig. Ein Velourgewebe z. B. kann mit einem offenzelligen Polyurethanschaum laminiert werden, wenn man einen pulverisierten Kleber mit einem Schmelzpunkt von 110ºC (230ºF) verwendet, ohne daß die Oberflächentemperatur des Velours jemals höhere Werte erreicht als 87,8ºC (190ºF).
Fig. 2 zeigt die Dampfkammern 18 und 19, an denen die Endabdeckungen entfernt sind. In jeder Kammer befindet sich ein Leitblech 39, das über der Öffnung 40 der Dampfleitung angebracht ist und das dazu dient, den eintretenden Heißdampf in der gesamten Kammer zu verteilen. An der unteren Seite der Kammern 18 und 19 sind elektrische Heizelemente 41 angeschraubt.
In Fig. 2 ist die Vorrichtung dargestellt, die verwendet wird, um gewebtes Polyester und Spandexgewebe 42 mit einer 12,7 mm (1/2 Zoll) dicken Schicht aus offenzelligem, themoplastischen Schaumstoff 43 aus Polyurethan auf Polyätherbasis zu laminieren. Zwischen Gewebe 42 und Schaumstoff 43 befindet sich eine Schicht aus pulverisiertem Polyamidkleber 44 mit einem Schmelzpunkt von 104,4ºC (220ºF). Der Kleber 44 wird in der vorhergehenden Bearbeitungsstation (nicht dargestellt) mit einer gleichmäßigen Auftragsmenge von 19,85 g (0,7 Unzen) pro 0,84 m² (1 Quadratyard) auf die Schaumstoffschicht 43 gesprüht. Die Bänder 10 und 11 befördern den Schichtverbund an den Dampfdüsen 45 mit so geringer Geschwindigkeit vorbei, daß der gesamte Kleber 44 geschmolzen ist, wenn der Verbund aus den Bändern herausgeführt wird. Es kann also z. B. etwa 15 Sekunden dauern, bis sich der Verbund von der ersten Reihe der Dampfdüsen bis zur letzten bewegt hat. Der Dampf, der in die Kammern 18 und 19 eintritt, hat einen Druck von 6,5 Bar (80 psig) und eine Temperatur von 260,0 C (500ºF). Die Ausgangsleistung des elektrischen Heizers 40 ist so eingestellt, daß er das Innere der Kammern 18 und 19 auf etwa 121,1ºC (250ºF) erwärmt, bevor der Dampf eintritt. Da sich das obere Band 10 auf seinem Rückweg an der freien Luft bewegt, erreicht es eine maximale Temperatur von nur 79,4ºC (175ºF).
Nachdem der Verbund am Ende des unteren Bandes 11 herausgefahren wird, wird er zwischen der oberen Antriebsrolle 13 und der Andruckrolle 52 hindurchgeführt. Diese beiden Rollen sind so eingestellt, daß sie einen Druck von 4,1 Bar (60 Pfund pro Quadratzoll) ausüben. Die Quelle dieses Druckes sind zwei Pneumatikzylinder (nicht dargestellt) mit einem Durchmesser von 63,5 mm (2 1/2 Zoll), die auf die Antriebsrolle 13 drücken.

Claims

1 Verfahren zum Zusammenlaminieren von zwei Materialschichten (43, 42) mit einem wärmeaktivierbaren oder unter Feuchtigkeit härtenden Kleber (44), wobei mindestens eine der Schichten (43, 42) dampfdurchlässig ist und das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

a) Ausbilden eines Verbundwerkstoffs (42-44) mit den zwei Materialschichten (43, 42) und einer Schicht (44) von wärmeaktivierbarem oder unter Feuchtigkeit härtendem Kleber (44) dazwischen, wobei die erste Schicht (43) dampfdurchlässig ist, gekennzeichnet durch

b) Bereitstellen von Heißdampf unter einem Druck im Bereich von 3,8 bis 7,2 bar (40 bis 90 psig) und mit einer Temperatur im Bereich von 27,7 bis 166,6ºC (50 bis 300ºF) über der Sättigungstemperatur,

c) Durchleiten des Heißdampfes durch die erste Materialschicht (43) in die Kleberschicht (44), wobei die Dampftemperatur hoch genug ist, um den Kleber zu aktivieren, und Fortsetzen eines derartigen Dampfflusses, bis im wesentlichen der gesamte Kleber (44) aktiviert worden ist,

d) Drücken des bedampften Verbundes (42-44) vor dem Aushärten des Klebers,

e) Ablassen des Drucks auf dem Verbund (42-44) und

f) vollständiges Aushärtenlassen des Klebers (44).

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei im Schritt (c) der Dampf unter einem Druck im Bereich von 3,8 bis 7,2 bar (40 bis 90 psig) steht und eine Temperatur von mindestens 27,7ºC (50ºF) über der dem Druck entsprechenden Sättigungstemperatur hat.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Dampf eine Temperatur im Bereich von 55,5 bis 166,6ºC (100 bis 300ºF) über der dem Druck entsprechenden Sättigungstemperatur hat.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Dampf unter einem Drum im Bereich von 6,2 bis 6,9 bar (75 bis 85 psig) steht.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Schritt (c) kontinuierlich durch Führen des Verbundes zwischen einem Paar von sich bewegenden, gegenüberliegenden, offenen Maschenbändern (11, 10) durch eine Reihe von Strahlen (45) des Heißdampfes durchgeführt wird, die im wesentlichen senkrecht zu der Ebene der Bänder (11, 10) gerichtet sind.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei im Schritt (d) der erwärmte Verbund (42-44) durch Führen des erwärmten Verbundes durch ein Paar Druckrollen (13, 52) kontinuierlich gedrückt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die zweite Materialschicht (42) auch dampfdurchlässig ist und im Schritt (c) ein Unterdruck an dem offenen Maschenband (10) neben der zweiten Schicht (42) aufgebracht wird, um den Dampf durch die erste Materialschicht (42) zu ziehen.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die erste Materialschicht (43) ein offenzelliger Polyurethanschaum und die zweite Materialschicht (42) ein Dekorgewebe ist.

9. Kontinuierliches Verfahren zum Zusammenlaminieren von zwei Materialschichten (43, 42) mit einem wärmeaktivierbaren Kleber (44), wobei mindestens eine (43) der Schichten (43, 42) dampfdurchlässig ist und das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

a) Ausbilden eines Verbundwerkstoffes (42-44) aus der ersten und zweiten Materialschicht (43, 42) mit einer Schicht (44) von wärmeaktivierbarem oder unter Feuchtigkeit härtendem Kleber (44) dazwischen, wobei die erste Schicht (43) dampfdurchlässig ist, gekennzeichnet durch

b) Führen des Verbundes (42-44) zwischen ein Paar von sich bewegenden, gegenüberliegenden, offenen Maschenbändern (11, 10) durch eine Reihe von Strahlen (45) von Dampf, die im wesentlichen senkrecht zu der Ebene des Verbundes gerichtet sind, wobei die Dampftemperatur hoch genug ist, den Kleber (44) zu aktivieren und das Führen langsam genug durchgeführt wird, daß der Dampf im wesentlichen den gesamten Kleber (44) aktiviert.

c) Führen des bedampften Verbundes (42-44) vor dem Aushärten des Klebers (44) durch ein Paar Druckrollen (13, 52), um den Verbund (42-44) zu drücken,

d) Herausziehen des Verbundes aus den Druckrollen (13, 52), um den Druck darauf abzulassen, und

e) völliges Aushärtenlassen des Klebers (44).

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Kleber (44) ein thermoplastischer Kleber mit einem Schmelzpunkt im Bereich von 60,0 bis 176,7ºC (140 bis 350ºF) besitzt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Kleber (44) ein Polyurethan ist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die erste Materialschicht (43) aus einer Gruppe umfassend Gewebe, Maschenwaren, nicht-gewebte Fibermatten und -gewebe, offenzelligen Schaum und poröse Spanplatte ausgewählt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die zweite Materialschicht (42) ausgewählt wird aus einer Gruppe von Kunststoffilm, Cellulosegeweben, Geweben, Maschenwaren, nicht-gewebten Fibermatten und -geweben, offenzelligem Schaum und poröser Spanplatte.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Kleber (44) ein synthetisches Harz aufweist, ausgewählt aus einer Gruppe von Polyamiden, Polyestern und Vinylpolymeren.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei die zweite Materialschicht (42) auch dampfdurchlässig ist und im Schritt (b) ein Unterdruck an dem offenen Maschenband neben der zweiten Schicht (42) angelegt wird, um den Dampf durch die erste Materialschicht (43) zu ziehen.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, wobei die erste Materialschicht (43) ein Zwischengewebe und die zweite Materialschicht (42) ein Auskleidegewebe ist.

17. Vorrichtung zum kontinuierlichen Zusammenlaminieren von zwei Materialschichten (42, 43) mit einem wärmeaktivierbaren oder unter Feuchtigkeit härtenden Kleber (44), wobei mindestens eine der Schichten (42, 43) dampfdurchlässig ist, gekennzeichnet durch

a) ein Paar von gegenüberliegenden, offenmaschigen, endlosen Transportbändern (11, 10), die derart angeordnet sind, daß sie einen Verbund von zwei Materialschichten (42, 43) und einer Kleberzwischenschicht (44) dazwischen zusammenzubringen, wobei jedes Band (11, 10) eine Innen- und eine Außenseite hat und die Außenseite die Fläche ist, die den Verbund (42-44) berührt, wenn er zwischen die Bänder (11, 10) gebracht wird,

b) eine Einrichtung (12, 13, 38, 14, 15) zum Drehen der Bänder (11, 10) in entgegengesetzte Richtungen, um den Verbund (42-44) dazwischen zu transportieren,

c) eine Platte (16), die dem Inneren des ersten Bandes (11) der Bänder (11, 10) benachbart angeordnet ist, wobei die Platte (16) eine geschlossene Kammer (18, 19, 20) mit einer perforierten Fläche (52) aufweist, die dem benachbarten Band (11) in dem Bereich gegenübersteht, wo die zwei Bänder (11, 10) gegen den Verbund (42-44) drücken,

d) eine Einrichtung (21-30, 39-41, 45, 50) zum Ausstoßen von Dampf durch die Perforationen (17) in der Platte (16) mit genug Kraft, um den Dampf durch das benachbarte Band (11) zu drücken,

e) eine Einrichtung (31-37) zum Kühlen des zweiten Bandes (10) der Bänder (11, 10) beim Rückkehren zum vorderen Druckbereich und

f) eine Einrichtung (13, 52) zum Drücken des Verbundes (42-44), nachdem er den Dampfausstoßbereich verläßt.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Einrichtung (13, 52) zum Drücken des Verbundes (42-44) ein Paar von Druckrollen (13, 52) aufweist, die dem Ende des ersten Transportbandes (11) benachbart angeordnet und geeignet sind, den Verbund (42-44) auf zunehmen und zu drücken, nachdem der Verbund (42-44) das Ende des Bandes (11) verlassen hat.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18 mit einer Einrichtung (23-28, 50) zum Bereitstellen von Heißdampf an die geschlossene Kammer (18-20) der Platte (16).

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei neben dem Heißdampf eine Einrichtung zum Wärmen der Platte (16) vorgesehen ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei die Wärmeinrichtung mindestens ein elektrisches Widerstandsheizelement aufweist, das an der Platte (16) angebracht ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei das Heizelement an der Außenseite der Platte (16) angebracht ist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 22, wobei das erste Band (11) einen offenen Bereich hat, der etwa 30 bis 60 % der Gesamtfläche des Bandes (11) bildet, und das zweite Band (10) einen offenen Bereich hat, der etwa 5 bis 20 % der Gesamtfläche des Bandes (10) bildet.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 23, wobei jedes der Bänder (11, 10) aus einem Gewebe mit einer Degradationstemperatur über 204,4ºC (400ºF) hergestellt ist.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 24, wobei die Löcher (17) in der Platte (16) einen Durchmesser im Bereich von 0,76 bis 2,03 mm (0,030 bis 0,080 inch) aufweisen und nicht mehr als 19,05 mm (0,750 inch) voneinander beabstandet sind.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 25, wobei die Platte < 16) aus Gußaluminium hergestellt ist.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 26, die zusätzlich eine Unterdruckeinrichtung (31-37) aufweist, die im Inneren des zweiten Bandes (10) derart angeordnet ist, daß Luft und Dampf durch beide Bänder (11, 10) entlang des Druckbereichs gezogen werden können.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 27, wobei die Dampfbereitstelleinrichtung (23-28, 50) geeignet ist, Dampf an die geschlossene Kammer (18-20) der Platte

(16) mit einem Druck im Bereich von 3,8 bis 7,2 bar (40 bis 90 psig) und mit einer Temperatur von mindestens über 27,7ºC (50ºF) über der dem Druck entsprechenden Sättigungstemperatur bereitzustellen.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 28, wobei mindestens die Außenfläche des ersten Bandes (11) aus Polytetrafluorethylenharz besteht.

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 29, wobei die Dampfbereitstelleinrichtung (23-28, 50) einen Kessel mit einer Dampfeinlaßeinrichtung (23, 24, 27), einem inneren Elektrowendelheizer und einer Dampfauslaßeinrichtung (27, 50) aufweist.

31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 30, wobei die Dampfbereitstelleinrichtung (23-28, 50) mindestens zwei Kessel (25, 28) aufweist, die in Serie miteinander verbunden sind, wobei jeder Kessel (25, 28) eine Dampfeinlaßeinrichtung (23, 24, 27), einen inneren Elektrowendelheizer und eine Dampfauslaßeinrichtung (27, 50) aufweist.

32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 31, wobei die Einrichtung (31-37) zum Kühlen des zweiten Bandes (10) eine Einrichtung zum Beaufschlagen des Bandes mit Umgebungsluft aufweist.

33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 32, wobei die Unterdruckeinrichtung (31-37) geeignet ist, Luft im Bereich von 0,28 bis 1,70 m³ (10 bis 60 Kubikfuß) pro Minute pro 0,093 m² (1 Quadratfuß) der Plattenfläche zu ziehen, und die Transportbänder (11, 10) horizontal mit dem ersten Band (11) am Boden angeordnet sind.

34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 33, wobei die Platte (16) gebogen ist und die konvexe Seite gegen das Innere des ersten Bandes (11) drückt.

35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 34, wobei die Dampfbereitstelleinrichtung (23-28, 50) geeignet ist, Dampf an die geschlossene Kammer (18-20) der Platte

(16) mit einem Druck im Bereich von 6,2 bis 6,9 bar (75 bis 85 psig) und einer Temperatur im Bereich von 55,5 bis 166,6ºC (100 bis 300ºF) über der dem Druck entsprechenden Sättigungstemperatur bereitzustellen.

36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 35, die zusätzlich eine Einrichtung (46) zum Wiederaufwärmen des ersten Bandes (11) während seines Zurücklaufens an den vorderen Druckbereich aufweist.