DE7804478U1

DE7804478U1 - Vorrichtung zur erzeugung einer feuchtigkeitsdurchlaessigen folie

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Publication number: DE7804478U1
Application number: DE19787804478
Authority: DE
Original assignee: Unilever NV
Current assignee: Unilever NV
Priority date: 1978-02-15
Filing date: 1978-02-15
Publication date: 1981-01-15

Description

VORRICHTUNG ZUR ERZEUGUNG EINER FELTHT13KEITSDURCHLBsSIGEN FOLIE

Die Erfindung cir-rifft-ein^orrichtung zur Erzeugung einer Folie, welche für Feuchtigkeit und Flüssigkeiten durchlässig ist. Die Folie besteht aus einem an sich fur Flüssigkeiten undurchlässigen thermoplastischen Material und ist mit Ausstülpungen versehen, an deren Enden sich Offnungen zum Durchlassen von Flüssigkeiten befinden. Die Folie soll insbesondere als Abdeckfolie für ein saugfähiges Material verwendbar und in Verbindung ni~ einem solchen Material halbdurchlässig sein, wobei die Flüssigkeit nur in Richtung auf das saugfähige Material durcn die Folie hindurch tritt bzw. gesaugt wird.

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In DE-OS 2 556 501 ist eine solche Folie als Deckschicht einer Wegwerfwindel beschrieben, wobei diese Folie mit scgenannten verjüngten Kapillaren versehen ist, welche etwa kegelförmig ausgebildet cind und deren aus der Ebene der Folie vorstehende Spitze eine kleine öffnung enthält. In dieser Veröffentlichung sind auch verschiedene Verfahren zur Herstellung einer solchen Folie angegeben. So soll es möglich sein die FoI^e mittels einer heizbaren und mit Dornen versehenen Fcr:n und einer nachgiebigen Platte zu formen und zugleich zu lochen. Oder es soll eine selche Folie durch·Vakuumverformen mit Hilfe einer geeigneten Formplatte tiefgezogen werden. Nach einem weiteren Verfahren kann die Folie in eine mit Dornen versehene Form gegossen werden. Gegebenenfalls ist die mit den Ausformungen versehene rolle noch so zu bearbeiten, dass von den Spitzen Material entfernt wird, um den Durchmesser der Offnungen auf den angestrebten Wert zu bringen. Diese Bearbeitung kann durch ein Abschleifen der Spitzen oder ein Aufschmelzen der .. 20 gesamten Deckschicht erfolgen.

Diese Verfahren scheinen für eine Fertigung in grossen Umfange unzweckmässig zu sein. Insbesondere dürfte es schwierig sein, einen gleichmässigen Lochdurchmesser zu erreichen. Dies gilt vor allem für eine nachträgliche Bearbeitung der Spitzen der Ausformungen durch Abschleifen, da schon ein geringer Werkzeusr/erschleiss die an sich sehr kleinen Öffnungen in ihren Abmessungen wesentlich verändern kann. Dasselbe trifft auch fur das Aufschmelzen der Spitzen unter

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Erwärmung der gesamten Folie zu, da auch hier schon z.B. geringe Temperaturunterschiede eine Veränderung in den Abmessungen der Folie und der öffnungen ergeben können.

In GB-PS Sül 473 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem eine Folie über einen gekühlten, perforierten Zylinder

geführt, und ein Heissluftstrom gegen die Folie geblasen wird, so dass die Bereiche der Folie, die sich über den Perforationslöchern des Zylinders befinden, aufgeschmolzen werden. 3ie Perforationslöcher der Folie sind an ihrem Umfang durch das . 10 aufgeschmolzene Material verstärkt. Diese Folie ist jedoch als halbdurchlässig Abdeckfolie, beispielsweise für eine saugfähige Einlage nicht geeignet, da die Offnungen in der Ebene der Folie liefren und somit keine Kapillaren gebildet werden.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Herstellung vzn durchlässigen Folier. zu verbessern, wobei die Folien Ausstülpungen besitzen, durch die die Flüssigkeit wie durch eine Kapillare von einer, saugfähigen Material angesaugt werden kann.

Nach der Erfindung wird die Folie aus thermoplastischem ._/ 20 Material zunächst so weit erwärmt, dass sie eine Verformungstemperatur nahe dem thermoplastischen Temperaturbereich des Materials besitzt. Mit dieser Temperatur wird die Folie in einen Prägespalt eingeführt und während des Prägens unter gleichzeitiger Abkühlung in dem thermoelastischen Temperaturbereich verformt. Der Prägespalt wird zwischen einem gekühlten und gravierten Metallzylinder und einer elastischen Walze gebildet. Hinter dem Prägesplalt wird die Folie auf dem Metallzylinder anliegend weiter abgekühlt, und es werden dann

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ausschliesslich die Enden der erzeugten Ausprägungen durch kurzzeitige Erhitzung auf oder über die bei der Verformung angewandte Temperatur zum Schrumpfen gebracht, wobei *:ich die Offnungen bilden. Die im Prägespalt erzeugten Ausprägungen

^lj sind so gestaltet, dass ihre Enden Flächen sind, die zur Cirundflache der geprägten Folie etwa parallel verlaufen. Die Verformung der Folie ir. dem Prägespalt erfolgt vorteilhafterweise so, dass die Enden der Ausprägungen bei gleichzeitiger örtlicher Abkühlur.?· reformt und dabei gestreckt werden, warjrenddie Irundflache der F^lie nur eine unbedeutende Streckung erfährt. Durch diese Verstrebung insbesondere der Enden der Ausprägungen erhält äas Material in den Endflächen eine Orientierung, die bei einer erneuten Erwärmung auf oder über die erste Verformungstempera-ur zum Schrumpfen führt. Durch das Schrumpfen reisser. die Endflächen auf, und es bilden sich um die Ränder der Cffr.angen Verdickungen, die diese Öffnungsränder verstärken. Zie erneute Erwärmung der Endflächen erfolgt zweckmässigerweise iurch Kontaktwärme einer gegen den gravierten und gekühlten Metallzylinder gedrückten,heissen Walze. Die Walze erhitzt nur die Endflächen selbst. Ό:° Seitenwände der Ausprägungen liegen weiterhin an dem gekühlten, gravierten Metallzylinder an und können praktisch nicht schrumpfen. Nach weiterer Abkühlung kann die Folie von dem gravierten, gekühlten Metallzylinder abgenommen, gegebenenfalls weiter abgekühlt und aufgewickelt werden.

Eine Folie aus Hart-PVC wird z.B. mit einer Temperatur des thermoelastischen Bereichs, das ist zweckmäSiger Weise über 150⁰C, in den Prägespalt eingeführt, durch die beiden gekühlten

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Prägewalzen abgekühlt, wobei die Endflächen bei Temperaturen zwischen etwa 90 und lMo° ausgeformt und zugleich orientiert werden, und nach weiterer Abkühlung der geprägten Folie wird ein Schrumpfen durch plötzliche Erwärmung auf 100 bis l40° bewirkt. Bei teilkristallinen Kunststoffen wie beispielsweise Polyäthylen, werien die Folien bis etwa an ihren Schmelzpunkt erwärmt, die Enden der Ausprägungen dann unterhalb dieses Schmelzpunktes ausgeformt, die Folien bei weiterer Anlage an den gekühlten gravierten Metallzylinder bis unter den Kristallitschmelzpunkt, beispielsweise bis etwa 60° C, abgekühlt und danach die öffnungen durch plötzliche Wiedererwärmung der Endflächen bis an den Schmelzpunkt und das hierdurch bewirkte Schrumpfen erzeugt. Obwohl es für eine plötzliche Erhitzung der Endflächen notwendig sein kann, die Oberflächentemperatur der belrrsizten Walze auf 150 bis nahe 200⁰C zu

halten, ist doch ein Aufschmelzen des Materials der Endflächen möglichst zu vermeiden, da in diesem Falle das Material der Folie an der beheizten Walze ankleben würde. Nach einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens wird eine Folie mit schlitzförmigen Ausprägungen und öffnungen versehen. Vorzugsweise ist die Länge der Ausprägungen 3 bis 10 mal, insbesondere 5 bis 6 mal so gross wie ihre Breite. Die Ausprägungen erfolgen in Reihen, die zueinander versetzt sind und in denen die Ausprägungen eine

ir5 wechselnde Richtung gegenüber der Laufrichtung der Folie besitzen. Die Neigung der Ausprägungen beträgt 30 bis 60°, vorzugsweise ^5°. Durch diese Neigung der Ausprägungen und Schlitze wird eine Folie erhalten, die für die·-weitere Bear-

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beitung und als fertiges Produkt eine genügende Zugfestigkeit in jeder Richtung besitzt. Der Metallzylinder ist vorzugsweise in einem Muster graviert, das die beschriebene Folie ergibt. Nach dem Verfahren werden Ausgangsfolien von einer Dicke von 0,02 bis 0,06 nai und eventuell bis über 0,1 mm verarbeitet. Als Material für die Folie kommen alle Thermoplaste im Frage. Insbesondere werden Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid und deren thermoplastische Copolymere verwendet. Ein fr.-vcrzugtes Material ist Hochdruckpolyäthylen.

Die Grosse der zu erzeugenden öffnungen hängt von der Viskosität der hinlurchtretenden Flüssigkeit ab. Die öffnungen sollen wenigstens einen freien kreisförmigen Querschnitt von 0,1 mn Durchmesser besitzen. Ausprägungen und öffnungen können jede t=ii-=rbige Form besitzen, also z.B. kreisförmig, quadratisch, scnlitzförniig, dreieckig cder sternförmig sein. In der bevorzugten Ausführung mit schlitzförmigen Offnungen haben die Öffnungen einen Querschnitt von 0,2 mal 6,0 mm vorzugsweise von 0,3 niai 2,0 mm. Die Tiefe der Ausprägungen, d.h. die Höhe der Seitenwände, soll mindestens etwa so gross sein wie die kleinste Breite der öffnungen. Bei dem bevorzugten schlitzförmigen öffnungen von 0,3 rcal 2,0 mm sind die Ausprägungen 0,3 mm tief. Der Querschnitt der Ausprägungen kann sich zur öffnung hin verringern, sodass bei einer kreisförmigen öffnung beispielsweise eine kegelförmige Ausprägung vorliegt. Bei konischer 2'j Geste, tung der Ausprärungen und einer entsprechenden Form der Gravuren auf dem Metallzylinder kann die Grosse der öffnungen auch durch die Wahl des elastischen Überzugs der beheizten V/alze und ihren Anpressdruck beeinflusst werden. Vorzugsweise

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I werden die Ausprägungen jedoch so gestaltet, dass ihre Seiten-

I wände etwa rechtwinklig von der Basisfolie abstehen und der

k Querschnitt über die gesamte Höhe der Ausprägung; im wesent-

K- liehen konstant ist. Durch diese Form kann eine Kapillar-

|i 5 wirkung über die ganze Länge der Ausprägung und damit ein ig verbessertes Aussaugen von Feuchtigkeit erreicht werden.

Die erfindur.gsa;emässe Vorrichtung, zur Durchführung des μ

vorstehend beschriebenen Verfahrens besteht aus einer an sich

^; ' bekannten Präge-einrichtung, in der ein Prägespalt zwischen

; _ 10 einem gravierten Metallzylinder und einer Walze mit einer }■ elastischen Oberfläche beispielsweise aus Gummi gebildet wird.

Nach der Erfindung ist sowohl der gravierte Metallzylinder als auch die Walze mir elastischer Oberfläche gekühlt und die Folie wird auch nach dem Prägen über einen Teil seines

i 15 Umfanges auf dem gravierten Metallzylinder geführt. Vor der Abnahmestelle der Fclie vom Metallzylinder ist eine beheizte >.' Walze angeordnet, die gegen die Folie gedrückt wird. Diese

^: : beheizte Walze dient, dazu, die Endflächen der Ausprägungen

kurzfristig so weit zu erhitzen, dass sie zu Offnungen _ 20 schrumpfen. Die Cberflächentemperatur der beheizten Walze

'. , liegt daher bei der Verformungstemperatur der Folie oder sogar i

noch darüber. Die beheizte Walze wird mit einem erheblichen Anpressdruck gegen den Metallzylinder gedrückt. Dieses An-

C-O-i I.qil AJ/f»r*r

■ pressen erfolgt mit einem Liniendruck von l^CT bis 2-j-C,Kp pro

j ' 4.ill .%'/»■rn

¹ 25 cm, vorzugsweise von 1-^' IJp- ßj>o" ,om. Die hohe Temperatur der

i beheizten Walze und der Anpressdruck gewährleisten einen

. schnellen Wärmeübergang und damit eine plötzliche Erhitzung

I' der Endflächen auf die Schrumpftemperatur auch bei Folien-

. —ίο -

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■· ■

schwindigkeiten von über 100 m/min., bei denen die Berührungszeit zwischen den Endflächen und der beheizten Walze aussergewöhnlich kurz ist. Je höher diese Poliengeschwindigkeit ist, um so höher muss auch der Anpressdruck und die Oberfläehentemperatur der beheizten Walze gewählt werden.

Die Umfangsgeschwindigkeiten des gravierten Metallzylinders, der Gummiwalze und der beheizte Walze sind etwa gleic.i. Das Gravieren des Metallzyiinders kann mittels Stichel oder eines sonstigen bekannten Verfahren erfolgen. Die Oberfläche der beheizten Walze ^Ί=ηη aus Stahl oder auch aus Blei bestehen.

Zum Ausgleich von Durchbiegungen der beheizten Walze sowie auch des gravierten Zylinders und von Ungleichmassigkeiten, die bei den Gravuren unvermeidbar sein können, kann die Oberfläche der beheizten Walze elastisch ausgeführt werden. Die Oberfläche kann mit einer Silikonschicht oder einer PTFE-Schicht oder einem ähnlichen Material versehen werden, das . einerseits elastisch ist und zur: anderen das Ankleben etwa schmelzender Partikel der Folie vermindert.

Die Erfindung wird noch einmal anhand der auf den .20 Zeichnungen dagestellten Beispiele erläutert. Es ..zeigen:

Fig. L Ein Schema über den Lauf der Folie in der Vorrichtung; Fig. 2 Einen Schnitt durch den Prägespalt; Fig. 3 Einen Schnitt durch die Berührungsstelle zwischen gravierten Zylinder und beheizter Walze;

Fig. 4 Eine Ansicht auf einen Teil der abgewickelten Oberfläche des gravierten Zylinders; Fig. 5 Einen Schnitt durch die gravierten Zylinderoberfläche;

,,11«.

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^ 6 und Schnitte durch Ausprägungen vor und nach den 6a bis 9
und 9a Erzeugen der Offnungen an den Endflächen dieser

Ausprägungen
Die Folie 1 wird unmittelbar aus einem Extruder oder Kalander kommend beziehungsweise von einer Vorratsrolle, welche nicht dargestellt sind, in dem gezeigten Beispiel über Rollen 2 und eine Transporteinrichtung 2a einer Heiz- oder Temperiereinrichtung 3 zugeführt und gelangt von dieser in dm Präs-espalt zwischen den eravierten gekühlten Metallzylinder 4 und der Walze 5, welche eine gummi-elastische Oberfläche besitzt urd ebenfalls gekühlt ist. Die geprägte Folie 1 läuft über einen Teil, wenigstens etwa 30°, des Umfanges des gravierten Zylinders 4. Die Enden der Ausprägungen kommen in Kontakt mit der beheizten Walze 6, wobei sich die Offnungen bilden. Nach einer weiteren Kühlung auf dem Zylinder ¹I wird die Folie an der Abnahmestelle 7 von dem Zylinder abgenommen und über eine Ualenk-

walze/zu nicht dargestellten weiteren Kühlwalzen und einer Aufwickelvorrichtung geleitet. Der Zylinder 4 und die Walzen 5, 6 und 8 können in bekannter Weise in einem Rahmen gelagert sein.

Zur Einstellung der notwendigen Temperaturen des Zylinders und der Walzen können bekannte Einrichtungen verwendet werden. Die Rolle 8 dient zweckmassiger Weise der weiteren Abkühlung der Folie. Die beheizte Walze 6 wird so gelagert, dass sie mic einem einstellbaren Liniendruck bis mehr als 2 Kp/cm Berührungslinie mit dem Metallzylinder Ί gegen diesen gedrückt werden kann.

Fig. 2 zeigt die Prägung einer Folie 1 aus LD-PE in dem Prägespalt zwischen dem Metallzylinder U und der Walze 5 mit elastischer Oberfläche. Die Folie läuft auf die Walze 5 auf.

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• t Il

Sie wird durch die Erhebungen 13, welche infolge der Gravierung über die Umgangsfläche I¹* des Metallzylinders *J vorstehen, in die elastische Oberfläche der Walze 5 eingedrückt. Dabei kühlt die zuvor nahe an den thermoplastischen Bereich bzw. bis etwa auf den Schmelzpunkt erwärmte Folie ab je intensiver sie mit den kalten Vorrichtungsteilen wie der Erhebung 13 und der Oberfläche der gekühlten elastischen Walze 5 in Berührung kommt. Dies führt dazu, dass die Endfläche 12 und teilweise auch die Seiten 11 der Ausprägung bei einer niedrigeren . 10 Temperatur verstreckt werden, wobei sich sowohl eine Orientierung als auch eine Verringerung der Materialdicke einstellt. Die Endflächen 12 sind eben oder leicht gewölbt. Die nicht ausgeprägten Teile ID der Folie behalten bei diesem Prägevorgang etwa ihre ursprüngliche Dicke und kühlen langsamer ab.

Die Oberflächentemperatur des Metallzylinders 4 und der elastischen Walze 5 betragen etwa 60° C oder weniger. Der Metallzylinder 4 hat beispielsweise einen Durchmesser von 320 mm. Der Durchmesser der elastischen Walze 5 ist vorzugsweise etwas grosser. Die Länge der Walzen betrug in einer ersten _ 20 Versuchsanordnung 600 mm..

Nachdem alle Teile der geprägten Folie nahezu auf die Oberflächentemperatur des Metallzylinders abgekühlt sind, kommen die Endflächen 12 der Ausprägungen in Kontakt mit der beheizten Walze 6, wie in Fig. 3 dagestellt ist. Durch die Wiedererwärmung bis in den Bereich der Verformungstemperatur oder sogar darüber schrumpfen die Endflächen 12 unmittelbar nach der Berührung mit der beheizten Walze 6 unter Bildung von Offnungen zurück. Durch das schrumpfende Ma-terial bilden

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sich Wülste 15 rund irr. die öffnungen. Da nur eine kurzzeitige Berührung zwischen der beheizten Välze 6 und der Endfläche 12 oder nur einem Teilbereich der Endfläche 12 vorxiert, tritt ein Schrumpf en der Seitenwande 11 nicht ein.

Die^e liegen ohnehin noch auf dem gekühlten Metallzylinder auf und verändern ihre Form auch aus diesem Grunde im Wesentlichen nicht.

Der Durchmesser der beheizten Walze 6 betrug in der Ver-»-

Suchsanordnung etwa 150 nun· Die Oberflächentemperatur regelbar von 100⁰C bis etwa 200⁰C. Bei geringen Foliengeschwindigkeiten wurde die Oberfläche auf etwa l45°C beheizt.

Bei Foliengeschwindigkeiten über 200 m/min, betrug die Ober-

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flächentemperatur mindestens 170 C bei einem Anpressdruck der Walze 6 an den Ketallzylinder Ί von etwa 1*M Kp-Zeirt.

Bei der in Fig. 4 dargestellten bevorzugten Ausführung haben die durch Gravieren erzeugten Erhebungen 13 den Querschnitt schmaler Rechtecke. Die Erhebungen 13 sind etwa unter 45° zur Umfangsrichtung des Zylinders angeordnet, wobei die Neigung von Reihe zu Reihe wechselt. Ein entsprechendes Bild gibt die erzeugte Folie. Diese Anordnung der Ausprägungen und Schlitze ergibt eine genügend zusammenhängende Grundfläche 10 der Folie 1, sodass die Folie auch bei grosseren Bahnspannungen ohne Schwierigkeiten weiter verarbeitet werden kann.

Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch die Oberfläche des gravierten Metallzylinders. Bei Verwendung eines solchen Zylinders sind die Querschnitte der Ausprägungen über die Tiefe gleich und die innere Fläche der Seitenwande 11 verläuft rechtwinklig zu den Grundflächen 10. Bevorzugte Abmessungen für die Erhebungen 13 des gravierten Zylinders und dementsprechend für die Ausprä-

·: : f⁴ ·: : : ·.,■: : ζ 256 (K)

gungen sind t = 0,3 nun, b = 0,3 mm, 1 = 2,0 mm. Der Abstand a beträgt etwa 1,75 nun.

Die Figuren 6 bis 9 zeigen verschiedene mögliche Querschnittsformen der Ausprägungen. Bei Verwendung eines Werkzeuges nach Fig. 5 ergibt sich eine Ausprägung gemäss Fig. 7 und nach Erzeugen der Öffnung aus der Endfläche 12 entsteht eine Kapillare, wie in Fig. 7a gezeigt, deren Querschnitt auf ganzer Länge konstant ist und deren öffnung durch einen aussen an den Seitenwänden 11 liegenden Wulst 15 verstärkt J.st. Nach dem Verfahren können jedoch auch verjüngte Kapillaren, wie in "ig. 6a gezeigt, erzeugt werden, wobei ebenfalls der Wulst aussen liegen kann.

Durch eine entsprechende Ausbildung der Erhebungen 13 auf dem gravierten Zylinder lassen sich, wie in Figuren δ und 9 gezeigt, jedoch auch Wülste so erzeugen, dass sie mehr oder weniger in den Durchgangsquerschnitt der Kapillare eindringen. Fig. 9 zeigt darüber hinaus einen stärker abgerundeten übergang zwischen der Grundfläche 10 und der Seitenband 11.

Claims

PAT EMTA N-WA LT€

DR. A. VAN DER WERTH DR. FRANZ LEDERER R. F. MEYER-ROXLAU

DlPL-ING. (1934-1974) DIPL-CHEM. DIPL-ING.

8000 MÖNCHEN 80 LUCIbE-GRAHN-STRASSE 22

TELEFON: (089)472947 a TELEX: S24624 LEDER D

TELEGR.: LEDEHEHPATENT

10. Oktober 1980 M/Tr

UNILEVER N.V.

Burgemeester s'Jacobplein 1 Rotterdam / Niederlande

Ansprüche

Vorrichtung zur Erzeugung einer feuchtigkeitsdurchlässigen Folie, insbesondere als Abdeckfolie für ein saugfähiges Material, wobei die Folie mit Ausstülpungen versehen ist, an deren Enden sich Öffnungen zum Durchlassen von Flüssigkeit befinden, wobei die Folie aus einem an sich für Flüssigkeiten undurchlässigen, thermoplastischen Material besteht, bestehend aus einer Prägeeinrichtung in der ein Prägespalt zwischen einem gravierten Metallzylinder und einer Walze mit elastischer Oberfläche aus z. B. Gummi gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der gravierte Metallzylinder (4) land die Walze (5) mit elastischer Oberfläche kühlbar sind, die geprägte Folie (1) auf dem gekühlten, gravierten Metallzylinder (4) über einen Teil seines Umfangs führbar ist und vor der Abnahmestelle (7) der Folie (1) vom Metallzylind.er (4) eine

beheizbare Walze (6) angeordnet und gegen die Enden der Ausprägungen der Folie (1) drückbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächentemperatur der beheizbaren Walze (6) irr. thermoplastischen Temperaturbereich des Materials der FoI liegt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallzylinder (4) und die beheizbare Walze (6) räumlich einander so zugeordnet sind, daß der Arpreßdruck zwischen ihnen ein Liniendruck von 1,0 bis 2,0 Kp/cm, vorzugsweise von 1,4 Kp/cm, ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beheizbare Walze (6) eine Oberfläche au? Stahl besitzt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der beheizbaren Walze (6) elastisch ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der beheizbaren Walze (6) aus einer Silikonschicht, einer PTFE-Schicht oder einer Schicht aus ähnlichem Material besteht.