DK173518B1

DK173518B1 - Fremgangsmåde og apparat til mekanisk sammenbinding af et antal lag, hvoraf mindst ét af lagene omfatter termoplastisk mate

Info

Publication number: DK173518B1
Application number: DK198803343A
Authority: DK
Inventors: Walter Kenneth Ball; David Joseph Kenneth Goulait; James Edward Zorb
Original assignee: Procter & Gamble
Priority date: 1987-06-19
Filing date: 1988-06-17
Publication date: 2001-01-22
Also published as: MY104919A; FI93332C; JP2541629B2; IE881852L; HK46994A; DE3854789D1; EP0456281A3; US4854984A; PT87774B; EP0295957B1; HK1007295A1; KR970005625B1; CA1310568C; DK334388D0; NZ225096A; DE3870721D1; PH25594A; FI882908A0; PT87774A; AU6923891A

Description

DK 173518 B1 i 5 Opfindelsen angår en fremgangsmåde og et apparat til dynamisk sammenbinding af et antal lag, hvoraf mindst ét af lagene omfatter termoplastisk materiale, hvilken fremgangsmåde og hvilket apparat er af den art, der er angivet i indledningen til henholdsvis krav 1 og krav 7. En 10 sådan fremgangsmåde og et sådant apparat kan fx anvendes til autogent (dvs. uden klæbemidler} at laminere flere lag eller lameller af arkmateriale sammen, hvoraf mindst et lag er en film, en bane, et ikke-vævet lag eller lignende af termoplast. Lamineringen foretages ved at lagene 15 føres gennem en trykkraftpåvirket valsespalte mellem en reliefmønstret spalteafgrænsende del med mønsterelement-segmenter og en spalteafgrænsende amboltdel, hvor de spalteafgrænsende dele kraftpåvirkes mod hinanden med en forudbestemt mønsterelementtrykbelastning.

20

Lamineret arkmateriale og fremgangsmåder til fremstilling af sådant materiale er beskrevet i US patentskrift nr. 3.530.023 udstedt 22. september 1970. Som beskrevet i o-vennævnte patentskrift, omfatter sådant materiale mindst 25 to tilstødende lag af cellulosefiberarkmateriale og et lag af termoplastisk materiale, hvilke lag er fæstnet sammen ved et antal sammenbindingsområder ved varme og tryk uden tilføjelsen af noget klæbemiddelmateriale. Dette patentskrift angiver, at sådan sammenbinding kan opnås 30 ved at føre lagene gennem en valsespalte mellem to valser, hvilke valser er indrettet til at forblive i et fast rumligt forhold i forhold tit hinanden. Som yderligere beskrevet kan en af valserne have en glat overflade, mens den anden har forskudte fremspring, der rager udad fra 35 dens cylindriske overflade eller begge valser kan have sådanne fremspring. Sammenbindingsområder med en størrelse på fra ca. 0, 003 til ca. 0,013 cm2 (0, 0005 til ca.

0,002 square inches) nævnes at være foretrukket.

40 En ikke-vævet struktur, en fremgangsmåde og et apparat til fremstilling af ikke-vævede materialer er beskrevet i US patentskrift nr. 4.035.219 udstedt 12. juli 1977. I dette apparat, som er beskrevet i ovennævnte patentskrift, dannes først en ikke-vævet termoplast ved at eks-45 trudere termoplasten fra en spinder og derefter lede den filamentære masse gennem et sammenbindingsorgan. I sammenbindings-organet er en sammenbindingsdel, såsom en valse, tilvejebragt, hvilken valse hår fremspring på sig.

50 Sammenbindingsdelen er opvarmet til en temperatur under DK 173518 B1 2 blødgøringspunktet for termoplasten, der skal sammen-bindes, og sammenbindingsdelen er trykkraftpåvirket mod en bagsidedel, såsom en valse, og materialet, der skal sammenbindes, ledes derimellem. F.eks. valsespalten mel-5 lem et par trykkraftpåvirkede klemmevalser: en opvarmet mønstervalse med fremspring og en bagsidevalse.

Sammenbindingen siges at blive fremkaldt i kraft af et arbejde, der gøres af de trykkraftpåvirkede opvarmede fremspring, for at sammenpresse materialet. Fremspring io med arealer på fra ca. 0, 00006 til ca. 0, 003 cm2 (ca. 0,00001 til ca. 0,0005 square inches) angives at være foretrukket, skønt der gøres krav på fremspring med arealer på op til ca. 0,006 cm2 (0,001 square inches).

15 Formålet med den foreliggende opfindelse er at sikre lang levetid for mønsterelementsegmenterne på den reliefmønstrede, valsespalteafgrænsende del under samtidig opnåelse af sammenbindinger med høj konstruktionsintegritet uden udrivning eller perforering af lagene.

20

Formålet opnås ved at udøve den indledningsvis nævnte fremgangsmåde som angivet i krav l's kendetegnende del og ved at indrette det indledningsvis nævnte apparat som angivet i krav l's kendetegnede del.

25

Den foreliggende opfindelse tilvejebringer således ved et aspekt en fremgangsmåde til dynamisk sammenbinding af flere lag, hvoraf mindst et af lagene omfatter termoplastisk materiale. Fremgangsmåden omfatter trinnet at føre 30 lagene gennem en valsespalte mellem en reliefmønstret spalteafgrænsende del og en spalteafgrænsende amboltdel.

Den mønstrede spalteafgrænsende del omfatter en række af mønsterelementsegmenter. Fremgangsmåden omfatter yderligere trykkraftpåvirkning af spalteafgrænsningsdelene mod 35 hinanden med en forudbestemt mønster-elementtryk-belastning og drift af spalteafgrænsningsdelene for at tilvejebringe en forudbestemt overfladehastighedsdifferens derimellem.

40 De spalteafgrænsende dele drives med en overfladehastighedsdifferens mellem disse dele inden for området gående fra 2 til 40% af overfladehastigheden af den spalteafgrænsende del med den laveste hastighed.

45 I en udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen frembringes laminering ved anvendelse af trykkraftpåvirkede, opvarmede lamineringsvalser, der drives med en forudbestemt overfladehastighedsdifferéns imellem sig, og som omfatter mønsterelementsegmenter med større arealer 50 end ca 0,013 cm2 (0,002 square inches). Fremgangsmåden er DK 173518 B1 3 særlig anvendelig ved middelstore og høje liniehastighe der.

Fremgangsmåden kan i en udførelsesform yderligere omfatte 5 trinnet at opvarme de spalteafgrænsende dele til en overfladetemperatur, der ligger et forudbestemt antal grader under sraeltetemperaturen for termoplast-laget, der er anbragt tættest ved den, når lagene føres gennem valsespalten mellem de spalteafgrænsende dele. Den spalteafgræn-10 sende amboltdel har fortrinsvis en glat overflade og drives ved en overfladehastighed, der er større end den mønstrede spalteafgrænsende dels hastighed.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan udøves ved, at en 15 af de spalteafgrænsende dele drives ved en forudbestemt hastighed: f.eks. en forudbestemt linjefart i et konverteringsapparat. Derefter indstilles hastigheden af den anden spalteafgrænsende del og niveauet for trykkraftpå-virkningen af de spalteafgrænsende dele mod hinanden til 20 at udgøre et driftspunkt (dvs. en ønsket linjehastighed ved en given hastighedsdifferens mellem de spalteafgrænsende dele og ved et givet niveau for spaltetrykkraftpåvirkning) , ved hvilket tilfredsstillende autogen sammenbinding kan opnås ved et spaltetrykkraftpåvirkningsni-25 veau, der er væsentligt lavere end det, der ville være påkrævet uden en hastighedsdifferens mellem de spalteafgrænsende dele.

Driftspunktet for hver linjefart vil fortrinsvis være ved 30 en tilstrækkelig høj differenshastighed til at muliggøre drift ved et uskadeligt spaltekraftpåvirkende trykniveau til at opnå tilfredsstillende sammenbinding: dvs. stærk binding uden skadelig udrivning eller perforering af lagene .

35 I det store hele er uskadelige spaltekraftpåvirkende trykniveauer tryk under flydestyrken af mønsterelement-segmenterne på de mønstrede spalteafgrænsende dele.

Sådanne kraftpåvirkningsniveauer sikrer længere levetid 40 af mønsterelementsegmenterne, der er anbragt på den mønstrede spalteafgrænsende del.

Ved et andet aspekt for opfindelsen er der tilvejebragt et apparat til dynamisk sammenbinding af flere lag, 45 hvoraf mindst et lag omfatter tilstrækkelig termoplastisk materiale til at muliggøre dynamisk sammenbinding af lagene. Apparatet omfatter en reliefmønstret spalteafgrænsende del og en spalteafgrænsende amboltdel, der fortrinsvis har glat overflade og organer til indstillelig 50 og styrbar trykkraftpåvirkning af de spalteafgrænsende DK 173518 B1 4 dele og drift af dem ved styrede overfladehastigheder og med en styret overfladehastighedsdifferens mellem disse dele inden for området gående fra 2 til 40% af overfladehastigheden af den spalteafgrænsende del med den laveste 5 hastighed.

Fortrinsvis omfatter apparatet i en udførelsesform yderligere organer til uafhængig opvarmning af de spalteafgrænsende dele, således at overfladetemperaturen af hver 10 del ligger inden for et forudbestemt interval under smeltetemperaturen for et hvilket som helst lag af lagene, der omfatter termoplastisk materiale, og som er anbragt tættest på de respektive spalteafgrænsende dele, idet lagene ledes gennem valsespalten, der afgrænses af de spalls teafgrænsende dele.

Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor 20 figur 1 er et fragmentarisk, noget skematisk sidebillede af et eksempel på en udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen, figur 2 er et perspektivisk billede af den mønstrede cy-25 linder i sammenbindingsapparatet vist i figur 1, figur 3 er et forstørret fragmentarisk billede, hvor der ses radialt indad mod et mønsterelement - en sammenbindingsknast -, der er anbragt på den cylindriske over-30 flade af den mønstrede cylinder vist i figur 2, figur 4 er et fragmentarisk snitbillede taget langs snit-linjen 4-4 i figur 3, 35 figur 5 er en forstørret fragmentarisk planbillede af to lag, der har overlappende kantdele, som er sammenbundet ved anvendelsen af den foreliggende opfindelse, figur 6 er et noget skematisk, fragmentarisk snitbillede 40 taget langs snitlinjen 6-6 i figur 5, og figur 7 er et forstørret fragmentarisk planbillede, der svarer til figur 5, men hvor et andet mønster af sammenbindinger er vist for overlapningssammenbinding af kant-45 dele af to lag ved anvendelsen af den foreliggende opfindelse.

Et noget skematisk, fragmentarisk sidebillede af et dynamisk, mekanisksammenbindingsapparat 20, der er en udfø-50 relsesform for den foreliggende opfindelse, er vist i fi- DK 173518 B1 5 gur 1. Apparatet 20 omfatter: en mønstret cylinder 22, en amboltcylinder 24, organer 26 for indstillelig kraftpåvirkning af cylinderne 22 og 24 mod hinanden med et forudbestemt tryk inden for et forudbestemt trykinterval, 5 organer 28 og 29 til rotering af cylinderne henholdsvis 22 og 24 ved uafhængigt styrede hastigheder for at tilvejebringe en forudbestemt overfladehastighedsdifferens derimellem, temperaturstyreorganer 30a og 30b for uafhængig opvarmning af cylinderne henholdsvis 22 og 24 for at 10 tilvejebringe forudbestemte overfladetemperaturer deraf og valser 31 til 38. Lagene 41 og 42 og et laminat 45 er også vist i figur 1. Apparatet 20 omfatter yderligere en ikke vist ramme og ikke viste organer til at drive valserne 30 til 31 til styrbar fremføring af lagene 41 og. 42 15 gennem valsespalten 43, der er afgrænset mellem cylinderen 22 og cylinderen 24 og for at muliggøre fremføring af det fremkomne laminat -laminat 45 - til et nedstrømsappa-rat, såsom et valsevikleapparat eller et banekonverteringsapparat: f.eks. en éngangsblékonverter.

20

For den foreliggende opfindelses klarhed er hverken opstrømsendeneller kilderne for lagene 41 og 42 eller ned-strømsdestinationen eller brugeren af laminatet 45 vist.

Det er dog f.eks. velkendt at tilvejebringe lag af termo-25 plastisk film og papir og andre væv i rulleform og at tilvejebringe opstrømsudviklings- og splidsningsorganer for at muliggøre fremføring af kontinuere længder af sådanne lag gennem lamineringsorganer og/eller konverteringsapparater for at fremstille produkter, der omfatter 30 laminatet og/eller andre vævelementer, ved styrede hastigheder og under styret spænding.

For opfindelsens simpelhed og klarhed skal i det i parentes nævnes, atapparatet 20 er beskrevet som omfattende 35 cylinderne 22 og 24. Cylinderne er dog kun eksempler på de spalteafgrænsende dele, som er angivet tidligere. Det er følgelig ikke derved tiltænkt at begrænse opfindelsen til apparater, der omfatter cylindere som sådan. På samme måde er anvendelsen af udtrykket mønsterelement ikke til-40 tænkt at begrænse opfindelsen til sammenbindingsmønstre, der kun består af diskrete, forskudte mønsterelementer til udelukkelse af andre mønstre: f.eks. retikulerede mønstre eller mønstre, der omfatter kontinuere eller langstrakte sammenbindingslinjer.

45

Under henvisning til apparatet 20 i figur 1 muliggør den foreliggende opfindelse kort og godt termolaminering af visse lag - forudsat at mindst et af lagene omfatter tilstrækkeligt termoplastisk materiale, der er i stand til 50 at blive termobundet til de andre lag - ved sammen at fø- DK 173518 B1 o re lagene gennem en trykkraftpåvirket valsespalte mellem en mønstret cylinder og en amboltcylinder, hvilke cylindere har en forudbestemt overfladehastighedsdifference mellem sig. Sådan laminering kan fremkaldes ved betyde-5 ligt lavere spaltekraftpåvirkningstryk (dvs. betydeligt lavere trykbelastninger på mønsterelementerne på den mønstrede cylinder) end hvis cylinderne drives ved ens overfladehastigheder. Vejledende kan det siges, at jo større overfladehastighedsdifferens, des lavere er det påkrævede 10 valsekraftpåvirkningstryk. For stor en overfladehastighedsdifferens kan dog fremskynde udrivning af lagene eller dannelsen af uønskede huller eller perforeringer deri, så et sådant skal fortrinsvis undgås. Yderligere kan sådan laminering fremkaldes ved endnu lavere valse-15 kraftpåvirkningstryk, hvis en eller begge cylindere opvarmes: fortrinsvis til temperaturer, der er tilstræk keligt lavere end smeltepunkterne for lagene, så lagene ikke smelter eller sætter sig fast på lamineringscylinderne i tilfælde af, at apparatet f.eks. stoppes midler-20 tidigt.

Den mønstrede cylinder 22 er i figur 2 vist at omfatte en cirkulær cylindrisk overflade 52 og et antal fremspring eller mønsterelementer 51, der forløber udad fra over-25 fladen 52. Fremspringene er anbragt i et forudbestemt mønster: hver mønsterelement er udformet og anbragt til at danne et sammenbindingssted i laminatet, der fremstilles, så der fremkaldes et forudbestemt mønster af sammenbindingssteder i laminatet. Som vist i figur 2 omfatter 30 cylinderen et savtakformet mønster af fremspring 51, der forløber periferisk om hver ende af cylinderen. Sådan en cylinder er udformet, f.eks. til at laminere eller overlapsømme en relativ smal perforeret bane sammen med hver sidekant i maskinens baneretning af en uperforeret bane 35 eller termoplastisk film til at danne et bagark til en engangsble med sidekanter, der kan ånde. Som eksempel ér fragmentariske sidekantdele af sådanne overlapsømmede laminater, der omfatter lag med overlappende sidekanter illustreret i figurerne 5, 6 og 7, skønt ingen lag er vist 40 at være perforeret i disse figurer. I en som eksempel tjenende udførelsesform for opfindelsen er cylinderen 22 lavet af stål og har en diameter på ca. 29 cm (ca. 11,4 inches).

45 Amboltcylinderen 24 i figur 1 er fortrinsvis en helt cirkulær cylinder af stål med glat overflade. I en som eksempel tjenende udførelsesform for opfindelsen har amboltcylinderen 24 en diameterpå ca. 11,4 cm (4,5 inches) og er uafhængigt kraftroteret af en fartstyret jævn-50 strømsmotor.

DK 173518 B1 7

Organerne 26 i figur 1 til kraftpåvirkning af den mønstrede cylinder 22 mod amboltcylinderen 24 omfatter et trykreguleringsorgan 55 ogpneumatiske aktiveringsorganer 5 56. Trykreguleringsorganet 55 er beregnet til at have dets indløb forbundet til en forsyningskilde P med luft sat under tryk og til at have dets udløb forbundet til pneumatiske aktiveringsorganer 56 for derved at indstille og styre de pneumatiske aktiveringsorganers belastning af 10 cylinderne 22 og 24 mod hinanden. Mens kun en pneumatisk aktivator eller organ 56 ersynlig i figur 1, er identiske aktivatorer faktisk forbundet til hveraf cylinderens bæretappe og selvfølgelig er hver bæretap understøttet af rammedele og hjælpemateriel (ikke vist) til at være ver-15 tikalt bevægelig, således at det trykkraftpåvirkende organ i realiteten kan være effektivt.

Drivorgan 28 og drivorgan 29 i figur 1 er tilvejebragt til uafhængigt at drive henholdsvis cylinderne 22 og 24.

20 De udgør således organer til kraftrotering af cylinderne, således at der er et forudbestemt, men indstilleligt forhold mellem cylindernes overfladehastigheder. Dette kan være synkront eller asynkront: ens overfladehastigheder eller med en forudbestemt overfladedifferens med den ene 25 cylinder kørende hurtigere end den anden. I en som eksempel tjenende udførelsesform, der erintegreret i en én-gangsblékonverter, drives den mønstrede cylinder 22 af konverterlinjedrevet via en udvekslingsenhed, således at dens overfladehastighed i det væsentlige passer til lin-30 jehastigheden i konverteren, og som angivet ovenfor krafttilføres amboltcylinderen 24 af en uafhængig hastighedsstyret DC-motor (jævnstrømsmotor). Dette gør det muligt at indstille overfladehastigheden af amboltscylinderen til at være den samme, mindre eller større end over-35 fladehastigheden af den mønstrede cylinder med en forudbestemt størrelse eller procentdel.

Temperaturstyreorganerne 30a og 30b i figur 1 er tilvejebragt til indstilleligt at styre overfladetemperaturerne 40 af henholdsvis cylinder 22 og 24. Som angivet ovenfor muliggør disse organer uafhængig opvarmning af hver cylinder 22 og 24 for at skabe overfladetemperaturer deraf, som ligger et forudbestemt antal grader under smeltetemperaturen for termoplastlaget, der er anbragt nærmest 45 hver af cylinderne. Også som angivet ovenfor muliggør sådan opvarmning fremkaldelse af termobinding af lagene ved lavere valsekraftpåvirkningstryk, end der ellers ville være påkrævet for enhver'given linjefart og enhver overfladehastighedsdifferens mellem cylinderne 22 og 24, og 50 den forebygger, at lagene smelter og sætter sig fast på DK 173518 B1 8 cylinderne under f.eks. stop af konverteren og/eller la-minatoren.

Valserne til og med 38 er tilvejebragt til at lede og 5 fremføre banerne eller lagene 41 og 42 og laminatet 45 gennem og væk fra valsespalten 43. Disse valser drives fortrinsvis ved overfladehastigheder, der opretholder forudbestemte niveauer for spænding eller udstrækning, således at hverken slappe banetilstande eller for kraf-10 tigt spændte/udstrakte baner og/eller laminat fremskynder uønskede skadelige konsekvenser. I for eksempel en som eksempel tjenende éngangsblekonverter, der omfatter den foreliggende opfindelse, drives valserne 31 til 38 og cylinderen 22 via udvekslingsenheder og lignende fra hoved-15 konverterdrevet for at tilvejebringe et nominelt træk på ca. 1% i længderetningen af banerne 41 og 42, der føres frem til valsespalten 43 fra de i S anbragte valsepar 31/32 og 33/34 for banefremføringsstyreformål og ca. en tilsvarende mængde yderligere træk i længderetningen af 20 laminatet 45, der fremføres fra valsespalten 43 af de i S anbragte drivvalser 37 og 38.

I figur 3 ses en fragmentarisk del af cylinderen 22, der omfatter et mønsterelement 51, som er anbragt på cylin-25 deroverfladen 52. Figur 4, der er et fragmentarisk snitbillede taget langs snitlinjen 4-4 i figur 3 viser, at mønsterelementet 51 er en integreret del af cylinderen 22, har i det væsentlige vertikale sideflader og rager radialt udad med en afstand H: dvs. den radiale højde af 30 mønster elementet. Sådan et integreret forhold foretrækkes, men det er ikke derved tiltænkt at begrænse den foreliggende opfindelse til sådanne integrerede konstruktioner. I et som eksempel tjenende apparat 20 har mønsterelementet 51 en oval grundridsform med en bredde på ca.

35 0, 14 cm (ca. 0, 055 inches), en længde på ca. 0,22 cm (0,086 inches), enderadier på ca. 0,07 cm (0,0275 inches) og endearealer på ca. 0,026 cm2 (0,004 square inches) og mønsterelementerne er orienteret på overfladen af cylinderen 22 med deres breddedimension forløbende periferisk.

40 Ved at starte med en helt cirkulær cylinder, blev mønsterelementerne 51 bearbejdet ved at fjerne omgivende metal ved elektrisk udladningsbearbejdning til en dybde på fra ca. 0,4 mm til ca. 0,5 mm (0,015 til ca. 0,020 inches) . Desuden blev de anbragt i afstand med en perife-45 risk afstand fra midte til midte på ca. 1,78 mm (0,070 inches) (dvs. i maskinretningen) og med en lateral afstand på ca. 1,83 mm (0,072 inches), (dvs. på tværs af maskinretningen).

DK 173518 B1 9

En variation for sådan et element har en let skråtdannet kant: dvs. en ca. 0,25 mm (0,010 inches) bred kantdel, der af affaset ved en vinkel på ca. 45°.

5 Figur 5 er et planbillede af en fragmentarisk del af laminatet 45 i figur 1, der omfatter overlappende kantdele af lagene 41 og 42, som er blevet termosammenbundet ved et mønster af sammenbindingssteder 51b: Mønsteret er mønstret af mønsterelementerne, der strækker sig periferisk 10 om en ende af mønstercylinderen 22 i figur 2. For klar-heds skyld er de i maskinretningen orienterede kanter af lagene 41 og 42 betegnet ved henholdsvis 41e og 42e i figur 5.

15 Figur 6 er et noget skematisk, fragmentarisk snitbillede taget langs snitlinjen 6-6 i figur 5, hvilket billede illustrativt viser et sammenbindingssted 51b, der termofor-binder lagene 41 og 42 til dannelse af laminatet 45. Som vist har sammenbindingsstedet 51b en bundflade 51bb, idet 20 væsentlige vertikale sidevægge 53 og 54 og overfladen af sammenbindingsstedet ses at være undersænket betydeligt mere under banens 41 overflade end bundfladen 51bb er under sænket i forhold til banens 42 bundflade. Uden ønske om at være bundet til en teori for driften, menes det at 25 sådan undersænkning på mønsterelementsiden af laminatet 45 kan fremskyndes af mønsterelementernes 51 forskydning af delene af lagene som sådan, og undersænkningen på den amboltvendende side af laminatet kan fremskyndes ved afkøling og fjernelse af sammenpresningskræfter på lamina-30 tet 45 ved dets udsendelse fra valsespalten 43 i figur 1.

Ved nogle lag kan dele af sammenbindingsstederne ganske vist tilmed rage frem i stedet for at være undersænkede.

Figur 7 er et planbillede af en fragmentarisk del af et 35 alternativt laminat 145, der er fremstillet i overensstemmelse med den foreliggende opfindelse. Laminatet 145 adskiller sig fra laminatet 45 for så vidt som zigzagmøn-steret for laminatets 145 sammenbindingssteder kun omfatter tre sammenbindingssteder pr. ben, hvor laminatets 45 40 mønster i figur 5 omfatter fem sammenbindingssteder pr. ben og laminatets 145 sammenbindingssteder blev dannet med mønsterelementer svarende til mønsterelementerne 51 i figur 4 bortset fra at de havde skrå sider i stedet for vertikale sider. Hver sammenbindingssted 151b af lamina-45 tet 145 har således tilspidsede eller afrundede sidevægge 151f.

En som eksempel tjenende udførelsesform for apparatet 20 i figur 1, der omfattede de som eksempeltjenende elemen-50 ter, der er beskrevet ovenfor, blev anvendt som følger DK 173518 B1 ίο til at fremstille prøvelaminater, der omfattede overlappende sidekantdele af to termoplastlag.

5 PRØVESÆT 1

Et første sæt af prøver - prøverne la, lb, lc, ld og le -, der omfatter identiske polyethylenlagmed en nominel tykkelse på ca. 0,03 mm (ca. 1,2 mil) og smeltetemperatu-10 rer ved ca. 107°C (225° fahrenheit), blev kørt ved en konstant linjehastighed på ca. 137 m pr.minut (450 fod pr. minut) og med begge spalteafgrænsende cylindere opvarmede for at tilvejebringe overfladetemperaturer på ca.

73°C (ca. 160° fahrenheit). Fem forskellige amboltcylin-15 deroverfladehastigheder blev indstillet: - 5, 0, 5, 10 og 20 procent hurtigere end den mønstrede cylinder-/ linjehastighed. Ved hver differenshastighedstilstand blev spaltekraftpåvirkningstrykket indstillet til at danne sammenbindinger med ca. ens nominel afpilningsstyrke. Re-20 sultaterne er opstillet i tabeli.

Bemærk at spaltekraftpåvirkningslufttrykværdierne (dvs. trykket indstillet ved regulatoren 55 i figur 1) er medtaget såvel som de beregnede nominelle mønsterelementbe-lastninger målt i Pascal, i parentes angives værdien i 25 pund pr. square inch (psi) .

Uden tanke for derved at begrænse den foreliggende opfindelse menes det, at de relative trykværdier (dvs. deres forskelle) viser en principiel fordel ved opfindelsen: at betydeligt lavere tryk kan anvendes i kombination med 30 større hastighedsdifferens for at opnå sammenbindinger med tilnærmelsesvis den samme nominelle afpilningsstyrke.

Denne fordel betyder følgeligt betydeligt længere levetid for mønsterelementerne.

35 Tabel 1

Differenshastighed, Spaltekraft- Beregnet amboltcylinder påvirkning mønsterelement Relativ

Prøve hurtigere end drivcylinderne belastning afpilnings- nr. den mønstrede kPa (psi) kPa (kpsi) styrke __cylinder____ · _ la -5% 276 (40) 6,2xl05 (90) 475' _lb__0%____ 345 (50) 7,8x10s (113) 500 _ _ _lc__5%_ 276 (40) 6,2x105 (90) 475"" ld 10% 207 (30) " 4,7χΪ05 (68) 475 "le 20% jl~38 (20) [3,1x10* (45) [450...........

DK 173518 B1 11

Tabel 1 illustrerer generelt, at spaltekraftpåvirknings-trykket og differenshastigheden er omvendt relateret. Alt andet lige vil det sige, at spaltekraftpåvirkningstrykket kan reduceres, når differenshastigheden øges.

5 Spaltkraftpåvirkningstrykket kan således fastsættes ved værdier under flydepunket for mønsterelementerne for at sikre relativ lang levetid for mønstelementerne.

10 PRØVESÆT 2

Et andet prøvesæt - prøverne 2a, 2b, 2c og 2d - blev kørt ved anvendelse af de samme lag som for prøvesæt nr. 1 ved konstant spaltekraftpåvirkningscylindertryk på ca. 275,8 15 kPa (40 psi) (dvs. en beregnet mønsterelementværdi på ca. 6,2xl05 kPa (90.000 psi)) og igen med cylinderne opvarmet til ca. 73°C (160° fahrenheit) . Ved fire udvalgte linjehastigheder blev hastighedsdifferencen indstillet til at danne sammenbindinger med ca. ens nominel afpilningsstyr-20 ke. Resultaterne er opstillet i tabel 2.

Tabel 2

Differens hastighed, amboltcylinder

Prøve Linjehastighed hurtigere end Relativ nr. meter pr. minut den mønstrede afpilningsstyrke __(fod pr. minut) cylinder__ 2a_ 137 (450) 20%_J320_ 2b_ 183 (600) 10% ^00_ 2c_ 206 (675) 5% _580_ 2d 274 (900) |o%~........ 630 25

Tabel 2 illustrerer generelt, at linjehastigheden og differenshastigheden er omvendt relaterede. Alt andet lige vil det sige, at når linjefarten øges, kræves mindre eller ingen differenshastighed for at opnå et bestemt 30 nominelt niveau for sammenbindingernes afpilningsstyrke. Tallene for afpilningsstyrken blev målt i gram pr. inch, og det er kun relative værdier, der er opstillet i tabellerne, for så vidt som forskellige forsøgsmetoder kan fremkalde forskellige værdier.

35 PRØVESÆT 3

Et tredje prøvesæt - prøverne 3a, 3b, 3c, 3d og 3e - blev 40 lamineret ud fra de samme lag som prøvesættene 1 og 2 ovenfor, ved at benytte en differenshastighed på 0 og ved DK 173518 B1 12 opvarmning af begge spalteafgrænsende cylindere til ca.

82°C (180° fahrenheit). Fem værdier for linjehastigheden blev fastsat, derefter blev spaltekraftpåvirkningstrykket indstillet til at fremkalde sammenbindinger med 5 cirka ens nominel afpilningsstyrke. Resultaterne er opstillet I tabel 3.

Tabel 3

Prøve Linjehastighed Kraftpåvirkning Beregnet Relativ nr. meter pr. minut drivcylinderne mansterelement afpilnings- (fod pr. minut) kPa (psi) belastning styrke _____kPa (kpsi_)__ 3a 30,5 (100) 483" (70) 10,9x10^(158) 420 3b 51, 8 (170) 345".......(50) 7,8x10^(113) 460 3c " 91, 4 (300) 345 (50)" 7, 8xl05'(113) 470 3d 137 (450) 276 (40) 6,2χΪ0Γ (90)^_ 450____ 3e [183 (600) j 207 (30) " 4,7xl05 (68) 450 10

Uden differenshastighed mellem de spalteafgrænsende cylindere illustrerer tallene i tabel 3 generelt, at størrelsen af spaltekraftpåvirkningstrykket, der kræves, falder, når linjehastigheden øges: særligt over 91,4 ra pr.

15 minut (300 fod pr. minut) og især ved og over ca. 137 m pr. minut (450 fod pr. minut).

Ved at kaste blikket tilbage på tabellerne 1,2 og 3 er disse i det væsentlige fremkommet ved undersøgelse af 20 tre parametre, to ad gangen: spaltekraftpåvirkningstrykket, hastighedsdifferencen mellem de afgrænsende cylindere og linjehastigheden.

En anden vigtig variabel med hensyn til denne opfindelse 25 er temperaturen(/erne) til hvilke(/n) overfladerne af de spalteafgrænsende dele (dvs. deres overflader) er opvarmet. Når cylindertemperaturen øges fra omgivelsestemperaturen mod smeltetemperaturen for termoplastlaget, der er anbragt tættest ved eller i berøring med cylinderen, vil, 30 alt andet lige, sammenbindinger med øget styrke generelt frembringes op til et punkt, og yderligere forøgelse af cylindertemperaturen vil frembringe sammenbindinger med mindre styrke. Cylinderoverfladetemperaturer i området gående fra ca. 4 til 38°C (ca. 40 til ca. 100° fahren- 35 heit) under smeltetemperaturen for laget, der er anbragt tættest mod eller i berøring med hver af de respektive spalteafgrænsende cylindere, frembringer sammenbindinger med høj styrke og uden dannelse af huller i lagene. Vejledende er optimale cylinderoverfladetemperaturer omvendt 40 relateret til linjehastigheden: højere cylindertempe raturer foretrækkes ved relativ lave linjehastigheder, og DK 173518 B1 π lavere cylindertemperaturer foretrækkes ved relativt høje linj ehastigheder.

Med f.eks. identiske lag (begge polyethylen med en smel-tetemperatur på ca. 107°C (225° fahrenheit)), som dem an-5 vendt til prøvesættene 1, 2 og 3, blev tilfredsstillende sammenbindingsstyrker således opnået, alt andet lige, ved cylindertemperaturer på ca. 60°C (140° fahrenheit), ved en linjehastighed på ca. 183 m pr. minut (600 fod pr. minut) . Da et af lagene blev erstattet med en polyethylen 10 med et højere smeltepunkt - en film med et smeltepunkt på ca. 125°C (257° fahrenheit) - blev sammenbindinger med tilsvarende styrke opnået ved opvarmning af cylinderen i berøring med dette lag til en temperatur på ca. 77°C (170° fahrenheit).

15

Uden ønske om at være bundet til en driftsteori, menes det, at differenshastighed, når en sådan anvendes, frembringer forskydningsenergi til at muliggøre dynamisk, mekanisk fremkaldt termobinding. Dette er udover varme, der 20 frembringes ved molekylær strømning/fluid friction, når termoplasten ved sammenbindingsstederne hurtigt forskydes ved indtrængningen af mønsterelementerne i termo-plastlagene. For så vidt som effektiv sammenbinding af banerne eller lagene forekommer, når de ved rumomgivel-25 sestemperatur føres ind i valsespalten, menes det desuden, at opvarmning af de spalteafgrænsende dele (f.eks. cylinderne 22 og 24) mere virker for at formindske varmestrømning fra sammenbindingsstederne end som en kilde for varmestrømning ind i sammenbindingsstederne. Eftersom 30 maksimal sammenbindingsstyrke normalt opnås ved cylindertemperaturer et godt stykke under smeltetemperaturerne for lagene, menes det, at samme bindinger fremstillet ved højere temperaturer ikke sidder helt fast, når laminatet føres fra sammenbindingsvalsespalten. Ved høj linjefart 35 kan god sammenbinding i virkeligheden opnås uden opvarmning af cylinderne, dvs. med cylinderne værende ved rumomgivelsestemperaturen.

Selvom specifikke eksempler er blevet beskrevet ovenfor, 40 er en hastighedsdifferens inden for området gående fra 2 til 40% mulig ifølge opfindelsen. Overfladehastigheden af amboltcylinderen er fortrinsvis større end mønstercylinderens hastighed, skønt det dog ikke derved er tiltænkt at begrænse den foreliggende opfindelse. Selvom det desu-45 den foretrækkes, at amboltcylinderen har en glat cylindrisk overflade, er det heller ikke tiltænkt derved at begrænse opfindelsen til et lamineringsapparat, der omfatter en amboltcylinder med cylindrisk overflade. Selvom opfindelsen derudover er blevet klarlagt ovenfor ved an-50 vendeisen af to lag i form af kontinuerte banelængder, er DK 173518 B1 14 det ikke tiltænkt derved at begrænse opfindelsen til hverken kontinuerte lag eller til to lag. Dvs. at diskontinuerte diskrete lag og længder også kan lamineres ved anvendelsen af denne opfindelse og selvfølgelig kan mere 5 end to lag lamineres ved anvendelsen af denne opfindelse.

Under henvisning til figur 4 er mønsterelementet 51 vist at have en højde H. Sammenbindingssteder med minimal tykkelse opnås generelt, når H er større end summen af tyk-10 keiserne af lagene, der lamineres: f.eks. summen af tykkelserne af lagene 41 og 42, der er anvendt i eksemplerne beskrevet ovenfor. Sådan dimensionerede mønsterelementer frembringer generelt sammenbindingssteder med nominelle tykkelser på ca. 0,0127 mm (0,5 mil), når lagene har no-15 minelle tykkelser på ca. 0,025 mm (1 mil) hver.

I tilfælde af at tykkere sammenbindingssteder ønskes, skal mønsterelementerne have højder, der omtrent svarer til eller er tilstrækkeligt mindre end summen af tykkelserne af lagene for at fremkalde sammenbindingssteder med 20 de ønskede tykkelser.

Selvom særlige udførelsesformer for den foreliggende opfindelse er blevet illustreret og beskrevet, vil det være klart for fagfolk, at forskellige andre ændringer og mo-25 difikationer kan gøres uden at adskille sig fra opfindelsen. Det er derfor tiltænkt at dække alle sådanne ændringer og modifikationer, der ligger inden for opfindelsens ramme, i de vedføjede krav.

30

Claims

1. Fremgangsmåde til dynamisk sammenbinding af et antal 5 lag, hvoraf mindst et af lagene omfatter termoplastisk materiale, hvilken fremgangsmåde omfatter følgende trin: at lagene, med dele deraf vendende mod hinanden, føres gennem en trykkraftpåvirket valsespalte mellem en reliefmønstret spalteafgrænsende del med mønsterelementsegmen-10 ter og en spalteafgrænsende amboltdel, at de spalteafgrænsende dele kraftpåvirkes mod hinanden med en forudbestemt mønsterelement- trykbelastning, kendetegnet ved, at de spalteafgrænsende dele drives, således at der tilvejebringes en forudbestemt overfladeha-15 stighedsdifferens derimellem, inden for området gående fra 2 til 40% af overfladehastigheden af den spalteafgrænsende del med den laveste overfladehastighed.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at frem-20 gangsmåden omfatter følgende trin: at lagene ved en hastighed på ca. 91,4 m pr. minut eller mere (300 fod pr. minut) føres frem gennem en trykkraftpåvirket valsespalte hvor den reliefmønstrede spalteafgrænsende del er forsynet med mønsterelementsegmenter, 25 fortrinsvis adskilte fremspring, med overfladearealer større end 0,013 cm2, at de spalteafgrænsende dele kraftpåvirkes mod hinanden med en mønsterelementtrykbeastning, der ikke er større end 62 x 104 kPa, og at hver af de spalteafgrænsende dele 30 opvarmes tilstrækkeligt til at muliggøre dynamisk termobinding af lagene.

3. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de forudgående krav kendetegnet ved, at den spalteafgrænsende amboltdel er 35 drejeligt monteret og omfatter glatte overfladedele til at vende mod mønsterelementerne, hvilke overfladedele er cirkulærtcylindriske områder.

4. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de forudgående krav 40 kendetegnet ved, at den mønstrede spalteafgrænsende del er drejeligt monteret og drives ved en overfladehastighed, der i det væsentlige passer til den fremadgående hastighed af lagene gennem valsespalten.

5. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de forudgående krav kendetegnet ved, at den spalteafgrænsende amboltdel drives ved en større overfladehastighed end den mønstrede spalteafgrænsende del. DK 173518 B1 16

6. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de forudgående krav kendetegnet ved, at den yderligere omfatter trinnet for indstilling og styring af overfladetemperaturen af hver spalteafgrænsende del ved en forhøjet forudbestemt over- 5 fladetemperatur til at forstærke den dynamiske termosam-menbinding af lagene.

7. Apparat for dynamisk sammenbinding af et antal lag, hvoraf mindst et af lagene omfatter termoplastisk materi- 10 ale, hvilket apparat omfatter en reliefmønstret spalteafgrænsende del med mønsterelementsegmenter og en spalteafgrænsende amboltdel, organer for montering af de spalteafgrænsende dele til at afgrænse en valsespalte derimellem, gennem hvilken valsespalte lagene kan fremføres med 15 dele deraf vendende mod hinanden, organer for styrbar kraftpåvirkning af de spalteafgrænsende dele mod hinanden og organer for drev af de spalteafgrænsende dele for at tilvejebringe forudbestemte overfladehastigheder, kendetegnet ved, at organerne for drev af de spalteafgrænsende 20 dele er indrettet til at tilvejebringe en overfladehastighedsdifferens mellem disse dele inden for området gående fra 2 til 40% af overfladehastigheden af den spalteafgrænsende del med den laveste hastighed.

8. Apparat ifølge krav 7, kendetegnet ved, at det yderli gere omfatter organer{30a,30b) for uafhængig styring af overfladetemperaturerne af de spalteafgrænsende dele {22, 24), hvorved hver spalteafgrænsende del kan betjenes, således at dens overfladetemperatur ligger inden for 30 et forudbestemt interval for smeltetemperaturen for det lag af lagene(41,42), der omfatter termoplastisk materiale og som er anbragt tættest på hver af de respektive spalteafgrænsende dele, idet lagene føres frem gennem valsespalten. 35

9. Apparat ifølge kravene 7 og 8, kendetegnet ved, at den mønstrede spalteafgrænsende del(22) omfatter mønsterele-mentsegmenter(51), og dens spalteafgrænsende amboltdel (24) er drejeligt monteret og omfatter glatte overfla- 40 dedele til at vende mod mønsterelementsegmenterne, hvilke overfladedele er cirkulærtcylindriske områder.

10. Apparat ifølge kravene 7-9, kendetegnet ved, at den mønstrede spalteafgrænsende del(22) er en drejeligt mon- 45 teret komponent, der omfatter et cirkulærtcylindrisk område med mønsterelementsegmenter(51) anbragt derpå. 50 DK 173518 B1 17

11. Apparat ifølge kravene 7-10, kendetegnet ved, at den mønstrede spalteafgrænsende del omfatter mønsterelement-segmenter(51) med højder, der er større end summen af tykkelserne af lagene. 5

12. Apparat ifølge kravene 7-11, kendetegnet ved, at den mønstrede spalteafgrænsende del omfatter mønsterelement-segmenter {51) med højder, der er ca. lig med eller tilstrækkelig mindre end summen af tykkelserne af lagene til 10 at fremkalde saromenbindingssteder med forudbestemte tykkelser.