DE2359565A1

DE2359565A1 - Verfahren und vorrichtung fuer die herstellung von gegenstaenden mit plueschoberflaeche

Info

Publication number: DE2359565A1
Application number: DE2359565A
Authority: DE
Inventors: Donald John Bye; Harold Peter Stanistreet
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1972-12-04
Filing date: 1973-11-29
Publication date: 1974-06-27
Also published as: CH566203A5; FR2208773B1; AR201674A1; FR2208773A1; DK12888D0; DE2359565C3; DK12888A; AU6284873A; CA1043068A; DE2365824C3; ZA738898B; IT1003254B; GB1451311A; US4451419A; US4436503A; SE417291B; ES421129A1; DE2365824A1; BE807879A; DE2365824B2

Description

PATENTANWALTS öl) R O TlEDTKE - BüHLING " KlNNE 2359565

TEL· (0811) 539653-56 TELEX: 624845 «pat CABLE ADDRESS: Germanlapatejlt München

8000 München 2

BavarEaring 4

Postfach 202403 29. November 1973

B 5750 .

Imperial Chemical Industries Limited London, Großbritannien

Verfahren und Vorrichtung für die Herstellung von Gegenständen mit Plüschoberfläche

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von mit. Plüschoberfläche versehenen Gegenständen oder Plüschgegenständen.

■ Es ist bereits vorgeschlagen worden, auf der Oberfläche von synthetischem polymerem Material dadurch einen Plüsch zu bilden, daß man dieses Material gegen die Oberfläche einer erhitzten Walze preßt und von dieser Oberfläche abzieht, während gleichzeitig "das Material unter seinen Erweichungspunkt abgekühlt wird. Auf diese Weise werden aus der Oberfläche der Bahn Fasern oder Fibrillen gezogen/ wobei das Abkühlen gewährleistet, daß der Hauptteil jeder

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Faser mit dem thermoplastischen Material verbunden bleibt. Bei einer bevorzugten Arbeitsweise wird kalte Luft·oder ein anderes Kühlmedium in den Spalt geblasen, der zwischen der erhitzten Walze und dem thermoplastischen Material gebildet wird, wenn dieses sich von der Walze ablöst. Es ist ferner vorgeschlagen worden, das thermoplastische Material der Walze in Bahnform zuzuführen und zusammen mit dem thermoplastischen Material ein Stützmaterial in der Weise mitzufördern, daß das thermoplastische Material und das Stützmaterial unter dem Einfluß der erhitzten Walze miteinander verbunden werden.

Bei einigen der früheren Vorschläge wird eine Plüschoberfläche dadurch gebildet, daß man ein thermoplastisches Material in Hohlräume oder Vertiefungen in der Oberfläche einer Walze eindrückt und dann die Bahn von der Walze ablöst, so daß das thermoplastische Material , das in die Vertiefungen gedrückt worden ist, zu Fasern gezogen wird. Diese Arbeitsweise hat den Wachteil, daß man teure Einrichtungen mit sehr genau bearbeiteten Walzen braucht und daß man auf diese Weise nicht zufriedenstellend kurzen Plüsch erzeugen kann, da die für kurzen Plüsch erforderlichen flachen Vertiefungen mit dem thermoplastischen Material verstopft werden. Ferner hängt die Natur des Plüsch (d.h. die Faserdichte und Faserlänge) von der Tiefe und der Abmessung der Vertiefungen ab, so daß lediglich eine Plüschart unter Verwendung einer spezifischen Walze erhalten werden kann. Es ist ferner vorgeschlagen worden, daß man bei Arbeits-

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- 3 - ■...■-.■ ■

weisen dieser Art das zu Fasern zu ziehende.thermoplastische . Material kalt reckt und orientiert, wobei ferner empfohlen wurde, das ,llaterial von der erhitzten, mit. Vertiefungen versehenen Walze über eine kreisförmige Stange zu ziehen, so daß das Polymeres aus den Vertiefungen der Walze herausgezogen wird. Bei dieser Arbeitsweise, unter Verwendung einermit Vertiefungen, versehenen Walze bedeutet jedoch der Winkel, unter dem sich das Material, von der. Walze,.wegbewegt, nur einen geringen Unterschied in.der Dichte des Plüsch.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen weiten Bereich von Plüschoberflächen zu erhalten. Dementsprechend richtet sich.die Erfindung auf ein Verfahren, bei dem eine Plüschoberfläche dadurch erhalten wird, daß man ein thermoplastisches Material gegen eine' im wesentlichen glatte Oberfläche hält, die auf einer Temperatur oberhalb-des Schmelzpunkts des thermoplastischen Materials gehalten wird. Unter diesen Umständen schmilzt das thermoplastische Material und klebt schwach.an der Oberfläche an, so daß beim Abheben des Polymeres von der Oberfläche aus dem geschmolzenen Polymeres Fasern gezogen werden. Auf diese Weise werden zwischen der Oberfläche und dem plastischen Material Fasern gebildet und nicht innerhalb von Vertiefungen,_;die in der Oberfläche einer Walze ausgebildet sind. Ein solches Verfahren ist bereits vorgeschlagen worden und es ist Aufgabe der Erfindung, nicht nur die Gleichförmigkeit des durch dieses Verfahren erzeugten Plüsch zu verbessern sondern auch die Möglichkeit zu schaffen, gleichförmigen Plüsch mit,höheren Geschwindigkeiten zu schaf-

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fen, als es bisher möglich war; ferner soll ein wirtschaftliches Verfahren geschaffen werden, das ohne Schwierigkeit auf die Erzeugung unterschiedlichster Arten von Plüsch umgestellt werden kann.

Die Länge der durch dieses Verfahren gebildeten einzelnen Fasern hängt von der Länge ab, die aus der Bahn gezogen werden kann, bevor die Fasern reißen, sowie von der Lage, an welcher die Fasern reißen. Diese beiden Faktoren hängen wiederum von dem Weg ab, den das Material beim Ablösen von der Walze nimmt und von der Geschwindigkeit, mit der sich das Material von der Oberfläche der erhitzten Walze entfernt und das Kühlen bewirkt wird. Die Länge der erzeugten Fasern hängt von dem Weg ab, den das Material nimmt, wenn es sich von der erhitzten Oberfläche wegbewegt. Die Fasern beginnen sich an der Stelle herauszuziehen, an der sich das thermoplastische Material zuerst von der erhitzten Oberfläche wegbewegt, wobei sie an der Stelle reißen, wo die Geschwindigkeit und die Richtung des Materials sowie die' Temperatur der Fasern weiteres Strecken verhindern. Da sich die Oberfläche der Walze auf einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts des Polymeres befindet, ist es wichtig, daß in dem zwischen dieser Oberfläche und der Bahn gebildeten Bereich eine ausreichende Kühlung erfolgt, um dadurch zu verhindern, daß die Fasern unter dem Einfluß der erhitzten Walze vollständig miteinander verschweißt werden. Für viele Anwendungsmöglichkeiten ist es wichtig, einen

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kurzen Plüsch zu besitzen, da dieser .besseren Abnützungswiderstand gibt. Es hat sich jedoch bisher als schwierig erwiesen, einen kurzen gleichförmigen Plüsch zu erhalten, da der Abstand zwischen der" Bahn und der Walze allmählich zunimmt und die Stelle, an der die beiden sich trennen variiert, wenn die Bahn beim Entfernen von einer im wesentlichen glatten erhitzten Walze ihre natürliche ungehinderte Richtung einschlägt; aus diesem Grunde, wird ein ungleichförmiger Plüsch erhalten. Im übrigen vermindern die Beschränkungen im Ausmaß der Kühlung die Geschwindigkeit, mit der das Verfahren durchgeführt werden ■ kann. ^; . ""■"-.. ·.

Die Stelle, an der sich das Material von der erhitzten Oberfläche ablöst und der Weg, den das Material natürlich einnimmt, wenn es sich von einer im wesentlichen glatten erhitzten Oberfläche wegbewegt, hängen von der Lage der Abzugsvorrichtung ab. Befindet sich diese in einiger Entfernung von der Oberfläche, nimmt das Material seinen natürlichen Krümmungsradius in Abhängigkeit .von der Lage dieser Abzugsvorrichtung ein und es wurde festgestellt,daß dieser natürliche Krümmungsradius im allgemeinen zu groß ist, als daß sich das Material mit ausreichender Schnelligkeit von der erhitzten Oberfläche entfernenen und ein befriedigendes Erzeugnis liefern könnte. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn das thermoplastische Material mit einem"Stützmaterial, insbesondere einem nicht— textilem Stutzmaterial, wie z.B. Papier, versehen ist, das eines der bevorzugten Stützmaterialieh i'st, da es erleichtertes Handhaben des Endprodukts erlaubt und im übrigen billig ist.

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Ferner wurde festgestellt, daß die genaue Position, an der das Material die Oberfläche verläßt, unter Erzeugung eines ungleichförmigen Produkts wandert, wenn das Material von einer Abzugsvorrichtung abgezogen wird, die sich in einiger Ent-, fernung von der erhitzten Oberfläche befindet.

Die Erfindung befaßt sich daher mit einer vielseitigen Vorrichtung und einem vielseitigen Verfahren zur Steuerung und Verbesserung der Textur und der Gleichförmigkeit des Plüsch, der mittels eines Verfahrens erzeugt wird, bei dem aus einem thermoplastischen Material dadurch Fasern herausgezogen werden, daß man dieses Material gegen eine im wesentlichen glatte Oberfläche preßt, die auf einer Temperatur gehalten ist, bei der das thermoplastische Material schmilzt, wobei dann dieses Material von dieser Oberfläche weggezogen wird.

Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung für die Herstellung von mit Plüschoberfläche versehenen thermoplastischen Materialien vorgeschlagen, die eine im wesentlichen glatte,, auf eine Temperatur oberhalb der Erweichungstemperatur des thermoplastischen Materials erwärmte Oberfläche aufweist, ferner eine Einrichtung für das Halten des thermoplastischen Materials gegen die erhitzte Oberfläche, eine Einrichtung für das Abziehen des Materials von dieser Oberfläche und eine Einrichtung für das Kühlen des thermoplastischen Materials beim Verlassen der erhitzten Oberfläche, wobei Einrichtungen vorgesehen sind, um den Weg des thermoplastischen Materials bei der Wegbewegung von der erhitzten Oberfläche zu steuern.

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Bei einer bevorzugten Vorrichtung ist die im wesentlichen glatte erhitzte Oberfläche eine Walze, -die von der Innenseite her auf eine Temperatur, oberhalb des Schmelzpunkts des thermoplastischen Materials erwärmt wird. Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung umfaßt der Ausdruck "im wesentlichen glatte Oberfläche" Oberflächen, die einen Satinoberflachenzustand haben oder mit Stahlsandstrahl-* oder Sandstrahlgebläse bearbeitet worden sind, wobei jedoch Oberflächen ausgeschlossen sind, in denen definitive Vertiefungen gebildet sind, in die das Polymeres unter Bildung von Fasern eingeformt wird, da es mit solchen Vertiefungen versehene Walzen nicht ermöglichen, einen weiten Bereich von Plüscharten zu erhalten, wie er unter Anwendung der Erfindung erzielbar-ist. Beispiele von Oberflächen, die unter die vorbeschriebene Definition fallen, umfassen polierte Metalloberflächen aus Stahl oder Chrom, lletallwalzen mit Satinoberflächenzustand sowie Metallv/alzen, die mit- Sandstrahlgebläse bearbeitet wurden, wobei diese Walzen mit klebfreien Materialien beschichtet werden können, i.D. mit Polytetrafluoräthylen. Die Einrichtung, die das thermoplastische Material gegen die erhitzte Oberfläche hält, ist zweckmäßig eine Andrückwalze oder ein Gurt, wobei gleichgültig, welches System auch immer angewendet wird, bevorzugt wird, das thermoplastische Material mit Hilfe eines federnd nachgiebigen Materials gegen die Walze zu halten, das beim Halten des Materials gegen,die erhitzte Oberfläche eine vorbestimrate Kompression erlaubt. Liegt das thermoplaste-, sehe Material in Filmform vor, kann es alternativ durch, die Spannung des Films selbst gegen die erhitzte Oberfläche gepreßt

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werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin/ daß man das thermoplastische Material durch die Spannung eines Stützmaterials gegen die erhitzte Oberfläche hält, das das thermoplastische Material so trägt, daß dieses gegen die erhitzte Oberfläche gehalten wird. Bei dieser Verfahrensweise kann das Stützmatcrial auf das thermoplastische Material aufgeschichtet sein oder kann aufgeschichtet werden, wenn das thermoplastische Material während seines Kontakts mit der erhitzten Oberfläche geschmolzen wird. Es wird jedoch bevorzugt, eine ergänzende Einrichtung, z.B. eine. Walze oder einen Gurt, zu verwenden.

Die Einrichtung., die das Material kühlt, ist

notwendig, um zu gewährleisten, daß die aus der Bahn herausgezogenen Fasern an dem thermoplastischen Material haften bleiben und nicht für dauernd mit der erhitzten Oberfläche verkleben. Außerdem ist das -Kühlen wichtig, um das Verfahren mit erhöhten Geschwindigkeiten ablaufen lassen zu können, denn je größer die angewendete Geschwindigkeit ist, desto größer" ist der Kühlbedarf für die Herstellung einer spezifischen Plüschart. Das bevorzugte Verfahren zur Kühlung besteht darin, daß man einen Kaltluftstrahl verwendet, der in den Spalt strömt, der beim Abziehen des Materials von der Oberfläche sich zwischen dieser und dem Material bildet. Das Kühlen sollte gleichförmig erfolgen und es sollte" sich daher der Strahl quer über die Gesamtbreite dieses Spalts erstrecken. Es wurde festgestellt, daß die tatsächliche Richtung des Kaltluftstrahls wichtig ist und daß es außerdem wichtig ist, im Raum zwischen der erhitzten Oberfläche und dem Material eine so weitgehend wie mögliche

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Zirkulation der Luft zu gestatten. Es wird daher bevorzugt, daß die Kühlluft von einer Schlitzdüse ausgeht, deren Weite kleiner als 1 mm und vorzugsweise kleiner als 1/2 nun ist, wobei die Luft unter einem vergleichsweise hohen Druck an einer Stelle gegen die erhitzte Oberfläche geblasen wird, die sich unmittelbar jenseits der Stelle befindet, an der sich der Plüsch von der Oberfläche abhebt, so daß.der Strahl durch dieCberflache in diesen Raum abgelenkt wird. Das Zusammenwirken von Ort und Richtung des Kühlstrahls und vom Weg des Materials bei der Wegbewegung von der Walze bestimmen zu einem erheblichen Ausmaß die Art des Plüsch, der für eine spezifische Verfahrensgeschwindigkeit erhalten werden kann. Das thermoplastische Material kann ferner von der von der erhitzten Oberfläche am weitesten weg gelegenen Seite gekühlt werden,-wobei bei einer Ausführungsform der Erfindung der Krümmungsradius des Materials dadurch gesteuert wird, daß^N man es von der erhitzten Oberfläche über eine geeignet gestaltete Stange abzieht, die von der Innenseite her gekühlt v/erden kann.

Der optimale Weg, den das thermoplastische Material beim Verlassen der erhitzten Oberfläche einnehmen sollte, hängt von der Dicke und der Art des thermoplastischen Materials und von dem erwünschten Erzeugnis ab. Es wurde festgestellt, daß für die meisten Erzeugnisse der Weg gekrümmt sein kann und ein anfänglicher Krümmungsradius' zwischen 1 1/2 mm und 8 mm besonders geeignet ist; ist der Radius kleiner als etwa 1 mm, besteht die Gefahr, daß das Erzeugnis beschädigt wird; ist der Radius jedoch größer als etwa 8 mm, v/ird der Plüsch

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zu lang und zu schwach. Ferner wurde festgestellt, daß der Weg des Materials am besten dadurch gesteuert werden kann, daß man das Material um eine Stange abzieht, wobei man auf diese Weise den Ilaterialweg entweder dadurch steuert, daß man die Stange in einem vorbestimmten Abstand von der erhitzten Oberfläche anordnet oder daß man die Stange dicht an der Oberfläche anordnet und die Gestalt der Stange so auswählt, ' daß das Material beim Abziehen über die Stange und um die Stange den erwünschten Weg beschreitet. Geringfügige Variationen im Weg des .Materials und damit eine unterschiedliche Plüschstruktur können dadurch erreicht werden, daß man einfach den Abstand der Stange von der Oberfläche variiert. Es ist wichtig, daß die Stange starr ist, um gleichförmigen Kontakt zwischen der Bahn und der erhitzten Walze zu gewährleisten. Es sollte daher die Form oder Gestalt der Stange so gewählt werden, daß sowohl der erwünschte Weg der Bahn beim Verlassen der Walze als auch die notwendige Steifigkeit erhalten werden. Die Stange muß daher nicht notwendig Kreisquerschnitt haben. Diese Vorrichtung hat den zusätzlichen Vorteil, daß sie außerordentlich vielseitig ist, da nicht nur der Plüsch durch Variieren des Abstands der Stange von der Walze geändert werden kann, sondern erhebliche Variationen im Erzeugnis dadurch erreicht v/erden können, daß man die Abmessung und die Gestalt der Stange ändert. Bei einer weiteren Ausfuhrungsform der Erfindung kann die Stange als ein Luftmesser wirken, das das thermoplastische Material kühlt; in diesem Fall ist die Stange mit einem Schlitz oder mit Löchern versehen, durch die ein kühlendes Strömungsmittel, z.B. kalte Luft, auf die Bahn

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gerichtet worden kann. _ . .."_... .

Er. wurde festgestellt, daß die Vorrichtung nach. der Erfindung insofern vielseitig ist, als die Textur'des auf der Oberfläche des thermoplastischen Materials erhaltenen Plüsch ohne Schwierigkeit dadurch geändert-werden kann, daß man den Weg der thermoplastischen Materialbahn beim Ablösen von der erhitzten Walze verändert; dies läßt sich entweder durch Variieren des Wirkungsradius der Einrichtung, die den Krümmungsradius des thermoplastischen Materials bestimmt, erreichen oder durch Variieren des Abständs zwischen dieser Einrichtung selbst und der erhitzten Oberfläche".

Bei einem Verfahren, bei dem der Plüsch gegen eine im wesentlichen glatte Oberfläche erzeugt wird, gibt es zahl-* · reiche Faktoren, die die GfeSöhwindig^ölt beeinflussen, mit der ein zufriedenstellender Plüsch erhalten werden kann. Die optimalenBedingüngen für die Erzeugung einer gegebenen Plüschart hängen von dem.jeweiligen thermoplastischen Material ab; für ein gegebenes thermoplastisches Material können jedoch umso höhere Geschwindigkeiten erhalten v/erden, je mehr die Temperatur der den Plüsch liefernden Oberfläche bei der Plüsch-" bildung gekühlt werden kann. Unabhängig von anderen Verfahrens* änderungen wird bevorzugt, daß das Material scharf VOn der Oberfläche der erhitzten Oberfläche weggezogen wird und >ein größtmöglicher Raum zwischen dem Material und dieser Oberfläche gelassen wird, so daß ein Kühlmittel wie kalte Euft in diesen großen Raum eingeblasen werden kann, der gute Zirkulation und

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gutes Abströmen des Kühlmittels gewährleistet. Der Raum zwischen dem Material und der erhitzten Oberfläche hängt von dem Weg des Materials ab und es sollte daher eine Einrichtung vorgesehen v/erden, die diesen Krümmungsradius steuert und vermindert und größere Produktionsgeschwindigkeiten gestattet. Es konnte festgestellt werden, daß die Produktionsgesehv/indigkeiten weiter vergrößert werden können, wenn die Rückseite der Bahn beim Abheben von der erhitzten Oberfläche gekühlt wird. Wo . die Einrichtung, die den Krümmungsradius der thermoplastischen Materialbahn steuert, wenn sich diese von der erhitzten Oberfläche wegbewegt, eine Stange ist, um die das Material abgezogen wird, wird es bevorzugt, daß diese von der Innenseite her gekühlt wird und/oder eine Gestalt hat, daß sie Kühlmittel, wie z.B. kalte Luft, gegen die Rückseite der Bahn blasen kann.

Die bevorzugte Vorrichtung nach der Erfindung hat den zusätzlichen Vorteil, daß das Anordnen der Stange nahe der erhitzten Oberfläche gewährleistet, daß das Material stets diese Oberfläche an derselben Stelle verläßt, während ohne diese Steuerung die Trennstelle zum Wandern neigt, wodurch sich ungleichförmiger Plüsch ergibt.

Ein Teil einer typischen Vorrichtung nach der Erfindung ist in Fig. 5 dargestellt, die eine erhitzte Walze 3 zeigt, gegen die das thermoplastische Material gedrückt werden kann, sowie eine Stange 7, ura die das Material unter Abziehen von der erhitzten Walze gezogen wird; mit dem Bezugszeichen ist eine Kühldüse 10 bezeichnet, die ein Kühlmittel zwischen

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die Walze 3 und die Stange 7 richtet. Die Plüscharten, die unter Anwendung dieses Verfahrens erhalten werden können, hängen von dem Abstand zwischen der Stange 7 und der Walze 3 ab (tf gemäß Fig. 5) , von dem Abstand zwischen der Kühlmitteldüse und der Tangente an die Walze (gezeigt als X in Fig. 5), der Höhe der Kühlmxtteldüse 10 oberhalb der Stange 7 (Y in Fig. 5) und dem Winkel (Θ. in Fig. 5) , unter welchem das Kühlmittel gerichtet wird. Es wird jedoch bevorzugt, daß sich diese Variablen innerhalb der folgenden Grenzwerte bewegen:

X zwischen 0,5 und 40 mm

Y zwischen -10 und 20 mm (der negative Wert zeigt an, daß sich die Düse unterhalb der Oberseite der Stange

7 befindet)- " ·. ·

S zwischen der Dicke des durch den Spalt zwischen der Walze 3 und der Stange 7 gehenden Materials und

25 mm größer als diese Dicke θ zwischen -15° und 75° (der negative Wert zeigt an, daß die Kühlmitteldüse von unterhalb der Höhe der Oberseite der Stange 7 ausgerichtet ist).

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Alle diese vorgenannten Variablen können unabhängig voneinander oder zusammen variiert werden, um aus einem beliebigen spezifischen thermoplastischen Material gemäß nachfolgenden Beispielen eine erwünschte Plüschoberfläche zu erhalten,

Die Erfindung liefert ferner ein Verfahren für die Herstellung eines mit Plüschoberfläche versehenen thermoplastischen Material und besteht darin, daß man ein synthetisches thermoplastisches Material in Berührung mit einer im wesentlichen glatten Oberfläche drückt, die auf einer Temperatur oberhalb des Erweichungspunkts des thermoplastischen Materials gehalten ist, um die Oberfläche des thermoplastischen Materials zu schmelzen; das thermoplastische Material wird von der erhitzten Oberfläche abgetrennt, so daß aus diesem thermoplastischen Material Fasern oder Fibrillen gezogen werden, wobei das Material bei dieser Ablösung unter die Erweichungstemperatur des thermoplastischen Materials abgekühlt wird, wobei das thermoplastische Material von der erhitzten Oberfläche über eine Vorrichtung abgezogen wird, die den Weg des Materials beim Verlassen der erhitzten Oberfläche steuert.

Bei einem bevorzugten Verfahren liegt das synthetische thermoplastische Material in Form eines Films vor, und kann von jedem beliebigen bekannten filmbildenden Material gebildet sein. Beispiele solcher Materialien sind Polyolefine,. insbesondere hochdichtes und niedrigdichtes Polyäthylen,

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Polypropylen und QIefinmischpolymere, Polymere und Mischpolymere von Vinylchlorid, Polymere und Mischpolymere von Styrol, Polyester sowie zahlreiche Nylons. Die Wahl des Materials hängt selbstverständlich von der spezifischen Art desert· wünschten Erzeugnissses ab sowie von der gedachten Verwendungsart dieses Erzeugnisses ab.

Es wird ferner bevorzugt* ä'aB ^as thermoplastische Material mit einem Stützmaterial versehen wird _;, um die Steifigkeit und die Handhabungsfähigkeit des Erzeugnisses zu verbessern, !Das thermoplastische Material -kann auf das Stützmaterial aufgeschichtet werden, bevor dieses der er? hitzten Oberfläche zugeführt wird, oder es skann getrennt 4er erhitzten Oberfläche zugeführt und durch die während des Verfahrens erzeugte Hitze und Brücke mit 4em Stütizmaterial verbunden werden, Alternativ kann das Material in Form eines Pulvers oder in ßranulatform auf eine Stützbahn aufgebracht werden, die das Material in Berührung mit der erhitzten Oberfläche trägt, wo es zu einer im wesentlieheh kontinuierlichen Schicht geschmolzen wird. Die Wahl des Stutzmaterials, hängt von der erwünschten Art des Erzeugnisses ab, wobei jedoch aus ökonomischen Gründen als Stützmaterial Papier bevorzugt wird. Die Verwendung von Papier als Stützmaterial bereitet Probleme im Vergleich mit maschigen Stützmaterialien wie Textilien und offenzelligen Schäumen., da die Oberfläche des Papiers wenig Punkte besitzt, an denen es sich mit dem

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thermoplastischei Material verklammern kann, so daß es schwieriger ist, eine gute gegenseitige Bindung zu erzielen. Wird ein offenmaschiges Stützmaterial, z. B. ein Textilmaterial verwendet, kann das Material in wirkungsvoller Weise von der Rückseite gekühlt werden, was nicht im Falle von Papier als Stützmaterial möglich ist. Bei Verwendung von Papier als Stützbahn muß das thermoplastische Material von der Vorderseite gekühlt werden, wenn es sich von der erhitzten Oberfläche abhebt, wobei um s ο höhere Geschwindigkeiten angewendet werden können, je effektiver die Kühlung ist. Das bevorzugte Verfahren zur Kühlung besteht darin, daß man kalte Luft in den Spalt zwischen der erhitzten Oberfläche und dem thermoplastischen Material einbläst, wobei gute Zirkulation und gutes Entweichen der Kühlluft für hohe Förderraten wichtig ist, so daß die erfindungsgemäßen Techniken insbesondere bei der Benutzung von Papier als Stützbahn brauchbar ist. Polyäthylen und Papier bilden eine besonders geeignete Kombination, aus der auf der Rückseite gestütztes Plüschmaterial erzeugt werden kann, wobei das Rohmaterial in Form von getrennten Bahnen aus Papier und Polyäthylen oder aus mit Polyäthylen beschichtetem Papier besteht. Ist das Stütz-r material Papier, wird bevorzugt, daß die Bahn von der erhitzten Oberfläche über eine Stange abgezogen wird, die einen Krümmungsradius zwischen 1 1/2 mm und 5 mm hat. Wird Polyäthylen verwendet, das mit einer Dicke von 2,54/1000 cm auf Packpapier

las ein Gewicht ν A09826/0986

aufgeschichtet ist, das ein Gewicht von 50 g/m hat, wird be-

vorzugt, daß der Krümmungsradius etwa 2 mm beträgt. Es wurde festgestellt, daß die erfindungsgemäßen Techniken insbesondere bei der Herstellung von papiergestützten oder papierbelegten Produkten brauchbar sind und das erhaltene Erzeugnis einen gleichförmigen Plüsch besitzt, wobei die Fasern eher eine Lame 1lenstruktur haben als von einzelnen Fasern gebildet*sind.

Wie es zuvor erwähnt wurde, ist bevorzugt _f die erhitzte Oberfläche einer Walze, die poliert sein kann oder eine Satinober flachenstruktur hat oder durch Sandstrahlen bearbeitet ist, wobei diese Oberfläche außerdem mit einem klebfreien Material wie Polytetrafluorethylen beschichtet sejLn kann. Das Kühlen ist notwendig, um zu gewährleisten, daß die durch die erhitzte Oberfläche herausgezogenen Fasern mit dem thermoplastischen Material verbunden bleiben und nicht an der erhitzten Oberfläche hängen bleiben und daß sie dadurch leicht erhalten werden, daß man einen Kühlmittelsträhl, insbesondere kalte Luft in den Spalt einbläst, der'zwischen der erhitzten Oberfläche und dem thermoplastischen Material beim Ablauf von dieser Oberfläche gebildet wird. Will man die notwendige Kühlung gewährleisten, insbesondere bei der Herstellung von Plüschmaterial mit einem durch Papier gestützten Polyäthylenmaterial, so'sollte der Winkel zwischen dem thermoplastischen , Material und der Tangente an die erhitzte Oberfläche an einer Stelle, an der das Material die Walze verläßt (bekannt als der Abhebewinkel) vorzugsweise zwischen 10' und 70 liegen, bevor^-

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zugt zwischen 25° und 50°, damit die Kühlluft die Stelle erreicht, wo sich das Material von der erhitzten Oberfläche abhobt, um auf diese Weise einen akzeptablen Plüsch bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten zu erreichen, wobei dies außerdem von einer geeigneten Steuerung des VJegs des Materials abhängig ist, den dieses beim Verlassen der erhitzten Oberfläche beschreitet. Außerdem wird es bevorzugt, daß der Abzugswinkel (Winkel B in Fig. 4) groß genug ist, um freien Strom der Kühlluft zu gewährleisten und zu verhindern, daß Luft eingefangen wird, die zu Temperaturschwankungen und zu ungleichförmigem Produkt Anlaß geben könnte. Insbesondere wird es bevorzugt, daß der Abzugswinkel größer als 90° ist, insbesondere, wenn als das Stützmaterial Papier verwendet wird.

Die Temperatur, auf der die erhitzte Oberfläche zu halten ist, hängt von der Art des thermoplastischen Materials ab. Es wurde festgestellt, daß dann, wenn die Temperatur nicht so hoch ist, daß das thermoplastische Material nachträglich beeinträchtigt wird, umso höhere Geschwindigkeiten angewendet werden können, je höher die Temperatur ist. So erwiesen sich z.B. Oberflächentemperaturen zwischen 200⁰C und 22O°C als besonders geeignet, wenn mit Geschwindigkeiten bis zu 3 m/min niedrig dichtes Polyäthylen verarbeitet v/urde. Je höher die Walzentemperatur und die Produktionsgeschwindigkeit ist, um so größer ist die Notwendigkeit zur Steuerung des VJegs des Materials und zur wirkungsvollen Kühlung der Fasern, um zu gewährleisten, daß sich diese von der erhitzten Oberfläche an einer gewünschten Stelle abheben, um

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die erforderliche Plüschlänge zu erhalten. Bei Verfahren, die mit diesen Temperaturen arbeiten, wird es bevorzugt, die Rückseite der Bahn beim Abziehen von der Walzenoberflache zu kühlen, selbst wenn eine Stützbahn aus Papier mit geringer Porosität verwendet wird..Dieses Kühlen von der Rückseite verbessert den Äbnutzungswiderstand des Plüsch, wobei insbesondere bevorzugt "wird, die Bahn über eine geeignet gestaltete,von innen gekühlte Stange von der Walze abzuziehen.

Die thermoplastischen Materialien sollten gegen die erhitzte Oberfläche gepreßt werden, wobei dies am besten dadurch erreicht werden kann, daß man entweder eine Stützwalze oder einen Stützgurt verwendet. So kann beispielsweise das thermoplastische Material durch den Spalt zwischen zwei Walzen gefördert werden, von denen eine erhitzt ist. Welche Stützung auf der Rückseite auch immer verwendet wird, es wird in jedem · Fall bevorzugt, daß diese Stütze federnd nachgiebig ist; es ergab sich* daß eine gumnibeschichtete Walze oder ein federnd nachgiebiger Gurt besonders geeignet sind. Im Bedarfsfall kann das StützEiateriai geschäumt sein, z.B. aus Polyurethan-* schaum bestehen, der während der Verarbeitung die notwendige federnde Nachgiebigkeit gewährleistet. . . -/

Es ist wichtig, daß der Plüschbeim Abtrennen von der iin ..wesentlichen glatten Oberfläche der Walze gekühlt wird., um zu gewährleisten, daß die Fasern nach dem Herausziehen aus der nasse des thermoplastischen Materials mit diesem verbunden bleiben. Es wird bevorzugt, das Kühlen dadurch zu bewirken, daß

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man einen Kaltluftstrahl in den Spalt zwischen der Walze und dem'thermoplastischen Material beim Abheben von der Walze richtet. Für hohe Produktionsgeschwindigkeiten sollte das Kühlen so v/irkungsvoll wie möglich sein -, so daß es wichtig ist, daß das PCühlmittel so frei wie möglich im Spalt zwischen der Walze und der Bahn zirkulieren kann. Äußerst effektives Kühlen wird erreicht, wenn" sich die Strahldüse in einiger Entfernung von dein Spalt. befindet und das Kühlmittel unter hohem Druck in den Spalt oder Raum reflektiert wird. Auf diese Weise bedeutet die Gegenwart der Düse nicht eine Behinderung im Entweichen des Kühlmittels. Bei einen bevorzugten Verfahren wird das Kühlmittel etwas jenseits der Stelle gegen die Oberfläche der erhitzten Ual'ze gerichtet, an der sich die Bahn von der Walze abhebt, .^r;o daß das Kühlmittel in den Raum zwischen der Bahn und der Oberfläche reflektiert v/ird und dann entweichen kann. Ferner wird bevorzugt, daß das Kühlmittel unter hohem Druck aus einer engen Schlitzdüse zugeführt wird, die sich quer über die Breite der Bahn erstreckt.

Bei dem bevorzugten Verfahren ist die erhitzte Oberfläche eine VJaIze mit im wesentlichen glatter Oberfläche, die auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts des thermoplastischen Materials erhitzt ist, aus den die Plüschoberfläche zu bilden ist, wobei das Material über eine Stange von der Oberfläche der Walze abgezogen wird, die sich in einem Abstand befindet, der zwischen der Dicke des hindurchgepreßten Materials (unter Einschluß jeglichen Stützmaterials) und 25 mm mehr als diese Dicke beträgt; unter Druck wird ein Kühlmittel in den

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Spalt gerichtet, der zwischen der Walze und dem thermoplastischen Material gebildet wird, und zwar mit-Hilfe einer Strahldüse, die zwischen 5 und 40 mm von der Stelle der Walze entfernt liegt, die der Vorrichtung gegenüberliegt, über die das .Material von der Walze- abgezogen wird, und 20 nun oberhalb der Stelle und 10 mm unterhalb dieser Stelle. Der Winkel, unter dem die Düse gerichtet ist, hängt von der Lage der Düse ab, ist jedoch nicht größer als 75° gegenüber der Horizontalen.

Das Hauptmerkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht daher in der Anordnung einer Vorrichtung, die den Weg des thermoplastischen Materials beim Verlassen der erhitzten Oberfläche steuert. Gemäß Vorbeschreibung sollte diese Vorrichtung nahe der erhitzten Oberfläche liegen und vorzugsweise eine Kante liefern, die sich quer über die Breite der Walze erstreckt, so daß das thermoplastische Material entlang dieser Kante abgezogen werden kann. Auf diese Weise kann die Lage der Kante gegenüber der Abzugsvorrichtung eingestellt werden, um den Abzugswinkel festzulegen, der eine einfache Technik für das Ändern der Plüschlänge und der Plüschdichte liefert. Es wird bevorzugt, daß die Führungsvorrichtung eine Stange ist, ein Quadratrohr oder eine Winkelstange und daß diese von der Innenseite her gekühlt werden kann.

Anhand der Zeichnungen wird eine Vorrichtung und. ein Verfahren nach der Erfindung erläutert; die Zeichnungen zeigen einen Film 1 aus thermoplastischem Material und ein Stützmaterial 2, die beide einer erhitzten Walze 3 zugeführt

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werden. Der Film wird gegen die erhitzte Walze gepreßt, und zwar mit Hilfe eines kontinuierlichen federnd nachgiebigen Gurts 4, der durch Umlauf um die Walzen 5 und 6 angetrieben wird, die beide kalt sind. Der Film und das Stützmaterial verbleiben solange dicht an der Walze 3, bis sie durch den zwischen der Walze 3 und der Führungseinrichtung 7 gebildeten Spalt gehen. Anschließend wird das Material mit Hilfe der Abziehwalzen 8 und 9 scharf von der Walze 3 weggezogen. Auf diese Weise ergibt sich zwischen der Bahn und der Walze ein weiter Winkel, der gute Kühlung mit Hilfe des Luftstrahls 10 gewährleistet, der von der Düse 11 geliefert wird.

Die Fig. 2 verdeutlicht, wie der Krümmungsradius r¹ der Bahn durch die Führungseinrichtung 7 im Vergleich mit der in Fig. 3 dargestellten Situation ohne Führungseinrichtung gesteuert wird.

Die Fig. 4 ist eine im Maßstab vergrößerte Darstellung des Teils der Fig. 1, wo die Bahn die erhitzte Oberfläche verläßt, v/obci dargestellt ist, welche Winkel in der Beschreibung als Abhebewinkel und Abzugswinkel bezeichnet sind. Der Winkel A ist der Abhebewinkel und der Winkel B der Abzugswinkel.

Die Fig. 5 zeigt in einem noch weiter vergrößerten Haßstab den Teil der Fig. 1, wo die Bahn die erhitzte Oberfläche verläßt, wobei im einzelnen der Aufbau der Stange 7 und der Stahldüse 11 zusammen mit Einzelheiten der Richtung des LuftsttsHsverdeutlicht sind; das zu behandelnde Material wurde in

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dieser Figur weggelassen, um andere Teile deutlicher darstellen zu können. ■

Die Erfindung wird im folgenden anhand von nicht einschränkenden Beispielen erläutert, gemäß denen mit Plüschoberfläche versehene Materialien mit Hilfe einer Vorrichtung erzeugt werden, wie sie im wesentlichen in den Fig.1, 2 und 4 aargestellt ist. Das Stützmaterial 2 war Hartpapier oder Packpapier; das thermoplastische Material 1 war ein 65 Mikron Film aus niedrig dichtem Polyäthylen. Es wurden einige Durchlaufe vorgenommen unter Verwendung unterschiedlicher Werte bezüglich der Temperatur der Walze 3 und der Variablen ή , X, Y und θ gcriciß Fig. 5, um die Wirkung zu ermitteln, die diese Parameter auf die Geschwindigkeit haben,- mit der das Verfahren durchgeführt werden kann sowie auf die Qualität . des Erzeugnisses.

Beist^xel 1 ·

Die ilotwendigkeit zur Benutzung der Stange 7 wurde durch zwei Verclexchsexperimente illustriert, wobei alle anderen Variablen konstant gehalten wurden; es erfolgte ein Durchlauf unter Verwendung keiner Stange gemäß Fig. 4 und ein weiterer Durchlauf, bei dem eine Stange¹ mit einem Radius (r) von 3 mm benutzt wurde. Es wurde festgestellt, daß ein in befriedigenderweise mit Plüschoberfläche versehenes Erzeugnis ohne eine Stange nicht erhalten werden konnte* während bei Benutzung einer Stange ein zufriedenstellender Plüsch erreicht

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wurde.

Beispiel 2

Es wurden die folgenden Bedingungen gestellt, um die Wirkung der Kühlung der im Beispiel 1 verwendeten Stange 7 auf die Produktionsgeschwindigkeit zu ermitteln.

Bahngeschwindigkeit Meter/Minute	Walzentemperatur	Führungs stange Temperatur	Abnutzungs widers tand des Erzeug nisses
1 ,50 1,50. 2 ,60 2,60	216°C 216°C 2O6°C 20 6 ⁰C	to O to O ο ο ο ο 0 O 0 0 no ο η	85 155 91 114

Man ersieht, daß das Kühlen der Stange 7 oder Führungsstange den relativen Abnutzungswiderstand des Erzeugnisses erhöht, der durch den Frankhauser-'iest genessen wurde. Ferner ergab sich, daß die maximale Geschwindigkeit, bei der ein zufriedenstellendes Erzeugnis unter Verwendung einer heißen Führungsstange erhalten werden kann, 2,60 m pro Minute betrug, wobei diese Geschwindigkeit noch mit einer gekühlten Stange erhöht worden konnte. Ähnliche Ergebnisse wurden unter Verwendung unterschiedlicher Filmarten erhalten, wobei jedoch festgestellt wurde, daß die Gegenwart eines Pigments im Film sowie die ·Pigmentmenge die maximale Geschwindigkeit beeinträch-

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tigen, mit der das Verfahren durchgeführt werden kann, wobei jedoch bei allen Proben der Trend derselbe war wie er sich aus der obigen.Tabelle ergibt.

Beispiel 3

Polyäthylen und Papier wurden durch eine Vorrichtung gemäß Fig. 5 mit einer Geschwindigkeit von 2 m pro Minute durchgeführt. Die Betriebsbedingungen waren unter Bezugnahme auf die Fig. 5 die folgenden:

X = 18 ram

Y = 18 ram

3 = 13 mm . ■

θ = 22°

Es wurde ein Erzeugnis mit einer Papierstützung und einer Plüschlänge von etwa 5 mm erhalten; dieses Produkt erwies sich als besonders geeignet für die Herstellung von gepolsterten Packmaterialien, z.B. solchen, wie sie in der französichen Patentschrift 7 220 716 beschrieben sind.

Beispiel 4

Das Verfahren gemäß Beispiel' 3 wurde unter Veränderung der Variablen gemäß folgender Aufstellung wiederholt:

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— zb —

X = 3,2 nun

Y = 0,15 nun Λ = O,4 mm θ = 33°

Die Vorrichtung wurde mit 1,5 m pro Minute betrieben. Es wurde ein Material mit einem sehr gefälligen kurzen Plüsch erhalten; die Plüschläiige betrug etwa 1 mm und-konnte ohne Schwierigkeit als Samtersatz benutzt werden.

Beispiel 5

Das Verfahren wurde entsprechend Beispiel 4 mit den folgenden Parametern wiederholt:

X = 2,0 mm

Y = 5,O mm

α = 0,4 ΚΤΛ θ = 30°

Auch hier wurde ein samtartiges, mit Plüschoberfläche versehenes riaterial mit einer Faserlänge von etwa 1,5 mm erhalten.

Die vorbeschriebenen Beispiele verdeutlichen die Vielseitigkeit des Verfahrens uidwje bei Benutzung der Stange 7 unterschiedliche Plüschstrukturen durch einfaches Einstellen der anderen Variablen erhalten werden können.

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Die Urfindung liefert somit ein Verfahren zur Herstellung von Plüsch auf der Oberfläche eines thermoplastischen Material ,indem man dieses !Material in Berührung mit einer heißen Oberfläche bringt, an der es anhaft^et, wobei dann das Material von dieser Oberfläche abgehoben wird, so daß Fasern ;aus cbm Material herausgezogen werden. Die Bahn wird beim Verlassen der heißen Oberfläche auf unterhalb ihres JSrweichungspHriktes abgekühlt, wobei der Krümmungsradius des l£nzeügnisses zur BeeinfluBung der Erzeugnisgualität gesrteuert ,wird.

Claims

Patentansprüche

1.) Verfahren zur Erzeugung von mit Plüschoberfläche versehenen thermoplastischen Materialien, bei dem man ein thermoplastisches Material mit einer im wesentlichen glatten Oberfläche in Berührung hält, die auf einer Temperatur oberhalb des Erweichungspunkts des thermoplastischen Materials gehalten wird, und dann das thermoplastische Material von der erhitzten Oberfläche abzieht, so daß aus diesem Material Fasern gezogen werden, wobei das Material beim Ablösen von der erhitzten Oberfläche auf eine Temperatur unterhalb der Erweichungstemperatur des thermoplastischen Materials abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische' Material von der erhitzten Oberfläche über eine Vorrichtung abgezogen wird, die den lieg des Materials bei der Wegbewegung von der erhitzten Oberfläche steuert.

2. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abzugswinkel mindestens 70° beträgt. .

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die glatte Oberfläche eine Walze ist und das thermoplastische Material von der Walze über eine Stange abgezogen wird, die sich in einem Abstand von der Walze befindet, der zwischen der Dicke des thermoplastischen Materials, und 25 mm mehr als diese picke liegt, wobei in den Raum ein Kühlmittel gerichtet wird, der zwischen dem thermoplastischen Material und der heißen Walze beim Abheben von dieser gebildet wird, wobei das Kühlmittel in einem Winkel

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zwischen 75 und -15 gerichtet wird.

4. Vorrichtung zur Herstellung eines mit Plüschoberfläche versehenen thermoplastischen Materials, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit einer im wesentlichen glatten Oberfläche, die auf eine Temperatur oberhalb der Erweichungstemperatur des thermoplastischen Materials erwärmt ist, eine.Einrichtung für das Halten eines thermoplatischen Materials gegen die erhitzte Oberfläche und eine Einrichtung für das Abziehen des Materials von dieser. Oberfläche sowie eine Einrichtung für das Abkühlen des thermoplastischen Materials beim Verlassen der erhitzten Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (7) vorgesehen ist, um den Weg des thermoplastischen Materials(1) beim Wegbewegen von der erhitzten Oberfläche (3) zu steuern.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung-(7) , die den Weg der Bahn aus thermoplastischem Material bei der Ttfegb.ewegung von der erhitzten Oberfläche steuert, eine Stange ist, die nahe an der erhitzten Oberfläche (3) angeordnet ist und um die die Bahn abgezogen wird. _: ;. :■"...

6". Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius des thermoplastischen Materials an der Stelle", an der die Bahn die erhitzte Oberfläche verläßt und über die Stange (7) läuft, zwischen 1 1/2 und 8 mm liegt.

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•7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (7) gekühlt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (7) als Luftmesser wirkt und kalte Luft auf die Rückseite der Bahn richtet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erhitzte Oberfläche eine Walze ist und sich die Stange (7) in einem Abstand von dieser Walze befindet, der zwischen der Dicke des thermoplastischen Materials zuzüglich der Dicke eines Stützmaterials (sofern vorhanden) und einem Viert liegt, der 25 ram größer als diese Dichte ist, wobei eine Düse (11) vorgesehen ist, um ein Kühlmittel in den Spalt zwischen dem thermoplastischen Material und der heißen Walze zu richten, wobei sich der Auslaß der Düse ab 10 mm unterhalb der Einrichtung (7), über die das Material abgezogen wird, bis 20 mm darüber und ab O,5 mm bis 40 mm in einer Richtung rechtwinklig zur Tangente der Walze gegenüber der Einrichtung, über die das Material abgezogen v/ird, befindet, und wobei diese das Kühlmittel in einen Winkel zwischen 75° und -15° in diese Richtung liefert.

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