WÖLLNER, Bert (Landgraben 6b, Hohenstein-Ernstthal, 09337, DE)
NEUBERT, Marko (Hauptstrasse 2, Jöhstadt / OT Grumbach, 09477, DE)
HIRSCH, Uwe (Ziegeleistrasse 16, Flöha, 09557, DE)
WEINHOLD, Jens (Rabenssteinerstrasse 29, Chemnitz, 09117, DE)
WÖLLNER, Bert (Landgraben 6b, Hohenstein-Ernstthal, 09337, DE)
NEUBERT, Marko (Hauptstrasse 2, Jöhstadt / OT Grumbach, 09477, DE)
HIRSCH, Uwe (Ziegeleistrasse 16, Flöha, 09557, DE)
| Patentansprüche Verfahren zum Fibrillieren synthetischer Bänder in einem Extrusionsprozess insbesondere für die Herstellung von Grasfasern, bei welchem die Bänder als eine Bänderschar aus einer extrudierten Folie oder einer Vielzahl extrudierter Monofile erzeugt werden, bei welchen die Bänder gemeinsam verstreckt werden und bei welchen die verstreckten Bänder parallel nebeneinander mit einer Teilumschlingung am Umfang einer Fibrillierwalze geführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass an den Bänder durch mehrere nacheinander eingreifenden Messerreihen der Fibrillierwalze mit jeweils einer Vielzahl hervorstehender Messerspitzen mit Schneiden eine Vielzahl von kurzen Teileinschnitten erzeugt werden. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den Bänder zumindest zwei Gruppen von kurzen Teileinschnitten durch versetzte Messerspitzen zwei nacheinander eingreifenden Messerreihen erzeugt werden. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bänder vor und/oder nach dem Fibrillieren einzeln oder in Gruppen derart justiert werden, dass die Teileinschnitte im Wesentlichen symmetrisch an jedem Band mit einem Mindestabstand zu den Bandrändern erzeugt werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fibrillierwalze zur Erzeugung der Teileinschnitte an den Bändern mit einer Umfangsgeschwindigkeit angetrieben wird, die schneller ist als eine Abzugsgeschwindigkeit der Bänder. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bänder mit einer Teilumschlingung am Umfang der Fibrillierwalze über eine reibungsmindernde Kontaktoberfläche zwischen den Messerreihen geführt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bänder nach dem Verstrecken eine Dicke im Bereich von 150 um bis 500μπι und/oder eine Materialdehnung im Bereich von 50% bis 75% aufweisen. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einer Extrusionseinrichtung (1) zur Erzeugung einer aus einer Vielzahl von Bändern (23) bestehenden Bänderschar (24), mit einem Streckwerk (7.1, 7.2) zum Verstrecken der Bänder (23) der Bänderschar (24) und mit einer zwischen Streckwalzen (7.1, 7.2) angeordneten Fibrillierwalze (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Fibrillierwalze (10) mehrere am Umfang gleichmäßig verteilte Messerleisten (28) aufweist und dass an jeder Messerleiste (28) eine Vielzahl in einer Messerreihe (34) angeordneter Messerspitzen (29) mit Schneiden (31) aufragend angeordnet sind. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die am Umfang der Fibrillierwalze (10) benachbarten Messerreihen (34.1, 34.2) mit ihren Messerspitzen (29) versetzt zuei- nander an den betreffenden Messerleisten (34.1, 34.2) gehalten sind. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Fibrillierwalze (10) zumindest eine Justiereinrichtung (14) zugeordnet ist, die Mittel (15) zum Justieren einzelner oder mehrerer Bänder (23) relativ zur Lage der Messerspitzen (29) am Umfang der Fibrillierwalze (10) aufweist. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel durch verstellbare Führungsstifte (15) oder Führungsrollen gebildet sind, die zwischen den Bändern (23)angeordnet sind. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsstifte (15) oder Führungsrollen an einem Träger (16) einzeln verstellbar und fixierbar ausgebildet sind. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Fibrillierwalze (10) ein steuerbarer Antrieb (25) zugeord- net ist, welcher mit einer Maschinensteuereinheit (25) zur Einstellung vorbestimmter Umfangsgeschwindigkeiten an der Fibrillierwalze (10) verbunden ist. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Fibrillierwalze (10) in den Bereichen zwischen den Messerleisten (28) am Umfang jeweils eine reibungsmindernde Kontaktoberfläche (32) aufweist. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktoberflächen (32) eine Mehrfachbeschichtung (33) mit mehreren Beschichtungsmaterialien tragen, die aus mehreren sandwichartigen Einzelbeschichtungen gebildet sind. 15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial der äußeren Einz elbe Schichtung durch ein Gleitwerkstoff zur Reduzierung der Reibung und das Beschichtungsmaterial der inneren Einzelbeschichtung durch ein Schutzwerkstoff zur Verschleißminderung gebildet sind. 16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzwerkstoff durch eine Keramik und der Gleitwerkstoff durch ein Kunststoff insbesondere ein PTFE gebildet sind. |
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fibrillieren synthetischer Bänder in einem Extrusionsprozess gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
Derartige Verfahren und Vorrichtungen zum Fibrillieren von syntheti- sehen Bändern oder synthetischen Folien, die zuvor aus einem thermoplastischen Material extrudiert wurden, sind allgemein bekannt und werden zu Strukturierung der Bänder oder Folien genutzt. Damit lassen sich insbesondere die glatten Oberflächen der Bänder oder Folien mit einer in Längsrichtung ausgeführten Struktur ausbilden. Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind beispielsweise aus der EP 0 003490 bekannt.
Bei dem bekannten Verfahren und bei der bekannten Vorrichtung wird in einem Extrusionsprozess aus einem thermoplastischen Material eine Folie extrudiert und in eine Vielzahl von Bändern zerschnitten. Nach einer Verstreckung werden die Bänder fibrilliert.
Die Fibrillierung wird üblicherweise durch Nadelwalzen durchgeführt, wie sie beispielsweise aus der EP 0 358 334 bekannt sind. Am Umfang der Nadelwalzen sind eine Vielzahl von Stiften aufragend befestigt, so dass die Nadeln bei Führung der Bänder an der Nadelwalze die Bänder durchstoßen und einen je nach Umschlingung der Bänder an der Nadelwalze längliche Einrisse in den Bändern erzeugen. Durch Anzahl und Versatz der Nadeln am Umfang der Nadelwalze lassen sich so bestimmte Fibrillierstrukturen innerhalb eines Bandes einritzen.
Bei dem bekannten Verfahren und bei der bekannten Vorrichtung wurde festgestellt, dass mit zunehmender Dicke der Bänder eine ungewünschte Erhöhung der Zugkräfte eintritt, um das Eindringen und Zerreißen der Bänder zu ermöglichen. Im Extremfall werden die Bänder von den Nadeln ohne einzudringen einfach weggedrückt. Insbesondere bei der Herstellung von Grasfasern werden zunehmend synthetische Bänder aus mehreren Materialkomponenten gebildet, so dass sich unterschiedliche Schicht- stärken mit entsprechend dicken Gesamtschichten einstellen. Bei derartigen mehrschichtigen Bändern wurde darüber hinaus festgestellt, dass sich unsaubere Risskanten ausbilden, die zu einem erheblichen Festigkeitsverlust der Bänder führen. Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Fibrillieren synthetischer Bänder der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, mit welchem bzw. welcher auch dickere Bänder sicher und ohne Festigkeitsverlust fibrilliert werden können. Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Fibrillieren einer Bänderschar zu schaffen, mit welchem bzw. welcher eine gleichmäßige Fibrillierstruktur an den Bänder erzeugt werden kann. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren dadurch gelöst, dass an den Bändern durch mehrere nacheinander eingreifende Messerreihen der Fibrillierwalze mit jeweils einer Vielzahl hervorstehender Messerspitzen mit Schneiden eine Vielzahl von kurzen Teileinschnitten erzeugt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung löst die Aufgabe dadurch, dass die Fibrillierwalze mehrere am Umfang gleichmäßig verteilte Messerleisten aufweist und dass an jeder Messerleiste eine Vielzahl in einer Messerreihe angeordneter Messerspitzen mit Schneiden aufragend angeordnet sind. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.
Die Erfindung besitzt den besonderen Vorteil, dass die Fibrillierstruktur in dem Bändern ausschließlich durch ein Einschneiden erzeugt wird. Da- mit lässt sich allein durch eine zwischen der Fibrillierwalze und den Bändern eingestellte Relativgeschwindigkeit ohne größeren Eindringungswi- derstand die Fibrillierstruktur erzeugen. Zudem werden saubere Einschnitte erzeugt, die keine Ausfransungen enthalten.
Zur Herstellung von netzförmigen Fibrillierstrukturen in den Bändern ist die Verfahrensvariante besonders vorteilhaft, bei welcher an den Bändern zumindest zwei Gruppen von kurzen Teileinschnitten durch versetzte Messerspitzen zwei nacheinander eingreifende Messerreihen erzeugt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist hierzu derart ausgebildet, dass die am Umfang der Fibrillierwalze benachbarten Messerreihen mit ihren Messerspitzen versetzt zueinander an den betreffenden Messerleisten gehal- ten sind. Die Verteilung der Teileinschnitte in den Bändern lässt sich dabei sowohl durch den Abstand der Messerleisten am Umfang der Fibrillierwalze und durch den Abstand der Messerspitzen zueinander beeinflussen. Da nach dem Verstrecken die Bänder innerhalb der Bänderschar mit Abstand zueinander geführt sind, ist durch die besonders vorteilhafte Verfahrensvariante gemäß Anspruch 3 sichergestellt, dass die erzeugte Fibrillierstruktur in den Bändern symmetrisch insbesondere zu den Randbereichen der Bänder ausgebildet ist. So werden die Bänder vor und/oder nach dem Fibrillieren einzeln oder in Gruppen derart justiert, dass die Teileinschnitte in wesentlichen symmetrisch an jedem Band mit einem Mindestabstand zu den Bandrändern erzeugt werden. Eine derartige Justierung der Bänder relativ zu der Anordnung der Messerreihen ermöglicht zudem eine äußerst gleichmäßige Fibrillierung, so dass im We- sentlichen alle Bänder der Bänderschar eine gleiche Fibrillierstruktur aufweisen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist hierzu vorteilhaft eine Justiereinrichtung auf, die der Fibrillierwalze zugeordnet ist und die Mittel zum Justieren einzelner oder mehrerer Bänder relativ zur Lage der Messerspitze am Umfang der Fibrillierwalze aufweist. Damit können exakte Führungen der Bänder sichergestellt werden. Durch das Verstrecken der Bänder als eine Bänderschar ergeben sich je nach Größe des Verstreckverhältnisses mehr oder weniger große Abstände zwischen benachbarten Bändern, so dass die Justierung bevorzugt mit der Weiterbildung der Erfindung erfolgt, bei welcher die Mittel durch verstellbare Führungsstifte oder Führungsrollen gebildet sind, die zwischen den Bändern angeordnet sind. Hierbei können die Führungsstifte oder Führungsrollen in Gruppen oder einzeln verstellt werden.
Aufgrund des geringen Eindringungswiderstandes der Messerspitzen in das Material der Bänder hat sich gezeigt, dass bereits geringe Relativge- schwindigkeiten zwischen der Umfangsgeschwindigkeit der Fibrillierwalze und der Abzugsgeschwindigkeit der Bänder ausreicht, um die Fibrillierstruktur zu erzeugen. So ist die Verfahrensvariante bevorzugt angewendet, bei welcher die Fibrillierwalze zur Erzeugung der Teileinschnitte an den Bändern mit einer Umfangsgeschwindigkeit angetrieben wird, die schneller ist als eine Abzugsgeschwindigkeit der Bänder.
Der Fibrillierwalze ist hierzu ein steuerbarer Antrieb zugeordnet, welcher mit einer Maschinensteuereinheit zur Einstellung vorbestimmter Umfangsgeschwindigkeiten an der Fibrillierwalze verbunden ist. Damit kön- nen die bei der Herstellung der Bänder vorgegebenen Prozessparameter wie beispielsweise das Verstreckverhältnis unmittelbar genutzt werden, um eine vorbestimmte für den jeweiligen Prozess und das jeweilige Material der Bänder abgestimmte Umfangsgeschwindigkeit der Fibrillierwalze einzustellen.
Insbesondere bei der Herstellung von Grasfasern hat sich herausgestellt, dass sehr klebrige und elastische Materialien verwendet werden, die besonders empfindlich sind. Um die durch die Relativgeschwindigkeit zwischen der Fibrillierwalze und den Bändern entstehenden Reibung entge- gen zu wirken, werden die Bänder bei einer Teilumschlingung am Umfang der Fibrillierwalze vorteilhaft über reibungsmindernde Kontaktoberflächen zwischen den Messerreihen geführt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht hierzu die besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung vor, bei welcher die Fibrillierwalze in den Bereichen zwischen den Messerleisten am Umfang jeweils eine reibungsmindernde Kontaktoberfläche aufweist. Um einerseits geringe Reibungswerte zu gewährleisten und andererseits einen vorzeitigen Verschleiß der Fibrillierwalze zu vermeiden, ist die Weiterbildung der Erfindung besonders geeignet, bei welcher die Kontaktoberflächen eine Mehrfachbeschichtung mit mehreren Beschichtungsma- terialien tragen, die aus mehreren sandwichartigen Einzelbeschichtungen gebildet sind.
Bevorzugt wird dabei das Beschichtungsmaterial der äußeren Einzelbe- schichtung durch einen Gleitwerkstoff zur Reduzierung der Reibung und das Beschichtungsmaterial der inneren Einzelbeschichtung durch einen Schutz werkstoff zur Verschleißminderung gebildet.
Als Gleitwerkstoff werden vorzugsweise Kunststoffe insbesondere ein PTFE und als Schutzwerkstoff vorzugsweise eine Keramik eingesetzt. Damit sind sehr hohe Be trieb szeiten und insbesondere schonende Band- führungen an der Fibrillierwalze ausführbar.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung sind insbesondere geeignet, um die Bänder nach dem Verstrecken mit einer relativ großen Dicke und einer relativ hohen Materialdehnung zu fibrillieren. Insoweit wird die Verfahrens Variante bevorzugt zur Herstellung von Grasfasern eingesetzt, bei welchem die Bänder nach dem Verstrecken eine Dicke im Bereich von 150 um - 500 um und/oder eine Materialdehnung im Bereich von 50 % bis 75 % aufweisen. Durch die Mes- serspitzen und Messerschneiden wird selbst bei dicksten und elastischen Bändern sichere Teileinschnitte erzeugt.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher erläutert.
Es stellen dar:
Fig. 1 schematisch eine Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
Fig. 2 schematisch ein Querschnitt einer Teilansicht des Ausführungsbeispiels aus Fig. 1
Fig. 3 schematisch eine Teilansicht einer Draufsicht des Ausführungsbeispiels aus Fig. 1
Fig. 4 schematisch eine Ansicht einer Fibrillierwalze
Fig. 5 schematisch eine Ansicht einer Messerspitze der Fibrillierwalze der Fig. 4
Fig. 6 schematisch eine Teilansicht einer Draufsicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
Fig. 7 schematisch eine Draufsicht eines fibrillierten Bandes
In den Fig. 1 bis 3 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Fibrillieren einer Bänderschar einem Extrusionsprozess schematisch dargestellt. In Fig. 1 ist das Ausführungsbeispiel in einer Gesamtansicht, in Fig. 2 in einer Teilansicht der Seite im Bereich der Fibrillierung und in Fig. 3 in einer Teilansicht einer Draufsicht gezeigt. Die nachfolgende Beschreibung gilt für alle Figuren, insoweit kein ausdrücklicher Bezug zu einer der Figuren gemacht ist. In Fig. 1 ist das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Gesamtansicht gezeigt. Das Ausführungsbeispiel weist eine Extrusionseinrichtung 1 auf, um aus einem thermoplastischen Material eine Folie zu erzeugen. In diesem Beispiel weist die Extrusionseinrichtung 1 einen Extruder 2 auf. Der Extruder 2 ist mit einem Extrusionskopf 3 verbunden, welcher aus einem durch den Extruder 2 aufgeschmolzenen thermoplastischen Werkstoff eine Flachfolie 22 extrudiert.
An dieser Stelle sei erwähnt, dass die Extrusionseinrichtung 1 auch zwei Extruder aufweisen könnte, um beispielsweise eine zweifarbige Flachfolie oder eine Flachfolie mit unterschiedlichen Polymermaterialien zu extru- dieren.
Dem Extrusionskopf 3 ist ein Kühlbad 4 zugeordnet. Auf der Auslassseite des Kühlbades 4 ist ein Umlenkwerk 5 vorgesehen, um die an der Folie 22 anhaftende Restflüssigkeit durch Umlenkung und Absaugung von der Folie 22 abzunehmen. Hierzu ist das Umlenkwerk 5 üblicherweise mit einer Absaugung kombiniert, die die anhaftende Kühlflüssigkeit des Kühlbades 4 abführt.
Um die in der Extrusionseinrichtung 1 erzeugte Folie 22 zu einer Schar von Bändern 24 zu zerschneiden, ist dem Umlenkwerk 5 eine Schneideinrichtung 6 nachgeordnet. In der Schneideinrichtung 6 wird die Folie 22 in eine Mehrzahl von einzelnen Bändern 23 mit vorbestimmter Breite zer- schnitten.
Zum Abzug der Folie 22 bzw. der Bänderschar 24 und zum Verstrecken der Bänder 24 sind mehrere Galettenlieferwerke 7.1 und 7.2 mit angetriebenen Galetten hintereinander angeordnet. Die Bänder 23 werden dabei mit einfacher Umschlingung am Umfang der angetriebenen Galetten der Galettenlieferwerke 7.1 und 7.2 im parallelen Lauf nebeneinander geführt.
Zwischen den Galettenlieferwerken 7.1 und 7.2 ist eine Heizeinrichtung 8 angeordnet. Die Heizeinrichtung 8 könnte beispielsweise durch einen Umluftofen gebildet sein, in welchem die Bänder auf eine Verstrecktemperatur erwärmt werden. Zum Verstrecken der Bänder werden die Galet- ten der Galettenlieferwerke 7.1 und 7.2 mit einer Geschwindigkeitsdifferenz angetrieben.
Zwischen der Heizeinrichtung 8 und dem zweiten Galettenlieferwerk 7.2 ist eine Fibrilliereinrichtung 9 angeordnet. Die Fibrilliereinrichtung 9 weist eine Fibrillier walze 10 auf, an deren Umfang die Bänder 23 mit einer Teilumschlingung zum Fibrillieren geführt sind. Die Fibrillierwalze 10 wird über einen Elektromotor 25 angetrieben, der über das Steuergerät 26 gesteuert wird. Das Steuergerät 26 ist mit einer Maschinensteuerung 27 gekoppelt, so dass in Abhängigkeit von der durch die Galettenantriebe definierten Produktionsgeschwindigkeit der Bänder eine bestimmte Umfangsgeschwindigkeit der Fibrillierwalze 10 einstellbar ist. So lässt sich zum Fibrillieren die Fibrillierwalze 10 mit einer Umfangsgeschwindigkeit antreiben, die vorzugsweise größer ist als die Produktionsgeschwindigkeit der Bänder 23.
Zur weiteren Erläuterung der Fibrilliereinrichtung 9 wird zusätzlich zu dem Fig. 2 und 3 Bezug genommen. In Fig. 2 ist eine Teilansicht der Seite Fibrilliereinrichtung 9 und in Fig. 3 eine Teilansicht der Draufsicht der Fibrilliereinrichtung 9 gezeigt.
Die Fibrillierwalze 10 trägt mehrere am Umfang gleichmäßig verteilte Messerleisten 28, die jeweils eine Vielzahl von aufragenden Messerspitzen 29 aufweisen. Jede Messerspitze 29 enthält eine Schneide, die in Drehrichtung der Fibrillierwalze 10 ausgerichtet sind. Dieser wird nachfolgend noch näher erläutert. Auf der Zulaufseite der Bänder 24 ist der Fibrillierwalze 10 eine Justiereinrichtung 14 zugeordnet. Die Justiereinrichtung 14 weist eine Mehrzahl im Wesentlichen vertikal ausgerichteter Führungs stifte 15 auf, die an einem Träger 16 gehalten sind. Die Führungsstifte 15, die alternativ auch durch frei drehbare Führungsrollen an vertikalen Achsen ausgebildet sein könnten, ragen jeweils zwischen zwei benachbarten Bändern 23 der Bänderschar 24. Die Führungsstifte 15 sind in ihrem Außendurchmesser derart bemessen, dass die Bänder 23 ohne wesentlichen Freiraum zwischen zwei benachbarten Stiften 15 geführt sind. Der die Führungsstifte 15 tra- gende Träger 16 ist in einer Führungsschiene 17 gehalten und lässt sich innerhalb der Führungsschiene 17 quer zur Laufrichtung der Bänder 23 verschieben. Durch Verschiebung des Trägers 16 lassen sich die Bänder 23 der Bänderschar 24 relativ zur Lage der Messerspitzen 29 am Umfang der Fibrillierwalze 10 verstellen. Insbesondere können somit symmetri- sehe Einschnitte durch die Messerspitzen 29 in den Bändern 23 realisiert werden. Insbesondere können dadurch Mindestabstände an den Randbereichen in den Bändern gewährleistet werden.
Um eine definierte Umschlingung der Bänderschar 24 am Umfang der Fibrillierwalze 10 zu erhalten, sind zwei Führungswalzen 20.1 und 20.2 vorgesehen, die den Zulauf und den Ablauf der Bänderschar 24 führen.
Nach dem Fibrillieren und Verstrecken werden die Bänder 23 einer Kräuseleinrichtung 12 und einer Aufwickeleinrichtung 18 zugeführt. Die Kräuseleinrichtung 12 sowie die Aufwickeleinrichtung 18 weisen mehreren Texturiermittel 13 und Aufwickelstationen 19 auf, um die Bänder einzeln oder zu mehreren zu texturieren und zu Spulen aufzuwickeln. Über eine Führungsleiste 11 lassen sich hierzu die Bänderschar 24 vereinzeln oder in Gruppen zusammenführen.
Bei dem in Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein Grasgarn hergestellt, das in einem Weiterverarbeitungsprozess bereits direkt zu einem Kunstrasen verarbeitet werden könnte. In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel einer Fibrillierwalze 10 dargestellt. Die Fibrillierwalze 10 weist mehrere Messerleisten 28 auf, die gleichmäßig am Umfang der Fibrillierwalze 10 angeordnet sind. Die Messerleisten 28 sind mit einer Vielzahl von Messerspitzen 29 bestückt, die als eine Messerreihe 34 mit Abstand nebeneinander aufragend gehalten sind. Jede der Messerspitzen 29 enthält eine Schneide 31, die in umlaufender Richtung der Fibrillierwalze 10 ausgerichtet ist. Als Beispiel ist in Fig. 5 eine Ansicht einer der Messerspitzen 29 dargestellt. Die Messerspitzen 29 sind an der Messerleiste 28 gehalten, wobei die messerleiste 28 in einer Nut der Fibrillierwalze angeordnet ist. Die Messerspitze 29 ist dreieckförmig mit einer aufragenden Spitze ausgebildet. An einer Seite der Messerspitze 29 ist die Schneide 31 angeschliffen, die sich bis zur Spitze hin erstreckt. Die Schneide 31 ist in Umlaufrichtung der Fibrillierwalze 10 ausgerichtet, so dass sie bei Drehung der Fibrillierwalze in ein Band eindringt und ei- nen in Abhängigkeit von der Umschlingung des Bandes endlichen Teileinschnitt erzeugt.
Die Anordnung der Messerspitzen 29 und der Messerleisten 28 können dabei derart gewählt werden, dass unterschiedliche Fibrilliermuster ent- stehen. So sind parallele Anordnungen von Messerspitzen und versetzte Anordnungen von Messerspitzen möglich.
Wie aus der Darstellung in Fig. 4 hervorgeht, sind dem Umfang der Fibrillierwalzen 10 mehrere Kontaktoberflächen 32 ausgebildet. Die sich zwischen den Messerleisten 28 erstreckenden Kontaktoberflächen 32 der Fibrillierwalze 10 weisen eine Mehrfachbeschichtung 33 auf. Um an den Kontaktoberflächen 32 eine möglichst reibungsarme und beständige Führung der Bänder 23 zu ermöglichen, ist die Mehrfachbeschichtung 33 vorzugsweise aus einer inneren Einzelbeschichtung und einer äußeren Einzelbeschichtung gebildet, die sandwichartig übereinander angeordnet sind. Die innere Einzelbeschichtung ist unmittelbar auf einem Grundwerkstoff der Fibrillierwalze 10 aufgebracht. Oberhalb der inneren Einzelbeschichtung liegt eine äußere Einzelbeschichtung, deren Schichtdicke gleich oder unterschiedlich zur ersten Einzelbeschichtung ausgeführt sein kann. Die äußere Einzelbeschichtung weist einen Gleitwerkstoff als Be- schichtungsmaterial auf, so dass die unmittelbar den Bändern zugewandte Führungsfläche der Fibrillierwalze 10 durch die Materialeigenschaften des Gleitwerkstoffes bestimmt sind. Das Beschichtungsmaterial der inneren Einzelbeschichtung wird dagegen durch einen Schutz Werkstoff gebil- det, welcher eine Verschleißschutzschicht gegenüber dem Grundwerkstoff der Fibrillierwalze darstellt. So wird als Schutzwerkstoff bevorzugt eine Keramik verwendet. Derartige Keramikwerkstoffe lassen sich beispielsweise als eine Plasmabeschichtung auftragen. Die Grenzfläche der inneren Einzelbeschichtung zur äußeren Einzelbeschichtung ist vorzugsweise grob strukturiert, so dass sich im Betriebszustand nach Abnutzung des Gleitwerkstoffes in der äußeren Beschichtung eine Mischoberfläche einstellt, die durch Flächenanteile des Gleitwerkstoffes und Flächenanteile des Schutzwerkstoffes gebildet ist. Eine derartige Führungsfläche be- sitzt den besonderen Vorteil, dass die Bänder 23 reibungsarm und verschleißbeständig geführt werden können. Als Gleitwerkstoff werden üblicherweise Kunststoffe verwendet, wobei sich die PTFE-Kunststoffe (Teflon) insbesondere zur Führung von Bändern 23 als besonders vorteilhaft herausgestellt haben. Insoweit können die Bänder 23 mit Schlupf am Um- fang der Fibrillierwalze 10 geführt werden.
Um bei der Herstellung von Grasfasern auch hoch verstreckte Bänder sicher fibrillieren zu können, ist in Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Fibrilliereinrichtung gezeigt, wie sie beispielsweise in dem in Fig. 1 dargestellten Extrusionsprozess einsetzbar wäre. In Fig. 6 ist hierzu schematisch eine Teilansicht der Draufsicht gezeigt. Hierbei sind nur die für die Fibrillierung der Bänder wesentlichen Bauteile gezeigt.
Die Fibrillierwalze 10 ist identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 aufgebaut, wobei zum Erzeugen der Teileinschnitte in den Bändern 23 jeweils zwei Messerreihen 34.1 und 34.2 nacheinander und zum Teil gleichzeitig in Eingriff gebracht werden. Die an der Messerreihe 34.1 gehaltenen Messerspitzen 29 sind mit einem axialen Versatz zu den Messerspitzen 29 der zweiten Messerreihe 34.2 gehalten. Damit werden je- weils zwei Gruppen von Teileinschnitten in den Bändern 23 erzeugt.
Auf der Zulauf seite ist der Fibrillierwalze 10 die Justier einrichtung 14 zugeordnet. Die Justiereinrichtung 14 wird durch eine Vielzahl von Führungsstiften 15 gebildet, die in einer Führungsnut 21 eines Trägers 16 verstellbar gehalten sind. Hierbei sind jedem Band 23 jeweils zwei verstellbare Stifte 15 seitlich zugeordnet. Die Stifte 15 sind im Wesentlichen vertikal ausgerichtet und bilden damit eine seitliche Begrenzung der Bänder 23.
Wie aus der Darstellung in Fig. 6 hervorgeht, verkleinert sich die Breite der verstreckten Bänder 23 von der ursprünglichen Schnittbreite B auf eine endliche Breite b. Damit ergeben sich größere Abstände zwischen benachbarten Bändern. Um bei maximaler Schnittbelegung jedes der Bän- der 23 symmetrisch fibrillieren zu können, werden die Bänder 23 über die Führungsstifte 15 derart justiert, dass an jedem Randbereich der Bänder 23 ein Mindestabstand zwischen dem Bänderrand und dem ersten Teileinschnitt verbleibt. Dieser Mindestabstand ist in Fig. 7 mit dem Kennbuchstaben s gekennzeichnet. Fig. 7 zeigt ein Einzelband 23 mit dem er- zeugten Fibrilliermuster.
Der zwischen den Messerspitzen 29 der Messerreihen 34.1 und 34.2 eingestellte Versatz ist in den erzeugten Teileinschnitten des Bandes 23 mit dem Kennbuchstaben a gekennzeichnet. Insoweit treten die Teileins chnit- te beim Fibrillieren der Bänder 23 mit einem Abstand a an den Bändern 23 auf. Damit lassen sich sehr feine netzförmige Fibrillierstrukturen erzeugen. Das Band 23 zeigt ein Fibrilliermuster 30 in netzförmiger Struktur, das jeweils durch immer wiederkehrende Teileinschnitte versetzter Messerspitzen an der Fibrillier walze erzeugt wird.
Zum Fibrillieren wird die Fibrillierwalze 10 vorzugsweise mit einer Umfangsgeschwindigkeit betrieben, die schneller ist als die Abzugsgeschwindigkeit der Bänder 24. Durch die geringen Schnittwiderstände beim Fibrillieren lassen sich somit relativ geringe Geschwindigkeitsdiffe- renzen zwischen den Bändern und der Fibrillierwalze einhalten. Die geringen Einschnittwiderstände beim Fibrillieren sind zudem besonders geeignet, um sehr elastische Bänder und sehr dicke Bänder mit einer gleichmäßigen Fibrillierstruktur zu versehen. So hat sich insbesondere bei der Herstellung von Grasgarnen dieses Verfahren bewährt, um Bänder, die vorzugsweise durch Koextrusion erzeugt werden, mit Dicken im Bereich von 150 um bis 500 um zu fibrillieren. Die Dehnungen der Bänder können dabei Werte von oberhalb 50 % aufweisen. So lassen sich elastische Bänder mit einer Dehnung von bis 75 % und mehr noch sicher fibril- lieren.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind grundsätzlich geeignet, um alle herkömmlichen Bänder aus thermoplastischen Materialien zu fibrillieren. Dabei besteht auch die Möglichkeit, dass in dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Extrusionskopf 3 durch ein Monofilextrusionswerkzeug ersetzt wird, so dass unmittelbar bei der Extrusion eine Vielzahl von Einzelbändern erzeugt werden. In diesem Fall wird die in Fig. 1 dargestellte Schneideinrichtung entfallen. Insoweit ist das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung auch besonders geeignet, um einzeln erzeugte Bänder nach einem Verstrecken zu Fibrillieren. Hierbei sind insbesondere hohe Belegungsdichten der Teileinschnitte in den Einzelbändern möglich. Durch die Justierung können selbst kleine Mindestabstände am Rand der Bänder sicher eingestellt und eingehalten werden. Als Materia- lien haben sich insbesondere die Polymertypen PP, LLDPE, HDPE oder PA bewährt.
Bezugszeichenliste
1 Extrusionseinrichtung
2 Extruder
3 Extrusionskopf
4 Kühlbad
5 Umlenkwerk
6 Schneideinrichtung
7.1, 7.2 Galettenlieferwerk
8 Heizeinrichtung
9 Fibrilliereinrichtung
10 Fibrillierwalze
11 Führungsleiste
12 Kräuseleinrichtung
13 Texturiermittel
14 Justiereinrichtung
15 Führungsstift
16 Träger
17 Führungsschiene
18 Aufwickeleinrichtung
19 Aufwickelstation
20.1, 20.2 Führungswalze
21 Führungsnut
22 Folie
23 Einzelband
24 Bänderschar
25 Elektromotor
26 Steuergerät
27 Maschinensteuerung
28 Messerleiste
29 Messerspitze
30 Fibrilliermuster
31 Schneide Kontaktoberfläche Mehrfachbeschichtung Messerreihe
Next Patent: FLAT METAL ALIGNING DEVICE