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Verfahren zum Beschichten textiler Unterlagen mit
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pulverförmigem Kunststoff Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum
Beschichten textiler Unterlagen nach einem bestimmten Muster mit pulverförmigem
Kunststoff, wobei das Pulver aus einem Vorratsbehälter auf eine entsprechend dem
gewünschten Muster gravierte Walze gerakelt wird und unter Wärmebehandlung auf die
textile Unterlage übertragen wird.
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Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der US-PS 3.085.548 bekannt.
Das Pulver wird hier aus einem Vorrat
mittels einem Rakel auf eine
gravierte Walze verteilt.
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Schliesslich zeigt auch die CH-PS 561.117 ein Verfahren, bei dem ein
Pulver auf eine gravierte Walze gerakelt wird, wobei ölbeheizte Walzen die Textilbahn
auf die wassergekühlte gravierte Walze drücken, um so das Pulver auf eine textile
Bahn aufzuschmelzen. Mit einer in dieser Patentschrift ebenfalls beschriebenen Infrarotheizung
wird das aufgebrachte Material ergänzend nachplastifiziert.
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Dies letztgenannte Ver-fahren lässt Geschwindigkeiten zu, die bei
Verfahren, die mit flüssigem Material arbeiten, nicht erreicht werden. Das Verfahren
stellt jedoch fast unlösbare thermische Probleme. Die beheizten Andruckzylinder
müssen nämlich, wenn mit einer Geschwindigkeit von 30-40 m/Min gefahren wird, auf
eine Temperatur von 2600-3000 C gehalten werden.
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Für viele moderne Gewebe, die Kunststoffasern enthalten, ist eine
auch nur kurzzeitige Berührung mit solchen Temperaturen untragbar.
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Die zur Haftung des Materials auf der Textilbahn erforderliche Wärme
wird gemäss den bekannten Verfahren durch Wärmeleitung von einer Walze auf die Textilbahn
übertragen. Die durch Leitung übertragene Wärmemenge ist abhängig von der Temperaturdifferenz
und der Kontaktzeit.
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Will man mit grosser Geschwindigkeit arbeiten, muss wegen der kurzen
Kontaktzeit eine entsprechend hohe Temperatur
in Kauf genommen werden.
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Von dem in der OH-PS 561.117 offenbarten Verfahren macht das Verfahren
nach der CH-PS 584.798 zweifach Gebrauch. Wie aus der CH-PS 535.121, die die Vorrichtung
zur Ausübung des Verfahrens nach der OH-PS 584.798 darstellt, zu ersehen ist, wird
zweimal Kunststoffpulver mittels einer wassergekühlten gravierten Walze und einer
ölbeheizten Andruckswalze aufgetragen. Die musterartig aufgetragenen Partikel dienen
dazu, mehrere textile oder textilartige Stoffe zu einem bahnförmigen Flächengebilde
zusammenzubringen und schliesslich hochfrequent zu verschweissen. Das Auftragen
eines pastenförmigen Kunststoffes wird in der CH-PS 433.181 beschrieben. Hier geschieht
die Wärmebehandlung mittels eines von innen beheizten Zylinders, der während einer
Umdrehung auf 18000 geheizt und wieder auf Raumtemperatur abgekühlt wird.
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Die DE-OS 1.479.914 zeigt eine Kaschiermaschine zur Herstellung von
Schichtstoffen und beschreibt das Herstellungsverfahren. Der Schichtstoff wird zum
Aushärten des aufgetragenen Materials um eine Heizwalze geführt und mittels Strahler
nachbehandelt. Schliesslich ist in der DE-OS 2.317.631 noch ein Verfahren beschrieben,
um eine textile Fläche, beispielsweise ein Teppich, mit einer flüssigen Masse zu
beschichten und zu trocknen.
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Dabei soll die textile Fläche über eine Trommel mit Saugwirkung geführt
und nachher getrocknet werden.
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In der CH-PS 535.121 ist schliesslich noch ein Hinweis, dass bei gleichzeitiger,
beidseitiger Beschichtung eines textilen, bahnförmigen Flächengebildes im Uebertragungsbereich
Infrarotstrahler vorhanden sein können. Da jedoch dazu die beiden Auftragswalzen
direkt aneinander drücken, ist der Uebertragungsbereich auf die Berührungslinie
der beiden Auftragswalzen beschränkt. Eine Wärmebehandlung durch Infrarotstrahler
kann somit nur durch Anordnung der Strahlern im Inneren der Auftragswalzen oder
durch Vorerwärmen des Flächengebildes erfolgen.
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Der erste Lösungsvorschlag, der in der Figur 4 der CH-PS 535.121 dargestellt
ist, hat den Nachteil, dass die Wärme von der falschen Seite kommt und die Kunststoffpulverpartikel
an der Auftragswalze kleben bleiben, während durch die schlechte Wärmeleitfähigkeit
des aufzutragenden Materials keine Haftung auf das textile Flächengebilde erfolgt.
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Der zweite Vorschlag hingegen verlangt eine zu hohe temperatur des
textilen Flächengebildes und ist daher nicht anwendbar.
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Eine befriedigende Lösung kann nur erreicht werden, durch eine wesentliche
Vergrösserung des Uebertragungsbereiches und eine erhebliche Senkung der Bearbeitungstemperaturen.
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In der CH-PS 555.121 ist schliesslich noch ein Hinweis, dass bei gleichzeitiger
beidseitiger Beschichtung eines textilen, bahnförmigen Flächengebildes im Uebertragungsbereich
Infrarotstrahler vorhanden sein können. Da jedoch dazu die beiden Auftragswalzen
direkt aneinander drücken, ist der Uebertragungsbereich auf die Berührungslinie
der beiden Auftragswalzen beschränkt. Eine Wärmebehandlung durch Infrarotstrahler
kann somit nur durch Anordnung der Strahler im Innern der Auftragswalzen oder durch
Vorerwärmen des Flächengebildes erfolgen. Der erste Lösungsvorschlag, der in der
Figur 4 der CH-PS 535.121 dargestellt ist, hat den Nachteil, dass die Wärme von
der falschen Seite kommt und die Kunststoffpulverpartikel an der Auftragswalze kleben
bleiben, während durch die schlechte Wärmeleitfähigkeit des aufzutragenden Materials
keine Haftung auf das textile Flächengebilde erfolgt.
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Der sweite Vorschlag hingegen verlangt eine relativ hohe Temperatur
des textilen Flächengebildes und ist daher nur für eine sehr beschränkte Auswahl
von Textilien anwendbar.
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Eine befriedigende Lösung kann nur erreicht werden durch eine wesentliche
Vergrösserung des Uebertragungsbereiches und eine erhebliche Senkung der Bearbeitungstemperaturen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, bei welchem
die Stoffbahn erheblich geringeren Temperaturen ausgesetzt ist und trotzdem hohe
Arbeitsgeschwindigkeiten zulässt.
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Diese Aufgabe löst die Erfindung mit einem Verfahren, das sich dadurch
auszeichnet, dass die mittels Wärmestrahlung zuerst vorgewärmte Textilbahn um die
wassergekühlte, gravierte Walze geleitet wird und dabei entlang einem wesentlichen
Teil der Umleitung in eine oder mehreren Stufen mittels Infrarotstrahlen behandelt
wird, wobei das Pulver auf der Unterlage sintert und schlisslich durch Wärmestrahlung
nachbehandelt wird.
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Im Gegensatz zu den erwähnten bekannten Verfahren kommt die Textilbahn
nie in Berührung mit Oberflächen, die so heiss sind, dass sie dem Material schaden.
Der Wärmeübergang erfolgt während dem ganzen Verfahren mittels Wärmestrahlung. Bei
gleicher Arbeitsgeschwindigkeit wie das bekannte Verfahren nach der CH-PS 561.117
kann mit tieferen Temperaturen aber über längere Strecken grössere Wärmemengen ohne
Schaden auf die Textilbahn gebracht werden.
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Anhand der Zeichnung ist das schematisch dargestellte Verfahren erläutert.
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Die textile Unterlage 1, in Form einer Textilbahn, die von einer nicht
dargetielloen Vorratsrolle kommt, wird in
Abschnitt 2 durch Wärmestrahlung
worgewärmt. Hierzu eignet sich entweder ein Infrarotstrahler 2t oder ein Mikrowellendurchlaufofen.
Die so vorgewärmte Textilbahn wird durch eine nichtbeheizte Umlenk- oder Andrückwalze
9 an die wassergekühlte gravierte Walze 4 gedrückt.
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Da die Andrückwalze 3 nicht beheizt ist, kann sie sehr nahe bei der
Pulverauftragestation 5 angeordnet sein. Die auf circa 70 - 800 C vorgewärmte Textilbahn
strahlt nur wenig Wärme ab und verursacht daher keine Klumpenbildung im Vorratsbehälter
der Pulverauftragestation. Um auch noch eine Wärmeübertragung von der Auftrags walze
4 über das Rakel 10 zu verhindern, ist es vorteilhaft, dieses mit Wasser zu kühlen.
Die Andrückwalze kann in Pfeilrichtung verstellt werden. Da aus den vorher beschriebenen
Gründen die Andrückwalze sehr nahme der Pulverauftragestation angeordnet ist, lässt
sich die Vorrichtung mit hoher Geschwindigkeit betreiben, ohne dass dadurch das
Pulver aus den näpfchenförmigen Vertiefungen, in der Bachsprache Kalotten genannt,
herausfällt.
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Die gravierte Walze 4, die aus verschiedenen Beschichtungsverfahren
bekannt ist, ist wassergekühlt. Als Mass für die Gravur der Walze gilt "Mesh". So
bedeutet beispielsweise 17 Mesh 17 Kalotten per Inch.
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Die Pulverauftragstation 5 ist schematisch dargestellt.
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Sie umfasst prinzipiell einen Pulvervorratsbehälter, eine Pulverzufuhrvorrichtung
und einen oder mehrere Rakel.
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Das Pulverauftragen ist jedoch nicht Gegenstand dieser Erfindung.
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Die Textilbahnlist so warm, dass das Pulver an der Textilbahn haftet,
ohne damit eine innige Verbindung einzugehen. Zwar kühlt die Textilbahn auf der
Strecke von der Vorwärmheizung über die Andrückwalzen und der relativ kurzen Strecke
von der Beruhrung mit der wassergekühlten gravierten Walze bis zum ersten Infrarotstrahler
6a der ersten Sinterstation ab, ihre Temperatur bleibt aber trotzdem über der Temperatur
der wassergekühlten Walze 4.
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Die Sinterstation 6 ist in mehreren Stufen, in der Zeichnung in die
drei Stufen 6a,6b,6c unterteilt. Diese drei Stufen sind Infrarotstrahler, deren
Temperatur stufenlos geregelt werden kann. Im Bereich der Sinterstation 6 lässt
sich so ein gewünschter, demPulvermaterial und der Textilbahn angepasster Temperaturverlauf
von 80 - 2000 C erzielen.
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Die Temperaturänderungen lassen sich entweder durch eine Energiesteuerung
oder durch eine Distanzänderung der
Strahler von der Walze bewerkstelligen.
Die eingezeichneten Pfeile deuten diese letzte Möglichkeit an.
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Bei dieser ersten Sinterstation 6a-c ist die textile Stoffbahn und
das aufgetragene Pulver während einer relativ langen Strecke unter Wärmebehandlung.
Folglich kann man mit sehr viel niedrigeren Temperaturen als bisher arbeiten, eine
bessere Versinterung des Pulvers und eine innigere Verbindung mit dem Material erreichen.
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Für das Verfahren spielt es keine Rolle, ob die Infrarotstrahler 6a-c
handelsübliche plane Strahler oder spezielle dem Radius der Walze 4 angepasste,
sphärisch gekrümmte Strahler sind. Auch die Anzahl der Strahler spielt keine wesentliche
Rolle, doch ist es von Vorteil, mit mehreren Strahlern zu arbeiten.
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Nach der ersten Sinterstation 6 läuft die textile Bahn 1 über eine
weitere einfache, nicht beheizte Andruckwalze 7 zu einer weiteren Sinterstation
9, in der eine Nachbehandlung stattfindet. Hier kann, wie dies bei anderen Verfahren
auch schon gezeigt wurde, mittels Infrarotstrahlern die beschichtete Seite der Textilbahn
bestrahlt werden.
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Damit das Verfahren nicht durch Restpartikel von Pulver, die sich
nicht mit den anderen gesinterten Partikeln verbunden haben, beeinträchtigt wird,
ist es sinnvoll, die gravierte Walze 4 im Bereich zwischen der Andruckwalze 7 und
der Pulverauftragstation 5 abzusaugen. Dazu ist ein Saugrohr 8 angeordnet.
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Bei den heutigen auf dem Markt erhältlichen Textilien mit Kunstfasern
ist die Wärmebehandlung immer problematisch Es ist das Verdienst der vorliegenden
Erfindung, dem Fachmann ein Verfahren anzubieten, mit dem es möglich ist, beliebige
Textilien mit Pulver zu beschichten, wie z.B. Baumwoll-, Polyester-, Zellwolle-Gewebe
etc.
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In der Figur 2 ist der beispielsweise Temperaturverlauf einer textilen
Bahn beim Durchlauf durch eine verfahrensmässige Vorrichtung grafisch dargestellt.
Die einzelnen Phasen sind mit römischen Ziffern versehen.
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Die von einer Vorratsrolle kommende Textilbahn 1 weist eine Temperatur
auf, die der Raumtemperatur, beispielsweise 200C entspricht. In der Phase I wird
die Bahn unter dem Strahler 2 auf eine Temperatur von ungefähr 700C vorgewärmt.
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Während der folgenden Phase II wird die Textilbahn weitertransportiert
und kühlt dabei ab. Einen Knick im Temperaturverlauf der Phase II entsteht vorallem,
wenn die Bahn 1 durch die AndruckwSlze 3 an die gekühlte Walze 4 gepresst wird.
Im Einflussbereich der Sinterstation 6liegt die
Phase III, die
entsprechend den Infrarotstrahlern bzw.
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Strahlerfelder in die Phasen IIIa,IIIb,IIIc unterteilt ist.
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Im dargestellten Beispiel wird in der Teilphase IIIa die Bahn auf
eine Temperatur von 120% erhitzt, dann in der Teilphase IIIb auf noch rund 1000C
gehalten und schliesslich in der letzten Teilphase IIIc nochmals auf 120°C erhitzt
Die nun mit gesintertem Material beschichtete Stoffbahn 1 kühlt nun wieder auf dem
Transport (Phase IV) ab. Die schliessliche abermalige Erhitzung in der Phase V schliesst
die Wärmebehandlung ab und die Stoffbahn kühlt kontinuierzlich bis zur Raumtemperatur
ab
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