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Haarfilm mit erhöhtem Durchsatz - Dokument DE10036780A1
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE10036780A1 14.02.2002
Titel Haarfilm mit erhöhtem Durchsatz
Anmelder Corovin GmbH, 31224 Peine, DE
Erfinder Röttger, Henning, 38108 Braunschweig, DE;
Sodemann, Ralf, 31234 Edemissen, DE
DE-Anmeldedatum 28.07.2000
DE-Aktenzeichen 10036780
Offenlegungstag 14.02.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 14.02.2002
IPC-Hauptklasse B29C 41/26
IPC-Nebenklasse B29C 59/02   B29D 7/01   D04H 18/00   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Haarfilmerzeugungseinheit 1, einen Haarfilm 3a und Verfahren zur Herstellung des Haarfilms 3a. Zwischen einer ersten und einer zweiten Walze ist ein Spalt vorhanden, der so einstellbar ist, dass ein thermoplastisches Material unter einem Liniendruck von mindestens 40 N/mm in die Kavitäten eindrückbar ist, und wobei die erste Walze und eine Thermoplast-Zuführeinrichtung so aufeinander abgestimmt sind, dass das thermoplastische Material mit einer Geschwindigkeit von mindestens 3 m/min auf die erste Walze zuführbar ist.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein oder mehrlagiges Material, welches mittels einer Matrixoberfläche bearbeitet ist, um Härchen auf dem Material zu erzeugen.

Aus der DE 198 12 097 C1 ist es bekannt, unter Vakuum-Verhältnissen thermoplastisches Polymer-Material direkt auf eine Walze zu führen. Die Walze hat Kavitäten, in die das thermoplastische Material gelangt. Anschließend wird das Material, das zumindest teilweise erstarrt ist, von der Walze abgezogen. Dabei bilden sich Härchen auf der Oberfläche des thermoplastischen Materials. Aus der DE 198 43 109 A1 ist wiederum eine Haarfilmerzeugungseinrichtung bekannt, die eine erste und eine zweite Walze aufweist, die einen Spalt bilden. Durch den Druck in dem Spalt wird thermoplastisches Material in die Kavitäten einer Matrix gedrückt und abschließend wieder herabgezogen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Form der Härchenbildung zu verbessern und ein rationelleres Herstellungsverfahren zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird mit einer Haarfilmerzeugungseinheit mit den Merkmalen des Anspruches 1, mit einem Haarfilm mit den Merkmalen des Anspruches 4 sowie mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 10 oder 11 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den nebengeordneten und abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Haarfilmerzeugungseinheit weist eine erste Walze mit einer Haarfilmerzeugungs-Matrix, die mittels Kavitäten gebildet ist, sowie eine Thermoplast-Zuführeinheit auf. Der ersten Walze ist eine zweite Walze gegenüber angeordnet, so dass ein Spalt vorhanden ist, der so einstellbar ist, dass ein thermoplastisches Material unter einem Liniendruck von mindestens 40 N/mm in die Kavitäten eindrückbar ist. Die erste Walze und die Thermoplast- Zuführeinrichtung sind so aufeinander abgestimmt, dass das thermoplastische Material mit einer Geschwindigkeit von mindestens 3 m/min auf die erste Walze zuführbar ist.

Vorzugsweise herrscht in der Haarfilmerzeugungseinheit ein Liniendruck, der im Spalt zwischen 40 N/mm und 120 N/mm beträgt, vorzugsweise zwischen 60 N/mm und 100 N/mm, insbesondere 70 N/mm und 90 N/mm. Die Geschwindigkeit beträgt vorzugsweise über 5 m/min, insbesondere über 6 m/min.

Gemäß einer Weiterbildung der Haarfilmerzeugungseinheit weist diese für einen kontinuierlichen Herstellungsprozeß eine Verstreckungseinheit mit mono- und/oder biaxialer Verstreckung insbesondere zur Beschleunigung des Herstellungsprozesses angeordnet hinter der Haarfilmerzeugungsmatrix auf. Durch eine geeignete Verstreckung gelingt es, auch einen Flächendurchsatz zu erhöhen. Vorzugsweise wird eine Streckung um mindestens den Faktor 1,1 angewendet, insbesondere aber auch um einen Faktor 2,3 oder auch beispielsweise 8 und mehr, je nach verwendetem thermoplastischen Material.

Auf die oben beschriebene Weise lässt sich ein Haarfilm erzeugen, der Härchen aufweist, unter denen zumindest ein Härchen sich zumindest teilweise nach innen wölbt, insbesondere konkav wölbt. Vorzugsweise weisen mindestens 50% der Härchen des Haarfilmes eine Innenwölbung an ihrer Spitze auf. Eine weitere Ausgestaltung hat einen Haarfilm, bei dem mindestens 85%, vorzugsweise mindestens 95% und insbesondere zumindest fast alle Härchen an ihrer Spitze nach innen gewölbt sind.

Vorzugsweise ist der Haarfilm so gestaltet, dass mindestens 5% einer Härchenlänge hohl ist. Gemäß einer Ausgestaltung weist das Härchen einen Hohlraum auf, der sich zwischen 5% und 25% von der Spitze des Härchens abwärts ins Innere des Härchens erstreckt. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann der Hohlraum auch länger sein. Vorzugsweise hat das Härchen eine äußere Geometrie, die zumindest teilweise annähernd zylindrisch, insbesondere zum überwiegenden Teil zylindrisch ist. Eine weitere Ausgestaltung sieht eine äußere Geometrie vor, die sich zumindest teilweise von oben nach unten verbreitert, insbesondere teilweise einer konkaven Kontur folgt.

Die Matrix ist insbesondere so gestaltet, dass die Oberfläche eine Dichte an Kavitäten zwischen vorzugsweise 500 bis 5500 Kavitäten je cm2 hat, vorzugsweise zwischen 1000 und 4500 Kavitäten, insbesondere zwischen 1500 und 2500 Kavitäten je cm2. Gemäß einer Ausgestaltung, die insbesondere für einen Haarfilm eingesetzt wird, der in Kontakt mit einer empfindlichen Oberfläche tritt, beispielsweise Haut oder einer polierten Oberfläche wie beispielsweise bei einem Auto, Motorrad, Fahrrad, Boot, Ersatzteilen, lackierten Oberflächen oder ähnlichem, weist der Haarfilm eine Oberfläche auf, die zwischen 200 und 900 Kavitäten je cm2 liegt. Des weiteren können die Kavitäten in Form von regelmäßigen Mustern mit unterschiedlichen Kavitäten-Dichten angeordnet sein. Beispielsweise werden Figuren oder geometrische Muster gebildet. Auch besteht die Möglichkeit einer völlig unregelmäßigen Anordnung der Kavitäten auf der Matrixoberfläche. Beispielsweise schwankt die Kavitätendichte in einem Bereich von 200 bis 5000 Kavitäten je cm2. Gemäß einer Weiterbildung ist die Matrix so ausgeführt, dass sie zumindest einen Bereich in der Größenordnung von zumindest einem bis mehrere Quadratzentimeter aufweist, der keine Härchen hat und gleichzeitig zumindest ein oder zwei Bereiche mit einer Dichte von über 50 Kavitäten je Quadratzentimeter. Eine weitere Ausgestaltung der Matrix-Oberfläche sieht vor, dass diese zumindest einen Streifen aufweist, der keine Kavitäten hat. Vorzugsweise sind mehrere Streifen nebeneinander angeordnet. Diese können parallel zur Drehachse der Matrixwalze, parallel zu einer Ebene senkrecht auf der Drehachse der Matrixwalze stehend oder auch in einem Winkelverhältnis dazwischen angeordnet sein, insbesondere jeweils auch in unterschiedlichen Winkeln, beispielsweise musterartig. Diese Streifen sind durch Anordnung von Kavitäten voneinander getrennt. Deren Dichte kann gleich oder verschieden sein, beispielsweise von einer Seite zur anderen entlang der Walze ansteigend. Der oder die Streifen können Schnittstreifen oder auch Flächen beim Haarfilm bilden, die mit einem Medium beaufschlagt werden. Das Medium kann gasförmig, flüssig oder fest sein. Insbesondere verleiht es der Oberfläche eine Eigenschaft, die sie vorher nicht besaß.

Die Länge der Härchen wie auch deren Gestalt wird beispielsweise über die Kavitätentiefe, die Geschwindigkeit des thermoplastischen Materials im Kalander, den Druck im Kalanderspalt, die Temperatur des thermoplastischen Materials, der Kalanderwalzen, deren Zusammensetzung und andere Parameter beeinflusst. Gemäß einer Ausgestaltung wird zum Beispiel der Abhebewinkel des thermoplastischen Materials während des kontinuierlichen Produktionsprozesses verändert, insbesondere angepasst, um eine Gleichmäßigkeit der Härchenlänge zu erzielen. Dieses erfolgt beispielsweise mittels einer Steuerung, vorzugsweise mittels einer Regelung. Dazu wird beispielsweise die Härchenlänge online ermittelt und der Abziehwinkel von der Matrix geändert.

Die Länge der Härchen lässt sich auf mechanische Weise verlängern, wie dieses beispielsweise aus der DE 198 12 097 A1 bekannt ist. Der aus diesem Dokument bekante Stand der Technik bezüglich der mechanischen Längung wie aber auch der Walzengestaltung, des Apparateaufbaus im allgemeinen, möglicher Kühleinrichtungen wie auch Heizeinrichtungen für den Film, des verwendeten thermoplastischen Materials, dessen Aufbau sowie der Härchengeometrie wird im Rahmen dieser Offenbarung miteingeschlossen. Gleiches gilt für den aus der DE 195 24 076 C1 sowie aus der DE 198 43 109 A1 bekannten Stand der Technik.

Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung wird ein Verfahren vorgeschlagen zum Herstellen eines Haarfilmes aus einem thermoplastischen Material, wobei der Haarfilm eine Mehrzahl an Härchen aufweist, die aus dem thermoplastischen Material herausgedrückt und vorzugsweise annähernd gleichzeitig auch gezogen sind, wobei das thermoplastische Material mit einer Geschwindigkeit von mindestens 3 m/s durch einen Kalander geführt wird, der eine Matrixoberfläche aus Kavitäten auf einer Rolle aufweist, wobei ein Liniendruck von mindestens 40 N/mm das thermoplastische Material in die Kavitäten drückt und beim Abziehen des thermoplastischen Materials von der Matrixoberfläche aus den Kavitäten ein Haarfilm entsteht.

Um die Geschwindigkeit zu erhöhen, wird weiterhin vorgeschlagen, dass ein negativer Spalt zwischen der ersten und der zweiten Walze eingestellt wird. Ein negativer Spalt ergibt sich, wenn eine Summe aus einem Radius der Matrixwalze und einem Radius der Druckwalze größer ist als der Abstand der beiden Walzenachsen zueinander. Der Spalt beträgt beispielsweise 0,1 mm, kann aber auch variiert werden, beispielsweise auf 0,15 mm. Vorzugsweise wird der Spalt zwischen 150 µm und 250 µm einjustiert, insbesondere zwischen 170 µm und 220 µm. Dadurch wird eine Mindestanliegefläche des thermoplastischen Materials zwischen den beiden Walzen definiert, die größer ist als die Mindestanliegefläche bei einem positiven Spaltabstand. Vorzugsweise hat die Mindestanliegefläche eine Länge von mindestens einem halben Zentimeter im Spalt. Gleichzeitig kann die Zuführgeschwindigkeit des thermoplastischen Materials wie auch der Druck im Spalt eingestellt werden, um die Härchengeometrie zu beeinflussen. Weiterhin besteht die Möglichkeit, die Temperatur der Walzen abgestimmt auf das thermoplastische Material einzustellen. Gemäß einer Ausgestaltung weist die Druckwalzenoberfläche eine Temperatur von etwa 121°C bis etwa 138°C auf. Die Matrixoberfläche beziehungsweise der Film wiederum ist gemäß einer Weiterbildung um mindestens 20°C niedriger temperiert.

Vorzugsweise in einem Bereich zwischen 60°C und 90°C. Die Foliendicke beträgt vorzugsweise weniger als 100 µm, insbesondere um die 60 µm, vorzugsweise um die 50 µm. Die Folie kann ein- oder mehrschichtig sein. Es besteht auch die Möglichkeit, dass die Matrixwalze heißer ist als die Stahlwalze, beispielsweise die Matrixwalze mindestens 20°C heißer ist als die Stahlwalze.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird die der Matrixwalze gegenüberliegende, den Spalt bildende Andruckwalze, beispielsweise eine beheizte Stahlwalze, auf eine Temperatur eingestellt, die zwischen etwa 90°C bis etwa 165°C liegt. Die beheizte Stahlwalze ist vorzugsweise antihaftend beschichtet. Sie kann verchromt sein. Der Durchmesser dieser beheizten Walze beträgt etwa 500 mm. Der Durchmesser kann jedoch in einem Bereich zwischen ungefähr 400 mm und etwa 600 mm liegen, ebenso darüber oder darunter. Die Matrixwalze wiederum kann auf eine Temperatur an der Oberfläche eingestellt werden, die in einem Bereich zwischen 20°C und etwa 80°C liegt. Der Durchmesser der Matrixwalze ist vorzugsweise in etwa gleich dem der Andruckwalze, kann aber darüber oder auch darunter liegen. Vorzugsweise haben der Durchmesser der Andruckwalze wie auch der Matrixwalze ein ganzzahliges Verhältnis zueinander, etwa 1 zu 2 oder 3 zu 1.

Weiterhin kann der Haarfilm gewisse Eigenschaften aufweisen, entweder nur die Härchen, der gesamte Film und/oder jeweils nur Teile davon. Zum Beispiel kann der Haarfilm wirksam gegenüber Bakterien und/oder Viren sein, beispielsweise entweder gegen diese wirken in Form der Hemmung ihres Wachstums und/oder zerstörerisch gegenüber diesen sein. Auch besteht die Möglichkeit, das Bakterien- und/oder Virenwachstum mit einer entsprechenden Beschaffenheit des Haarfilmes zu fördern. Weitere Eigenschaften, die einzeln oder in Kombination vorliegen können, sind beispielsweise Flammenhemmung, Temperaturstabilität, Durchsichtigkeit von zumindest dem Haarfilm, optische Aufhellung, Geruch, Geruchshemmung beziehungsweise Geruchskontrolle, Strahlungsbeständigkeit, Antibeschlagen, Filterwirkung, Strömungsbeeinflussung, elektrische Leitfähigkeit, optische Leitfähigkeit, eine magnetische Eigenschaft, sowie viele weitere, die im folgenden eventuell im Zusammenhang mit einem Additiv, einem Zusatz, einer Beschichtung oder ähnlichem beschrieben werden, darauf jedoch nicht beschränkt sind.

Eine Eigenschaft des Haarfilmes kann durch Zugabe eines Additives zum Polymer, durch ein Masterbatch, durch Beaufschlagen des Haarfilmes mit einem Fluid, zum Beispiel durch Auftragen, Besprühen, Diffusion oder ähnlichem beeinflusst werden.

Als Additive können beispielsweise flammenhemmende Additive wie zum Beispiel ExolitTM AP 750 oder ExolitTM RP geliefert von Clariant eingesetzt werden. Ebenso besteht die Möglichkeit, den Haarfilm gegenüber der Sonnenstrahlung oder anderer Strahlung, z. B. Wärmestrahlung, zu stabilisieren. Dazu können als Additive thermische und/oder ultraviolette Stabilisierer verwendet werden (z. B. HALS (hindered amine light stabilizers), so wie HostavinTM N 20 oder SanduvorTM PR 31 geliefert von Clariant). Auch besteht die Möglichkeit, z. B. opalescente Pigmente einzusetzen. Ebenso besteht die Möglichkeit, Zusätze ("clarifying agents") wie z. B. aus der Produktserie MilladTM geliefert von Milliken Chemical zu verwenden, chemische Schäumungsmittel und/oder Nukleosierungszusätze (z. B. HydrocerolTM Mischung hergestellt von Clariant), Antibeschlag-Zusätze (z. B. AtmerTM beziehbar von Ciba Specialty Chemicals und vertrieben von Uniquema) z. B. gegen Feuchtigkeitsniederschlag, optische Aufheller (z. B. UvitexTM OB vertrieben durch Ciba Specialty Chemicals), Duftstoffe wie zum Beispiel Parfums, Aromazusätze wie beispielsweise von Gewürzen wie Vanille, Geruchskontrollzusätze (z. B. Zeolithe).

Additive, die einen antimikrobiellen Effekt haben, sind z. B. biostatische ("biostatic") oder biocidale ("biocidal") Zusätze, je nach gewünschter Verwendung der Erfindung. Beispiele von Substanzen, die eine antimikrobielle Aktivität aufweisen, sind z. B. IrgaguardTM B 1000 von Ciba Specialty Chemicals oder eine Vielzahl von kommerziell erhältlichen Produkten, die Silberionen enthalten (z. B. AlphaSanTM RC 5000 von Milliken Chemical).

Auch können oberflächenaktive Zusätze zugegeben werden, wie z. B. hydrophob oder hydrophil wirkende Zusätze.

Als Material für den Haarfilm und/oder mit dem Haarfilm verbundene Komponenten wie Vliesstoff, Laminat, Gewebe, Film oder Beschichtung kann auch ein biologisch abbaubares Polymer-Material verwendet werden. Beispielsweise kann dazu ein auf Stärke basierendes Polymer wie beispielsweise von Novamont, Mazin® und Polytriticum® 2000, beides von Midwest Grain Products Inc., biologisch abbaubares Polyesther, beispielsweise erhältlich von DuPont, Eastman, Bayer und BASF, und/oder Polyhydroxyalkanoat, beispielsweise erhältlich von Metabolix, allein, als Mischung oder auch jeweils getrennt in unterschiedlichen Lagen eingesetzt werden. Beispielsweise kann auch eine unterschiedliche Bioabbaubarkeit durch gezielte Verwendung unterschiedlicher Materialien beim Haarfilm eingestellt werden. Beispielsweise ist eine erste Schicht des Haarfilms biologisch abbaubar, während eine benachbarte zweite Schicht nicht oder nur langsamer abbaubar ist.

Der Haarfilm findet Anwendung im Haushaltsbereich, z. B. als Wischtuch, Verpackungsmittel, z. B. auch zur Verpackung von empfindlichen Gütern.

Weiterhin kann ein Abschirmen, beispielsweise ein abschirmendes Verpacken, mittels des Haarfilmes erzielt werden, beispielsweise Abschirmen gegenüber Hitze oder Kälte, Stöße, elektrische und/oder magnetische Einflüsse, Feuchtigkeit, Säuren, Basen, abrasive Medien und anderes. Beispielsweise eignet sich der Haarfilm zur sicheren Verpackung von elektronisch sensitiven Bauteilen. Gewisse Additive stellen elektrische Leitfähigkeit, optische Leitfähigkeit und/oder magnetische Eigenschaften für den Film, eine Lage, oder eine Beschichtung des Haarfilmes zur Verfügung, beispielsweise Kohlenstoff (black carbon) oder Graphit.

Reaktive Zusätze (z. B. "crosslinking" Zusätze oder Photoinitiatoren, wie z. B. IrgacureTM 1700 geliefert von Ciba Specialty Chemicals) können zugesetzt werden, um chemische und/oder physikalische Modifikationen des Haarfilms während dessen Bildung zu erzielen.

Des weiteren können die Härchen ein Verhältnis von ihrer Länge zu ihrem Durchmesser haben, der kleiner als 1 ist, insbesondere in einem Bereich, der zwischen ungefähr 0.5 und ungefähr 0.8 liegt.

Vorzugsweise sind die Härchen voneinander mit ihrem Mittelpunkt in einem Abstand angeordnet, der ungefähr zwischen 140 µm und etwa 220 µm beträgt.

Besonders bevorzugt wird ein Kalander mit Walzen verwendet, die einen Durchmesser zwischen 10 und 15 cm aufweisen. Für eine bessere Aufheizung zum Beispiel in Abhängigkeit vom Umschlingungswinkel und der Verweilzeit in Abhängigkeit vom Wärmestrom übertragen von der Walze auf den Film oder umgekehrt, sind auch Walzendurchmesser einsetzbar, die über 20 cm liegen, vorzugsweise zwischen 30 und 50 cm.

Nach der Herstellung des Härchenfilmes kann der Film noch weiter texturiert werden, zum Beispiel mit einer zusätzlichen Mikrostruktur und/oder einer Makrostruktur, durch Prägen, Kalandrieren oder ähnlichem, gegebenenfalls in Form eines Laminates, das gewellt, gestreckt, perforiert oder sonstiges wird. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann die Länge der Härchen kalibriert, d. h. insbesondere zumindest teilweise auf eine einheitliche Dimension gebracht werden, z. B. in der Länge oder Dicke, beispielsweise durch ein Verprägen, Schleifen, Schneiden, Temperieren oder ähnlichem.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die der Härchenoberfläche gegenüberliegende Seite des Haarfilmes eine Struktur auf, insbesondere durch das Herausziehen der Härchen aus der Oberfläche, auch wenn die einen Druck erzeugende Walze glatt ist und keine regelmäßige Struktur aufweist.

Der Film und/oder das thermoplastische Material wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung mittels Strahlung und/oder Konvektion vorgeheizt, beispielsweise mittels eines thermischen Fluides wie einem Heißluftstrom oder einer heißen Flüssigkeit. Die heiße Flüssigkeit kann zur Beschichtung des Filmes eingesetzt werden, um zumindest eine Oberflächeneigenschaft des Filmes zu verändern.

Des weiteren kann im Kalander ein Spaltdruck eingestellt werden, der beispielsweise im Maximum über sechs MPa, insbesondere über acht MPa beträgt.

Das geschmolzene thermoplastische Material, das in die Kavitäten eingedrückt wird, weicht gemäß einer Theorie in den Kavitäten an den Seiten aus und wird dadurch dort schneller wieder einen festeren Zustand annehmen als andere Bestandteile des Filmes, der in Kontakt mit der Oberfläche der Matrixwalze ist. Je nach Oberflächeneigenschaft der Matrix haftet das thermoplastische Material dort und kann dann dort abgezogen werden unter einer Längung von zumindest einem Teil des sich in der Kavität befindenden Materials. Vorzugsweise entsteht auch auf diese Weise eine konkave Fläche im Hohlraum eines Härchens des Haarfilmes.

In einer weiteren Ausgestaltung wird eine sogenannte Chill-Rolle eingesetzt, die einen direkten Kontakt mit dem Film hat. Bevor der Film von der Oberfläche der Matrix-Rolle abgehoben wird, wird der Film vorzugsweise schon an einer Oberfläche gekühlt. Diese Kühlung kann mit einer Chill-Rolle unterstützt werden, die zum Beispiel strukturiert ist, beispielsweise wie eine Druckrolle, und die mit einem Kühlungsmedium versehen wird, beispielsweise einer Kühlflüssigkeit, die entlang der Strukturierung geführt wird. Die Kühlflüssigkeit hat eine Temperatur ausreichend zur Kühlung des thermoplastischen Materials, um ein Abheben oder Abziehen des thermoplastischen Materials von der Matrixoberfläche zu verbessern. Die Flüssigkeit verdunstet vorzugsweise während des Kühlungsschrittes. Der Kühlungsschritt kann ebenfalls zur Anordnung einer Substanz auf der Oberfläche genutzt werden, beispielsweise die Kühlflüssigkeit nutzend. Des weiteren kann auch eine sogenannte "Kiss"-Rolle eingesetzt werden, bei der nur Teile der Oberfläche benetzt werden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Haarfilmerzeugungseinheit kann diese eine Matrix- Rolle und eine Druckwalze aufweisen, bei der die Matrix-Rolle zumindest teilweise unterhalb der Druckwalze angeordnet ist. Die Matrixrolle ist vorzugsweise so angeordnet, dass der durch den Kalanderspalt geführte Film zumindest teilweise durch eine Flüssigkeit geführt werden kann. Diese ist beispielsweise angeordnet in der Form eines Bades. Die Flüssigkeit tritt zumindest teilweise mit dem Haarfilm in Kontakt, beispielsweise nur mit den Härchen und/oder nur mit dieser Oberfläche oder der gesamten Filmfläche.

In einem Vorschritt oder nachfolgendem Schritt nach der Herstellung der Härchen kann der Mono- oder Multilagenfilm geprägt, gebonded, laminiert und/oder mechanisch behandelt werden, insbesondere mit einem anderen Material verbunden werden, physikalisch, chemisch, kraft- und/oder formschlüssig, beispielsweise durch eine thermische und/oder ultrasonische Bondierung wie zum Beispiel aus der US 4,374,888 bekannt, auf die im Rahmen dieser Offenbarung der Erfindung verwiesen wird, geklebt etc., mit SMS-Material, das aus US 5,178,931 und US 5,188,885 bekannt ist, mit Spunbond-Material, das aus US 4,340,563,US 4,405,297, US 4,434,204 und US 5,545,371 bekannt ist, und/oder mit Meltblown-Material, wie es aus US 3,704,198 und US 3,849,241 bekannt ist, mit Multilagen, wie sie aus WO 96/19346 bekannt sind, wobei auf diese Dokumente jeweils im Rahmen dieser Offenbarung der Erfindung verwiesen wird bezüglich des Materials, des Herstellungsprozesses und/oder der Anwendungen. Ebenso Bikomponenten-Materialien wie Bico-Fasern, wie sie aus US 5,336,552, US 5,382,400, US 5,759,926 und 5,783,503 und den darin genannten Dokumenten genannt sind, co-geformte Fasern, wie sie aus US 4,100,324, US 4,818,464 und den dort genannten Referenzen bekannt sind, Stapelfasern, "crimped" also gekrümmte Fasern, "carded" Fasern, Gewebe, auf die alle im Rahmen dieser Offenbarung bezüglich der Materialien verwiesen wird, können zu einer Mono- oder Multilagen-Konstruktion für den Haarfilm verbunden sein, z. B. teilweise gebonded in einem Off-line oder einem In-line- Prozess. Bonding ist möglich mit bekannten Methoden und Vorrichtungen, zum Beispiel bekannt aus US Design Pat. No. 239,566, US Design Pat. No. 264,512, US 3,855,046, US 5,770,531, US 3,855,046 und US 4,100,319, auf die alle hiermit im Rahmen dieser Offenbarung bezüglich eines Bondierens verwiesen wird.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann der Haarfilm gelängt werden, wenn er von der Matrix-Rolle heruntergezogen worden ist. Beispielsweise kann eine Streckkraft in CD und/oder MD gerichtet sein. Methoden und Parameter eines "stretching" sind beispielsweise aus EP 0 259 128 B1, US 5,296,184, EP 0 309 073 und US 5,770,531 bekannt, die diesbezüglich, bezüglich der Materialien und Anwendungen sowie der beschriebenen Vorrichtungen hiermit im Rahmen dieser Offenbarung mitaufgenommen werden. Auch ist es bekannt, Filme zusammen mit Vliesfaserstoffen oder anderen Materialien zu strecken, wie z. B. in EP 0 259 128 B1 and EP 0 309 073 B1 beschrieben, beide hiermit im Rahmen dieser Offenbarung miteingeschlossen bezüglich der Materialien, der Parameter und der beschriebenen Anwendungen. Gleiches gilt auch für US 4,116,892, die ebenfalls im Rahmen dieser Offenbarung mitaufgenommen wird bezüglich des Streckens. Ähnliche Vorrichtungen sind ebenfalls einsetzbar. Insbesondere wird das Strecken zur Erhöhung der Geschwindigkeit der Haarfilmherstellung verwendet, insbesondere bei Geschwindigkeiten über 5 m/min, vorzugsweise über 15 m/min. Auch lässt sich auf diese Weise der Flächendurchsatz um beispielsweise mindestens 20%, insbesondere über 30%, vorzugsweise um mindestens 50% steigern. Strecken wird weiterhin angewendet, um Eigenschaften des Films zu verändern, Luftdurchlässigkeit, Dampfdurchlässigkeit, Filterwirkung etc. Gemäß einer Weiterbildung sind Geschwindigkeiten der Haarfilmherstellung einstellbar, die weit über 10 m/min hinausgehen, insbesondere bis zu 100 m/min gehen können, wenn eine geeignete Auswahl an Walzendurchmessern, Walzenmaterial, Kavitäten, thermoplastischem Material, Spaltdruck, Aufheiz- und Abkühlgeschwindigkeit, Temperatur, Abziehvorrichtung, Streckvorrichtung und anderes aufeinander abgestimmt wird.

Der Haarfilm lässt sich aufgrund seiner Gestalt in unterschiedlichsten Anwendung einsetzen, die hier nur exemplarisch ohne Anspruch auf Vollständigkeit wiedergegeben werden:

im medizinischen Bereich, bei Damen- und Baby-Hygiene-Artikel, beispielsweise als "backsheet" oder auch als "topsheet", welches auch dampfdurchlässig ist, Binden, Inkontinenzartikel, als Haarfilm mit Anti-Klebeeigenschaften, beispielsweise als "Release paper", als Umschlag, als Haftvermittler bei Plastikmaterialien, die aufeinanderliegen, als Bedruckungs-Film, als Schreiboberfläche, als Verpackungsmaterial, als Separator bei Büchsen oder Dosen mit Anti-Rutscheigenschaften, als Beutel für Lebensmittel wie Sandwiches, Fleisch oder Gemüse, als bedruckbares Etikett, als wasserdichtes, insbesondere aber auch dampfdurchlässiges Material beispielsweise für bedruckbare Taschen, als Haftmaterial beispielsweise mit Verwendung von Mikroschlaufen und Verhakungsmitteln, als Befestigungsmaterial bei Verschlusssystemen, Haarfilm als Kontaktfläche mit und ohne Verwendung eines Klebemittels, wobei die Härchen vorzugsweise eine Barrierebildung für das Klebemittel bilden, als Klebereservoir mit Kleber auf dem Grund des Haarfilmes und/oder in oder auf den Härchen, als Reibungsverstärker, als Haftmittel bei Damenbinden und Slipeinlagen, als Kontaktmittel zwischen zwei Oberflächen, beispielsweise einem Bett und einer Bettauflage, als Wandbehang oder Tapete, als Flurmaterial, insbesondere mit schmutzabweisender Eigenschaft, als Matten-Antirutsch-Material, als Reinigungs- oder Polieroberfläche, als Schutzbekleidung, beispielsweise als Overall, zum Beispiels geeignet bei Anstreichen oder Benetzen von Flächen, wobei das zu streichende Material nicht von der Bekleidung abläuft, oder auch als Antirutschlage innerhalb einer Schutzbekleidung, als Öl- und/oder Schmierfettaufnehmer und/oder Reinigungsmittel, als Klebeseite bei Klebeheftchen, als Tischdecke, die nicht rutscht, in Sportbekleidung, Sportaccessoires und/oder Sportgeräten, beispielsweise zur Haftverbesserung, wie beispielsweise beim Klettern benötigt, als Teil eines Handschuhs, beispielsweise zum Verbessern des Herausgleitens der Hand aus dem Handschuh durch Nichtankleben der Haut an der Haarfilmoberfläche, als Barriere, beispielsweise als Virenbarriere gemäß ASTM 1671, als medizinisches Implantat, das vorzugsweise auch biologisch abbaubar ist, beispielsweise bei der Wundheilung von Verletzungen im Körperinneren, Schuhschützer, als Verpackung von Flaschen, in CD-Hüllen, in Tetrapack-Verpackungen, als Schrumpfummantelung, als Untertage, als Dekoration, beispielsweise im Automobilbereich, im Armaturenbereich, als Verkleidungsmaterial zur Umhüllung eines Gegenstandes, als Beschichtung, als Insektenfalle, als Dachmaterial beispielsweise auf oder unter Dachpfannen, als Geräusch- und/oder Wärmeisolierung, bei Intimartikel wie beispielsweise Spielzeug als Oberfläche, als Filter, als Sedimentationsmittel, als Membran, beispielsweise als Osmosemembran, als Ausgestaltung in einem Zyklotron, als Identifikationsmittel, beispielsweise durch die Gestalt oder das Material der Härchen, im Kosmetikbereich, beispielsweise als Eincremetuch, als Einlagerungsmittel von Substanzen, die später bei Gebrauch langsam oder schlagartig freigesetzt werden, beispielsweise durch Diffusionsfreigabe, oder dass bei Biegung ein Bruch auftritt, der eine Substanz freisetzt, wobei ein Härchen hierzu eine Sollbruchstelle beispielsweise als Mikrostruktur hat, als Schmutzabweiser, beispielsweise dabei einen Lotusblüteneffekt auf der Oberfläche ausnutzend, als Brillenputztuch, als Beladungsmaterial für Körner und/oder Pulver, die beispielsweise durch die Härchen festgehalten werden, als Zwischenlage in einem Hygieneartikel, im Sanitärbereich, zum Beispiel in einem Handtuch, einer Badekappe, als Drainagemittel, als Lederersatz, als Farbmarkierung, als Signalmarkierung, als Lichtsenke, als Schonbezug, beispielsweise bei einem Kopfstützenbezug, als Wundabdeckmaterial, als Elastikbinde, als Silberputztuch, als Zigarettenfilter, als Regenmantel, als Oberflächenmaterial in einem Wegwerf- oder Einmalartikel, als Abdeckmaterial bei Streich-, Beschichtungs- oder anderen Arbeiten, zur Züchtung von Zellkulturen, als optischer Schalter, als elektrostatisch aufgeladenes Mittel, als Einband, Buchrücken, als Samteinsatz, als Tiefziehfolie, als Versiegelung, als Tiefkühlbeutel, als Eiskühlbeutel, als Kontaktfläche für Haut, als Kopfkissen, als Luftmatraze etc.

Der Haarfilm kann eine zusätzliche Mikrostruktur neben den Härchen aufweisen, die auch kleiner als die der Härchen ist. Die Mikrostruktur kann eine Erhebungen oder Vertiefung im Filmmaterial sein.

Insbesondere kann der Film eingesetzt werden als atmungsaktiver Film beispielsweise in Filtern, wobei der Film senkrecht zur Strömungsrichtung, parallel oder in einem Winkel dazu angeordnet sein kann. Die Härchen können insbesondere die Strömung beeinflussen, die Strömungsrichtung, die Turbulenz oder ähnliches. Beispielsweise kann ein Haarfilm als Außenhaut bei sich schnell bewegenden Körpern eingesetzt werden.

Auch kann der Film eine Mikrostruktur haben, die auch auf den Härchen angeordnet ist. Diese kann etwa zwei- bis zehnfach kleiner, insbesondere vier bis sechsfach kleiner sein als die Härchen selbst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Merkmale sind in der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung angegeben. Diese lassen sich auch zu Weiterbildungen zusammen mit den oben angegeben Merkmalen kombinieren. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Haarfilmerzeugungseinrichtung und

Fig. 2 eine zweite Haarfilmerzeugungseinrichtung.

Fig. 1 zeigt eine erste Haarfilmerzeugungseinrichtung 1 mit einer Abrolleinrichtung 2 als Thermoplast-Zuführeinrichtung. Von der Abrolleinrichtung 2 wird ein ein- oder mehrlagiger Film 3 aus zumindest teilweise thermoplastischem Material abgezogen und zu einer ersten Umlenkrolle 4 geführt. Vor der ersten Umlenkrolle 4 ist eine erste Bearbeitungsstation 5 angeordnet. Die Bearbeitungsstation 5 erlaubt zum Beispiel ein Aufheizen und/oder Beschichten des Filmes 3. Von der ersten Umlenkrolle 4 wird der Film 3 zu einem Kalander 6 geführt. Zwischen dem Kalander 6 und der ersten Umlenkrolle 4 ist bei dieser Ausgestaltung eine zweite Bearbeitungsstation 7 angeordnet. Die zweite Bearbeitungsstation 7 dient vorzugsweise zum Aufheizen und/oder weiteren Beschichten oder ähnlichem. Der so behandelte Film 3 wird zum Beispiel zuerst auf eine erste Walze, die Druckwalze 8, geführt, die aufgeheizt ist, bevor der Film 3 in einem Spalt 9 zwischen der Druckwalze 8 und einer zweiten Walze, der Matrixwalze 10 des Kalanders 6, in Kavitäten 11 der Matrixwalze 10 zumindest zum Teil eingedrückt wird. Der in dem Spalt 9 herrschende Liniendruck ist über die Stellung der Druckwalze im Kalander 6 justierbar. Auch ist der Druckaufbau wie auch das Druckgefälle über die Auswahl des Durchmessers von Druckwalze 8 und Matrixwalze 10 beeinflussbar. Ein Abheben des Filmes 3 von der Matrixwalze 10 kann durch Verwendung einer Kühleinrichtung 12 vereinfacht werden. Beispielsweise bläst die Kühleinrichtung 12 einen Fluidstrom auf eine Seite des Filmes 3, um so die im Film enthaltende Wärme abzuführen. Weiterhin weist die Einrichtung 1 eine zusätzliche Vorrichtung 13 auf, die zwischen dem Film 3 und der Matrixwalze 10 angeordnet ist. Diese unterstützt ein Abziehen des Filmes 3 durch Aufbringen eines Trennstromes, beispielsweise Luft. Diese kann temperiert sein, um eine Haarfilmseite 14 des Filmes 3 entweder abzukühlen oder aber zumindest auf einer gewissen Temperatur zu halten wenn nicht sogar kurzfristig zu erhitzen.

Der abgehobene Film 3 von der Matrixwalze 10 ist nun zu einem Haarfilm 3a geworden. Über eine zweite Umlenkrolle 15 wird der Film 3 zu einer dritten Bearbeitungsstation 16 geführt. Diese beschichtet den Film 3, behandelt zum Beispiel den Film 3 mit einem Fluid und/oder bearbeitet den Film 3 zum Beispiel mit einem Werkzeug, beispielsweise mit Schneideinrichtungen zum Konfektionieren des Filmes 3 entsprechend einer späteren Verwendung. Das Bearbeiten kann auch ein Strecken des Filmes 3 in Maschinenrichtung (MD) und/oder quer dazu sein (CD). Auf diese Weise lässt sich ein Durchsatz in Bezug auf den Flächendurchsatz steigern. Anschließend wird der Film 3 mittels einer Wickelvorrichtung 17 zum weiteren Transport vorbereitet.

Fig. 2 zeigt eine zweite Haarfilmerzeugungseinrichtung 20 mit einem Abwickler 21 und einem Aufwickler 22. Zwischen diesen wird der Film 23 durch einen Kalander 24 geführt. Auch dieser Kalander 24 hat eine Matrixwalze 25 und eine Druckwalze 26. Hier jedoch wird der Film entlang eines weitestgehend kürzesten Weges zwischen Abwickler 21 und Aufwickler 22 geführt. Vor und nach dem Kalander 24 können zumindest eine vierte Bearbeitungsstation 27 und eine fünfte Bearbeitungsstation 28 angeordnet sein. Die Bearbeitungsstationen 27, 28 können so wie dargestellt, den Film 23 aufheizen oder aber gemäß anderer Ausführungen eine Beschichtung aufbringen, eine mechanische Bearbeitung wie Längen, Strecken, Bürsten oder anderes vorsehen. Ebenso wie auch bei einer Einrichtung gemäß der vorherigen Figur können die Bearbeitungsstationen 27, 28 auch so angeordnet sein, dass eine Haarfilmoberseite 29 des Filmes 23 auch bearbeitet wird. Bezugszeichenliste 1 Erste Haarfilmerzeugungseinrichtung

2 Abrolleinrichtung

3 Film

3a Haarfilm

4 Erste Umlenkrolle

5 Erste Bearbeitungsstation

6 Kalander

7 Zweite Bearbeitungsstation

8 Druckwalze

9 Spalt

10 Matrixwalze

11 Kavität

12 Kühleinrichtung

13 Vorrichtung

14 Haarfilmseite

15 Zweite Umlenkrolle

16 Dritte Bearbeitungsstation

17 Wickelvorrichtung

20 Zweite Haarfilmerzeugungseinrichtung

21 Abwickler

22 Aufwickler

23 Film

24 Kalander

25 Matrixwalze

26 Druckwalze

27 Vierte Bearbeitungsstation

28 Fünfte Bearbeitungsstation

29 Haarfilmoberseite


Anspruch[de]
  1. 1. Haarfilmerzeugungseinheit (1; 20) mit einer ersten Walze (10; 25), die eine Haarfilmerzeugungs-Matrix aufweist, die mittels Kavitäten (11) gebildet ist, sowie mit einer Thermoplast-Zuführeinheit (2; 21), wobei der ersten Walze (10; 25) eine zweite Walze (8; 26) gegenüber angeordnet ist, so dass ein Spalt (9) vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt so einstellbar ist, dass ein thermoplastisches Material (3; 23) unter einem Liniendruck von mindestens 40 N/mm in die Kavitäten (11) eindrückbar ist, und wobei die erste Walze (10; 25) und die Thermoplast-Zuführeinrichtung (2; 21) so aufeinander abgestimmt sind, dass das thermoplastische Material (3; 23) mit einer Geschwindigkeit von mindestens 3 m/min auf die erste Walze (10; 25) zuführbar ist.
  2. 2. Haarfilmerzeugungseinheit (1; 20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Liniendruck im Spalt (9) eingestellt ist, der zwischen 40 N/mm und 120 N/mm beträgt, vorzugsweise zwischen 60 N/mm und 100 N/mm, insbesondere 70 N/mm und 90 N/mm.
  3. 3. Haarfilmerzeugungseinheit (1; 20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für einen kontinuierlichen Herstellungsprozeß eine Verstreckungseinheit mit mono- oder biaxialer Verstreckung insbesondere zur Beschleunigung des Herstellungsprozesses hinter der Haarfilmerzeugungs-Matrix angeordnet ist.
  4. 4. Haarfilm (3a), vorzugsweise hergestellt mit einer Haarfilmerzeugungseinheit (1; 20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Material eines Härchens des Haarfilms (3a) sich an seiner Spitze zumindest teilweise nach innen wölbt, insbesondere konkav wölbt.
  5. 5. Haarfilm (3a) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Härchen mindestens um 5% seiner Härchenlänge hohl ist.
  6. 6. Haarfilm (3a) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Haarfilm (3a) eine Wirksamkeit aufweist, die durch eine Materialauswahl für den Haarfilm (3a) und/oder auf dem Haarfilm (3a) einstellbar ist.
  7. 7. Haarfilm (3a) nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass dieser gegenüber Viren und/oder Bakterien wirksam ist.
  8. 8. Haarfilm (3a) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Haarfilm (3a) elektrisch, magnetisch und/oder optisch leitfähig ist.
  9. 9. Haarfilm (3a) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine zusätzliche Mikrostruktur hat.
  10. 10. Verfahren zum Herstellen eines Haarfilmes (3a) aus einem thermoplastischen Material (3), wobei der Haarfilm (3a) eine Mehrzahl an Härchen aufweist, die aus dem thermoplastischen Material (3) herausgedrückt und gezogen werden, wobei das thermoplastische Material (3) mit einer Geschwindigkeit von mindestens 3 m/s durch einen Kalander (6; 24) geführt wird, der eine Matrixoberfläche aus Kavitäten (11) auf einer Walze aufweist, wobei ein Liniendruck von mindestens 40 N/mm das thermoplastische Material in die Kavitäten (6; 24) drückt und beim Abziehen des thermoplastischen Materials (3) von der Matrixoberfläche aus den Kavitäten (11) ein Haarfilm (3a) entsteht.
  11. 11. Verfahren zum Herstellen eines Haarfilmes (3a) aus einem thermoplastischen Material (3), wobei der Haarfilm (3a) eine Mehrzahl an Härchen aufweist, die aus dem thermoplastischen Material (3) herausgedrückt und gezogen werden, wobei das thermoplastische Material (3) durch einen Kalander (6; 24) geführt wird, der eine Matrixoberfläche aus Kavitäten (11) auf einer Walze aufweist, wobei der Haarfilm (3a) nach einem Abziehen von der Matrixoberfläche und einem eventuellen Abkühlen anschließend kontinuierlich um einen Faktor größer 1,1 gestreckt wird, wobei der Haarfilm (3a) mit einer höheren Geschwindigkeit und/oder einem höheren Flächendurchsatz gefahren wird gegenüber derjenigen und/oder demjenigen, mit der das thermoplastische Material (3) dem Kalander (6; 24) zugeführt wird.
  12. 12. Anwendung eines Haarfilmes (3a), hergestellt mit einer Einrichtung (1; 20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, eines Haarfilmes (3a) nach einem der Ansprüche 4 bis 9 und/oder hergestellt mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11 in einem Erzeugnis.






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