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DE10132196B4 - Verfahren zur Herstellung eines Produktes mit einer perforierten thermoplastischen Struktur und Perforierungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Produktes mit einer perforierten thermoplastischen Struktur und Perforierungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens Download PDF

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DE10132196B4
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Germany
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roller
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perforated
thermoplastic
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Henning RÖTTGER
Mathias Muth
Joachim Bauer
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Fiberweb Corovin GmbH
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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Produktes mit einer perforierten thermoplastischen Struktur (7), welches zumindest eine erste (8) und eine zweite Lage (9) aufweist, wobei ein thermoplastisches Material der ersten Lage (8) einen niedrigeren Schmelzpunkt aufweist als ein thermoplastisches Material der zweiten Lage (9), wobei die erste (8) und die zweite Lage (9) zusammen über eine Zuführung einer beheizten Perforierungseinrichtung (1) mit einem Perforierkalander (6) über einen Umschlingungswinkel von über 180°, vorzugsweise zwischen 190° und 220°, entlang der Gegenwalze (3) zugeführt werden, wobei im Perforierkalander (6) Erhebungen (5) von einer Perforierungswalze (2) die erste (8) und die zweite Lage (9) durchdringen und teilweise in die Gegenwalze (3) eingreifen, wobei die zweite Lage (9) vor der ersten Lage (8) mit den Erhebungen (5) in Kontakt kommt und dass im Bereich der Perforationen die zweite Lage (9) ungeschmolzen bleibt, und eine Innenfläche (20) einer kegelförmigen oder zylinderförmigen Gestalt (18) bildet, während die erste Lage...

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Produktes mit einer perforierten thermoplastischen Struktur.
  • Ein perforiertes Material geht beispielsweise aus der EP 0 472 992 B1 hervor. Dort wird ein Vlies beschrieben, dass einen erhöhten Oberflächenbereich mit einer Öffnung aufweist. Die Öffnung wird mittels einer Walze mit einer Mehrzahl unerwärmter Stifte und einer dazu gegenüberliegenden Walze mit einer Mehrzahl entsprechender Öffnungen erzeugt. Die Fasern des Vlieses neben der Öffnung sollen im wesentlichen unverfestigt sein. Dadurch sollen die Fasern beweglich bleiben, weswegen sie bei entsprechender Druckbeaufschlagung die Öffnung auch wieder verschließen können.
  • In GB 2 267 680 A wird ein mindestens vierlagiges Material beschrieben, wobei zwei Lagen als schmelzgeblasenenes Vlies und zwei Lagen als Unterstützungslagen ausgebildet sind. Die Unterstützungslagen können Spinnvlies, kardiertes Vlies oder ebenfalls schmelzgeblasenens Vlies sein. Eine Lage schmelzgeblasenes Vlies wird zusammen mit einer benachbarten Unterstützungslage mittels einer Nadelwalze perforiert, wobei die Nadeln dreidimensionale Gestalten erzeugen. Dazu sind die Nadeln erwärmt, so dass die dreidimensionale Gestalt stabilisiert wird. Die Lagen weisen thermoplastisches Material auf. Die Lage schmelzgeblasenes Vlies und die dazugehörige Unterstützungslage bleiben unperforiert, da sie als Absorberlage dienen sollen. Das thermoplastische Material der perforierten Unterstützungslage weist einen niedrigeren Schmelzpunkt auf, als das thermoplastische Material der perforierten schmelzgeblasenen Fasern. Dadurch soll eine Verbindung zwischen den Fasern der Lagen in einem thermischen Verbindungsschritt insbesondere mittels eines Prägekalanders erzeugt werden. Die zu perforierende Lage des schmelzgeblasenen Vlieses kann während des Perforationsschrittes entweder der Nadelwalze oder einer der Nadelwalze gegenüberliegend angeordneten Gegenwalze zugewandt sein. Das schmelzgeblasene Vlies bildet hierbei eine Oberfläche des Wischtuches.
  • Aus WO 99/65 673 A1 geht hervor, dass ein zwei- oder dreilagiges Material, bestehend aus ein oder zwei Vlieslagen und einer an bzw. zwischen den Vlieslagen angeordneten Filmlage, heißverpresst wird mittels einer bzw. zweier Prägewalzen. Der Film weist ein thermoplastisches Material mit einem niedrigeren Schmelzpunkt als der Vliesstoffes auf. Beim Heißverpressen schmilzt der Film und zieht sich dadurch zusammen. Der benachbarte Vliesstoff verbackt beim Verpressen mit dem Film und folgt dadurch der Bewegung des Films. Auf diese Weise werden auch im Vliesstoff Löcher erzeugt. Das erzeugte Material wird entweder als Wischtuch bei Kleinstkindern in Form eines dreilagigen Materials oder als Oberlage eines Hygieneartikels in Form eines zweilagigen Materials verwendet. Während der Film die Oberfläche der Oberlage des Hygieneprodukts bildet, dient das Vlies als darunter angeordnete Aufnahme- und Verteilungslage.
  • Die vorliegende Erfindung hat nun zur Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung eines Produktes mit einer perforierten thermoplastischen Struktur mit einer dreidimensionalen Gestalt zu schaffen, die über eine gewisse Druckunempfindlichkeit in Bezug auf ihre Gestalt verfügt.
  • Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren zur Herstellung eines perforierten Laminates mit den Merkmalen des Anspruches 1 und einer Perforierungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben, wobei weitere Ausgestaltungen in der nachfolgenden Beschreibung beschrieben sind.
  • Die Erfindung weist ein Verfahren zur Herstellung eines Produktes mit einer perforierten thermoplastischen Struktur mit zumindest einer ersten Lage und mit einer Vielzahl von Perforationen auf. Die Perforationen erstrecken sich durch die erste Lage, wobei die Perforationen eine dreidimensionale, etwa kegelförmige oder zylinderförmige Gestalt aufweisen. Mit der ersten Lage ist zumindest eine zweite Lage zumindest teilweise verbunden. Die Perforationen erstrecken sich auch durch die zweite Lage. Die zweite Lage bildet eine Innenfläche der Gestalt, während die erste Lage eine Außenfläche der Gestalt bildet. Die erste Lage weist weiterhin ein thermoplastisches Material auf, dessen Schmelzpunkt niedriger ist als der Schmelzpunkt des thermoplastischen Materials der zweiten Lage.
  • Die erste Lage ist zumindest teilweise im Bereich der Perforationen geschmolzen und stabilisiert dadurch die Gestalt, während die zweite Lage im Bereich der Perforierung ungeschmolzen ist.
  • Die Auswahl unterschiedlicher Schmelzpunkte von unterschiedlichen thermoplastischen Materialien erlaubt, den jeweiligen Lagen unterschiedliche Eigenschaften zuzuweisen. Vorzugsweise bildet die zweite Lage, die unbeeinflusst von dem Energieeintrag beim Umformvorgang ist, in einem Produkt zumindest teilweise eine Außenfläche. Die Schmelztemperatur der zweiten Lage ist insbesondere so gewählt, dass Oberflächeneigenschaften in der zweiten Lage unverändert bleiben. Dieses ist insbesondere im Hinblick auf Verwendung von Fasern, insbesondere Vliesfasern, beispielsweise in der Anwendung für Hygieneprodukte, aber auch bei Industrieprodukten und Bekleidungsprodukten von Bedeutung. So liegt ein verhärtetes Material vorzugsweise in der ersten Lage vor, während die zweite Lage vom Energieeintrag unbeeinflusst bleibt und damit eine unveränderte Weichheit besitzt. Neben einem Energieeintrag während des Umformvorganges besteht weiterhin die Möglichkeit, den Energieeintrag im Anschluss an den Umformvorgang durchzuführen. Beispielsweise ist dieses mittels Ultraschall, Wärmestrahlung oder auch durch chemische Reaktionen möglich. Letzteres erfolgt beispielsweise durch ein Aufbringen einer Chemikalie, ein Aktivieren einer Chemikalie oder ein Herauslösen einer Chemikalie aus der ersten Lage, wodurch eine zumindest partielle Verhärtung des thermoplastischen Materials der ersten Lage erfolgt. Beispielsweise wird dazu zumindest im Bereich der Perforierungen vorzugsweise über eine Sprüheinrichtung ein Verhärtungsmittel direkt auf die erste Lage aufgetragen. Die zweite Lage bleibt davon im wesentlichen unbeeinflusst. Ein Auftrag des Mittels kann vor oder auch nach dem Umformvorgang erfolgen.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann auch ein Mittel zwischen die erste und die zweite Lage aufgetragen werden. Während des Umformvorganges wird beispielsweise Energie der Struktur zugeführt, wodurch das Mittel chemisch reagiert, z. B. bei Latex, und/oder physikalisch reagiert, z. B. Hotmelt. Die Reaktion führt vorzugsweise zu einem Aushärten des Mittels selbst, wodurch die erste und die zweite Lage stabilisiert werden. Weiterhin kann das Mittel so geartet sein, dass es als Kleber dient. Dadurch wird nicht nur der unmittelbar um die Perforation herum liegende Bereich, sondern auch der übrige Bereich der Struktur stabilisiert.
  • Beispiele für vorteilhafte thermoplastische Materialkombinationen ergeben sich aus der nachfolgenden Tabelle:
    Material der zweiten Lage Material der ersten Lage
    Spinnvlies PP Spinnvlies PE
    Cardiertes PP Spinnvlies PE
    Spinnvlies PP Spinnvlies BICO, z. B. PP/PE
    Spinnvlies PP Kardiertes BICO z. B. PP/PE vorzugsweise mit PET (z. B. zwischen 10% bis 40%)
    Film PP Film PE
    Vliesstoff PP Film PE
    Spinnvlies BICO PP/PE Spinnvlies PE
    Spinnvlies BICO PP/PE Film PE
    Vliesstoff PP Hochvoluminöses Vlies BICO PP/PE
    Spinnvlies HDPE Kardiertes BICO, z. B. PP/PE, vorzugsweise mit PET (z. B. zwischen 10% bis 40%)
    Vliesstoff PP Kardiertes PE
    Vliesstoff PP PP Vliesstoff mit nierigem Schmelzpunkt, z. B. SoftspunTM
    Spinnvlies BICO PP/PE Kardiertes BICO PP/PE
  • Getestet wurden Flächengewichte wie folgt:
    Flächengewicht der zweiten Lage [gsm] Flächengewicht der ersten Lage [gsm]
    Von etwa 10 bis etwa 50 Von etwa 10 bis etwa 50
  • Vorzugsweise hat die erste Lage ein Flächengewicht, das höher ist als das Flächengewicht der zweiten Lage.
  • Versuchergebnisse waren wie folgt:
    Methode Einheit Muster A Muster B Muster C Muster D Muster E
    Flächengewicht [g/m2] 30 20 + 30 20 + 30 26 + 30 27 + 30
    Reißkraft MD [N/50 mm] 26,63 62,97 75,44 39,07 41,87
    Reißkraft CD [N/50 mm] 23,52 24,27 29,91 17,71 10,83
    Verhältnis Reißkraft MD/CD 1,13 2,60 2,52 2,21 3,87
    Reißdehnung MD [%] 21,93 23,87 27,18 17,56 18,07
    Reißdehnung CD [%] 30,14 39,25 41,58 78,84 75,72
    Dehnung bei 5 N MD [%] 2,52 1,25 1,11 1,67 1,77
    Dehnung bei 5 N CD [%] 7,83 9,03 7,20 22,54 35,28
    Dehnung bei 10 N MD [%] 5,19 2,31 2,12 3,27 3,12
    Dehnung bei 10 N CD [%] 12,06 14,78 12,28 38,16 62,38
    Verbundhaftung [N/25,4 mm] - 0,160 0,173 0,037 0,031
    Titer 2. Lage [dtex] 2,4 2,3 2,3 2,4 4,2
    Add-On Level Topsheet [%] 0,56 0,60 0,60 0,16 0,20
    Strike-Through [s] 5,68 5,53 10,18 203,34 3,61
    Rewet [g] 0,109 0,098 0,113 0,105 0,105
    Verhältnis Lochdurchmesser MD/CD 1,11 1,19 1,17 1,41 1,18
    Lochfläche [mm2] 1,28 1,30 1,29 0,90 1,11
    Offene Fläche (theoretisch) [%] 19,69 19,95 19,77 13,85 17,06
    Offene Fläche (gemessen) [%] 18,40 18,99 17,84 15,65 17,39
  • Muster A ist ein Spinnvlies aus PP und dient als Vergleichsmaterial. Muster B weist in der zweiten Lage ein Spinnvlies und in der ersten Lage ein cardiertes Bico-Material auf. Muster C weist in der zweiten Lage ein Spinnvlies und in der ersten Lage ein kardiertes Material auf. Muster D weist in der zweiten Lage ein BICO-Spinnvlies und in der ersten Lage ein kardiertes Bico-Vlies auf. Muster E weist in der zweiten Lage ein HDPE-Spinnvlies und in der ersten Lageein kardiertes Bico-Material auf. Alle Muster waren vor der Perforierung jeweils als einzelne Lage bondiert.
  • Wie insbesondere der Vergleich zwischen der gemessenen und der theoretischen offenen Fläche sowie vorzugsweise das Verhältnis der Lochgröße MD/CD zeigt, gelingt es auch, besonders runde Öffnungen der Perforierungen zu stabilisieren. Die Lochdurchmesser betragen in MD zwischen 1 und 1,8 mm und in CD zwischen 0,8 und 1,7 mm.
  • Einen weiteren Einfluss auf die Lochgrößen hat die Geschwindigkeit, mit der die Struktur durch die Perforierungseinrichtung hindurchläuft. Die Struktur wurde mit Geschwindigkeiten zwischen 5 m/s bis zu 130 m/s hindurchgeführt. Als vorteilhaft haben sich Geschwindigkeiten zwischen 45 m/s und 120 m/s, insbesondere zwischen 60 m/s und 95 m/s zur Herstellung einer stabilen Perforierung herausgestellt. Bei Lochdurchmessern, die sich in einem Bereich von unter 0,5 mm bewegen, ist eine höhere Betriebsgeschwindigkeit einstellbar. Hier sind Geschwindigkeiten bis 200 m/s einstellbar, vorzugsweise Geschwindigkeiten über 150 m/s. Die Lochdurchmesser sind beispielsweise dann in einem Bereich zwischen 0,5 und 0,1 mm. Die Perforierungswalze weist je nach Material vorzugsweise eine Temperatur zwischen etwa 100° und 160°C an einem Walzengrund auf. Eine Öltemperatur bei der Beheizung wird beispielsweise zwischen 135°C und 180°C eingestellt, während die Gegenwalze vorzugsweise eine Temperatur zwischen 45°C und 95°C, insbesondere zwischen 55°C und 75°C hat.
  • Gemäß einem weiteren Gedanken weist eine Perforierungseinrichtung eine Zuführung für eine zu perforierende Struktur auf, die so angeordnet ist, dass die Struktur über einen Umschlingungswinkel von über 120°, vorzugsweise über 150° entlang der Gegenwalze geführt wird, bevor eine Perforierung durchführbar ist. Dadurch gelingt es insbesondere, dass bei einer erwärmten Gegenwalze die Struktur angewärmt der Perforierungswalze zugeführt wird. Darüber hinaus wird aufgrund der Umschlingung eine Spannung im Material, das sich in Kontakt mit der Gegenwalze befindet, abgesenkt. Dadurch gelingt eine besonders stabile Perforierung.
  • Gemäß einer weiteren Ausbildung weist die Gegenwalze eine Beschichtung auf, vorzugsweise eine Gummierung. Die Beschichtung ist insbesondere zwischen 1,5 mm und 15 mm dick, insbesondere mindestens 4 mm. Die Erhebungen der Perforierungswalze können in die Beschichtung eingreifen. Vorzugsweise greifen diese in eine Tiefe von etwa 2,5 bis etwa 6 mm ein.
  • Eine zweilagige zu perforierende Struktur wird gemäß einer Ausgestaltung in einem integrierten Herstellungsverfahren produziert. Beispielsweise wird bei einer Vliesherstellung eine Spinnvliesmaschine mit einem oder mehreren Balken zur Verfügung gestellt. Mittels eines der Balken wird beispielsweise eine Polymer-Mischung mit niedrigem Schmelzpunkt und mittels eines zweiten Balkens ein BICO PP/PE-Vlies hergestellt. Weiterhin kann auch auf ein vorgefertigtes Material eine zweite Lage aufgebracht und dann anschließend perforiert werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, die erste und die zweite Lage inline herzustellen und in einem davon getrennten Arbeitsvorgang zu perforieren. Wie am Beispiel von Vliesstoff dargestellt, besteht weiterhin die Möglichkeit, Kombinationen von Film und Vliesstoff zu verwenden. Beispielsweise kann ein Film auf ein beispielsweise kardiertes Vlies extrudiert werden und anschließend einer Perforierungseinheit zugeführt werden.
  • Wird gemäß einer Ausgestaltung ein Vliesmaterial als erste Lage verwendet, gelingt es dadurch, dass Vliesfasern partiell angeschmolzen werden können und auf diese Weise die Geometrie der Gestalt stabilisieren. Die Vliesfasern können dabei beispielsweise zumindest teilweise ihre Form verlieren. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung behalten die Vliesfasern zum überwiegenden Teil ihre Form und werden adhäsiv. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung sind die Fasern der ersten Lage zumindest teilweise mit Fasern eines Vlieses der zweiten Lage vermengt, insbesondere in Form eines Ineinandergreifens. Während beispielsweise zwei getrennt voneinander hergestellte Vlieslagen zwischen sich eine Materialgrenze aufweisen können, weisen die beiden zum Teil miteinander vermengten Vlieslagen einen Materialübergang auf. Außerhalb des Materialüberganges weisen die eine wie die andere Lage jeweils nur ein thermoplastisches Material auf. Ein derartiger Aufbau wird insbesondere mittels eines Inlineverfahrens hergestellt. Vorzugsweise weist die perforierte Struktur einen Phasenübergang oder gemäß einer weiteren Ausgestaltung eine beispielsweise vollständige Vermischung der Fasern zumindest teilweise im Bereich der Perforierung auf. Vorzugsweise werden die erste und die zweite Lage auf gleiche Weise hergestellt. Beide Lagen sind beispielsweise extrudierte Vliese, die auf der gleichen Maschine hergestellt werden. Auch besteht die Möglichkeit, unterschiedliche Materialien mit jeweils unterschiedlichen Eigenschaften zu einer perforierten Struktur bilden zu können. Während das eine Vlies PP zumindest zum überwiegenden Teil aufweist, ist das andere Vlies zum überwiegenden Teil aus HDPE oder DAPP bestehend. Darüber hinaus bestehen Kombinationsmöglichkeiten von verschiedenen Herstellungsweisen von Vliesen, insbesondere Verwendung von hochvoluminösen Stapelfaservliesen mit Spinnvliesen oder auch schmelzgeblasenes Vlies mit Spinnvlies sowie weitere Kombinationen.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die erste Lage mit einer dritten Lage verbunden. Die dritte Lage weist ein thermoplastisches Material auf, dessen Schmelzpunkt höher ist als der Schmelzpunkt des thermoplastischen Materials der ersten Lage. Dadurch gelingt es, eine Art „Sandwich" zu produzieren, wobei die mittlere Lage für die Stabilität der in den drei Lagen vorhandenen dreidimensionalen Gestalt sorgt.
  • Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines perforierten Laminates zur Verfügung gestellt, welches zumindest eine erste und eine zweite Lage aufweist. Ein thermoplastisches Material der ersten Lage weist einen niedrigeren Schmelzpunkt auf als das thermoplastische Material der zweiten Lage. Die erste und die zweite Lage werden zusammen in einen Perforierkalander geführt, wobei im Perforierkalander Erhebungen von einer Kalanderwalze, vorzugsweise zumindest nadelähnliche Vorsprünge, die erste und die zweite Lage durchdringen und die Erhebungen vorzugsweise beheizt sind, wobei die zweite Lage vor der ersten Lage mit den Erhebungen in Kontakt kommt.
  • Gemäß einer Weiterbildung wird durch den Kontakt mit den Erhebungen die zweite Lage nicht angeschmolzen, während die erste Lage zumindest teilweise klebrig wird. Gemäß einem weiteren Verfahren wird die zweite Lage in einem ungeschmolzenen Zustand durch den Kalander geführt, während die erste Lage jedoch zumindest teilweise schmilzt. Gemäß einer Weiterbildung kann jedoch auch vorgesehen werden, dass die Temperatur bzw. der Energieeintrag so hoch ist, dass das thermoplastische Material der ersten Lage zumindest teilweise die Ursprungsgestalt verliert und bei Abkühlung wieder verfestigt wird. Bei entsprechender Temperatureinstellung besteht weiterhin die Möglichkeit, dass Filamente in der ersten Lage angeschmolzen werden und dabei ihre Filamentgestalt bewahren.
  • Weitere vorteilhafte Merkmale, Ausgestaltungen sowie Weiterbildungen werden anhand der nachfolgenden Zeichnung näher erläutert. Die dort beschriebenen Merkmale sind mit den oben beschriebenen zu weiteren Ausführungen kombinierbar. Es zeigen
  • 1 eine erste Perforierungseinrichtung, bei der eine zu perforierende Struktur direkt auf eine Perforierungswalze zugeführt wird,
  • 2 eine zweite Perforierungseinrichtung, bei der die zu perforierende Struktur zuerst auf eine umlaufende Walze aufgebracht wird,
  • 3, 4 einen Prinzipablauf einer Perforierung
  • 1 zeigt eine Perforierungseinrichtung 1 mit einer Perforierungswalze 2. Der Perforierungswalze 2 gegenüber ist eine Gegenwalze 3 angeordnet. Versetzt dazu befindet sich eine weitere, dritte Walze 4. Erhebungen 5, die sich von der Perforierungswalze 2 erstrecken, greifen in die Gegenwalze 3 sowie in die dritte Walze 4 zumindest teilweise ein. Die Perforierungswalze 2, die Gegenwalze 3 und die dritte Walze 4 bilden einen Perforierkalander 6. Eine Umdrehungsgeschwindigkeit der Walzen ist über entsprechende Getriebe bzw. Steuerung von Elektromotoren einstellbar. In den Perforierkalander 6 wird eine thermoplastische Struktur 7 eingeführt. Die thermoplastische Struktur ist ein flächiges Gebilde, was gemäß dieser Ausgestaltung eine erste Lage 8 und eine zweite Lage 9 aufweist. Die erste Lage 8 wie auch die zweite Lage 9 werden in diesem Falle jeweils von einem Abwickler 10 dem Perforierkalander 6 zugeführt. Zuvor jedoch werden die erste Lage 8 und die zweite Lage 9 zusammen über eine Spreizwalze 11 geführt. Durch die Zusammenführung beider Lagen 8, 9 mittels der Spreizwalze 11 gelingt es, dass beide Lagen 8, 9 vollflächig ohne Faltenbildung aufeinander zum Liegen zu kommen. Um die thermoplastische Struktur 7 unter Spannung zu setzen, weist die Perforierungseinrichtung 1 desweiteren gemäß dieser Ausgestaltung zumindest eine Umlenkrolle 12 auf. So wie hier dargestellt, ist die Umlenkrolle 12 von der Spreizwalze 11 unabhängig. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Materialspannung über eine Kombination von Umlenkrolle und Spreizwalze zu erzielen, indem die erste Lage 8 und die zweite Lage 9 über die Spreizwalze 11 direkt in den Perforierkalander 6 geführt werden. Die thermoplastische Struktur 7 wird in der Perforierungseinrichtung 1 zumindest teilweise erhitzt. In diesem Falle wird thermische Energie mittels eines Heißluftgebläses 13 in die Struktur 7 eingebracht. Das Heißluftgebläse 13 ist in unmittelbarer Nachbarschaft zum Perforierkalander 6 angebracht. Vorzugsweise wird das Heißluftgebläse 13 unmittelbar zur Perforierungswalze 2 angeordnet. Eine Temperatur des aus dem Heißluftgebläse 13 entströmenden aufgeheizten Mediums ist an die Erweichungstemperatur des thermoplastischen Materials der ersten Lage angepasst. Gemäß einer Ausgestaltung ist das Medium zumindest annähernd auf diese Temperatur aufgeheizt. Gemäß einer Weiterbildung hat das Medium eine derartige Temperatur, dass die erste Lage auf eine Temperatur zwischen der Erweichungstemperatur des thermoplastischen Materials der ersten Lage und der Erweichungstemperatur des thermoplastischen Materials der zweiten Lage aufgeheizt wird. Ein derartiger Temperaturbereich für die zu perforierende Struktur wird vorzugsweise auch bei anderen Energieeinbringungsmethoden gewählt. Entscheidend dabei ist diejenige Temperatur, die das thermoplastische Material der ersten Lage wahrnimmt. Aufgrund von Energieverlusten beispielsweise bei Austritt aus dem Heißluftgebläse 13 bis zum Auftreffen auf die Struktur 7 und Weitergabe der Energie an die erste Lage 8, kann das Medium auf eine höhere Temperatur eingestellt werden. Entsprechendes gilt beispielsweise auch bei einer Aufheizung der Erhebungen 5 der Perforierungswalze 2 oder auch bei anderen Energieeinbringungsmöglichkeiten.
  • Die in 1 dargestellte Gegenwalze 3 weist vorzugsweise an ihrer Oberfläche Öffnungen 14 auf, die sich in die Gegenwalze 3 erstrecken. Die Öffnungen 14 entsprechen in ihren Abmessungen in etwa den Erhebungen 5 der Perforierungswalze 2. Die Öffnungen 14 können Rundlöcher, längliche Löcher oder aber auch Kanäle sein, wie sie beispielsweise durch Bildung von Stegen auf der Oberfläche der Gegenwalze 3 entstehen. Durch das Zusammenspiel der Perforierungswalze 2 mit der Gegenwalze 3 wird die thermoplastische Struktur 7 perforiert. Die perforierte thermoplastische Struktur 7 wird entlang der Gegenwalze 3 weiter zur dritten Walze 4 geführt, wobei vorzugsweise die thermoplastische Struktur 7 gekühlt wird. Durch das Ineinandergreifen der Gegenwalze 3 mit der dritten Walze 4 wird die thermoplastische perforierte Struktur 7 auf der dritten Walze 4 abgelegt, von dort zu einer Umlenkrolle 12 geführt, von der die perforierte thermoplastische Struktur 7 wiederum zu einer Spreizwalze 11 gelangt. Von der Spreizwalze 11 gelangt die thermoplastische Struktur 7 zu einem Aufwickler 15. Ein Aufwickeln der perforierten Struktur 7 erfolgt unter einer gewissen Spannung, die über die Umlenkrolle 12 wie auch die Spreizwalze 11 einstellbar ist. Insbesondere erfolgt eine Anpassung der Spannung in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit, mit der die Struktur 7 zum Aufwickler 15 gelangt. Die Spreizwalze 11 sorgt dafür, dass eine Faltenbildung beim Aufwickeln unterbleibt. Gleichzeitig wird die Spannung so eingestellt, dass ein Auseinanderziehen und damit Zerstören der dreidimensionalen Gestalt unterbleibt. Die auf diese Weise hergestellte dreidimensionale Gestalt lässt sich mit höheren Spannungen aufwickeln gegenüber einer thermoplastischen Struktur 7, die nicht verschmolzen ist.
  • Wie aus 1 hervorgeht, werden vorgefertigte Lagen zusammengeführt und anschließend aufgewickelt. Die durch die Perforierung erzielte Verbindung der ersten mit der zweiten Lage genügt, um das Material mittels des Aufwicklers 15 für eine Weiterverarbeitung zu lagern, ohne dass die Gefahr besteht, dass beide Lagen 8, 9 sich wieder voneinander trennen. Gemäß einer hier nicht näher dargestellten Weiterbildung besteht jedoch die Möglichkeit, eine Struktur zu verwenden, die vor und/oder nach der Perforierung auf übliche, im Stand der Technik bekannte Weise, miteinander zumindest teilweise verbunden werden.
  • 2 zeigt eine zu 1 ähnliche zweite Perforierungseinrichtung 16, die wiederum einen Perforierkalander 6 aufweist. Auch hier wird von Abwicklern 10 eine thermoplastische Struktur 7 perforiert und mittels eines Aufwicklers 15 aufgerollt. Im Unterschied zu der ersten Perforierungseinrichtung 1 wird bei der zweiten Perforierungseinrichtung 16 jedoch die erste Lage 8 und die zweite Lage 9 zuerst auf die Gegenwalze 3 geführt, dort mittels des Heißluftgebläses 13 erhitzt und erst anschließend zur Perforierungswalze 2 geführt. Eine in der thermoplastischen Struktur 7 einzustellende Materialspannung wird damit über die Umdrehungsgeschwindigkeit der Gegenwalze 3 und der jeweiligen Abwicklergeschwindigkeit für die erste bzw. zweite Lage 8, 9 geregelt. Das Aufbringen auf die Gegenwalze 3 ermöglicht weiterhin, dass die in die erste Lage 8 einzubringende Energie über die zweite Lage 9 eingebracht werden kann, ohne dass die erste Lage 9 direkt mit dem Medium in Kontakt treten muss. Weiterhin weist der Perforierungskalander 6 eine der Perforierungswalze 2 nachgeordnete Umlenkrolle 17 auf. Die Umlenkrolle 17 ist vorzugsweise so angeordnet, dass die perforierte Struktur 7 unter Spannung von der Perforierungswalze 2 wie auch der dritten Walze 4 zuerst einmal weggeführt wird, bevor die Struktur 7 wieder auf die dritte Walze 4 zugeführt wird. Die Umlenkrolle 17 ist insbesondere für Materialbreiten von > 500 mm vorteilhaft. Hierbei kann der Perforierungskalander 6 noch um eine Spreizwalze ergänzt werden, die beide hier jedoch nicht näher dargestellt sind.
  • Die in 1 wie 2 dargestellten Perforierungseinrichtungen 1, 2 weisen 3 Walzen auf, die den Perforierkalander 6 bilden. Die Anordnung der Walzen zueinander ist wie dargestellt so, dass deren Walzenmittelpunkte in etwa auf einer Geraden angeordnet sind. Jedoch können die Walzen auch zueinander versetzt angeordnet sein, das bedeutet, in einem Winkel zwischen vorzugsweise 160° und 40°. Die Perforierungseinrichtungen 1, 2 können weiterhin zusätzliche Vorrichtungen wie Sprühanlagen, Ultraschallvorrichtungen, Messeinrichtungen umfassen.
  • 3 und 4 zeigen den Vorgang einer Perforierung einer thermoplastischen Struktur 7 mit einer ersten Lage 8 und einer zweiten Lage 9 in schematischer Ansicht. Während die erste Lage 8 zumindest im Bereich der Perforation zumindest teilweise angeschmolzen, vorzugsweise zumindest teilweise vollständig geschmolzen ist, bewahrt die zweite Lage 9 ihre Form. Dadurch gelingt eine Stabilisierung einer durch Perforation gebildeten dreidimensionalen Gestalt 18, wobei die erste Lage 8 eine Außenfläche 20 der Gestalt 18 bildet, während die zweite Lage 9 eine Innenfläche 21 der Gestalt 18 bildet.
  • Beispiele für eine Anwendung des Laminats bzw. der Struktur in einem Produkt sind Hygieneartikel, Sanitär- und Haushaltsartikel, insbesondere Wischtücher, medizinische Produkte, Oberflächenanwendungen bei Produkten, Filtermaterialien, Schutzbekleidungen, Geotextilien, Wegwerfprodukte.

Claims (6)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Produktes mit einer perforierten thermoplastischen Struktur (7), welches zumindest eine erste (8) und eine zweite Lage (9) aufweist, wobei ein thermoplastisches Material der ersten Lage (8) einen niedrigeren Schmelzpunkt aufweist als ein thermoplastisches Material der zweiten Lage (9), wobei die erste (8) und die zweite Lage (9) zusammen über eine Zuführung einer beheizten Perforierungseinrichtung (1) mit einem Perforierkalander (6) über einen Umschlingungswinkel von über 180°, vorzugsweise zwischen 190° und 220°, entlang der Gegenwalze (3) zugeführt werden, wobei im Perforierkalander (6) Erhebungen (5) von einer Perforierungswalze (2) die erste (8) und die zweite Lage (9) durchdringen und teilweise in die Gegenwalze (3) eingreifen, wobei die zweite Lage (9) vor der ersten Lage (8) mit den Erhebungen (5) in Kontakt kommt und dass im Bereich der Perforationen die zweite Lage (9) ungeschmolzen bleibt, und eine Innenfläche (20) einer kegelförmigen oder zylinderförmigen Gestalt (18) bildet, während die erste Lage (8) jedoch zumindest teilweise schmilzt und eine Außenfläche (21) der Gestalt (18) bildet und die Gestalt (18) stabilisiert.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lage (8) ein Vlies ist, dessen Filamente angeschmolzen werden und dabei ihre Filamentgestalt bewahren.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (5) beheizt werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lage (8) zumindest bis zur Erweichungstemperatur des thermoplastischen Materials der zweiten Lage (9) erhitzt wird.
  5. Beheizte Perforierungseinrichtung (1; 16) mit einem Perforierkalander (6) zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Perforierungswalze (2), die Erhebungen (5) aufweist und einer Gegenwalze (3), in die die Erhebungen (5) zumindest teilweise eingreifen, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Walze (4) vorhanden ist, in die die Erhebungen (5) der Perforierungswalze (2) zumindest teilweise eingreifen und eine Zuführung für eine zu perforierende Struktur so angeordnet ist, dass die Struktur (7) über einen Umschlingungswinkel von über 180°, vorzugsweise zwischen 190° und 220° entlang der Gegenwalze (3) geführt wird, bevor eine Perforierung durchführbar ist.
  6. Perforierungseinrichtung (1; 16) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenwalze eine Temperatur aufweist, die zumindest etwa 30°C niedriger ist als eine Temperatur der Perforierungswalze.
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