Nano Mikro Cluster Technologien Zur Atmungsaktivierung, Wasserdampfdurchl=C3=A4ssigkeit, Gasaustausch oder Ventilation und unter anderem zur Beibehaltung der Wasserdichtigkeit werden Produkte wie Verbundstoffe, Zigaretten-, Filter-, beschichtete Spezial-, Kraft-, Sack- oder Verpackungspapierbahnen, Vliesstoffe oder technische Textilien mit Fl=C3=A4chengewichten von 20 g/m2 bis zu 140 g/m2 elektrostatisch Nano oder Mikro sowie mit feinen Laserstrahlen Mikro oder Makro perforiert. Unter elektrostatischer Nano oder Mikroperforation sind statistisch unregelm=C3=A4=C3=9Fig verteilte, in der Gr=C3=B6=C3=9Fe, wenn gew=C3=BCnscht, mit bis zu 40 % variierende und analo= g hierzu unter Laser Mikro oder Makro Perforation, gleichm=C3=A4=C3=9Fig angeordnete= und im Durchmesser etwa gleichgro=C3=9Fe, nach M=C3=B6glichkeit runde, gradfrei= e L=C3=B6cher und Lochreihen verschiedenster Anordnung zu verstehen.
Bei der elektrostatischen Perforation finden im bis 1.5 mm weiten atmosph=C3=A4rischen Elektrodenspalt der meist d=C3=BCnnen oder spitzen, gegenst=C3=A4ndigen Elektrodenstifte Bl=C3=BCmlein- und dielektrisch gef=C3= =B6rderte Mikroendladungen mit Filamentierung zur Erzeugung eines Plasmentunnels und sich damit aufbauenden, ionisierten Funkenstreckenkanal im Nanosekundenzeitfenster statt. Mit jeder hochspannungstechnischer Entladung und Deionisation im Spannungsbereich bis zu 50.000 Vss, deren Leistungselektronik patentiert ist, entsteht f=C3=BCr die im Elektrodenspalt relativ schnell durch bewegte Materialbahn eine elektrostatische Nano oder Mikroperforation mit pr=C3=A4zise gesteuerten Energieanteilen von 0.1 bis 3 mJ pro erzeugter Pore, die mit blo=C3=9Fen menschlichen Auge unsichtbar sind und vollfl=C3=A4chig wie auch zonenf=C3= =B6rmig in bestimmten Abst=C3=A4nden =C3=BCber die Bahnbreite verteilt sein kann.
Mikroperforationscluster Lochgr=C3=B6=C3=9Fen bewegen sich dabei im Durchmesserbereich von 50 nm - 8=
0 =C2=B5m bei Lochsequenzen von 1.5 =E2=80=93 16 Million Poren pro Sekunde. Zonenanordnungen sind in Breiten von 2 bis 6 mm bei Porendichten von 120 - 250 Poren/cm2 erreichbar, wobei Fl=C3=A4chenperforationen oder so genannte Nano- oder Mikrocluster Lochdichten bis zu 3 Million Poren/m2 oder 300 Poren/cm2 generieren. Die so erzeugten elektrostatischen Mikroperforationen erm=C3=B6glichen Porosit=C3=A4tsbereiche von 80 bis 2500= C.U. ( Coresta Unit ml/2cm2/min ) oder respektive 30 =E2=80=93 6 Gurley bei Materialbreiten von 100 bis 2000 mm und Bewegungen bis zu 500 m/min, abh=C3=A4ngig vom Luft- oder Gasdurchsatz und Materialkonsistenz, welche die Perforierbarkeit bestimmt. Mit zwei oder drei Multisektionen von elektrostatischen Mikroperforationseinheiten und simultanen Doppelmaterialbahndurchlauf innerhalb jeder Sektion lassen sich Produktionsausbringungen je nach Materialart, Fl=C3=A4chengewichten und Perforierfreudigkeit von 1000 bis 4000 Tonnen pro Jahr erreichen.Produktanforderungen Grundsatzforderungen f=C3=BCr Produktapplikationen mit Verbundstoffen, Vliesstoffen oder Verpackungsbahnen welche Notwendigkeiten von Gas- oder Wasserdampfdurch- aber Wasserundurchl=C3=A4ssigkeiten verbunden sind, fordern den Einsatz der elektrostatischen Nano Mikroperforation regelrecht heraus, da Wasser oder andere Fl=C3=BCssigkeiten die relativ kleinen Nano- oder Mikroporen von z.B. kleiner als 0.5 - 5 =C2=B5m Durchmesser aufgrund der hydrophoben Oberfl=C3=A4che das Produktmaterial nicht penetrieren kann.
Diese und weitere physikalische Vorteile der kleinen Poren und hoher Dichte lassen erm=C3=B6glichen einen vorteilhaften Industrieeinsatz, da Erf=C3=BCllungen zur Atmungsforderung und Wasserdampfdurchl=C3=A4ssigkeit z= .B. nach den ASTM E96-80 oder E96-84 Messmethoden mit 100 =E2=80=93 800 g/m2/Ta= g mit Laserperforations- oder anderen Prozessverfahren nur =C3=A4u=C3=9Fert schwierig und technologisch aufwendig machbar, zu teuer, zu unwirtschaftlich oder bei derart hohen Lochdichten technologisch keinesfalls erreichbar sind.
Anwendungen Elektrostatisch Nano oder Mikro perforierte Verbundstoffe, Packmittel oder Folienverbunde verschiedenster Art lassen sich beispielhaft f=C3=BCr folgende Produkte und Applikationen verwenden. =E2=80=A2 atmungsaktive Wanddekorationen mit Beschichtungen oder PVC Verbunden =E2=80=A2 Wandtapeten, Vinyl, Dekore oder andere PE beschichtete Auflagen =E2=80=A2 Fugen- oder Kantenb=C3=A4nder zum Verkleben von Gipsplatten f=C3= =BCr den Innenausbau =E2=80=A2 Kanten- oder Eckenschutzkraftpapiere mit Luftblasendiffusion des aufgetragenen Klebers =E2=80=A2 Vliesverbunde mit d=C3=BCnnen PE Schichten zum Au=C3=9Fengeb=C3= =A4udeschutz und Gasaustausch von Holzh=C3=A4usern =E2=80=A2 Unterdachspannbahnen aus Verbundmaterialien mit Gewebeeinlagen zu= m Gasaustausch zur Vermeidung von Kondenswasserbildung =E2=80=A2 atmungsaktive Overalls oder Einmalberufskleidung aus d=C3=BCnnen = PE Vliesen =E2=80=A2 PE beschichtete Papiere f=C3=BCr F=C3=BCllguts=C3=A4cke, Granulat= e, Gipst=C3=BCten, Zements=C3=A4cke, Tierfutter oder andere Verpackungseinheiten, die einen Luft Auslass zur vorteilhaften Bef=C3=BCllung oder Warengutbel=C3=BCftung z= ur Lagerung ben=C3=B6tigen =E2=80=A2 Biotope, Gew=C3=A4sser mit Sauerstoffanreicherung =E2=80=A2 Bekleidungseinlagen oder inlets mit atmungsaktiven, komfortablen Trageeigenschaften =E2=80=A2 Seifen, Deo, Hygiene, Hautpflegemittel, Babypflege oder body care Produkte oder Verpackungsstoffe mit Duftstoffsuggerierung und Indikatoren als Marketinginstrumente =E2=80=A2 Trage-, Gem=C3=BCse- oder Blumenverpackungen aus Papier oder Papierersatzverbundstoffen mit Gasaustausch =E2=80=A2 Brot-, Br=C3=B6tchen-, Fr=C3=BCchte-, Lebensmittel oder Nahrungsm= ittel aus Papierverbundstoffen zur Erhaltung der Frische und Aromas =E2=80=A2 technische Industrieverbundfolien oder Papierersatzmaterialien f= =C3=BCr industrielle, medizinische, biologische Filtrationszwecke =E2=80=A2 Nanofiltration, Mikrofiltration, Nanomembrane, Mikromembrane, Batterieseparatoren =E2=80=A2 Bioanalyse, Alkoholfiltration, Fl=C3=BCssigkeitsfiltration, Medizintechnik, Analysetechnik, Labortechnik, Agrarwirtschaft
Produktvorteile =E2=80=A2 signifikante Reduktion von Sack- oder Beutelbef=C3=BCllungszeiten= um bis um 100 % =E2=80=A2 attraktive Luftdurchsatzbereiche bei 200 - 500 C.U. oder 14 bis 3= .5 Gurley =E2=80=A2 unver=C3=A4nderter Au=C3=9Fenschutz des Verpackungsproduktes =E2=80=A2 Luft Auslass ohne Beeintr=C3=A4chtigung verpackter Produkte und d= eren Eigenschaften =E2=80=A2 uneingeschr=C3=A4nkte Erhaltung der Barriereeigenschaften =E2=80=A2 Duftindikation und Suggestion f=C3=BCr den K=C3=A4ufer ohne die P= ackung zuvor zu =C3=B6ffnen =E2=80=A2 Atmungsaktivit=C3=A4t von Wandtapeten oder Wandverkleidungen zur Vermeidung von Schimmelbildung und F=C3=A4ulnis =E2=80=A2 Brotpapierverpackungen zur l=C3=A4ngeren Haltbarkeit =E2=80=A2 Aroma- und Frischeerhaltung, Haltbarkeitsverl=C3=A4ngerung, Pflanzenabdeckungen =E2=80=A2 F=C3=B6rderung und Verlangsamung von Wachstumsprozessen =E2=80=A2 Gem=C3=BCse, Fr=C3=BCchte und andere Produktgeschmacksentwicklung= en innerhalb der atmungsaktiven Au=C3=9Fenh=C3=BClle =E2=80=A2 Atmungsaktivit=C3=A4t und Tragkomfort von Bekleidungseinlagen ode= r inlets =E2=80=A2 keine innere Schwei=C3=9Fbildung bei Einwegbekleidung, Lackier- o= der Kesselanz=C3=BCgen =E2=80=A2 Unterdachspannbahnen zum Luftaustausch von Innen nach Au=C3=9Fen = zur Verhinderung von Tropfsteinh=C3=B6hleneffekten =E2=80=A2 Reinigungs- und Abscheidungsprozesse mit Membrantechniken =E2=80=A2 Blutk=C3=B6rper, Partikel- und organische Filtration f=C3=BCr med= izinische, biotechnische und industrielle Analysen
Laserperforationstechnik Durch Polygon um gelenkte oder gepulste, fokussierte Laserstrahlen bei vorzugsweise 10.6 =C2=B5m Wellenl=C3=A4nge sind mit im internationalen Mark= t angebotenen Anlagen Lochgr=C3=B6=C3=9Fen von 60 =C2=B5m - 200 =CE=BCm bei L= ochdichten von typischer Weise 10 =E2=80=93 30 L=C3=B6cher/cm, Lochsequenzen von 100.000 b= is
300.000 L=C3=B6cher pro Sekunde, bei maximal 16 oder 32 Laserlochreihen =C3=BCber die Materialbreite verteilt, realisierbar. Damit genierte Luftdurchl=C3=A4ssigkeitsbereiche betragen 100 =E2=80=93 3000 C.U. bei Materialbreiten in der Regel von 100 =E2=80=93 500 mm bei relativ hohen Bewegungen bis 10 m/Sekunde, abh=C3=A4ngig von verschiedenen Parametern.Neue Laserperforationsentwicklungen Mit Entwicklung des patentierten IPM Dual Hochleistung Lasermultiplexers und optischen Eingangsleistungen bis zu 8 KW, bei fast oder slow flow sowie SLAB Laserquellen mit 10.6 =CE=BCm oder auch anderen Wellenl=C3=A4ngen, ist es erstmalig m=C3=B6glich, bis zu 200 separi= erte optische Laserstrahlausg=C3=A4nge zu realisieren, mit denen unter anderem auch Mikroperforationen und anderen Bearbeitungen wie Schneiden, Schwei=C3=9Fen, Bohren, Abtragen, Trennen, F=C3=BCgen, Verg=C3=BCten, Polie= ren usw. in Breitformaten und Substraten bis zu 5000 mm machbar sind.
Dies sowohl in Kunststoffmaterialien, Folien, Papier wie auch in Stahl, Edelstahl, Aluminium, Keramik, Solarzellen, Glas, Kupfer, Messing, Gold, Silber, Silizium, Blei, Bronze, Druckguss, Werkzeugst=C3=A4hlen, Holz usw. Hierbei werden im auf zwei Ebenen aufgebauten optischen Dualmultiplexer mit hoch rotierenden Doppelstrahlteilern bis zu 200 Lasereinzelstrahlen erzeugt und =C3=BCber flexible Hohlfasern dem Bearbeitungsort zugef=C3=BChrt, deren exakte Positionierung ein automatisiertes Robotersystem und motorgesteuerte Mikrofokussierung beinhaltet.
Bei diesem Lasermikroperforationssystem sind jetzt Lochsequenzen bis zu 2 Millionen pro Sekunde, Lochgr=C3=B6=C3=9Fen von 60 =C2=B5m - 100 =C2= =B5m, Lochdichten von typisch 10 =E2=80=93 30 L=C3=B6cher/cm, Porosit=C3=A4ten von 100 - 1000= C.U., Geschwindigkeiten bis zu 400 m/min bei Materialbreiten bis 2000 mm machbar. Damit ist eine vorteilhafte Basis geschafft, um 25.000 Meter Jumbo Rollen an der Ab- und Aufwicklung non stopp zu veredeln, was
2000 =E2=80=93 3000 Tonnen/Jahr von Lasermikroperforierten Feinpapieren ode= r anderen Verpackungsverbundstoffen an der high-tech Automation gef=C3=BChrten Produktionsmaschine LPM-1 bei geringen Papierausschuss von kleiner 1% mit Qualit=C3=A4tszertifizierung einer jeder Produktionsrolle erm=C3=B6glicht.Hierbei ist das patent angemeldete, optische online Permeabilit=C3=A4t Prozessmesssystem OPSS-1 in traversierender Ausf=C3=BChrung zur pr=C3=A4zis= en Positionskontrolle aller Laserperforationslinien sowie der moderaten Erfassung aller Porosit=C3=A4tsprofile ein integraler Bestandteil der ISO Qualit=C3=A4tskontrolle und Datenauswertung zum Ende einer jeden Produktionsrolle.
Eine weitere, zum patentangemeldete Entwicklung stellt die Mikro-Laser- Line Perforations- und Strahlauslenkungstechnologie MLL-1 dar, welche einen nicht geradlinigen Laserstrahlverlauf und damit verbundene Lochreihenanordnung auf Materialien ohne Galvanometer oder Piezo Aktuatoren bis zu 2000 Hz ausf=C3=BChrt. Breite Anwendungen finden sich z.B. f=C3=BCr Mundst=C3=BCckbelagpapierbl=C3=A4ttchen der Zigarettenfilter,= RYO, MYO, usw. gegen=C3=BCber den von seit mehr als zwei Jahrzehnten traditionell stets koaxial verlaufenden Laserperforationen.
In Sicherheitspapieren, Banknoten, Reisep=C3=A4ssen, hochwertigen Gesch=C3=A4ftsbriefb=C3=B6gen, graphische Papiere, Hologramme, Brosch=C3=BC= ren, Buchdeckeln, Geschenkkarten, Geschenkartikeln, Kundenkarten, ATM Kreditkarten, Zugangscodes, Kontrollkarten, Herstelleridentifikation, Produktverfolgung, OEM Garantie, Typenschilder, Deklarationen, Firmenpr=C3=A4sentationen und hundert anderen Plastikfolien, Kunststoffe oder metallischen Materialien lassen sich wellenf=C3=B6rmige, Zickzack, Rechteck, Dreieck, gewundene Lochreihenlinien, Firmenlogos, Kryptogramme, Scripts, anti counterfeiting Indikatoren, Merkmale, Identifikationen oder andere beliebige Ausf=C3=BChrungsformen als Oberfl=C3=A4chengravuren, Materialritzungen, Materialabtragungen, Imbedding oder Mikroperforationen dauerhaft mit zeitlich sehr schnell, pr=C3=A4zise aus gelenkten Laserstrahlen einbringen.
F=C3=BCr Lasermikroperforationen mit Co2 Laserquellen ist dies bei Lochgr=C3=B6=C3=9Fen von 60 =C2=B5m - 120 =C2=B5m, Lochdichten von typisch =
10 =E2=80=93 30 Mikrol=C3=B6chern/cm bei Lochsequenzen von 100.000 - 300.000 L=C3=B6cher/Se= k. und Permeabilit=C3=A4tsbereichen von 100 =E2=80=93 800 C.U. realisiert.Zusammenfassung Nur die elektrostatische Mikroperforation erm=C3=B6glicht durch fein dosierte Energieeinkopplung und Funkenkanalerzeugung eine nano oder mikrofeine Ventilation f=C3=BCr Packmittel mit erhaltenen Barriereeigenschaften, Schaffung von Atmungseigenschaften f=C3=BCr Domestik- und Massenprodukte, industrielle oder medizinische Nano oder Mikromembranen mit Mikrocluster, Vliesstoffe und insbesondere Papierbahnen verschiedenster Art bei relativ gro=C3=9Fen Bahnbreiten und Transportgeschwindigkeiten, welche aus physikalischen oder prozesstechnischen Gr=C3=BCnden nicht mit anderen Verfahrenstechniken erreichbar sind. Dieser Trend wird sich f=C3=BCr spezielle Produkteigenschaften und Anwendungen fortsetzen.
Die state-of-the-art, industrietaugliche und im Dreischichtbetrieb zuverl=C3=A4ssig arbeitende Nano Mikrocluster Perforationstechnik, deren Integrationsm=C3=B6glichkeit in vorhandene Umroller- oder sonstige Bahnlauf- und Materialbewegungsanlagen sowie auch als v=C3=B6llig eigenst=C3=A4ndig arbeitende Produktionsmaschinen m=C3=B6glich sind, wird zuk=C3=BCnftig neue Anwendungsbereiche erschlie=C3=9Fen und Produkte mit besonderen Eigenschaften entstehen lassen.
Durch Weiterentwicklungen von hybriden, modularen Schaltungstopologien mit IGBT, MOSFET, FRETFET oder HVFET zur Erzeugung stromgesteuerter Hochspannungsentladungsimpulse im Zeitfenster von 10 ns bis 15 =C2=B5s und Pulsendladungen von 0.1 bis 3 mJ hat die Nanotechnologie und Submikroperforation auch im Bereich der Feinpapierveredelung und Verpackungsstoffverarbeitung Einzug gehalten. Auf die anderen zuvor genannte Applikationsbereiche ist dies f=C3=BCr die beschriebene Mikroclustertechnologie =C3=BCbertragbar.
Traditionelle Kunststofffolien wie BOPP, LDPE, LLDPE, HDPE, MDPE, MAS, MEV, PET, FEP, PP, PE, PS, PO, EVA, PTFE, PVC, PTFE, DPC, BOPS, co- extrusions Folien, Vinyl, Polyester, Olefin, self-adhesive tape, adhesive coated Filme usw. lassen sich auch zuk=C3=BCnftig weitere mit hot, cold oder Mikro needle oder anderen mechanisch kombinierten Verfahren perforieren.
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Patent Referenzen
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