Nano Mikro Cluster Technologien für bewegte Materialien

2008-11-26T10:49:06+01:00

Zur Atmungsaktivierung, Wasserdampfdurchlässigkeit, 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 Flächengewichten 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 unregelmäßig verteilte, in der Größe, wenn gewünscht, mit bis zu 40 % variierende und analog hierzu unter Laser Mikro oder Makro Perforation, gleichmäßig angeordnete und im Durchmesser etwa gleichgroße, nach Möglichkeit runde, gradfreie Löcher und Lochreihen verschiedenster Anordnung zu verstehen.

Bei der elektrostatischen Perforation finden im bis 1.5 mm weiten atmosphärischen Elektrodenspalt der meist dünnen oder spitzen, gegenständigen Elektrodenstifte Blümlein- und dielektrisch geförderte 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 für die im Elektrodenspalt relativ schnell durch bewegte Materialbahn eine elektrostatische Nano oder Mikroperforation mit präzise gesteuerten Energieanteilen von 0.1 bis 3 mJ pro erzeugter Pore, die mit bloßen menschlichen Auge unsichtbar sind und vollflächig wie auch zonenförmig in bestimmten Abständen über die Bahnbreite verteilt sein kann.

Mikroperforationscluster

Lochgrößen bewegen sich dabei im Durchmesserbereich von 50 nm - 80 µm bei Lochsequenzen von 1.5 – 16 Million Poren pro Sekunde. Zonenanordnungen sind in Breiten von 2 bis 6 mm bei Porendichten von 120 - 250 Poren/cm2 erreichbar, wobei Flächenperforationen oder so genannte Nano- oder Mikrocluster Lochdichten bis zu 3 Million Poren/m2 oder 300 Poren/cm2 generieren. Die so erzeugten elektrostatischen Mikroperforationen ermöglichen Porositätsbereiche von 80 bis 2500 C.U. ( Coresta Unit ml/2cm2/min ) oder respektive 30 – 6 Gurley bei Materialbreiten von 100 bis 2000 mm und Bewegungen bis zu 500 m/min, abhängig 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, Flächengewichten und Perforierfreudigkeit von 1000 bis 4000 Tonnen pro Jahr erreichen.

Produktanforderungen

Grundsatzforderungen für Produktapplikationen mit Verbundstoffen, Vliesstoffen oder Verpackungsbahnen welche Notwendigkeiten von Gas- oder Wasserdampfdurch- aber Wasserundurchlässigkeiten verbunden sind, fordern den Einsatz der elektrostatischen Nano Mikroperforation regelrecht heraus, da Wasser oder andere Flüssigkeiten die relativ kleinen Nano- oder Mikroporen von z.B. kleiner als 0.5 - 5 µm Durchmesser aufgrund der hydrophoben Oberfläche das Produktmaterial nicht penetrieren kann.

Diese und weitere physikalische Vorteile der kleinen Poren und hoher Dichte lassen ermöglichen einen vorteilhaften Industrieeinsatz, da Erfüllungen zur Atmungsforderung und Wasserdampfdurchlässigkeit z.B. nach den ASTM E96-80 oder E96-84 Messmethoden mit 100 – 800 g/m2/Tag mit Laserperforations- oder anderen Prozessverfahren nur äußert 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 für folgende Produkte und Applikationen verwenden.

atmungsaktive Wanddekorationen mit Beschichtungen oder PVC Verbunden
Wandtapeten, Vinyl, Dekore oder andere PE beschichtete Auflagen
Fugen- oder Kantenbänder zum Verkleben von Gipsplatten für den Innenausbau
Kanten- oder Eckenschutzkraftpapiere mit Luftblasendiffusion des aufgetragenen Klebers
Vliesverbunde mit dünnen PE Schichten zum Außengebäudeschutz und Gasaustausch von Holzhäusern
Unterdachspannbahnen aus Verbundmaterialien mit Gewebeeinlagen zum Gasaustausch zur Vermeidung von Kondenswasserbildung
atmungsaktive Overalls oder Einmalberufskleidung aus dünnen PE Vliesen
PE beschichtete Papiere für Füllgutsäcke, Granulate, Gipstüten, Zementsäcke, Tierfutter oder andere Verpackungseinheiten, die einen Luft Auslass zur vorteilhaften Befüllung oder Warengutbelüftung zur Lagerung benötigen
Biotope, Gewässer mit Sauerstoffanreicherung
Bekleidungseinlagen oder inlets mit atmungsaktiven, komfortablen Trageeigenschaften
Seifen, Deo, Hygiene, Hautpflegemittel, Babypflege oder body care Produkte oder Verpackungsstoffe mit Duftstoffsuggerierung und Indikatoren als Marketinginstrumente
Trage-, Gemüse- oder Blumenverpackungen aus Papier oder Papierersatzverbundstoffen mit Gasaustausch
Brot-, Brötchen-, Früchte-, Lebensmittel oder Nahrungsmittel aus Papierverbundstoffen zur Erhaltung der Frische und Aromas
technische Industrieverbundfolien oder Papierersatzmaterialien für industrielle, medizinische, biologische Filtrationszwecke
Nanofiltration, Mikrofiltration, Nanomembrane, Mikromembrane, Batterieseparatoren
Bioanalyse, Alkoholfiltration, Flüssigkeitsfiltration, Medizintechnik, Analysetechnik, Labortechnik, Agrarwirtschaft

Produktvorteile

signifikante Reduktion von Sack- oder Beutelbefüllungszeiten um bis um 100 %
attraktive Luftdurchsatzbereiche bei 200 - 500 C.U. oder 14 bis 3.5 Gurley
unveränderter Außenschutz des Verpackungsproduktes
Luft Auslass ohne Beeinträchtigung verpackter Produkte und deren Eigenschaften
uneingeschränkte Erhaltung der Barriereeigenschaften
Duftindikation und Suggestion für den Käufer ohne die Packung zuvor zu öffnen
Atmungsaktivität von Wandtapeten oder Wandverkleidungen zur Vermeidung von Schimmelbildung und Fäulnis
Brotpapierverpackungen zur längeren Haltbarkeit
Aroma- und Frischeerhaltung, Haltbarkeitsverlängerung, Pflanzenabdeckungen
Förderung und Verlangsamung von Wachstumsprozessen
Gemüse, Früchte und andere Produktgeschmacksentwicklungen innerhalb der atmungsaktiven Außenhülle
Atmungsaktivität und Tragkomfort von Bekleidungseinlagen oder inlets
keine innere Schweißbildung bei Einwegbekleidung, Lackier- oder Kesselanzügen
Unterdachspannbahnen zum Luftaustausch von Innen nach Außen zur Verhinderung von Tropfsteinhöhleneffekten
Reinigungs- und Abscheidungsprozesse mit Membrantechniken
Blutkörper, Partikel- und organische Filtration für medizinische, biotechnische und industrielle Analysen

Laserperforationstechnik

Durch Polygon um gelenkte oder gepulste, fokussierte Laserstrahlen bei vorzugsweise 10.6 µm Wellenlänge sind mit im internationalen Markt angebotenen Anlagen Lochgrößen von 60 µm - 200 μm bei Lochdichten von typischer Weise 10 – 30 Löcher/cm, Lochsequenzen von 100.000 bis 300.000 Löcher pro Sekunde, bei maximal 16 oder 32 Laserlochreihen über die Materialbreite verteilt, realisierbar. Damit genierte Luftdurchlässigkeitsbereiche betragen 100 – 3000 C.U. bei Materialbreiten in der Regel von 100 – 500 mm bei relativ hohen Bewegungen bis 10 m/Sekunde, abhängig 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 μm oder auch anderen Wellenlängen, ist es erstmalig möglich, bis zu 200 separierte optische Laserstrahlausgänge zu realisieren, mit denen unter anderem auch Mikroperforationen und anderen Bearbeitungen wie Schneiden, Schweißen, Bohren, Abtragen, Trennen, Fügen, Vergüten, Polieren 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, Werkzeugstählen, Holz usw. Hierbei werden im auf zwei Ebenen aufgebauten optischen Dualmultiplexer mit hoch rotierenden Doppelstrahlteilern bis zu 200 Lasereinzelstrahlen erzeugt und über flexible Hohlfasern dem Bearbeitungsort zugeführt, deren exakte Positionierung ein automatisiertes Robotersystem und motorgesteuerte Mikrofokussierung beinhaltet.

Bei diesem Lasermikroperforationssystem sind jetzt Lochsequenzen bis zu 2 Millionen pro Sekunde, Lochgrößen von 60 µm - 100 µm, Lochdichten von typisch 10 – 30 Löcher/cm, Porositäten 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 – 3000 Tonnen/Jahr von Lasermikroperforierten Feinpapieren oder anderen Verpackungsverbundstoffen an der high-tech Automation geführten Produktionsmaschine LPM-1 bei geringen Papierausschuss von kleiner 1% mit Qualitätszertifizierung einer jeder Produktionsrolle ermöglicht. Hierbei ist das patent angemeldete, optische online Permeabilität Prozessmesssystem OPSS-1 in traversierender Ausführung zur präzisen Positionskontrolle aller Laserperforationslinien sowie der moderaten Erfassung aller Porositätsprofile ein integraler Bestandteil der ISO Qualitätskontrolle 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 ausführt. Breite Anwendungen finden sich z.B. für Mundstückbelagpapierblättchen der Zigarettenfilter, RYO, MYO, usw. gegenüber den von seit mehr als zwei Jahrzehnten traditionell stets koaxial verlaufenden Laserperforationen.

In Sicherheitspapieren, Banknoten, Reisepässen, hochwertigen Geschäftsbriefbögen, graphische Papiere, Hologramme, Broschüren, Buchdeckeln, Geschenkkarten, Geschenkartikeln, Kundenkarten, ATM Kreditkarten, Zugangscodes, Kontrollkarten, Herstelleridentifikation, Produktverfolgung, OEM Garantie, Typenschilder, Deklarationen, Firmenpräsentationen und hundert anderen Plastikfolien, Kunststoffe oder metallischen Materialien lassen sich wellenförmige, Zickzack, Rechteck, Dreieck, gewundene Lochreihenlinien, Firmenlogos, Kryptogramme, Scripts, anti counterfeiting Indikatoren, Merkmale, Identifikationen oder andere beliebige Ausführungsformen als Oberflächengravuren, Materialritzungen, Materialabtragungen, Imbedding oder Mikroperforationen dauerhaft mit zeitlich sehr schnell, präzise aus gelenkten Laserstrahlen einbringen.

Für Lasermikroperforationen mit Co2 Laserquellen ist dies bei Lochgrößen von 60 µm - 120 µm, Lochdichten von typisch 10 – 30 Mikrolöchern/cm bei Lochsequenzen von 100.000 - 300.000 Löcher/Sek. und Permeabilitätsbereichen von 100 – 800 C.U. realisiert.

Zusammenfassung

Nur die elektrostatische Mikroperforation ermöglicht durch fein dosierte Energieeinkopplung und Funkenkanalerzeugung eine nano oder mikrofeine Ventilation für Packmittel mit erhaltenen Barriereeigenschaften, Schaffung von Atmungseigenschaften für Domestik- und Massenprodukte, industrielle oder medizinische Nano oder Mikromembranen mit Mikrocluster, Vliesstoffe und insbesondere Papierbahnen verschiedenster Art bei relativ großen Bahnbreiten und Transportgeschwindigkeiten, welche aus physikalischen oder prozesstechnischen Gründen nicht mit anderen Verfahrenstechniken erreichbar sind. Dieser Trend wird sich für spezielle Produkteigenschaften und Anwendungen fortsetzen.

Die state-of-the-art, industrietaugliche und im Dreischichtbetrieb zuverlässig arbeitende Nano Mikrocluster Perforationstechnik, deren Integrationsmöglichkeit in vorhandene Umroller- oder sonstige Bahnlauf- und Materialbewegungsanlagen sowie auch als völlig eigenständig arbeitende Produktionsmaschinen möglich sind, wird zukünftig neue Anwendungsbereiche erschließen 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 µs 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 für die beschriebene Mikroclustertechnologie übertragbar.

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 zukünftig weitere mit hot, cold oder Mikro needle oder anderen mechanisch kombinierten Verfahren perforieren.

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Aktueller Pressebeitrag - Micro-perforation of running webs http://www.flexo.de/download/fga/1-2008/Inhalt_FGA_1_2008.pdf

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Nano Micro cluster technologies - incredible archipelagos of product applications

Web material as regenerated cellulose films, filter, cigarette, tipping, roll-your-own RYO make-your own MYO, wall, decoration, transparent, coated, laminate, bag or packaging paper, bonded fabrics, spun bonded non-woven, food, fruit, medical, roof, house or agriculture covering, vegetable packs, technical textiles, fabrics, laminate with base weights from 20 g/m2 to up to 150 g/m2, up to 20 g/m2 LPDE coating films, are perforated electro statically nano, micro, or by laser (mechanical with hot, cold or micro needle) with micro or macro holes for wide range of application purposes.

Electrostatic NANO MICRO CLUSTER PERFORATION or material treatment, based at micro discharging and sparking, Bluemlein and Plasma Tunnel effects with gas atomic ionization in Nanosecond time windows. The pores are normally statistical irregularly distributed with size ranges from 50 nano up to 80 microns diameter and analogically, under LASER or micro macro PERFORATION, arranged in diameter sizes from 60 up 200 microns, at best non-inclined holes und rows of holes of diverse arrangement comprehension. For the human eye invisible electrostatic nano or micro perforations may be arranged in areas as well as in zones with specific distances within its web. Controlled pore sizes in wide ranges from 50 nm to 80 micron diameters by holes sequences up to 16 million pores per second and 0.1 up to 3 mill Joule discharge energy for each pore.

Arrangements of zones are usually carried out in width from 2 to 6 mm and pores density of 15 up to 250 pores per cm2 whereas the perforation of areas results in pore densities of up to 5 million pores per m2. Electro static perforations allow porosity levels from 80 to 2500 Coresta Units (ml/min/2cm2, 1000Pa) web widths from 100 to 2000 mm at web speeds of up to 500 m/min, depending on porosity and material consistency in relation to its ability to perforate.

Applications and product properties with electrostatic cluster perforation or material treatment

One of the foremost postulation which can be applied to many application purposes and products containing bonded fabrics, bag or packaging papers, non-woven, etc. with gas or steam permeability but water in-permeability will be found at the application stage of the electrostatic nano micro cluster perforation. Which means pore sizes from 50 nano up to 10 or 80 microns diameter by up to 5 million per m2. This is due to the water’s greater surface tension which hampers the permeation through the relatively small nano or micro pores. These and other physical advantages of the relatively small pores necessarily demand the application of the cluster perforation method because alternative perforation or processes are NOT feasible, too expensive or simply uneconomical and would not lead to a successful application.

Strategic cooperation

We are searching for strategic business partnerships with expansion in nano micromachining, material processing, treatment and production technology for new applications with special product characteristics and certain market segments. These may be e.g. machine manufactures, electronics, engineering or strong process application focussed companies.

Preferable in regions as China, Indonesia, Malaysia, Thailand, Korea, Japan were excellent condition are partly available in industrial field of electrostatic nano or laser micro material treatments. This includes tied cooperation in laser perforation, material or surface treatment technology with Chinese laser manufacturer or other options.

The regions of South America or East or West Europe would also be an attractive option.

Additional starting capital or financial support is not required, but a functioning, fair cooperation and partnership for the acquisition of new customers, use of production technology for the generation of new product characteristics and improved turnover figures.

We will be pleased to exchange further details by e-mail.

Cooperation contacts in greater China, Indonesia, Thailand, USA, France, Spain, Germany, Saudi Arabia, Nigeria, Vietnam, Pakistan, India, Iraq, Iran, Korea, Japan, Argentina, Chile, Nicaragua, Cuba, Venezuela, Mexico, Brazil, Russia, Ukraine, Australia, South Africa.

Several honoraries for excellent cooperation and technology transfer from Chinese and other governments.

Specific information is to find on by below website links and patent resources.

MLL-1 micro laser line perforation real alternative for galvanometer scanner, cluster micro technology for hole pattern, perforation design, waves, zigzag or packages lines, cryptograms, company logos, holograms, anti counterfeiting, security paper, safety, bank note, metal sticker, printing, laminating, coating, credit cards, transparent films, holographic paper, cigarette, tipping, filter, aluminium foils, shrinkable films, tear tapes, labels, cardboards, bar or matrix codes, marking, scribing, jewelry, automotive, pharmacy, golf, smoking, chemical or medical product, electronics part, indicators, porosity contours or profiles, embossing, bioengineering, membrane, filtration, focus, holographic, hinge-lid, pack, hole, porous, hole, line, micron. Patent pending for process, device, product property DE102004012081.

LPM-1 micro laser perforation at wide web, large area, surface or whole material cluster treatment, cutting, welding, drilling, ablation, cleaning, melding, high power dual rotation laser beam splitter, twin multiplexer level, 4/6KW optical input, flexible hollow fibers, 200 output channels, Co2, Yag, Excimer, UV, emission. Material treatment and robotic handling for stainless steel, ceramic, aluminum, wafer, gold, glass, silver, brass, copper, titanium, diamonds, jewelry, silicon, solar, panel, photovoltaic, micromachining, slitting, rewinding, refining machines or stand along systems. Patent grand for process and device DE102004001327.

Nano Micro perforation or other material including surface treatment, electrostatic nano micro cluster perforation for cigarette, tipping, filter, packaging, plug-wrap, Kraft, fine and other paper, certain plastic films, laminates, coating products, porosity from 80-2500 C.U., hole sizes from 50 nm up to 80 microns, hole densities from 80-260 h/cm2, zone widths from 2.0-6.0 mm, up to 16,000,000 holes per Second, web speeds up to 500 m/min, web widths up to 2000 mm, up to 54 perforation channels, jumbo roll-by-roll production up 25,000 meters, high level automation, OPSS-1 porosity vision scanning position control, close-loop feedback system, annual production output up to 4000 tons. Patent grand DE10328937 for power electronics.

Twin AC/AC, AC/DC frequency shift converter high power, high frequency, high voltage, ultra short mega peak current, electro static nano or micro cluster perforation, ignition, sparking, arc, cigarette, tipping, filter, fine, packaging, paper, plug-wrap, sack, bag, Kraft, food, plastic film, foil, textile, fabrics or other products, switching converter, compressor, emergency, train, ship or vessel power supply, generator, fuel cell, upward, downward, frequency shift switching unit, stabilizer, soft starter, vector, phase, inverter, servo system, motion, stepping, spindle, CNC, machine, asynchronous, standard, motor, torque, automation, remote, gas, slab, laser, diode, stack, fiber, beam, material, hybrid, plug-in, car, battery, lithium, Ion, renewable, energy, wind, solar, panel, technology, recycling, medical equipment, membrane filtration, robotic, photovoltaic, industrial automation, drives, IGBT, MOSFET, HVFET, tube, rf, hv. Patent grand DE10328937.

Optical online OPSS-1 porosity vision scanning control system permeability cluster control for electrostatic or laser micro perforation machines, multiple color sensor head, spectral intensity, DSP, FPGA, CCD, line, precise, laser, position, material finger print detection, VIS wave length, opacity, defects, inspection, image control, scanner systems, process software, line, camera, vision control, filter, tipping, cigarette, book, packaging, magazine, bible, wall, Kraft, paper, carton, coffee, tea, food, co-extrusion foils, films, agriculture, cement, domestic or other moving fabrics or web material. Patent pending for process and device DE10251610. China patent grand 200310104764.

Optical dyn or surface tension control ODSTM-1 at fast moving substrates, plastic, films, foils, tear tape, laminate, co-extrusion, BOPP, LLDPE, HDPE, PE, PP, PVC, MOV, MOH, FEP, PET, OPP, PTFE, MPET, online, spectral, extinction, monolithic, sensor, analyzing, measurement, wave length, Raman, stray, beaming, water drop, angle, inspection, corona, plasma jet, laser, IR, NIR, scanning, wobbling, stray light, spectrometer, etc. Previous patent application DE19542289.

Links to patent references

http://www.wikipatents.com/gb/2149092.html

http://www.wikipatents.com/de/3332886.html

http://www.wikipatents.com/de/2918283.html

http://www.freepatentsonline.com/EP0460369.html

http://www.freepatentsonline.com/7224447.html

technology down loads

http://www.microperforation.com/mll-1-laser-perforation.html

http://www.microperforation.com/lpm-1.html

http://www.microperforation.com/opss-1-optical-online-porosity.html

http://www.microperforation.com/igbt-esp-unit.html

http://www.microperforation.com/ipm-spanish.html