DE1629805C3 - Verfahren zum Herstellen einer Bahn aus einem thermoplastischen Kunststoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Bahn aus einem thermoplastischen Kunststoff, bei dem eine Schicht aus Partikeln des als Pulver vorliegenden Kunststoffes auf ein Trägerband aufgetragen, auf Sintertemperatur des Kunststoffes erwärmt und unmittelbar anschließend kontinuierlich geformt wird.

Bei einem bekannten Verfahren zum Herstellen einer porösen, gewellten oder genarbten Bahn aus einem thermoplastischen Kunststoff durch Sintern von Kunststoffpulver unter Erwärmung und Formung wird die beim Sintern gebildete, ebene, poröse Bahn während oder nach dem Sintern im warmen Zustand gereckt und geformt (DT-AS 1141439).

Es ist zudem bekannt, eine poröse Bahn dadurch herzustellen, daß man zunächst weichmacherfreies Pulver aus einem thermoplastischen Kunststoff sintert und nach dem Sintern die Bahn mit Weichmachern oder Weichmachergemischen behandelt. Dadurch soll die zuvor gesinterte Bahn einen weichen und samtartigen Griff bei gleichzeitig hoher Festigkeit und Biegsamkeit erhalten, so daß sie beispielsweise für die Verwendung als Kunstleder geeignet ist (DT-Gbm 1858437).

Es ist weiterhin bekannt, eine poröse Kunststoffbahn für Akkumulatoren unmittelbar nach dem Sintern auf der die Bahn tragenden Unterlage zu verpressen (OE-PS 187 302).

Zum Herstellen von relativ dicken und starren Bahnen aus thermoplastischen Kunststoffen, insbesondere aus Polyvinylchloridabfällen, ist es weiterhin bekannt, Körner aus dem Kunststoff auf einem Metallband gleichmäßig auszubreiten und auf die Erweichungs- oder Schmelztemperatur zu erhitzen. Die erhitzte Masse wird dann zwischen kalten Walzen hindurchgeführt, mittels derer eine fortlaufende Bahn erzeugt wird, die nach dem Erkalten von dem mitlaufenden Metallblech abgenommen wird. Die erweichte oder zähfl üssige Schmelzmasse wird dabei den Walzen im Überschuß zugeführt, so daß vor dem Walzenmund stets ein Wulst aus Material verbleibt (deutsche Patentanmeldung Sch 2497 XII/39a).

Zum Herstellen von Bodenbelägen für Räume oder Fahrzeuge ist es bekannt, mehrschichtige Bahnen herzustellen. In einem bekannten Fall hat man auf einer aus Gummi bestehenden Basisschicht, die auch als Schaumgummischicht ausgebildet sein kann, eine abriebfeste Schicht aus einem Kunststoff aufgebracht. Während des Zusammenvulkanisierens der beiden Schichten wird die abriebfeste Kunststoffschicht gleichzeitig genarbt. Dabei wird der Druck des Dampfes dazu ausgenutzt, um die laminierte Bahn gegen die genarbte Oberfläche einer Walze zu pressen (US-Patentschrift 2 940887).

Es ist auch bereits bekannt, aus einer .Rohgummiplatte einen Fußbodenbelag mit florteppichartiger Oberflächenstruktur zu pressen (US-Patentschrift 2248811). Das Verpressen erfolgt mit Hilfe einer

ίο Hartgummiform mit profilierter Oberflache, die auf Vulkanisiertemperatur erhitzt in einer entsprechend erwärmten Druckkammer angeordnet ist. Auf die erhitzte Hartgummiform wird die Rohgummiplatte aufgelegt und die Kammer wird geschlossen. Auf der Rückseite der Rohgummiplatte wird ein ausreichend hoher Formdruck erzeugt, um die Rohgummiplatte an die Oberfläche der Hartgummiform zu pressen.

Zum kontinuierlichen Herstellen einer Bahn mit

texturierter Oberfläche aus elastomerem Kunststoff ist es weiterhin bekannt, den polymerisierbaren Kunststoff zunächst in einen fließfähigen Zustand zu überführen und auf ein kontinuierlich bewegtes Formband auszubreiten. Die ausgebreitete Schicht wird dann mittels Vakuum in Vertiefungen des Formbandes eingesaugt. Hierdurch lassen sich Vorsprünge . an die Bahn anformen (US-Patentschrift 3 098262). Zum Herstellen eines Fußbodenbelages aus Kunststoff mit terrazzoförmigem Aussehen ist es bekannt, grobkörnigen, mehrfarbigen Kunststoff in eine dünne gleichförmige Schicht auszubreiten, zu erhitzen und zu einer gleichförmigen, festen Bahn mit glatter Oberfläche zu verpressen (US-Patentschrift 3039137).

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer Bahn aus einem thermoplastischen Kunststoff der eingangs näher bezeichneten Art so weiterzubilden, daß bei geringem Aufwand an Vorrichtungen und bei einfacher Verfahrensführung die Bahn lediglich durch Verpressen mit einer tiefreichenden Oberflächenstruktur versehen werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß vor dem Auftragen der Schicht die Partikel des Kunststoffes mit einem flüssigen Weichmacher zu einer formbaren Masse vermischt werden, und daß das Formen der Schicht durch Prägen erfolgt. Unter einer formbaren Masse wird hierbei eine Masse verstanden, bei der der flüssige Weichmacher anders als bei flüssigen oder pastenförmigen Mischungen im wesentlichen lediglich einen Überzug auf der Oberfläche der Partikel bildet.

Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß sich bei diesem Verfahren der thermoplastische Kunststoff besonders leicht mit nur geringem Kraftaufwand durch Prägen formen läßt, so daß man Kunststoffbahnen mit verhältnismäßig tiefreichender Oberflächenstruktur erhält. Man kann dabei leicht Kunststoffbahnen mit teppichartigem Oberflächeneffekt herstellen. Bei Erhitzen der Partikel auf die Sintertemperatur des Kunststoffes bildet der flüssige Weichmacher mit dem thermoplastischen Kunststoff im Bereich der Oberfläche der Partikel eine Lösung, in der sich etwaige andere Zuschlagstoffe lösen können. Hierdurch wird einerseits das Zusammensintern der Partikel unterstützt, ohne daß eine homogene Kunststoffbahn entsteht, während andererseits hierdurch das Prägen wesentlich unterstützt wird. Nach dem Abkühlen ist die Bahn zusammenhängend formstabil und flexibel bei einer ausreichenden Zugfestig-

keit und einem relativ feinen, tiefgreifenden Reliefinuster. Beim Prägen fließen die gesinterten Partikel leicht in die Vertiefungen der Oberfläche des Prägwerkzeuges und füllen diese vollständig aus. Wenn man dabei das Werkzeug entsprechend kühlt, kann die geprägte Bahn fortlaufend von dem Werkzeug abgenommen werden.

Zum Ausführen des Verfahrens wird zunächst eine formbare Masse aus Partikeln des thermoplastischen Kunststoffes und einem flüssigen Weichmacher hergestellt. Besonders eignen sich Polyvinylchlorid, auch in Form von Copolymerisaten. Die Größe der Partikel ist so gewählt, daß diese durch ein Sieb mit etwa 3 mm großen Öffnungen hindurchgehen. Die Partikel sollen jedoch nicht zu klein sein. Als zweckmäßig hat sich eine mittlere Partikelgröße von etwa 15 Mikrometer erwiesen. Eine begrenzte Menge der Teilchen, etwa 20% des gesamten Kunststoff gewichtes, kann auch in kleinerer Partikelgröße verwendet werden bis herab zu etwa 2 Mikrometer mittlerer Partikelgröße. Die _ao Partikel können mit Zusatzstoffen, z. B. mit Stabilisatoren, Pigmenten oder Konservierungsmitteln gemischt werden. Außerdem werden die Partikelchen mit einem flüssigen Weichmacher gemischt. Dabei wird keine Wärme angewendet. Die flüssigen Bestandteile der Mischung werden nur in einer solchen Menge angewendet, daß sie lediglich einen Überzug auf der Oberfläche der Partikel bilden. Die entstehende formbare Masse unterscheidet sich deutlich von flüssigen oder pastenförmigen Mischungen. In der vorliegenden formbaren Masse sind die einzelnen Partikel leicht unterscheidbar und voneinander trennbar, was in einer Paste, einer Plastisolmasse oder einer Flüssigkeit nicht möglich ist. Es hat sich eine Mischung aus 65 Gewichtsanteilen an flüssigem Weichmacher und 100 Gewichtsanteilen des Kunststoffes als ausreichend erwiesen, obwohl der Weichmacher auch in geringerem Anteil vorliegen kann.

Der formbaren Masse kann zusätzlich ein Blähmittel trocken eingemischt werden. Ein entsprechend verwendbares Blähmittel ist Azodicarbonamid, das bei etwa 138° C gasförmig zerfällt und in den Partikeln kleine Poren bildet. Das Blähmittel kann sich auch in der zuvor beschriebenen Lösung aus Weichmacher und Kunststoff, die an der Oberfläche auftreten kann, auflösen.

Bei Verwendung eines Blähmittels erhält die fertige Bahn eine größere Weichheit und Trittnachgiebigkeit. Gleichzeitig wird auch die Griffigkeit der Bahn verbessert. Außerdem wird bei Verwendung eines Blähmittels der Prägvorgang unterstützt.

Es können unmittelbar vor dem Sintern Farbpulver auf die zu sinternde Schicht zur Erzielung von Farbeffekten aufgestreut werden. Auch kann die fertige Bahn mit einem Oberflächenüberzug versehen werden, z. B. aus einem Lack oder aus einem Film von etwa 0,25 mm Dicke. Der Film kann vor oder nach dem Prägen aufgebracht werden.

Eine formbare Masse für das erfindungsgemäße Verfahren besteht aus folgenden Bestandteilen: go Bestandteile Gewichtsanteile

Pulverförmiges Polyvinylchlorid
(durchschnittliche Partikelgröße
15 Mikrometer) 90

ein Copolymer aus pulverförmigem Vinyl-

chlorid und Dibutylmaleat im ,

Verhältnis von 90:10 (durchschnittliche
Partikelgröße 2 Mikrometer) 10

polymerer Weichmacher (z. B. Poly(äthylenglykolsebazat) oder epoxydiertes Sojabohnenöl) 8

nichtpolymerer Weichmacher

(z. B. Dioctyl-phthalat) 18 bis 32

Stabilisierungsmittel (z. B. Bariumstearat,
Kadmiumstearat, Zinkoktoat) 5,5

Stearinsäure 0,38

Füllstoff (z. B. Kalziumcarbonat) 31,4

Blähmittel (z. B. Azodicarbonamid) , 1,0

Die auf diese Weise vorbereitete formbare Masse kann entweder auf ein Trägerband aufgetragen werden, an dem die Partikel bei Erwärmung auf Sintertemperatur festsintern. Oder die vorbereitete formbare Masse kann auf ein Trägerband aufgetragen werden, an dem die Partikel des Kunststoffes nicht haften. Das Ausbreiten erfolgt bis auf eine Dicke, die mehrere Male größer als der Durchmesser eines einzelnen Partikels ist. Die Ausbreitungsdicke ist auch geringfügig größer als die Dicke der herzustellenden Bahn. Das Ausbreiten kann mit Hilfe eines Rüttelsiebes, eines Rechens oder eines Streichmessers erfolgen. Die Schicht kann auch geringfügig unter Anwendung eines geringen Druckes verdichtet werden, z. B. mit Hilfe von nichthaftenden Verdichtungsrollen oder -bändern.

Nach Ausbreiten wird die Schicht aus der formbaren Masse auf Sintertemperatur des Kunststoffes, d. h. auf eine oberhalb der Erweichungstemperatur des Kunststoffes liegende Temperatur erwärmt. Beim Sintern schmelzen die Partikel an ihren Berührungsflächen geringfügig zusammen, so daß eine zusammenhängende Bahn entsteht. Druck wird beim Sintern nicht aufgebracht. Vielmehr ist die Schicht frei der umgebenden Atmosphäre eines Ofens ausgesetzt. Beim Sintern bildet der Weichmacher eine Lösung mit dem Kunststoff im Bereich der Oberfläche der Partikel. Die anderen Zusatzstoffe können in die Lösung übergehen. Der Grad der Erwärmung wird so gewählt, daß die Partikel nicht zu einer dichten homogenen Bahn zusammenschmelzen.

Wenn man die gesinterte Bahn abkühlt und von dem nichthaftenden Trägerband abnimmt, bilden die zusammengesinterten Partikel eine zusammenhängende selbsttragende flexible Bahn mit einer gewissen Zugfestigkeit, die merklich unter der Zugfestigkeit einer homogenen geschmolzenen Bahn liegt. Die gesinterten Partikel liefern dabei eine Oberfläche, die geringfügig uneben aussieht und sich auch ein wenig rauh anfühlt. Auch findet man hier und dort kleine Fehlstellen oder Vertiefungen. Im Inneren der Bahn können kleine Hohlräume festgestellt werden.

In der Praxis wird die gesinterte Bahn jedoch nicht abgekühlt, sondern im Zustand der Erwärmung belassen und einem Prägevorgang unterworfen. Dies kann mit Hilfe von Prägewalzen erfolgen. Die Vertiefungen auf der Prägefläche der Trägerwalze können relativ fein sein, d. h. eine relativ kleine Weite, bezogen auf die Tiefe besitzen. So kann im typischen Fall die Tiefe zwischen 1,5 und 2,5 mm und die Weite der Vertiefungen 0,8 bis 3 mm betragen. Wenn die gesinterte Bahn unter Druck durch die Prägewalzen geführt wird, fließen die gesinterten Partikel leicht durch die feinen Öffnungen auf der Prägefläche und füllen die feinen Vertiefungen vollständig aus. Mit Hilfe des Prägvorganges können Bahnen mit verschiedenen funktionellen oder dekorativen Oberflächeneffekten erzeugt werden. Die Oberfläche kann dabei Skulptur-

oder noppenähnlich strukturiert sein oder den Charakter eines geknüpften Teppichs zeigen. Dabei wird zweckmäßigerweise die Prägefläche auf eine Temperatur gekühlt, die unterhalb der Erweichungstemperatur des Kunststoffes liegt.

Die auf diese Weise er/.ielte Oberflächenstruktur der Bahn läßt sich bei homogenen Bahnen aus dem gleichen Kunststoff durch Prägen bei Erwärmung auf Erweichungstemperatur nicht erzielen, offenbar deshalb nicht, weil die von der Herstellung der Bahn herrührenden Spannungen einem solchen Prägevorgang einen zu hohen Widerstand entgegensetzen. Dagegen lassen sich die gesinterten Partikel unter der Wirkung des Weichmachers leicht relativ gegeneinander verschieben, so daß sie ohne großen Widerstand in die Vertiefungen der Prägefläche einfließen können. Die beim Ausführen des Verfahrens aufzuwendenden Drücke sind dabei relativ gering.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zum Herstellen der Bahn schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht der Einrichtung,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Schnittlinie 2-2 in Fig. 1 in größerer Darstellung,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Schnittlinie 3-3 in Fig. 1 und '

Fig. 4 einen Schnitt durch die fertige Bahn entlang der Schnittlinie 4-4 in Fig. 1.

Mit 10 ist ein nicht haftendes und kontinuierlich umlaufendes Trägerband bezeichnet, das aus einem Glasfasergewebe besteht und mit Polytetrafluorethylen beschichtet ist. Das Trägerband 10 läuft unter einer Schüttelvorrichtung 11 hindurch, mit deren Hilfe eine zuvor bereitete formbare Masse 12 aus thermoplastischen Partikeln, flüssigem Weichmacher und Zuschlagstoffen in nicht erwärmtem Zustand auf die Oberfläche des Trägerbandes 10 aufgebracht wird. Die formbare Masse 12 wird mit Hilfe eines Streichbrettes 13 gleichmäßig 2,5 mm dick über die Breite des Trägerbandes 10 ausgebreitet. Das die formbare

ίο Masse 12 tragende Trägerband 10 läuft dann unter einer Heizvorrichtung 14 hindurch, in der die formbare Masse 12 auf eine Temperatur von 204° C erwärmt wird. Bei dieser Temperatur beginnen die Partikel oberflächlich zu erweichen und der Sintervorgang setzt ein, bei dem die Partikel oberflächlich im Berührungsbereich zusammenschmelzen und eine zusammenhängende Schicht 22 bilden.

Das Trägerband 10 führt die gesinterte Schicht 22 unmittelbar nach Verlassen der Heizvorrichtung 14 in eine dem Prägen der herzustellenden Bahn 21 dienende Prägevorrichtung 19, die aus einer Stützrolle 20 und einer Prägewalze 15 mit einer feine Vertiefungen aufweisenden Prägefläche besteht. Die Prägewalze 15 ist durch einen nicht dargestellten Kühlwasserkreislauf auf eine Prägeflächentemperatur von etwa 66° C gekühlt. Nach dem Verlassen der Prägevorrichtung 19 läuft die geprägte Bahn 21 unter einer Kühleinrichtung 16 hindurch und wird dann auf einen Wickel 17 aufgewickelt. Die Bahn 21 löst sich ohne weiteres von dem Trägerband 10, da dieses mit einem nicht-haftenden Material beschichtet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum Herstellen einer Bahn aus einem thermoplastischen Kunststoff, bei dem eine Schicht aus Partikeln des als Pulver vorliegenden Kunststoffes auf ein Trägerband aufgetragen, auf Sintertemperatur des Kunststoffes erwärmt und unmittelbar anschließend kontinuierlich geformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Auftragen der Schicht die Partikel des Kunststoffes mit einem flüssigen Weichmacher zu einer formbaren Masse vermischt werden, und daß das Formen der Schicht durch Prägen erfolgt.