DE19527553C1 - Verfahren zur Herstellung von homogenen Bodenbelags-Kunststoffbahnen oder -platten mit nicht gerichteter Farbmusterung - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von homogenen Bodenbelags-Kunststoffbahnen oder -platten mit nicht gerichteter FarbmusterungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von homogenen
elastischen Bodenbelags-Kunststoffbahnen oder -platten mit nicht gerichteter
Farbmusterung.
Der Begriff "homogen" bei elastischen Bodenbelags-Kunststoffbahnen oder
-platten (im folgenden kurz Bodenbeläge) im Sinne der vorliegenden Erfindung ist
so zu verstehen, wie er in DIN 16951 bzw. DIN EN 649 für flexible PVC-Boden
beläge definiert ist. Solche Bodenbeläge bestehen aus einer oder mehreren
Schichten gleicher Zusammensetzung und sind mehrfarbig durchgehend gemu
stert. Die physikalischen Eigenschaften solcher Bodenbeläge sind von der Ober
seite bis zur Unterseite gleichbleibend (= homogen).
Unter dem Begriff "nicht gerichtete Farbmusterung" wird im Rahmen dieser
Erfindung verstanden, daß die Bodenbeläge eine farbliche Musterung aufweisen,
wobei die farbgebenden Strukturen im wesentlichen keine Vorzugsrichtung auf
weisen.
Homogene elastische Bodenbeläge können hergestellt werden, indem das poly
mere Bindemittel, Füllstoffe und ggf. Hilfsstoffe vorgemischt werden und über
Aggregate, wie z. B. Innenmischer, Zweiwellenextruder, Planetwalzenextruder
oder Walzwerk, plastifiziert und granuliert werden. Nachfolgend werden die
Granulate in Verdichtungsaggregaten, wie z. B. Kalander, Doppelbandpresse oder
statische Presse, zu einem Bodenbelag verpreßt. Zur Erzielung mehrfarbig
strukturierter Bödenbeläge werden verschiedenfarbige Granulate, die durch
Mischen verschiedenfarbiger Pigmente erhalten werden, in den Verdichtungs
aggregaten verpreßt.
Insbesondere lassen sich homogene elastische Bodenbeläge auf folgendem Weg
erhalten: Die Bestandteile für das polymere Bindemittel, die Füllstoffe und ggf.
Hilfsstoffe werden zusammen in einem Wirbelmischer kalt vermischt und an
schließend in einem Innenmischer plastifiziert. Die Masse wird auf ein Walzwerk
gegeben und ein Fellstreifen abgezogen, der nachfolgend einem Heißgranulator
zugeführt wird. Das so erhaltene Granulat wird erwärmt und im Walzenspalt
eines Kalanders zu einem Fell gewalzt. Eine mehrfarbige Struktur wird erzielt,
wenn z. B. andersfarbiges Granulat vor der Herstellung des Fells zugemischt
wird. Eine andere Möglichkeit zur Herstellung von homogenen elastischen
Bodenbelägen besteht darin, das polymere Bindemittel und die Füllstoffe mit den
Hilfsstoffen getrennt über gravimetrische Dosierungen einem Zweiwellenextruder
zuzuführen und dort zu plastifizieren. Das Plastifikat wird kontinuierlich in einen
Einwellenextruder überführt und nachfolgend zu einem Granulat verarbeitet,
indem das austretende Plastifikat mittels rotierender Messer abgeschlagen wird.
Das so erhaltene Granulat kann z. B. mittels einer Zweitrommelauma zu einer
Platte verpreßt werden. Zur Erzielung der Musterung kann kurz vor Austritt der
Masse an der Lochplatte des Einwellenextruders kaltes, andersfarbiges Granulat
zudosiert werden.
Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung von homogenen elastischen Bodenbelä
gen besteht darin, nach der Mischung der Bestandteile in einem Wirbelmischer
die Plastifizierung in einem Planetwalzenextruder mit einwelligem Austragsteil
durchzuführen. Das Plastifikat wird anschließend über eine Lochscheibe granuliert.
Granulate verschiedener Farben werden homogen in einem Pflugscharmi
scher gemischt und nachfolgend in einem Umluftofen erwärmt. Das so erhaltene
erwärmte Granulat wird dann im Kalanderspalt zu einem Fell ausgezogen, bevor
es in einer Schlagkreuzmühle zerkleinert wird. Das erhaltene Granulat wird dann
auf einer Doppelbandauma verpreßt.
So ist beispielsweise aus EP 0 226 946 A1 ein Verfahren zur kontinuierlichen
Herstellung von Bahnenware für das Bauwesen, insbesondere von richtungsfrei
gemusterten, homogenen Fußboden- und Wandbelägen auf der Basis von PVC
bekannt. Dabei werden Formstücke aus thermoplastischen Kunststoffen, wie
Schnitzel, Krümel, Abschnitte, Stücke oder Chips, die unterschiedliche Farben
aufweisen können und/oder in sich gemustert sind und eine Größe von 1 bis 60
mm aufweisen, mit Hilfe einer Schüttvorrichtung auf einer kontinuierlichen
Transportvorrichtung zu einer Formstückschicht mit konstanter Schichthöhe
geschüttet. Diese wird vorgewärmt oder vorgesintert, anschließend wird die
Formstückschicht mit einer kontinuierlichen Doppelbandpresse verdichtet und
abgekühlt. Abschließend wird eine oberflächennahe Schicht der abgekühlten
Bahn entfernt.
In einem alternativen Herstellungsverfahren werden Bindemittel und Füllstoff(e),
eventuell mit den Hilfstoffen, separat in einem Wirbelmischer gemischt und die
Gemische einem Zweiwellenextruder zugeführt und plastifiziert. Aus dem Plasti
fikat wird dann ein Granulat gebildet, das auf einer Doppelbandpresse zu einem
Belag verpreßt wird. Zur Erzielung mehrfarbig strukturierter Bodenbeläge wird
dem Plastifikat durch eine Öffnung andersfarbiges Granulat zugeführt, ohne daß
dabei eine Verteilung des andersfarbigen Granulats stattfindet.
In einem weiteren Herstellungsverfahren wird die Gesamtrezeptur, bestehend
aus polymerem Bindemittel, Füllstoff(e) und ggf. Hilfsstoffen, auf einem Zwei
wellenextruder plastifiziert. Nachfolgend wird das Plastifikat auf eine Seite eines
Walzwerks dosiert, das einen keilförmigen Walzenspalt aufweist. Durch den
keilförmigen Walzenspalt kann an der Abnahmeseite kontinuierlich ein Fellstrei
fen abgezogen werden, der einem Granulator zugeführt wird. Das erhaltene
Granulat wird mittels einer statischen Presse zu Platten verpreßt. Mit diesem
Verfahren können auch mehrfarbig strukturierte Bodenbeläge hergestellt werden.
Dabei werden zunächst durch Zugabe von jeweils unterschiedlichen Pigmenten
verschiedenfarbige Gesamtrezepturen erstellt und, wie vorstehend beschrieben,
zu einem Granulat verarbeitet. Die verschiedenfarbigen Granulate werden dann
gemeinsam z. B. auf ein Walzwerk dosiert und dann, wie oben beschrieben,
weiterbehandelt.
Bei der üblichen Verarbeitungsweise war es bisher nicht möglich, nicht gerichte
te Farbstrukturen in den mehrfarbigen Bodenbelägen auf einfache Weise zu
erzielen. Aufgrund der Förderung des Granulatmaterials in Kalandrierrichtung und
gleichzeitigem Erhitzen und Verpressen entsteht eine in Förderrichtung länglich
verzogene Musterung. Damit ist es mit herkömmlichen Verfahren nicht möglich,
in einem Arbeitsgang eine Musterung zu erzielen, die im wesentlichen keine
Vorzugsrichtung hat, sondern die Musterstruktur ist, wie vorstehend erwähnt,
stets parallel zur Förderrichtung ausgerichtet.
Zur Beseitigung dieses Nachteils können zwei oder mehr der im ersten Arbeits
gang hergestellten homogenen mehrfarbigen Bodenbeläge um jeweils 90°
verdreht übereinander gestapelt und nochmals einer Kalandrier- oder Walzbe
handlung unterworfen werden, wobei die übereinander angeordneten Kunststoff
bahnen unter gegenseitiger Durchdringung miteinander verbunden werden.
Dadurch ergibt sich durch Überlagerung der jeweils längs gerichteten aber um
90° verdrehten Musterstrukturen eine Struktur, bei der keine Vorzugsrichtung
mehr erkennbar ist. Dazu ist allerdings mindestens ein weiterer Arbeitsschritt
erforderlich, der einerseits die Produktionskosten erhöht und andererseits durch
die zusätzliche Anwendung von Hitze und Druck zu einer Beeinträchtigung der
Produkteigenschaften führt.
Ein anderes Verfahren der unerwünschten Längsorientierung der Musterstruktur
entgegenzuwirken besteht darin, auf den im ersten Arbeitsgang hergestellten
homogenen Bodenbelag farbiges Granulat zu streuen und den Bodenbelag
nochmals einem Kalander oder Walzwerk zuzuführen. Dadurch wird das aufge
streute Granulat in Form von mehr oder weniger großen (je nach Größe des
aufgestreuten Granulats), in der Regel zusammenhängenden Farbbereichen in die
Oberfläche des Bodenbelags eingepreßt. Abgesehen davon, daß auch bei diesem
Verfahren mindestens ein zweiter Arbeitsschritt erforderlich ist, läßt sich damit
keine Feinmarmorierung erzielen, sondern die länglich angeordneten Farbbereiche
werden lediglich durch weniger längliche zusammenhängende Farbbereiche
unterbrochen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren bereitzustellen,
mit dem in einem Arbeitsgang homogene elastische Bodenbeläge mit nicht
gerichteter Farbmusterung hergestellt werden können.
Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 definierte Verfahren gelöst.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Bodenbeläge hergestellt, indem
bei der Herstellung der Bodenbeläge mit Hilfe von z. B. einem Kalander oder
einem Walzwerk ein mehrfarbiges Granulat verwendet wird, das eine längliche
Gestalt aufweist. Das Verhältnis der größten Längenausdehnung zur größten
Breitenausdehnung der Granulatteilchen liegt im Bereich von etwa 3 : 1 bis etwa
20 : 1, vorzugsweise im Bereich von etwa 5 : 1 bis etwa 15 : 1 und mehr bevorzugt
im Bereich von etwa 8 : 1 bis etwa 12 : 1. Die Breite der Granulatteilchen ent
spricht dabei in etwa ihrer Dicke. Die Farbtöne in den Farbbereichen der Granu
latteilchen sind im wesentlichen nicht miteinander vermischt und die Farbberei
che weisen eine Länge auf, die ein mehrfaches ihrer Breite beträgt. Vorzugs
weise entspricht das Verhältnis der größten Längenausdehnung der Farbbereiche
zu ihrer größten Breitenausdehnung im wesentlichen dem Verhältnis der ent
sprechenden Ausdehnungen des sie enthaltenden Granulatteilchens. Die länglichen
Farbbereiche sind im wesentlichen parallel zur Längsachse der Granulat
teilchen ausgerichtet.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß die Verwendung derartig länglich
geformter Granulatteilchen mit entsprechend ausgebildeten Farbbereichen, die
im Verhältnis zur ihrer Längenausdehnung relativ schmal sind, bei der Herstel
lung eines Bodenbelags mit Hilfe eines Walzwerks oder eines Kalanders zu
farbigen Mustern führt, die kurze, im wesentlichen nicht gerichtete Strukturen
aufweisen und eine Marmorierung ergeben, wie sie bisher nicht, bzw. nicht in
einem Arbeitsgang zu erzielen waren.
Dieser Effekt läßt sich möglicherweise dadurch erklären, daß die in den läng
lichen Granulatteilchen enthaltenen und ebenfalls länglich ausgebildeten Farb
bereiche durch das Verpressen unter Wärmeeinwirkung im Walzwerk oder
Kalander verstreckt werden und dabei die schmalen Farbbereiche abreißen,
wodurch kurze Farbstrukturen entstehen. Bei herkömmlichen Verfahren von
üblichen mehrfarbigen Granulaten konnte dieser Effekt möglicherweise nicht
auftreten, weil die Farbbereiche nicht das erforderliche Verhältnis von Längen
ausdehnung zu Breitenausdehnung aufweisen, um beim Verstrecken in kleine
Bereiche getrennt zu werden.
Die Granulatteilchen weisen gemäß der vorstehenden Beschreibung im einfach
sten Fall eine etwa rechteckige Form auf, wie in Fig. 1 gezeigt. Vorzugsweise
sind die erfindungsgemäß verwendeten länglichen Granulatteilchen jedoch so
ausgebildet, daß die Enden unterschiedlich breit sind. Die Form kann beispiels
weise keilförmig sein oder kegelförmig oder quaderförmig mit einem verdickten
Ende, ähnlich der Form eines Streichholzes, wie es aus Fig. 2 ersichtlich ist.
Wenn die Granulatteilchen, die eine Länge von bis zu etwa 10 cm, vorzugsweise
von etwa 1 cm bis etwa 5 cm und mehr bevorzugt von etwa 2 cm bis etwa 4
cm aufweisen, eine wie vorstehend beschriebene Form mit einem dickeren und
einem dünneren Ende besitzen, orientieren sie sich wegen des Strömungswider
stands am dickeren Ende bei der Zuführung zum Walzwerk oder Kalander parallel
zur Förderrichtung und treten somit in Längsrichtung in das Walzwerk oder den
Kalander ein. Dies unterstützt die Neigung der Farbbereiche sich in den Granu
latteilchen beim Verpressen und dem zwangsläufig dabei auftretenden Ver
strecken in kleine Bereiche zu trennen.
Die mehrfarbigen Granulatteilchen werden, wie vorstehend beschrieben, herge
stellt. Beispielsweise wird die ungefärbte oder einfarbige Kunststoffgrundmasse,
gegebenenfalls zusammen mit Füllstoffen, Additiven und Hilfsstoffen, in einem
Planetwalzenextruder oder Doppelwellenextruder plastifiziert, einem Einwellen
extruder mit mindestens einem Aufgabeschacht zur Zudosierung von Schmuck
granulat (d. h. ein- oder mehrfarbiges Granulat mit von der Grundmasse ver
schiedenem Farbton bzw. Farbtönen) oder Pigment(en) zugeführt und am Ende
des Einwellenextruders in einem Granulator mit Lochplatte und Granulatab
schlageinrichtung zu einem Granulat verarbeitet.
Hinsichtlich der Pigmente bestehen keine besonderen Beschränkungen, sofern
sie nur für die Herstellung und Verwendung von Bodenbelägen geeignet sind.
Die besondere Form des Granulats und die Verteilung der Farbkomponenten im
Granulat werden durch die Gestaltung der Granulatordüse und der Form der
Lochplattenöffnung erreicht, wobei die übrigen Parameter, wie z. B. Temperatur
der Kunststoffgrundmasse, des Schmuckgranulats bzw. der Schmuckgranulate,
Extrudergeometrie, Fördergeschwindigkeit der plastifizierten Kunststoffmasse,
Zugabeort und -menge des Schmuckgranulats bzw. Pigments, Geschwindigkeit
des Abschlagmessers der Granulatabschlageinrichtung usw. in geeigneter Weise
einzustellen sind. Die Lochplattenöffnung kann beispielsweise die in Fig. 1
wiedergegebene Geometrie haben, und vorzugsweise eine Geometrie wie in Fig.
2 gezeigt, wobei die Maße nicht maßstabsgetreu sind, sondern nur der Ver
anschaulichung dienen.
In einer geeigneten Ausführungsform des Granulators geht der am Ende des
Extruders kreisförmige Querschnitt der Granulatordüse allmählich in die Form der
Lochplattenöffnung über, d. h. die zylindrische Form verändert sich zu einer
ovalen Form. Die Wegstrecke, über die sich die zylindrische Form zu einer ovalen
verändert, hat erheblichen Einfluß auf die Verteilung der Farbbereiche im Granu
latteilchen und muß so gewählt werden, daß das relativ kurz vor dem Granulator
zugegegebene Schmuckgranulat bzw. Pigment sich so in dem Granulatteilchen
verteilen kann, daß die gewünschten schmalen Farbbereiche entstehen. Bei ge
eigneter Wahl der Geometrie der granulaterzeugenden Apparatur und der übrigen
Parameter können mehrfarbige Granulatteilchen erhalten werden, wie sie in der
Fig. 3 beispielhaft dargestellt sind.
In Fig. 3 stellen die mit 1 gezeichneten Bereiche des Granulats die ungefärbte
bzw. einfarbige Kunststoffgrundmasse dar und die mit 2 und 3 bezeichneten
Bereiche diejenigen Farbbereiche, die durch die Zugabe des Schmuckgranulats
erzeugt werden und einen anderen Farbton sowohl untereinander als auch im
Vergleich mit der Kunststoffgrundmasse aufweisen. Es können beliebig viele
verschiedenfarbige Farbbereiche durch Zugabe entsprechend vieler Schmuck
granulate und gegebenenfalls Pigment(e) erzeugt werden, wobei in Fig. 3 le
diglich zur Veranschaulichung zwei verschiedene Farbbereiche gezeigt sind.
Als Kunststoff, d. h. als polymeres Bindemittel, kann für die Herstellung der
mehrfarbigen Granulate jedes Kunststoffmaterial verwendet werden, das für die
Herstellung von elastischen Bodenbelägen geeignet ist, wie z. B. Kunststoffe auf
Basis von Polyvinylchlorid (PVC), Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA), Homo- oder
Copolymere von ethylenisch ungesättigten Verbindungen oder einem
Gemisch davon, wie Polyethylen, Polypropylen, ggf. mit einem oder mehreren
Comonomeren, Ethylen-Alkylacrylat-Copolymere, und Gemische davon. Weiter
hin können Terpolymere, wie Ethylen-Propylen-Dien-Mischpolymere (EPDM),
Blockcopolymere, wie Styrol-Isopren-Styrol (SIS) und Styrol-Butadien-Styrol
(SBS) verwendet werden. Auch Bindemittel auf Basis von Linoleum sind ge
eignet. Von den vorgenannten Kunststoffen sind PVC und Linoleum bevorzugt.
Die erfindungsgemäß hergestellten Bodenbeläge können weiterhin übliche
Füllstoffe, wie z. B. Kreide, Kaolin, Talkum, Holzmehl, Quarzmehl, Dolomit,
Kieselerde, Schwerspat und Schiefermehl oder ein beliebiges Gemisch davon
aufweisen, wobei der Anteil der Füllstoffe, bezogen auf die Kunststoffbahnen
oder -platten 15 bis 80 Gew.-%, bevorzugt 50 bis 70 Gew.-%, besonders
bevorzugt 60 bis 65 Gew.-%, beträgt. Wenn es sich um einen Bodenbelag auf
Basis von PVC handelt, beträgt der Anteil an Füllstoff vorzugsweise etwa 25
Gew.-%.
Gegebenenfalls können weitere Pigmente, Antioxidantien, UV-Stabilisatoren
sowie weitere übliche Hilfsstoffe, wie z. B. Gleitmittel, Antistatika oder Ver
arbeitungshilfsmittel zum Gesamtansatz, d. h. zu den Komponenten aus denen
die Granulatteilchen hergestellt werden, zugesetzt werden. Diese Hilfsstoffe sind
in diesem technischen Gebiet bekannt. Für die mehrfarbig strukturierten Boden
beläge werden Pigmente unterschiedlicher Farbe verwendet. Dadurch lassen sich
unterschiedliche Farben und Strukturen in den resultierenden Bodenbelägen
erzielen. Überraschenderweise wurde gefunden, daß die erfindungsgemäß
hergestellten Bodenbeläge, die mehrfarbig strukturiert sind, nicht nur eine im
wesentlichen nicht gerichtete Farbmusterung aufweisen, sondern daß auch eine
scharfe Begrenzung der Farbübergänge bis in kleinste Details ohne verwaschene
Strukturen erzielt werden kann.
Die erfindungsgemäß hergestellten Bodenbeläge können auf ihrer Nutzfläche mit
einem üblichen "Finish", z. B. handelsüblichen Acrylat-Pflegedispersionen oder
UV-Lacken versehen sein, um das Anschmutzverhalten des Bodenbelags zu
verbessern. Ferner können die erfindungsgemäß hergestellten Bodenbeläge auf
ihrer Rückseite, d. h. auf der der Nutzseite gegenüberliegenden Seite, mit einer
üblichen Haftvermittlerschicht versehen sein, die das Verkleben des Bodenbelags
mit dem Untergrund erleichtert und die Haftung auf dem Untergrund verbessert.
Die Haftvermittlerschicht weist eine Dicke von ca. 2-20 µm auf.
Mit dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung können in der beschriebe
nen Weise in einem Arbeitsgang homogene elastische Bodenbelags-Kunststoff
bahnen oder -platten hergestellt werden, die eine im wesentlichen nicht gerichte
te Musterung aufweisen. Damit können auf einfache Weise Bodenbeläge mit
Farbstrukturen hergestellt werden, die bisher nicht bzw. allenfalls mit aufwendi
gen Verfahren erhältlich waren.
Claims (6)
1. Verfahren zur Herstellung von homogenen elastischen
Bodenbelags-Kunststoffbahnen oder -platten mit nicht
gerichteter Farbmusterung, bei dem ein mehrfarbiges
Granulat, das aus wenigstens zwei unterschiedlich ge
färbten Massen, umfassend die Bestandteile des poly
meren Bindemittels, das jeweilige Pigment und/oder
den jeweiligen Farbstoff sowie gegebenenfalls übliche
Füllstoffe, Additive und Verarbeitungshilfsmittel
hergestellt wurde, in einem Verdichtungsaggregat zu
einer Bahn oder Platte verpreßt wird, wobei die Teil
chen des mehrfarbigen Granulats eine Dicke in etwa
der Breite aufweisen und deren Länge das etwa Drei- bis
etwa Zwanzigfache der Breite beträgt, mit Farbbe
reichen, in denen die Farbtöne im wesentlichen nicht
miteinander vermischt sind, wobei die Farbbereiche
sich im wesentlichen parallel zur Längsachse der Gra
nulatteilchen erstrecken und die Länge eines Farbbe
reiches ein Mehrfaches seiner Breite beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Länge des Granulatteilchens das
etwa 5- bis etwa 15-fache der Breite beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Länge des Granulatteilchens das
etwa 8- bis etwa 12-fache der Breite beträgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Granulatteilchen
eine Länge von bis zu etwa 10 cm aufweisen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Granulatteilchen
am einen Ende breiter ausgebildet sind als am anderen Ende.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das polymere Binde
mittel ein Polymer auf der Basis von PVC oder von Linoleum ist.
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