Verfahren und Vorrichtung zur maschinellen Herstellung von Rohblöcken aus thermoplastischem Kunststoff Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur maschinellen Herstellung von Roh blöcken aus zu Chips verarbeitetem Granulat aus thermoplastischem Kunststoff für die Weiterverarbei tung zur Erzeugung von Platten oder Bahnen, bei dem aus den Chips ein Block gebildet wird, der unter Er wärmung gepresst und nach Abkühlung in Platten oder Bahnen aufgeteilt wird.
Es ist vom Herstellungsverfahren für Celluloid be kannt, thermoplastische Materialien in einer Kasten form zu erwärmen, zu pressen und dann den Block nach dem Abkühlen maschinell zu Platten zu schälen. Solange es sich um gut schütt- und rieselfähige Aus gangsprodukte handelt, ist es kein Problem, eine gute Verteilung in der Form zu erreichen.
Wesentlich schwieriger wird dies, wenn die Form mit Chips, z. B. von der Grösse 60 x 60 x 3 mm, gefüllt werden soll. Man ist dann auf die Geschicklich keit des Bedienungspersonals angewiesen, besonders wenn mit verschiedenfarbigen Materialien gearbeitet wird. Das Erwärmen des Blockes von aussen hat den Nachteil, dass beim Verschweissen unter Druck das aussen heisse Material zur Mitte des Blockes gepresst wird und damit das erzielte Muster, über die Dicke des Blockes gesehen, verschieden ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das ohne erheblichen zusätz lichen Kostenaufwand die dem bekannten Verfahren anhaftenden Mängel beseitigt. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfin dungsgemäss dadurch gelöst, dass aus Granulat minde stens ein Rohfell mit etwa der Beite des herzustellenden Blockes kalandriert wird, dieses Rohfell in Querstreifen geschnitten wird und diese Streifen in Chips etwa recht eckiger Gestalt geteilt werden, worauf die Chips in gleichmässiger Aufteilung bis zur Höhe des herzustellen den Rohblockes gestapelt und erwärmt werden. Durch dieses Verfahren wird eine gleichmässige Verteilung der Chips sowohl über die Breite als auch in der Länge und Dicke des Vormaterials für den Rohblock erreicht, was eine gleichmässige Musterung der Platten zur Folge hat.
Die maschinelle Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens gewährleistet eine Reproduzierbarkeit des selben und damit des Musters.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird der Stapel entsprechend dem Tiefenmass des Roh blockes unterteilt und so in die Kastenform abgelegt. Dieses Verfahren ist vor allem bei der Herstellung von Platten zweckmässig.
Zweckmässig werden die Chips auf dem Transport weg zur Stapelung zum Teil gedreht, d. h. querver legt, so dass die ursprünglich vorhandene längsorien tierte Maserung im Rohfell nicht mehr zu sehen ist.
Zur Erzielung besonderer Musterungseffekte können aus dem Granulat mehr als eine Rohbahn gefertigt und diese Rohbahnen zu einem einzigen Rohfell kaschiert werden.
Elektrisch leitfähige Böden werden bisher gefertigt, indem Granulat mit einer leitfähigen Hülle umgeben und dann in der Kastenform verpresst wird. Nach die sem Verfahren ist eine Hochfrequenzerwärmung des Vormaterials nicht möglich, da durch die leitfähige Hülle ein Kontakt zwischen der unteren und oberen Elektrode vorhanden ist. Zur Überwindung dieser Schwierigkeit wurde um die leitfähige Hülle nochmals eine nichtleitfähige Hülle aufgebracht, ein Vorgehen, das sehr umständlich und kostspielig ist.
Diesem Mangel kann dadurch abgeholfen werden, dass beim Kaschieren von mehreren Rohbahnen zwischen diesen eine elek trisch leitfähige Paste oder Pulver eingefügt wird und die Bahnen anschliessend kaschiert bzw. geliert werden.
Wenn die Chips in gleichmässiger Verteilung bis zur Höhe des gewünschten Rohblockes gestapelt und er wärmt werden, worauf der Stapel entsprechend dem Tiefenmass des Rohblockes unterteilt und in eine Ka stenform abgelegt wird, gestattet ein derartiger Kasten- block im wesentlichen nur das Schälen zu Platten, wäh rend ein Schälen von Bahnen damit kaum oder nicht möglich ist. Gerade Bahnen sind jedoch beispielsweise für Bodenbeläge sehr vorteilhaft, weil sie sich rationell verlegen lassen. Eine weitere Ausführung des genannten Verfahrens bezweckt eine Möglichkeit zur Herstellung von Rundblöcken, die das Schälen von Bahnen ge statten, zu schaffen.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Chips in geringer Schichtdicke gestapelt und unter gestaffelter Wärmeeinwirkung zu einer Bahn gesintert werden, die zu einem Rundblock aufgewickelt wird, worauf dieser Rundblock radial verdichtet, bei Erreichen eines vor gegebenen Pressdruckes gekühlt und nach durchgehen der Verschweissung zu Bahnen rundgeschält wird.
Der wesentlichste Vorteil eines derartigen Verfah rens liegt darin, dass auch Bahnen gefertigt werden kön nen, die sich schnell und einfach verlegen lassen und ausserdem in aufgewickeltem Zustand geringere Ver- packungs- und Transportprobleme mit sich bringen -als Plattun. Ein weiterer Vorzug besteht darin, dass die Bahnen nur geringe oder gar keine inneren Spannungen aufweisen, die dazu führen könnten, dass sich der ver legte Belag verzieht und von der Bodenfläche abhebt. Alle Muster können nach diesem Verfahren hergestellt werden, wobei auf Grund der radialen Verdichtung des Rundblockes keine Verschiebungen des Musters auf treten. Es wird stets die gleiche Marmorierung erreicht.
Im übrigen fällt etwa 1/s bis 1/4 weniger Umlaufmaterial als bisher an, wodurch sich eine erhebliche Material ersparnis ergibt. Die Herstellung zusätzlicher leitfähiger Beläge mit einer leitfähigen Rückseite, die als Paste aufgestrichen werden kann, ist auch bei diesem Ver fahren möglich.
Um zu erreichen, dass die gestapelten Chips unter Wärmeeinwirkung zu einem Rohfell sintern, ist es zweckmässig, die Schichtdicke des zu einer Bahn zu sinternden Chipsstapels zwischen 2 bis 30 mm, vor zugsweise zwischen 4 und 20 mm vorzusehen. Während der Wärmeeinwirkung, vorzugsweise vor Eintritt in Zo nen erhöhter Temperatur, kann die Bahn einer Vorver dichtung unterworfen werden, die eine beschleunigte Sinterung mit sich bringt.
Da das Verpressen in axialer Richtung bei gemu sterten Blöcken nicht möglich ist, weil dann der Fluss in axialer Richtung auftritt und ungleiche Marmorie- rungen über die Breite der Bahn entstehen, werden zur Erzielung glatter Stirnseiten des Rundblockes diese nur so weit zusammengestaucht, wie etwa die Breite des Rohfelles beträgt. Auf diese Weise wird also eine gleich mässige Breite der von dem Rundblock geschälten Bahn gewährleistet, ohne dass sich Veränderungen der Be musterung ergeben. Die eigentliche Verdichtung der aufgewickelten Bahn zu einem kompakten Rundblock kann hydraulisch oder pneumatisch von aussen und/oder innen in radialer Richtung erfolgen. Bei Erreichen eines vorbestimmten Pressdruckes ist der Rundblock von innen und/oder aussen zu kühlen.
Es hat sich als zweck mässig erwiesen, das Material von aussen radial zu ver dichten und es, sobald der vorgegebene Pressdruck er reicht ist, von innen zu kühlen und den Pressdruck so lange aufrechtzuerhalten, bis eine einwandfreie Ver schweissung erzielt ist. Die Kühlung des Rundblockes von innen kann durch Kühlung eines in dem Rund block befindlichen Wickelkerns z. B. aus Stahl erzielt werden. Dies hat den Vorteil, dass das Material auf dem Kern schrumpft, so dass zum Schälen des Blockes keine Verankerung des Kerns erforderlich ist. Selbstverständ lich kann auch das Druckmedium zusätzlich gekühlt werden, was jedoch nicht sehr vorteilhaft ist, weil die Gefahr besteht, dass sich im Block Risse bilden, da das Material aus der erstarrten Aussenzone nicht nach fliessen kann.
Auch eine Verdichtung des Blockes von innen nach aussen in radialer Richtung ist aus den er wähnten Gründen unzweckmässig. Ausserdem muss dann der Kern, der zum Schälen notwendig ist, nachträglich eingeführt und zum Schälen des Blockes verankert wer den.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchfüh rung des erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch ge kennzeichnet, dass zur Aufnahme der geschnittenen Chips ein Transportband vorgesehen ist, das als Wagen ausgebildet und hin und her fahrbar ist, und dass das Transportband mit grösserer Geschwindigkeit als der Wagen bewegbar ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass am Ende des hin und her fahrbaren Transportbandes, das die geschnittenen Chips auf mindestens ein durch einen Wärmetunnel geführtes Transportband wirft, eine Wickeleinrichtung für die gesinterte Bahn angeordnet ist, die einen dreh baren, vorzugsweise hohlen Kern aufweist, der mit dem aufgewickelten Rundblock in eine im wesentlichen zy lindrische Radialpressform einsetzbar ist.
Zweckmässig sind mindestens zwei Wärmetunnels vorhanden, wobei der zweite Tunnel eine höhere Tem peratur als der erste aufweist. Zum Hindurchführen der gestapelten Chips durch die Wärmetunnels können meh rere Transportbänder nebeneinander vorgesehen sein, die abwechselnd zur Beschickung bereitstehen. Dabei ist es vorteilhaft, dass sich jedes Transportband beim Durchgang durch den letzten Wärmetunnel rascher be wegt als in den vorhergehenden Abschnitten.
Die Durchführung des erfindungsgemässen Verfah rens wird anhand von in der Zeichnung beispielsweise dargestellten Vorrichtungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt die Seitenansicht einer Fertigungsstrasse für Rohblöcke aus Chips aus thermoplastischem Ma terial für die Weiterverarbeitung zur Erzeugung von Platten oder dergleichen.
Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. 1.
Fig. 3 bis 5 stellen Anordnungen zur Erzielung be sonderer Musterungseffekte dar.
Fig. 6 gibt das theoretische Verhältnis vom Vor material zum gepressten Block wieder.
Fig. 7 zeigt die Seitenansicht einer weiteren Ferti gungsstrasse für Rohblöcke aus Chips aus thermopla stischem Material für die Weiterverarbeitung zur Er zeugung von Bahnen.
Fig. 8 ist ein Längsschnitt durch eine zylindrische Radialpressform für den Rundblock.
Fig. 9 und 10 zeigen unterschiedliche Schichtungen der Chips, und Fig. 11 stellt zwei Bahnen mit zwischen diesen be- findlicher elektrisch leitfähiger Schicht dar.
Mit einer oder mehreren Schneckenpressen 1, die durch Trichter 1 a mit verschiedenfarbigem thermopla stischem oder aber auch jede Schnecke einzeln mit ein farbigem Granulat beschickt werden, wird das Ma terial plastifiziert und Schneidvorrichtungen 2 zugeführt, die es nochmals granulieren, wobei das Granulat 3 auf ein Transportband 4 fällt, das es an ein im Winkel zu diesem angeordnetes Changierband 5 weiterleitet. Die- ses Changierband verteilt das heisse Granulat 3 gleich mässig in einen zwischen zwei Walzen 7 gebildeten Spalt 6. In diesem wird ein Rohfell 8 erzeugt, das etwa die Breite des zu pressenden Blockes 26 hat.
In einer Schneidvorrichtung 10 wird das Rohfell 8 in Querstrei fen 11 geschnitten, die auf ein weiteres Transportband 12 gelangen und von diesem an eine Längsschneidvor richtung 13 abgegeben werden. Die Längsschneidvor richtung 13 teilt die Querstreifen 11 des Rohfells in Chips 14, die auf ein Transportband 15 fallen, das als Wagen 16 ausgebildet und auf einem Untergestell 17 hin und her fahrbar ist, wobei das Transportband 15 mit grösserer Geschwindigkeit als der Wagen 16 be wegbar ist. Beim Vorlauf des Wagens 16 in Arbeits richtung steht das Transportband 15 still und sammelt die geschnittenen Chips 14.
Beim Rücklauf des Wagens 16 bewegt sich das Transportband 15 mit doppelter Geschwindigkeit wie der Wagen 16 vor und wirft dabei die Chips 14 auf ein Transportband 18 eines Hoch frequenztunnels 19 ab.
Durch die Übernahme der Chips 14 von der Längs schneidvorrichtung 13 auf das Transportband 15 und von da auf das Band 18 wird teils ein Drehen der Chips 14 verursacht, so dass die ursprünglich vom Walz werk 7 vorhandene Längsorientierung im Vormaterial 20 nicht mehr zu sehen ist. Die gleichmässige Vertei lung der Chips 14 ermöglicht auch eine gleichmässige Erwärmung des Vormaterials im HF-Feld des Tunnels 19. Im Warmlufttunnel 21 wird das Vormaterial 20 von aussen nachbeheizt und durch eine Schneidvorrich tung 22 auf die Masse eines Rohblockes 9 abgeschnitten. Der heisse Rohblock 9 wird in eine Kastenform 23 ein gelegt, mit einer Zahnplatte 24 abgedeckt und dann in einer Presse 25 dichtgepresst und gekühlt.
Die Zahn platte 24 hat dabei die Aufgabe, den fertigen Block- pressling 26 beim Schälen zu einzelnen Platten festzu halten.
In Fig. 3 ist eine Möglichkeit zur Erzielung be sonderer Effekte in der Musterung dargestellt. Mit zwei oder mehreren Walzwerken 27 wird je eine Rohbahn 28 gezogen, die dann durch ein Walzenpaar 29 kaschiert und nach Hindurchführen durch ein weiteres Walzen paar 29a von der Schneidvorrichtung 10 in Querstreifen geschnitten werden. Die weitere Bearbeitung erfolgt, wie im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 erläutert.
Fig. 4 zeigt die Herstellung eines leitfähigen Be lages. Die Anordnung entspricht im wesentlichen der jenigen nach Fig. 3. Es wird lediglich statt der Kaschier walzen 29 ein Walzenpaar 30 angeordnet, in dessen Walzenspalt eine leitfähige Paste 3,1 zwischen die beiden Rohbahnen 8, 28 angebracht wird. In der sich an schliessenden Heiz- bzw. Infrarotstrecke 32 wird die Paste dann ausgeliert. Die weiteren Arbeitsgänge ent sprechen den bereits beschriebenen.
Fig. 5 stellt eine Anordnung mit zwei Querschnei dern 33 dar. Diese gestatten die Herstellung von Quer streifen 34 unterschiedlicher Breite. Die Querstreifen 34 können mit nur einem Transportband 35 aufgefan gen und dann gemeinsam längsgeschnitten werden. Es ist jedoch auch möglich, mit zwei Transportbändern und zwei Längsschneidern zu arbeiten, wodurch sich eine grössere Vielzahl von Variationsmöglichkeiten in der Musterung ergibt.
Bei den in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Arbeits abläufen wird von einer Rohbahn ausgegangen, die die Breite des gepressten Blockes hat. Das Vormaterial 20 zu diesem Block ist etwas breiter, bedingt durch die Grösse der Chips.
Fig. 6 gibt das theoretische Verhältnis vom Vorma terial zum gepressten Block wieder. Der Rohblock ist zweckmässig etwa eine halbe Chipsbreite breiter als der gepresste Block, damit auch am Rand der Form eine dichte Packung erzielt wird und dadurch Fliessbewegun gen zum Rand hin beim Pressen vermieden werden. In Arbeitsrichtung wird das Vormaterial auf die Länge des zu pressenden Blockes geschnitten. Da in dieser Schnitt ebene eine dichte Packung der Chips vorliegt, kann beim Pressen am Rand kein Fliessen auftreten. Inner halb des Blockes ergeben sich während des Pressens kleinere Fliessbewegungen, die zur Erzielung eines be sonderen Mustereffektes auch erwünscht sind. Die ma schinelle Fertigung des Vormaterials gewährleistet eine Reproduzierbarkeit des Verfahrens und damit des je weiligen Musters.
Eine andere erfindungsgemässe Vorrichtung, die ins besondere zur Herstellung von Bahnen bestimmt ist, wird in Fig. 7 und 8 dargestellt.
Die in der Vorrichtung 1 bis 10 der Fig. 1 aus Bahnen thermoplastischen Materials hergestellten Chips 14 gelangen bei der Vorrichtung nach Fig. 7 auf das Transportband 15, das von einem Walzenpaar 18a mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben wird und als Changiervorrichtung 16 ausgebildet ist, indem es auf einem Untergestell 17 hin und her fahrbar ist. Ist die Vorlaufgeschwindigkeit der Changiervorrichtung 16 ge nau so gross wie die des Transportbandes 15, so steht dieses gegenüber der Changiervorrichtung still und legt keine Chips 14 auf das nachfolgende Transportband 19a, das durch Wärmetunnel 40, 41 hindurchgeführt ist, ab. Erst beim Rücklauf der Changiervorrichtung 16 werden die Chips auf das Transportband 19a abgewor fen.
Durch Abstimmen der einzelnen Geschwindigkeiten lassen sich verschiedene Schichtungsarten erreichen; zwei Möglichkeiten sind rein theoretisch in den Fig. 9 und 10 wiedergegeben. Eine Schichtung gemäss Fig. 9 wird erzielt, wenn die Rücklaufgeschwindigkeit klein ist, so dass sich die Chips bei der Ablage wie Dachziegel übereinanderlegen, während bei schnellem Rücklauf eine Schichtung gemäss Fig. 10 erfolgt.
Eine Kette 42 zieht das Transportband 19a mit gleichmässiger Geschwindigkeit in den Wärmetunnel 40, bis die erforderliche Gewichtsmenge für einen Rund block 43 erreicht ist. Sodann wird das Band 19a über einen Schnellgang in den zweiten Wärmetunnel 41 gezogen und währenddessen das daraufliegende Material 14 gegebenenfalls mit einem Walzenpaar 44 vorver dichtet. In dem Wärmetunnel 41 sintert das Material 14 bei höherer Temperatur, vorzugsweise bei 170-180 C, zu einem Fell 45 zusammen, das nach Erreichen der erforderlichen Stofftemperatur um einen Wickelkern 46 zu dem Rundblock 43 gewickelt wird.
Zur Erzielung einer gleichmässigen Aufwicklung des Felles 45 dient eine Anpressvorrichtung 47.
Zur Beschleunigung des Verfahrens können neben einander mehrere Transportbänder 19a vorgesehen sein, die mit entsprechenden Antriebsmitteln gekoppelt sind. Dabei wird so vorgegangen, dass während des Wickelns des Rundblockes 43 im Wärmetunnel 40 ein zweites Band mit Material beschickt wird und ein drittes Band zum Einfahren und Beschicken bereitsteht, wenn das zweite Band mit dem Schnellgang in den Wärmetunnel 41 eingefahren wird. Inzwischen ist der Wickelvorgang beendet und dieses Band geht wieder in die Bereit schaftsstellung zurück.
Zur Radialverpressung des Rundblockes 43 wird eine im wesentlichen zylindrische Pressform 48 ver wendet (Fig. 8). Im dargestellten Beispiel soll die Ver dichtung des Rundblockes 43 von aussen erfolgen. Zu diesem Zweck ist an der Innenwand der Pressform 48 eine Schlauchmembran 49 angeordnet, die über eine absperrbare Leitung 50 mit Druckluft oder Durckflüs- sigkeit beschickbar ist. Vor dem Einsetzen des Rund blockes 43 in die Form 48 werden auf den Wickel kern 46 Kopfplatten 51 aufgeschoben und unter gering fügiger axialer Stauchung des Rundblockes 43 zu dem Kern mittels Riegeln 52 gesichert.
Je nach dem Grad der Aufweitung der Schlauchmembran 49 wird der Rundblock 43 mehr oder weniger dichtgepresst und nach Erreichen des erforderlichen Pressdruckes über den Kern 46 gekühlt, indem dieser hohl ausgebildet und von Kühlmedium durchströmt wird. Bei der Notwendigkeit einer Kühlung des Rundblockes von aussen wird das Druckmedium der Membran 49 gekühlt. Soll die ra diale Verpressung des Ringblockes zusätzlich oder allein von innen ausgehen, so kann eine Schlauchmembran rings um den Kern 46 angeordnet werden.
Zur Herstellung eines elektrisch leitfähigen Boden belages kann man zwischen zwei Bahnen 53 eine elek trisch leitfähige Paste oder leitfähiges Pulver einbringen und die Bahnen anschliessend kaschieren bzw. gelieren. Es ist auch möglich, nur eine Seite der Bahnen mit Paste zu versehen. Dann besteht jedoch die Gefahr, dass die Chips beim Aufgeben auf das Band 19a kippen und Pastenseite auf Pastenseite zu liegen kommt. Hier aus würden sich ungleiche elektrische Werte ergeben. Um hier eine zufriedenstellende Lösung zu schaffen, werden die Chips gemäss Fig. 9 schräggestellt, so dass beim Rundschälen des Blockes 43 parallel zu der Linie A -B immer Leitlinien von der Oberseite des Belages zur Unterseite durchgehen. Der Abstand der Leitlinien im Belag kann durch Grösse und Lage der Chips be stimmt werden.
Ausserdem lässt sich der Abstand der Leitlinien beeinflussen. Diese werden später entweder durch einen leitfähigen Kleber oder durch Beschichten der Rückseite mit einer leitfähigen Paste miteinander verbunden, um die elektrostatischen Aufladungen an die Erde abführen zu können.