DE19532598A1 - Thermoplastischer Kunststoffdraht und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen thermoplastischen Kunststoffdraht sowie ein Ver­ fahren zu dessen Herstellung.

Mehrfarbig strukturierte homogene Boden- oder Wandbeläge werden üblicher­ weise mittels geeigneter Klebstoffe auf gespachtelten Estrichböden oder Wän­ den verklebt. Aneinanderstoßende Bahnen oder Fliesen des Boden- oder Wand­ belags ergeben Fugen oder Nähte, die abgedichtet werden müssen, um ein Eindringen von Schmutz und von Feuchtigkeit, z. B. beim Naßreinigen, in die Fugen zu vermeiden. Andernfalls wird die Haftfestigkeit des Belags zum Unter­ grund beeinträchtigt, und es kann zu einem Ablösen des Belags vom Untergrund führen. Ferner sind die Fugen oder Nähte auch aus optischen Gründen abzudich­ ten.

Bislang wurden die Nähte mit einfarbigen, üblicherweise im Extrusionsverfahren hergestellten Kunststoffdrähten abgedichtet bzw. verschweißt, wenn es sich um thermoplastische Boden- oder Wandbeläge handelt. Im Flächenbild des fertig verlegten mehrfarbig strukturierten Boden- oder Wandbelags sind diese ein­ farbigen abgedichteten Nähte als Streifen erkennbar, die das optische Erschei­ nungsbild beeinträchtigen.

Zur Beseitigung dieses Nachteils wird in DE 40 07 763 eine in sich mehrfarbig strukturierte Schweißschnur aus thermoplastischem Kunststoff vorgeschlagen, die durch spanende Bearbeitung, vorzugsweise durch gleichzeitiges Formfräsen von der Unter- und Oberseite eines mehrfarbigen homogenen platten- oder bahnenförmigen Flächengebildes hergestellt werden. Dieses Verfahren ist jedoch kostenaufwendig und materialintensiv, da große Teile des Flächengebildes als Abfall anfallen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen thermoplastischen Kunststoffdraht bereitzustellen, der in sich farbig strukturiert ist und auf einfache und kostengünstige Weise hergestellt werden kann. Eine weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren hierzu anzugeben.

Diese Aufgaben werden durch die in den Patentansprüchen definierten Gegen­ stände gelöst.

Insbesondere wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch einen im Extrusionsver­ fahren hergestellten thermoplastischen Kunststoffdraht gelöst, der einen uni­ farbenen Mantelbereich und einen von dem Mantelbereich umschlossenen farbig strukturierten Kernbereich aufweist.

Bislang war es nicht möglich mit Hilfe des kostengünstigen Extrusionsverfahrens farbig strukturierte Kunststoffdrähte herzustellen. Durch das Plastifizieren und Mischen verschiedenfarbiger Kunststoffmaterialien bei höheren Temperaturen im Extruder wurden die einzelnen Farbstrukturen derart miteinander vermischt, daß die Drähte praktisch unifarben waren und keine Farbstruktur mehr erkennen ließen. Wenn jedoch die Bedingungen im Extruder so eingestellt wurden, daß die verschiedenfarbigen Kunststoffmaterialien nicht so innig miteinander vermischt wurden, beispielsweise durch Herabsetzen der Temperatur oder eine späte Zudosierung des Schmuckfarbenmaterials zu der Kunststoffgrundmasse, dem sogenannten Kunststoff-Fondmaterial, konnte kein Kunststoffdraht mit aus­ reichender Kohäsion, d. h. innerer Festigkeit, erhalten werden.

Es wurde nun überraschend gefunden, daß es dennoch möglich ist, einen farbig strukturierten Kunststoffdraht mittels einem Extrusionsverfahren herzustellen.

Erfindungsgemäß wird ein ungefärbtes oder unifarbenes Kunststoff-Fondmaterial in einem Extruder unter Erhitzen plastifiziert und dann dem plastifizierten Fond­ material an mindestens einer Stelle des Extruders mindestens ein Schmuck­ farbenmaterial zudosiert, das bei Verwendung eines unifarbenen Fondmaterials entweder einen anderen Farbton bzw. Farbtöne aufweist bzw. aufweisen. Es kann auch ein Schmuckfarbenmaterial desselben Farbtons wie des Fondmateri­ als, aber mit höherer oder niedrigerer Farbintensität verwendet werden. Dabei müssen die wesentlichen Parameter, d. h. die Parameter hinsichtlich der Konzen­ tration, der Schmelzviskosität und der Temperatur des bzw. der Schmuckfarben­ materials bzw. Schmuckfarbenmaterialien im Verhältnis zum Kunststoff-Fondma­ terial der Extrudergeometrie, der Vortriebsgeschwindigkeit und des Abstands der Zugabeeinrichtung(en) für das Schmuckfarbenmaterial von der Austragsöffnung für den Draht aus dem Extruder derart eingestellt werden, daß in dem farbig strukturierten Kernbereich des Drahts abgegrenzte Farbbereiche entstehen, ohne daß im wesentlichen Bereiche mit unerwünschten Mischfarben entstehen.

Dies wird insbesondere dadurch erreicht, daß das Schmuckfarbenmaterial nur in einer solchen Menge zugegeben wird, die nicht ausreicht, das gesamte Fondma­ terial gleichmäßig einzufärben. Trotz der gewählten niedrigen Farbmaterialkon­ zentration bildet sich auf Grund von Abschervorgängen und Materialhaftung an der Auslaßöffnung des Extruders ein relativ dünner unifarbener Mantelbereich, der den farbig strukturierten Kernbereich des Kunststoffdrahts umschließt. Dieser unifarbene Mantelbereich ist jedoch unschädlich für die letztendlich hergestellte Nahtabdichtung, wie im folgenden erläutert wird. Bei einem Durch­ messer des Kunststoffdrahts von etwa 4 mm kann die Schichtdicke des Mantel­ bereichs beispielsweise etwa 0,2 mm betragen. Üblicherweise weisen die Kunststoffdrähte einen Durchmesser von 3 bis 6 mm, vorzugsweise 4 mm auf.

Die Erfindung wird durch die Zeichnungen veranschaulicht, wobei zu beachten ist, daß die Zeichnungen nur schematisch zu verstehen sind und keine maß­ stabsgerechten Verhältnisse wiedergeben. Dabei zeigen:

Fig. 1a und 1b einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kunst­ stoffdraht;

Fig. 2 eine Stoßfuge zwischen zwei Boden- oder Wandbelagsbah­ nen;

Fig. 3 eine Stoßfuge mit ausgefräster Nut;

Fig. 4a und 4b einen in die ausgefräste Nut eingelegten Kunststoffdraht;

Fig. 5a und 5b einen durch Erhitzen in die Nut eingepaßten Kunststoffdraht; und

Fig. 6 eine nach Entfernen des überstehenden Teils des Kunststoff­ drahts hergestellte Nahtabdichtung zweier Boden- oder Wandbelagsbahnen.

Wie vorstehend erwähnt, geht man bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Kunststoffdrahts von einer Grundmasse, dem sogenannten Kunststoff-Fondma­ terial aus. Diesem Fondmaterial wird je nach gewünschter Farbstruktur ein oder mehrere Schmuckfarbenmaterialien zugegeben. Fondmaterial und Schmuck­ farbenmaterial beinhalten entweder die gleichen Kunststoffe oder Kunststoffe, die miteinander kompatibel sind. Grundsätzlich können alle Kunststoffe ver­ wendet werden, aus denen üblicherweise Boden- oder Wandbeläge hergestellt werden. Vorzugsweise werden zur Herstellung des Kunststoffdrahts die Kunst­ stoffe verwendet, aus denen der später abzudichtende Boden- oder Wandbelag besteht.

Soll beispielsweise ein Bodenbelag auf Basis von Polyvinylchlorid (PVC) abge­ dichtet bzw. verschweißt werden, verwendet man vorzugsweise als Grundmate­ rial für den Kunststoffdraht ein durch Suspensionspolymerisation ("S-PVC") und/oder Emulsionspolymerisation ("E-PVC") hergestelltes PVC. Es kann aber auch ein durch Massepolymerisation ("M-PVC") hergestelltes PVC verwendet werden.

Sind die abzudichtenden Boden- oder Wandbelagsbahnen aus thermoplastischem Kunststoff, z. B. auf Basis von PVC oder Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA), führt die Abdichtung zu einer Verschweißung, d. h. einer materialhomogenen Verbindung der abzudichtenden Bahnen. Sind hingegen die Bahnen aus nicht­ thermoplastischem Material, z. B. Linoleum oder vernetzte Kunststoffe, ergibt die Verwendung des erfindungsgemäßen thermoplastischen Kunststoffdrahts eine Schmelzabdichtung, mit der die Bahnen miteinander materialschlüssig verklebt sind.

Das Kunststoff-Fondmaterial weist regelmäßig eine niedrigere Schmelzviskosität, d. h. einen höheren Schmelzindex (melt flow index; M.F.I.) nach DIN 53 735 auf, als das Schmuckfarbenmaterial. Dadurch wird einerseits erreicht, daß ein zu­ sammenhängender, in sich fester Draht erhalten wird und andererseits verhindert die höhere Schmelzviskosität des Schmuckfarbenmaterials, daß sich die beiden Kunststoffmaterialien zu homogen miteinander vermischen, wodurch ein mehr­ farbig strukturierter Kernbereich des Drahts nicht erhalten werden könnte.

Die unterschiedlichen Schmelzviskositäten von Fondmaterial und Schmuck­ farbenmaterial lassen sich auf verschiedene Arten erreichen. Zunächst können thermoplastische Kunststoffe mit unterschiedlichen Molmassen, ausgedrückt durch ihren K-Wert bei PVC (d. h. Eigenviskosität nach Fikentscher) bzw. durch ihren Schmelzindex (M.F.I.) bei anderen thermoplastischen Kunststoffen, ausge­ wählt werden. Sodann können unterschiedliche Mengen an Additiven, wie beispielsweise Weichmacher und/oder innere Gleitmittel im Falle von PVC, zugegeben werden. Im Falle von anderen thermoplastischen Kunststoffen als Kunststoffgrundmaterial kann Gleitmittel zugesetzt werden.

Ferner kann die Schmelzviskosität des Schmuckfarbenmaterials durch Zugabe von Füllstoffen, vorzugsweise mit hoher spezifischer Oberfläche, wie sie in homogenen Boden- oder Wandbelägen üblich sind, erhöht werden.

Das Fondmaterial kann ungefärbt sein oder einen Grundfarbton aufweisen und sowohl transparent als auch nicht-transparent sein. Sofern ein Grundfarbton vorhanden ist, wird zweckmäßigerweise ein Farbton gewählt, der dem Grund­ farbton des abzudichtenden Boden- oder Wandbelags entspricht. Vorzugsweise ist das Fondmaterial transparent und ungefärbt. Dies führt dazu, daß die Farb­ bereiche des farbig strukturierten Kernbereichs des erfindungsgemäßen thermo­ plastischen Kunststoffdrahts in einer bevorzugten Ausführungsform von trans­ parenten Bereichen unterbrochen werden. Es hat sich erwiesen, daß sich die fertige Nahtabdichtung bzw. Verschweißung auf Grund der transparenten Bereiche, die die Farbbereiche unterbrechen, am unauffälligsten in das farbig strukturierte Flächenbild des verlegten Boden- oder Wandbelags einfügt. Dies mag einerseits daran liegen, daß die transparenten Bereiche der Nahtabdichtung eine gewisse Tiefenwirkung verleihen und andererseits daß durch die trans­ parenten Bereiche der Farbton des Mantelbereichs des Kunststoffdrahts bzw. der Farbton, der sich durch das Verschmelzen des Kunststoffdraht-Mantelmaterials mit dem Boden- oder Wandbelagmaterial ergibt, durchscheint.

Je nach der farblichen Gestaltung des abzudichtenden Boden- oder Wandbelags können entsprechend viele verschiedenfarbige Schmuckfarbenmaterialien dem Fondmaterial während des Extrusionsvorgangs zudosiert werden. Dabei ist es von entscheidender Bedeutung, daß die Farbkonzentration durch Zugabe von Schmuckfarbenmaterial unter den gegebenen Bedingungen im Extruder, die im wesentlichen durch die vorgenannten Parameter beeinflußt werden, nicht aus­ reicht, um das Gemisch aus Fondmaterial und Schmuckfarbenmaterial gleichmä­ ßig zu färben. Nur dann ist es möglich, einen Kunststoffdraht mit einem farbig strukturierten Kernbereich zu erhalten, dessen Farbbereiche von Bereichen im Farbton des Fondmaterials bzw. vorzugsweise durch transparente Bereiche unterbrochen werden.

Zur Farbgebung des Fondmaterials und des Schmuckfarbenmaterials können alle bei der Herstellung von Boden- oder Wandbelägen üblichen Pigmente sowie organische und anorganische Farbstoffe verwendet werden.

Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kunststoffdrahts kann ein üblicher Extruder mit Zugabeeinrichtungen für Schmuckfarbenmaterial und gegebenen­ falls Additive und Verarbeitungshilfsmittel verwendet werden. Vorzugsweise wird ein Einschneckenextruder mit konstanter Schneckengeometrie der Förder­ schnecke verwendet. Das Verhältnis von Länge zu Durchmesser eines geeigne­ ten Einschneckenextruders beträgt 20D, d. h. die Länge beträgt das Zwanzigfa­ che des Durchmessers. Vorzugsweise sollte der Extruder in mehreren unter­ schiedlich einstellbaren Heizzonen betrieben werden können. Üblicherweise beträgt die Temperatur in den Heizzonen zwischen 80° und 180°C, wobei die Temperatur in den verschiedenen Heizzonen gleich oder unterschiedlich sein kann und von der Art des gewählten Kunststoffmaterials abhängt.

Ein erfindungsgemäßerthermoplastischer Kunststoffdraht weist einen schemati­ schen Querschnitt auf, wie er in Fig. 1a dargestellt ist. Dabei zeigen 1 den Kunststoffdraht im Querschnitt, 2 den unifarbenen Mantelbereich und 3 den farbig strukturierten Kernbereich. Die im Kernbereich schraffiert angedeuteten Flächen stellen die Farbbereiche dar, die einen oder mehrere Farbtöne aufweisen können, je nachdem ob nur ein Schmuckfarbenmaterial eingesetzt wurde oder mehrere mit verschiedenen Farbtönen. Die nicht-schraffierte Fläche des Kernbe­ reichs wird von dem unifarbenen, vorzugsweise ungefärbten transparenten Fondmaterial gebildet.

Der Kunststoffdraht 1 weist üblicherweise einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt auf. Für die Nahtabdichtung von zwei Bodenbelagsbahnen 4, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind, wird entlang der Fuge der mit dem Untergrund ver­ klebten Bahnen 4 eine Nut 5 ausgefräst, wie es in Fig. 3 angedeutet ist. Gemäß Fig. 4a wird der Kunststoffdraht 1 in die ausgefräste Nut 5 eingelegt und über­ licherweise mit einem Schweißautomaten oder mit einem entsprechenden Hand­ gerät bei etwa 400°C-500°C (Geräteeinstellung für die Temperatur der Heizluft) mit dem Boden- oder Wandbelag verschweißt. Dabei füllt der geschmol­ zene Kunststoffdraht 6 die Nut 5 vollständig aus, wie in Fig. 5a dargestellt, wobei ein Teil des eingeschmolzenen Kunststoffdrahts 6 übersteht. Nach der Abkühlung der Nahtabdichtung wird der überstehende Teil des Kunststoffdrahts 6 mit einem dafür üblicherweise verwendeten Schneidwerkzeug entfernt, wobei gemäß Fig. 6 eine farbig strukturierte Nahtabdichtung bzw. Schweißnaht ent­ steht, die die beiden Bahnen 4 miteinander verbindet und abdichtet.

Anhand dieser schematischen Zeichnungen ist ersichtlich, daß der unifarbene Mantelbereich 2 des erfindungsgemäßen Kunststoffdrahts 1 nicht nachteilig ist, da die farbige Struktur des Kunststoffdrahts 1 erst nach Entfernung des über die Boden- oder Wandbelagsebene heraustretenden Teils des eingeschmolzenen Kunststoffdrahts 6 sichtbar wird und dann der mit der Wandung der Nut 5 in Kontakt stehende bzw. mit ihr verschmolzene Mantelbereich 2 des Kunststoff­ drahts 6 die Farbstruktur der Nahtabdichtung 7 nicht beeinträchtigt.

Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kunststoffdrahts 1 ist in Fig. 1b dargestellt. Danach weist der Kunststoffdraht 1 einen Querschnitt auf, der im wesentlichen einem regelmäßigen Sechseck entspricht. Dies ist dann von Vorteil, wenn die Nut 5 dergestalt ausgefräst wird, daß sie dem halben Quer­ schnitt des Kunststoffdrahts 1 entspricht. Dann liegt der, wie in Fig. 4b gezeigt, in die Nut 5 eingelegte sechseckige Kunststoffdraht 1 bereits relativ paßgenau an der Wandung der Nut 5 an und kann leichter und mit weniger thermischer Belastung mit der Wandung der Nut 5 verbunden werden (siehe Fig. 5b). In diesem Fall ist es nicht nötig, daß der Kunststoffdraht 1 in einen fließfähigen Zustand gebracht wird, wie bei einem kreisförmigen Querschnitt. Es genügt, wenn die Oberfläche des sechseckigen Kunststoffdrahts 1 genügend erweicht, um sich mit dem Boden- oder Wandbelag 4 zu verbinden.

Die kreisförmige bzw. sechseckige oder jede andere Querschnittsform wird durch die Austragsöffnung für den Kunststoffdraht aus dem Extruder bestimmt.

Die Erfindung wird durch das nachfolgende Beispiel erläutert, wobei stellver­ tretend für andere verwendbare Kunststoffe ein Kunststoffdraht auf der Basis von PVC hergestellt wurde. Sofern nichts anderes angegeben ist, beziehen sich Prozentangaben auf Gewichtsprozent.

Beispiel

Zur Herstellung eines Kunststoff-Fondmaterials wurden folgende Substanzen in einem Trockenmischer miteinander vermischt, plastifiziert und granuliert:
Fondmaterial:
13,6% Vinoflex® E 6915 (E-PVC von Vinnolit Kunststoff GmbH)
54,4% Vinoflex® S 6514 (S-PVC von Vinnolit Kunststoff GmbH)
28,5% Palatinol® AH (Weichmacher von BASF AG)
1,5% Edenol® D 81 (Weichmacher von Henkel KGaA)
0,6% Sicostab® VM 2328/1 (Stabilisator von BASF AG)
1,4% Wachs PED 522 (Gleitmittel von Hoechst AG).

In diesem Beispiel wurde dem Fondmaterial kein Pigment oder Farbstoff zu­ gegeben, so daß das Fondmaterial farblos transparent war.

Auf dieselbe Art wie für das Fondmaterial wurden für die Herstellung eines Schmuckfarbenmaterials folgende Substanzen zu einem Granulat verarbeitet:
Schmuckfarbenmaterial:
51,3% Vinoflex® S 6514
18,8% Palatinol® AH
19,5% Kreide Industrie Spezial (Füllstoff von Omya GmbH)
6,5% Titan Kronos® 2200 (Füllstoff von Kronos Titan GmbH)
0,9% Farbpigment Paliogen® Rot K 3911 HD (BASF AG)
1,0% Edenop® D 81
1,0% Bärostab® DE 683 B (Stabilisator von Bärlocher GmbH)
0,5% Hostalub® H 22 (Gleitmittel von Hoechst AG)
0,5% Zinkum® 5 (Gleitmittel von Bärlocher GmbH).

Das Granulat des Fondmaterials wurde einem Einschneckenextruder mit kon­ stanter Schneckengeometrie einer Länge von 20D zugeführt. Der Extruder wird in drei Heizzonen betrieben. Zone 1 bei einer Temperatur von 130°C über eine Länge von 8D, Zone 2 bei einer Temperatur von 130°C über eine Länge von 8D und die restliche Schnecke des Extruders, d. h. Zone 3 über eine Länge von 4D unbeheizt.

Die Fördergeschwindigkeit kann 10-80 U/min betragen. Im vorliegenden Beispiel wurde eine Fördergeschwindigkeit von 30 U/min eingestellt.

Es wurde auf diese Weise ein Kunststoffdraht mit einem unifarbenen Mantelbe­ reich und einem farbig strukturierten Kernbereich erhalten, dessen Farbstruktur nach Verschweißen von zwei PVC-Bodenbelagsbahnen und Entfernen des über­ stehenden Teils des eingeschmolzenen Kunststoffdrahts sichtbar wurde. Die Schweißnaht fügte sich unauffällig in die Farbstruktur des PVC-Bodenbelags ein.

Damit kann auf einfache und kostengünstige Weise im Extrusionsverfahren ein thermoplastischer Kunststoffdraht hergestellt werden, der zu einer farbig struk­ turierten Nahtabdichtung bzw. Schweißverbindung bei farbig strukturierten Boden- oder Wandbelägen führt und damit dem verlegten Boden- oder Wandbe­ lag ein verbessertes Erscheinungsbild verleiht.

Claims (13)

1. Thermoplastischer Kunststoffdraht mit einem unifarbenen Mantelbereich und einem von dem Mantelbereich umschlossenen farbig strukturierten Kernbereich.

2. Thermoplastischer Kunststoffdraht nach Anspruch 1, wobei der farbig strukturierte Kernbereich mindestens zwei verschiedene Farbtöne auf­ weist.

3. Thermoplastischer Kunststoffdraht nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Farbbereiche in dem farbig strukturierten Kernbereich voneinander ge­ trennt sind und im wesentlichen keine Bereiche mit Mischfarben vorhan­ den sind.

4. Thermoplastischer Kunststoffdraht nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, wobei die Farbbereiche in dem farbig strukturierten Kernbereich von transparenten Bereichen unterbrochen sind.

5. Thermoplastischer Kunststoffdraht nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, wobei der Draht einen im wesentlichen kreisförmigen Quer­ schnitt aufweist oder einen Querschnitt, der im wesentlichen einem regel­ mäßigen Sechseck entspricht.

6. Verfahren zur Herstellung eines thermoplastischen Kunststoffdrahts mit einem unifarbenen Mantelbereich und einem von dem Mantelbereich umschlossenen farbig strukturierten Kernbereich nach einem der Ansprü­ che 1 bis 5, umfassend die Schritte:
Plastifizieren eines ungefärbten oder unifarbenen Kunststoff-Fondmaterials in einem Extruder, und
Zudosieren von mindestens einem Schmuckfarbenmaterial zu dem plastifi­ zierten Kunststoff-Fondmaterial an mindestens einer vorbestimmten Stelle des Extruders.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schmelzindex und/oder die Tem­ peratur des Kunststoff-Fondmaterials höher ist als die des zudosierten Schmuckfarbenmaterials.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei Schmuckfarbenmaterial mit minde­ stens zwei verschiedenen Farbtönen verwendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Kunststoff-Fondmaterial transparent ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Austragsöffnung für den Draht aus dem Extruder einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist oder der Querschnitt im wesentlichen einem regel­ mäßigen Sechseck entspricht.

11. Thermoplastischer Kunststoffdraht, erhältlich nach einem der Ansprüche 7 bis 10.

12. Verwendung des thermoplastischen Kunststoffdrahts nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und 11 zur Abdichtung von Nähten von nicht-thermoplastischen Boden- oder Wandbelägen.

13. Verwendung des thermoplastischen Kunststoffdrahts nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und 11 zum Verschweißen von Nähten von thermopla­ stischen Boden- oder Wandbelägen.