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Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von gemusterten
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bzw. marmorierten Schichten ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Erzeugung von gemusterten bzw. marmorierten Schichten, bei dem
mindestens zwei aus vorzugsweise thermoplastischem Kunststoff bestehende und unter
Druck stehenden Masseströme miteinander vermischt werden.
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Zur Erzeugung von Musterungen bzw. Marmorierungen sind verschiedene
Verfahren bekannt. Bei diesen Verfahren werden mindestens zwei aus vorzugsweise
thermoplastischem Kunststoff bestehende Masseströme miteinander vermischt. Die Masseströme
werden zum Beispiel von einem Extruder gefördert. Durch unterschiedlich starke Vermischung
der beiden Masseströme entstehen Musterungen bzw. Marmorierungen. Die sich vermischenden
Masseströme bilden eine Schicht, die z.B. auf einen Träger aufgebracht oder auch
als gemusterte bzw. marmorierte Folie verwendet werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs
genannten Art zu schaffen, bei dem durch Zusammenführen zweier Plasseströme mit
einfachen technischen Mitteln ein sich nicht exakt wiederholendes Muster erzeugt
wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Masseströme
in einem über die Breite der Schicht unregelmäßig verlaufenden Zusammenführungsbereich
vereinigt werden und daß der Druck mindestens eines Massestromes zeitlich verändert
wird.
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Die zu vermischenden Masseströme werden, bis sie im ZusaIrmenführungsbereich
sind, voneinander durch Trennwände o.dgl. getrennt. Die Stellung der Trennwand regelt
den Mengenzufluß der Masseströme.Die Steuerung der Trennwand geschieht bei diesem
Verfahren nicht durch mechanische Elemente, sondern durch den zeitlich ver#nderlichen
Druck mindestens eines Nassestroms. Der Plengenflue- der Masseströme wird also durch
den Druck der einzelnen Yasseströme verändert, wodurch die Musterungen entstehen.
Die Masseströme werden in einem Zusammenführungsbereich vereinigt. Im Zusammenführungsbereich
findet eine Druckangleichung der Masseströme statt, wodurch diese ineinander verlaufen.
Der Vermischungsgrad der verschiedenen Masseströme kann denkbar einfach durch die
Veränderung der Drücke der einzelnen Nasseströme beeinflußt werden.
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Eine vorteilhafte Variante des erfinc'#ngsgemäßen Verfahrens ist dadurch
gegeben, daß die Masseströme vor ihrer Zusairmenführung quer zur Zuströmrichtung
abgelenkt bzw. verteilt werden. Dadurch können während
eines Arbeitsganges
breite Schichten von Musterungen bzw. Marmorierungen erzeugt werden.
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Eine Weiterbildung des erfindungsgemäBen Verfahrens besteht darin,
daß die Drücke sämtlicher Masseströme derart verändert werden, daß der sich als
Summe der Nasseströme ergebende Gesamtmassestrom konstant bleibt.
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Durch eine derartige gegenläufige Steuerung der Drücke såmtlicher
Masseströme wird erreicht, daß die sich bei dem Verfahren ergebende Schicht aus
den miteinander vermischten Nasseströmen gleichbleibende Dicke bzw.
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Dichte aufweist.
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Die Verwendung von Masseströmen aus thermoplastischen Kunststoffen
mit verschiedenen Farben oder mit verschiedenen Pigmentierungsgraden oder auch mit
Viskositäts- und Härteunterschieden ermöglicht bei der Erzeugung der gemusterten
bzw. marmorierten Schichten eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten.
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Die Erfindung schafft ferner eine Vorrichtung zur Erzeugung von gemusterten
bzw. marmorierten Schichten durch Zusammenführung von mindestens zwei unterschiedlich
beschaffenen, vorzugsweise aus thermoplastischem Kunststoff bestehenden iasseströmen
mit mindestens zwei Zuführkammern, die durch eine Trennwand voneinander getrennt
sind und die je einen Austrittsspalt aufweisen.
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Diese Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß der Druck mindestens
eines Massestromes zeitlich veränderlich ist und daß die Trennwand ausschließlich
unter dem Einfluß der Drücke der Masseströme verformbar ist.
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Die die Zuführkammern trennende und den Vermischungsgrad der Nasseströme
bestimmende Trennwand ist derart beschaffen, daß sie sich unter dem Einfluß des
Druckes eines Nassestromes quer zur Ausströmrichtung der Masseströme bewegen läßt
Dadurch ist es nlöglich, durch zeitliche Variation der Drücke die r;usterung bzw.
Marmorierung von außen zu beeinflussen, und ein gesonderter Bewegungsantrieb für
die Trennwande entfällt. Damit entfällt auch die wegen der hohen Temperaturen und
der hohen Drücke der thermoplastischen Kunststoffe aufwendige Abdichtung der Vorrichtung
gegenüber dem Bewegungsantrieb. Die Drücke der Masseströme lassen sich zum Beispiel
auf einfache Art und Weise durch die Regulierung der Förderleistung der Aufbereitungsanlage
(Extruder) für die zu vermischenden Materialien verandern. Auf einfache Art und
Weise kann somit eine sich periodisch nicht exakt wiederholende zeitliche Steuerung
der Drücke vorgenommen werden, und damit sich nicht exakt wiederholende Musterungen
erzeugt werden.
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Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch
gekennzeichnet, daß die einer Trennwand gegenüberliegende einen Austrittsspalt begrenzende
Wand mit auswechselbaren Einsatzstücken versehen ist.Durch die Verwendung verschiedener
Einsatz stücke kann die Breite der Austrittspalte und damit die Dicke der mit dieser
Vorrichtung erzeugten Schichten variiert werden.
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Weitere Ausführungsformen der Erfindung beziehen sich auf die verschiedenen
Gestaltungsmöglichkeiten der Trennwände bzw. Einsatzstücke, wodurch die unterschiedlichsten
Musterungen bzw. Marmorierungen erzeugt werden können.
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Weisen zum Beispiel die Einsatz stücke eine Profilierung auf, so ist
es möglich, daß selbst dann noch aus einem Austrittsspalt Material austritt, wenn
die Trennwand sich unter dem Einfluß des Druckes eines anderen Massestromes vollständig
an das Einsatz stück anschmiegt.
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Ein ähnlicher Effekt ergibt sich, wenn der einen Austrittsspalt einer
Zuführkammer begrenzende Teil einer Trennwand einen unregelrilzeigen und insbesondere
einen solchen Kantenverlauf aufweist, daß die Kante der Trennwand abschnittsweise
bis in den Bereich der Zuführkaminern zurückspringt und/oder Hinterschneidungen
aufweist. Auch auf diese Weise wird das vollständige Versperren eines Austrittsspaltes
durch die Trennwand aufgrund des Druckes eines anderen Ilzvsestromes verhindert.
Die Wahrscheinlichi sich exakt wiederholender Muster wird durch Kombination des
zeitliche variierenden Druckes mit der unregelma'ßig geformten Kante der Trennwand
erheblich herabgesetzt.
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Eine weitere Ausführungsformen der Erfindung bezieht sich auf die
Gestaltung der Trennwand derart, daß die Trennwand zwischen den Austrittsspalten
allseitig begrenzte Durchlatsse aufweist, oder auch daß die Trennwand über ihre
Breite unterschiedlich stark ist. Durch die Variation der Drücke der unterschiedlichen
Masseströme wird der in einen Austrittsspalt einer Zuführkamm.er ragende Teil einer
Trennwand gegen die ihr gegenüberliegenden Einsatz stücke gedrückt bzw. von diesen
wegbewegt, wodurch sich die Durchlässe schließen bzw. öffnen. Durch die unterschiedliche
Stärke der Trennwand bezogen auf ihre Breite wird erreicht, daß sich die Trennwand
unterschiedlich stark verformt.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht die Trennwand
aus einzelnen langslaufenden Streifen. Diese können unterschiedliche Steifigkeit
haben oder auch unterschiedlich dick bzw. unterschiedlich lang sein. Dadurch wird
erreicht, daß sich die einzelnen Streifen unter dem Einfluß der Drücke der Masseströme
unterschiedlich stark verformen und sich dadurch unterschiedliche Vermischungen
der Masse ströme einstellen.
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Weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vcrrichtung sind dadurch
gekennzeichnet, daß der einen Austrittsspalt einer Zuführkammer begrenzende Teil
eines Streifens einen unregelma#ssigen Kantenverlauf oder der einen Austrittsspalt
einer Zuführkammer bebegrenzende Teil eines Streifens in seinem Kantenbereich Durchlässe
aufweist. Durch diese Gestaltung der Streifen werden weitere Varianten der rlusterunc,
bzw. Marmorierung möglich.
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Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen
Vorrichtung anhand der Figuren näher erl#utert.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch die Vorrichtung, Fig. 2
einen Querschnitt durch die Vorrichtung entlang der Linie II-II aus Fig. 1, Fig.
3 eine mcgliche Anordnung mit drei zu vermischenden Massen und zwei Trennwänden,
wobei die gemusterte Schicht auf ein Trägermaterial aufgebracht wird,
Fig.
4 eine weitere mögliche Anordnungen mit drei zu vermischenden Massen und zwei Trennwänden
und Fig. 5 eine Vorrichtung zum Aufbringen einer gemusterten bzw. marmorierten Schicht
auf ein Trägerprofil.
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Fig. 1 stellt einen Querschnitt durch die Vorrichtung mit zwei zu
vereinigenden Massen A und B dar. Die Massen A und B aus thermoplastischem Kunststoff
in unterschiedlicher Farbe und/cder mit unterschiedlichen Pigmentierungsgraden und/cder
mit Viskcsitäts- bzw. Härteunterschieden sind erwärmt sowie unterschiedlichen und
separat veränderbaren Drücken ausgesetzt. Sie gelangen von einem Extruder (nicht
dargestellt) über die entsprechenden Zuführkanale 1 und 1' in die zugehörigen Zuführkammern
2 und 2'. Die Zuführkammern 2,2' und ein Teil der Austrittsspalte 7,7' werden durch
die Trennwand 3 voneinander getrennt. Die Austrittsspalte 7 und 7' münden stromabwärts
in einen gemeinsamen Auslaßspalt 8, durch den der vermischte Cesamtmassestrom aus
der Vorrichtung herausgelangt. Die Austrittsspalte 7 und 7' der Zuführkammern 2
und 2' werden durch die Trennwand 3 voneinander getrennt. Die der Trennwand 3 gegenüberliegende
Seite des Austrittsspaltes 7 bzw. 7' wird von auswechselbaren tinsatz£tücken 6 bzw.
6' gebildet. Die Austrittsspalte 7,7' werden einerseits durch die Trennwand 3 und
andererseits durch die Einsatz stücke 6 und 6' begrenzt; der Auslaßspalt 8 wird
nur von den Einsatzstücken 6 und 6' begrenzt.
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2,aufgrund der Druckdifferenz der beiden in den Zuführkaminern 2 und
2' befindlichen Massen A und B verbiegt sich die Trennwand 3 in Richtung zu der
mit dem niedrigeren Druck beaufschlagten Masse. Dabei wird der Aus-
trittsspalt
der betreffenden Zuführkammer verengt bzw.
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versperrt, und somit kann die aus einer Zuführkammer austretende Menge
eines Nassestromes beeinflußt werden.
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Um annähernd gleichbleibende Dicken der gemusterten bzw. marmorierten
Schichten zu garantieren, werden die Drücke der Massen A und B invers zueinander
gesteuert, d.h. in dem Maße, in dem der Druck der einen Masse (z.B. Masse A) erhöht
wird, wird der Druck der anderen tasse (Masse B) herabgesetzt, so daß die Summe
der Drücke beider Massen konstant bleibt.
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Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, teilt sich die Zuführkammer 2 in zwei
Teilkammern 2a und 2b auf, die sich links und rechts vom Zuführkanal 1 unter einem
Ninkel von ca. 110 bis 1300 zu diesem entlang der Trennwand 3 erstrecken. Entsprechend
ist auch die Zuführkammer 2' aufgeteilt. Durch diese Ausbildung der Zuführkammern
nach Art eines Kleiderbügels kann sich der durch den Zuführkanal 1 bzw. 1' in die
Zuführkammer 2 bzw. 2' eingebrachte Massestrom A bzw. D quer zur Ausströmrichtung
entlang der Trennwand 3 gleichmäßig verteilen.
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Um eine Variation in der Musterung bezogen auf die Breite der von
der Vorrichtung erzeugten Schicht aus den Kunststoffmassen A und B zu erzielen,
weist die Trennwand 3 im Bereich der Austrittsspalte 7,7' eine unregelmä#ige Kante
4 auf. Im unmittelbaren die Austrittsspalte 7,7' begrenzenden Kantenbereich der
Trennwand 3 weist diese Durchlasse 4a auf, die je nach dem Verformungsgrad der Trennwand
3 mehr oder weniger tasse durchlassen.
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Die Kante 4 der Trennwand 3 weist Bereiche 4b auf, die bis in die
Zuführkammern 2 und 2' zurückspringen, so daß die Zuführkammern in diesen Bereich
in direkter Verbindung miteinander stehen und sich eine zufallsbedingte Vermischung
ergibt. Dadurch wird unabhängig von der Stellung der Trennwand 3 stets eine minimale
Vermischung beider Masseströme garantiert. Darüber hinaus sind Hinterflchneidungen
4c in der Kante 4 der Trennwand 3 vorgesehen. Mit all diesen Ausgestaltungen der
Trennwandkante werden höchst unterschiedlich gemusterte bzw.
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marmorierte Schichten möglich.
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In Fig. 2 ist angedeutet, daß die Trennwand 3 auch durch mehrere unterschiedlich
lange und/oder unterschiedlich dicke und/oder unterschiedlich breite Streifer 3a
ersetzt werden kann. Dabei sind die Streifen 3a durch gestrichelte Linien angedeutet.
Die einzelnen Streifen 3a sind nebeneinander angeordnet, verlaufen in Strömungsrichtung
der Masseströme und können unterschiedliche Steifigkeit aufweisen, bzw. auch profiliert
sein. Sie sind quer zur Strömungsrichtung der Masseströme gegeneinander beweglich
angeordnet.
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Aus den Fign. 3 und 4 wird der Aufbau von Vorrichtungen deutlich,
bei denen drei Massen A,B und C unter Verwendung zweier Trennbleche miteinander
vermischt werden können. Die Massen A bzw. B befinden sich in Zuführkammern 10 bzw.
10' links bzw. rechts von der von der Masse C ausgefüllten Zuführkammer 10" und
sind von dieser durch die Trennwände 3a bzw. 3b getrennt (Fig. 3). Die Zuführkanäle
der einzelnen Zuführkammern sind der Ubersicht wegen in Fig. 3 nicht dargestellt.
Die Zuführkammer 10" weist zwei Austrittsspalte 7a und 7'b auf, wobei der Austrittsspalt
7a von dem Austrittsspalt 7'a
der Zuführkammer 10 durch die Trennwand
3a und der Austrittsspalt 7'b von dem Austrittsspalt 7b der Zuführkammer 10' durch
die Trennwand 3b getrennt wird. Die Austrittsspalte 7'a und 7a bzw. 7'b und 7b münden
stromabwärts in einen Auslaßspalt 8a bzw. 8b, die wiederum an unterschiedlichen
Stellen in einen gemeinsamen quer zu beiden Auslaßspalten 8a und 8b verlaufenden
Auslaßspalt 8c münden.
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Bei der Vorrichtung nach Fig. 3 werden zunächst die Massen A und C
miteinander vermischt. Dies geschieht in gewohnter Weise durch die von der Druckdifferenz
zwischen den Massen A und C abhängigen Stellung der Trennwand 3a in den Bereich
der Austrittsspalte 7'a und 7a sowie durch den Druckangleich der Massen A und C
im Auslaßspalt 8a. Auf gleiche Weise werden die über die Austrittsspalte 7b bzw.
7'b austretenden Massen B bzw.
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C vermischt. Anschließend werden die beiden vermischten Teilmasseströme
durch den gemeinsamen Auslaßspalt So gedrückt und verlaufen ineinander. Der Auslaßspalt
8c verläuft quer zu den Austrittsspalten 7a/b und 7'a/b.
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Die Vorrichtung nach Fig. 3 eignet sich zum Aufbringen von gemusterten
bzw. marmorierten Schichten auf ein Trägermaterial. Dabei fließt das Trägermaterial
durch einen quer zum Auslaßspalt 8a der Vorrichtung 9 zur Erzeugung der gemusterten
Schicht verlaufenden Kanal 11. Das Trägermaterial durchströmt den Kanal 11 in der
durch den Pfeil 12 angezeigten Richtung. Der Durchmesser des Kanals 11 ist bezogen
auf die Durchströmrichtuny 12 vor dem Auslaßspalt 8c großer als hinter diesem. Dadurch
kann das aus dem Auslaßspalt 8c austretende vermischte Material auf den Träger aufgebracht
werden
und wird, zusammen mit diesem, in Richtung des Pfeiles 12 weitertransportiert.
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Bei der Vorrichtung nach Fig. 4 befinden sich die zu vermischenden
Massen A,E bzw. C in den Zuführkammern 13, 13' bzw. 13". Wie bei der Vorrichtung
nach Fig. 3 werden auch hier die Zuführkammern durch die Trennwände 3c bzw. 3d voneinander
getrennt. Die Zuführkanäle für die einzelnen Zuführkammern sind auch hier der Ubersicht
wegen nicht mit eingezeichnet. Die Zuführkammer 13" für die Masse C weist im Gegensatz
zu der Vorrichtung nach Fig. 3 nur einen Austrittsspalt 7"c auf, der gegenüber den
Austrittsspalten 7c der Zuführkammer 13 bzw. 7'c der Zuführkammer 13' durch die
Trennwände 3c bzw. 3d getrennt ist.
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Die Steuerung des Vermischungsgrades und damit die Eeeinflussung der
Musterung bzw. Marmorierung erfolgt auch hier durch die Variation der Druckunterschiede
zwischen den Massen A,B und C. Mit der in Fig. 4 gezeigten Vorrichtung kann z.B.
eine gemusterte bzw. m«rmorierte Folie erzeugt werden. - Um gleichmäßige Foliendicken
zu gewährleisten werden die Drücke der einzelnen Masseströme A,B und C derart gesteuert,
daß die Summe aller Drücke stets konstant bleibt.
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In Fig. 5 ist eine Vorrichtung dargestellt, mit der die gemusterte
bzw. marmorierte Schicht auf ein Trägerprofil, z.B. ein Fensterprofil, aufgebracht
werden kann.
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Das Material für das Trägerprofil (z.B. thermoplastischer Kunststoff)
wird von einem Extruder gefördert und durch einen Kanal 14 gedrückt. Dieser teilt
sich in zwei Kanäle 14a und 14b auf, wodurch sich die Profilierung des Trägermaterials
ergibt. Der Kanal 14a verläuft
quer zum Auslaßspalt 8e einer Vorrichtung
zur Erzeugung von marmorierten bzw. gemusterten Schichten nach Fig. 1. Der Querschnitt
des Kanals 14a ist bezogen auf die Transportrichtung 12a des Trägerprofils vor dem
Auslaßspalt 8e größer als hinter diesem. Das aus dem Austrittsspalt 8e heraustretende
vermischte Material gelangt somit auf das durch den Kanal 14a hindurchströmende
Trägermaterial und wird zusammen mit diesem in Richtung des Pfeils 12a weitertransportiert.
Auch bei dieser Vorrichtung werden die Drücke der Massen A und B derart gesteuert,
daß sich näherungsweise gleichbleibende Schichtdicken ergeben.
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Bei der Vorrichtung nach den Fig. 3 und 5 ist es notwendig, daß das
Trägermaterial, auf das eine gemusterte bzw. marmorierte Schicht aufgebracht werden
soll, vor dem Aufbringen dieser Schicht entsprechend vorbehandelt werden muß. Dies
kann zum Beispiel dadurch geschehen, daß das Trägermaterial vor Aufbrincung der
gemusterten Schicht mit Klebstoff oder ähnlichem bestrichen wird.
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Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß Trägermaterial vor seiner
Zusammenführung mit der gemusterten bzw. marmorierten Schicht zu erwärmen, so daß
sich die erwärmte gemusterte Schicht mit dem ebenfalls erwärmten Trägermaterial
verbindet bzw. verschweißt.